CN103362669A - 燃料组分识别 - Google Patents

Abstract

本发明是燃料组分识别。公开一种根据诸如燃料乙醇含量的燃料组成调节燃料喷射的方法。该燃料组成可以在瞬态条件期间通过将由较高和较低乙醇含量的不同汽化速率引起的瞬态加燃料效果与测量的排气空燃比相关联来获悉。以这种方式，即使在对成分变化和传感器漂移不太敏感的瞬态期间也能够获得与燃烧化学计量无关的乙醇含量。

Description

燃料组分识别

技术领域

本申请涉及柔性燃料车辆和其中的燃料成分估算。

背景技术

发动机可以用不同的燃料混合物运行。例如，车辆可以在由操作者供给的从纯汽油到所谓的E85（具有85%乙醇的乙醇和汽油混合物）范围内变动的燃料范围内运行。在发动机运行之前发动机控制器利用各种方法确定燃料成分。识别燃料箱中的燃料组成的一种方法是基于由变化的燃料组成引起的燃烧理论配比偏移。例如，用理论化学计量（例如，从排气空燃比传感器确定的），对于当前的空气量所供给的燃料量从喷嘴特性确定。于是可以估算理论配比的空燃比，因此例如，能够确定乙醇含量。

但是，本文的发明人已经认识到虽然这种方法能够以各种方式改进，但是尽管如此，仍然对各种成分（part-to-part）的变化和传感器偏差非常敏感。例如，喷嘴特性的变化能够直接导致乙醇估算的误差。

发明内容

由于认识到燃料组成和发动机进气口上的燃料汽化之间的关系，能够至少部分地解决上述问题，特别是在瞬态运行期间，能够用来推断燃料的乙醇含量。这是因为在发动机运行期间燃料的乙醇含量影响来自在进气口上产生的汽化池（puddle）的燃料如何汽化。而且，在瞬态工况期间这种燃料汽化的效果能够在排气空燃比中观察到。

用于确定燃料成分的一种示例性的方法包括响应燃料组成调节发动机运行，该燃料组成基于发动机进气口上的燃料汽化的变化。以这种方式，通过减少对各种成分（part-to-part）可变性和传感器偏差的敏感度，可能更精确地计算出燃料组成。而且，即便在瞬态运行期间也能够获悉燃料组成，因此在瞬态和稳态工况两者期间也能够提供更精确的发动机控制。

在另一个例子中，发动机连接于柔性燃料车辆并且构造成利用具有两种或两种以上的组分和可变乙醇含量的燃料。

在另一个例子中，一种方法包括响应燃料乙醇百分比调节发动机运行，该百分比基于在瞬态条件期间发动机进气口上的燃料汽化的变化。

在另一个例子中，调节发动机运行包括根据燃料乙醇百分比调节到发动机中的燃料喷射的量和正时，并且其中该汽化的变化是进气道汽化池（portpuddle）中的燃料构成物的不同蒸气压的原因。

在另一个例子中，燃料乙醇百分比基于，在瞬态条件期间，用较高的和较低的假定乙醇百分比估算的空燃比与测量的空燃比的比较。

在另一个例子中，较高的假定乙醇百分比限制在少于100%的乙醇，并且其中较低的假定乙醇百分比限制在0%的乙醇，并且其中估算的空燃比和测量的空燃比用相同的高通滤波器被高通滤波。

在另一个例子中，发动机连接于柔性燃料车辆并且构造成利用具有可变乙醇含量的燃料。

在另一个例子中，一种方法包括：响应燃料箱加燃料，并且在稳态发动机工况下，根据燃烧的空气和燃料的化学计量确定燃料乙醇百分比；在瞬态燃料喷射期间，根据用较高和较低的假定乙醇百分比估算的空燃比与测量的空燃比的比较确定燃料乙醇百分比；以及响应该燃料乙醇百分比调节发动机运行。

在另一个例子中，该估算的空燃比基于较高和较低的假定乙醇百分比的不同的燃料汽化特性，该较高的假定乙醇含量限制在少于100%的乙醇，较低的假定乙醇百分比限制在0%的乙醇。

在另一个例子中，估算的空燃比和测量的空燃比在根据燃烧的空气和燃料的化学计量确定燃料乙醇百分百比之后被高通滤波。

在另一个例子中，发动机连接于柔性燃料车辆并且构造成利用具有可变乙醇含量的燃料。

应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点的装置或本发明的任何部分。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的示范性发动机的示意图。

图2示出控制系统方块图。

图3-5示出说明用于根据发动机进气口上的燃料汽化的变化确定燃料组成和用于响应该确定的燃料组成调节发动机运行的方法的示范性流程图。

图6-7示出基于示范性测试数据的示范性发动机性能。

具体实施方式

这里将描述根据壁润湿系统（wall-wetting system）中的燃料挥发性效果估算燃料组成的实施例。该方法利用由燃料组成的变化，例如燃料乙醇含量的变化，引起的发动机汽缸进气口中的燃料性能（behavior）的变化。取决于燃料组成通过使进气口中的燃料性能以不同方式相关，能够利用来自排气空燃比传感器的反馈来获悉整个时间的燃料组成。这种获悉的燃料组成然后能够用来改进燃料喷射控制、空燃比控制、点火正时控制以及发动机和车辆运行的各种其他部分。而且，如果希望，获悉的燃料组成也能够根据估算燃料组成的其他方式，包括根据化学计量的空燃比的变化，来调节。图1示出本文描述的各种方法可以在其中执行的示范性的发动机系统。图2示出用于获悉燃料组成的估算方法的方块图。图3-5示出包括燃料喷射和燃料组成获悉的发动机控制的总的操作，包括关于估算和能够与改进的燃料组成估算一起使用的各种控制作用的信息。图6-7示出说明本文描述的示范性方法的性能和优点的示范性发动机数据。

图1示出内燃机10的燃烧室或汽缸的示范性实施例。发动机10至少可以由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132由来自车辆操作者130的输入部分地控制。在这个例子中，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（也叫做燃烧室）14可以包括具有设置在其中的活塞138燃烧室壁136。活塞138可以连接于曲轴140以便将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统连接于客车的至少一个驱动车轮。而且，起动机可以经由飞轮连接于曲轴140，以能够起动发动机10的运行。

汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了汽缸14之外进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个进气通道可以包括诸如涡轮增压器、增压器的增压装置。例如，图1示出发动机10构造成具有涡轮增压器，该涡轮增压器包括设置在进气通道142和144之间的压缩机174，和沿着排气通道148设置的废气涡轮176。该压缩机174经由轴180至少部分地由废气涡轮176供给动力。但是，其他例子中，例如在具有增压器的发动机10的情况下，废气涡轮176可以选择地省去，其中压缩机174可以通过机械输入从电机或发动机供给功率。压缩机174根据工况增压提供汽缸的进气到希望的水平。包括节气门片164的节气门62可以沿着发动机的进气通道设置，用于改变提供该发动机汽缸的进气流率和/或压力。例如，节气门62可以如图1所示设置在压缩机52的下游，或可选地设置在压缩机174的上游。

除了汽缸14之外，排气通道148还可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被示出在排放物控制装置178的上游连接于排气通道148。传感器128可以是用于提供排气空气/燃料比的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）、两级氧传感器或EGO（如所示）、HEGO（加热的EGO）、NOx、HC或CO传感器。排放物控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx收集器、各种其他的排放物控制装置或其组合。而且，附加的排气氧传感器可以设置在传感器128的下游。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被示出包括设置在汽缸14上部区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，包括汽缸14的发动机10的每个汽缸可以包括设置在汽缸上部区的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可以通过致动器152由控制器12控制。同样，排气门156可以通过致动器154由控制器12控制。在一些状态期间，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置、角度、提升和/或正时由相应的阀位置传感器（未示出）确定。阀致动器可以是电阀致动型、凸轮致动型、或其组合。进气和排气门正时可以同时控制，或可以用可变的进气凸轮正时、可变的排气凸轮正时、双独立可变的凸轮正时或固定的凸轮正时的任何可能性。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮并且可以利用由控制器12操作的凸轮廓线变换（CPS）、可变的凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变阀提升（VVL）系统的一个或多个，以改变阀运行。例如，汽缸14可以可选地包括经由电子阀致动控制的进气门、和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他的实施例中，进气和排气门可以由共同的阀致动器或致动系统、或可变气门正时致动器或制动系统控制。

汽缸14可以具有压缩比，该压缩比是当活塞138在下止点的容积对上止点的容积之比。该压缩比可以在9:1到10:1的范围内。但是在使用不同燃料的一些例子中，压缩比可以增加。这可以发生在例如当使用较高辛烷燃料或具有较高的潜在汽化焓的燃料时。在包括直接喷射的一个例子中由于其进气冷却影响，压缩比可以增加。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于起动燃烧的火花塞192。在选择运行模式下，点火系统190可以响应来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192为燃烧室14提供点火火花。但是，在一些实施例中，火花塞192可以被省去，例如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧的情况下，一些柴油发动机的情况就是如此。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以构造成具有为其提供燃料的一个或多个燃料喷嘴。作为非限制性的例子，汽缸14被示出包括进气口燃料喷嘴170。在提供通常所说的到燃烧汽缸14上游的进气口中的燃料进气道喷射（下文叫做“PFI”）的结构中，燃料喷嘴170被示出设置在进气通道146中，而不是汽缸14中。燃料喷嘴170可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例喷射燃料。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统173提供给燃料喷嘴170。进气道喷射的燃料可以在打开进气门事件、关闭进气门事件（例如，显著地在进气冲程之前）期间，以及在打开和关闭进气门运行两者期间提供。

如图1所示，图1仅仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，因此，每个汽缸可以具有其自己的一套进气/排气门、燃料喷嘴、火花塞等。

燃料系统173中的燃料箱可以保持具有可变燃料组成，例如不同燃料成分的燃料。这种不同可以包括不同的乙醇含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的燃料混合物、和/或其组合等。在一个例子中，所用的燃料混合物可以包括酒精，该酒精包含从E85（其为大约85%的乙醇和15%的汽油）到E10（其为大约10%的乙醇和90%的汽油）范围内的燃料混合物。

在图1中控制器12被示出为常规的微型计算机，包括：微处理器单元106、输入/输出端口108、在这个具体例子中被示为只读芯片110用于可执行的程序和校准值的电子储存介质、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12被示出可以接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，除了上面提到的那些信号之外，还包括：来自质量空气流传感器122的引进的质量空气流（MAF）的测量；来自连接于冷却剂水套118的温度传感器116发动机冷却液温度（ECT）；来自连接于曲轴140位置的霍尔效应（或其他类型）传感器120表面点火感测信号（PIP）；来自节气门位置传感器58的节气门位置（TP）；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号（MAP）。发动机转速信号，RPM，可以通过控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。

发动机10还可以包括燃料蒸气清除系统（未示出），用于储存燃料蒸气并且通过在进气歧管中产生的真空将燃料蒸气清除到发动机进气歧管中。此外，发动机10还可以包括也通过真空将曲轴箱蒸气发送到进气歧管的可靠地曲轴箱通风（PVC）系统。

存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据以及参与但未具体列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示用于进行下面描述的方法由处理器106可执行的指令。

来自排气氧传感器的反馈可以用于控制空燃比。具体说，通过根据来自HEGO传感器的反馈和希望的空燃比控制喷射的燃料（或经由节气门或VCT的附加的空气），转换型、加热排气氧传感器（HEGO）可以用于化学计量的空燃比控制。而且，HEGO传感器（其提供对排气空燃比的基本线性的输出），因此在稀、浓和化学计量运转工作状态期间传感器128可以用来控制空燃比。在这种情况下，燃料喷射（或经由节气门或VCT的附加的空气）可以根据希望的空燃比和来自传感器的空燃比来调节。还有，如果希望，可以利用单个汽缸空燃比控制。正如下面更详细地描述的，调节可以根据各种因素用喷嘴170进行。

还应当指出，可以用各种方法保持希望的转矩，例图调节点火正时、节气门位置、可变凸轮正时位置、排气再循环量以及进行燃烧的汽缸数目。而且，对于每个汽缸这些变量可以单个地调节，以在所有的汽缸中保持汽缸平衡。

燃料汽化池（puddle）通常形成在进气道喷射发动机的进气口中。喷射之后喷射的燃料能够附着在进气歧管壁，并且引进的燃料量能够受进气歧管几何形状、温度和燃料喷嘴位置的影响。由于每个汽缸可以具有独特的进气口几何形状和喷嘴位置，因此不同的熔池质量（puddle masses）能够形成在同一个发动机的不同的汽缸中。而且，燃料熔池质量和发动机充气特性可以根据发动机工况在汽缸之间变化。由于进气道汽化池的燃料损失，发动机不能接收通过燃料喷射想要喷射的整个燃料量。但是，在进气冲程期间当进气道汽化池中的燃料后来汽化到汽缸中时，除了燃料喷射之外，当这种燃料被接收时，发动机可以潜在地接收太多的燃料。因此，可以考虑到进气口汽化效应，调节燃料喷射量。

但是，不仅进气道汽化池中的燃料的物理性对建模是困难的，而且由于燃料具有多种组分建模也可以进一步复杂化，其中由于每种组分具有不同的蒸气压，因此每种组分以不同的速率汽化。而且，由于用泵可获得的柔性燃料的变化的挥发性（例如不同的季节和位置），确定（verify）燃料的乙醇含量可以使为进气道汽化池汽化建模进一步复杂化。

虽然诸如乙醇含量的燃料组成，可以经由来自排气空燃比传感器的反馈和喷射的燃料质量的前馈估算（例如，经由喷嘴特性）以及空气流（例如，来气MAF和MAP传感器），通过估算空气和燃料的化学计量的空燃比，能够被估算，但是，前馈信息中的误差能够降低该估算的精度。例如，燃料乙醇百分比可以通过比较UEGO传感器读数进行估算，在估算喷射的空燃比的情况下，该UEGO传感器读数表示与给定的燃料的化学计量相关的空燃比（AFR）。化学计量的AFR从普通汽油的大约14.6的到纯乙醇的9随着在乙醇百分比而变化。E85混合物具有大约10的化学计量AFR。成分之间（part-to-part）的可变性（例如，对于给定的脉冲宽度命令诸如燃料喷射量的喷嘴特性的变化）或老化变化能够引起估算的乙醇含量的不希望的误差。进气估算的相对误差（例如，由于MAF传感器偏差）和/或喷嘴斜面（slope）影响被大约2（例如1.8到2.6）的因子乘的绝对乙醇百分比估算。例如。误差低到5%的MAF传感器读数和普通的汽油燃料导致检测系统记录大约13%的乙醇（例如5%乘以2.6）。

因此，不是单独依赖于化学计量AFR的变化，正如下面关于图3-5进一步描述的，乙醇百分比也能够根据燃料的挥发性估算。具体说，与汽油相比乙醇在低温下挥发较少而在高温下挥发较多。挥发性的不同对瞬态燃料控制（TFC）有影响，特别是，在进气口燃料喷射的（PFI）发动机中。为了将AFR保持在希望的限度内，根据估算的乙醇含量TFC调节用于发动机壁润湿的加燃料补偿。对E0和E85该TFC表被校准并且在其之间插值。

具体说，本文中的实例性方法利用由于乙醇百分比引起的不同的挥发性来调节燃料箱中的乙醇百分比的估算。以模型为基础的两种TFC，运行不同的乙醇百分比的每种TFC与测量的输出进行比较以便自适应地获悉燃料组成。这种方法的示例性优点包括减少灵敏度误差和燃料喷嘴特性的偏置（biases）（例如，喷嘴斜面和偏离）和/或空气流误差和偏置（例如，由于MAF/MAP传感器的偏差或变化）。这是因为该估算由进气口中的燃料汽化的变化驱动，这对喷射的燃料质量的估算和汽缸空气量值的偏置较少敏感。

虽然这种方法对燃料组成的变化（例如，由于燃料箱加燃料）的反应比较缓慢，相对于车辆运行的整个时间量是可控制的。而且，估算能够进一步加强并且如果希望的话通过利用化学计量的AFR的变化来补充。

现在参考图2，图2示出说明用于利用双模型结构的乙醇百分比估算的方法的方块图200。在这个实施例中，该系统利用根据考虑到燃料组成的壁润湿效果的瞬态燃料模型的方法，能够估算精确的排气AFR。以这种方式，燃料中的乙醇百分比变化对汽缸中的AFR的影响可以与观察的AFR（从UEGO传感器）进行比较，因此更新燃料组成的估算。

如图2所示，包括燃料喷射量、MAP冷却液温度、发动机转速以及其他的运行参数，每个被传到分别以210和212所示的第一和第二瞬态AFR模型的每个模型。该模型每个计算期望的AFR并且对perc_EtOH（百分比_EtOH）根据燃料挥发性估算的乙醇百分比，是敏感的。这种模型能够从例如本文中图4描述的瞬态燃料补偿适应。第一模型（210）应用比当前估算的百分比高的乙醇百分比。第二模型（212）应用比当前估算的百分比低高的乙醇百分。以这种方式，每种模型用与当前估算的百分比值的德尔塔（±delta_EtOH）操作。两种模型（AFR_estimate，即AFR_估算）的平均的估算的AFR输出（AFR_estimate）表示以当前估算的乙醇百分比的AFR估算。

两种模型输出之间的差，delta_AFR（即德尔塔_AFR）表示AFR估算对perc_EtOH的敏感性。如果测量的UEGO AFR和AFR_estimate信号之间的差具有和delta_AFR相同的符号，则该系统推断实际的乙醇含量高于平均的乙醇含量，并且perc_EtOH向上调节，而如果该符号相反，则向下调节perc_EtOH。为了消除传感器或喷嘴偏移或斜面误差的影响，该信号分别在214和216高通滤波。这种作用减少每种信号的稳态分量并且与在瞬态期间观察到的燃料挥发性的影响一致。在一个例子中，通过第一和第二模型的观察响应于瞬态条件进行，例如当燃料喷射量从一次喷射到紧挨着的下一次喷射的变化大于阈值量时。

在一个例子中，以两种不同的乙醇百分比水平计算估算的空燃比的两种模型210和212可以是相同的。同样，高通滤波器也可以是相同的并且用来消除信号的低频分量——具体说消除稳态偏移。而且，可以包括对估算的AFR或估算的乙醇百分比的限制（clip）。例如，乙醇估算可以限制在0和8.5（例如，对于E85）之间，或限制在0和1（例如。对于E100）之间。还有，对噪声的适应速度和敏感性可以通过施加在两个高通滤波器输出上的限制和死区（围绕零误差）来调节。

继续参考图2，如果测量的UEGO AFR和AFR_estimate信号之间的差具有和delta_AFR相同的符号，积分器218向上调节perc_EtOH，如果情况相反积分器218向下调节perc_EtOH。增益γ控制perc_EtOH的调节速度。

以这种方式，用于可变乙醇含量的适当地校准的瞬态燃料控制系统可以用来评价乙醇含量对汽缸中的AFR的影响，将它与观察的AFR比较，并且因此更新燃料乙醇含量估算。

现在参考图3，图3示出示范性方法300，方法300可以由发动机控制器执行以调节燃料喷射量来补偿进气口中的壁润湿和汽化影响。这可以包括根据燃料组成，例如根据乙醇百分比调节这种补偿。具体说，该补偿和调节可以基于燃料熔池中的燃料的量、燃料熔池中的燃料的成分、燃料构成物的蒸气压、燃料熔池动力学等。一个或多个自适应项可以作为发动机转速、负荷、温度或其组合的函数存储在查表中，例如指示获悉的乙醇百分比。因此，发动机控制器可以根据进气道汽化池中的燃料的乙醇含量调节喷射到发动机中的燃料喷射。例如，图1中的发动机10可以连接于柔性燃料车辆并且可以构造成利用具有两种或两种以上组分和可变乙醇含量的燃料。此外，发动机控制器可以构造成进一步利用自适应方法以通过监控该系统的瞬态燃料性能（behavior）获悉喷射的燃料的乙醇百分比，正如本文所描述的。

在302，方法300包括确定发动机工况。这可以包括估算和/或测量发动机冷却液温度（ECT），发动机冷却液温度可以用来推断进气口温度。其他估算和/或测量的工况可以包括，但不限于发动机温度、发动机转速、歧管压力、空燃比、等效比、汽缸空气量、来自爆震传感器的反馈、来自踏板位置的希望的发动机转矩、点火正时、大气压力、燃料蒸气清除量等。

在304，方法300包括确定希望的发动机输出转矩。在一个例子中，该希望的转矩可以从踏板位置信号计算。在306，方法300包括确定燃料喷射量。根据估算的发动机工况和希望的转矩，并且还根据该汽缸的瞬态燃料补偿历史，可以确定前馈燃料喷射设置和进程。在一个例子中，控制器存储器可以包括能够由控制器利用的查表以确定用于每个汽缸或汽缸组的燃料喷射前馈设置和进程。该前馈设置可以包括确定燃料喷射模式（mode），或运行混合模式（例如，全部进气道燃料喷射、全部直接喷射，或部分进气道喷射-部分直接喷射等），以及直接喷射和进气道喷射之间的喷射比或百分比。其他设置可以包括确定来自每个喷嘴的喷射正时。

其次在308，方法300根据在先的燃料喷射量和当前的乙醇百分比（Perc_EtOH）的估算，确定第一估算的排气空燃比。当前的乙醇百分比估算可以是固定值，或可以是基于在先获悉的乙醇百分比的估算。可选地，当前的乙醇百分比的估算可以基于标称的以化学计量为基础的乙醇百分比的估算，该正常的以化学计量为基础的乙醇百分比的估算是从前馈燃料量估算（例如来自，燃料喷嘴倾斜角和偏移以及提供的脉冲宽度）和汽缸空气量估算（例如，来自MAF传感器）得到的，其中根据各种混合物比的已知关系，化学计量的空燃比的偏移与百分比乙醇相关。例如，当燃料的乙醇含量增加时，该增加乙醇的燃料比汽油燃料提供较多的氧，因此偏移化学计量的点。

具体说，在308，该方法利用燃料的乙醇百分比的较高值首先运行瞬态燃料模型（图4），并且利用燃料的乙醇百分比的较低值第二次运行相同的瞬态燃料模型（图4）。也就是，燃料组成（在本文中，燃料乙醇量）基于，在燃料喷射瞬间期间，用较高和较低的假定的乙醇量估算的空燃比与测量的空燃比的比较。在一个例子中，较高的假定乙醇量限制在少于100%乙醇，而较低的假定的乙醇量限制在0%的乙醇。虽然在这个例子中模型被运行两次。但是如果希望，可以用估算的乙醇百分比的三个或更多个另外的值。

以这种方式，该方法用至少两个不同的乙醇百分比的值将相同的模型应用于当前工况，因而根据壁润湿效果和由燃料组成的变化（例如，根据乙醇百分比）引起的这种效果的变化估算该汽缸中的空燃比。应当指出，需要在控制器中保持分开的唯一值是在循环之间记录熔池状态的存储器寄存器。更新熔池并且计算空燃比的编码和校准是相同的（因此只有一个副本存储在控制器的存储器中）。同样，估算的空燃比（用较高和较低假定的乙醇量）每次用相同瞬态燃料模型进行估算。该估算的空燃比和测量的空燃比用相同的高通滤波器滤波。

其次在310，如图2所示，该方法根据积分器输出更新获悉的乙醇百分比。也就是，当用两个模型估算时，燃料组成根据发动机进气口中的燃料汽化的变化获悉，其中进气口上的燃料包括两种或两种以上的组分。该燃料组成还基于两种以上的组分的蒸汽压。燃料组成还基于在进气冲程期间从进气口蒸发的两种以上的组分的每种的量。还有，燃料组成基于燃料脉冲宽度和喷嘴特性。在本例子中，燃料组成是汽油中的乙醇量和考虑到进气道汽化池中的燃料的构成物的不同的蒸气压的汽化的变化。

在312，该方法利用瞬态燃料模型（见图4）和更新的乙醇百分比调节燃料喷射，因此燃料喷射考虑到乙醇百分百比的最近的和精确的值，以便将空燃比保持在合适化学计量的空燃比附近，并且考虑到合适壁润湿动力学。以这种方式，可以响应获悉的燃料组成调节发动机运行。具体说，喷射到发动机中的燃料喷射的量和正时根据燃料组成进行调节，其中该燃料组成基于进气道汽化池中的燃料汽化的变化。

以这种方式，在变化的乙醇含量的情况下，由燃料蒸汽压的变化引起的瞬态的比润湿效果可以有利地利用，以便获悉乙醇含量本身。

现在参考图4，图4提供示例性的瞬态燃料模型，该模型考虑到壁润湿动力学，以及由不同的燃料组成（例如，不同的乙醇含量或相对于汽油的另一种乙醇含量）引起的燃料汽化的变化。

方法400包括，在402接收乙醇百分比值和其他的输入参数。该其他的输入参数，例如，包括燃料喷射量、MAP、冷却液温度和发动机转速。这些参数的每个被转送到第一和第二瞬态AFR模型的每个模型。其次，在404，该方法包括根据输入参数和瞬态燃料模型确定AFR。具体说，在404，如图2所示，可以运行双模型算法，用于估算燃料中的乙醇百分比。通过运行双模型，燃料中乙醇含量的变化对汽缸中的AFR的影响与观察到（从UEGO传感器）的AFR进行比较，并且燃料乙醇含量估算因此被更新。

该模型每个计算预期的排气AFR并且对基于燃料挥发性的乙醇百分比估算是敏感的。模型之一应用比当前估算的百分比高的乙醇百分比，而另一个模型应用比当前估算的百分比低的乙醇百分比。以这种方式，每个模型用与当前估算的百分比值的德尔塔（沿着+和-每个方向）运行。由两个模型输出的平均的AFR估算于是与当前估算的乙醇百分比的AFR估算进行比较。根据该差以及该差的方向性（即，该差不论是正还是负），从储存在控制器中的当前估算调节燃料乙醇百分比。

正如本文中所指出的，多模型乙醇检测系统利用能够估算汽缸中的空燃比的两个或两个以上的相同的模型。空气质量由控制系统，例如从MAF传感器和发动机转速，连续地估算，并且作为变量，cyl_air_chg是可得到的。需要在两个不同的乙醇百分比值的情况下的燃料质量估算并且燃料质量估算从瞬态燃料控制系统获得。该瞬态燃料控制系统补偿壁润湿效果——喷射的燃料或者冲击通常在发动机进气口中的燃料熔池，或者从熔池汽化。计算上，在汽缸中它利用希望的燃料质量，my_des、冲击熔池的喷射的燃料这的部分，X、和确定来自熔池的燃料汽化的变量（熔池的温度（ECT）、歧管压力、发动机转速等），以确定需要被添加的燃料的量，mf_tfc，以补偿壁润湿效果。上面给定的，进入汽缸中的燃料的质量可以计算为等式（1）：

mf_cyl_act=(1-X(EtOH))×(mf_inj-mf_tfc(EtOH))+X(EtOH)×mf_des+mf_purge

其中mf_inj是在给定的汽缸的进气口中喷射的燃料质量，而mf_purge是控制器的估算的蒸气清除燃料。量mf_cyl_act_1对应于用EtOH_1=Perc_EtOH+delta_EtOH的第一模型输出，而mf_cyl_act_2对应于用EtOH_2=Perc_EtOH+delta_EtOH的第二模型输出。乙醇量影响量X的方式可以基于燃料组分的蒸气压和对应的汽化效果。

例如，进气道汽化池可以包括具有两种或两种以上组分的燃料，其中该组分和熔池燃料的组成不同于喷射的燃料。燃料组分的例子包括但不限于，乙醇、异戊烷、异辛烷、正葵烷、正十三烷（ethanol,iso-pentane,iso-octane,n-decane,n-tridecane）等。因此，可以跟踪燃料的组分以及它们在熔池中的燃料总质量中的质量部分。而且，如果在进气道汽化池中的燃料具有乙醇含量（例如，进气道汽化池中的燃料包括乙醇组分），该模型可以包括确定进气道汽化池中的燃料的乙醇含量。通过在模型中确定进气道汽化池中的燃料的两种或两种以上的组分，每种组分的性质可以用来确定在进气冲程期间从进气道汽化池蒸发的每种组分的量。

而且，该模型可以包括确定燃料组分的蒸汽压，并且因此确定该进气道汽化池中的燃料。在燃料包括多种组分的情况下，每种组分可以具有不同的蒸汽压，并且对于每种组分可以确定因此蒸汽压。作为一个例子，各种组分的蒸汽压可以储存在控制器可进入的查表中。通过确定进气道汽化池中的燃料的蒸汽压（例如，通过确定该燃料的不同组分的每种组分的不同的蒸汽压），可以更精确地表示燃料组成和汽缸空燃比之间的关系。

参考图4，根据汽缸燃料的估算，标准化的汽缸中AFR由等式（2）给出：

$\mathrm{AF}\_\mathrm{cyl}\_1=\frac{1}{14.6}\frac{\mathrm{cyl}\_\mathrm{air}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{mf}\_\mathrm{cyl}\_\mathrm{act}\_1}$

$\mathrm{AF}\_\mathrm{cyl}\_2=\frac{1}{14.6}\frac{\mathrm{cyl}\_\mathrm{air}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{mf}\_\mathrm{cyl}\_\mathrm{act}\_2}$

由于来自UEGO传感器的AFR信息被规范化成与该燃料组成无关的化学计量，汽缸中的AFR的估算是规范化的假定的汽油燃料（14.6化学计量）。而且，由于高通滤波器，关于实际的化学计量的AFR不需要规范化。

如图所示，由于在图3的312的燃料喷射中的壁润湿补偿（因此，TFC补偿已经从乙醇检测计算），通过利用mf_tfc=(mf_tfc_1+mf_tfc_2)/2，人们可以节省计算的要求。可选地，人们可以重新接线图2的图以运行EtOH_2=perc_EtOH，并且利用现在不受delta_EtOH扰动的mf_tfc_2，用于TFC补偿并且用于AFR估算（而不是图2所示的平均）。

以这种方式，对于燃料的不同的假定的乙醇百分比，能够应用该瞬态燃料模型来确定不同的空燃比，该模型考虑到不同水平的乙醇含量蒸汽压、汽化等变化、汽化等，因此计算进入汽缸中的燃料的不同的总量。还有，这个相同的模型然后可以与大多数近来更新的乙醇百分比一起使用，以确定希望的燃料喷射量来实现希望的空燃比。以这种方式，即便在非瞬态条件下，也能够利用获悉的乙醇百分比，于是能够调节燃料喷射。

一种增加多模型方法的获悉速率（例如，用于乙醇百分比估算的转换速度）的方法，通过在计算的规范化AF_cyl中（见图2）利用AF_stoic_1和AF_stoic_2（而不是假定的14.6）将延伸该方法。对于两种模型，通过分别利用perc_EtOH+delta_EtOH和perc_EtOH-delta_EtOH，获得作为化学计量的AFR的乙醇百分百比的信号AF_stoic_1和AF_stoic_2。此外，当根据该方法运行时高通滤波器被去掉或旁路时。这种修改的优点是现在有更多的信息（挥发性和化学计量的AFR）可以获得用于更新该估算。缺点是对空燃比和/或燃油喷嘴的斜面可变性的敏感性可以再引进到一定程度。图5示出在选择的条件期间包括这种修改的一个例子。

具体说，图5的方法500包括一起施加以多模型为基础的估算，估算perc_EtOH，和正常的化学计量为基础的估算，估算conv_EtOH。在502，例如，在初始车辆运行期间或发动机起动期间，可以响应燃料箱水平的增加确认燃料箱再加燃料事件。在510，在确认燃料箱加燃料事件之后，该方法运行包括燃料挥发性和乙醇的化学计量的AFR效果的多模型方法，其中高通滤波器被停用。因此，标称的、以化学计量为基础的估算conv_EtOH根据燃料脉冲宽度、发动机空气流被更新，并且假定该燃烧是以化学计量燃烧（根据来自排气空气-燃料传感器的反馈）。可选地，由于化学计量的影响胜过挥发性的影响，我们可以涉及通过作为conv_EtOH启用两者的影响获得的多模型估算。

在511，可以确认从发动机起动已经经过的时间的阈值量（例如100秒）。在512，在从发动机起动的阈值时间，例如100秒，已经过去，可以启用高通滤波器并且估算转换到在计算perc_EtOH中的以挥发性为基础的估算。在514，perc_EtOH和conv_EtOH之间的差被滤波并且储存为修正项EtOH_corr。在516，根据EtOH_corr信号，按照等式（3）修正因子AFR_corr可以添加到等式（2），当在下一次加燃料之后重新进行化学计量效果时以减少对传感器或喷嘴可变性的敏感度。

$\mathrm{AF}\_\mathrm{cyl}\_1=\frac{1}{\mathrm{AFR}-\mathrm{Stoic}\_1}\frac{\mathrm{cyl}\_\mathrm{air}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{mf}\_\mathrm{cyl}\_\mathrm{act}\_1}\×\mathrm{AFR}\_\mathrm{corr}$

$\mathrm{AF}\_\mathrm{cyl}\_2=\frac{1}{\mathrm{AFR}-\mathrm{Stoic}\_2}\frac{\mathrm{cyl}\_\mathrm{air}\_\mathrm{chg}}{\mathrm{mf}\_\mathrm{cyl}\_\mathrm{act}\_2}\×\mathrm{AFR}\_\mathrm{corr}$

EtOH和AFR_stoic之间的关系是AFR_stoic=14.5–5.6*EtOH（E0化学计量是大约14.3至14.6，而E100是9）。修正因子EtOH_corr在控制器的存储器中储存并更新。

如果在502燃料箱再加燃料事件不被证实，于是在504，该方法包括运行双模型估算并且根据燃料挥发性模型估算以及标称的化学计量为基础的估算确定乙醇百分比估算。

以这种方式，对应于燃料箱加燃料事件并且在稳态发动机工况期间，发动机控制器可以根据燃烧的空气和燃料的化学计量确定燃料乙醇百分比。在瞬态燃料喷射期间，该控制器可以根据用较高和较低的乙醇百分比估算的空燃比和测量的空气-燃料的比较来确定燃料乙醇百分比。该估算的空气燃料百分比是基于该较高和较低的假定的乙醇百分比的不同的燃料汽化特性。于是控制器可以响应该燃料乙醇百分比调节发动机运行。

对于图2所示的方法，示例性的测试结果在图6-7中示出。该结果基于用中等燃料混合物（如由以化学计量为基础的方法估算的41%）运行的实例发动机数据。图6的特性曲线图600示出在两个相对端（E0和E77）上从两个初始条件开始的图2所示方法的性能，如曲线604和606所示。该方法甚至在冷起动期间（在时间0开始并且已经经过阈值时间t1之前）进行。输入信号fuel_inj(燃料喷射)、cyl_air_chg（汽缸空气变化）、MAP、RPM、ECT等是在车辆运行期间从检测的值收集的。即使在存在较大的干扰时，也能够朝着正确的乙醇量适应修改（adapt）（曲线604和606与标称的化学计量为基础的估算602进行比较）。这种运行是特别有利的，其中该获悉不仅在瞬态期间能够得到，而且实际上利用瞬态运行。

从进气道汽化池中的瞬态燃料性能获悉乙醇百分比的优点是对喷嘴特性或空气流估算的误差的明显地较少的敏感，如图7的特性曲线图700所示。例如，标称的乙醇百分比估算702（从燃料脉冲宽度、MAF和测量的UEGO简单地产生的）直接受这种误差的影响。在图7所示的例子中，空气流（进气）的20%的误差引起标称的乙醇估算在0附近读数，而-20%的误差将导致大约0.8（即E80）的乙醇估算。图7还示出这种大进气误差对图2所示的瞬态燃料为基础的方法（见曲线图704和706）具有最小的影响（仅仅大约±0.02）。具体说曲线704示出具有+20%MAF传感器误差的双模型估算，而曲线706示出具有-20%MAF传感器误差的双模型估算。甚至这主要是不同的有效的自适应增益的结果，如具有较大的传感器记录的空气流的较快的自适应所示。

以这种方式，通过在进气冲程期间与来自汽化到发动机中的进气道汽化池的燃料的量有关，该熔池燃料的乙醇含量以及喷射的燃料的这种乙醇含量在瞬态运行期间能够被估算。而且，即便在瞬态期间能够获得与燃烧化学计量无关的乙醇含量，该乙醇含量对成分变化和传感器偏移是较少敏感的。

应当指出，本文包括示例性控制和估算程序能够与各种发动机和/或车辆系统结构一起使用。本文公开的具体程序可以表示任何数目处理对策的其中一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行，同时进行，或在一些情况下可以省略。同样，处理的次序不是为了实现这里所述的示例性实施例的特征和优点所必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。虽然没有明白地示出，但是本领域的技术人员将会认识到，一个或多个所示的动作或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所描述的动作可以图示地表示编程在发动机控制系统中的计算机可读的存储介质中的编码。而且，所示的示例性方法可以用于燃料喷射的每个循环或事件。

应当明白，本文所公开的结构和程序在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于与4缸发动机相对的V-6、I-4、I-6、V-12以及其他发动机类型。本发明的主题包括本文所公开的各种系统和结构、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出认为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“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来主张。

这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本发明的主题内。

Claims (10)

1.一种方法，包括： 

响应燃料组成调节发动机运行，所述燃料组成基于发动机进气口上的燃料汽化的变化。 

2.根据权利要求1的方法，其中，调节发动机运行包括基于所述燃料组成调节到所述发动机中的燃料喷射的量和正时。 

3.根据权利要求1的方法，其中，所述燃料组成是汽油中的乙醇量，并且其中所述汽化的变化引起进气道汽化池中的燃料构成物的不同的蒸汽压。 

4.根据权利要求1的方法，其中，所述进气口上的所述燃料包括两种或两种以上组分，并且其中所述燃料组成还基于所述两种或两种以上组分的每种组分的蒸汽压。 

5.根据权利要求4的方法，其中，所述燃料组成还基于在进气冲程期间从进气口汽化的燃料的所述两种或两种以上组分的每种组分的量。 

6.根据权利要求1的方法，其中，所述燃料组成是乙醇量，并且所述燃料组成基于，在燃料喷射瞬间期间，用较高和较低的假定乙醇量估算的空燃比与测量的空燃比的比较。 

7.根据权利要求6的方法，其中，所述较高的假定乙醇量限制在少于100%的乙醇，并且其中所述较低的假定乙醇量限制在0%的乙醇。 

8.根据权利要求6的方法，其中所述估算的空燃比和所述测量的空燃比用相同的高通滤波器进行高通滤波。 

9.根据权利要求6的方法，其中所述估算的空燃比的每个从相同的 瞬态燃料模型确定。 

10.根据权利要求1的方法，其中所述燃料组成还基于燃料喷嘴脉冲宽度和喷嘴特性。 

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