CN102220915A - 多成分瞬态燃料补偿 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于可变燃料车辆的多成分瞬态燃料补偿，并提供一种调节燃料喷射以解决发动机进气中的液体燃料聚积的方法。基于液体燃料聚积中燃料的乙醇含量和液体燃料聚积中各燃料成分的组成来调节燃料。这样，有可能更好地解决这些参数对液体燃料聚积蒸发的影响。

Description

多成分瞬态燃料补偿

技术领域

本申请涉及用于可变燃料(flex fuel)车辆的多成分瞬态燃料补偿。

背景技术

在现代发动机中，汽缸中的空燃比(AFR)可以被控制得接近化学计量，以保持排气催化系统的高排放转化效率。影响AFR调节的精确性的问题之一在于，在所谓的液体燃料聚积(puddle)中，一部分被喷射的燃料粘到进气道壁上。来自液体燃料聚积的燃料以一定速度蒸发，该速度取决于包括壁温、歧管压力和燃料挥发性的很多因素。发动机控制策略可以包括针对液体燃料聚积(fuel-puddling)(也被称作壁润湿(wall-wetting))效应的补偿，但潜在的物理过程的复杂性使该策略复杂化并且消耗校准过程时间。部分复杂性是由于在泵处可用的燃料的变化的挥发性(如取决于季节和位置)和一些车辆以可变燃料运行的要求，该可变燃料可以是汽油和乙醇(C₂H₅OH)的可变混合物，其中乙醇的含量高达85％。混合导致燃料在蒸发和形成液体燃料聚积方面的不同性能。

例如，现有方法通过模拟多种/多个液体燃料聚积和多种燃料成分来表达燃料蒸发的物理过程。燃料成分可以包括标准的汽油成分(例如戊烷、异辛烷等)和用于可变燃料应用的乙醇。另一组方法是基于更简单的“黑匣子”模型，通过将模型输出与观测的(如测量的)空燃比匹配来确定“黑匣子”模型的参数。

本发明的发明人已经意识到这些之前的方案中的问题。多成分、多液体燃料聚积模型是复杂的，并且通常要求大量的计算资源来实时运行。它们还是非线性的，并且因此不利于瞬态液体燃料聚积补偿。黑匣子模型依赖于许多校准来尝试补偿液体燃料聚积。这些校准通常是时间密集的，并且不可能有效地补偿进气道液体燃料聚积效应，因为通过简化的模型没有较好地获得物理过程。特别地，不同于燃料箱中的乙醇分数，这些模型不能追踪进气道液体燃料聚积中的乙醇分数。因此，有效的瞬态燃料补偿不可能实现，由此使发动机排放性能退化。

发明内容

因此，在一个示例中，以上问题中的一些可以通过一种基于进气道液体燃料聚积中的燃料的乙醇含量来调节到发动机的燃料喷射的数量的方法来解决。此外，在一些实施例中，该调节可以进一步基于所喷射燃料的乙醇百分数。此外，在一些实施例中，这一方法可以包括基于燃料的被选择成分和它们各自的蒸汽压力通过多成分燃料模型确定从液体燃料聚积蒸发的燃料的数量。可以通过教材值(text-bookvalue)来确定蒸汽压力，并且因此与例如通过校准形成对比，可以通过查找表获得蒸汽压力。如本文更详细地描述的，通过减少在确定燃料喷射补偿中所参考的校准表的数量，可以更有效地并且更快速地确定燃料喷射的数量。

在一个实施例中，发动机被连接在可变燃料车辆中，并且被配置成使用具有两种或更多种成分并且乙醇含量可变的燃料。

在另一个实施例中，调节到发动机的燃料喷射的数量包括基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量和蒸汽压力来确定瞬态燃料补偿，并基于瞬态燃料补偿来调节所喷射燃料的期望数量。

在另一个实施例中，调节到发动机的燃料喷射的数量包括基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量和蒸汽压力来确定瞬态燃料补偿，并基于瞬态燃料补偿来调节所喷射燃料的期望数量，其中进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中燃料的蒸汽压力是基于两种或更多种成分的每种成分的蒸汽压力。

根据一方面，提供一种用于调节到发动机的燃料喷射的方法。该方法包括：确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量；以及基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量、进气道液体燃料聚积中燃料的蒸汽压力和在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量来调节到发动机的燃料喷射的数量。

在一个实施例中，进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量包括确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量，不同的成分具有不同的蒸汽压力。

在另一个实施例中，进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量包括确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量，不同的成分具有不同的蒸汽压力，其中基于进气道液体燃料聚积中燃料的蒸汽压力调节到发动机的燃料喷射的数量包括基于两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力来调节到发动机的燃料喷射的数量。

在另一个实施例中，进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量包括确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量，不同的成分具有不同的蒸汽压力，其中基于进气道液体燃料聚积中燃料的蒸汽压力调节到发动机的燃料喷射的数量包括基于两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力来调节到发动机的燃料喷射的数量，该方法进一步包括基于两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力来确定燃料和空气的质量分数比，并且其中调节到发动机的燃料喷射的数量进一步基于燃料和空气的质量分数比。

在另一个实施例中，进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量包括确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量，不同的成分具有不同的蒸汽压力，该方法进一步包括校准描述依赖于气流的对流蒸发的参数，并且其中基于此参数确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量。

在另一个实施例中，进气道液体燃料聚积中的燃料包括两种或更多种成分，并且其中确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量包括确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量，不同的成分具有不同的蒸汽压力，该方法进一步包括校准描述碰撞进气道液体燃料聚积的被喷射燃料的分数的参数，并且其中进一步基于此参数调节到发动机的燃料喷射的数量。

根据另一方面，提供一种用于调节到可变燃料车辆的发动机的燃料喷射的方法，该发动机被配置成使用具有两种或更多种成分和乙醇含量的燃料。该方法包括：校准作为发动机冷却液温度和所喷射燃料的乙醇百分数的函数来描述依赖于气流的对流蒸发的第一参数；校准作为发动机冷却液温度和所喷射燃料的乙醇百分数的函数来描述碰撞进气道液体燃料聚积的所喷射燃料的分数的第二参数；基于进气道液体燃料聚积的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力确定燃料和空气的质量分数比；基于第一参数和燃料和空气的质量分数比来确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量；以及基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量、第二参数和在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量来调节到发动机的燃料喷射的数量。

应该理解的是，提供上述概述以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步说明的概念的选择。这并不意味着指定要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护的范围通过随附于说明书的权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决任何上述或在本发明的任何部分提及的缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的示例发动机的原理图；

图2示出了基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量调节燃料喷射的数量的示例方法的实施例的流程图；

图3示出了作为发动机冷却液温度的函数的不同燃料成分的不同蒸汽压力的示例；

图4示出了根据本发明的实施例的校准参数的示例；

图5示出了在暖机/预热期间没有瞬态燃料补偿的发动机运行的示例结果；以及

图6示出了根据本发明的实施例具有瞬态燃料补偿发动机的发动机的示例结果。

具体实施方式

本文公开了多成分瞬态燃料补偿的实施例。如之后更详细地描述的，这一瞬态燃料补偿可以被用来基于由之前的发动机操作留在进气道液体燃料聚积中的燃料的乙醇含量来调节到发动机的燃料喷射的数量。

图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆驾驶员130的输入来控制。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的汽缸(也被称作燃烧室)14可以包括活塞138位于其中的燃烧室壁136。活塞138可以被连接到曲轴140，以使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统被连接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮被连接到曲轴140以使发动机10的起动操作成为可能。

汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与包括汽缸14在内的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括被布置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180来提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，例如在发动机10设有机械增压器的示例中，排气涡轮176可以被可选地省略，而压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入来提供动力。包括节流阀片164的节流阀162可以沿发动机的进气通道设置，用来改变被提供到发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示，节流阀162可以被设置在压缩机174的下游，或可以可选地设置在压缩机174的上游。

排气通道148可以接收来自包括汽缸14在内的发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器128被显示为连接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(如所述)、HEGO(加热型EGO)、NO_x、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(TWC)、NO_x捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由致动器154控制。在一些条件下，控制器12可以改变提供给致动器152和致动器154的信号以控制各进气门和排气门的开启和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各气门位置传感器(未示出)来确定。气门致动器可以是电动气门致动类型或凸轮致动类型或其组合。进气门正时和排气门正时可以被同时控制，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中的任何一种。每个凸轮致动系统可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用一个或更多个凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统，其可以由控制器12操作以改变气门操作。例如，汽缸14可以可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其它实施例中，进气门和排气门可以由公共的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统控制。

汽缸14可以具有压缩比，该压缩比是活塞138位于下止点到上止点时的体积比。通常，压缩比在9∶1到10∶1的范围中。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。例如，当使用更高的辛烷燃料或具有更高汽化潜热(latent enthalpy)的燃料时，可能发生这种情况。如果直接喷射由于其在发动机爆震方面的效果而被使用，则压缩比还可以增加。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择操作模式下，响应于来自控制器12的点火提前信号SA，点火系统190可以经由火花塞192提供点火火花到燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如发动机10可以通过自动点火或类似可能在一些柴油发动机中出现的情况那样通过燃料喷射来启动燃烧。

在一些实施例中，可以为发动机10的每个汽缸配置用于提供燃料到汽缸的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸14被显示为包括进气道燃料喷射器170。在提供被称为燃料的进气道喷射(此后被称为“PFI”)到汽缸14上游的进气道内的结构中，燃料喷射器170被显示为布置在进气通道146中，而不是在汽缸14中。燃料喷射器170可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号脉宽FPW-2成比例地喷射燃料。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统173被传送到燃料喷射器170。在打开进气门事件、关闭进气门事件期间(如基本在进气冲程之前)以及在打开和关闭进气门操作期间，可以传送进气道喷射的燃料。

如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸。因此每个汽缸可以类似地包括其自身的一套进气门/排气门、(多个)燃料喷射器、火花塞等。

燃料系统173中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质的燃料，例如不同的燃料成分。这些差别可以包括不同的酒精含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或这些的组合等。在一个示例中，所使用的燃料混合物可以包括含有酒精的燃料混合物，例如E85(其为接近85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其为接近85％的甲醇和15％的汽油)。

控制器12在图1中被显示为微型计算机，其包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定的示例中被显示为只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可以接收(除之前讨论的那些信号外)来自被连接到发动机10的传感器的各种信号，包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自被连接到冷却套118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自被连接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)；以及来自传感器124的歧管绝对压力信号(MAP)。发动机转速信号(RPM)可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。

发动机10可以进一步包括用于存储燃料蒸汽或经由进气歧管中产生的真空抽送燃料蒸汽到发动机进气歧管的燃料蒸汽抽送系统(未示出)。此外，发动机10可以进一步包括曲轴箱强制通风(PCV)系统，其中曲轴箱蒸汽也经由真空被引导到进气歧管。

可以用表示可由处理器106执行的指令的计算机可读数据对存储介质只读存储器110编程，以便实施下述方法和预期但未详细列出的其它变体。

来自排气氧传感器的反馈能够被用于控制空燃比。特别地，转换类型的加热型排气氧传感器(HEGO)通过基于来自HEGO传感器的反馈和期望的空燃比控制喷射的燃料(或经由节流阀或VCT的额外空气)能够被用于化学计量空燃比控制。此外，UEGO传感器(其针对排气空燃比提供基本线性的输出)能够被用于控制稀的、富的和化学计量操作期间的空燃比。在此情况下，燃料喷射(或经由节流阀或VCT的额外空气)可以基于期望的空燃比和来自传感器的空燃比而被调节。此外，如果需要，可以使用单独的汽缸空燃比控制。如下面更详细描述的，可以用喷射器170根据各种因素进行调节。

还要注意，可以使用各种方法来保持期望的扭矩，例如调节点火正时、节流阀位置、可变凸轮正时位置、排气再循环量和实施燃烧的汽缸数。此外，这些变量能够针对每个汽缸被单独地调节以保持所有汽缸之间的汽缸平衡。

液体燃料聚积通常产生于进气道燃料喷射发动机的进气道中。喷射的燃料在喷射之后可能附着到进气歧管壁，并且喷射的燃料量可能受到进气歧管几何形状、温度和燃料喷射器位置的影响。由于每个汽缸能够具有唯一的进气道几何形状和喷射器位置，在同一发动机的不同汽缸中可能产生不同的液体燃料聚积量。此外，液体燃料聚积量和发动机换气特性可以基于发动机工况在汽缸之间变化。由于存在变成进气道液体燃料聚积的燃料损失，发动机不可能接收到意图由燃料喷射器喷射的全部数量的燃料。然而，由于进气冲程期间进气道液体燃料聚积中的燃料蒸发到汽缸中，当除了燃料喷射之外还接收这种燃料时，发动机可能潜在地接收太多燃料。这样，可以调节燃料喷射量以解决进气道液体燃料聚积的影响。

然而，不仅进气道液体燃料聚积中燃料的物理过程可能难以建模，而且这可能由于燃料具有多种成分而进一步被复杂化，其中每种成分以不同的速度蒸发，因为每种成分可以具有不同的蒸汽压力。此外，由于在泵处可用的可变燃料具有变化的挥发性(例如取决于季节和位置)，确定燃料的乙醇含量可能使进气道液体燃料聚积蒸发的建模进一步复杂化。

如此后参考图2详细说明的，发动机控制器可以被配置成确定最初的临时燃料喷射(例如数量、乙醇百分数等)，并且之后调节初始的燃料喷射设置以补偿进气道液体燃料聚积。该调节可以基于液体燃料聚积中燃料的数量、液体燃料聚积中燃料的燃料成分、燃料成分的蒸汽压力等。例如，最初的燃料喷射可以基于发动机运行参数来确定，该发动机运行参数例如为发动机转速、发动机负荷、发动机冷却液温度、排气温度、齿轮比、爆震、压缩比、升压等。此外，还可以包括自适应参数以考虑之前的发动机操作期间燃料喷射的习知调节(learned adiustments)，并考虑相应的液体燃料聚积动态特性。自适应项可以被存储在查找表中，例如作为发动机转速、负荷、温度或其组合的函数。由此，发动机控制器可以基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量来调节到发动机的初始燃料喷射量。例如，发动机10可以用于可变燃料车辆，并且可以被配置成使用具有两种或更多种成分和乙醇含量的燃料。

控制器12可以被配置成执行用于调节到发动机10的燃料喷射器170的燃料喷射量的指令。图2说明了调节到发动机的燃料喷射的示例方法200。这一方法可以被用于调节燃料喷射的每个循环或事件。

在步骤202处，方法200包括估计发动机工况。这可以包括估计可以被用来推断进气道温度的发动机冷却液温度(ECT)。估计的和/或测量的其它工况可以包括但不限于发动机温度、发动机转速、歧管压力、空燃比、当量比、汽缸空气量、来自爆震传感器的反馈、根据踏板位置的期望发动机输出扭矩、火花正时、大气压力等。

在步骤204处，方法200包括确定期望的发动机输出扭矩。在一个示例中，期望的扭矩可以根据踏板位置信号来估计。在步骤206处，方法200包括确定燃料喷射量。基于估计的发动机工况和期望的扭矩，并且进一步基于汽缸的瞬态燃料补偿历史，可以确定初始燃料喷射设置和安排。在一个示例中，控制器存储器可以包括查找表，该查找表可以被控制器用来确定每个汽缸或汽缸组的燃料喷射类型的初始设置和安排。初始设置可以包括确定燃料喷射的模式或运行混合模式(例如，全进气道燃料喷射、全直接喷射或部分进气道喷射-部分直接喷射等)以及直接喷射器与进气道燃料喷射器之间的初始喷射比或百分数。其它设置可以包括确定来自每个喷射器的喷射正时。

在步骤208处，方法200包括确定进气道液体燃料聚积的构成。例如，进气道液体燃料聚积可以包括具有两种或更多种成分的燃料，其中液体燃料聚积燃料的成分和组成不同于所喷射燃料的成分和组成。燃料成分的示例包括但不限于乙醇、异戊烷、异辛烷、正癸烷、正十三烷等。因此，可以确定燃料的成分和它们在液体燃料聚积燃料的总质量中的质量分数。此外，进气道液体燃料聚积中的燃料可以具有乙醇含量(例如进气道液体燃料聚积中的燃料包括乙醇成分)，由此，方法200的步骤208可以包括确定进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量。通过确定进气道液体燃料聚积中燃料的两种或更多种成分，每种成分的属性可以被用来确定在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的每种成分的数量。这样，如参考步骤214所详细描述的，之后能够基于蒸发的燃料量来调节燃料喷射量。

在步骤210处，方法200包括确定进气道液体燃料聚积中燃料成分(和因此燃料)的蒸汽压力。在燃料包括多种成分的情况下，每种成分可以具有不同的蒸汽压力，因此可以针对每种成分确定蒸汽压力。作为示例，这些成分的蒸汽压力可以被存储在控制器可存取的查找表中。作为示例，图3示出了作为发动机冷却液温度的函数的一些典型燃料成分的示例蒸汽压力，可以构建示例蒸汽压力的查找表。通过确定进气道液体燃料聚积中燃料的蒸汽压力(例如通过确定燃料的不同成分中每种成分的不同蒸汽压力)，如参考步骤214更详细描述的，能够基于燃料的蒸汽压力来调节燃料喷射量。

在步骤212处，方法200包括确定被用于调节喷射量的瞬态燃料补偿的可校准参数。这可以包括确定作为发动机冷却液温度和/或乙醇百分数的函数(即，χ(ECT，Ep))的碰撞液体燃料聚积的喷射燃料的分数。如参考步骤214更详细描述的，通过确定碰撞液体燃料聚积的喷射燃料的分数，燃料喷射中的燃料量可以基于此信息被调节。在步骤212处，方法200可以进一步包括确定作为发动机冷却液温度和/或乙醇百分数的函数(即，α(ECT，Ep))的依赖于气流的对流蒸发。类似地，通过确定依赖于气流的对流蒸发，燃料喷射中的燃料量可以基于此信息被调节。作为示例，如参考步骤214更详细描述的，这一对流蒸发参数可以被用来确定从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的每种成分的数量。此外，在一些实施例中，例如，确定第一参数α(ECT，Ep)和/或第二参数χ(ECT，Ep)可以包括校准作为发动机冷却液温度的函数的这些参数。

作为示例，图4示出了作为发动机冷却液温度和新鲜喷射燃料的乙醇百分数EP的函数的参数χ(ECT，Ep)和α(ECT，Ep)的示例校准。作为示例，对于汽油，乙醇百分数可以是0％，而对于E85，乙醇百分数可以是85％。此处，参数α被示为与空气密度成比例。此外，在一些实施例中，例如，这些数值可以使得在汽油和E85中间的汽油混合物可以使用汽油值和E85值的加权平均值。应认识到这些示例是非限制性的，并且这些参数可以被不同地校准而不偏离本公开的范围。通过减少要计算的参数的数量，可校准表的数量可以大大减少(例如，与常规“黑匣子”方法相比减少到1/10或更小)。

回到图2，随后方法200进行到步骤214，其中基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量确定瞬态燃料补偿。可以经由任何合适的方法确定瞬态燃料补偿。在一个合适的方法中，进气道液体燃料聚积能够被建模为如下的单一进气道液体燃料聚积。假设燃料包括j种成分，每种成分能够用整体的已知分数表示(用frac_i表示)。燃料成分的示例包括但不限于乙醇、异戊烷、异辛烷、正癸烷、正十三烷等。例如，此信息可以在步骤208处得到。在进气门开启(IVO)时液体燃料聚积中每种成分的质量可以用在先循环质量和碰撞液体燃料聚积的新喷射燃料的分数之和表示。例如，假设k为事件号或循环号，在IVO时液体燃料聚积p的成分i的质量(即，

)可以被表示为如下形式：

$\begin{array}{cc}{m}_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)=m_p\_i(k-1)+\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})\×m_{\mathrm{inj}}\left(k\right)\×\mathrm{frac}\_i,& i=1,...,j,\end{array}$

其中m_p_i(k-1)是这一成分的在先循环质量，m_inj(k)是喷射燃料的总量，并且χ(ECT，Ep)是碰撞液体燃料聚积的喷射燃料的分数。

然后IVO时总液体燃料聚积质量等于每种成分的质量之和，如下所示：

$m_p^{\mathrm{ivo}}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{m}_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right).$

在进气门关闭(IVC)时，液体燃料聚积的质量m_p减少了进气冲程期间蒸发的燃料量。这样，在一些实施例中，在其它三个冲程期间的扩散蒸发可以被忽略。被蒸发的燃料可以如下所示：

$m_{\mathrm{evap}}\left(k\right)=m_p^{\mathrm{ivo}}\left(k\right)\×\mathrm{\α}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})\×\ln (1+B\left(k\right)),$

其中，ECT是可以被用作进气道温度的替换量的发动机冷却液温度，α(ECT，Ep)是描述依赖于气流和乙醇百分数的对流蒸发的可校准参数，并且B是燃料和空气的质量分数比。如下面更详细描述的，通过确定燃料和空气的质量分数比，可以基于这一比例来调节燃料喷射量。

这样，剩余的喷射燃料假定被蒸发并在进气冲程进入汽缸。根据标准模型，并且假设空气流没有燃料蒸汽(例如清除)，变量B按如下步骤计算。首先，液体燃料聚积中的总摩尔数可以被表示为每种成分的摩尔数之和，

$\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mw}\_i},$

其中，mw_i是成分i的分子量。取得例如在步骤210处确定的成分i在发动机冷却液温度ECT下的蒸汽压力，

VP_i(ECT)＝fn_vapor_pressure(i，ECT)，i＝1，...，j，

则总液体燃料聚积的蒸汽压力可以被表示如下：

$\mathrm{VPmol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mw}\_i}.$

使用如下中间函数：

$\mathrm{PPair}\left(k\right)=\max \left\{6\right[\mathrm{kPa}],\mathrm{MAP}\left(k\right)-\frac{\mathrm{VPmol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}{\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}\},$

其中MAP(k)是循环k处的歧管空气压力，则变量B可以被表示为如下形式：

$B\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}}{\mathrm{PPair}\left(k\right)\×\mathrm{mw}\_\mathrm{air}}.$

此处，mw_air是空气的分子量，取为29g/mol。

注意在上述方法中，B(k)的确定在m_evp的确定之前，因为后者依赖于前者。当这样进行时，事件或循环k可以通过在进气冲程的最后更新每种燃料成分的质量来完成，以如下方式说明蒸发的燃料，

$\begin{array}{cc}{m}_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right)=\min \{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right),m_{\mathrm{evap}}\left(k\right)\×\frac{\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}\},& i=1,...,j\end{array}$

$\begin{array}{cc}{m}_p\_i\left(k\right)=m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)-m_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right),& i=1,...,j\end{array}$

最后，模型计算的汽缸中燃料的质量可以被表示为：

$m_{\mathrm{fcyl}}\left(k\right)=(1-\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep}))\×m_{\mathrm{inj}}\left(k\right)+\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{m}_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right).$

为了通过上述多成分模型计算瞬态燃料补偿，可以假定液体燃料聚积的组成没有受到两个连续事件喷射的燃料质量之差的明显影响。

为了计算在时刻k的ln(1+B)项，如上所述，需要有喷射燃料量m_inj。然而，这不能被确定，因为在该算法中m_inj依赖于后面计算的瞬态燃料量。为了解决这个问题，使用上面的假设，即如果该算法以循环速度运行，则两个事件或两个循环之间喷射燃料的质量变化的效果对液体燃料聚积的组成有较小的影响。因此，上述瞬态燃料补偿方法可以按如下步骤接近于实际情况。

首先，在IVO时液体燃料聚积p的成分i的质量即

可以被表示为如下形式：

$\begin{array}{cc}{m}_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)=m_p\_i(k-1)+\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})\×m_{\mathrm{inj}}(k-1)\×\mathrm{frac}\_i,& i=1,...,j\end{array}$

其中，以前的m_inj项已经由之前的循环值(即m_inj(k-1))近似。这样，表示燃料和空气的质量分数比的变量B(k)可以使用上述方法按如下公式被确定，其中该比例基于进气道液体燃料聚积中燃料的两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力：

$\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mw}\_i}$

VP_i(ECT)＝fn_vapor_pressure(i，ECT)，i＝1，...，j

$\mathrm{VPmol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mw}\_i}$

$\mathrm{PPair}\left(k\right)=\max \left\{6\right[\mathrm{kPa}],(\inf \_)\mathrm{MAP}\left(k\right)-\frac{\mathrm{VPmol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}{\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}\}$

$B\left(k\right)=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×\frac{m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\mathrm{mol}\_\mathrm{tot}\left(k\right)}}{\mathrm{PPair}\left(k\right)\×\mathrm{mw}\_\mathrm{air}}$

每种成分的蒸发燃料量和每种成分的质量可以被如下确定，其中在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量是基于上述燃料和空气的质量分数比和描述依赖于气流的对流蒸发的参数：

$\begin{array}{cc}{m}_{\mathrm{etmp}}\_i\left(k\right)=\mathrm{\α}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})\×\ln (1+B\left(k\right))\×\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{m}_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)\×\frac{\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{VP}\_i\left(\mathrm{ECT}\right)\×m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)},& i=1,...,j\end{array}$

$\begin{array}{cc}{m}_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right)=\min \{m_{\mathrm{etmp}}\_i\left(k\right),m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)\},& i=1,...,j\end{array}$

$\begin{array}{cc}{m}_p\_i\left(k\right)=m_p^{\mathrm{ivo}}\_i\left(k\right)-m_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right),& i=1,...,j\end{array}$

这样，燃料喷射量可以基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量而被调节。更明确地，燃料喷射被调节的数量可以进一步基于进气道液体燃料聚积中燃料的蒸汽压力和在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料量。此外，由于燃料液体燃料聚积组成被确定，燃料的蒸汽压力可以基于不同成分的不同蒸汽压力，并且从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料量可以基于从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的不同成分中的每种成分的不同数量。

由于成分的质量不能是负的，因此每种成分的蒸发燃料量受到限制。这样，基于在进气冲程期间从进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的两种或更多种成分中的每种成分的数量和作为发动机冷却液温度和乙醇百分数的函数的碰撞进气道液体燃料聚积的喷射燃料的分数，最后的瞬态燃料补偿按如下公式计算额外的燃料，

$m_{\mathrm{tfc}}^{\mathrm{mc}}\left(k\right)=\frac{\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})}{1-\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})}{m}_{\mathrm{fdes}}\left(k\right)-\frac{1}{1-\mathrm{\χ}(\mathrm{ECT},\mathrm{Ep})}\underset{i=1}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{m}_{\mathrm{evap}}\_i\left(k\right)$

其中m_fdes(k)是控制器(如控制器12)已经确定的在时刻k按合适的汽缸内空燃比(通常为化学计量)所需要的燃料量。

继续参考图2，在步骤216处，方法200包括基于乙醇含量调节燃料喷射量。因此，在步骤214处确定的瞬态燃料补偿可以被用来调节燃料喷射量以解决在进气期间已经蒸发到汽缸中的进气道液体燃料聚积中的燃料。

在步骤218处，方法200包括喷射燃料到发动机中。尽管在燃料喷射量被最终确定之前能够应用其它调节，但喷射量可以等于

在步骤220处，喷射量的数值可以由控制器储存以在确定瞬态燃料补偿的后续循环期间访问。此外，额外的数值可以被储存。例如，针对给定循环的喷射到发动机中的被调节燃料的数量、进气道液体燃料聚积组成等可以被存储以在后续的循环期间访问。蒸汽压力和/或可校准参数值也可以被存储。在一些实施例中，这些数值可以被用在后续的循环中以更新查找表和/或重新校准参数。

现在转向图5和图6，此处描述了针对E85燃料的示例性多成分瞬态燃料补偿器的性能比较。通过确定AF比被保持得离期望值多近，瞬态燃料补偿的品质可以被确定。针对E85的情况，期望值通常等于或接近于9.9，即E85的化学计量值。

图5说明了在暖机期间没有瞬态燃料补偿的发动机运行(如急剧地加速和减速)的结果。在这一情况中，示出了相对于期望AF比的明显偏差。可替换地，如此处所描述的，图6示出了具有瞬态燃料补偿的结果。这样，图6说明了一种示例，其中基于乙醇含量调节燃料喷射可以相对于期望AF比的偏差被大大减小。对于汽油能够得到类似结果。

作为一种可能的情况，即使喷射的燃料具有相对高的乙醇百分数，由于特定的工况、燃料成分、温度等，到发动机的燃料喷射量可以被稍微减少以考虑到在进气期间已经蒸发到汽缸中并具有相对低乙醇含量(与喷射的燃料相比)的进气道液体燃料聚积中的燃料。作为另一种可能的情况，即使喷射的燃料具有相对低的乙醇百分数，进气道液体燃料聚积中的燃料可以具有相对较高的乙醇含量，其更易于在进气时蒸发到汽缸中。这样，到发动机的燃料喷射量可以被更明显地减少以解决已经蒸发的液体燃料聚积中的额外燃料。通常，在较冷的发动机温度下，进气道液体燃料聚积中的乙醇含量将比所喷射燃料中的乙醇百分数更高，并且对于更高的发动机温度，反之亦真，即进气道液体燃料聚积中的乙醇含量将比所喷射燃料中的乙醇百分数更低。

这样，通过补偿在进气冲程期间蒸发到发动机中的来自进气道液体燃料聚积的燃料的数量，经由液体燃料聚积燃料的乙醇含量和液体燃料聚积中不同燃料成分的相对数量，燃料喷射量可以被调节以使得汽缸中的AFR可以被控制得接近化学计量值。这样，能够保持排气催化系统的高排放转化效率。

注意本文包括的示例控制和估计程序能够被用于各种发动机和/或车辆系统结构。此处描述的特定程序可以表示一个或更多个任意数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作或功能可以以图示说明的顺序、以并列方式或在其它省略的情况下被执行。同样，处理顺序对于实现此处描述的示例实施例的特征和优点并不是必需的，而是提供便于说明和描述的处理顺序。根据所使用的具体策略，一个或更多个说明的动作或功能可以被重复地执行。此外，被描述的动作可以用图形表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。

应意识到的是，此处公开的结构和程序实质上是示范性的，并且这些特定的实施例不被认为有限制的意思，因为可能有很多变化。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括此处公开的各种系统和结构以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别地指出被认为是新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应该被理解为包括一个或更多个这些元件的合并，不要求也不排除两个或更多个这些元件。公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对现有权利要求的修改或通过在这个或相关的应用中的新的权利要求的陈述来声明。

这些权利要求，无论在范围上是否比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同，仍被认为是在现有公开的主题范围以内。

Claims (10)

1.一种调节到发动机的燃料喷射的方法，其包括：

基于进气道液体燃料聚积中燃料的乙醇含量调节到发动机的燃料喷射的数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于所述进气道液体燃料聚积中所述燃料的蒸汽压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定在进气冲程期间从所述进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量，并且其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于在所述进气冲程期间从所述进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的数量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气道液体燃料聚积中的所述燃料包括两种或更多种成分，并且其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于所述两种或更多种成分中的每种成分的蒸汽压力。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括确定在进气冲程期间从所述进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的所述两种或更多种成分中的每种成分的数量，确定在所述进气冲程结束时留在所述进气道液体燃料聚积中的所述两种或更多种成分的每种成分的数量并将其存储在计算机存储器中，并且其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于在所述进气冲程期间从所述进气道液体燃料聚积蒸发的燃料的所述两种或更多种成分的每种成分的数量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于描述依赖于气流的对流蒸发的参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括校准作为发动机冷却液温度和所喷射燃料的乙醇百分数的函数的所述参数。

8.根据权利要求1所述的方法，其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于描述碰撞所述进气道液体燃料聚积的被喷射燃料的分数的参数，所述方法进一步包括校准作为发动机冷却液温度和所喷射燃料的乙醇百分数的函数的所述参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所喷射燃料的乙醇百分数不同于所述进气道液体燃料聚积中的燃料的乙醇百分数，其中所喷射燃料的数量是基于所喷射燃料的乙醇百分数和所述进气道液体燃料聚积中的燃料的乙醇含量。

10.根据权利要求1所述的方法，其中调节到所述发动机的所述燃料喷射的数量进一步基于所述燃料和空气的质量分数比。

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