CN105764836A - 用于确定车辆中燃料品质的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于使车辆的驾驶员能够在车辆加油事件期间或车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法。该方法包括：确定新燃料已经被引入到车辆中；对新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少一个参数，其中，该参数与燃料的属性相关联；将新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。

Description

用于确定车辆中燃料品质的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于在加油停留期间或在加油停留之后确定车辆中燃料品质的方法和系统。本发明的方面涉及方法、系统、控制模块、发动机控制单元和车辆。
背景技术
在欧盟(EU)和美国，近年来，已经显著地推进了汽车燃料比如汽油/原油(或“石油”)和柴油的高标准的建立和维持。液体燃料必须满足的不断提高的严格的标准部分地由降低机动车辆的环境影响以及提高剩余烃源的可持续性的驱动力决定。例如，自2000年起，在欧盟内包含诸如四乙基铅的添加剂的石油的销售已经对于大多数车辆被禁止。欧盟范围的指令性文件比如98/70/EC和2005/55/EC列出了严格的环境规范，该严格的环境规范具有实施以被应用至用于道路车辆和非道路移动机械、农用车辆以及不在海上时的娱乐性船只的燃料的相关联的时间表。例如，直到2013年，供应商必须出售具有最大2.7％的氧含量和最大5％的乙醇含量的汽油。这些严格的规范允许在冬季燃料与夏季燃料之间的一些变化，但是要针对环境污染物的最大水平设置非常明确的参数，例如从2011年1月1日起，硫在柴油燃料中必须不超过10mg/kg。事实上，在欧盟内对汽油供应商的监管责任使得他们当前被迫满足最迟直到2020年12月31日将生命周期温室气体排放逐渐减少10％的要求。这些指令性文件针对这段时间过程设定了中间目标。为了确保符合欧盟和等效的美国(US)条例，大多数现代燃料包含比例增加的从多种源比如木头、藻类和农作物获得的生物燃料。燃料的生物燃料的含量在供应商与供应商之间以及在地区与地区之间可能发生变化。例如，即使在欧盟内，柴油燃料内的生物燃料水平可以在燃料的大约5％重量至多达20％重量的状态之间变化。注意到，在美国中西部州中，柴油中的生物燃料含量通常较高。
明显的是，在美国和欧盟内，降低化石燃料使用、尤其是与汽车燃料有关的环境影响的驱动力已经引起了对燃料的改善的以及更加复杂的设计。现代汽车燃料具有基础燃料和添加剂的复杂的配方，所述添加剂包括分散剂、清洁剂、润滑剂和其他燃烧控制剂。燃料配方设计师的意图不仅是要满足监管要求，而且要创造优化车辆性能、降低驾车成本、减少发动机磨损并且延长车辆的有效工作寿命的燃料配方。在这样的环境中，能够理解，车辆、尤其是发动机制造商也已经将其注意力放在生产被优化为使用这些新型的先进的燃料配方表现最好的车辆。另外，对于使用柴油燃料来运行的发动机，对于确保在运行期间发动机在监管排放参数内运行的车上诊断系统，通常存在法定要求。然而，在真正的全球市场中，汽车制造商必须满足欧盟和美国之外的市场的大量需求。在许多地区，例如在亚洲、非洲或南美洲，消费者可获得的燃料可能常常降到在更加严格监管的市场例如欧盟中所要求的标准之下。在一些地区，供给掺杂有较便宜的烃源比如像煤油的免税民用燃料油的燃料是平常的，特别是在燃料污染监管差的地区。这对于旨在制造能够满足欧盟或美国的严格排放和效率要求但是还能够应对在较少监管的市场中操作的挑战的一致的产品的汽车制造商而言是一个极大的挑战。
因此，针对这种背景，本发明的目的是提供一种用于监视车辆中燃料品质的任何变化，以及在对车辆进行加油之后燃料品质差时对操作者提供警告的改进的系统和设备。对于本领域的技术人员而言，根据本文中所提供的教导，本发明的这些用途、特征和优点以及其他用途、特征和优点应是明显的。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，该方法包括以下步骤：
(a)确定新燃料已经被引入到车辆中；
(b)对新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少一个参数，其中，该参数与燃料的属性相关联；
(c)将新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
(d)向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。
新燃料的所述至少一个参数可以与特定燃料类型的属性相关联。新燃料的所述至少一个参数可以与期望燃料类型的属性相关联。新燃料的所述至少一个参数可以用于在特定燃料类型内区分品质等级。该预定品质阈值可以是针对特定燃料类型的阈值。燃料类型可以包括汽油燃料和柴油燃料。可以通过针对特定燃料类型的国家或地区标准来指定该预定品质阈值。在国家或地区指令性文件或立法中可以规定该标准。其中国家或地区标准针对新燃料的参数指定了可允许的范围，该预定品质阈值可以在该范围的限制之间。
可以提供一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到针对汽油燃料的预定品质阈值以下的方法，该方法包括以下步骤：
(A)确定新燃料已经被引入到车辆中；
(B)对新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少一个参数，其中，该参数与燃料的属性相关联；
(C)将新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
(D)向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。
可以提供一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到针对柴油燃料的预定品质阈值以下的方法，该方法包括以下步骤：
(I)确定新燃料已经被引入到车辆中；
(II)对新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少一个参数，其中，该参数与燃料的属性相关联；
(III)将新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
(IV)向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。
柴油燃料可以是轻型柴油燃料。
根据本发明的一个实施方式，通过打开燃料口盖、移除燃料盖或通过开始加油事件来启动方法。
在本发明的实施方式中，燃料的属性选自燃料的物理属性和/或化学属性。
在本发明的具体实施方式中，燃料包括汽油。在本发明的替代实施方式中，燃料包括柴油燃料。可选地，燃料可以包含生物燃料组分，该生物燃料组分可以包含乙醇。
在本发明的燃料包括汽油的实施方式中，根据本发明，一个或更多个参数可以选自如下一个或更多个：温度、RON指数、氧含量、挥发性(例如，雷德(Reid)蒸汽压力)、乙醇含量和密度。
在本发明的燃料包括柴油燃料的实施方式中，根据本发明，一个或更多个参数可以选自如下一个或更多个：温度、热值、生物柴油含量、十六烷值/指数、密度、芳族化合物含量、硫含量、水含量、脂肪酸甲酯(FAME)含量和蜡含量。
根据本发明的具体实施方式，在步骤(b)中确定至少两个参数，适当地，确定至少三个参数；可选地，确定至少五个参数；在一些实施方式中，确定五个或更多个参数。
确定新燃料是否下降到预定品质阈值以下可以包括将所述至少两个参数中的每一个与相应的多个阈值参考参数进行比较。
多个阈值参考参数可以表示符合监管标准的燃料。
在本发明的具体实施方式中，该方法还包括在步骤(b)与步骤(c)之间的步骤：基于在步骤(b)中确定的参数来计算另一参数的值。
可以通过与参考数据进行比较来确定该另一参数的值。参考数据可以包括燃料调查信息。
可以响应于储存在车辆中的燃料的量从车辆发动机的先前停用起增加了的肯定的判断，做出新燃料已经被引入到车辆中的判断。
可以根据在检测到储存在车辆中的燃料的量的增加之前储存在车辆中的燃料的剩余量，做出新燃料已经被引入到车辆中的判断。
可以仅在所述燃料的剩余量小于阈值量的情况下，做出新燃料已经被引入到车辆中的肯定的判断。
阈值量可以在车辆的燃料储存箱的总容量的约20％至80％之间的范围内，并且适当地，在约30％至70％的范围内，并且更适当地，在约40％和60％之间的范围内。
在本发明的具体实施方式中，警报包括如下一个或更多个：告警灯、在高级显示前端(HLDF)上显示的告警图标、已记录的音频消息的重放、以及在HLDF上显示的更详细的诊断报告消息。
在本发明的具体实施方式中，比较步骤(c)发生在可以包括存储器的微处理器装置内。
本发明的第二方面提供了一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，该方法包括以下步骤：
i.确定新燃料已经被引入到车辆中；
ii.对新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少第一参数，其中，第一参数与燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
iii.基于在步骤ii中所确定的第一参数来计算至少第二参数的值；
iv.将新燃料的第一参数和第二参数与对应的阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
v.向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。
本发明的第三方面提供了一种在车辆中使用的系统，该系统在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下，该系统包括：
(1)至少一个传感器，该传感器被适用以对已经被引入到车辆的燃料系统中的新燃料进行至少一种测量，以便确定新燃料的至少第一参数，其中，该第一参数与燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
(2)至少一个处理器，所述至少一个处理器与传感器通信，并且所述至少一个处理器将新燃料的所述至少一个第一参数与阈值参考参数进行比较，以便确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
(3)显示器，该显示器与所述至少一个处理器通信，用于向车辆的操作者提供表示新燃料的燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的警报。
本发明还延伸至包括根据本发明的第一方面和第二方面的方法工作的控制模块的发动机控制单元(ECU)、包括根据第一方面和第二方面的控制模块的车辆以及包括根据第三方面的系统的车辆。本发明还延伸至包括所述发动机控制单元的车辆。
在本申请的范围内，明显设想的是，在前述段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替代并且特别是其独立特征可以被独立采用或者以任意组合的形式被采用。所描述的与一个实施方式相关的特征可应用至所有实施方式，除非这些特征不相容。
附图说明
现在将参考附图、仅通过示例来描述本发明的实施方式，其中，相同的部件被分配了相同的附图标记，并且在附图中：
图1是包括本发明的系统的车辆的示意图，(a)示出了本发明的第一实施方式，(b)示出了本发明的第二实施方式；
图2是示出了根据本发明的一个实施方式的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施方式的传感器的示意图；
图4是示出了柴油燃料调查组成数据的密度和粘度之间的相关性的曲线图；
图5是示出了柴油燃料调查组成数据的95％蒸馏温度与密度之间的相关性的曲线图；
图6是示出了柴油燃料调查组成数据的十六烷值与密度之间的相关性的曲线图；以及
图7是示出了柴油燃料调查组成数据的芳香族化合物含量与十六烷值之间的相关性的曲线图。
具体实施方式
在阐述本发明之前，提供一些定义，这将有助于理解本发明。
本文中所使用的术语“车辆”包括任意运输工具或运输工具的模型，其中，该运输工具最初被设计成为了在动力下使一个或更多个有形物体比如人、动物、货物移动的目的。典型的车辆可以包括但绝不限于小汽车、卡车、货车、摩托车、公共汽车、汽车、火车、轨道运输工具、小船、船、航海运输工具、飞机等。
本文中所使用的术语“燃料”表示烃基流体(通常为液体)，所述烃基流体被用作汽车发动机内的内部燃烧反应的基础。适当地，内燃机是电火花点火型或压缩点火型。对于电火花点火发动机，燃料将合适地包括汽油或精炼石油。在一些源自生物源的示例中，可以使用作为少量或者甚至主要成分的乙醇来补充汽油。对于压缩点火发动机，燃料将包括柴油燃料。可以使用作为少量或主要成分的生物燃料比如来源于蔬菜或油籽基的生物柴油来补充柴油燃料。
本文中所使用的术语“燃料品质”指代有助于在电火花或压缩点火发动机中使用的烃类燃料的效率和能量等级的多个参数。较高品质的燃料使得发动机能够以更高的能量效率来工作，在较长时间段内产生较少的有害排放并且减少磨损。对于汽油燃料，在确定燃料品质时，着重考虑以下因素：比如所谓的辛烷值(辛烷值通过与2,2,4-三甲基戊烷的标准混合物进行比较来度量燃料的抗自燃性，以给出研究法辛烷值(RON)的值)以及其他参数，比如含氧化合物和芳香族化合物的密度和含量。例如柴油燃料的压缩点火燃料通过例如以下参数来对品质进行评估：热值、十六烷值(参见下文)、密度以及芳香族化合物的含量、蜡(混浊点)和生物柴油的含量。生物柴油含量对确定而言是重要的，因为许多生物柴油包含可以引起橡胶以及聚合物基发动机部件的劣化的脂肪酸烷基酯(FAAE)化合物，发动机部件(尤其是密封件和垫圈)与燃料接触。差的燃料品质可以被限定成下降至某一基准性能水平(可以包括欧盟或美国的标准)以下的燃料展示属性或参数，或者可以被限定为可以造成发动机的效率的长期损失或对发动机的损坏、或者甚至严重的发动机故障的燃料品质。然而，应当注意，对燃料品质的确定明显不同于对正确的燃料是否已经引入到车辆中的评估。例如，发动机长期使用低品质的柴油或汽油燃料而产生的影响明显不同于向配备柴油的车辆错误地加汽油而产生的严重影响。本发明主要涉及前者的情况，而非后者。
本文中所使用的术语“十六烷值”或“CN”表示对压缩点火(例如，柴油)燃料的点火延迟的测量，其对应于在燃料燃烧期间喷射循环的开始与第一可识别压力增加之间的时间间隔。在给定的柴油发动机中，与具有较低十六烷值的燃料相比，较高十六烷值的燃料展示了较短的点火延迟时间段。在欧盟、冰岛、挪威和瑞士，柴油销售的现行标准被设定为EN590，其中最小十六烷指数为46并且最小十六烷值为51。优质柴油燃料的十六烷值可以高达60。可理解地，许多因素作用于给定的柴油燃料的十六烷值，其中一些可以源自包括在燃料自身内的添加剂包。然而，当燃料源中包括有低能量值的烃、一些生物燃料和掺杂物时，十六烷值以及由此的燃料品质会降低。
本文中所使用的术语“加油事件”指代下述情况的发生：新的或新燃料组合物被引入到车辆的燃料管路中。先前提及的燃料组合物通常包括组分的各种混合物。因此，加油事件被限定成包括在燃料管路内的燃料表现出组合物的可检测的变化的时间点。通常，该变化由以下需求造成：通过发动机的正常运行在现有的燃料库存消耗之后获得另外的燃料。因此，加油事件可以包括引入最高达100％的全部新的燃料负荷，例如在燃料被发动机消耗并且全部被代替的实例中。然而，更常见的是，加油事件包括当驾驶员“加满”车辆时引入小于100％的燃料负荷。在这些实例中，新引入的燃料将充分地或部分地与剩余燃料负荷混合以形成混合燃料负荷，该混合燃料负荷将通常展现出至少一些改变的化学或物理属性(取决于燃料源)。得到的混合燃料混合物可以被认为是表示新的燃料组合物。
本文中所使用的术语“测量”指代对与给定燃料相关联的至少一个参数的评估或判断。通常，所述至少一个参数与燃料品质的评估相关联或者有助于燃料品质的评估。合适地，至少两个参数可以被确定成测量的部分。可以以某些方式将所述至少两个参数关联，以使得作为知道所述至少两个参数的结果，可以确定或计算其他参数。甚至更合适地，测量可以包括对与被测试的给定燃料相关联的多个参数的确定。可选地，所确定的参数的数目可以在3以上，在5以上或在6以上。可替代地，包括在测量中的参数的数目可以在10以下或至多5。针对任意给定的燃料而评估的参数可以包括下面非限制性示例中的一个或更多个：
a)热值
b)密度
c)温度
d)粘度
e)润滑度
f)挥发度(例如，雷德蒸汽压力)
g)RON指数
h)十六烷值/指数
i)乙醇含量
j)硫含量
k)氧含量
l)水含量
m)芳香族化合物含量
n)生物柴油含量
o)FAAE含量
p)蜡含量(例如，混浊点)
q)冷流
本文中所使用的术语“传感器”指代对旨在用于或者被引入车辆的燃料管路的燃料进行一种或更多种测量的装置或可以协作的一系列装置。一个或更多个传感器可以包括在集成单元内，该集成单元合适地放置在车辆内的燃料管路或燃料储存箱内或者在车辆内的燃料管路或燃料储存箱的附近。一个或更多个传感器可以连续工作(例如，实时)或者可以周期性地进行一种或更多种测量。一个或更多个传感器将对燃料进行测量，并且还可以将测量结果输出至位于外部的处理器，或者可以在传感器装置中处理测量结果。适当地，传感器可以包括一个或更多个感测装置，感测装置直接接触燃料，以便对燃料进行至少一种测量。
如本文中所使用的，术语“发动机控制单元”(ECU)指代设置在车辆内的在车辆运行期间对发动机功能进行处理、监视和管理的设备或系统。通常，ECU将包括控制器：所述控制器可以为响应于计算机程序对发动机功能进行所述处理、监视和管理的一个或更多个处理器的形式。该控制器可以包括但不限于处理器、计算机、存储器、储存器、寄存器、定时器、中断器、通信接口、输入/输出信号接口以及上述的组合。通常，ECU被配置成与如上文所限定的至少一个传感器通信。这样的通信可以经由直接链路(例如，通过电线、电缆或光纤)或无线(例如，经由例如Wi-Fi的射频)的方式来合适地发生。
本文中所引用的全部参考通过引用而被整体合并。除非另有限定，否则本文中所使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。为了简明起见，省略火花点火和压缩点火发动机的详细操作，因为这样的操作是常规的。
根据本发明的实施方式，商业上可获得的燃料调查数据可以用于确定通过燃料传感器直接测量的参数与不能被直接测量的其他参数之间的相关性。通过国家机构(例如，美国环境保护局)以及全世界所有主要国家中的私人组织来进行燃料组合物调查，并且按地理区域(包括按州、市或省)来提供燃料属性的详细分析结果。可以获得覆盖包括欧洲、美国、加拿大、巴西、俄罗斯、印度、中国和南非的所有主要地理位置的年度燃料调查数据。在本发明的一个实施方式中，发明人已经识别出了可直接测量的参数与不可测量的参数之间的一系列相关性。相关性的水平合适地高于50％可能性、高于60％可能性、高于70％可能性、高于80％可能性以及更合适地高于90％可能性。根据本发明的具体实施方式，在给定的辖区(jurisdiction)中基于燃料调查数据，确定柴油燃料的密度和粘度之间的相关性。可以通过绘制从燃料调查获得的密度测量结果相对于粘度测量结果的曲线图来确定该相关性，以使得可以识别代表对于可能性的给定阈值(例如所有示例的约80％)的最佳统计相关性的数据点群。在燃料传感器仅能够测量一种参数比如密度的情况下，本发明因此基于针对该地理区域的已知数据使获得的密度测量结果以高程度的可能性与燃料粘度值相关。相关步骤通常发生在位于传感器内或位于ECU内的处理器中。
对密度、芳香族化合物含量和热值/蒸馏属性的直接传感器测量结果可以与十六烷值在统计上相关。另外，得到的参数值还可以用于确定与其他燃料属性的相关性。作为非限制性示例，为了确定冷流参数，针对给定的柴油燃料组合物而得到的十六烷值可以与芳香族化合物含量和热值/蒸馏属性的测量参数直接相关。以类似的方式，为了确定给定燃料组合物的润滑度，密度以及沸点的测量参数可以与得到的粘度参数相关。表1列出了可以与使用燃料调查数据的参数相关的多个直接测量的参数。应当理解，还可以得到其他参数。
表1
图2列出了可以通过将直接测量的参数与得到的参数(例如在表1中所示的参数)一起相关得到的多个另外的参数。应当理解，还可以得到其他参数。
表2
因此，明显的是，通过将从车辆内的传感器数据实时获得的直接测量结果与已知的燃料数据信息结合在一起，可以获得允许以高度统计意义确定跨多个参数的燃料品质的相关性。
参考图1，本发明提供了一种用于在加油事件期间或在加油事件之后向车辆操作者60警告燃料品质发生变化的方法和系统。适当地，该方法向操作者60警告燃料品质发生变化，以使得燃料品质下降到预定阈值以下，并且因此，会不利于车辆10的继续运行。在加油事件期间，通过打开或移除燃料盖11(或者打开燃料口盖)来使方法启动。新的燃料被引入到其可以完全地或部分地与剩余燃料混合的燃料储存箱21中，以形成新燃料组合物22。储存箱21经由燃料管路23与发动机20流体连通。在发动机20是压缩点火型的情况下，燃料管路23通常从箱21通向共轨式压缩机(未示出)。燃料组合物22流入燃料管路23并朝发动机20流动。在本发明的一个实施方式中，所有燃料管路23通过传感器30(参见图1(a))。在本发明的可替代的实施方式中，使燃料管路23分叉并且使燃料22的侧流24转向到传感器30中，同时主要的流继续向下进行到燃料管线23中(参见图1(b))。燃料22通过进行一次或更多次测量的传感器30。燃料22离开传感器30—如果被转向，则燃料22重新加入主要燃料管路23—前进道发动机20。
传感器30与ECU40通信，并且可以对燃料22进行简单的测量，然后将测量结果传送至ECU40以用于进一步处理。可替代地，传感器30可以包括全部或部分处理功能，并且因此，将燃料品质信息直接输出至ECU40。燃料品质信息的形式可以变化，但是可以在详细的测量参数信息至源自所测量的参数的经计算的参数信息的范围内。经计算的燃料参数信息可以经由位于传感器30或ECU40内的处理器来产生，或者借助于与位于在传感器30或ECU40内的存储器内的存储的数据和/或表相比较来产生。在需要对测量结果进行计算的情况下，处理器可以根据一种或更多种算法来运行。存储的数据可以包括源自针对给定的地理区域的燃料组合物调查信息的信息或者包括针对给定的地理区域的燃料组合物调查信息的信息，通常，该给定的地理区域为车辆所在的地理区域。
针对新燃料组合物22来确定燃料品质信息，并且然后可以对燃料品质信息进行评估，以确定燃料22是否满足针对测量结果而建立的最小阈值水平。该评估可以发生在ECU40内或者发生在包括在车辆10内的单独的CPU内(未示出)。可以通过参考位于在ECU40或单独的CPU内的存储器内的存储的数据表来做出评估。可替代地，在车辆10配备有能够对无线(Wi-Fi)或其他移动电信网络进行操作的常规发送器/接收器设备的情况下，可以经由至远程位置的服务器(或基于云的服务器)的遥测法来做出评估。不管是本地地还是远程地进行燃料品质评估，评估的结果导致对于燃料22是否符合确保车辆10的高效的以及持续安全的行驶所需的阈值标准。作为示例，阈值可以对应于针对燃料品质而建立的国际标准，例如欧洲标准EN590(柴油燃料)和EN228(汽油燃料)。如果判断是肯定的，则加油事件会记录到ECU40、单独的CPU内或远程服务器上。然而，如果该判断是否定的，则在使用单独的CPU或远程服务器的情况下，单独的CPU或远程服务器通常与ECU40直接通信，以使得该判断记录在存储器中并且被存储用于在检修期间或在发动机故障的情况下的将来的发动机操作诊断。ECU40还将经由人机界面(HMI)50来向操作者60发出关于燃料22的品质的警报或通知。该警报可以为下述形式：告警灯、在高级显示前端(HLDF)上显示的告警消息或高级显示图标、其他LCD/LED屏或经由记录的音频消息；或者关于燃料22的哪些测量结果不满足针对燃料品质的肯定确定所需的最小标准的更详细的诊断报告。在车辆10的继续运行很可能导致发动机的不可修复的以及立即的损坏的极端情况下，对于ECU40而言一种选择是使发动机20不动并且防止翻转(turnover)。然而，这通常不可能在正常的加油环境下发生，并且代替地，HMI50将燃料22的品质下降到最小阈值以下(即，低品质)的信息更适当地提供至操作者，以使得操作者可以在下一次加油事件中做出以下知情的选择：是否选择来自不同供应商或源的燃料。
车辆10可以可选地配备有全球定位系统(GPS)技术(未示出)。在加油事件后发生燃料品质的否定确定的情况下，加油事件的地理位置可以记录在ECU40(适当地，或者单独的CPU或远程/基于云的服务器)的存储器中。这还能够使得在下一次加油事件时经由HMI50来提醒操作者60所选择的供应商是否是低于标准品质的燃料的已知源。
在图2中，提供了列出本发明的一个实施方式的方法的流程图。可以通过打开燃料口盖、移除燃料盖或通过开始加油事件来启动方法。在本发明的该实施方式中，针对加油事件的确定来设定阈值，该加油事件对改变保存在储存箱21中的燃料的组合物是有效的。图2中所示的阈值已经被设定成50％(以质量计或体积计)，因此，如果在箱21中剩余有大于50％的剩余燃料，则得到的组合的燃料混合物22不被认为是新混合物，并且重置系统。然而，如果箱21中有小于50％的剩余燃料，则得到的组合的燃料混合物22被认为是应当进行测量的新混合物。应当理解，剩余燃料阈值不需要仅设定为50％，并且可以在约20％和约80％之间的范围内变化，适当地在约30％和70％之间，更适当地在约40％和60％之间(按燃料的质量或体积计)。该阈值可能在国家/地区之间变化以及在冬天与夏天之间变化，并且该阈值可以通过访问ECU40(在适当的情况下，或者传感器30或单独的CPU)来改变。使用常规的设备来对箱21中的剩余燃料负荷进行确定。
根据如图2中所列出的本发明的方法，在得到的组合的燃料混合物22被认为是应当进行测量的新混合物时，燃料22进行检测燃料22的物理和化学属性的测量步骤。适当地，该步骤发生在传感器30中。如果不存在属性的实质改变，则系统不会更新，并且没有消息被发送至HMI显示器50。如果存在属性的实质改变，则根据关于燃料品质的信息更新系统，并且向HMI显示器50发送消息。
传感器30合适地位于燃料供给系统的低压区域，通常为发动机的上游。如先前所描述的，传感器30提供针对与燃料22相关联的至少一个物理或化学参数或者属性的测量功能。
传感器30可以合适地包括限定室31的内壁，室31还包括入口32和出口33(参见图3)。如先前所提及的，传感器30位于燃料供给系统的低压区域，通常直接在燃料管路23或与燃料管路23流体连通的侧流管路24上。传感器30定位在燃料管路23(或侧流管路24)上，以使得传感器30与管路交叉并且使燃料混合物22能够经由入口32通过室并且经由出口33朝发动机20流出。同时为了方便起见，图3示出了通过传感器30的流动路径基本上为线形的，应当认识到，可替代的配置也是可以的，并且按需要可以使该路径分叉或弯曲，以便获得允许燃料品质的精确且可靠测量的布置。因此，室31广泛地限定了封闭区域，其中，可以对燃料混合物22进行燃料品质的测量。
在本发明的实施方式中，传感器30包括红外分光计，当燃料组合物通过室31时，该红外分光计允许对燃料组合物在近红外光谱范围(即，0.8μm至2.5μm波长)内的光学吸收的测量。决定燃料品质的一些化学物质种类以及燃料特性已知具有能够在近红外光谱中被检测到的独特标记。因此，传感器30在室31内包括由适当的IR透明材料比如玻璃构成的测量单元。测量可以在近红外的若干波长上进行，以使得可以获得不同参数。包括吸收数据的光谱数据可以在传感器30中被直接解释或者通过ECU40来解释，以便确定某些参数的值。另外，为了确定其他参数，光谱数据可以经由一种或更多种算法被组合或进行进一步处理。此外，该进一步处理可以发生在位于传感器30中或在ECU40内的处理器内。因此，本发明的该实施方式允许在加油事件之后的指定时间段内实时进行在线式传感器读取。
在本发明的特定的实施方式中，传感器30包括包含微型分光计的微光电机械系统(MOEMS)，该微型分光计包括与热电堆检测器一起的集成电压受控可调干涉仪。该布置提供了允许在1μm至2μm的光谱带中大范围可调波长仅为几nm的优点，因此，有利于当燃料混合物22通过传感器30时对燃料混合物22进行多个测量。
针对安装在车辆10中的发动机20的特定类型来优化由传感器30进行的测量。因此，针对电火花点火发动机，将优化传感器30，以进行适于确定汽油型燃料的燃料品质的测量，所述测量包括但不限于下述组中的一个或更多个：
a)RON指数
b)氧含量(％重量(wt))
c)挥发度(例如，雷德蒸汽压力)
d)乙醇含量(％重量)
e)密度(kg/m3)
然而，针对压缩点火发动机，将优化传感器30，以进行适于确定柴油型燃料的燃料品质的测量，所述测量包括但不限于下述组中的一个或更多个：
a)热值(MJ/kg)
b)生物柴油含量(％重量)
c)十六烷值/指数
d)密度(kg/m3)
e)芳香族化合物含量(％重量)
f)硫含量(％重量)
g)水含量(％重量)
h)FAME含量(％重量)
i)蜡含量(％重量)
传感器30可以被配置成例如通过将IR温度计、热电偶、热电堆或电热调节器集成到传感器30中而包括温度传感器。例如经由预测矩阵或者通过参考存储在传感器30或ECU40中的存储器中的记录表数据，燃料22的测量温度连同其他状态参数可以用于计算包括燃料混合物22的粘度和润滑度的其他参数。这样的预测矩阵或记录表可以基于针对符合相关欧洲或美国标准的燃料样本的近红外光谱而产生的参考数据以及从燃料组合物调查而获得的市场数据。因此，可以针对每个相关参数来建立燃料品质参数的参考数据库。这使得能够建立下述模型，该模型使得能够根据所谓的未知样本、即根据新燃料混合物22来预测燃料品质参数。
在本发明的示例中，根据商业上可获得的柴油燃料组合物调查，密度数据与粘度测量结果相关。该相关性具有针对给定的地理区域的燃料调查中所识别的各个燃料组合物的密度相对于粘度的曲线图的形式。图4示出了具有由黑色椭圆形标识的最高相关性的区域的曲线图。最佳拟合的标称线设置有所示出的正限制和负限制。图5至图7示出了针对柴油燃料组合物中其他相关参数的类似的分析。显然，为了能够根据燃料属性的直接测量结果来得到参数，参考表可以基于最佳拟合的线或最高相关性的识别区域来根据这些曲线图编制。可替代地，产生一种或更多种算法，以使得能够基于在所附曲线图中示出的已知的相关性来计算导出参数是在技术人员的职责范围内的。
应当理解，本发明的各个实施方式适于在各种车辆类型和操作模式下使用。
本发明延伸至下面编号的段落中详细描述的以下方面：
1)一种用于使车辆的驾驶员能够在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)确定新燃料已经引入到车辆中；
(b)对所述新燃料进行至少一种测量，以便确定所述新燃料的至少一个参数，其中，所述参数与所述燃料的属性相关联；
(c)将所述新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下；以及
(d)向所述车辆的驾驶员提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
2)根据段1所述的方法，其中，通过打开燃料口盖、移除燃料盖或通过开始所述加油事件来启动所述方法。
3)根据段1或段2所述的方法，其中，所述燃料的所述属性选自所述燃料的物理属性和/或化学属性。
4)根据段1至段3所述的方法，其中，所述燃料包括汽油。
5)根据段4所述的方法，其中，所述至少一个参数选自以下一个或更多个：温度、RON指数、氧含量、挥发度(例如，雷德蒸汽压力)、乙醇含量和密度。
6)根据段1至段3所述的方法，其中，所述燃料包括柴油燃料。
7)根据段6所述的方法，其中，所述至少一个参数选自以下一个或更多个：温度、热值、生物柴油含量、十六烷值/指数、密度、芳香族化合物含量、硫含量、水含量、脂肪酸甲酯(FAME)含量和蜡含量。
8)根据段1至段7所述的方法，其中，所述燃料包含生物燃料组分。
9)根据段1至段8中的任意段所述的方法，其中，在步骤(b)中确定至少两个参数，适当地，确定至少三个参数；可选地，确定至少五个参数。
10)根据段1至段9中的任意段所述的方法，其中，所述方法还包括在步骤(b)与步骤(c)之间的基于在步骤(b)中所确定的所述参数来确定另一参数的值的步骤。
11)根据段10所述的方法，其中，通过与参考数据的比较来确定所述另一参数的所述值。
12)根据段11所述的方法，其中，所述参考数据包括燃料调查信息。
13)根据段1至段12中的任意段所述的方法，其中，所述警报包括以下一个或更多个：告警灯、在高级显示前端(HLDF)上显示的告警图标、记录的音频消息的重放以及在HLDF上显示的更详细的诊断报告消息。
14)根据段1至段12中的任意段所述的方法，其中，所述比较步骤(c)发生在微处理器装置中。
15)根据段14所述的方法，其中，所述微处理器装置还包括存储器。
16)一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，所述方法包括以下步骤：
i.确定新燃料已经被引入到车辆中；
ii.对所述新燃料进行至少一种测量，以便确定所述新燃料的至少第一参数，其中，所述第一参数与所述燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
iii.基于在步骤ii中所确定的所述第一参数来计算至少第二参数的值；
iv.将所述新燃料的所述第一参数和所述第二参数与对应的阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下；以及
v.向所述车辆的驾驶员提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
17)一种在车辆中使用的系统，所述系统在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下，所述系统包括：
(1)至少一个传感器，所述传感器被适用于对已经被引入到所述车辆的所述燃料系统中的新燃料进行至少一种测量，以便确定所述新燃料的至少第一参数，其中，所述第一参数与所述燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
(2)至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述传感器通信，并且所述至少一个处理器将所述新燃料的所述至少一个第一参数与阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下；以及
(3)显示器，所述显示器与所述至少一个处理器通信，用于向所述车辆的驾驶员提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
18)根据段17所述的系统，其中，所述传感器包括微型分光计。
19)根据段18所述的系统，其中，所述传感器在近红外光谱中进行工作。
20)一种发动机控制单元(ECU)，包括根据段1至段16中的任意段所述的方法而进行工作的控制模块。
21)一种包括根据段20所述的控制模块的车辆。
22)一种包括根据段17至段19所述的系统的车辆。
23)一种包括根据段20所述的发动机控制单元的车辆。
虽然在本文中已经详细地公开了本发明的具体实施方式，但是作为示例完成了该公开并且仅为了说明的目的。上文提及的实施方式不意在限制所附权利要求的范围。发明人构思的是，在不脱离本发明的由权利要求限定的范围的情况下，可以对本发明做出各种替换、更改和修改。

Claims (31)

1.一种用于使车辆的操作者能够在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)确定新燃料已经被引入到车辆中；
(b)对所述新燃料进行至少一种测量，以便确定所述新燃料的至少一个参数，其中，所述参数与所述燃料的属性相关联；
将所述新燃料的所述至少一个参数与阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到预定品质阈值以下；以及
(d)向所述车辆的操作者提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过打开燃料口盖、移除燃料盖或通过开始所述加油事件来启动所述方法。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述燃料的所述属性选自所述燃料的物理属性和/或化学属性。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述燃料包括汽油。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个参数选自以下一个或更多个：温度、RON指数、氧含量、挥发性(例如，雷德蒸汽压力、乙醇含量和密度。
6.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述燃料包括柴油燃料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少一个参数选自以下一个或更多个：温度、热值、生物柴油含量、十六烷值/指数、密度、芳香化合物含量、硫含量、水含量、脂肪酸甲酯(FAME)含量和蜡含量。
8.根据权利要求1至7所述的方法，其中，所述燃料包含生物燃料组分。
9.根据任意前述权利要求所述的方法，其中，在步骤(b)中确定至少两个参数，适当地，确定至少三个参数；可选地，确定至少五个参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述新燃料是否下降到预定品质阈值以下包括将所述至少两个参数中的每一个与相应的多个阈值参考参数进行比较。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个阈值参考参数表示符合监管标准的燃料。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括在步骤(b)与步骤(c)之间的基于在步骤(b)中所确定的所述参数来确定另一参数的值的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过与参考数据的比较来确定所述另一参数的所述值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述参考数据包括燃料调查信息。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，响应于自所述车辆的发动机的先前停用起储存在所述车辆中的燃料的量增加了的肯定判断，做出新燃料已经被引入到所述车辆中的判断。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，根据在检测到储存在所述车辆中的燃料的量的增加之前储存在所述车辆中的燃料的剩余量，做出新燃料已经被引入到所述车辆中的判断。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，仅在所述燃料的剩余量小于阈值量时，做出新燃料已经被引入到所述车辆中的肯定判断。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述阈值量在所述车辆的燃料储存箱的总容量的约20％至80％之间的范围内，并且适当地，在约30％和70％之间的范围内，并且更适当地，在约40％和60％之间的范围内。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述警报包括下述一个或更多个：告警灯、在高级显示前端(HLDF)上显示的告警图标、记录的音频消息的重放以及在HLDF上显示的更详细的诊断报告消息。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述比较步骤(c)在微处理器装置中进行。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述微处理器装置还包括存储器。
22.一种用于在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下的方法，所述方法包括以下步骤：
i.确定新燃料已经被引入到车辆中；
ii.对所述新燃料进行至少一种测量，以便确定所述新燃料的至少第一参数，其中，所述第一参数与所述燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
iii.基于在步骤ii中所确定的所述第一参数来计算至少第二参数的值；
iv.将所述新燃料的所述第一参数和所述第二参数与对应的阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下；以及
v.向所述车辆的操作者提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
23.一种在车辆中使用的系统，所述系统在车辆加油事件期间或在车辆加油事件之后确定燃料品质是否下降到预定品质阈值以下，所述系统包括：
(1)至少一个传感器，所述传感器以对已经引入到所述车辆的所述燃料系统中的所述新燃料进行至少一种测量为了确定新燃料的至少第一参数，，其中，所述第一参数与所述燃料的物理属性和/或化学属性相关联；
(2)至少一个处理器，所述至少一个处理器与所述传感器通信，并且所述至少一个处理器将所述新燃料的所述至少一个第一参数与阈值参考参数进行比较，以便确定所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下；以及
(3)显示器，所述显示器与所述至少一个处理器通信，用于向所述车辆的驾驶员提供表示所述新燃料的所述燃料品质是否下降到所述预定品质阈值以下的警报。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述传感器包括显微分光计。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述传感器在近红外光谱中工作。
26.一种发动机控制单元(ECU)，包括根据权利要求1至22中的任意项中所述的方法而工作的控制模块。
27.一种包括根据权利要求26所述的控制模块的车辆。
28.一种包括根据权利要求23至25中的任一项所述的系统的车辆。
29.一种包括根据权利要求26所述的发动机控制单元的车辆。
30.一种参考附图基本上如上文所描述的方法。
31.一种参考附图基本上如上文所描述的系统。
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