CN105793547A - 燃料性状推定装置 - Google Patents

燃料性状推定装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105793547A
CN105793547A CN201480065146.2A CN201480065146A CN105793547A CN 105793547 A CN105793547 A CN 105793547A CN 201480065146 A CN201480065146 A CN 201480065146A CN 105793547 A CN105793547 A CN 105793547A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
value
ratio
sensor
combination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480065146.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105793547B (zh
Inventor
发田崇
茂木和久
北野康司
谷口聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN105793547A publication Critical patent/CN105793547A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105793547B publication Critical patent/CN105793547B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/0634—Determining a density, viscosity, composition or concentration
    • F02D19/0636—Determining a density, viscosity, composition or concentration by estimation, i.e. without using direct measurements of a corresponding sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明的燃料性状推定装置在燃料路径具备用于输出与燃料的物性值相应的信号的第1传感器，在排气通路具备用于输出与排气的氧浓度相应的信号的第2传感器，应用于使用含3种燃料而成的混合燃料的内燃机。燃料性状推定装置使用第1传感器的信号来计测内燃机使用的混合燃料的物性值，并且利用第2传感器的信号的反馈来算出在内燃机的燃烧状态被调整为化学当量比时的空燃比值。而且，通过参照混合燃料的构成比率与物性值的关系、以及混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系，基于计测得到的物性值和算出的空燃比值，来推定内燃机使用的混合燃料的构成比率。

Description

燃料性状推定装置
技术领域
本发明涉及一种使用含3种燃料而成的混合燃料的内燃机用的燃料性状推定装置。
背景技术
以往，已经有能够使用由汽油和醇类混合而成的燃料的内燃机。燃料所含的醇类的浓度会影响到空燃比控制和/或点火正时控制。因此，例如，专利文献1所公开的内燃机在将燃料箱和燃料喷射阀连接起来的燃料管上具备醇类浓度传感器。醇类浓度传感器采用的是输出与燃料的相对介电常数相应的静电容量、燃料的透光量等与燃料的物性值相应的信号的传感器。采用专利文献1所公开的内燃机，能够由醇类浓度传感器来计测从燃料箱向燃料喷射阀供给的燃料的醇类浓度。由此，即使在燃料的醇类浓度因供油而发生了变化的情况下，也能够根据供油后的燃料的特性对燃料喷射量以及点火正时等进行适当修正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-001856号公报
专利文献2：日本特开2008-121576号公报
专利文献3：日本特开2011-157871号公报
专利文献4：日本特开2012-013005号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，内燃机的燃料所能够使用的醇类不是一种。例如，可将乙醇、甲醇、异丁醇、丙醇等用作内燃机的燃料，或者正在研究将它们用作内燃机的燃料。另外，还在研究使用将上述醇类中的两种混合于烃类燃料而成的燃料。例如，正在研究使用将乙醇和甲醇混合于汽油而成的燃料。但是，利用醇类浓度传感器无法对乙醇和甲醇各自的浓度进行区别计测。因此，在将乙醇、汽油以及甲醇所混合而成的燃料应用于专利文献1所公开的内燃机的情况下，难以进行适当的空燃比控制、点火正时控制等。
本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种在内燃机使用含3种燃料而成的混合燃料的情况下，能够掌握混合燃料的构成比率的燃料性状推定装置。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的，第1技术方案涉及一种燃料性状推定装置，
在燃料路径具备用于输出与燃料的物性值相应的信号的第1传感器，在排气通路具备用于输出与排气的氧浓度相应的信号的第2传感器，该燃料性状推定装置应用于使用含3种燃料而成的混合燃料的内燃机，所述燃料性状推定装置的特征在于，包括：
物性值计测单元，其使用所述第1传感器的信号来计测所述内燃机使用的所述混合燃料的物性值；
空燃比值算出单元，其利用所述第2传感器的信号的反馈来算出在所述内燃机的燃烧状态被调整为化学当量比时的空燃比值；以及
燃料构成比率推定单元，其通过参照所述混合燃料的构成比率与物性值的关系、以及所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系，基于由所述物性值计测单元计测得到的物性值和由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值，来推定所述内燃机使用的所述混合燃料的构成比率。
另外，第2技术方案在第1技术方案的基础上，其特征在于，
所述燃料构成比率推定单元包括：
存储单元，其存储有规定所述混合燃料的构成比率与物性值的关系的第1表和规定所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系的第2表；
第1选定单元，其通过将由所述物性值计测单元计测得到的物性值与所述第1表进行对照，来选定所述混合燃料的构成比率的第1候补群；
第2选定单元，其通过将由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值与所述第2表进行对照，来选定所述混合燃料的构成比率的第2候补群；
检索单元，其对所述第1候补群和所述第2候补群进行比较而检索所述第1候补群与所述第2候补群之间的共通项；以及
推定单元，其将所述共通项推定为所述内燃机使用的所述混合燃料的构成比率。
另外，第3技术方案在第1技术方案的基础上，其特征在于，
所述燃料构成比率推定单元包括：
存储单元，其存储有包含第1方程式和第2方程式的联立方程式，所述第1方程式是对所述混合燃料的构成比率与物性值的关系进行线性近似而得到的方程式，所述第2方程式是对所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系进行线性近似而得到的方程式；
求解单元，其将由所述物性值计测单元计测得到的物性值和由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值作为参数，针对所述混合燃料的构成比率求解所述联立方程式；以及
推定单元，其将所述联立方程式的解推定为所述内燃机使用的所述混合燃料的构成比率。
另外，第4技术方案在第2技术方案的基础上，其特征在于，
还具备异常检测单元，该异常检测单元在所述第1候补群与所述第2候补群之间在预定的范围内不存在共通项的情况下，判定为所述第1传感器和所述第2传感器中的至少一方产生了异常。
另外，第5技术方案在第3技术方案的基础上，其特征在于，
还具备异常检测单元，该异常检测单元在所述联立方程式的解不是有效值的情况下，判定为所述第1传感器和所述第2传感器中的至少一方产生了异常。
另外，第6技术方案在第1技术方案至第3技术方案中的任一技术方案的基础上，其特征在于，
所述第1传感器安装于连接燃料箱和燃料喷射阀的燃料管，
所述燃料构成比率推定单元，基于由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值和由所述物性值计测单元在比该空燃比值的算出时刻提前移动时间的时刻计测得到的物性值，来推定所述内燃机使用的所述混合燃料的构成比率，所述移动时间是燃料从所述第1传感器移动到所述燃料喷射阀为止的时间。
发明的效果
根据本发明，通过组合由第1传感器计测得到的燃料的物性值和利用第2传感器的信号而确定的燃料的理论空燃比值，能够推定含3种燃料而成的混合燃料的构成比率。
此外，根据第4技术方案或第5技术方案，能够检测在第1传感器和第2传感器中的至少一方产生了异常。
此外，根据第6技术方案，能够排除从由第1传感器对混合燃料的物性值进行计测起到混合燃料的构成比率被反映到理论空燃比值为止的时间延迟的影响，因此能够高精度地推定混合燃料的构成比率。
附图说明
图1是表示具备本发明的实施方式的燃料性状推定装置的内燃机的结构的图。
图2是表示在实施方式1中各燃料成分的浓度与理论空燃比值以及相对介电常数之间的关系的图。
图3是用于说明实施方式1的混合燃料的构成比率的推定方法的图。
图4是在实施方式1中由ECU执行的燃料性状推定例程的流程图。
图5是表示在实施方式2中各燃料成分的浓度与理论空燃比值以及相对介电常数之间的关系的图。
图6是在实施方式2中由ECU执行的燃料性状推定例程的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，参照图1至图4说明本发明的实施方式1。
图1是表示具备实施方式1的燃料性状推定装置的内燃机的结构的图。实施方式1的内燃机(以下，称为发动机。)2具备包括汽缸体以及汽缸盖的发动机主体4。在发动机主体4设有汽缸10。发动机2的汽缸数以及汽缸配置不受特别限定。在发动机主体4安装有进气通路6和排气通路8。进气通路6和排气通路8分别在发动机主体4内连接于汽缸10。进气通路6与汽缸10的连通状态由进气门20控制，排气通路8与汽缸10的连通状态由排气门22控制。在汽缸10安装有火花塞。在进气通路6安装有用于向进气口喷射燃料的燃料喷射阀18。
在进气通路6的最上游部设有空气滤清器12。在进气通路6中的处在空气滤清器12的下游的部位设有空气流量计14，该空气流量计14输出与被吸入到进气通路6的空气的流量相应的信号。在进气通路6中的处在空气滤清器12的下游的部位设有节流阀16。在排气通路8设有用于净化排气的具有氧吸藏能力的催化剂26。在排气通路8中的处于催化剂26的上游的部位设有空燃比传感器28，该空燃比传感器28输出与排气的氧浓度相应的信号，更详细而言，输出相对于排气的氧浓度的变化而线性变化的信号(电压)。
实施方式1的发动机2是能够使用由醇类和烃类燃料混合而成的混合燃料的FFV用发动机。在实施方式1中，使用含汽油和甲醇而成的混合燃料、含汽油和乙醇而成的混合燃料、或者含汽油、甲醇和乙醇而成的混合燃料，作为醇类和烃类燃料混合而成的混合燃料。发动机2具备存储燃料的燃料箱30。在燃料箱30之中设有燃料泵32，燃料泵32通过燃料管36而与燃料喷射阀18连接。被供给到燃料箱30的燃料被燃料泵32向燃料管36加压输送，从燃料喷射阀18向进气口喷射。在燃料管36安装有静电容量型的醇类浓度传感器34。
如以上那样构成的发动机2由ECU(ElectronicControlUnit：电子控制单元)100控制。ECU100电连接有醇类浓度传感器34、空燃比传感器28等各种传感器。ECU100是具备存储器和处理器的计算机，该存储器作为存储单元，该处理器从存储器读取并执行存储于存储器的程序。程序包括用于将催化剂26的氧吸藏量保持为适当量的空燃比反馈控制的程序。根据空燃比反馈控制，利用空燃比传感器28的信号的反馈来修正燃料喷射阀18的燃料喷射量，发动机2的燃烧状态被调整为化学当量比(stoiciometry)。
另外，在ECU100的存储器存储有与理论空燃比值算出单元110、相对介电常数计测单元112以及燃料构成比率推定单元114对应的程序。通过利用处理器执行这些程序，从而ECU100作为实施方式1的燃料性状推定装置发挥功能。以下，说明ECU100作为燃料性状推定装置的功能。
理论空燃比值算出单元110被编程以算出当前使用的燃料的理论空燃比值。理论空燃比值根据燃料的组成、详细而言根据在燃料为混合燃料的情况下构成混合燃料的各燃料成分的构成比率而取不同的值。就各燃料成分的理论空燃比值而言，汽油是14.7，甲醇是6.4，乙醇是9.0。混合燃料整体的理论空燃比值与这些燃料成分的比率相应地进行变化。理论空燃比值算出单元110，在通过空燃比反馈控制使空燃比传感器28所输出的信号显示与化学当量比相当的电压值时，根据此时的吸入空气量以及燃料喷射量算出空燃比值，由此求出当前使用的燃料的理论空燃比值。理论空燃比值算出单元110将所算出的理论空燃比值A/F输入到燃料构成比率推定单元114。
相对介电常数计测单元112接收醇类浓度传感器34的信号，基于该信号来计测当前使用的燃料的相对介电常数。燃料的物性值即相对介电常数根据燃料的组成、详细而言根据在燃料为混合燃料的情况下构成混合燃料的各燃料成分的构成比率而取不同的值。另外，醇类浓度传感器34的信号根据燃料的相对介电常数而取不同的值。相对介电常数计测单元112将计测得到的相对介电常数ε输入到燃料构成比率推定单元114。
燃料构成比率推定单元114基于由理论空燃比值算出单元110算出的理论空燃比值A/F和由相对介电常数计测单元112计测得到的相对介电常数ε，来推定混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce。此外，此处所说的甲醇浓度Cm是指混合燃料中的甲醇的浓度(混合比例)，乙醇浓度Ce是指混合燃料中的乙醇的浓度(混合比例)。
以下，使用图2说明混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与理论空燃比值A/F之间的关系以及该混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与相对介电常数ε之间的关系。
图2的图表(a)是表示混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与理论空燃比值A/F之间的关系的图。图2的图表(a)的纵轴表示混合燃料的乙醇浓度Ce。图2的图表(a)的横轴表示混合燃料的甲醇浓度Cm。图2的图表(a)的虚线P是在混合燃料的理论空燃比值A/F为10的情况下所选定的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce的候补群。图2的图表(a)的虚线Q是在混合燃料的理论空燃比值A/F为9的情况下所选定的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce的候补群。
图2的图表(b)是表示混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与相对介电常数ε之间的关系的图。图2的图表(b)的纵轴表示混合燃料的乙醇浓度Ce。图2的图表(b)的横轴表示混合燃料的甲醇浓度Cm。图2的图表(b)的实线R是在混合燃料的相对介电常数ε为20的情况下所选定的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce的候补群。图2的实线S是在混合燃料的相对介电常数ε为22的情况下所选定的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce的候补群。
在ECU100的存储器存储有规定图2的图表(b)的关系的第1表和规定图2的图表(a)的关系的第2表。接着，使用这些表说明推定混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce的方法。
图3是用于说明实施方式1中的混合燃料的构成比率的推定方法的图。图3示出了以图2的图表(a)说明的虚线P和以图2的图表(b)说明的实线R。而且，图3示出了虚线P与实线R的交点T。该交点T的坐标(图3中的CeT、CmT)作为乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值被算出。即，燃料构成比率推定单元114对基于相对介电常数ε而选定的第1候补群和基于理论空燃比值A/F而选定的第2候补群进行比较，检索出第1候补群与第2候补群之间的共通项。而且，在存在共通项的情况下，算出该共通项的值作为乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值。
若得到乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值，则通过从混合燃料整体的比例(100％)减去上述各推定值而算出其差量(100％-CeT-CmT)，从而求出燃料的汽油浓度。燃料构成比率推定单元114通过这样的方式推定含3种燃料而成的混合燃料的构成比率。
若能够推定出混合燃料的构成比率，则能够在空燃比控制和/或点火正时控制中适当地进行燃料喷射量和/或点火正时的修正。因此，能够提高运转性能，能够将排放性能保持为最佳。
[实施方式1的燃料性状推定例程]
图4是在实施方式1中由ECU100执行的燃料性状推定例程的流程图。
ECU100首先判定理论空燃比值A/F的算出条件是否成立(S100)。ECU100在判定为理论空燃比值A/F的算出条件未成立的情况下，结束本例程。
在S100中判定为理论空燃比值A/F的算出条件成立的情况下，ECU100接着判定相对介电常数ε的计测条件是否成立(S102)。ECU100在判定为相对介电常数ε的计测条件未成立的情况下，结束本例程。
在S102中判定为相对介电常数ε的计测条件成立的情况下，ECU100执行理论空燃比值A/F的算出和相对介电常数ε的计测(S104)。具体而言，ECU100根据在空燃比传感器28的信号显示化学当量比时的吸入空气量和燃料喷射量算出理论空燃比值A/F，根据醇类浓度传感器34的信号计测相对介电常数ε。
接着，ECU100将在步骤S104中算出的理论空燃比值A/F与第2表进行对照，并且将计测得到的相对介电常数ε与第1表进行对照，从而分别选定乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm的候补群(S106)。具体而言，例如，在理论空燃比值A/F为10的情况下，选定图2的图表(a)的虚线P所示的候补群。此外，在相对介电常数ε为20的情况下，选定图2的图表(b)的实线R所示的候补群。
接着，ECU100判定在S106中选定的各个候补群之间是否存在共通项(S108)。例如，在如图3所示那样选定了虚线P和实线R所示的候补群的情况下，判定这些候补群之间是否存在共通项。此外，理所当然的是，各燃料成分的混合比例不会小于0％。因此，对共通项的检索是在各燃料成分的混合比例不小于0％的预定的范围内进行的。
在S108中判定为在预定的范围内不存在共通项的情况下，ECU100判定为空燃比传感器28和醇类浓度传感器34中的至少一方发生了传感器异常(S112)。在预定的范围内不存在共通项的原因在于，理论空燃比值A/F和相对介电常数ε中的至少一方显示异常值。若理论空燃比值A/F为异常值，则空燃比传感器28很可能产生了某种异常。若相对介电常数ε为异常值，则醇类浓度传感器34很可能产生了某种异常。在S112中判定为发生了传感器异常的情况下，ECU100建立OBD(车载的自身诊断)用的标志。然后，结束本例程。
另一方面，在S108中判定为存在共通项的情况下，ECU100算出共通项中的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的值，作为当前使用的混合燃料的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm的推定值(S110)。这相当于图3中的交点T的坐标CeT、CmT。ECU100根据乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值算出汽油浓度的推定值。由此，推定含3种燃料而成的混合燃料的构成比率。然后，结束本例程。
以上是对本发明的实施方式1的说明。但是，在应用本发明的燃料性状推定装置的发动机所使用的混合燃料不限定于由汽油、甲醇以及乙醇混合而成的燃料。作为烃类燃料，可以使用轻油来代替汽油。此外，作为混合的醇类，也可以使用丙醇、异丁醇等。而且，也可以是混合有3种性状不同的醇类的混合燃料。本变形例对后述的实施方式2也能够同样适用。
另外，为了推定3种燃料所混合而成的混合燃料的构成比率，在实施方式1中使用了相对介电常数作为燃料的物性值，但并不限定于此。例如，也可以使用混合燃料的密度、粘度、以及基于光学分析而得到的吸收波长强度等物性值，来推定混合燃料的构成比率。本变形例对后述的实施方式2也能够同样适用。
另外，也可以考虑燃料从安装有醇类浓度传感器34的位置到达汽缸10的时间延迟，而使用在比理论空燃比值A/F的算出时刻提前如下移动时间的时刻计测得到的相对介电常数ε，所述移动时间是燃料从醇类浓度传感器34移动到燃料喷射阀18为止的时间。由此，能够排除从由醇类浓度传感器34计测混合燃料的相对介电常数ε起到混合燃料的构成比率被反映到理论空燃比值A/F为止的时间延迟的影响，因此能够高精度地推定混合燃料的构成比率。本变形例对后述的实施方式2也能够同样适用。
安装醇类浓度传感器34的场所不限定于燃料管36。只要是将燃料送到燃料喷射阀18的燃料路径即可，还能够将醇类浓度传感器34安装在燃料箱30之中。本变形例对后述的实施方式2也能够同样适用。
此外，在实施方式1中，醇类浓度传感器34相当于所述第1技术方案中的“第1传感器”，空燃比传感器28相当于所述第1技术方案中的“第2传感器”。另外，相对介电常数计测单元112相当于所述第1技术方案中的“物性值计测单元”，理论空燃比值算出单元110相当于所述第1技术方案中的“空燃比值算出单元”，燃料构成比率推定单元114相当于所述第1技术方案以及所述第2技术方案中的“燃料构成比率推定单元”。
另外，在实施方式1中，通过ECU100执行S108以及S112，从而实现所述第4技术方案中的“异常检测单元”。
实施方式2.
接着，参照图5以及图6，说明本发明的实施方式2。
实施方式2的燃料性状推定装置与实施方式1同样地应用于图1所示的结构的发动机2。另外，与实施方式1同样地，ECU100作为燃料性状推定装置发挥功能。作为燃料性状推定装置发挥功能的ECU100具备理论空燃比值算出单元110、相对介电常数计测单元112、以及燃料构成比率推定单元114。
在实施方式2和实施方式1中，燃料构成比率推定单元114的功能存在差异。在实施方式2中，对混合燃料的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm与理论空燃比值A/F以及相对介电常数ε之间的关系进行规定的联立方程式被预先存储在ECU100的存储器中。燃料构成比率推定单元114通过将理论空燃比值A/F和相对介电常数ε代入到该联立方程式中，从而算出乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值。以下，使用图5说明该联立方程式。
图5的图表(a)是表示混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与相对介电常数之间的关系的图。图5的图表(a)的纵轴表示燃料的相对介电常数。图5的图表(a)的横轴表示混合燃料的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm。
图5的图表(a)的虚线U是表示在含汽油和甲醇而成的混合燃料中与甲醇浓度相应地变化的相对介电常数的虚线。如左纵轴所示那样，在燃料中的甲醇浓度为0％、即汽油浓度为100％的情况下，相对介电常数的值成为2。另一方面，在燃料中的甲醇浓度为100％的情况下，相对介电常数的值成为32。因此，在为含汽油和甲醇而成的混合燃料的情况下，若甲醇浓度从0％变化到100％，则相对介电常数的值从2变化到32。虚线U表示该关系。
另外，图5的图表(a)的实线V与虚线U同样地，是表示在含汽油和乙醇而成的混合燃料中与乙醇浓度相应地变化的相对介电常数的虚线。
图5的图表(a)的单点划线是由相对介电常数计测单元112计测得到的相对介电常数ε。在燃料是汽油、乙醇以及甲醇的混合燃料的情况下，乙醇浓度Ce、甲醇浓度Cm以及相对介电常数ε之间的关系能够利用由图5的图表(a)所示的折线U′表示。而且，通过将该关系进行线性近似，能够得到以下的第1方程式。在此，ε是由相对介电常数计测单元112计测得到的相对介电常数，εg是汽油的相对介电常数，Ke是表示实线V的斜率的常数，Km是表示虚线U的斜率的常数。
[数学式1]
ε＝εg+Ke×Ce+Km×Cm…第1方程式
图5的图表(b)是表示混合燃料的甲醇浓度Cm以及乙醇浓度Ce与理论空燃比值之间的关系的图。图5的图表(b)的纵轴表示燃料的理论空燃比值。图5的图表(b)的横轴表示混合燃料的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm。
图5的图表(b)的虚线X是表示在由汽油和甲醇混合而成的燃料中与甲醇浓度相应地变化的理论空燃比值的虚线。如左纵轴所示那样，在燃料中的甲醇浓度为0％、即汽油浓度为100％的情况下，理论空燃比值成为14.7。另一方面，在燃料中的甲醇浓度为100％的情况下，理论空燃比值成为6.4。因此，在燃料是由汽油和甲醇混合而成的燃料的情况下，若甲醇浓度从0％变化到100％，则理论空燃比值从14.7变化到6.4。虚线X表示该关系。
另外，图5的图表(b)的实线W与虚线X同样地，是表示在由汽油和乙醇混合而成的燃料中与乙醇浓度相应地变化的理论空燃比值的虚线。
图5的图表(b)的单点划线是由理论空燃比值算出单元110算出的理论空燃比值A/F。在燃料是汽油、乙醇以及甲醇的混合燃料的情况下，乙醇浓度Ce、甲醇浓度Cm以及理论空燃比值A/F之间的关系能够利用由图5的图表(b)所示的折线X′表示。而且，通过对该关系进行线性近似，能够得到以下的第2方程式。在此，A/F是由理论空燃比值算出单元110算出的理论空燃比值，A/Fg是汽油的理论空燃比值，Ke是表示实线W的斜率的常数，Km是表示虚线X的斜率的常数。
[数学式2]
A/F＝A/Fg+Le×Ce+Lm×Cm…第2方程式
在ECU100的存储器存储有包括上述的第1方程式和第2方程式的联立方程式。当针对乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm求解该联立方程式时，得到以下的求解式。燃料构成比率推定单元114通过将理论空燃比值A/F和相对介电常数ε代入到该求解式，从而算出乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值，根据乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值算出汽油浓度的推定值。由此，可推定含3种燃料而成的混合燃料的构成比率。
[数学式3]
[实施方式2的燃料性状推定例程]
图6是在实施方式2中由ECU100执行的燃料性状推定例程的流程图。
ECU100首先判定理论空燃比值A/F的算出条件是否成立(S200)。ECU100在判定为理论空燃比值A/F的算出条件未成立的情况下，结束本例程。
在S200中判定为理论空燃比值A/F的算出条件成立的情况下，ECU100接着判定相对介电常数ε的计测条件是否成立(S202)。ECU100在判定为相对介电常数ε的计测条件未成立的情况下，结束本例程。
在S202中判定为相对介电常数ε的计测条件成立的情况下，ECU100执行理论空燃比值A/F的算出和相对介电常数ε的计测(S204)。具体而言，ECU100根据在空燃比传感器28的信号显示化学当量比时的吸入空气量和燃料喷射量算出理论空燃比值A/F，根据醇类浓度传感器34的信号计测相对介电常数ε。
接着，ECU100将在步骤S204中得到的理论空燃比值A/F和相对介电常数ε作为参数，针对乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm求解包括上述的第1方程式和第2方程式的联立方程式(S206)。
接着，ECU100判定在S206中得到的联立方程式的解是否是有效值(S208)。理由当然的是，各燃料成分的混合比例不会小于0％。因此，在得出任一燃料成分的混合比例小于0％那样的解的情况下，不将该解判定为有效值。
在S208中判定为联立方程式的解不是有效值的情况下，ECU100判定为空燃比传感器28和醇类浓度传感器34中的至少一方发生了传感器异常(S212)。联立方程式的解不是有效值的原因在于，理论空燃比值A/F和相对介电常数ε中的至少一方显示出异常值。若理论空燃比值A/F为异常值，则空燃比传感器28很有可能产生了某种异常。若相对介电常数ε为异常值，则醇类浓度传感器34很有可能产生了某种异常。在S212中判定为发生了传感器异常的情况下，ECU100建立OBD用的标志。然后，结束本例程。
另一方面，在S208中判定为联立方程式的解是有效值的情况下，ECU100算出对联立方程式进行求解而得到的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的值，作为当前正在使用的混合燃料的乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm的推定值(S210)。ECU100根据乙醇浓度Ce以及甲醇浓度Cm各自的推定值算出汽油浓度的推定值。由此，可推定含3种燃料而成的混合燃料的构成比率。然后，结束本例程。
以上是对本发明的实施方式2的说明。但是，在本发明的实施中，在ECU100的存储器中存储的联立方程式也可以不是将第1方程式和第2方程式以原样不变的形式存储的方程式。也可以存储使第1方程式和第2方程式变形得到的两个数学式、例如上述求解式，来作为联立方程式。即，“包括第1方程式和第2方程式的联立方程式”是如下概念：不仅包括含第1方程式和第2方程式而成的联立方程式，而且也包括含使第1方程式和第2方程式变形得到的两个式子而成的联立方程式。
此外，在实施方式1中，醇类浓度传感器34相当于所述第1技术方案中的“第1传感器”，空燃比传感器28相当于所述第1技术方案中的“第2传感器”。另外，相对介电常数计测单元112相当于所述第1技术方案中的“物性值计测单元”，理论空燃比值算出单元110相当于所述第1技术方案中的“空燃比值算出单元”，燃料构成比率推定单元114相当于所述第1技术方案以及所述第3技术方案中的“燃料构成比率推定单元”。
附图标记说明
2：内燃机
8：排气通路
18：燃料喷射阀
28：空燃比传感器
34：醇类浓度传感器
36：燃料管
100：ECU
110：理论空燃比值算出单元
112：相对介电常数计测单元
114：燃料构成比率推定单元

Claims (6)

1.一种燃料性状推定装置，在燃料路径具备输出与燃料的物性值相应的信号的第1传感器，在排气通路具备输出与排气的氧浓度相应的信号的第2传感器，该燃料性状推定装置应用于使用含3种燃料而成的混合燃料的内燃机，其特征在于，所述燃料性状推定装置包括：
物性值计测单元，其使用所述第1传感器的信号来计测所述内燃机所使用的所述混合燃料的物性值；
空燃比值算出单元，其利用所述第2传感器的信号的反馈来算出在所述内燃机的燃烧状态被调整为化学当量比时的空燃比值；以及
燃料构成比率推定单元，其通过参照所述混合燃料的构成比率与物性值的关系、以及所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系，基于由所述物性值计测单元计测得到的物性值和由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值，来推定所述内燃机所使用的所述混合燃料的构成比率。
2.根据权利要求1所述的燃料性状推定装置，其特征在于，
所述燃料构成比率推定单元包括：
存储单元，其存储有规定所述混合燃料的构成比率与物性值的关系的第1表和规定所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系的第2表；
第1选定单元，其通过将由所述物性值计测单元计测得到的物性值与所述第1表进行对照，来选定所述混合燃料的构成比率的第1候补群；
第2选定单元，其通过将由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值与所述第2表进行对照，来选定所述混合燃料的构成比率的第2候补群；
检索单元，其对所述第1候补群和所述第2候补群进行比较而检索所述第1候补群与所述第2候补群之间的共通项；以及
推定单元，其将所述共通项推定为所述内燃机所使用的所述混合燃料的构成比率。
3.根据权利要求1所述的燃料性状推定装置，其特征在于，
所述燃料构成比率推定单元包括：
存储单元，其存储有包含第1方程式和第2方程式的联立方程式，所述第1方程式是对所述混合燃料的构成比率与物性值的关系进行线性近似而得到的方程式，所述第2方程式是对所述混合燃料的构成比率与理论空燃比值的关系进行线性近似而得到的方程式；
求解单元，其将由所述物性值计测单元计测得到的物性值和由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值作为参数，针对所述混合燃料的构成比率求解所述联立方程式；以及
推定单元，其将所述联立方程式的解推定为所述内燃机所使用的所述混合燃料的构成比率。
4.根据权利要求2所述的燃料性状推定装置，其特征在于，
还具备异常检测单元，该异常检测单元在所述第1候补群与所述第2候补群之间在预定的范围内不存在共通项的情况下，判定为所述第1传感器和所述第2传感器中的至少一方产生了异常。
5.根据权利要求3所述的燃料性状推定装置，其特征在于，
还具备异常检测单元，该异常检测单元在所述联立方程式的解不是有效值的情况下，判定为所述第1传感器和所述第2传感器中的至少一方产生了异常。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料性状推定装置，其特征在于，
所述第1传感器安装于连接燃料箱和燃料喷射阀的燃料管，
所述燃料构成比率推定单元，基于由所述空燃比值算出单元算出的空燃比值和由所述物性值计测单元在比该空燃比值的算出时刻提前如下移动时间的时刻计测得到的物性值，来推定所述内燃机所使用的所述混合燃料的构成比率，所述移动时间是燃料从所述第1传感器移动到所述燃料喷射阀为止的时间。
CN201480065146.2A 2013-11-29 2014-11-10 燃料性状推定装置 Expired - Fee Related CN105793547B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013248009 2013-11-29
JP2013-248009 2013-11-29
JP2014189985A JP6317219B2 (ja) 2013-11-29 2014-09-18 燃料性状推定装置
JP2014-189985 2014-09-18
PCT/JP2014/079748 WO2015079898A1 (ja) 2013-11-29 2014-11-10 燃料性状推定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105793547A true CN105793547A (zh) 2016-07-20
CN105793547B CN105793547B (zh) 2018-06-08

Family

ID=53198846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480065146.2A Expired - Fee Related CN105793547B (zh) 2013-11-29 2014-11-10 燃料性状推定装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10309324B2 (zh)
EP (1) EP3075996B1 (zh)
JP (1) JP6317219B2 (zh)
CN (1) CN105793547B (zh)
MY (1) MY189393A (zh)
WO (1) WO2015079898A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110307098A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种发动机的燃料供给系统及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6384458B2 (ja) * 2015-11-23 2018-09-05 株式会社デンソー 燃焼システム制御装置
US10260407B2 (en) 2016-02-03 2019-04-16 Cummins Inc. Gas quality virtual sensor for an internal combustion engine
SE541107C2 (en) * 2017-06-22 2019-04-09 Scania Cv Ab System and method for determining combustion properties of a fuel gas
KR101967453B1 (ko) * 2017-11-23 2019-04-09 현대오트론 주식회사 Ffv 차량의 에탄올 센서 고장 대처 시스템 및 방법
DE102021125400A1 (de) * 2021-09-30 2023-03-30 Me Energy Gmbh Ottomotor

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182552A (ja) * 1988-01-18 1989-07-20 Hitachi Ltd 空燃比適応制御装置
US4915084A (en) * 1988-11-08 1990-04-10 General Motors Corporation Combustion engine with multi-fuel capability
US4955345A (en) * 1989-06-16 1990-09-11 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with fuel composition responsive fuel viscosity correction
US5140965A (en) 1990-04-17 1992-08-25 Hitachi, Ltd. System for and method of supplying fuel to internal combustion engine
DE4112574C2 (de) * 1990-04-17 1994-06-09 Hitachi Ltd Kraftstoff-Zuführsysteme für Brennkraftmaschinen
JP2519116B2 (ja) * 1990-05-30 1996-07-31 株式会社ユニシアジェックス 静電容量式アルコ―ル濃度測定装置
JPH0533054U (ja) * 1991-10-09 1993-04-30 日本電子機器株式会社 アルコール濃度検出装置
JP2632459B2 (ja) * 1991-10-09 1997-07-23 株式会社ユニシアジェックス アルコール混合燃料の性状判別装置
US5179926A (en) * 1992-02-18 1993-01-19 General Motors Corporation Alcohol discriminator and fuel control for an internal combustion engine fueled with alcohol-gasoline fuel mixtures
JP2704808B2 (ja) * 1992-04-07 1998-01-26 株式会社ユニシアジェックス 燃料の性状判別装置
US5692478A (en) * 1996-05-07 1997-12-02 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Fuel control system for a gaseous fuel internal combustion engine with improved fuel metering and mixing means
JP2004293349A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP4784488B2 (ja) 2006-11-13 2011-10-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料性状検出装置、燃料性状検出方法。
CN101632013B (zh) * 2007-03-09 2011-11-02 三菱电机株式会社 光纤传感器
JP4915533B2 (ja) * 2008-02-28 2012-04-11 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP4946995B2 (ja) * 2008-07-23 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法
JP2011001856A (ja) 2009-06-17 2011-01-06 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP5525839B2 (ja) 2010-02-01 2014-06-18 本田技研工業株式会社 アルコール濃度推測検知装置
US8862349B2 (en) * 2010-03-09 2014-10-14 Allison Transmission, Inc. Integrated transmission and auxiliary gearbox control
JP2012013005A (ja) 2010-06-30 2012-01-19 Denso Corp 内燃機関のアルコール濃度センサの異常診断装置
WO2012153403A1 (ja) * 2011-05-11 2012-11-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9658204B2 (en) * 2014-05-08 2017-05-23 Continental Automotive Systems, Inc. Stoichiometric air to fuel ratio sensor system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110307098A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种发动机的燃料供给系统及方法
CN110307098B (zh) * 2019-06-28 2021-12-28 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种发动机的燃料供给系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3075996A1 (en) 2016-10-05
US10309324B2 (en) 2019-06-04
EP3075996A4 (en) 2017-01-04
MY189393A (en) 2022-02-09
WO2015079898A1 (ja) 2015-06-04
JP6317219B2 (ja) 2018-04-25
JP2015127529A (ja) 2015-07-09
US20170030272A1 (en) 2017-02-02
CN105793547B (zh) 2018-06-08
EP3075996B1 (en) 2018-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105793547A (zh) 燃料性状推定装置
US8631786B2 (en) Method, systems and sensor for detecting humidity
US9249745B2 (en) Diesel fuel engine injection system and method therefor
US7762127B2 (en) Method for determining the composition of a fuel mixture
CN101344043B (zh) 排气氧传感器性能的监测
US6945037B2 (en) Method and device for controlling an exhaust treatment system
US20110208409A1 (en) Fuel blend sensing system
US9657672B2 (en) Non-intrusive exhaust gas sensor monitoring based on fuel vapor purge operation
CN110173364A (zh) 响应于废气再循环系统条件的内燃机控制
EP3324032B1 (en) Control device for internal combustion engine
CN109931137B (zh) 用于诊断颗粒过滤器的方法和设备
CN108691628B (zh) 用于确定颗粒过滤器的碳烟负载的方法和控制装置
CN105179093A (zh) 化学当量空气燃料比的传感器系统
EP3640461B1 (en) Estimation method to determine the concentration of recirculated exhaust gas present in a cylinder of an internal combustion engine
CN107208565A (zh) 用于确定λ探测器的电压λ特性曲线的偏移的极限值的方法
US8733158B2 (en) Method and device for determining the composition of a fuel mixture
US6142012A (en) Method of diagnosing a catalytic converter and arrangement therefor
US9874495B2 (en) Method and device for determining the lambda value with a broadband lambda sensor of an internal combustion engine, particularly of a motor vehicle
EP3128158B1 (en) Method to control a low-pressure exhaust gas recirculation egr circuit in an internal combustion engine
KR100326572B1 (ko) 내연기관의밸브를통해유동하는가스체적을계산하기위한방법및장치
JP2011052624A (ja) 燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段
US7337658B2 (en) Method for operating an internal combustion engine
JP2010164013A (ja) 燃料噴射制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180608