CN105298661B - 经由氧传感器的燃料乙醇含量确定的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及经由氧传感器的燃料乙醇含量确定的方法和系统。提供用于准确地获悉进气或排气氧传感器的零件间的差异的方法。基于在对应于干燥空气状况的电压之上和之下的电压下的传感器读数获悉修正系数。然后基于获悉的修正系数调整乙醇传递函数，以便改善燃烧的燃料乙醇含量估计的准确性。

Description

经由氧传感器的燃料乙醇含量确定的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请是2014年1月9日提交的标题为“经由氧传感器的燃料乙醇含量确定的方法和系统(METHODS AND SYSTEMS FOR FUEL ETHANOL CONTENT DETERMINATION VIA ANOXYGEN SENSOR)”的美国专利申请号14/151574的部分继续申请，为了所有目的，其整个内容被并入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及经由氧传感器的燃料乙醇含量确定的方法和系统。
背景技术
进气和/或排气传感器可以被运转以提供各种排气成分的指示。例如，US20120037134描述利用进气氧传感器检测发动机进气稀释。在替代方法中，发动机稀释可以通过排气氧传感器来估计。估计的发动机稀释可以被用来调整各种发动机运转参数，诸如加燃料和空燃比。作为另一示例，US 5145566描述利用排气氧传感器检测排气中的水含量。在替代方法中，到发动机进气装置的排气再循环(EGR)中的水含量可以利用进气氧传感器来估计。利用进气或排气氧传感器估计的水含量可以被用来推测发动机运转期间的环境湿度。此外，水含量可以被用来推测在发动机中燃烧的燃料的醇含量。
然而，发明人已经意识到，氧传感器(进气和排气氧传感器二者)能够具有显著的零件间(part-to-part)的差异。例如，在没有任何补偿的情况下，由传感器的氧气测量值的差异能够在15％的范围内。传感器输出的这种差异能够导致燃料醇含量和发动机稀释的测量中的相当大的误差。例如，基于传感器的差异，醇传递函数(用来基于氧传感器输出估计燃料醇含量)可以改变。如果用于标称传感器的已知传递函数被使用，那么燃料醇含量可能被过度估计或过低估计。因此，为了正确测量燃料醇含量，需要针对这种零件间的差异补偿氧传感器输出，零件间的差异不仅受传感器的老化影响，而且受环境状况(尤其，环境湿度水平)以及额外稀释剂(诸如抽取(purge)或曲轴箱通风蒸汽)的存在影响。
发明内容
上述问题可以被解决，并且通过(进气或排气)氧传感器的燃料醇含量估计的准确性能够通过更好地补偿传感器零件间的差异的方法来改善。一种示例方法包含，在选定的状况期间，使氧传感器在水分子不被分解的更低的参考电压下运转以产生第一输出，并且在水分子被完全分解的更高的参考电压下运转以产生第二输出。该方法进一步包含，基于第一和第二输出获悉用于传感器的修正系数。该方法可以进一步包含，基于醇含量调整参数，在发动机中燃烧的燃料的醇含量基于传感器的第一输出和获悉的修正系数中的每一个来估计。以此方式，氧传感器可靠性得以改善。
在一个示例中，在选定的状况期间，氧传感器被运转以确定针对干燥空气状况修正的氧传感器读数。例如，在当抽取或曲轴箱通风气体不被吸入发动机进气歧管时的状况期间，进气氧传感器的参考电压可以被调制。可替代地，在氧传感器是排气氧传感器的实施例中，选定的状况可以包括发动机不加燃料状况，诸如减速燃料切断(DFSO)事件。具体地，氧传感器的参考电压可以从第一更低电压升高到第二更高电压，在第一更低电压下，输出(例如，泵送电流)表示潮湿状况下的氧气读数，在第二更高电压下，输出(例如，泵送电流)表示由于湿度的完全分解而引起的氧气的增加。干燥空气泵送电流然后可以基于第一输出与第二输出之间的比率来确定，干燥空气泵送电流表示干燥空气中的氧气读数。干燥空气氧气读数(第一与第二输出之间的比率)然后被用来确定确定醇传递函数修正。修正的传递函数和潮湿空气氧气读数(第一输出)然后可以被用来估计燃料醇含量。估计的燃料醇含量然后能够被用来估计发动机运转参数，诸如用于燃烧的期望的空燃比。作为一示例，控制器可以基于估计的燃料醇含量调整空燃比修正。
以此方式，可以更好地获悉进气或排气氧传感器的零件间的差异，包括由于传感器老化而引起的零件间的差异。通过获悉差异，减少对被配置为补偿零件间的差异的补偿电阻的需要，提供成本和部件减少益处。通过利用由氧传感器提供的干燥空气氧气估计来修正醇传递函数，可以降低燃料乙醇估计的不正确性。总的来说，传感器输出的可靠性增加。另外，基于氧传感器输出估计的燃料醇的准确性也增加。由于传感器输出和燃料醇估计被用来调整各种发动机运转参数，因此总体发动机性能得以改善。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出包括排气氧传感器和进气氧传感器的发动机的示意图。
图2示出示例氧传感器的示意图。
图3示出图示说明用于准确估计燃料中的醇量同时针对氧传感器零件间的差异的影响修正醇传递函数的程序的流程图。
图4示出描述在各种潮湿状况下关于应用的电压的氧传感器输出的图形。
图5示出描述氧传感器零件间的差异对燃料乙醇估计的影响的图形。
图6示出图示说明基于进气或排气氧传感器的输出控制发动机的程序的流程图。
具体实施方式
以下描述涉及用于基于来自进气空气或排气传感器(诸如氧传感器)的输出确定燃料混合物(例如，乙醇和汽油)中的醇量的方法。例如，传感器可以在第一更低电压下运转，以获得指示潮湿空气氧气读数的第一输出。传感器然后可以在第二更高电压下运转，以获得第二输出，该第二输出指示其中空气中的所有湿度已经在氧传感器处被分解的潮湿空气氧气读数。第一更低电压与第二更高电压之间的中等电压可以产生指示其中湿度的部分分解发生的干燥空气氧气读数的氧传感器输出。干燥空气氧气读数然后可以通过第一输出与第二输出之间的比率来估计。醇传递函数可以基于估计的干燥空气氧气读数来修正，并且第一输出然后可以基于修正的醇传递函数来修正，以推测向发动机喷射的燃料中的醇量。以此方式，可以减小不同氧传感器的零件间的差异，使得燃料醇含量的更准确的指示可以被确定。在一个示例中，发动机运转参数(诸如火花正时和/或燃料喷射量)可以基于检测到的燃料中的醇量来调整。以此方式，可以维持或改善发动机性能、燃料经济性和/或排放，而不管燃料中的醇量变化。
现在参照图1，其图示说明示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130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的燃烧室(即，汽缸)30可以包括活塞36被设置在其中的燃烧室壁32。活塞36可以被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，启动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴40，以实现发动机10的启动运转。
燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在这个示例中，可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制进气门52和排气门54。凸轮致动系统51和53均可以包括一个或多个凸轮，并且可以使用可以由控制器12运转的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，以改变气门运转。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动控制。例如，汽缸30可以可替代地包括经由电子气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或多个喷射器，用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例，汽缸30被示为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为直接耦接至汽缸30，用于经由电子驱动器68与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进的汽缸30中。以此方式，燃料喷射器66提供到燃烧汽缸30内的所谓的燃料直接喷射(在下文中也被称为“DI”)。
应认识到，在替代的实施例中，喷射器66可以是进气道喷射器，其提供燃料到汽缸30上游的进气道内。也应认识到，汽缸30可以从多个喷射器接收燃料，诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或其组合。
燃料系统172中的燃料箱可以容纳具有不同燃料性质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差别可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的混合燃料和/或其组合等。发动机可以使用含醇的混合燃料，诸如E85(其约为85％乙醇和15％汽油)或M85(其约为85％甲醇和15％汽油)。可替代地，发动机可以以存储在燃料箱中的汽油和乙醇的其他比率运转，包括100％汽油和100％乙醇、以及在其之间的可变比率，这取决于操作者向燃料箱供应的燃料的醇含量。此外，燃料箱的燃料特性可以频繁地改变。在一个示例中，驾驶员可以一天用E85加注燃料箱，而下一天用E10加注燃料箱，而再下一天用E50加注燃料箱。因此，基于加注时候燃料箱中剩下的燃料的水平和成分，燃料箱成分会动态地改变。
燃料箱加注的天与天之间的变化因此能够导致频繁地改变燃料系统172中的燃料的燃料成分，由此影响通过喷射器66输送的燃料成分和/或燃料质量。通过喷射器66输送的不同的燃料成分在本文中可以被称为燃料类型。在一个示例中，不同的燃料成分可以通过其研究法辛烷值(RON)等级、醇百分比、乙醇百分比等定性地描述。
应认识到，虽然在一个实施例中，发动机可以通过经由直接喷射器来喷射可变混合燃料而运转，但是在替代实施例中，发动机可以通过使用两个喷射器并改变来自每个喷射器的相对喷射量而运转。还应认识到，当使用以来自升压装置(诸如涡轮增压器或机械增压器(未示出))的升压运转发动机时，升压极限可以随着可变混合燃料的醇含量增加而增加。
继续图1，进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，控制器12可以经由提供给被包括在节气门62内的电动马达或致动器改变节流板64的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被运转以改变提供给其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可以包括用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
在选定的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88能够经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。虽然火花点火部件被示出，但在一些实施例中，在有或没有点火火花的情况下，都可以以压缩点火模式使发动机10的燃烧室30或一个或多个其他燃烧室运转。
排气传感器126被示为耦接至排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置70被示为沿着排气传感器126下游的排气通道48布置。装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的运转期间，排放控制装置70可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而周期性地重置。
如图1的示例中示出的，该系统进一步包括被耦接至进气通道44的进气空气传感器127。传感器127可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。
进一步地，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将排气的期望部分从排气通道48传送至进气通道44。控制器12可以经由EGR阀142改变提供到进气通道44的EGR量。进一步地，EGR传感器144可以布置在EGR通道140内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些状况下，EGR系统可以被用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。进一步地，在一些状况期间，通过控制排气门正时，诸如通过控制可变气门正时机构，可以将一部分燃烧气体保留或捕集在燃烧室中。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体示例中作为只读存储器芯片(ROM)106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存取器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器120的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122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从信号PIP产生。
存储介质只读存储器106能够用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示由处理器102可执行的指令，用于实现以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。
如在上面描述的，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
接下来，图2示出被配置为测量进气通道中的进气流或排气通道中的排气流中的氧气(O2)浓度的氧传感器200的示例实施例的示意图。例如，传感器200可以如图1的UEGO传感器126。传感器200包含以堆叠配置布置的一种或多种陶瓷材料的多个层。在图2的实施例中，五个陶瓷层被描述为层201、202、203、204和205。这些层包括能够传导离子氧的固体电解质的一个或多个层。合适的固体电解质的示例包括但不限于氧化锆基材料。另外，在一些实施例中，加热器207可以被设置为与层热连通，以增加层的离子传导性。虽然所描述的氧传感器由五个陶瓷层形成，但是应意识到，氧传感器可以包括其他合适数量的陶瓷层。
层202包括产生扩散路径210的一种或多种材料。扩散路径210被配置为经由扩散将排气引入第一内腔222。扩散路径210可以被配置为允许进气空气或排气中的一种或多种成分(包括但不限于期望的分析物(例如，O2))以比分析物能够被泵送电极对212和214泵入或泵出更限制的速率扩散到内腔222中。以此方式，可以在第一内腔222中获得化学计量比水平的O2。
传感器200进一步包括在层204内的第二内腔224，第二内腔224通过层203与第一内腔222分开。第二内腔224被配置为维持等同于化学计量比状况的恒定氧气分压，例如，存在于第二内腔224中的氧气水平等于进气空气或排气将在空燃比为化学计量比的情况下具有的氧气水平。第二内腔224中的氧气浓度通过泵送电压Vcp保持恒定。在本文中，第二内腔224可以被称为参考单元。
一对感测电极216和218被设置为与第一内腔222和参考单元224连通。感测电极对216和218检测由于进气空气或排气中高于或低于化学计量比水平的氧气浓度而引起的可以在第一内腔222与参考单元224之间产生的浓度梯度。高氧气浓度可以由稀进气空气或排气混合物引起，而低氧气浓度可以由浓混合物引起。
一对泵送电极212和214被设置为与内腔222连通，并且被配置为将选定气体组分(例如，O2)从内腔222电化学地泵送通过层201并泵出传感器200。可替代地，该对泵送电极212和214可以被配置为将选定的气体电化学地泵送通过层201并泵入内腔222。在本文中，泵送电极对212和214可以被称为O2泵送单元。
电极212、214、216和218可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极212、214、216和218可以至少部分地由催化氧气分子分解的材料制成。这类材料的示例包括但不限于含有铂和/或银的电极。
将氧气电化学地泵出或泵入内腔222的过程包括将电压Vp应用到泵送电极对212和214两端。应用于O2泵送单元的泵送电压Vp将氧气泵入或泵出第一内腔222，以便维持腔泵送单元中的氧气的化学计量比水平。因而产生的泵送电流Ip与排气中的氧气浓度成比例。控制系统(在图2中未示出)根据维持第一内腔222内的化学计量比水平所需的应用的泵送电压Vp的强度产生泵送电流信号Ip。因此，稀混合物将引起氧气被泵出内腔222，而浓混合物将引起氧气被泵入内腔222。
应当认识到，在本文中描述的氧传感器仅仅是氧传感器的示例实施例，并且氧传感器的其他实施例可以具有另外的和/或可替代的特征和/或设计。
如在下面详述的，图2的氧传感器能够被有利地用来估计在发动机中燃烧的燃料中的准确醇量而不管进气或排气氧传感器的零件间的差异。具体地，通过基于在第一更低电压下的氧传感器输出与在第二更高电压下的氧传感器输出之间的比率确定估计的干燥空气氧气读数，醇传递函数修正可以被确定。修正的传递函数然后可以应用于在第一更低电压下确定的潮湿空气氧气读数，以估计燃料醇含量。
继续到图3，其示出图示说明用于准确地估计燃料中的醇量同时针对氧传感器(诸如在上面参照图2描述的氧传感器200)的零件间的差异的影响修正醇传递函数的程序300的流程图。具体地，基于在选定的发动机加燃料状况期间应用于传感器的泵送单元的电压并且进一步基于醇传递函数修正，程序300确定向发动机喷射的燃料中的醇量，并且由此确定燃料类型。
在程序300的310处，发动机工况被确定。发动机工况可以包括例如但不限于空燃比、进入燃烧室的EGR量和加燃料状况。
一旦发动机工况被确定，程序300继续到312，在312处确定选定的状况是否满足。例如，当氧传感器是被设置在进气通道中的进气氧传感器时，选定的状况可以包括启用EGR和不在进气歧管中接收抽取或曲轴箱通风气体。作为另一示例，当氧传感器是被设置在排气通道中的排气氧传感器时，选定的状况可以包括发动机不加燃料状况。不加燃料状况包括车辆减速状况和燃料供应被中断但是发动机继续旋转并且至少一个进气门和一个排气门正在运转的发动机工况；因此，空气正流过一个或多个汽缸，但是燃料不被喷射到汽缸中。在不加燃料状况下，不进行燃烧，并且环境空气可以从进气装置到排气装置移动通过汽缸。以此方式，传感器(诸如进气或排气氧传感器)可以接收对其可以进行测量(诸如环境湿度检测)的环境空气。
如所提及的，不加燃料状况可以包括例如减速燃料切断(DFSO)。DFSO响应于操作者踏板(例如，响应于驾驶员松加速器踏板并且其中车辆加速大于阈值量)。DSFO状况可以在行驶周期期间反复地发生，并且因此，可以在整个行驶周期期间(诸如在每个DFSO事件期间)产生环境湿度的若干指示。因此，尽管在行驶周期之间或甚至同一行驶周期期间存在湿度的波动，仍可以基于排气中的水量准确地识别燃料类型。
继续图3，如果确定选定的工况不满足，那么程序300继续到313，以继续当前的氧传感器运转(在当前的泵送电压下)，并基于先前确定的修正系数确定燃料中的醇量。相反，如果确定选定的工况满足，程序300继续到314，在314处第一泵送电压(V1)应用于排气传感器的氧气泵送单元，并接收第一泵送电流(Ip1)。第一泵送电压可以具有这样的值(例如，V1＝450mV)，即：使得从所述单元中泵送氧气，但是足够低以至于不分解含氧化合物(诸如H2O(例如，水))。例如，在第一泵送电压下，氧传感器可以不分解任何水分子。第一电压的应用产生第一泵送电流(Ip1)形式的、指示样品气体中的氧气量的传感器输出。在这个示例中，因为发动机在选定的状况(诸如不加燃料状况)下，氧气量可以对应于车辆周围的新鲜空气中的氧气量或潮湿空气氧气读数。
一旦氧气量被确定，程序300进入到316，在316处第二泵送电压(V2)应用于传感器的氧气泵送单元，并接收第二泵送电流(Ip2)。第二电压可以大于应用于传感器的第一电压。具体地，第二电压可以具有足够高以分解期望的含氧化合物的值。例如，第二电压可以足够高以将所有H2O分子都分解为氢气和氧气(例如，V2＝1.1V)。第二电压的应用产生指示样品气体中的氧气和水的量的第二泵送电流(I2)。应理解，在本文中使用的“氧气和水的量”中的术语“水”指的是来自样品气体中的分解的H2O分子的氧气量。
在一个具体示例中，第二电压可以是1080mV，在1080mV下空气中的水被完全(例如，彻底)分解(例如，空气中的100％的水在1080mV下被分解)。该第二电压可以大于第三中等电压，其中在该第三中等电压下，空气中的水被部分地分解(例如，空气中的大约40％的水被分解)。在一个示例中，第三中等电压可以是大约920mV。在另一示例中，第三中等电压可以是大约950mV。作为一示例，图4的图形400示出在潮湿状况的范围内(例如，从1.5％湿度到4％湿度)的氧传感器输出。如图所示，在920mV下的传感器输出对应于在潮湿状况的范围内的干燥空气读数。在1.1V下的传感器输出对应于空气中的所有水都已经在传感器处被分解的潮湿空气读数，而在4.5V下的传感器输出对应于空气中已经没有水被分解的潮湿空气读数。因此，干燥空气氧气读数可以通过当氧传感器在4.5V与1.1V下运转时氧传感器输出的比率来获得。在替代实施例中，干燥空气氧气读数可以通过当氧传感器在水不被分解(例如，甚至不被部分地分解)的0.92V之下的电压与水被完全分解(例如，被100％分解)的0.92V之上的电压下运转时氧传感器输出的比率来获得。
在318处，干燥空气氧气读数和相关的修正系数基于第一泵送电流和第二泵送电流来确定。例如，如在上面描述的，通过使传感器在450mV(或没有水在传感器处被分解的类似电压)下运转，可以获得更低的泵送电流和氧气读数，而通过使传感器在1080mV(或所有水在传感器处被分解的类似电压)下运转，可以获得更高的泵送电流和氧气读数。指示干燥空气氧气读数的干燥空气泵送电流然后可以根据更低的泵送电流与更高的泵送电流之间的比率来估计。例如，40％的更高的泵送电流与60％的更低的泵送电流之和可以基本上等于干燥空气泵送电流和氧气读数。在替代示例中，可以将不同百分比的更高的和更低的泵送电流相加在一起，以确定干燥空气泵送电流。例如，如果更高的或更低的电压分别不同于450mV和1080mV，那么用来确定更高的与更低的泵送电流之间的比率的对应百分比可以成比例地不同。
基于更高的和更低的泵送电流(例如，对应于更高的和更低的电压的更高的和更低的氧传感器输出)之间的比率的估计的干燥空气氧气读数然后可以被用来确定修正系数或醇传递函数修正。如在上面描述的，修正系数是补偿传感器的零件间的差异的系数。在一个示例中，修正系数可以基于参考传感器输出相对于在第一与第二电压之间的比率下的估计的干燥空气氧气读数的比率来确定。换句话说，修正系数可以基于相对于通过分别应用第一和第二电压而产生的传感器的第一与第二输出的比率的参考传感器输出的比率来确定。一旦修正系数被确定，在320处基于确定的修正系数更新醇传递函数。
一旦产生第一和第二泵送电流，可以在图3中的程序300的322处确定样品气体中的水量。例如，当第二泵送电流足够高以分解样品气体中的基本上所有水分子时，可以从第二泵送电流减去第一泵送电流，以确定对应于水量的值。
最后，在324处，燃料中的醇量并且因此的燃料类型可以被识别。例如，修正的传递函数可以应用于第一泵送电流，使得向发动机喷射的燃料中的醇量(例如，乙醇的百分比)的正确指示被确定。在一些实施例中，从传感器接收通信的控制系统的计算机可读存储介质可以包括用于识别醇量的指令。
因此，基于响应于在发动机加燃料和不加燃料状况期间应用于进气空气或排气传感器的氧气泵送单元的电压而产生的传感器输出(例如，泵送电流)和传递函数修正系数，燃料中的醇量(例如，乙醇百分比)的准确指示可以被识别。进一步地，一旦燃料类型被确定，可以调整各种发动机运转参数，以维持发动机和/或排放效率，如将会在下面详细地描述。
方法300可以进一步包括，在318之后，基于修正系数和测量的氧气(例如，第一输出)确定修正氧传感器输出。修正的氧传感器输出可以是针对零件间的差异和/氧传感器读数随着时间的变化而修正的氧传感器测量值。如果氧传感器是被设置在发动机进气装置中的进气氧传感器，那么修正的氧传感器读数然后可以用于附加的发动机控制和估计(诸如EGR流的估计)。
图5示出图示说明由于传感器间的差异引起的乙醇百分比的差别的图形。例如，曲线502示出用于正常传感器的第一传递函数。曲线504示出用于指示低于正常乙醇百分比的传感器的第二传递函数。曲线506示出了用于指示高于正常乙醇百分比的传感器的第三传递函数。如图所示，由于差别(诸如零件间的差异)，不同的传感器可以在相同环境中指示用于乙醇百分比的不同值。因此，醇传递函数可以如在上面描述的那样基于氧传感器的第一和第二输出来修正，使得传感器间差异得以减小，并且燃料中的醇量的更准确的指示可以被识别。
现在参考图6，其示出描述用于基于向发动机喷射的燃料中的醇量(例如，如在上面描述的那样基于修正的传递函数确定的修正的醇量)调整发动机运转参数的大体控制程序600的流程图。具体地，对应于燃料中的醇量的变化，可以调整一个或多个发动机运转参数。例如，含有不同醇量的燃料可以具有不同的性质，诸如粘度、辛烷值、潜在汽化焓等。因此，如果一个或多个适当的运转参数不被调整，则发动机性能、燃料经济性和/或排放可以退化。
在程序600的610处，发动机工况被确定。发动机工况可以包括例如空燃比、燃料喷射正时和火花正时。例如，为化学计量比的空燃比可以针对变化的类型而改变(例如，对于汽油为14.7，对于E85为9.76)，并且可以需要基于燃料类型来调整燃料喷射正时和火花正时。
一旦工况被确定，在程序600的612处确定燃料混合物中的更新的醇量和环境湿度。如在上面描述的，燃料类型可以基于来自排气或进气空气传感器的输出来确定。在燃料类型被知晓之后，程序600进入到614，在614处，在选定的工况(诸如冷启动或瞬时加燃料状况)下，一个或多个期望的运转参数基于燃料中的醇量来调整。例如，该系统可以基于燃料中估计的醇量来调整用于燃烧的期望的空燃比(例如，化学计量空燃比)。进一步地，反馈空燃比控制增益可以基于燃料中的醇量来调整。此外，在冷启动期间的期望的空燃比可以基于燃料中的醇量来调整。此外，火花角度(诸如火花延迟)和/或升压水平可以基于燃料中的醇量来调整。
在一些实施例中，例如，可以调整一个或多个汽缸中的燃料喷射的正时和/或燃料喷射量。例如，如果确定在冷启动状况期间增加燃料中的醇量(例如，从10％乙醇到30％乙醇)，那么可以增加喷射到发动机的燃料量。
作为另一示例，火花正时可以基于检测到的燃料中的醇量来调整。例如，如果检测到的醇百分比低于先前检测到的(例如，从85％乙醇到50％乙醇)，那么可以延迟火花正时以便实现更高的发动机输出或升压而无爆震。
因此，可以在选定的工况期间基于检测到的向发动机的汽缸喷射的燃料中的醇量调整各种发动机运转参数。以此方式，可以维持或改善发动机和/或排放效率以及燃料经济性。
作为一个实施例，一种方法包含：在发动机不加燃料状况期间，将水分子不被分解的第一更低电压和水分子被完全分解的第二更高电压中的每一个应用于排气氧传感器。该方法进一步包含，基于分别在应用第一和第二电压后产生的第一与第二输出的比率获悉用于传感器的修正系数，以及基于第一输出通过将获悉的修正系数应用于传递函数，估计在发动机中燃烧的燃料的乙醇含量。发动机不加燃料状况包括减速燃料切断事件，该方法进一步包含，基于估计的燃料乙醇含量调整发动机运转参数，参数包括用于燃烧的空燃比。第一输出包括响应于应用第一更低电压而产生的第一泵送电流，以及第二输出包括响应于应用第二更高电压而产生的第二泵送电流，第一和第二输出指示潮湿空气氧气量，并且其中第一更低电压在中等电压之下，而第二更高电压在中等电压之上，中等电压是空气中的水分子被部分地分解的电压，中等电压产生指示干燥空气氧气量的第三泵送电流。在一个示例中，中等电压可以是920mV，而第一更低电压是450mV，并且第二更高电压是1080mV。此外，排气氧传感器被布置在排气催化剂的上游且在EGR通道的入口的上游，EGR通道被配置为将排气残余物从发动机的排气歧管再循环到进气歧管。
作为另一实施例，一种方法包含，当抽取或曲轴箱通风气体不被吸入发动机中时，将水分子不被分解的第一更低电压和水分子被完全分解的第二更高电压中的每一个应用于进气氧传感器。该方法进一步包含，基于分别在应用第一和第二电压后产生的第一与第二输出的比率获悉用于传感器的修正系数，以及基于第一输出通过将获悉的修正系数应用于传递函数，估计在发动机中燃烧的燃料的乙醇含量。第一输出包括响应于应用第一更低电压而产生的第一泵送电流，第一输出指示潮湿空气氧气量，并且第二输出包括响应于应用第二更高电压而产生的第二泵送电流，第二输出指示由于湿度的分解而引起的氧气的增加，并且第一输出与第二输出之间的比率指示干燥空气氧气量。进气氧传感器被布置在进气节气门的上游且在EGR通道的出口的下游，EGR通道被配置为将排气残余物从发动机的排气歧管再循环到进气歧管。该方法进一步包含，基于进气氧传感器的经调整的输出估计EGR通道中的EGR流率，进气氧传感器的经调整的输出基于进气氧传感器的输出和获悉的修正系数。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点时所述处理顺序不是必须要求的，而是为了便于说明和描述而提供了所述处理顺序。根据所使用的特定策略，所图示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、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。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被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多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求来请求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (17)

1.一种用于发动机的方法，其包含：
在选定的状况期间，
使氧传感器在水分子不被分解的较低的参考电压下运转以产生第一输出，并且在水分子被完全分解的较高的参考电压下运转以产生第二输出；以及
基于所述第一输出和所述第二输出获悉用于所述传感器的修正系数，
其中所述修正系数是补偿所述传感器的零件间的差异的干燥空气修正系数，并且其中基于所述第一输出和所述第二输出获悉所述修正系数包括：基于相对于所述第一输出与所述第二输出之间的比率的参考传感器输出的比率获悉所述修正系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：基于醇含量调整参数，在所述发动机中燃烧的燃料的所述醇含量基于所述第一输出和所述获悉的修正系数中的每一个估计。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述参数是用于燃烧的期望的发动机空燃比。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一输出包括响应于在所述较低的参考电压下运转而产生的第一泵送电流，并且其中所述第二输出包括响应于在所述较高的参考电压下运转而产生的第二泵送电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一输出指示潮湿空气氧气读数，而所述第二输出指示由于潮湿空气的分解而引起的氧气的增加，并且其中干燥空气泵送电流基于所述第一输出与所述第二输出之间的比率，所述干燥空气泵送电流指示干燥空气氧气读数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器的参考醇传递函数基于所述参考传感器输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中基于所述第一输出和所述获悉的修正系数中的每一个估计燃料的醇含量包括：
基于所述获悉的修正系数调整所述传感器的所述参考醇传递函数；以及
将所述调整的醇传递函数应用于所述传感器的所述第一输出。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器是通用排气氧传感器，所述通用排气氧传感器被耦接至排气催化剂上游的所述发动机的排气歧管。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述选定的状况包括发动机不加燃料状况，所述发动机不加燃料状况包括减速燃料切断事件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器是进气氧传感器，所述进气氧传感器被耦接至进气压缩机上游的所述发动机的进气歧管。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述选定的状况包括启用EGR和不在所述进气歧管中接收抽取或曲轴箱通风气体。
12.一种用于发动机的方法，其包含：
在发动机不加燃料状况期间，
将水分子不被分解的第一较低电压和水分子被完全分解的第二较高电压中的每一个应用于排气氧传感器；
基于分别在应用所述第一电压和所述第二电压后产生的第一输出与第二输出的比率获悉用于所述传感器的修正系数；以及基于所述第一输出通过将所述获悉的修正系数应用于传递函数，估计在所述发动机中燃烧的燃料的乙醇含量，
其中所述第一输出包括响应于应用所述第一较低电压而产生的第一泵送电流，而所述第二输出包括响应于应用所述第二较高电压而产生的第二泵送电流，所述第一输出和所述第二输出指示潮湿空气氧气量，并且其中所述第一较低电压在中等电压之下，而所述第二较高电压在所述中等电压之上，所述中等电压产生指示干燥空气氧气量的第三泵送电流。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发动机不加燃料状况包括减速燃料切断事件，所述方法进一步包含：基于所述估计的燃料乙醇含量调整发动机运转参数，所述参数包括用于燃烧的空燃比。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述排气氧传感器被布置在排气催化剂的上游且在EGR通道的入口的上游，所述EGR通道被配置为将排气残余物从所述发动机的排气歧管再循环到进气歧管。
15.一种用于发动机的方法，其包含：
当抽取和曲轴箱通风气体不被吸入所述发动机中时，
将水分子不被分解的第一较低电压和水分子被完全分解的第二较高电压中的每一个应用于进气氧传感器；
基于在应用所述第一电压和所述第二电压后分别产生的第一输出与第二输出的比率获悉用于所述传感器的修正系数；以及基于所述第一输出通过将所述获悉的修正系数应用于传递函数，估计在所述发动机中燃烧的燃料的乙醇含量，
其中所述第一输出包括响应于应用所述第一较低电压而产生的第一泵送电流，所述第一输出指示潮湿空气氧气量，并且其中所述第二输出包括响应于应用所述第二较高电压而产生的第二泵送电流，所述第二输出指示由于湿度的分解而引起的氧气的增加，并且其中所述第一输出与所述第二输出之间的比率指示干燥空气氧气量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述进气氧传感器被布置在进气节气门的上游且在EGR通道的出口的下游，所述EGR通道被配置为将排气残余物从所述发动机的排气歧管再循环到进气歧管。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包含：基于所述进气氧传感器的经调整的输出估计所述EGR通道中的EGR流率，所述进气氧传感器的所述经调整的输出基于所述进气氧传感器的输出和所述获悉的修正系数。
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