使用防冷凝加熱器的濕度傳感器診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電容濕度傳感器的診斷方法，該傳感器包含加熱器和電容感應(yīng)元件，該方法單獨(dú)區(qū)分加熱器、溫度感應(yīng)元件或電容感應(yīng)元件的劣化。通過(guò)實(shí)施該方法，可以替代或補(bǔ)償傳感器的單個(gè)元件以允許進(jìn)一步的運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利說(shuō)明】使用防冷凝加熱器的濕度傳感器診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用防冷凝加熱器的濕度傳感器診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以利用濕度傳感器來(lái)監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。位于進(jìn)氣歧管內(nèi)的濕度傳 感器可以用于輔助確定空燃比、測(cè)量進(jìn)氣中的排氣再循環(huán)（EGR)量等。
[0003] 濕度傳感器可以測(cè)量相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度和比濕。
[0004] 美國(guó)專利US6073480公開(kāi)了一種濕度傳感器劣化的示例診斷方法，其中通過(guò)使用 連接至濕度傳感器的冷凝加熱器（condensation heater)增加局部濕度以及對(duì)應(yīng)的濕度來(lái) 確定電容濕度傳感器內(nèi)的故障。然后通過(guò)比較啟用加熱器之前和之后的傳感器的電容來(lái)確 定劣化。特別地，美國(guó)專利US6073480通過(guò)在露點(diǎn)之上和之下的溫度之間循環(huán)并且比較相 對(duì)濕度的變化和電容的變化來(lái)確定電容濕度傳感器劣化。如果在露點(diǎn)之上和露點(diǎn)之下的溫 度之間電容沒(méi)有改變預(yù)期量，則指示傳感器劣化。
[0005] 然后，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述方法的一些潛在問(wèn)題。也就是，劣化指示依賴于 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱器和溫度傳感器。從而，加熱器或溫度傳感器的劣化可能會(huì)誤判為傳感器 電容器的劣化，反之亦然。上述方法還依賴于響應(yīng)于加熱器的啟用的局部溫度模型；然而濕 度傳感器附近的溫度沒(méi)有隔離并且會(huì)受到環(huán)境溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的影響導(dǎo)致不精確的結(jié) 果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明人在此認(rèn)識(shí)到，可以具體通過(guò)具有連接到濕度傳感器的冷凝加熱器和溫度傳 感器的系統(tǒng)處理上述問(wèn)題。這些系統(tǒng)的實(shí)施例使用探測(cè)到的絕對(duì)濕度、測(cè)量的溫度以及假 設(shè)的或測(cè)量的總壓力來(lái)確定濕度的其它測(cè)量。通過(guò)類似的方法，可以發(fā)現(xiàn)絕對(duì)濕度是溫度、 總壓力和比濕的函數(shù)。
[0007] 例如，因?yàn)楸葷袷撬透煽諝獾馁|(zhì)量比，所以比濕(也稱為濕度比）不受環(huán)境溫度 或壓力的影響。從而，對(duì)于給定絕對(duì)濕度的相對(duì)濕度可以建模成壓力和溫度的函數(shù)。發(fā)明 人發(fā)現(xiàn)通過(guò)比較濕度傳感器的模型輸出和濕度傳感器的實(shí)際輸出，如果模型輸出和實(shí)際輸 出之間的差異超過(guò)余量誤差閾值則可以確定劣化。
[0008] 在使用特定濕度傳感器的其它實(shí)施例中，相對(duì)濕度可以計(jì)算為比濕和測(cè)量溫度的 函數(shù)。隨后如果計(jì)算的相對(duì)濕度超過(guò)相對(duì)濕度的已知極限則可以指示濕度傳感器劣化。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種方法，該方法包含在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中運(yùn)轉(zhuǎn)傳感器，傳感 器的設(shè)置（housing)包括溫度感應(yīng)元件、加熱器以及電容感應(yīng)元件；以及單獨(dú)區(qū)分加熱器、 溫度感應(yīng)元件和電容感應(yīng)元件之間每者的劣化。這樣，可以提供精確的診斷和預(yù)測(cè)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)定相對(duì)濕度最大值在90%和100%之間而預(yù)定的相對(duì) 濕度最小值在15%和30%之間。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含：第一狀況時(shí)，測(cè)量濕度傳感器內(nèi)的溫度并 測(cè)量絕對(duì)濕度；第二狀況時(shí)，測(cè)量濕度傳感器內(nèi)的溫度并測(cè)量絕對(duì)濕度；并且如果絕對(duì)濕 度的變化不在通過(guò)溫度變化確定的預(yù)定誤差范圍內(nèi)則指示濕度傳感器劣化。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含：第一狀況時(shí)，測(cè)量溫度、測(cè)量絕對(duì)濕度并 計(jì)算相對(duì)濕度或比濕；第二狀況時(shí)，測(cè)量溫度、測(cè)量絕對(duì)濕度并確定相對(duì)濕度或比濕；并且 如果比濕的變化高于閾值則指示濕度傳感器劣化。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，確定閾值包括確定濕度傳感器內(nèi)的蒸汽壓力、環(huán)境壓 力、分壓力或飽和壓力。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含，在車輛停（vehicle-off )事件之后允許發(fā) 動(dòng)機(jī)平衡的第一狀況期間，使用溫度傳感器測(cè)量濕度傳感器內(nèi)的溫度，并使用額外的溫度 傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)位置處的溫度；并且如果溫度傳感器測(cè)量沒(méi)有落到通 過(guò)額外的溫度傳感器確定的范圍值之間則指示溫度傳感器劣化。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含在車輛巡航狀況期間如果溫度傳感器測(cè)量 的溫度高于150華氏度則指示溫度傳感器劣化。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含如果指示濕度傳感器劣化并且沒(méi)有指示溫 度傳感器劣化則指示電容傳感器劣化。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含如果指示濕度傳感器劣化并且指示溫度傳 感器劣化則指示溫度傳感器劣化。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法，包含：在連接至機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中運(yùn)轉(zhuǎn) 傳感器，傳感器的設(shè)置包括溫度感應(yīng)元件、加熱器和電容感應(yīng)元件；并且單獨(dú)區(qū)分加熱器、 溫度感應(yīng)元件和電容感應(yīng)元件之間每者的劣化；并且通過(guò)設(shè)置診斷代碼指示識(shí)別的劣化。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，加熱器、溫度感應(yīng)元件和電容感應(yīng)元件之間劣化的診 斷順序包括是否存在整體劣化的第一確定以及溫度感應(yīng)元件劣化的第二確定，其中區(qū)分是 基于第一和第二確定，并且進(jìn)一步包括如果存在整體劣化并且不存在溫度感應(yīng)元件劣化則 指示電容感應(yīng)元件劣化、如果存在整體劣化并且存在溫度感應(yīng)元件劣化則指示溫度感應(yīng)元 件劣化以及如果不存在整體劣化并且存在溫度感應(yīng)元件劣化則指示加熱器劣化。
[0020] 應(yīng)理解，提供上文的概述用于以簡(jiǎn)化形式引入一系列原理，其將在【具體實(shí)施方式】 中進(jìn)一步進(jìn)行描述。這并不意味著識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或?qū)嵸|(zhì)特征，所要求保護(hù) 的主題的范圍唯一地由權(quán)利要求書(shū)確定。此外，所要求保護(hù)的主題并不局限于解決上文或 本說(shuō)明書(shū)中任意部分所提到的缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1顯不了進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的不例實(shí)施例；
[0022] 圖2顯示了濕度傳感器的示例實(shí)施例；
[0023] 圖3圖形化地描述示例發(fā)動(dòng)機(jī)狀況的時(shí)間函數(shù)；
[0024] 圖4A圖形化地描述用于實(shí)際濕度傳感器輸出和模型濕度傳感器輸出的示例相對(duì) 濕度的時(shí)間函數(shù)；
[0025] 圖4B圖形化地描述圖4A中實(shí)際濕度傳感器輸出和模型濕度傳感器輸出之間的誤 差的時(shí)間函數(shù)；
[0026] 圖5A圖形化地描述用于替代的實(shí)際濕度傳感器輸出和替代的模型濕度傳感器輸 出的替代的示例相對(duì)濕度的時(shí)間函數(shù)；
[0027] 圖5B圖形化地描述圖5A中實(shí)際濕度傳感器輸出和模型濕度傳感器輸出之間的誤 差；
[0028] 圖6圖形化地描述四個(gè)示例濕度傳感器輸出的平均誤差；
[0029] 圖7是示例濕度傳感器劣化診斷方法；
[0030] 圖8是示例濕度傳感器劣化診斷方法；
[0031] 圖9是示例濕度傳感器劣化診斷方法；
[0032] 圖10是示例濕度傳感器劣化診斷方法；
[0033] 圖11是示例濕度傳感器劣化診斷方法；
[0034] 圖12是示例濕度傳感器劣化診斷方法。

【具體實(shí)施方式】
[0035] EGR系統(tǒng)可以集成進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以降低排放并增加燃料效率。輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的 EGR量可以取決于包括再循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣的排氣的特性在內(nèi)的多個(gè)工況。可以再循環(huán)排氣以 控制排放。還可以調(diào)節(jié)再循環(huán)的EGR量以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。可以響應(yīng)于EGR路徑中或進(jìn)氣 中的傳感器作出這些調(diào)節(jié)，并且傳感器可以包括用于確定空氣充氣的濕度傳感器。
[0036] 可以在進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的各個(gè)地方確定多種排放物（比如微粒物質(zhì)和氮氧化物 (N0X))的濃度，并且該濃度可能響應(yīng)于工況而改變。N0 X濃度可能通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的燃燒 溫度增加而通過(guò)稀釋物（比如濕氣）減小。所以，可以響應(yīng)于濕度調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工況以實(shí)現(xiàn)排 放等級(jí)（emission rates)。
[0037] 可以使用三種不同測(cè)量中的一者來(lái)監(jiān)視濕度。
[0038] 相對(duì)濕度定義為特定溫度時(shí)水蒸汽的分壓力與飽和蒸汽壓的比率。可以從露點(diǎn)傳 感器的露點(diǎn)測(cè)量計(jì)算出相對(duì)濕度。這種類型的傳感器保持鏡子處于露點(diǎn)溫度并且感應(yīng)寒冷 的鏡子上形成的冷凝量。還可以從濕球和干球測(cè)量計(jì)算出相對(duì)濕度?？梢詮臐竦谋砻嫔嫌^ 測(cè)到的蒸發(fā)冷卻效應(yīng)計(jì)算出相對(duì)濕度。
[0039] 絕對(duì)濕度是測(cè)量空氣和水蒸汽完全混合的每個(gè)單位體積的水量?？梢允褂盟羝?含量傳感器來(lái)測(cè)量絕對(duì)濕度。這些傳感器可以包括電容濕度傳感器，其中電容器的電極之 間的水量影響電容器的介電常數(shù)并從而影響電容。此外，水蒸汽傳感器可以測(cè)量溫度并測(cè) 量或假定總壓力以計(jì)算其它的濕度測(cè)量，比如相對(duì)濕度或比濕。
[0040] 比濕可以定義為給定體積中水量與干空氣量的比率。如此處解釋的，使用熱力學(xué) 原理，可以發(fā)現(xiàn)比濕是相對(duì)濕度和其它參數(shù)的函數(shù)。比濕對(duì)于確定空氣被水稀釋的水平尤 其有用。
[0041] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向關(guān)于不同濕度測(cè)量的其它細(xì)節(jié)，樣本的絕對(duì)濕度可以定義為：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包含： 在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中運(yùn)轉(zhuǎn)傳感器，所述傳感器的設(shè)置包括溫度感應(yīng)元件、加熱器和電容感 應(yīng)兀件；并且 單獨(dú)區(qū)分加熱器、溫度感應(yīng)元件和電容感應(yīng)元件之間每者的劣化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加熱器、溫度感應(yīng)元件和電容感應(yīng)元 件之間劣化的診斷順序包括是否存在整體劣化的第一確定以及溫度感應(yīng)元件劣化的第二 確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述區(qū)分基于所述第一和第二確定，并且 包括如果存在整體劣化并且不存在溫度感應(yīng)元件劣化則指示電容感應(yīng)元件的劣化、如果存 在整體劣化并且存在溫度感應(yīng)元件的劣化則指示溫度感應(yīng)元件的劣化并且如果不存在整 體劣化并且存在溫度感應(yīng)元件劣化則指示加熱器劣化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述整體傳感器劣化基于相對(duì)濕度是否 在范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述整體傳感器劣化基于不同溫度時(shí)確 定的不同絕對(duì)濕度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述整體傳感器劣化基于比濕。
7. -種用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法，包含： 響應(yīng)于傳感器測(cè)量的濕度指示基于電容的濕度傳感器的劣化，所述濕度傳感器包括溫 度傳感器；并且 響應(yīng)于溫度傳感器劣化指示所述濕度傳感器的部件內(nèi)的劣化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量的濕度是相對(duì)濕度、比濕或絕對(duì) 濕度中的一者或多者。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包含如果模型濕度和測(cè)量濕度之間的誤差超過(guò) 閾值則指示濕度傳感器劣化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包含基于測(cè)量的濕度確定相對(duì)濕度并且如果 所述相對(duì)濕度落在預(yù)定的相對(duì)濕度最大值之上或者預(yù)定的相對(duì)濕度最小值之下則指示濕 度傳感器劣化。
【文檔編號(hào)】G01N27/22GK104101625SQ201410136444
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月5日
【發(fā)明者】R·D·珀西富爾, I·H·馬基, T·J·克拉克, M·J·于里克, P·庫(kù)馬爾, Y-W·金 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司