湿度传感器和发动机系统技术方案

本发明专利技术涉及湿度传感器和发动机系统。提供了用于耦连电容型湿度传感器的发动机的方法和系统。基于当在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进入发动机进气中时湿度读数变化小于第一阈值而传感器处的压力变化大于第二阈值，可确定湿度传感器的劣化。基于湿度传感器是否劣化或具有功能性，可以通过调整在压缩机上游和下游的节气门来改变压力变化。

【技术实现步骤摘要】
湿度传感器和发动机系统
本说明书涉及湿度传感器和发动机系统。
技术介绍
发动机可利用在各个位置处的湿度传感器用于控制发动机操作，如用于控制火花正时和排气再循环(EGR)。湿度读数的错误可导致不合适的火花正时，并且从而爆震以及关于冷凝物形成、EGR控制、稀释剂控制等的各种其他问题。US20120227714描述了一种用位于EGR进口下游的湿度传感器的方法。为了诊断该传感器的操作，所公开的方法关闭EGR节气门，并基于响应于EGR节流阀关闭进气相对湿度和压力的变化中的每个来指示湿度传感器劣化。
技术实现思路
本专利技术人已经认识到将湿度传感器放置在曲轴箱附近的问题。由于曲轴箱气体的污染，将湿度传感器定位在这样的位置中可引起环境湿度的错读。此外，循环排气的湿度具有基于燃料类型和发动机操作条件如温度而变化的湿度。一个示例中，一些上述问题可通过以下方法解决，该方法包括：在湿度传感器下游和压缩机上游排气流入发动机进气时，当该传感器的湿度读数变化小于第一阈值而在该传感器处的压力变化大于第二阈值时，指示湿度传感器劣化。例如，在传感器是电容式湿度传感器的情况下，其对在给定体积中(在电容器的板之间)的水量敏感。认识到这种关系和压力的作用，在总压力和电容之间可以预期一种相互关系(如果比湿度保持不变，较低压力导致较低电容被测量)。因此，通过在传感器处的压力变化存在下监测电容变化是否小于阈值，可识别该传感器是否运行，包括压力变化和湿度/电容变化之间的增益是否如所预期的，并且由此识别传感器劣化。在另一示例中，一些上述问题可通过以下方法解决，该方法包括：当在一定范围内变化压力时，从该湿度传感器产生湿度指示，该湿度传感器位于发动机进气系统中的压缩机上游；和当随着压力的变化湿度变化的指示小于阈值量时，指示该湿度传感器的劣化。应该理解，提供上述
技术实现思路
，从而以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。它并不意味着确认所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施。附图说明图1示出包括湿度传感器的发动机系统；图2示出电容型湿度传感器的示意性实施方式；图3示出用于基于高的比湿度和相对湿度条件诊断电容型湿度传感器的方法的流程图；图4示出用于基于低的比湿度和相对湿度条件诊断温度型湿度传感器的方法的流程图；图5示出对于高的比湿度和相对湿度条件运行侵入式诊断测试的方法的流程图；图6示出用于基于绝对湿度的侵入式诊断测试的湿度传感器读数的图示示例；图7示出对于低的比湿度和相对湿度条件运行侵入式诊断测试的方法的流程图；图8示出用于基于温度的侵入式诊断测试的湿度传感器读数的图示示例。具体实施方式下列描述涉及用于诊断湿度传感器和对其响应而采取缺省操作的系统和方法。一个问题是经定位测量发动机进口空气湿度的某些湿度传感器技术难以诊断，因为响应压力或温度变化，其测量经历小的变化。可以很容易地出现“固定(stuck)在范围内”。因此，如果比湿度保持恒定，则比湿度传感器对压力和温度变化不敏感。然而，当比湿度保持恒定时，绝对湿度传感器在环境空气热且湿时对压力和温度变化敏感。当环境空气干燥时，绝对湿度传感器对压力和温度变化具有很小的灵敏度。此外，当比湿度恒定时，相对湿度传感器甚至在环境空气变得干燥时对压力和温度变化敏感。如本文进一步解释的，通过改变待在三通湿度传感器附近采样的进气的压力，在避免其他污染发动机流时，可使比湿度的变化与变化的压力相关联。此外，可使相对湿度的变化与温度变化相关联。当相互关系未被识别时，可指示传感器的劣化并制定缺省操作。具体地，绝对湿度的变化与总压力的变化有关。换句话说，如果空气/水混合物的总压力减小10％，则绝对湿度减小约10％。通过相对于发动机操作瞬态相对缓慢地改变进口空气压力，但比稳定状态操作更快，可验证水和空气/水混合物之间的相对缓慢的变化比率是否随着混合物被压缩或膨胀而不改变。此外，比湿度被表示为水蒸气质量与单位干空气质量的比(例如，湿度比)。在一个具体示例中，位于预压缩机节气门下游的湿度传感器提供改进的灵敏度，因为此时，来自曲轴箱气体或循环排气的潜在加湿未被添加。在一个示例中，湿度传感器是一种电容型湿度传感器。该电容传感器主要对绝对湿度敏感。具体地，对在给定体积中(在电容器的板之间)的水量敏感。如果降低总压力，则电容减小。在一些示例中，本方法利用这种关系，指出绝对湿度与密度成正比，绝对湿度在恒定温度下与压力成正比，并且绝对湿度在恒定压力下与温度成反比。如本文所述，通过改变样品空气/水混合物的压力并读取传感器的绝对湿度，可评估湿度传感器性能。绝对湿度直接随混合物的总压力而变化，并且因此该传感器基本上是绝对湿度传感器，其中压力与绝对湿度成正比。因此，当上游进气节气门被关闭且压力从100kPa降低到90kPa时，可预期绝对湿度在该传感器适当运行时减小了10％(正/负公差阈值)。这种方法可以与目的在于将绝对湿度转换成相对湿度的方法对比。如本文所用，以下应用：湿度比＝比湿度＝水质量/干空气质量绝对湿度＝在给定体积的空气-水混合物中的水的质量相对湿度＝混合物中的水的摩尔分数/饱和混合物中的水的摩尔分数。下列描述涉及用于诊断耦连在发动机系统中的湿度传感器的系统和方法，该发动机系统具有带有压缩机的进气系统(图1)。湿度传感器，如电容型湿度传感器可位于预压缩机节气门的下游，以在不同发动机操作条件下测量或估计湿度。电容型湿度传感器(图2)主要对绝对湿度敏感；因此，如果改变空气/水混合物的压力并读取绝对湿度，则可以评估该湿度传感器。具体地，可基于当前发动机条件定期诊断该湿度传感器(图3和图4)。此外，如果发动机的自然变化和操作未引起该湿度传感器读数在阈值范围内变化，指示该湿度传感器劣化，则基于绝对湿度(图5)或温度(图7)运行侵入式湿度传感器诊断测试。图6和图8示出基于发动机操作条件的示例湿度传感器读数。现在参照图1，示出了大体上在10处描述的多缸发动机的示例系统配置，其可被包括在汽车的推进系统中。发动机10可通过包括发动机控制器12的控制系统且通过经由输入装置132的来自车辆操作者130的输入至少部分地被控制。在此示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10可包括大体地在26处指示的汽缸体的下部分，其可包括用油井32包住曲轴30的曲轴箱28，其中该油井32位于该曲轴下面。注油口29可设置在曲轴箱28中，以便油可被供给到油井32。注油口29可包括油盖33，以当该发动机在操作时密封注油口29。量油尺套管37也可设置在曲轴箱28中且可包括用于测量油井32中的油的水平的量油尺35。另外，曲轴箱28可包括用于检修曲轴箱28中的组件的多个其他孔。曲轴箱28中的这些孔可在发动机操作过程中保持关闭，使得曲轴箱通风系统(下面描述)可在发动机操作过程中运行。汽缸体26的上部分可包括燃烧室(例如，汽缸)34。燃烧室34可包括具有活塞38位于其中的燃烧室壁36。活塞38可耦连到曲轴30，以便该活塞的往复运动被转化成该曲轴的旋转运动。燃烧室34可接收来自喷油嘴45(其在此被配置为直接喷油嘴)的燃料和来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，其包括：当在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进入发动机进气中时，当湿度读数变化小于第一阈值而传感器处的压力变化大于第二阈值时，指示湿度传感器劣化。

【技术特征摘要】
2013.04.18 US 13/865,8531.一种发动机方法，其包括：响应于环境进入条件，当在湿度传感器下游和压缩机上游流动气体进入发动机进气中时监测湿度传感器变化，响应于所述湿度传感器变化小于阈值，侵入式调整进气压力，并且当湿度读数变化小于第一阈值而传感器处的压力变化大于第二阈值时，指示湿度传感器劣化，其中流动气体包括流动低压EGR。2.根据权利要求1所述的方法，其中流动气体包括流动低压EGR和曲轴箱气体，并且其中所述进入条件包括环境空气湿度。3.根据权利要求1所述的方法，其中流动气体包括流动曲轴箱气体。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿度传感器是电容型湿度传感器。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括通过调整在所述压缩机上游的节气门而产生压力变化。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括响应压缩机喘振，调整在所述压缩机上游的所述节气门。7.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括通过调整压缩机旁通阀而产生压力变化，所述旁通阀调整响应于压缩机喘振。8.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括调整在所述压缩机下游的节气门，以补偿所述上游节气门调整。9.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括响应于增压水平，选择节气门调整程度。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述节气门调整程度产生大于压力变化阈值的压力变化，所述压力变化阈值随着增加的增压水平而增加。11.根据权利要求10所述的方法，其中指示劣化包括设置诊断代码和产生诊断消息。12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括响应于所述指示实施缺省动作，所述缺省动作包括将测得的湿度设置为较低阈值，并响应于所述较低阈值独立于所述湿度传感器读数调...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·普斯弗，I·H·马基，T·J·克拉克，M·J·于里克，P·库马尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US