專利名稱：用于識別柴油發動機內燃料類型的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于識別柴油發動機中的燃料類型的方法，即識別 壓縮點火而不是火花點火其內的混合物的發動機中的燃料類型的方法。
背景技術：
在世界的某些地區(例如巴西)，火花點火式內燃機用呈現不同特 征(例如不同的空氣/燃料化學當量比)的不同類型的液體燃料(例如，
純汽油、水合醇(hydrate alcohol )、或汽油和醇的混合物)供料。因此， 對于由火花點火的內燃機所驅動的車輛，為了依據實際使用的燃料類型 最優化燃燒控制，建議使用能夠識別油箱內的燃料類型的裝置。
當前，現代柴油發動機也可使用除柴油之外的燃料，其在商業上稱 作"生物柴油"并且由柴油和源自生物質的燃料(例如，諸如菜籽油的 植物油)的混合物構成。但是，在現代柴油發動機內，發動機控制系統 被校準為僅對柴油最優化燃燒過程，以最大化產生的機械動力并最小化 燃料消耗和有害排放。因此，當使用生物柴油代替柴油時，校準為使用 柴油的發動機控制系統不能獲得最佳燃燒，且結果是顯著增加了污染排 放(特別是關于NOx)。
從以上可知，顯然需要確定一種用于識別柴油發動機內的燃料類型 的方法，其可有效地、高效地、廉價地在柴油發動機本身的控制系統內 實施。
發明內容
本發明的目的是提供一種識別柴油發動機內的燃料類型的方法，其 可有效地、高效地、廉價地在柴油發動機自身的控制系統內實施。
依據本發明，提供了 一種用于識別通過壓縮混合物點火的柴油發動 機內的燃料類型的方法，所述方法包括下列步驟
確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比；確定供給到發動機的多個氣缸的新鮮空氣量； 確定噴射到氣缸內的燃料量；
依據供給到氣缸的新鮮空氣量、噴射到氣缸內的燃料量、和最后使 用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比，確定燃燒的理論空氣/燃料比；
確定燃燒的實際空氣/燃料比；
將理論空氣/燃料比和實際空氣/燃料比進行比較；以及
依據理論空氣/燃料比和實際空氣/燃料比之間的比較，識別實際使用 的燃料類型。
現將參照示出非限制性實施方式的附圖描述本發明；特別地，附圖 l是實施本發明的燃料類型識別方法的柴油發動機的示意圖。
具體實施例方式
在附圖中，附圖標記l整體上表示柴油發動機型內燃機，即壓縮點 火而不是火花點火其內混合物的發動機。發動機1設置有多個氣缸2(在 附圖僅顯示了其中一個)，每個氣缸通過至少一個進氣門4連接到進氣 歧管3,并通過至少一個排氣門6連接到排氣歧管5。進氣歧管3通過 在關閉位置和全開位置之間可調的節氣門7接收冷空氣(即，來自外部 環境的空氣)。末端設有消音器(公知且未示出)以將燃燒產生的氣體 釋放到大氣內的排氣管8從排氣歧管5引出。此外，將排氣歧管5連接 到進氣歧管3的再循環管9從排氣歧管5引出并通過在關閉位置和全開 位置之間可調的再循環閥IO調節。
依據優選實施方式，壓縮機(未示出)對供給到進氣歧管3的空氣 進行壓縮，并且或者由排氣歧管(渦輪增壓器)內的氣體致動或者由曲 軸(正位移壓縮機)致動。
通過已知類型的噴射器11將燃料直接噴射到各個氣缸2的頂部，其 中所述噴射器11從由高壓燃料泵13供料的共用管12 (稱作"共軌") 接收加壓的燃料。高壓燃料泵13接收來自低壓燃料泵14的燃料，其中 所述低壓燃料泵14從燃料箱15內部抽取燃料，燃料箱15設置有用于確定燃料箱15自身內所存燃料量的傳感器16。
發動機1進一步包括控制節氣門7、再循環閥10和噴射器11的控 制單元17，用于依據發動機1的工作條件并依據從駕駛員接收到的指令 用一定量的具有一定比率的燃燒劑(新鮮空氣)和燃料填充氣缸2。線 性氧傳感器18 (或UEGO傳感器)連接到控制單元17，傳感器沿排氣 管8布置以測量排氣管8自身內所含氣體內存在的燃料量。此外，空氣 流量計19連接到控制單元17，流量計布置在節氣門7的上游以測量流 向氣缸2的新鮮空氣的流速。
依據不同的實施方式(未示出)，不存在節氣門7,且供給到氣缸的 新鮮空氣主要通過作用再循環閥IO加以控制。
使用時，控制單元17接收與駕駛員作用在其上的加速器踏板的位 置成比例的信號并依據加速踏板的位置調整由噴射器11噴射進氣缸2 內的燃料流量。此外，控制單元17改變供給到氣缸2的新鮮空氣的流 量以最優化氣缸2自身內的燃料燃燒。重要的是觀察到，尤其在瞬變過 程中，空氣(燃燒劑)和燃料之間的空氣/燃料比(也稱作A/F比)也 可能和化學當量比相差很遠(例如，在使用時，由線性氧傳感器18所 檢測到的信號可在1.1到8之間改變)。
此種控制策略和火花點火式內燃機的控制策略(Otto循環)非常不 同，在Otto循環中，空氣流速總是和燃料量相關聯，因此總是以空氣/ 燃料化學當量比進行燃燒以獲得三元催化轉換器的最大效率。換言之， 在壓縮—點火式內燃機1 (柴油發動機循環)內，空氣/燃料比也可能離 化學當量比非常遠，且線性氧傳感器18僅用于辨別可能的故障；相反， 在火花點火式內燃機(Otto循環)內，必須總是以空氣/燃料化學當量 比進行燃燒，且因此由線性氧傳感器18提供的信號構成了主要的控制 信號。
以下描述控制單元17用于識別發動機1實際使用的一一即實際存 在于燃料箱15內的一一燃料類型的方法。
起初，控制單元17從發動機1實際使用的燃料類型與最后使用的 燃料類型相同的假設起動；因此，控制單元17確定出最后使用的燃料 類型的空氣/燃料化學當量比(這些值預防性地存儲在控制單元17的存 儲器內)。控制單元17使用空氣流量計19測量供給到氣缸2的新鮮空氣量； 此外，控制單元17依據用于控制噴射器11的驅動信號確定噴射到氣缸 2內的燃料量。最后，控制單元17利用布置在排氣管8內的線性氧傳感 器18所做的測量確定燃料的有效空氣/燃料比。
此時，控制單元17依據供給到氣缸2的新鮮空氣量、依據噴射到 氣缸2內的燃料量、以及依據最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當 量比確定出燃燒的理論空氣/燃料比。
將理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比加以比較，并依據理論空氣/ 燃料比與實際空氣/燃料比之間的比較識別出實際使用的燃料類型。特 別地，如果理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的差值低于第 一 閾 值，則認為所用燃料類型與最后使用的燃料類型相同；相反，如果理論 空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的差值高于第 一 閾值，則認為實際 使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同，且依據理論空氣/燃料比 與實際空氣/燃料比之間的差值確定實際使用的燃料類型。
優選地，在控制單元17的存儲器內，存儲有實驗映射，其依據以 前使用的燃料類型并依據理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的差 值提供實際使用的燃料類型。
依據優選實施方式，只有在短于第二閾值的時間間隔期間在理論空 氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間出現了差值，控制單元17才認為實際 使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同。
從上述可清楚獲知，理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的差 值，只有在此種差值足夠高(高于第一閾值)和足夠快(低于第二閾值) 時，才歸因于所用燃料的變化。
依據優選實施方式，利用傳感器16，控制單元17確定出燃料箱15 內所存的燃料量，并僅在燃料箱15內所存的燃料量出現正變差后識別 實際使用的燃料類型。換言之，如果燃料箱15內的燃料量沒有出現正 變差，即，如果沒有燃料添加到燃料箱15，則燃料箱15內所存的燃料 類型不能改變。
重要的是強調，只有在理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的 差值足夠高(高于第一閾值)和足夠快(低于第二閾值)時，才認為實際使用的燃料類型與最后使用的燃料類型不同；此種條件對于區別由燃 料類型變化所引起的差值和由不可避免的儀器誤差和/或元件漂移所引 起的差值，是必不可少的。
上述的燃料類型識別策略特別有效，因為柴油呈現出和生物柴油的 空氣/燃料化學當量比(一般從9到11)非常不同的空氣/燃料化學當量 比(等于14.56)。因此，理論空氣/燃料比與實際空氣/燃料比之間的差 值的"顯著"和"快速"的變化歸因于所用燃料的變化。
顯然，依據實際使用的燃料類型，控制單元17可改變發動機1的 控制參數，從而能夠在所有運行條件下最優化燃燒。特別地，依據實際 使用的燃料類型，控制單元17可改變下列參數燃燒效率、噴射的啟 動時刻、多次噴射的分量、燃燒EGR率目標、噴射壓力目標、線性氧 傳感器18的控制、發動機排放模式以及微粒過濾器累積模式。
可替代地，上述參數或者可利用幾個映射來改變，每個映射對應于 某種類型的燃料，或者通過依靠燃料類型的修正因子來改變。
依據另一實施方式(未示出)，實際空氣/燃料比可利用相對于線性 氧傳感器18而言較為不同并更加成熟的傳感器來測量；例如，可利用 沿排氣管8布置的NOx傳感器。
上述燃料類型識別策略是有效的，因為它容許快速而精確地確定實際 使用的燃料類型，并且也可簡單廉價地實施，因為不需要高的計算能力并 僅使用了在現代柴油發動機內已經可用的信號。
8
權利要求
1.一種用于識別通過壓縮混合物點火的柴油發動機(1)內的燃料類型的方法，所述方法包括下列步驟確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比；確定供給到所述發動機(1)的多個氣缸(2)的新鮮空氣量；確定噴射到所述氣缸(2)內的燃料量；依據供給到所述氣缸(2)的新鮮空氣量、噴射到所述氣缸(2)內的燃料量、和最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比確定燃燒的理論空氣/燃料比；確定燃燒的實際空氣/燃料比；將所述理論空氣/燃料比和所述實際空氣/燃料比進行比較；以及依據所述理論空氣/燃料比和所述實際空氣/燃料比之間的比較，識別實際使用的燃料類型。
2. 如權利要求l所述的方法，其中，如果所述理論空氣/燃料比和 所述實際空氣/燃料比之間的差值低于第 一 閾值，則認為實際使用的燃 料類型與最后使用的燃料類型相同。
3. 如權利要求2所述的方法，其中，如果所述理論空氣/燃料比和 所述實際空氣/燃料比之間的差值高于所述第 一 閾值，則認為實際使用 的燃料類型與最后使用的燃料類型不同。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，實際使用的燃料類型依據所 述理論空氣/燃料比和所述實際空氣/燃料比之間的差值確定。
5. 如權利要求4所述的方法，其中，使用了實驗映射，其依據先 之間的差值，提供實際使用的燃料類型。
6. 如權利要求3所述的方法，其中，只有在短于第二閾值的時間 間隔期間在所述理論空氣/燃料比和所述實際空氣/燃料比之間出現了差 值，才認為實際使用的燃料類型和最后使用的燃料類型不同。
7. 如權利要求l所述的方法，包括進一步的步驟確定燃料箱(15)內所存的燃料量；以及僅在所述燃料箱(15)內所存的燃料量發生正變差后，識別實際使 用的燃料類型。
8. 如權利要求l所述的方法，其中，供給到所述氣缸(2)的所述 新鮮空氣量通過布置在進氣歧管(3)上游的空氣流量計(19)測量。
9. 如權利要求l所述的方法，其中，燃燒的實際空氣/燃料比通過 沿排氣管(8)布置的線性氧傳感器(18)測量。
10. 如權利要求l所述的方法，其中，燃燒的實際空氣/燃料比通過 沿排氣管(8)布置的NOx傳感器測量。
全文摘要
一種用于識別柴油發動機內的燃料類型的方法，所述方法包括確定最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比；確定供給到發動機(1)的多個氣缸(2)的新鮮空氣量；確定噴射到氣缸(2)內的燃料量；依據供給到氣缸(2)的新鮮空氣量、噴射到氣缸(2)內的燃料量、和最后使用的燃料類型的空氣/燃料化學當量比確定燃燒的理論空氣/燃料比；確定燃燒的實際空氣/燃料比；將理論空氣/燃料比和實際空氣/燃料比進行比較；以及依據理論空氣/燃料比和實際空氣/燃料比之間的比較識別實際使用的燃料類型。
文檔編號F02D41/00GK101302965SQ200710101739
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月8日 優先權日2006年5月8日
發明者加布里埃萊·塞拉, 馬泰奧·德·切薩雷 申請人:瑪涅蒂瑪瑞利動力系公開有限公司