CN103982310A - 用于补偿生物柴油燃料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于补偿生物柴油燃料的系统和方法。描述了用于调节在汽缸循环过程中供应给汽缸的多次燃料喷射的方法和系统。在一个示例中，响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度来调节燃料量。

Description

用于补偿生物柴油燃料的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于补偿生物柴油燃料的系统和方法。
背景技术
供应给消费者的柴油燃料可以具有不同浓度的生物柴油。有些柴油燃料可能不包括生物柴油，而其他柴油燃料可能包括20%的生物柴油。因此，车辆上所储存的燃料中的生物柴油的浓度可以依据在再加注过程中所供应给车辆的燃料以及在再加注之前储存在车辆上的燃料而改变。
与石化柴油燃料相比，生物柴油燃料中所具有的氧浓度更高。与石化柴油燃料相比，生物柴油也具有更低的能量密度，所以与燃烧石化柴油燃料相比，需要向发动机提供额外的生物柴油以产生同等大小的功率。因此，当生物柴油在发动机中燃烧时，驾驶员要求增加扭矩以补偿生物柴油较低的能量含量，这将会增加增压压力、喷射压力并降低EGR量，从而增加NOx排放。因此，如果没有检测到并补偿柴油燃料中生物柴油，则发动机燃料经济性和排放将退化。
发明内容
发明人在此已经意识到以上缺陷，并且已经开发出一种方法，其包括：响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度调节所喷射的燃料量；以及响应于生物柴油浓度调节引燃燃料喷射中所喷射的燃料量以及主燃料喷射中所喷射的燃料量，主燃料喷射量与引燃燃料喷射过程中喷射的燃料量相比以更快的速率增加。
通过响应于生物柴油浓度调节喷射到发动机汽缸的燃料量以及在引燃和主燃料喷射过程中喷射的燃料量，有可能减少发动机NOx排放并且提高燃料经济性。特别地，当燃烧生物柴油时所观察到的燃料经济性和NOx排放的减少可以被替换为特定排放物的增加，当燃烧生物柴油时这些特定排放物可能减少。进一步地，经由以下所描述的方法，尿素可以被保留。
本说明书可以提供若干优势。具体地，该方案可以减少燃烧生物柴油时的发动机排放。此外，相比于在类似的条件下燃烧石化柴油燃料，该方法也可以提高运行燃烧生物柴油的发动机的燃料经济性。
当单独或结合附图时，本说明书的以上优势和其他优势以及特征从以下具体实施方式中是显而易见。
应当理解的是，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着限定所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由随附具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。进一步地，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分提及的缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了发动机的原理图；
图2示出了在燃烧不同浓度的生物柴油燃料的情况下所关注的信号；以及
图3示出了用于检测和补偿不同水平的生物柴油的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本说明书涉及补偿具有变化浓度的生物柴油的燃料的燃烧。图1示出了增压柴油发动机的一个示例，在其中图3的方法可以调节发动机执行器以改进发动机排放、性能和/或燃料经济性。图2示出了用以补偿具有不同浓度的生物柴油的燃烧燃料的模拟燃料喷射正时的示例。
参考图1，内燃发动机10（其包括多个汽缸，其中一个汽缸在图1中示出）由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被安置在汽缸壁32中并且连接到曲轴40。燃烧室30被示出经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管49连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
燃料喷射器66被示出安置成将燃料直接喷射到燃烧室30中，这就是本领域技术人员所知道的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送燃料。燃料被燃料系统输送到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱95、燃料泵91、燃料泵控制阀和燃料轨（未示出）。由燃料系统输送的燃料压力可以通过改变调节燃料泵（未示出）的流速的定位阀来调整。此外，计量阀可以被定位在燃料轨中或者靠近燃料轨以用于闭环燃料控制。泵计量阀也可以调节流向燃料泵的燃料流速，以此减少被泵送到高压燃料泵的燃料。
进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，该电子节气门62调节节流板64的位置以控制来自进气增压室46的空气流。压缩机162从空气进口42吸入空气以供应给增压室46。排气旋转涡轮164，该涡轮164经由轴杆161耦连到压缩机162。在一些示例中，可以提供增压空气冷却器。通过调节可变叶片控制器72或压缩机旁通阀158的位置，可以调节压缩机转速。在可替换的示例中，可以替代可变叶片控制器72使用废气门74，或者可以除了可变叶片控制器72之外额外使用废气门74。可变叶片控制器72调节可变几何涡轮叶片的位置。当叶片处于打开位置时，排气可以穿过涡轮164供应很小的能量来旋转涡轮。当叶片处于关闭位置时，排气可以穿过涡轮164并且在涡轮164上施加增加的力。可替换地，废气门74允许排气在涡轮164周围流动以减少供应给涡轮的能量数量。压缩机旁通阀158允许压缩机162的出口处的压缩空气被返回到压缩机162的进口。以这种方式，压缩机162的效率可以被减小，从而影响压缩机162的流速并减少压缩机喘振的可能性。
当活塞36靠近压缩冲程的上止点时，燃料自动点燃，燃烧室30中开始燃烧。在一些示例中，宽域排气氧（UEGO）传感器126可以被耦连到排放装置70上游的排气歧管48中。在其他示例中，UEGO传感器可以被定位在一个或更多个排气后处理装置的下游。进一步地，在一些示例中，UEGO传感器可以被具有NOx感测元件和氧气感测元件的NOx传感器所替代。
在较低的发动机温度下，电热塞68可以将电能转换为热能，以便提高燃烧室30中的温度。通过提高燃烧室30的温度，可以更容易地点燃汽缸中经过压缩的空气燃料混合物。
在一个示例中，排放装置70可以包括氧化催化剂和颗粒过滤器。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置都具有多个催化块（brick）。在一个示例中，排放装置70可以包括氧化催化剂。在其他示例中，排放装置可以包括稀NOx捕集器或者选择性催化还原剂（SCR）和/或柴油颗粒过滤器（DPF）。燃料可以经由排放装置70上游的喷射器89被喷射以提供放热反应。上游温度传感器79和下游温度传感器81提供排气温度测量值以便确定排放装置70两侧的排气温度变化。可替换地，碳氢化合物燃烧器83包括燃料喷射器和用于加热排放装置70的电热塞。
可以经由EGR阀80向发动机提供排气再循环（EGR）。EGR阀80是三向阀，其关闭或者允许排气从排放装置70的下游流到压缩机162上游的发动机空气进气系统的位置。在一个可替换的示例中，EGR可以从涡轮164的上游流到进气歧管44。EGR可以绕过EGR冷却器85，或者可替换地，EGR可以通过穿过EGR冷却器85而被冷却。在其他示例中，可以提供高压和低压EGR系统。
控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论过的那些信号外，所述信号还包括：来自耦连到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；来自耦连到加速器踏板130用于感测通过脚132调节的加速器位置的位置传感器134的信号；来自耦连到进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力（MAP）的测量值；来自压力传感器122的增压压力；来自氧气传感器126的排气氧浓度；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器信号；来自传感器120（例如，热线式空气流量计）的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压也可以被感测（传感器未示出）以便由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次回转生成预定数量的等间隔脉冲，可以根据该等间隔脉冲确定发动机转速（RPM）。
在运行期间，发动机10中的每个汽缸一般经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常在进气冲程期间，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经进气歧管44被引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸的底部并且处于其冲程末期（例如，当燃烧室30处在其最大容积时）的位置通常被本领域技术人员称为下止点（BDC）。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54被关闭。活塞36向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末期并且最接近汽缸盖（例如，当燃烧室30处在其最小体积时）的位置通常被本领域技术人员称为上止点（TDC）。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室内。在一些示例中，燃料可以在一个汽缸循环中被多次喷射到汽缸中。
在下文被称为点火的过程中，喷入的燃料通过压缩点火被点燃并导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36返回至BCD。曲轴40将活塞运动转换为转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回至TDC。需注意的是，以上描述仅作为示例，并且进气门和排气门的打开和/或关闭正时可以变化，比如用以提供正气门重叠或负气门重叠、延迟进气门关闭或各种其它示例。进一步地，在一些示例中，可以使用两冲程循环而不是四冲程循环。
因此，图1的系统提供一种发动机系统，其包括：压缩点火发动机，其包括燃烧室；燃料喷射器，其将燃料直接喷射到燃烧室中；以及控制系统，其包括储存在永久介质中的计算机程序，所述计算机程序包括响应于供应给发动机的燃料的生物柴油浓度将燃料喷射到汽缸的可执行指令，所述喷射包括引燃燃料喷射、主燃料喷射和燃烧后燃料喷射。
在一个示例中，该发动机系统进一步包括响应于柴油颗粒过滤器还原过程中的温度而估测生物柴油浓度的额外指令。该发动机系统进一步包括响应于氧气传感器的输出而估测生物柴油浓度的额外指令。该发动机系统进一步包括响应于NOx传感器的输出而估测生物柴油浓度的额外指令。该发动机系统进一步包括响应于汽缸压力传感器的输出而估测生物柴油浓度的额外指令。该发动机系统进一步包括响应于生物柴油浓度增加而提前燃料喷射正时的额外指令。该发动机系统进一步包括响应于燃料加注事件而估测生物柴油浓度的额外指令。
现在参考图2，其示出当供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度增加时所关注的信号。图2中的信号和序列可以由图1所示的系统提供用于执行图3的方法。针对所有示出的汽缸循环，发动机在基本相同的转速和扭矩要求下运行，使得可以在相似的条件下说明燃料调节和燃料调节的影响。尽管仅示出了用于一号汽缸的燃料喷射，但用于其他汽缸的燃料喷射类似地被执行。此外，燃料正时和数量仅用于图示说明的目的，并不旨在限制本发明的范围或广度。
图2上方起第一个坐标图代表发动机的一个汽缸的汽缸冲程。X轴被分成标识汽缸冲程的一系列节段，即随着时间从图的左侧进行到图的右侧，一号汽缸被使用。排气冲程被缩写为EXH，同时进气、压缩和膨胀冲程分别被缩写为INT、COMP和EXP。在垂直时间标记T1-T4之间，通过沿X轴的SS标记来指示时间的中断。时间的中断可以涵盖几个汽缸循环或者涵盖延长的时间段。因此，图2示出了变化的信号随着时间或汽缸循环的进程。
图2上方起第二个坐标图代表汽缸循环过程中的燃料喷射正时。脉冲宽度250-254的宽度发生变化，并且该宽度是在该脉冲中喷射的燃料量的指示。脉冲越宽，则在该脉冲期间喷射到汽缸中的燃料量越多。
图2上方起第三个坐标图代表以所示正时喷射到汽缸中的燃料的燃料压力。Y轴代表燃料压力并且燃料压力在Y轴箭头的方法上增加。X轴代表时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。
图2上方起第四个坐标图代表在向发动机供应空气的压缩机下游的增压室中的增压压力。增压压力在Y轴箭头的方向上增加。X轴代表时间并且时间从图的左侧向右侧增加。
图2上方起第五个坐标图代表通过燃料喷射供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度。生物柴油浓度在Y轴箭头的方向上增加。X轴代表时间并且时间从图的左侧向右侧增加。
图2上方起第六个坐标图代表排气再循环（EGR）量。EGR量（例如，质量）在Y轴箭头的方向上增加。X轴代表时间并且时间从图的左侧向右侧增加。
在时间T0，发动机用包括第一较低浓度的生物柴油的燃料在一汽缸循环下运行。燃料喷射压力处于与增压压力一样的较高水平。EGR量处于较低水平。
在时间T1，新的汽缸循环开始并且发动机用包括第一较低浓度的生物柴油的燃料继续运行。燃料以第一数量被喷射，并在持续时间202中延续。燃料喷射包括两次引燃燃料喷射250和252以及一次主燃料喷射254。两次引燃燃料喷射的持续时间短并且控制燃烧噪音并且影响汽缸中颗粒物的形成。在相似的条件下，与燃烧包括生物柴油的柴油燃料相比，燃烧不包含生物柴油的柴油燃料将形成增加的颗粒物。燃料压力、增压压力、EGR量和生物柴油浓度保持在T0时间点所示的水平。
在时间T2，柴油燃料中生物柴油的浓度已经增加。可以依据图3的描述来确定燃料的生物柴油浓度。响应于增加的生物燃料浓度来调节燃料喷射正时。特别地，燃料量被增加以便补偿生物柴油的能量含量的减少。喷射正时的开始也被提前以提高发动机扭矩，从而可以需要喷射更少的额外燃料来补偿燃料能量密度的改变。当喷射正时的开始被提前时，引燃喷射量相对于主喷射量可以进一步增加。引燃喷射燃料量由第一生物柴油调节因数来调节，主喷射燃料量由第二生物柴油调节因数来调节，第二生物柴油调节因数比第一生物柴油调节因数更大。因此，引燃燃料喷射量比主燃料喷射量增加更少的燃料。例如，随着生物柴油浓度增加，引燃喷射中燃料的比例减少并且主喷射中燃料的比例增加。通过调节引燃燃料喷射以比主燃料脉冲更小的比例增加，点火正时可能被延迟以允许燃烧噪音增加到当燃烧具有较低生物柴油浓度的燃料时所产生的水平。
增压压力和燃料压力也响应于供应给发动机的柴油燃料中的生物柴油的浓度增加而减少。生物柴油在燃烧过程中可以产生更少的颗粒物，从而发动机空燃比和增压可以被降低而不超出颗粒物排放标准。因此，发动机泵送损失可以被减少，从而发动机燃料经济性可以被增加。此外，减少的增压也可以增加排气温度以提高后处理装置的效率。EGR量响应于生物柴油浓度的增加而减少以保持与具有较低生物柴油浓度的柴油燃料的燃烧过程中相同的进气氧气浓度。降低增压压力减少了进气O2浓度并且允许减少的EGR量以保持与石化柴油燃料的燃烧过程中相同的进气O2浓度。此外，燃料喷射压力响应于生物柴油浓度的增加而减少，以减少寄生发动机工作，即便颗粒排放可以增加到接近当发动机燃烧具有较低生物柴油浓度的柴油燃料时的颗粒排放水平。
在时间T3，柴油燃料的生物柴油浓度进一步被增加。喷射的燃料量再次被增加，以便补偿生物柴油中能量含量的减少。喷射正时也被提前以利用生物柴油较高的十六烷值。引燃喷射燃料量由第一生物柴油调节因数来调节。主喷射燃料量由第二生物柴油调节因数来调节，第二生物柴油调节因数比第一生物柴油调节因数更大。因此，引燃燃料喷射量比主燃料喷射量增加更少的燃料。相比于燃料喷射持续时间202和204，燃料喷射持续时间206被增加。
增压压力和燃料压力也响应于供应给发动机的柴油燃料中的生物柴油浓度增加而再次减少。EGR量也减少以便保持与石化柴油燃料被燃烧时相比基本相同的进气O2浓度。此外，燃料喷射压力响应于生物柴油浓度的增加而减少，以减少寄生发动机工作，即使颗粒排放可以增加到接近当发动机燃烧具有较低生物柴油浓度的柴油燃料时的水平。
在时间T4，柴油燃料的生物柴油浓度进一步增加。喷射的燃料量再次增加以补偿生物柴油中能量含量的减少。喷射正时也被提前以利用生物柴油较高的十六烷值。引燃喷射燃料量由第一生物柴油调节因数来调节。主喷射燃料量由第二生物柴油调节因数来调节，第二生物柴油调节因数比第一生物柴油调节因数更大。因此，引燃燃料喷射量比主燃料喷射量增加更少的燃料。相比于燃料喷射持续时间202、204和206，燃料喷射持续时间208被增加。
增压压力、EGR量和燃料压力也响应于供应给发动机的柴油燃料中的生物柴油浓度增加而再次减少。此外，燃料喷射压力响应于生物柴油浓度的增加而减少，以减少寄生发动机工作，即使颗粒排放可以增加到接近当发动机燃烧具有较低生物柴油浓度的柴油燃料时的水平。
以这种方式，在汽缸循环过程中供应给汽缸的多个燃料喷射之间的燃料量可以在多个燃烧事件过程中被调节，以补偿供应给发动机的柴油燃料中生物柴油浓度的增加。此外，燃料喷射正时的开始随着生物柴油浓度的增加而被提前，以利用生物柴油较高的十六烷值。
现在参考图3，其示出用于补偿柴油燃料中的生物柴油浓度的方法。图3的方法可以作为可执行指令存储在如图1所示的系统中的永久性存储介质中。
在302处，方法300判断燃料加注事件是否已经发生。可以基于由燃料传感器指示的燃料箱水平的变化来确定燃料加注事件。如果方法300判断燃料加注事件已经发生，则回答为是并且方法300转到330。否则，回答为否并且方法300进行到304。
在304处，方法300判断距离上次燃料加注的间隔是否小于阈值。该间隔可以是时间间隔、由发动机消耗的燃料量、车辆行进的距离或者其他与车辆相关的间隔。如果方法300判断距离上次燃料加注的间隔小于阈值，则回答为是并且方法300进行到306。否则，回答为否并且方法300进行到退出。
在306处，方法300判断生物柴油浓度估测值是否已经收敛到某值。在一个示例中，当生物柴油浓度估测值在预定的时间间隔内的变化小于预定量时，方法300判断生物柴油浓度已经收敛于某值。该时间间隔可以开始于燃料再加注的指示。如果方法300判断生物柴油浓度估测值已经收敛，则回答为是并且方法300进行到退出。否则，回到为否并且方法300进行到308。
在308处，方法300判断氧气传感器是否存在于发动机排气系统中。当存储器中的一个变量有效（assert）时，氧气传感器可能存在。如果方法300判断氧气传感器存在，则回答为是并且方法300进行到310，在此生物柴油浓度通过氧气传感器来确定。否则，回答为否并且方法300进行到312。
在312处，方法300判断NOx传感器是否存在于发动机排气系统中。当存储器中的一个变量有效（assert）时，NOx传感器可能存在。如果方法300判断NOx传感器存在，则回答为是并且方法300进行到310，在此生物柴油浓度通过NOx传感器来确定。否则，回答为否并且方法300进行到314。
在314处，方法300判断汽缸压力传感器是否存在于发动机中。当存储器中的一个变量有效（assert）时，汽缸压力传感器可能存在。如果方法300判断汽缸压力传感器存在，则回答为是并且方法300进行到310，在此生物柴油浓度通过汽缸压力传感器来确定。否则，回答为否并且方法300进行到332。
尽管图3示出仅通过依靠排气放热和氧气传感器、NOx传感器、汽缸压力传感器中的一种来估测生物柴油，但在一些示例中，生物柴油浓度也可以通过氧气传感器、NOx传感器、汽缸压力传感器和排气放热或前述传感器设备的任意组合来估测。此外，如果排气氧气传感器、NOx传感器、汽缸压力传感器没有被部署或不可用，则燃料的生物柴油浓度可以通过所部署或可用的传感器来估测。
在一个示例中，其中氧气传感器、NOx传感器、汽缸压力传感器和排气温度传感器是可用的，并且燃料的生物柴油分数的估测值可以通过对基于各个可用传感器的单个生物柴油浓度求平均值来确定。例如，如果氧气传感器、NOx传感器和温度传感器可用，则存在生物柴油浓度的三个估测值，第一估测值基于氧气传感器输出，第二估测值基于NOx传感器输出，第三估测值基于排放装置两端的温度变化，当这三个估测值的每一个都在其他生物柴油浓度估测值的预定范围内时，则可以对这三个估测值求平均值以估测生物柴油浓度。如果一个或更多个估测值超出预定的生物柴油浓度范围，则生物柴油浓度可以基于在预定范围内的生物柴油浓度。类似地，当更少或更多的传感器可用于估测生物柴油浓度时，所估测的生物柴油浓度可以基于产生在预定浓度范围内的生物柴油浓度估测值的信息来源。
在310处，方法300估测输送给发动机的燃料中的生物柴油浓度。如果氧气传感器存在，则方法300确定排气氧气浓度并且该氧气浓度被用于对包括基于当前发动机工况和所感测的排气氧气浓度凭经验确定的估测生物柴油浓度值的表格或函数编索引。如果与由燃烧的石化柴油燃料提供的排气浓度相比排气氧气浓度增加，则生物柴油浓度水平增加。
另一方面，如果NOx传感器存在，则方法300确定排气NOx浓度并且NOx浓度被用于对包括基于当前发动机工况和所感测的排气NOx浓度凭经验确定的估测生物柴油浓度值的表格或函数进行编索引。如果与由燃烧的石化柴油燃料提供的排气浓度相比排气NOx浓度增加，则生物柴油浓度水平增加。
如果汽缸压力传感器存在，则方法300确定汽缸循环过程中的汽缸指示平均有效压力（IMEP）并且IMEP被用于对包括基于当前发动机工况和所感测的峰值汽缸压力凭经验确定的估测生物柴油浓度值的表格或函数编索引。如果与由燃烧的石化柴油燃料提供的汽缸IMEP相比汽缸IMEP减少，则生物柴油浓度水平增加。在生物柴油浓度被修正后，方法300进行到338。
在330处，方法300等待直到燃料管线中的燃料量已经被发动机消耗。由于燃料管线中包含来自在燃料被添加到车辆之前的较早燃料，因此在评估所添加的燃料是否改变了燃料箱中的生物柴油燃料浓度之前，从燃料管线中吹扫（purge）较早的燃料。在一个示例中，方法300延迟进行直到发动机已经消耗了与燃料管线中的燃料质量等价的燃料量。在燃料管线中较早的燃料被清空后，方法300进行到332。
在332处，方法300判断工况是否是柴油颗粒过滤器（DPF）再生所期望的或者是否要求进行干涉生物柴油浓度测试。当选定的工况存在时，可以做出干涉生物柴油浓度测试请求。例如，当再加注燃料箱时可以请求干涉生物柴油浓度测试。可替换地，当通过氧气传感器、NOx传感器或压力传感器中的一个或更多个确定生物柴油时，可以请求干涉测试。可以响应于燃料再加注事件而促发DPF再生。可替换地，可以响应于DPF两端的压降而促发DPF再生。如果方法300判断存在用于DPF再生的工况，则回答为是并且方法300进行到334。否则，回答为否并且方法300返回到302。可替换地，当回答为否时，方法300可以退出。
在334处，方法300运行发动机以再生DPF。在一个示例中，发动机可以被节气以增加发动机排气温度。此外，在燃烧后并且在汽缸的排气门关闭之前，燃料可以被喷射到发动机汽缸中。因此，规定的燃料量被喷射到汽缸中并且被排放到排气系统，其中很小部分被氧化，从而燃料可以在DPF中被氧化。燃料量基于期望通过在DPF中氧化石化柴油燃料而产生的热量。
在另一个示例中，可以通过在氧化催化剂上游的位置处将燃料直接喷射到排气系统中而开始DPF再生。在另一个示例中，可以通过将燃料喷射到位于DPF上游的碳氢化合物燃烧器中而开始DPF再生。在DPF再生开始之后，方法300进行到336。
在336处，方法300估测生物柴油浓度分数。在一个示例中，后处理装置（例如，氧化催化剂）的上游和下游的温度被监测以确定排放装置两端的温度变化。例如，在碳氢化合物被喷射到排气系统或者经由喷射到发动机汽缸的后燃烧燃料引入排气系统之前，排放装置两端的温度变化是通过从下游温度中减去上游温度而确定的。如果排放装置两端的温度差在期望范围内，则发动机和排气系统被确定为正常运行。如果温度差超出范围，则可以中止再生或干涉测试。如果温度差在范围以内，则燃料经由汽缸或燃料喷射器被引入排气系统。排放装置两端的温度差被监测，并且排放装置两端所产生的温度差与基于在相似工况下向排气系统提供具有不同生物柴油浓度的燃料而凭经验确定的温度相比较。排放装置两端的当前温度差与凭经验确定的温度在表格或函数中相比较，并且该表格或函数响应于后处理装置两端的当前温度差而输出生物柴油浓度。可替换地，如果燃料被引入排气系统并且温度差超出范围，则喷射的燃料量可以被增加直到温度差在范围内并且然后喷射的燃料量被用于对输出生物柴油浓度的估测值的表格或函数编索引。
在只有单个温度传感器可用的另一个示例中，方法300监测再生过程中的DPF温度并且DPF温度被用于对凭经验确定的代表DPF再生过程中在DPF中燃烧的燃料中的生物柴油浓度的数值的表格或函数编索引。如果DPF温度小于期望值，则生物柴油浓度估测值将被增加。该表格或函数输出在DPF中燃烧的燃料的估测生物柴油浓度。因此，生物柴油浓度估测值可以基于单个排气温度传感器。在生物柴油浓度估测值被增加后，方法300进行到338。
在338处，方法300针对供应给发动机用于燃烧的燃料的能量密度而调节燃料喷射量。生物柴油的能量密度小于石化柴油燃料的能量密度。因此，随着供应给发动机的燃料的生物柴油浓度增加，喷射到发动机用于燃烧的燃料量增加。在一个示例中，基本燃料量被乘以燃料因数以调节在汽缸循环过程中喷射的燃料量。燃料因数随着供应给发动机的生物柴油燃料浓度的变化而变化。例如，当供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度增加时，燃料因数可以被增大以增加汽缸循环过程中喷射的燃料量。类似地，当供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度减少时，燃料因数可以被减小以减少汽缸循环过程中喷射的燃料量。如果基本燃料量由引燃喷射和主喷射构成，则引燃燃料喷射和主燃料喷射中的燃料量被乘以燃料因数。如果基本燃料量也包括主燃料喷射后的燃料喷射（例如，后燃烧喷射），则主燃料喷射之后的燃料量也被乘以燃料因数。在用于燃烧的燃料量被调节之后，方法300进行到340。
在340处，方法300响应于生物柴油浓度来调节主燃料喷射（例如，在引燃燃料喷射之后发生在汽缸循环中的燃料喷射）中喷射的燃料量。在一个示例中，主燃料喷射乘数X被乘以在汽缸循环过程中喷射的燃料量以确定主燃料喷射量。X的值可以被限制在1和0之间。此外，在一些示例中，X的值可以被限制为大于0.5并小于或等于1，从而主燃料脉冲响应于生物柴油浓度增加而增加的速率比引燃燃料喷射更快。没有生物柴油的石化柴油燃料的X值比包括生物柴油的燃料的X值更小。在响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度而调节主燃料喷射脉冲宽度之后，方法300进行到342。
在342处，方法300响应于生物柴油浓度来调节在引燃燃料喷射（例如，在主燃料喷射之前发生在汽缸循环中的燃料喷射）中喷射的燃料量。在一个示例中，具有值为1-X的引燃燃料喷射乘数被乘以在汽缸循环过程中喷射的燃料量以确定在引燃燃料喷射之间被分离的燃料量。在X可能被限制为大于0.5并小于或等于1的数值的一些示例中，引燃燃料喷射量响应于生物柴油浓度而增加，其增加的速率比主燃料喷射增加的速率更慢。在响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度而调节引燃燃料喷射脉冲宽度之后，方法300进行到344。
在344处，方法300响应于生物柴油浓度来调节在汽缸循环过程中喷射的后燃烧燃料量。特别地，喷射的燃料量随着生物柴油浓度的增加而增加，从而当要求DPF再生时可以达到期望的DPF温度。汽缸循环过程中喷射的后燃烧燃料量的增加与输送到汽缸的燃料中的生物柴油浓度的增加成比例。在一个示例中，生物柴油浓度估测值被用于对输出后燃烧燃料量的表格或函数编索引。此外，方法300响应于生物柴油浓度来调节汽缸循环中的后燃烧燃料喷射的数量。特别地，方法300随着输送到汽缸的燃料中的生物柴油浓度的增加而增加汽缸循环中的后燃烧燃料喷射的数量。通过增加汽缸循环过程中的后燃烧燃料喷射的数量，有可能减少汽缸壁湿润和汽缸壁老化。可替换地，随着输送给汽缸的燃料中的生物柴油浓度减少，汽缸循环过程中的后燃烧燃料喷射的数量减少。类似地，随着输送给汽缸的燃料中的生物柴油浓度减少，在汽缸循环过程中输送给汽缸的后燃烧燃料喷射的数量减少。在后燃烧燃料量被调节后，方法300进行到346。
在346处，方法300将经调节的引燃燃料喷射和主燃料喷射喷射到发动机中。此外，如果要求DPF再生，则后燃烧燃料喷射在各个汽缸的燃烧事件之间的汽缸循环过程中并且在各个汽缸的排气门关闭之前被喷射。经调节的引燃燃料喷射和主燃料喷射被输出到每个汽缸的燃料喷射器。在燃料喷射被修改并输出后，方法300进行到348。
在348处，方法300响应于生物柴油浓度来调节燃料喷射压力。在一个示例中，生物柴油浓度估测值对保存凭经验确定的燃料喷射压力值的表格或函数编索引。燃料喷射压力减小并且供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度增加。随着供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度减少，燃料喷射压力增加。燃料喷射压力可以减小，因为与燃烧石化柴油燃料相比，当在相似条件下燃烧生物柴油时颗粒排放可以减少。在响应于生物柴油浓度调节燃料喷射压力后，方法300进行到350。
在350处，方法300响应于生物柴油浓度来调节增压压力。在一个示例中，生物柴油浓度估测值对保存凭经验确定的增压压力值的表格或函数编索引。增压压力减少并且供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度增加。随着供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度减少，增压压力增加。在响应于生物柴油浓度调节增压压力后，方法300进行到352。
在352处，方法300响应于生物柴油浓度来调节EGR。在一个示例中，生物柴油浓度估测值对保存凭经验确定的EGR量的数值的表格或函数编索引。随着供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度增加，EGR量增加。随着供应给发动机的燃料中生物柴油浓度的减少，EGR量减少。在EGR量响应于生物柴油浓度被调节后，方法300进行到354。
在354处，方法300响应于生物柴油浓度来调节喷射开始（SOI）正时和喷射结束（EOI）正时。在一个示例中，生物柴油浓度估测值对保存凭经验确定的SOI和EOI调节的数值的表格或函数编索引。随着生物柴油浓度增加，SOI正时相对于曲轴位置被提前，并且EOI正时基于燃料喷射量被修改。在SOI和EOI正时响应于生物柴油浓度被调节后，方法300进行到退出。
因此，图3的方法提供一种发动机方法，其包括：响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度，调节喷射的燃料量；并且响应于该生物柴油浓度，调节引燃燃料喷射中喷射的燃料量和主燃料喷射中喷射的燃料量，主燃料喷射量比引燃燃料喷射过程中喷射的燃料量以更快的速率增加。该方法包括其中生物柴油浓度响应于DPF再生过程中的温度而被估测。
在一些示例中，该方法包括其中生物柴油浓度响应于排气氧浓度而被估测。该方法也包括其中生物柴油浓度响应于排气NOx浓度而被估测。该方法也包括其中生物柴油浓度响应于汽缸中的压力而被估测。该方法也包括其中燃料被喷射到汽缸中。该方法进一步包括响应于生物柴油浓度而提前引燃燃料喷射的正时。
图3的方法也提供一种发动机方法，其包括：响应于经由NOx传感器估测的生物柴油浓度，调节喷射到发动机的燃料量；以及响应于该生物柴油浓度，以比引燃燃料喷射过程中喷射的燃料量更快的速率调节主燃料喷射量。该方法进一步包括响应于生物柴油浓度的增加而减少增压压力。该方法进一步包括响应于生物柴油浓度的增加而减少燃料喷射压力。
在一个示例中，该方法进一步包括响应于生物柴油浓度的增加而增加供应给发动机的EGR量。该方法进一步包括响应于生物柴油浓度而提前引燃燃料喷射的正时。该方法进一步包括响应于生物柴油浓度的增加而增加汽缸循环过程中喷射的燃料量。
本领域普通技术人员将认识到，图3所描述的方法可以表示任意数量的处理策略如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一种或更多种。因此，图示说明的各种步骤或功能可以按照所示的顺序执行、并列地执行或者在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序并不是实现本文描述的目的、特征和优点所必须要求的。尽管没有明确说明，本领域普通技术人员将认识到图示说明的步骤或功能中的一个或更多个可以基于使用的具体策略而被重复地执行。
在此结束本说明书。本领域的技术人员通过阅读本说明书，将会想到在不偏离本发明的主旨和范围的情况下进行改变和修改。例如，使用天然气、汽油、柴油或可替换的燃料配置运行的单缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12及V16发动机可以使用本发明而受益。

Claims (20)

1.一种发动机方法，其包括：
响应于供应给发动机的燃料中的生物柴油浓度，调节所喷射的燃料量；以及
响应于所述生物柴油浓度，调节引燃燃料喷射中喷射的燃料量和主燃料喷射中喷射的燃料量，所述主燃料喷射的量以比所述引燃燃料喷射过程中喷射的燃料量更快的速率增加。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物柴油浓度响应于柴油颗粒过滤器即DPF的再生过程中的温度而被估测。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物柴油浓度响应于排气氧浓度而被估测。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物柴油浓度响应于排气NOx浓度而被估测。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物柴油浓度响应于汽缸中的压力而被估测。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料被喷射到汽缸中。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度而提前所述引燃燃料喷射的正时。
8.一种发动机方法，其包括：
响应于经由NOx传感器估测的生物柴油浓度，调节喷射到发动机的燃料量；以及
响应于所述生物柴油浓度，以比引燃燃料喷射过程中喷射的燃料量更快的速率调节主燃料喷射量。
9.根据权利要求8所述方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度增加而减少增压压力。
10.根据权利要求8所述方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度增加而减少燃料喷射压力。
11.根据权利要求8所述方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度增加而增加供应给所述发动机的排气再循环量即EGR量。
12.根据权利要求8所述方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度而提前所述引燃燃料喷射的正时。
13.根据权利要求8所述方法，其进一步包括响应于所述生物柴油浓度增加而增加汽缸循环过程中喷射的燃料量。
14.一种发动机系统，其包括：
压缩点火发动机，其包括燃烧室；
燃料喷射器，其将燃料直接喷射到所述燃烧室中；以及
控制系统，其包括储存在非临时性介质中的计算机程序，所述计算机程序包括响应于供应给所述发动机的燃料的生物柴油浓度将燃料喷射到汽缸中的可执行指令，所述喷射包括引燃燃料喷射、主燃料喷射和后燃烧燃料喷射。
15.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于柴油颗粒过滤器再生过程中的温度而估测所述生物柴油浓度的额外指令。
16.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于氧气传感器的输出而估测所述生物柴油浓度的额外指令。
17.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于NOx传感器的输出而估测所述生物柴油浓度的额外指令。
18.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于汽缸压力传感器的输出而估测所述生物柴油浓度的额外指令。
19.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于生物柴油浓度增加而提前燃料喷射正时的额外指令。
20.根据权利要求14所述的发动机系统，其进一步包括响应于燃料加注事件而估测生物柴油浓度的额外指令。
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