CN101302965B - 用于识别柴油发动机内燃料类型的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于识别柴油发动机内的燃料类型的方法，所述方法包括：确定最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比；确定供给到发动机(1)的多个气缸(2)的新鲜空气量；确定喷射到气缸(2)内的燃料量；依据供给到气缸(2)的新鲜空气量、喷射到气缸(2)内的燃料量、和最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比确定燃烧的理论空气/燃料比；确定燃烧的实际空气/燃料比；将理论空气/燃料比和实际空气/燃料比进行比较；以及依据理论空气/燃料比和实际空气/燃料比之间的比较识别实际使用的燃料类型。

Description

用于识别柴油发动机内燃料类型的方法
技术领域
本发明涉及一种用于识别柴油发动机中的燃料类型的方法，即识别压缩点火而不是火花点火其内的混合物的发动机中的燃料类型的方法。
背景技术
在世界的某些地区(例如巴西)，火花点火式内燃机用呈现不同特征(例如不同的空气/燃料化学当量比)的不同类型的液体燃料(例如，纯汽油、水合醇(hydrate alcohol)、或汽油和醇的混合物)供料。因此，对于由火花点火的内燃机所驱动的车辆，为了依据实际使用的燃料类型最优化燃烧控制，建议使用能够识别油箱内的燃料类型的装置。
当前，现代柴油发动机也可使用除柴油之外的燃料，其在商业上称作“生物柴油”并且由柴油和源自生物质的燃料(例如，诸如菜籽油的植物油)的混合物构成。但是，在现代柴油发动机内，发动机控制系统被校准为仅对柴油最优化燃烧过程，以最大化产生的机械动力并最小化燃料消耗和有害排放。因此，当使用生物柴油代替柴油时，校准为使用柴油的发动机控制系统不能获得最佳燃烧，且结果是显著增加了污染排放(特别是关于NOx)。
从以上可知，显然需要确定一种用于识别柴油发动机内的燃料类型的方法，其可有效地、高效地、廉价地在柴油发动机本身的控制系统内实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种识别柴油发动机内的燃料类型的方法，其可有效地、高效地、廉价地在柴油发动机自身的控制系统内实施。
依据本发明，提供了一种用于识别通过压缩混合物点火的柴油发动机内的燃料类型的方法，所述方法包括下列步骤：
确定最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比；
确定供给到发动机的多个气缸的新鲜空气量；
确定喷射到气缸内的燃料量；
依据供给到气缸的新鲜空气量、喷射到气缸内的燃料量、和最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比，确定燃烧的理论空气/燃料比；
确定燃烧的实际空气/燃料比；
将理论空气/燃料比和实际空气/燃料比进行比较；以及
依据理论空气/燃料比和实际空气/燃料比之间的比较，识别实际使用的燃料类型，使得如果所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值低于第一阈值，则认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型相同，并且如果所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值高于所述第一阈值，则认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型不同。
附图说明
现将参照示出非限制性实施方式的附图描述本发明；特别地，附图1是实施本发明的燃料类型识别方法的柴油发动机的示意图。
具体实施方式
在附图中，附图标记1整体上表示柴油发动机型内燃机，即压缩点火而不是火花点火其内混合物的发动机。发动机1设置有多个气缸2(在附图仅显示了其中一个)，每个气缸通过至少一个进气门4连接到进气歧管3，并通过至少一个排气门6连接到排气歧管5。进气歧管3通过在关闭位置和全开位置之间可调的节气门7接收冷空气(即，来自外部环境的空气)。末端设有消音器(公知且未示出)以将燃烧产生的气体释放到大气内的排气管8从排气歧管5引出。此外，将排气歧管5连接到进气歧管3的再循环管9从排气歧管5引出并通过在关闭位置和全开位置之间可调的再循环阀10调节。
依据优选实施方式，压缩机(未示出)对供给到进气歧管3的空气进行压缩，并且或者由排气歧管(涡轮增压器)内的气体致动或者由曲轴(正位移压缩机)致动。
通过已知类型的喷射器11将燃料直接喷射到各个气缸2的顶部，其中所述喷射器11从由高压燃料泵13供料的共用管12(称作“共轨”)接收加压的燃料。高压燃料泵13接收来自低压燃料泵14的燃料，其中所述低压燃料泵14从燃料箱15内部抽取燃料，燃料箱15设置有用于确定燃料箱15自身内所存燃料量的传感器16。
发动机1进一步包括控制节气门7、再循环阀10和喷射器11的控制单元17，用于依据发动机1的工作条件并依据从驾驶员接收到的指令用一定量的具有一定比率的燃烧剂(新鲜空气)和燃料填充气缸2。线性氧传感器18(或UEGO传感器)连接到控制单元17，传感器沿排气管8布置以测量排气管8自身内所含气体内存在的燃料量。此外，空气流量计19连接到控制单元17，流量计布置在节气门7的上游以测量流向气缸2的新鲜空气的流速。
依据不同的实施方式(未示出)，不存在节气门7，且供给到气缸的新鲜空气主要通过作用再循环阀10加以控制。
使用时，控制单元17接收与驾驶员作用在其上的加速器踏板的位置成比例的信号并依据加速踏板的位置调整由喷射器11喷射进气缸2内的燃料流量。此外，控制单元17改变供给到气缸2的新鲜空气的流量以最优化气缸2自身内的燃料燃烧。重要的是观察到，尤其在瞬变过程中，空气(燃烧剂)和燃料之间的空气/燃料比(也称作A/F比)也可能和化学当量比相差很远(例如，在使用时，由线性氧传感器18所检测到的信号可在1.1到8之间改变)。
此种控制策略和火花点火式内燃机的控制策略(Otto循环)非常不同，在Otto循环中，空气流速总是和燃料量相关联，因此总是以空气/燃料化学当量比进行燃烧以获得三元催化转换器的最大效率。换言之，在压缩-点火式内燃机1(柴油发动机循环)内，空气/燃料比也可能离化学当量比非常远，且线性氧传感器18仅用于辨别可能的故障；相反，在火花点火式内燃机(Otto循环)内，必须总是以空气/燃料化学当量比进行燃烧，且因此由线性氧传感器18提供的信号构成了主要的控制信号。
以下描述控制单元17用于识别发动机1实际使用的——即实际存在于燃料箱15内的——燃料类型的方法。
起初，控制单元17从发动机1实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型相同的假设起动；因此，控制单元17确定出最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比(这些值预防性地存储在控制单元17的存储器内)。
控制单元17使用空气流量计19测量供给到气缸2的新鲜空气量；此外，控制单元17依据用于控制喷射器11的驱动信号确定喷射到气缸2内的燃料量。最后，控制单元17利用布置在排气管8内的线性氧传感器18所做的测量确定燃料的有效空气/燃料比。
此时，控制单元17依据供给到气缸2的新鲜空气量、依据喷射到气缸2内的燃料量、以及依据最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比确定出燃烧的理论空气/燃料比。
将理论空气/燃料比与实际空气/燃料比加以比较，并依据理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的比较识别出实际使用的燃料类型。特别地，如果理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值低于第一阈值，则认为所用燃料类型与最后使用的燃料类型相同；相反，如果理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值高于第一阈值，则认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型不同，且依据理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值确定实际使用的燃料类型。
优选地，在控制单元17的存储器内，存储有实验映射，其依据以前使用的燃料类型并依据理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值提供实际使用的燃料类型。
依据优选实施方式，只有在短于第二阈值的时间间隔期间在理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间出现了差值，控制单元17才认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型不同。
从上述可清楚获知，理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值，只有在此种差值足够高(高于第一阈值)和足够快(低于第二阈值)时，才归因于所用燃料的变化。
依据优选实施方式，利用传感器16，控制单元17确定出燃料箱15内所存的燃料量，并仅在燃料箱15内所存的燃料量出现正变差后识别实际使用的燃料类型。换言之，如果燃料箱15内的燃料量没有出现正变差，即，如果没有燃料添加到燃料箱15，则燃料箱15内所存的燃料类型不能改变。
重要的是强调，只有在理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值足够高(高于第一阈值)和足够快(低于第二阈值)时，才认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型不同；此种条件对于区别由燃料类型变化所引起的差值和由不可避免的仪器误差和/或元件漂移所引起的差值，是必不可少的。
上述的燃料类型识别策略特别有效，因为柴油呈现出和生物柴油的空气/燃料化学当量比(一般从9到11)非常不同的空气/燃料化学当量比(等于14.56)。因此，理论空气/燃料比与实际空气/燃料比之间的差值的“显著”和“快速”的变化归因于所用燃料的变化。
显然，依据实际使用的燃料类型，控制单元17可改变发动机1的控制参数，从而能够在所有运行条件下最优化燃烧。特别地，依据实际使用的燃料类型，控制单元17可改变下列参数：燃烧效率、喷射的启动时刻、多次喷射的分量、燃烧EGR率目标、喷射压力目标、线性氧传感器18的控制、发动机排放模式以及微粒过滤器累积模式。
可替代地，上述参数或者可利用几个映射来改变，每个映射对应于某种类型的燃料，或者通过依靠燃料类型的修正因子来改变。
依据另一实施方式(未示出)，实际空气/燃料比可利用相对于线性氧传感器18而言较为不同并更加成熟的传感器来测量；例如，可利用沿排气管8布置的NOx传感器。
上述燃料类型识别策略是有效的，因为它容许快速而精确地确定实际使用的燃料类型，并且也可简单廉价地实施，因为不需要高的计算能力并仅使用了在现代柴油发动机内已经可用的信号。

Claims (8)

1.一种用于识别通过压缩混合物点火的柴油发动机内的燃料类型的方法，所述方法包括下列步骤：
确定最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比；
确定供给到所述发动机的多个气缸的新鲜空气量；
确定喷射到所述气缸内的燃料量；
依据供给到所述气缸的新鲜空气量、喷射到所述气缸内的燃料量、和最后使用的燃料类型的空气/燃料化学当量比确定燃烧的理论空气/燃料比；
确定燃烧的实际空气/燃料比；
将所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比进行比较；以及
依据所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的比较，识别实际使用的燃料类型，使得如果所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值低于第一阈值，则认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型相同，并且如果所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值高于所述第一阈值，则认为实际使用的燃料类型与最后使用的燃料类型不同。
2.如权利要求1所述的方法，其中，实际使用的燃料类型依据所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值确定。
3.如权利要求2所述的方法，其中，使用了实验映射，其依据先前使用的燃料类型并依据所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间的差值，提供实际使用的燃料类型。
4.如权利要求1所述的方法，其中，只有在短于第二阈值的时间间隔期间在所述理论空气/燃料比和所述实际空气/燃料比之间出现了差值，才认为实际使用的燃料类型和最后使用的燃料类型不同。
5.如权利要求1所述的方法，包括进一步的步骤：
确定燃料箱内所存的燃料量；以及
仅在所述燃料箱内所存的燃料量发生正变差后，识别实际使用的燃料类型。
6.如权利要求1所述的方法，其中，供给到所述气缸的所述新鲜空气量通过布置在进气歧管上游的空气流量计测量。
7.如权利要求1所述的方法，其中，燃烧的实际空气/燃料比通过沿排气管布置的线性氧传感器测量。
8.如权利要求1所述的方法，其中，燃烧的实际空气/燃料比通过沿排气管布置的NOx传感器测量。
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