CN102192031B - 使用模式识别和气缸压力信号的功率谱分析的车载燃料性质检测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用模式识别和气缸压力信号的功率谱分析的车载燃料性质检测。具体地，监测柴油内燃发动机燃烧室中的燃烧压力以根据监测的压力确定燃烧参数。根据燃烧参数与十六烷值之间的预定相互关系确定所烧燃料的十六烷值。

Description

使用模式识别和气缸压力信号的功率谱分析的车载燃料性质检测
技术领域
本发明涉及包括压燃式发动机在内的内燃机的运转和控制。
背景技术
本节陈述只是提供与本发明相关的背景信息，并且不构成现有技术。
发动机内的燃烧涉及把燃料和空气引入燃烧室。燃烧所涉事件的定时和所产生燃烧的性能影响着所得到的发动机的效率和排放。在柴油内燃发动机中，柴油的化学性质能影响自燃定时，并且因此影响发动机效率和排放。
用十六烷值命名柴油，这十六烷值表示了柴油喷入柴油内燃发动机燃烧室中的压缩空气时的自燃能力。十六烷值影响所产生燃烧的进展和强度。燃料的十六烷值越高，在喷射后越快出现自燃。较低十六烷值的柴油具有较大的点火延迟并因此具有较慢的自燃。同样地，如果有固定质量的燃料，燃烧事件中的燃料十六烷值越高，所产生燃烧的能量释放量将越大。商用柴油通常具有40到55范围内的十六烷值。柴油十六烷值可以改变每辆车的装油量，由此改变储存在汽车燃料箱中的柴油的平均十六烷值。
燃烧室中的压力传感器已经用于确定燃烧定时和定相。用于估计以信号功率衡量的幅度或用于估计燃烧定相的已知方法依靠估计燃烧热值、燃烧做的功或是其他的反应性度量。这些方法检查历史数据并且对燃烧数据中的趋势或积累数据点做出反应。
在压燃情况下运转的柴油内燃发动机对燃料性质的变化敏感，因为气缸状况的小变化能干扰在燃烧循环中的期望时刻引起点火所必需的条件。所熟知的是，一些柴油内燃发动机利用预混合充气压缩点火（PCCI）燃烧，其中，使充气达到基本上整个充气同时发生自燃的状态，得到效率、燃料经济性的改善和低排放。燃料性质的变化影响着PCCI中采用的自燃和所产生燃烧的性能，由此影响效率、燃料经济性和低排放的优势。同样地，将意识到，柴油内燃发动机中的低温燃烧取决于燃料和所产生燃烧的性能。
压燃式发动机及其他发动机控制方案在广的发动机状态期间工作。燃料控制、燃料配制、充气点火定时控制和排气再循环（EGR）控制用来满足驾驶员对性能和燃料经济性的需求并且符合排放法规。燃烧的变化性影响个别气缸的放热和输出功，导致发动机的不希望有的性能。
发明内容
一种控制柴油内燃发动机的方法，包括监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力，根据监测的压力确定燃烧参数，根据燃烧参数与十六烷值之间的预定相互关系确定燃料的十六烷值，以及，基于燃料的十六烷值控制发动机。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种用于控制柴油内燃发动机的方法，所述方法包括：
监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；
根据监测的压力确定燃烧参数；
根据所述燃烧参数与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
2. 如方案1所述的方法，其中，监测所述燃烧室中的压力是在预燃烧期期间执行的。
3. 如方案1所述的方法，其中，监测所述燃烧室中的压力是在主燃烧期期间执行的。
4. 如方案1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定预定持续时间上的平均热释放率；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据平均热释放率与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
5. 如方案1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定热释放率；
根据所述热释放率估计燃烧定相；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
6. 如方案1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定热释放率；
根据所述热释放率估计燃烧定相；
确定预定持续时间上的平均热释放率；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括比较所述平均热释放率和所述燃烧定相与带有各自范围的平均热释放率和燃烧定相的十六烷值的预定关联，并且当平均热释放率和燃烧定相都落入与共同的十六烷值相关的各自范围内时，确定所述共同的十六烷值为所述燃料的十六烷值。
7. 如方案1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括确定燃烧定相；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
8. 如方案7所述的方法，其中，确定所述燃烧定相包括利用监测的压力的快速傅里叶变换确定所述监测的压力的基频分量。
9. 如方案1所述的方法，其中，确定燃烧参数包括确定压力比；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述压力比与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
10. 如方案1所述的方法，其中，基于估计的燃料十六烷值控制发动机包括控制从由燃料喷射定时、燃料喷射量、燃料轨道压力、排气再循环和节气门位置构成的组中选择的发动机参数。
11. 如方案1所述的方法，还包括：
监测燃料箱中的燃料水平；
基于监测的燃料水平确定再加燃料事件；并且
其中，响应于所述再加燃料事件执行燃料十六烷值的确定。
12. 一种用于控制柴油内燃发动机的系统，所述系统包括：
压力传感器，其监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；以及
控制模块，其：
根据监测的压力确定燃烧循环的热释放率；
根据所述热释放率估计燃烧定相；
根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
13. 如方案12所述的系统，还包括控制模块，所述控制模块从所述压力传感器过滤噪声，其包括确定平均压力波形。
14. 如方案12所述的系统，其中，根据所述热释放率估计燃烧定相包括使用快速傅里叶变换分析所述热释放率。
15. 如方案14所述的系统，其中，把所述燃烧定相确认为快速傅里叶变换的最低频率谐波。
16. 如方案12所述的系统，其中，确定所述燃料的十六烷值包括引用所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系。
17. 一种用于控制柴油内燃发动机的系统，所述系统包括：
压力传感器，其监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；以及
控制模块，其：
根据监测的压力确定燃烧循环的预定持续时间内的热释放率；
确定经过一段时间的燃烧循环预定持续时间期间的平均热释放率；
根据所述平均热释放率与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
18. 如方案17所述的系统，其中，所述燃烧循环的预定持续时间包括预燃烧。
附图说明
现在将通过举例的方式参照附图描述一个或多个实施例，其中：
图1是根据本发明的示例性发动机系统和后处理的示意图；
图2是根据本发明的用于确定十六烷值的控制方案；
图3图解示出了根据本发明的具有不同十六烷值的示例性柴油在发动机曲柄角度期间的热释放率；
图4图解示出了根据本发明的与示例性发动机系统的燃烧定相有关的十六烷值；
图5是根据本发明的用于确定十六烷值的另外控制方案；
图6图解示出了根据本发明的与示例性发动机系统的平均热释放率有关的十六烷值；
图7是根据本发明的用于确定十六烷值的另外控制方案；
图8图解示出了根据本发明的与示例性发动机系统的十六烷值相对应的三个示例性预定区域；和
图9是根据本发明的用于确定十六烷值的另外控制方案。
具体实施方式
现在参照这些图，其中，这些展示只是为了说明某些示例性实施例，而不是为了限制这些实施例，图1示意性地示出了按照本发明的一个实施例构造的直喷火花助燃压燃式发动机10的单个气缸和附属控制模块5。本领域技术人员将认识到本发明可以应用于多缸发动机。发动机10可以在包括压缩点火燃烧模式在内的多种燃烧模式下运转。发动机10能选择性地在多种空燃比下运转。
在一个实施例中，发动机10能与变速器装置连接以传递牵引功率给汽车的动力传动系统。变速器装置能包括操作成向动力传动系统传递牵引功率的扭力机在内的混合变速器。
示例性发动机10是直喷四冲程内燃机，具有可滑动地在气缸15中移动的往复活塞14，它们形成可变容积的燃烧室16。活塞14连接到旋转的曲柄12，这样，线性往复运动转换成旋转运动。进气系统提供进气给进气歧管29，该进气歧管引导和分配空气到燃烧室16的进气通路。进气系统包括气流管道系统和用于监测和控制该气流的装置。节气门34优选地包括电子控制装置，其用于响应来自控制模块5的控制信号（ETC）控制到达发动机10的气流。外部流道把来自排气歧管39的排气再循环至进气歧管29，具有称作排气再循环（EGR）阀38的流量控制阀。控制模块5构造成通过控制EGR阀38的打开来控制到达进气歧管29的排气质量流量。
由一个或多个进气门20控制从进气歧管29进入燃烧室16中的气流。由一个或多个排气门18控制从燃烧室16出来到排气歧管39的排气流。发动机10装备有分别控制和调整进、排气门20、18的打开和关闭的系统。
发动机10包括燃料喷射系统，该系统包括一个或多个高压燃料喷射器28，每个燃料喷射器构造成响应来自控制模块5的信号（INJ_PW）直接喷射一定质量的燃料到燃烧室16中。给燃料喷射器28供应来自燃料分配系统的增压燃料。在一个实施例中，第二燃料喷射器28'可以包含于进气歧管29中并且构造成把燃料喷入进气歧管29内由此增强所喷射的燃料与进气充气的预混合。
在一个实施例中，发动机10包括火花点火系统，该系统可以响应来自控制模块5的信号（IGN）向火花放电装置26提供火花能量用于点燃或助燃燃烧室16中的气缸充气。本领域技术人员将认识到，火花放电装置26可以是火花塞、电热塞或构造成引起燃烧的其它点火装置。
发动机10装备有多个传感装置用于监测发动机运转，包括具有输出RPM并操作成监测曲柄旋转位置即曲柄角和转速的曲柄传感器42，在一个实施例中，包括构造成监测燃烧的燃烧传感器30和构造成监测排气的排气传感器40，该排气传感器通常为空燃比传感器。燃烧传感器30包括操作成监测燃烧参数状态的传感装置并且描述为操作成监测气缸内燃烧压力的气缸压力传感器。燃烧传感器30和曲柄传感器42的输出由控制模块5监测，其确定燃烧定相，即在每个燃烧循环每个气缸15的燃烧压力相对于曲柄12的曲柄角的定时。燃烧传感器30也可以由控制模块5监测以确定在每个燃烧循环每个气缸15的平均有效压力，例如IMEP。优选地，发动机10和控制模块5机械化成监测和确定在每个气缸点火事件期间每个发动机气缸15的IMEP的状态。可替代地，其它传感系统例如离子传感点火系统和非插入式气缸压力传感器可用于监测本发明范围内的其它燃烧参数的状态。
控制模块、模块、控制器、处理器和类似术语意味着专用集成电路（ASIC）（或多个）中的一个或多个、电子电路（或多个）、执行一个或多个软件或固件程序的中央处理器（或多个）（优选为微处理器（或多个））和相关存储器（只读的、可编程只读的、随机存取的、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路（或多个）、输入/输出电路（或多个）和装置、适当的信号加工和缓冲电路以及其它的提供所述功能的适当部件中的任何适用的一个或它们的组合。控制模块具有一组控制算法，包括存储在存储器中且执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和校准。优选地，在预定循环期间执行这些算法。算法由例如中央处理器执行，并且可操作成监测来自传感装置及其它网络控制模块的输入以及执行控制和诊断程序来控制致动器的工作。可以以定时间隔执行这些循环，例如在发动机和汽车正在进行运转期间，每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。可替代地，可以响应事件的出现而执行算法。
工作时，控制模块5监测来自上述传感器的输入以确定发动机参数的状态。控制模块5构造成接收来自驾驶员的输入信号（例如通过节气门踏板和制动踏板）以确定驾驶员转矩请求。控制模块5监测指示发动机转速和进气温度以及冷却剂温度及其他环境状态的传感器。
控制模块5执行存储在其中的算法代码以控制上述致动器从而形成气缸充气，包括控制节气门位置、控制火花点火定时、控制燃料喷射质量和定时、控制EGR阀位置以控制再循环排气流量，以及控制进气和/或排气门定时和定相，这些都装备在发动机上。在一个实施例中，气门定时和定相可以包括负气门重叠（NVO）和排气门再开升程（在排气再呼吸策略中）。控制模块5可以操作成使发动机10在正在进行的汽车运行期间间歇转动，并且在多缸发动机中可以操作成通过对燃料和火花的控制以及气门停用而选择性地停用一部分燃烧室16或一部分进、排气门20和18。控制模块5可以基于来自排气传感器40的反馈控制空燃比。
在示例性发动机10中，控制模块5在每个燃烧循环中对每个燃烧室16命令来自燃料喷射器28的燃料喷射脉冲。在一个实施例中，控制模块5在每个燃烧循环期间命令预脉冲和主脉冲。预脉冲包括喷射的燃料初始质量以引燃。主脉冲提供动力给发动机10产生的驱动转矩。由控制模块5根据驾驶员输入选择主脉冲的燃料量。当控制模块5修正SOI角度时，控制模块5也修正喷射预脉冲时的相应曲柄角。控制模块5监测来自驾驶员的输入信号，例如通过踏板位置来确定驾驶员转矩请求。
参照图1-4，监测燃烧压力传感器30，这确定燃烧期间热释放率、估计燃烧定相并基于估计的燃烧定相确定十六烷值。图2是确定在燃烧室16中燃烧的柴油的十六烷值的控制方案200。控制方案200在图2中进行说明并且在本文描述成包含离散元素。这个说明是为了便于描述，并且应当认识到，这些元素所执行的功能可以合并到一个或多个装置中，例如，在软件、硬件和/或专用集成电路中实现。例如，控制方案200可以执行为控制模块5中的一个或多个算法。控制方案200包括使用燃烧压力传感器30监测燃烧室16中的压力（205）。正如将意识到的，通过传感器监测的燃烧压力波形可能包括信号噪声。精确的十六烷估计需要对来自压力波形的噪声进行滤波。方案200展示了对监测的压力进行滤波的示例性方法，确定在整个采样周期期间的平均压力波形（210）。将意识到，本领域中已知许多滤波方法，并且这些方法中有很多能够被等效替换以减少或消除监测的压力信号中的噪声。基于平均压力波形，可以确定对应于气缸压力值的放热值（215）。这些放热值描绘燃烧室内的燃烧进展，对燃烧的估计可用于描述燃烧所用燃料的性质。控制模块5基于放热值估计燃烧定相（220），并且基于估计的燃烧定相确定十六烷值（225）。本发明的基于估计的燃烧定相确定十六烷值可以由许多方法实现。根据本文所述方法，控制模块5基于十六烷值控制发动机运转（230）。
控制模块5基于燃烧室16中的压力确定燃烧期间与发动机曲柄角有关的燃烧充气的热释放率。可以针对较大燃烧循环内发动机曲柄角的预定范围确定燃烧充气的热释放率，例如限制在包含燃料预喷射的发动机曲柄角范围。如上文所述，压力由燃烧压力传感器30监测并且输入到控制模块5。如上文所述，曲柄角由曲柄传感器42监测并且输入到控制模块5。在一个实施例中，控制模块5可以使用对应于燃料预喷射的监测的压力测量值确定燃料预喷射的热释放率。可以使用下列方程式确定燃烧充气的热释放率h(t)。
                              [1]
变量p代表使用燃烧压力传感器30监测的气缸压力，V代表燃烧室16的容积，θ代表曲柄角，γ代表比热比，Qch代表总放热。伽马γ包括比热比并且可以预先决定为在对应于那些用于计算信号偏差的并且没有EGR的温度下空气的比热比。因此，对于柴油内燃发动机，标称或初始γ=1.365，对于汽油机，标称γ=1.30。然而，可以基于来自空气比热与化学计量乘积的数据使用当量比φ和EGR摩尔分数调整这些，目标是整个燃烧循环期间燃烧室内充气的工作状况或变化性质。
根据不同实施例，可以选择发动机曲柄角的预定范围包括燃料预喷射、随后的主燃烧或这两者。在对压力信号进行滤波以确定要用到的平均或已滤波信号的整段时间可以基于计算效率、输出的所需精确度和稳态下系统的信息利用率而改变。
图3图解示出了具有不同十六烷值的示例性柴油在发动机曲柄角度期间的热释放率。在包括燃料预喷射和燃烧的发动机曲柄角范围内描述热释放率。对于每种示例性柴油，在上止点后-15度的发动机曲柄角处喷射等量的燃料。如图3所示，在预燃烧事件期间，越高十六烷值的柴油具有越大的热释放率。另外，图3表明，十六烷值越高，在燃烧循环中越早出现热释放率峰值。
在确定热释放率之后，示例性方案200的控制模块5估计燃烧定相（220）。可以使用多种已知方法中的任何一种估计燃烧定相以估计信号的相位或大小。一种已知方法包括使用快速傅里叶变换（FFTs）分析燃料预喷射的热释放率。FFT把噪声数据滤波成有用信息。一种叫做光谱分析的FFT方法分析复信号并且把信号分离成其分量部分，这些可以表示成谐波的总和。FFTs和光谱分析是本领域公知的并且本文将不做详细描述。
FFTs提供与每个识别谐波的大小和相位有关的信息。实验分析已经表明，燃烧定相是由第一或基本谐波描述。通过识别第一谐波，可以测量和估计燃烧定相。基频分量可以按照下式表示：
                       [2]
式中，h(n+1)，n等于1、2、3……N，代表估计热释放率的周期性输入，an和bn是分解的FFT分量并且可以按照下式表示。
                           [3]
                          [4]
将意识到，可以离线确定an和bn，存储在存储器中并且供实时计算引用。
当输入信号处于稳态时，最有效估计通过FFTs分析的信号。变化的输入信号的瞬态效应能引起所执行估计的误差。虽然补偿瞬态输入信号的方法是公知的，但是本文所公开的方法优选为在怠速或稳定平均发动机转速状态下执行，这样就基本上消除了瞬态的影响。一种在可接受地稳定测试期内实行测试的已知方法是按测试间隔时间取样并且利用控制模块5内的算法来使在发动机运转的稳定时期内获取的测试数据有效或失效。
在估计燃烧定相之后，控制模块5确定在燃烧室16中燃烧的柴油的十六烷值（225）。根据一种示例性实施例，实验测试估计燃烧定相与十六烷值之间的相关性。然而，将意识到，可以根据计算、模拟或任何足以估计十六烷值对燃烧性能的影响的方法来确定这个相关性。此外，将意识到，针对特定发动机特性和特定硬件应用以实验确定燃烧定相与十六烷值之间的相关性，并且对于这个相关性必须考虑发动机特性的变化或除十六烷值之外的影响发动机特性的因素。例如，大家知道，喷流形状、燃料供给量和蒸发影响燃烧速度。在一个实施例中，使用以实验确定的燃烧定相值与十六烷值之间的相关性，控制模块5的存储器中的查询表填充了燃烧定相值和相应的十六烷值。工作时，控制模块5在查询表中找出估计燃烧定相值并且找出相应的十六烷值。
图4图解示出了示例性发动机系统例如参照图1描述的那种发动机系统的与燃烧定相有关的十六烷值。可以按照上述方法填充这种函数或相关性。如图4所示，在燃烧定相的特定范围内，燃烧定相与十六烷值的关系基本上呈线性。例如，图4表明，-180度的燃烧定相值对应的十六烷值为42，-148度的燃烧定相值对应的十六烷值为46。
图3的数据和所涉方法描述了在预喷射和燃烧期期间收集的数据的使用。将意识到，本文所述方法可以用这种方式用于基于预燃烧期或类似地基于主燃烧期诊断燃料混合物性质。
可以基于对于燃烧循环的预定持续时间的平均热释放率确定十六烷值并且参照图1和图5-6描述。图5是用来实施第二种方法的控制方案500。控制方案500在图5中进行说明并且在本文描述成包含离散元素。这个说明是为了便于描述，并且应当认识到，这些元素所执行的功能可以合并到一个或多个装置中，例如，在软件、硬件和/或专用集成电路中实现。例如，控制方案500可以执行为控制模块5中的一个或多个算法。如上文所述，控制方案500包括使用燃烧压力传感器30监测燃烧室16中的压力（505）。如上文所述，确定在整个采样周期期间的平均压力波形（510），作为从压力信号过滤噪声的示例性方法。基于平均压力波形，可以确定对应于气缸压力值的放热值（515）。控制模块5基于平均压力波形确定燃烧循环的预定持续时间的平均热释放率的值（520）。控制模块5基于平均热释放率确定十六烷值（525）。控制模块5基于十六烷值控制发动机运转（530）。
的平均热释放率（520）。可以确定在包含燃料预喷射的发动机曲柄角范围内的示例性平均热释放率。可以使用下列方程式确定平均热释放率P：
                     [5]
式中，n和N定义用于确定平均热释放率的燃烧循环的持续时间。
在确定了燃料预喷射的平均热释放率之后，控制模块5基于燃料预喷射的平均热释放率确定十六烷值（525）。在一个示例性实施例中，实验测试用来估计燃料预喷射的平均热释放率与十六烷值之间的相关性。如上文对燃烧定相的描述，将意识到，可以根据实验、计算、模拟或任何足以估计十六烷值对燃烧性能的影响的方法来确定燃料预喷射的平均热释放率与十六烷值之间的相关性。针对特定发动机特性和特定硬件应用以实验确定燃料预喷射的平均热释放率与十六烷值之间的相关性。工作时，基于燃料预喷射的平均热释放率与十六烷值之间的估计相关性，燃料预喷射的平均热释放率与十六烷值相关联。在一个实施例中，使用以实验确定的平均热释放率值与十六烷值之间的相关性，控制模块5的存储器中的查询表填充了平均热释放率值和相应的十六烷值。控制模块5找出按上文所述确定的平均热释放率值并且选择存储在查询表中的相应的十六烷值。
图6图解示出了示例性发动机系统例如参照图1描述的那种发动机系统的与平均热释放率有关的十六烷值。如图6所示，在平均热释放率的特定范围内，平均热释放率与十六烷值的关系基本上呈线性。例如，图6表明，301kJ/kg的平均热释放率对应的十六烷值为42，334kJ/kg的平均热释放率对应的十六烷值为46。
参照图1和图7-8描述确定十六烷值的另一种方法。图7是用来实施第三种方法的控制方案700。上述方法公开了根据燃烧定相和平均热释放率确定十六烷值的方法。将意识到，采用燃烧定相和平均热释放率这两者的方法可用于确定十六烷值。控制方案700在图7中进行说明并且在本文描述成包含离散元素。这个说明是为了便于描述，并且应当认识到，这些元素所执行的功能可以合并到一个或多个装置中，例如，在软件、硬件和/或专用集成电路中实现。例如，控制方案700可以执行为控制模块5中的一个或多个算法。如上文所述，控制方案700包括使用燃烧压力传感器30监测燃烧室16中的压力（705）。本文所述方法可以用于基于监测的燃烧压力确定平均热释放率（710）。同样地，本文所述方法可以用于确定燃烧定相值（715）。基于确定的平均热释放率和燃烧定相值，可以估计十六烷值（720）。控制模块5基于十六烷值可以控制发动机运转（730）。
在确定了平均热释放率和本燃烧定相值之后，控制模块5确定十六烷值（720）。在燃烧定相与十六烷值之间存在相关性，在平均热释放率与十六烷值之间存在相关性。使用燃烧定相与十六烷值之间的相关性，可以针对特定硬件应用建立与特定十六烷值例如46相对应的燃烧定相值的范围。另外，使用平均热释放率与十六烷值之间的相关性，可以针对特定硬件应用建立与特定十六烷值例如46相对应的平均热释放率的范围。画出燃烧定相估计值与相应的十六烷值以及平均热释放率与相应的十六烷值，可以确定与十六烷值相对应的数值区域或数值集，在这，可以更有把握地做出对十六烷值的估计。优选为，针对不同的十六烷值，有多种预定区域对应于燃烧定相值和平均热释放率的接受范围。
工作时，包含燃烧定相值点和平均热释放率点在内的预定区域存储在控制模块5的存储器的查询表中以在发动机运转期间供检索。控制模块5在查询表中找出燃烧定相值和平均热释放率。如果燃烧定相值和平均热释放率在这个区域的范围之内，控制模块5就找出相应的十六烷值。
图8图解示出了示例性发动机系统例如参照图1描述的那种发动机系统的对应于十六烷值的三个示例性预定区域。画出了示例性十六烷值42，相对应的燃烧定相值范围大致为-183到-177度，平均热释放率范围为297kJ/kg到305kJ/kg。所形成的范围画成得到的圆形区域，其中，燃烧定相和平均热释放率的值可用于估计相应的十六烷值。同样地，把相似的十六烷值46和52以及相应的范围画成得到的区域。如图8所示，由燃烧定相值和平均热释放率的范围所形成的预定区域可以是圆形的，但是其他形状也是可能的并且在本发明的想法之内。
在确定了十六烷值之后，控制模块5基于十六烷值控制发动机运转（230，530，730）。如上文所示，较高的十六烷值对应于较快的自燃，而较低的十六烷值具有较慢的自燃。可以根据对效率、燃料经济性、排放及其他燃烧性能的影响评估估计的十六烷值的影响。可以基于十六烷值调整喷射定时、喷射量、燃料轨道压力、EGR和节气门位置进行补偿。可以给予某些燃烧性能优先权，例如，用某些十六烷值得到的调整以保持最小排放规格。
上述方法说明了压力测量值用来描述用于描绘燃烧室内发生的燃烧的热释放率。然而，将意识到，可以通过其他分析利用压力测量值描绘燃烧室内发生的燃烧。例如，压力测量值可以用来描述测定压力与计算发动机压力之间的压力比差值，在特定曲柄角（pMOT(θ)）下，在气缸中没有发生燃烧的情况下估计压力值。可以根据下列方程式描述压力比（PR）。
                        [6]
可以分析PR，例如按照上述的光谱分析，以描述燃烧定相或燃烧强度，是用于上述方法中的平均热释放率的等效值。例如，压力比可以用于描述燃烧参数，例如燃烧的相位或强度，这可以被校准成实验或预测十六烷值，对图4和6所述方法也一样。在一个示例性实施例中，压力比的FFT可以用于描述燃烧参数。设想基于气缸内压力测量值以量化对估计十六烷值有用的燃烧参数的其它分析，并且本发明不意图限制于本文所述的特定示例性实施例。
按照本发明基于压力比确定十六烷值的一种方案在图9中描述了。方案900开始于监测燃烧压力（905）。在许多循环期间，如上文所述的从信号过滤噪声的示例性方法一样，基于监测的燃烧压力确定在整个采样周期期间的平均压力波形（910）。基于平均压力波形，可以确定平均压力波形中不同点的压力比（915）。如上所述，压力比可用于描述燃烧参数，该燃烧参数描述燃烧室内发生的燃烧的相位或强度。基于压力比确定这种燃烧参数（920）。可以基于燃烧参数确定十六烷值（925）。可以基于十六烷值控制发动机（930）。
如上所述，当在燃料箱中加新燃料时，十六烷值可能改变。先前装满了十六烷值为52的燃料的燃料箱，但是仅仅四分之一满时可以用十六烷值为42的燃料再装满。所得到的燃料混合物的十六烷值将更接近于42.将意识到，可以指示上述方法在汽车燃料水平传感器检测到燃料箱被再装满时执行。然而，还将意识到，紧随再加燃料事件之后，燃料箱可能不会充分混合，因此，来自燃料箱的样品可能不会反映燃料箱的平均混合物。此外，将意识到，一些燃料混合物在再加燃料事件之前留在了燃料管、燃料轨道及燃料输送系统的其它部分中，因此，系统内的燃料样品可能不会反映紧随再加燃料事件之后燃料箱中的混合物。为此，可能有利的是，在汽车已经运行了一些时间之后执行上述方法来估计十六烷值。这段时间可以是基于任何足以估计得到当前燃料混合物的精确读数所需的运行时间的方法校准后的时间。另外，将意识到，在某些条件下，诸如燃料箱中的冷凝和燃料混合物的成分的蒸发这类因素可能改变燃料箱中的燃料混合物的性质。可能有利的是，周期性地或在运行一段时间之后运行上述方法来估计十六烷值，从而针对燃料混合物的任何变化修正估计的十六烷值。其它因素可能影响十六烷值或估计的十六烷值的持续有效性，并且本发明不意图限制于本文所述的那些描述安排或执行所述方法的理由的特定实施例。
将意识到，上述方法描述了基于燃烧性能与十六烷值的相关性估计十六烷值。上面描述了一些例子，其中，确定了整数的十六烷值（例如42，46，52）。将意识到，估计的十六烷值可能确定到一个小数位或多个小数位。可以对这类数字取整，或者，燃料性质或所需发动机指令的所得测定可以进行内插。
本发明已经描述了某些优选实施例及其改型。在阅读和理解说明书的基础上可以想到其它更多的改型和变化。因此，本发明不意图限制为作为设想为实施本发明的最佳方式所公开的特定的一个（或多个）实施例，而是将包括落入所附权利要求书范围的所有实施例。 

Claims (2)

1.一种用于控制柴油内燃发动机的方法，所述方法包括：
监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；
在燃烧循环内的预定曲柄角范围上，根据监测的压力确定燃烧参数，所述预定曲柄角范围被选择以包含燃料预喷射、主燃烧喷射或这两者；
根据所述燃烧参数与十六烷值之间的预定相互关系确定在所述预定曲柄角范围上的所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
2.如权利要求1所述的方法，其中，监测所述燃烧室中的压力是在预燃烧期期间执行的。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，监测所述燃烧室中的压力是在主燃烧期期间执行的。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定预定持续时间上的平均热释放率；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据平均热释放率与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定热释放率；
根据所述热释放率估计燃烧定相；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括：
确定热释放率；
根据所述热释放率估计燃烧定相；
确定预定持续时间上的平均热释放率；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括比较所述平均热释放率和所述燃烧定相与带有各自范围的平均热释放率和燃烧定相的十六烷值的预定关联，并且当平均热释放率和燃烧定相都落入与共同的十六烷值相关的各自范围内时，确定所述共同的十六烷值为所述燃料的十六烷值。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，确定所述燃烧参数包括确定燃烧定相；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，确定所述燃烧定相包括利用监测的压力的快速傅里叶变换确定所述监测的压力的基频分量。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，确定燃烧参数包括确定压力比；并且
其中，确定所述燃料的十六烷值包括根据所述压力比与十六烷值之间的预定相互关系确定所述燃料的十六烷值。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，基于估计的燃料十六烷值控制发动机包括控制从由燃料喷射定时、燃料喷射量、燃料轨道压力、排气再循环和节气门位置构成的组中选择的发动机参数。
11. 如权利要求1所述的方法，还包括：
监测燃料箱中的燃料水平；
基于监测的燃料水平确定再加燃料事件；并且
其中，响应于所述再加燃料事件执行燃料十六烷值的确定。
12. 一种用于控制柴油内燃发动机的系统，所述系统包括：
压力传感器，其监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；以及
控制模块，其：
在燃烧循环内的预定曲柄角范围上，根据监测的压力确定燃烧循环的热释放率，所述预定曲柄角范围被选择以包含燃料预喷射、主燃烧喷射或这两者；
根据所述热释放率估计燃烧定相；
根据所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系确定在所述预定曲柄角范围上的所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
13. 如权利要求12所述的系统，还包括控制模块，所述控制模块从所述压力传感器过滤噪声，从所述压力传感器过滤噪声包括确定平均压力波形。
14. 如权利要求12所述的系统，其中，根据所述热释放率估计燃烧定相包括使用快速傅里叶变换分析所述热释放率。
15. 如权利要求14所述的系统，其中，把所述燃烧定相确认为快速傅里叶变换的最低频率谐波。
16. 如权利要求12所述的系统，其中，确定所述燃料的十六烷值包括引用所述燃烧定相与十六烷值之间的预定相互关系。
17. 一种用于控制柴油内燃发动机的系统，所述系统包括：
压力传感器，其监测燃烧室中由燃料燃烧产生的压力；以及
控制模块，其：
在燃烧循环内的预定曲柄角范围上，根据监测的压力确定燃烧循环的预定持续时间内的热释放率，所述预定曲柄角范围被选择以包含燃料预喷射、主燃烧喷射或这两者；
确定经过一段时间的燃烧循环预定持续时间期间的平均热释放率；
根据所述平均热释放率与十六烷值之间的预定相互关系确定在所述预定曲柄角范围上的所述燃料的十六烷值；以及
基于所述燃料的十六烷值控制所述发动机。
18. 如权利要求17所述的系统，其中，所述燃烧循环的预定持续时间包括预燃烧。
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