CN106050455B - 用于选择燃料辛烷值的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于选择燃料辛烷值的方法和系统。提出用于提供信息给车辆驾驶员以允许驾驶员做出关于选择较高辛烷值燃料还是较低辛烷值燃料来操作车辆的明智的决定的方法和系统。在一个示例中，基于使所述车辆在较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料上操作，驾驶员被提供行驶的每单位距离的燃料成本。

Description

用于选择燃料辛烷值的方法和系统
技术领域
本说明书大体涉及用于将燃料辛烷值选项显示给车辆驾驶员以便驾驶员可以作出更明智的燃料选择的方法和系统。
背景技术
汽油燃料可以以各种不同辛烷值水平出售。较高辛烷值燃料趋于比较低辛烷值燃料有更高的抗爆震性。爆震是由发动机产生并且由汽缸中的快速压力上升所引起的砰砰声，该汽缸中的快速压力上升起因是通过由于经由火花点火产生的火焰前端穿过汽缸导致的汽缸中的温度和压力增加来点火汽缸中的尾气。爆震可引起发动机退化且经常在较高的强度水平下被阻止。爆震会在更高的发动机转速和扭矩下更频繁的发生，这是因为汽缸壁温度和汽缸空气燃料混合物温度在更高的发动机转速和扭矩下可以增加。发动机压缩比也可以影响发动机的爆震倾向。例如，具有更高压缩比的发动机可以比具有更低压缩比的发动机更倾向于发生爆震。车辆制造商可以建议较高辛烷值燃料以减少一些车辆中爆震的可能性，但是由于较高辛烷值燃料通常比较低辛烷值燃料更贵，所以较高辛烷值燃料可以增加车辆操作费用。然而，如果车辆没有在更高的发动机转速和扭矩下操作，则由于车辆不会在更低的转速和扭矩下爆震，所以较高辛烷值燃料的增加的成本会是不必要的。
发明内容
发明者在此已经认识到上述问题并且已经开发一种车辆方法，其包括：从传感器检索发动机操作信息；基于该发动机操作信息，基本上同时估计经由车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料(for a higher octane fuel and a lower octane fuel)行驶的每单位距离的成本；以及同时显示车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。
通过检索过去或将来的车辆信息并且估计车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本，有可能提供降低车辆操作成本同时降低发动机爆震的可能性的技术结果。例如，发动机转速值、扭矩值、和在驾驶路线上在该转速和扭矩下所花费的时间可以被存储到存储器或基于道路速度限制被估计。发动机扭矩值和转速值索引针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料的制动燃料消耗率(BFSC，brake specific fuelconsumption)函数或表，该函数或表输出在特定转速值和扭矩值下每单位时间消耗的燃料(如，加仑/小时或公升/小时)。表输出乘以发动机在特定发动机转速和扭矩下运行的时间来确定如果发动机以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作而消耗的燃料量。估计消耗的较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料量乘以每单位体积燃料的成本(如，每加仑4美元)以提供行驶路线消耗的燃料的估计成本。行驶路线消耗的较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料的估计成本除以行驶路线的距离，以确定较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料的每单位行驶距离的燃料成本。针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料在行驶路线上操作车辆的估计的燃料成本可以显示给驾驶员或用作车辆控制器用于从燃料泵中选择燃料的基础。这样，可以呈现信息给驾驶员或车辆控制器以作出明智的燃料辛烷值选择。
本说明书可以提供若干优点。例如，该方法可以降低车辆的操作成本。此外，该方法可以向驾驶员提供如果较低辛烷值燃料被供应给车辆则会在驾驶路线上遇到发动机爆震的指示。进一步地，当确定用较低辛烷值燃料和较高辛烷值燃料操作车辆的成本时，该方法可考虑当前天气和未来天气。
当单独或结合附图时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征根据以下具体实施方式将显而易见。
应该清楚，提供上述发明内容是为了以简化形式引入所选概念，其将在具体实施例中被进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出示例车辆，其可以包括在本文描述的系统和方法中；
图2A示出具有驾驶员显示器的示例车辆仪表盘；
图2B示出示例显示器，其用于将车辆燃料选项呈现给车辆占用人；
图3示出具有用于图1的车辆的汽缸的示例发动机；
图4示出用于包括图3的发动机的图1的车辆的示例传动系；
图5示出用于呈现并选择针对具有较高辛烷值或较低辛烷值的燃料的车辆燃料选项的示例方法；以及
图6示出用于结合图5的方法操作发动机的示例方法。
具体实施方式
以下说明涉及用于基于过去车辆行驶路线或未来车辆行驶路线呈现选项并选择具有较高辛烷值或较低辛烷值的燃料的系统和方法。图1示出示例车辆，针对该示例车辆，可以估计以较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料在规定的行驶路线上操作车辆的成本。用于呈现估计的车辆操作成本的示例显示盘在图2A和图2B中示出。图1的车辆可包括发动机和传动系，如图3和图4中所示。在图5中示出用于基于过去行驶路线或未来行驶路线呈现并选择针对具有较高辛烷值或较低辛烷值的燃料的车辆加燃料选项的方法。图5的方法可以经由控制器执行，该控制器作为图1至图4中示出的系统的一部分。最后，图6示出用于基于图5的方法并与图5的方法一致操作发动机的示例方法。
现在参考图1，车辆100包括用于发送数据的发射器和用于接收数据的接收器。车辆100可以从卫星发射器102和/或地球固定发射器104接收包括未来天气预报的天气信息。车辆100还可以经由外部燃料泵发射器/接收器112接收并发送数据到外部燃料泵110。在一个示例中，响应于行驶预定行驶路线的估计的燃料成本，车辆100具体地可以要求外部燃料泵110供应较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料。外部燃料泵110可将燃料成本和可用燃料类型(如，可用燃料辛烷值，如87辛烷值、89辛烷值和92辛烷值)发射到车辆100。
现在参考图2A，示出用于显示用于以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作车辆的估计的车辆操作成本的示例显示盘。车辆仪表盘200包括通气孔208、方向盘204、控制输入210和显示器202。显示器202可提供车辆操作成本估计(如在图6中所示)以及其他车辆信息(如，导航信息和车辆工况)。显示器202可与控制器(如在图3中所示的控制器312)电通信。显示器202提供可视信息给客舱占用人，并且在一些示例中，显示器202可以从车辆占用人接收输入。
现在参考图2B，示出来自图2A的示例显示器202。显示器202可被配置为显示高辛烷值燃料成本252、低辛烷值燃料成本254、用于以较高辛烷值燃料262操作图1至图4的车辆的车辆行驶的每单位距离的成本262、用于以较低辛烷值燃料264操作图1至图4的车辆的车辆行驶的每单位距离的成本264。在另一些示例中，显示器202可提供如果以较高辛烷值燃料操作车辆的出行成本估计和如果以较低辛烷值燃料操作车辆的出行成本估计。
现在参考图3，示出发动机系统300中的多缸发动机330的一个汽缸的示意图。可通过包括控制器312的控制系统和经由输入装置380来自车辆操作者382的输入至少部分地控制发动机330。在此示例中，输入装置380包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器384。
发动机330的燃烧室332可包括由汽缸壁334形成的汽缸，其中活塞336定位在汽缸壁334中。活塞336可联接到曲轴340，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴340可经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可经由飞轮联接到曲轴340，以启用发动机330的起动操作。
燃烧室332可经由进气通道342接收来自进气歧管344的进气空气，并且可经由排气通道348排出燃烧气体。进气歧管344和排气通道348能够经由相应的进气门352和排气门354与燃烧室332选择性地连通。在一些示例中，燃烧室332可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在该示例中，进气门352和排气门354可经由相应的凸轮致动系统351和凸轮致动系统353通过凸轮致动控制。凸轮致动系统351和凸轮致动系统353可各自包括一个或更多个凸轮，并且可利用可由控制器312操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个以改变气门操作。进气门352和排气门354的位置可分别通过位置传感器355和位置传感器357确定。在可替代的示例中，进气门352和/或排气门354可通过电动气门致动进行控制。例如，汽缸332可以可替代地包括经由电动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。
所示燃料喷射器369被直接联接到燃烧室332，用于与接收自控制器312的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室332中。以这种方式，燃料喷射器369提供所谓的到燃烧室332中的燃料的直接喷射。燃料喷射器可安装在例如燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可通过燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器369，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些示例中，燃烧室332可以替代地或另外地包括布置在进气歧管344中的燃料喷射器，该燃料喷射器处于提供所谓的到燃烧室332上游进气道中的燃料的进气道喷射的配置中。
火花经由火花塞366提供到燃烧室332。点火系统可进一步包括点火线圈(未示出)用于增大供应到火花塞366的电压。在另一些示例中，诸如柴油机，可省略火花塞366。
进气通道342可包括具有节流板364的节气门362。在该特定示例中，节流板364的位置可通过控制器312经由提供给包括有节气门362的电动马达或致动器的信号而改变，该配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门362可以被操作以改变提供到燃烧室332以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板364的位置可通过节气门位置信号被提供给控制器312。进气通道342可包括质量空气流量传感器320和歧管空气压力传感器322，用于感测进入发动机330的空气的量。
根据排气流的方向，排气传感器359被示为联接到排放控制装置370上游的排气通道348。传感器359可以为用于提供排气空气-燃料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。在一个示例中，上游排气传感器359为UEGO，其被配置为提供输出(诸如电压信号)，该输出与存在于排气中的氧的量成比例。控制器312经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转化成排气空气-燃料比。
排放控制装置370被示为沿排气传感器359下游的排气通道348布置。装置370可以为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些示例中，在发动机330的操作期间，通过在特定空气-燃料比内操作发动机的至少一个汽缸，排放控制装置370可以被周期性地重置。
控制器312在图3中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)302、输入/输出端口(I/O)304、在该特定示例中示为只读存储器芯片(ROM)306的用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器(RAM)308、保活存储器(KAM)310和数据总线。控制器312可接收来自联接到发动机330的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器320的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套管314的温度传感器323的发动机冷却液温度(ECT)爆震传感器322；来自感测曲轴340位置的霍尔效应传感器318(或其他类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器365的节气门位置；以及来自传感器322的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可由控制器312从曲轴位置传感器318中生成。歧管压力信号还提供进气歧管344中的真空或压力的指示。注意，可使用以上传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在发动机操作期间，发动机扭矩可从MAP传感器322的输出和发动机转速来推断。进一步地，该传感器连同检测的发动机转速可以为用于估计引入汽缸的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，还可用作发动机转速传感器的曲轴位置传感器318在曲轴的每转可产生预定数目的等距脉冲。
存储介质只读存储器306能够使用计算机可读数据进行编程，该计算机可读数据表示可由处理器302执行的非暂时性指令，用于执行以下所述的方法以及预期但未具体列出的其他变型。
在操作期间，发动机330内的每个汽缸通常经历四个冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常地，排气门354关闭而进气门352打开。空气经由进气歧管344被引入燃烧室332中，并且活塞336移动到汽缸的底部以便增加燃烧室332内的体积。活塞336靠近汽缸底部并且在其冲程结束时(例如，当燃烧室332处于其最大体积时)的位置通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门352和排气门354关闭。活塞336朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室332内的空气。活塞336在其冲程结束时并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室332处于其最小体积时)的点通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文中被称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火装置(诸如火花塞366)点火，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞336回到BDC。曲轴340将活塞运动转化成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门354打开以将已燃的空气-燃料混合物释放到排气歧管348，并且活塞返回TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门的打开正时和/或关闭正时可改变，诸如提供正气门重叠或负气门重叠、延迟的进气门关闭或各种其他示例。
如上所述，图3仅示出多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可类似地包括它自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
现在参考图4，示出车辆驱动传动系400的示意图。驱动传动系400可通过发动机330提供动力。在一个示例中，发动机330可以为汽油发动机。在可替代示例中，可采用其他发动机配置，例如，柴油发动机。发动机330可使用发动机起动系统(未示出)起动。进一步地，发动机330可经由扭矩致动器404(诸如燃料喷射器、节气门等)生成或调节扭矩。
发动机输出扭矩可以被传输到液力变矩器406以通过接合包括前进离合器410的一个或更多个离合器驱动自动变速器408，其中液力变矩器可被称为变速器的部件。液力变矩器406包括叶轮420，叶轮420经由液压流体将扭矩传输到涡轮机422。可接合一个或更多个离合器以改变发动机车辆车轮414之间的机械优点。液力变矩器406的输出进而可以由液力变矩器锁止离合器412控制。因此，当液力变矩器锁止离合器412完全脱离时，液力变矩器406经由液力变矩器涡轮机422与液力变矩器叶轮420之间的流体传送将扭矩传输到自动变速器408，从而使扭矩能够倍增。相反，当液力变矩器锁止离合器412完全接合时，发动机输出扭矩经由液力变矩器离合器412直接传送到变速器408的输入轴(未示出)。可替代地，液力变矩器锁止离合器412可以被部分地接合，从而使传递到变速器的扭矩的量能够被调节。控制器312可以被配置为通过响应各种发动机工况，或基于以驾驶员为基础的发动机操作需求调节液力变矩器锁止离合器来调节由液力变矩器传输的扭矩的量。
来自自动变速器408的扭矩输出进而可以被传递到车轮414以推进车辆。具体地，在将输出驱动扭矩传输到车轮之前，自动变速器408可响应于车辆行驶状况调节在输入轴(未示出)处的输入驱动扭矩。车辆速度可以经由速度传感器430来确定。
进一步地，车轮414可通过接合车轮制动器416而被锁定。在一个示例中，响应于驾驶员将他的脚踩压在制动踏板(未示出)上，车轮制动器416可被接合。以类似的方式，响应于驾驶员将他的脚从制动踏板释放，车轮414可通过脱离车轮制动器416而被解锁。
机械油泵(未示出)可与自动变速器408流体连通，以提供液压压力从而接合各种离合器，诸如前进离合器410和/或液力变矩器锁止离合器412。机械油泵可根据液力变矩器406来操作，并且可通过例如发动机或变速器输入轴的旋转而被驱动。因此，在机械油泵中生成的液压压力可随着发动机转速的增加而增加，并且可随着发动机转速的减小而减小。
因此，图1至图4的系统提供一种车辆系统，其包括：车辆；和在所述车辆中的控制器，所述控制器包括非暂时性指令，用于：基于未来车辆行驶路线，基本上同时估计所述车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本，和指令：用于同时显示所述车辆针所述较高辛烷值燃料和所述低辛烷值燃料行驶路线的每单位距离的成本。该系统包括，其中，未来车辆行驶路线基于所述车辆的当前位置和由车辆占用人输入的车辆目的地。该系统包括，其中，未来车辆行驶路线基于存储在控制器存储器中的行驶路线。该系统包括，其中，存储在控制器存储器中的行驶路线包括沿所述未来车辆行驶路线获取的发动机转速值和发动机扭矩值。该系统包括，其中，行驶的每单位距离的成本基于发动机制动燃料消耗率函数。该系统包括，其中，行驶的每单位距离的成本进一步基于未来天气预报。
现在参考图5，示出用于选择具有较高辛烷值或较低辛烷值的燃料的方法。图5的方法的至少一部分可以被合并为存储在图3中所示的控制器312的非暂时性存储器中的可执行指令。进一步地，图5的方法的一部分可以经由控制器312的输入和输出执行，该输入和输出操作在控制器外部并且在本文所描述的系统和装置的范围内的装置上。
在502处，方法500判断燃料分析是否是激活或期望的。在一个示例中，如果驾驶员希望确定是否用较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料操作车辆将是更经济的，则燃料分析会是期望的。具体地，驾驶员可要求燃料分析。在另一些示例中，响应于进入如经由加油站无线频率信号或全球定位系统所确定的燃料加油站，燃料分析可以是激活的。如果判断后的燃料分析是期望的，则方法500进行到504。否则，方法500进行到退出。
在504处，方法500检索和/或提示车辆占用人输入。方法500可提示车辆占用人可用燃料类型(如，可用燃料辛烷值水平)和每单位体积的燃料成本(如，每加仑93辛烷值为4.00美元、每加仑87辛烷值为3.75美元)。方法500还可提示车辆占用人车辆目的地和期望的性能水平(如，高性能或较低性能)。
方法500还可从车辆外部的存储器或源检索数据。例如，方法500可从来自存储器的先前的行驶路线检索数据。来自先前的行驶路线的数据可包括但不限于在行驶路线期间产生的发动机转速和扭矩。进一步地，发动机和/车辆在发动机转速和扭矩下操作的时间量可从存储器检索。在一些示例中，方法500可从燃料加油站或燃料泵检索可用燃料信息(如，可用燃料辛烷值和燃料成本)。在一个示例中，方法500响应于由燃料泵或加油站发出的射频信号检索燃料信息。在另一些示例中，方法500可基于来自全球定位系统的全球定位信息，发送射频信号到要求燃料信息的燃料加油站或泵。方法500还可从射频源(如，卫星、蜂窝塔和/或广播节点)检索当前天气状况和未来天气预报。天气信息可包括当前湿度水以及期望的湿度水平，和当前大气压力以及期望的大气压力。天气信息还可包括当前每小时温度以及期望的每小时温度。检索后的天气信息可关于未来预定的几天(如，七天预报)。在从外部源或存储器接收车辆占用人输入和信息或数据之后，方法500进行到506。
在506处，方法500判断车辆目的地是否已知。如果驾驶员输入车辆目的地或如果车辆正行驶在存储到存储器的经常采用的路线上(如，到驾驶员的雇主、商店或休养目的地的路线)，则车辆目的地可以是已知的。如果车辆目的地是已知的，则答案为“是”且方法500进行到522。否则，答案为“否”且方法500进行到508。
在508处，方法500继续监测行驶路线期间的车辆工况。在一个示例中，方法500采样并监测发动机转速、发动机扭矩和发动机在单独的发动机转速和发动机扭矩状况下操作的时间到存储器。进一步地，方法500可采样并监测环境温度、行驶距离、大气压力和环境湿度水平到存储器。数据可以以预定速率被采样(如，每秒一次)。在开始采样期望的车辆信息之后，方法500进行到510。
在510处，方法500将在508处采样的数据存储到存储器。数据可以以预定时间间隔(如，每秒)被存储。在一些示例中，数据可以在预定时间量内被平均并且被存储到存储器。进一步地，数据被存储到记录或文件中用于具体的行驶路线。用于多个行驶路线的数据可被存储到存储器。在数据被存储到存储器之后，方法500进行到512。
在512处，方法500估计高辛烷值燃料的量和低辛烷值燃料的量，车辆将消耗所述高辛烷值燃料的量和低辛烷值燃料的量以行驶存储的行驶路线，如车辆当前行驶的路线。存储的行驶路线可基于在508和510处采样且存储的数据。在一个示例中，方法500估计高辛烷值燃料的量，基于存储的发动机转速、发动机扭矩和在转速和扭矩下操作的时间，所述高辛烷值燃料的量将被车辆消耗。特别地，发动机转速和扭矩索引表或函数，该表或函数保存经验确定的发动机的制动燃料消耗率的值。发动机的燃料消耗可以以每单位时间的体积(如，加仑每小时)为单位来表示。因此，对于选定的发动机转速和扭矩，该表或函数输出发动机消耗较高辛烷值燃料的速率。该表输出乘以发动机在选定发动机转速和扭矩下操作的时间量以确定消耗的燃料量。例如，如果发动机在行驶路线上被驱动，其中，持续一小时的时间段发动机转速固定为2000RPM，且扭矩固定为75N.m，则BFSC表可输出值以指示将被消耗的高辛烷值燃料的1.5加仑每小时。结果，由发动机在行驶路线上消耗的燃料量将为1.5加仑燃料或1.5·1＝1.5。如果发动机转速和扭矩随行驶路线变化，在若干更小的时间间隔上消耗的燃料将被求和以确定车辆和发动机被估计消耗的燃料量。基于针对发动机以较低辛烷值燃料操作时的BFSC表或函数，还提供用于较低辛烷值燃料的类似估计。
还针对环境温度、大气压力和湿度调节发动机燃料消耗估计。在一个示例中，大气压力、环境温度和湿度的乘数从存储器中检索并且乘以从较高辛烷值BFSC表或函数输出的值和从较低辛烷值BFSC表或函数输出的值。进一步地，用于补偿在较高环境温度或较低环境温度下驾驶车辆的空气动力学的附加乘数乘以从较高辛烷值BFSC表或函数输出的值和从较低辛烷值BFSC表或函数输出的值。这样，针对环境车辆工况，调节车辆燃料消耗估计。在确定用于在行驶路线上操作车辆的较高辛烷值燃料的量和较低辛烷值燃料的量的估计之后，方法500进行到514。
此外，在一些示例中，方法500可估计当发动机操作在较低辛烷值燃料和较高辛烷值燃料时，是否预期发动机在行驶路线上爆震。在一个示例中，描述当以较高辛烷值燃料操作发动机时的发动机爆震可能性的表或函数经由发动机转速、发动机扭矩和在发动机转速和扭矩下操作的时间量被索引。如果预期发动机爆震，该表或函数输出1值，且如果未预期发动机爆震，该表或函数输出0值。如果估计在行驶路线上发生爆震，则存储器中的位可以被设置以通知驾驶员如果发动机以较高辛烷值燃料操作则预期在行驶路线上的爆震。同样地，用于以较低高辛烷值燃料操作发动机的行驶路线数据(如，发动机转速、发动机扭矩、在发动机转速和扭矩下操作的时间量)被用来索引描述当以较低辛烷值燃料操作发动机时的发动机爆震可能性的表或函数。如果预期发动机爆震，该表或函数输出1值，且如果未预期发动机爆震，该表或函数输出0值。如果估计在行驶路线上发生爆震，则存储器中的位可以被设置以通知驾驶员如果发动机以较低辛烷值燃料操作则预期在行驶路线上的爆震。
在514处，方法500估计当车辆以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料在所存储的行驶路线上操作时，该车辆行驶的每单位距离的成本。通过将估计的用于行驶路线的较高辛烷值燃料量(如，X加仑)乘以每单位体积的燃料成本(如，每加仑4.00美元)，确定当车辆以较高辛烷值燃料操作时车辆的每单位距离的成本。将该结果除以行驶路线的距离以确定行驶的每单位距离的较高辛烷值燃料成本。以类似方式确定行驶的每单位距离的较低辛烷值燃料成本。在确定用于以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作车辆的行驶的每单位距离的成本之后，方法500进行到516。
在516处，方法500显示用于以较低辛烷值燃料和较高辛烷值燃料在行驶路线上操作车辆的每单位距离的成本估计(如，针对较高辛烷值燃料行驶的每英里0.09美元，以及针对较低辛烷值燃料行驶的每英里0.12美元)。在一个示例中，在信息显示器202上显示成本，如在图2和图6中所示的。显示的信息允许驾驶员做出明智的决定是选择较高辛烷值燃料还是较低辛烷值燃料。此外，如果发动机基于在512处存储在存储器中的位以较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料来操作，则显示器可以通知驾驶员是否估计在行驶路线上发生爆震。
在一些示例中，方法500还可选择燃料操作车辆，其中，基于成本估计以较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料操作车辆以及当车辆以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作时是否估计在行驶路线上发生爆震。例如，如果用于车辆以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作的爆震指示位包含0值，并且以较低辛烷值燃料操作车辆的行驶的每单位距离的成本较低，则方法500选择车辆以较低辛烷值燃料操作。燃料选择可经由射频被传输到燃料加油站和/或燃料泵，使得燃料加油站将低辛烷值燃料泵送到车辆。在显示和/或传输燃料成本以操作车辆之后，方法500进行到518。
在518处，方法500判断车辆乘客是否已经要求从存储器重置或清除一个或更多个车辆行驶路线。如果是，则答案为“是”且方法500进行到520。否则，答案为“否”且方法500返回到502。
在520处，方法500用0值填充针对一个或更多个车辆行驶路线的选定的存储器位置。进一步地，方法500可使由驾驶员进入的或从燃料泵和/或加油站接收的每单位体积燃料成本为零。在重置存储器中选定的变量之后，方法500返回到502。
这样，方法500可估计当车辆行驶到未知目的地时针对车辆行驶路线的车辆操作成本。当车辆实际上以较低辛烷值燃料操作时，可估计用于以较高辛烷值燃料操作车辆的车辆操作费用，并且反之亦然。
在522处，方法500判断路线是否将行驶超过(大于(G.T.))一天或者路线是否将重复几天。可重复几天的出行示例是到驾驶员生意或工作的地方的出行。可判断越过国家的行驶路线为大于一天的出行。方法500可询问驾驶员以确定出行是否被重复。如果行驶路线大于预定距离，则方法500可判断行驶路线将需要一天以上的行驶。如果方法500判断行驶路线将被重复或行驶超过一天以上，则答案为“是”且方法500进行到524。否则，答案为“否”且方法500进行到526。
在524处，方法500基于大气状况检索用于发动机燃料消耗的调节因数。例如，方法500可检索经验确定的变量，当该变量乘以来自BFSC表或函数的输出时，基于湿度、环境温度和环境压力，该变量调节估计的发动机燃料消耗。该变量在行驶路线预期进行的每天被检索。例如，如果预期车辆从周一到周五行驶相同路线，则针对预期车辆从周一到周五行驶的路线，基于湿度、温度和大气压力检索用于调节高辛烷值BFSC表或函数的输出和较低辛烷值BFSC表的输出的变量。因此，可以有五个或更多个湿度调节变量、五个或更多个温度调节变量、和五个或更多个大气压力调节变量。对于增加环境湿度，湿度调节变量可降低BFSC函数输出值，因为较高湿度可允许附加的点火提前角。对于降低环境湿度，湿度调节变量可增加BFSC函数输出值，因为发动机可以趋于在较低湿度水平下爆震。类似地，对于降低的环境温度，环境温度调节变量可降低BFSC函数输出值，因为较低环境温度可允许附加的点火提前角。对于增加的环境温度，环境温度调节变量可增加BFSC函数输出值，因为较高环境温度可使发动机爆震。此外，用于车辆质量(包括牵引的拖车)的调节系数可被提供以调节来自较低辛烷值BFSC表和较高辛烷值BFSC表的输出。
如果预期车辆行驶一天以上，则检索每天沿行驶路线的位置的环境湿度、环境温度和大气压力值。方法500检索经验确定的变量，当该变量乘以来自BFSC表或函数的输出时，基于每天沿行驶路线的位置的湿度、环境温度和环境压力，该变量调节估计的发动机燃料消耗。在检索到经验确定的变量补偿针对环境湿度、环境温度和环境压力的BFSC之后，方法500进行到526。
在526处，方法500估计车辆用于驾驶已知行驶路线将消耗的高辛烷值燃料的量和低辛烷值燃料的量。已知行驶可基于车辆的开始位置和目的地。用于已知行驶路线的车辆数据(如，发动机转速、发动机扭矩，和在特定发动机转速和扭矩下行驶的时间)可不存储在存储器中。然而，行驶路线数据可从导航数据库检索，并且发动机工况可基于从导航数据库检索的信息进行估计。例如，如果期望的行驶路线是在高速路上，该高速路具有70英里每小时的速度限制、零坡度且具有5英里长度，则方法500可估计车辆将以X RPM的发动机转速、YN-m的发动机扭矩，以及刚超过7分钟的行驶时间操作。发动机转速和扭矩估计基于车辆的变速器被期望操作的档位，该档位基于变速器切换规律和用于行驶路线的车辆速度限制。变速器切换规律输出是变速器档位。基于车辆道路负荷(包括，坡度、选定的变速器档位和车辆速度)确定发动机转速和扭矩。针对已知的车辆行驶路线，估计发动机转速、发动机扭矩和在该发动机转速和扭矩下操作的时间。
基于针对已知行驶路线的所估计的发动机转速、发动机扭矩和在该转速和扭矩下操作的时间，方法500估计车辆将消耗的高辛烷值燃料的量。具体地，所估计的发动机转速和扭矩索引表或函数，该表或函数保存经验确定的发动机制动燃料消耗率的值。发动机的燃料消耗可以以每单位时间的体积(如，加仑每小时)为单位来表示。因此，对于选定的发动机转速和扭矩，该表或函数输出发动机消耗较高辛烷值燃料的速率。表输出乘以发动机在选定的发动机转速和扭矩下操作的时间量以确定消耗的燃料量。如果发动机转速和扭矩随驾驶路线变化，则在若干更小的时间间隔上消耗的燃料将被求和以确定估计车辆和发动机消耗的燃料量。基于针对发动机以较低辛烷值燃料操作时的BFSC表或函数，还提供较低辛烷值燃料的类似估计。
基于在524处检索的调节因数，针对环境温度、大气压力和湿度，还调节发动机燃料消耗估计。在一个示例中，调节因数或参数从存储器检索，并且乘以来自较高辛烷值BFSC表或函数输出的值和来自较低辛烷值BFSC表或函数输出的值。进一步地，用于补偿在较高环境温度或较低环境温度下驾驶车辆的空气动力学的附加乘数乘以从较高辛烷值BFSC表或函数输出的值和从较低辛烷值BFSC表或函数输出的值。这样，针对环境车辆工况，调节用于已知目的地的车辆燃料消耗估计。在确定在行驶路线上操作车辆的较高辛烷值燃料的量和较低辛烷值燃料的量的估计之后，方法500进行到528。
此外，在一些示例中，方法500可估计当发动机操作在较低辛烷值燃料和较高辛烷值燃料时是否预期发动机在行驶路线上爆震。在一个示例中，描述当以较高辛烷值燃料操作发动机时的发动机爆震可能性的表或函数经由发动机转速、发动机扭矩和在该发动机转速和扭矩下操作的时间量而被索引。如果预期发动机爆震，则该表或函数输出1值，而如果未预期发动机爆震，则该表或函数输出0值。如果估计在行驶路线上发生爆震，则存储器中的位可以被设置为通知驾驶员如果发动机以较高辛烷值燃料操作则预期行驶路线上的爆震。同样地，用于以较低辛烷值燃料操作发动机的行驶路线数据(如，发动机转速、发动机扭矩、在该发动机转速和扭矩下操作的时间量)被用来索引描述当以较低辛烷值燃料操作发动机时的发动机爆震可能性的表或函数。如果预期发动机爆震，则该表或函数输出1值，而如果未预期发动机爆震，则该表或函数输出0值。如果估计在行驶路线上发生爆震，则存储器中的位可以被设置为通知驾驶员如果发动机以较低辛烷值燃料操作则预期行驶路线上的爆震。
在528处，方法500显示用于以较低辛烷值燃料和较高辛烷值燃料在行驶路线上操作车辆的每单位距离的成本估计(如，针对较高辛烷值燃料行驶的每英里0.09美元，以及针对较低辛烷值燃料行驶的每英里0.12美元)。在一个示例中，在信息显示器202上显示成本，如在图2和图6中所示的。显示的信息允许驾驶员做出明智的决定是选择较高辛烷值燃料还是较低辛烷值燃料。此外，如果发动机基于在526处存储在存储器中的位以较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料来操作，则显示器可以通知驾驶员是否估计在行驶路线上发生爆震。
在一些示例中，方法500还可选择燃料操作车辆，其中，基于成本估计以较高辛烷值燃料或较低辛烷值燃料操作车辆，以及当车辆以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作时，是否估计在行驶路线上发生爆震。例如，如果用于车辆以较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料操作的爆震指示位包含0值，并且以较低辛烷值燃料操作车辆的行驶的每单位距离的成本较低，则方法500选择车辆以较低辛烷值燃料操作。燃料选择可经由射频被传输到燃料加油站和/或燃料泵，使得燃料加油站将低辛烷值燃料泵送到车辆。在显示和/或传输用于操作车辆的燃料成本之后，方法500返回到502。
这样，方法500可估计用于行驶已知的行驶路线的较高辛烷值燃料的量和较低辛烷值燃料的量。该估计可补偿环境湿度、压力和温度。
因此，图5的方法提供一种车辆方法，其包括：从传感器检索发动机操作信息；基于所述发动机操作信息，基本上同时(如，在几秒内)估计经由所述车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本；以及同时显示所述车辆针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。该方法包括，其中，所述发动机操作信息是发动机转速和扭矩。该方法进一步包括，基于针对所述较高辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述高辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。该方法进一步包括，基于针对所述较低辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。
在一些示例中，该方法包括，其中，所述发动机制动燃料消耗率函数针对天气状况进行调节。该方法包括，其中，所述车辆针对所述较高辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本基于经由驾驶员或燃料泵发射器输入到控制器的所述较高辛烷值燃料的成本。
图5的方法还提供一种车辆方法，其包括：从传感器检索发动机操作信息；基于所述发动机操作信息，基本上同时估计经由所述车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本；以及响应于针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本，将燃料从所述车辆的外部的燃料泵供应到所述车辆。该方法包括，其中，在所述车辆中的控制器将燃料类型通信到所述车辆外部的所述燃料泵。该方法包括，其中，所述车辆外部的所述燃料泵将所述燃料类型供应到所述车辆，例如通过经由射频传输。该方法进一步包括，基于针对所述较低辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。
在一些示例中，该方法包括，其中，驾驶员选择燃料供应到所述车辆。该方法包括，其中，当针对所述较高辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本较低时，选择所述较高辛烷值燃料。该方法包括，其中，当针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本较低时，选择所述较低辛烷值燃料。该方法进一步包括，从外部源检索未来天气信息并且响应于所述未来天气信息调节行驶的每单位距离的成本。
现在参考图6，示出用于选择具有较高辛烷值或较低辛烷值的燃料的方法。图6的方法的至少一部分可以被合并为存储在图3中所示的控制器312的非暂时性存储器中的可执行指令。进一步地，图6的方法的一部分可以经由控制器312的输入和输出执行，该输入和输出操作在控制器外部并且在本文所描述的系统和装置的范围内的装置上。图6的方法结合图5的方法执行并且同时执行图5的方法。进一步地，在一些示例中，信息可在图5的方法和图6的方法之间进行交换。
在602处，方法600确定发动机工况。通过从在图1至图4中示出的传感器和致动器接收输入，可确定发动机工况。发动机工况可包括但不限于发动机转速、通过发动机的气流、发动机温度、如根据加速器踏板或其他源指示的驾驶员需求扭矩、环境空气温度、环境空气压力、环境湿度、发动机爆震和车辆速度。在确定发动机工况之后，方法600进行到604。
在604处，方法600调节供应到发动机的燃料量。通过调节燃料喷射器打开的时间量来调节供应到发动机的燃料量，通过调节燃料喷射器脉冲宽度打开燃料喷射器。在一个示例中，驾驶员需求扭矩和发动机转速索引输出期望的驾驶员需求扭矩的表或函数。针对当发动机以化学计量比状况操作时，驾驶员需求扭矩索引保存经验确定的燃料量的表。该表输出燃料量以及燃料量或质量，该燃料量或质量转化成输出到一个或更多个燃料喷射器的燃料喷射器脉冲宽度。燃料量可以响应于发动机温度和其他工况变富或变稀。燃料量或质量可以是供应到发动机的个体汽缸的量，并且每个发动机汽缸可接收类似的燃料量。在确定并输出供应到发动机的燃料量之后，方法600进行到606。
在606处，方法600调节供应到发动机的空气量。通过调节发动机节气门位置和发动机气门正时来调节供应到发动机的空气量。在一个示例中，基于发动机工况确定期望的发动机空气燃料比。期望的发动机空气燃料比乘以在604处确定的燃料质量，从而确定针对燃烧事件的汽缸中的期望的空气量。节气门和凸轮气门正时被调节以提供汽缸中的期望的空气量。在调节发动机空气量之后，方法600进行到608。
在608处，方法600基于发动机汽缸中的空气量和发动机转速确定发动机火花正时。在一个示例中，经验确定的火花值被存储在表或函数中，该表或函数经由发动机转速和汽缸空气量进行索引，该表输出火花正时。火花正时可基于标称辛烷值燃料(如，90辛烷值燃料)。可替代地，多个火花表或函数可被提供用于不同的辛烷值燃料。用于确定火花正时的特定表基于供应到发动机的燃料的辛烷值。在确定发动机火花正时之后，方法600进行到610。
在610处，方法600确定是否存在发动机爆震。在一个示例中，发动机爆震可经由发动机爆震传感器或加速计来确定。来自爆震传感器的输出由控制器接收。如果方法600判断存在发动机爆震，则答案为“是”且方法600进行到612。否则，答案为“否”且方法600进行到614。发动机火花正时可至少部分基于燃料辛烷值。特别地，较高辛烷值燃料可允许增加的火花正时以增加发动机扭矩和效率。较低辛烷值燃料可需要延迟的火花正时以降低发动机爆震的可能性。
在612处，方法600响应于发动机爆震强度调节在608处确定的火花正时。通过对爆震传感器输出积分并且确定积分后的值，可确定发动机爆震强度。如果检测到爆震，则发动机火花正时可被延迟以降低发动机爆震强度。在响应于发动机爆震调节发动机火花正时之后，方法600进行到614。
在614处，方法600以在608或612处确定的火花正时将火花递送至发动机汽缸。如果指示发动机爆震，则以在612处确定的正时延迟并输出火花正时。经由点火线圈和火花塞将火花提供至发动机汽缸。在火花被输出到发动机之后，方法600进行到退出。
注意，本文所包括的示例性控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。进一步地，本文描述的方法可以是由物理世界中的控制器采取的措施和控制器内的指令的结合。本文公开的控制方法和例程可作为可执行指令储存在非暂时性存储器中，并且可与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合由包括控制器的控制系统实施。本文所描述的特定例程可表示任何数目的处理策略中的一种或更多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所图示说明的各种动作、操作和/或功能可按图示说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样，处理的次序不是实现在此所述的示例性示例的特征和优点所必需的，而是为易于图示说明和描述提供。根据所使用的特定策略，可重复执行所图示说明的动作、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步地，所述动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作与电子控制器结合通过执行在包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而实施。
这样结束了本说明书。在不偏离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员阅读该说明书将想起许多替换和修改。例如，在天然气、汽油、柴油、或替代燃料配置中操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10以及V12发动机可使用本说明书以获益。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应理解成包括一个或更多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求进行保护。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种车辆方法，其包括：
从传感器检索发动机操作信息；
基于所述发动机操作信息和当前天气状况及未来天气预报，基本上同时估计经由车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本；以及
同时显示所述车辆针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发动机操作信息是发动机转速和扭矩。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，基于针对所述较高辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述较高辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，基于针对所述较低辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本，并且其中天气信息包括当前湿度水平以及期望的湿度水平，和当前大气压力以及期望的大气压力，所述天气信息为关于未来预定的几天确定的天气信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述发动机制动燃料消耗率函数针对天气状况被调节。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆针对所述较高辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本基于经由驾驶员或燃料泵发射器输入到控制器的所述较高辛烷值燃料的成本。
7.一种车辆方法，其包括：
从传感器检索发动机操作信息；
从外部源检索未来天气信息；
基于所述发动机操作信息，基本上同时估计经由车辆针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本；
响应于所述未来天气信息，调节行驶的每单位距离的所述成本；以及
响应于针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料行驶的经调节的每单位距离的所述成本，将燃料从所述车辆的外部的燃料泵供应到所述车辆。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述车辆中的控制器将燃料类型通信到所述车辆外部的所述燃料泵。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述车辆外部的所述燃料泵将所述燃料类型供应到所述车辆。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，基于针对所述较低辛烷值燃料的发动机制动燃料消耗率函数，估计所述车辆针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的成本。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，驾驶员选择燃料供应到所述车辆。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，当针对所述较高辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本较低时，选择所述较高辛烷值燃料。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，当针对所述较低辛烷值燃料行驶的每单位距离的所述成本较低时，选择所述较低辛烷值燃料。
14.根据权利要求7所述的方法，其中，天气信息包括当前湿度水以及期望的湿度水平，和当前大气压力以及期望的大气压力。
15.一种车辆系统，其包括：
车辆；和
在所述车辆中的控制器，所述控制器包括：用于基本上同时地，基于未来车辆行驶路线，估计针对较高辛烷值燃料和较低辛烷值燃料的所述车辆行驶的每单位距离的成本的非暂时性指令；和用于同时显示针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料的所述未来车辆行驶路线的行驶的每单位距离的所述成本的指令，其中，行驶的每单位距离的所述成本进一步基于未来天气预报。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述未来车辆行驶路线基于所述车辆的当前位置和由车辆占用人输入的车辆目的地。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述未来车辆行驶路线基于存储在控制器存储器中的行驶路线。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，存储在控制器存储器中的所述行驶路线包括沿所述未来车辆行驶路线获取的发动机转速值和发动机扭矩值。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，行驶的每单位距离的所述成本基于发动机制动燃料消耗率函数，其中针对天气状况调整所述发动机制动燃料消耗率函数。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制器指令包括根据车辆时间表是否已知以不同的方式估计针对所述较高辛烷值燃料和所述较低辛烷值燃料的所述未来车辆行驶路线的行驶的每单位距离的所述成本的指令。
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