專利名稱：乙醇含量確定系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，且更具體地涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當(dāng)前所署名發(fā)明人的 工作(在背景技術(shù)部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的各 方面，既不明顯地也非隱含地被承認(rèn)為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)?，F(xiàn)在參考圖1，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣歧管104抽吸到 發(fā)動(dòng)機(jī)102中。節(jié)氣門閥106控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流。節(jié)氣門致動(dòng)器模塊108控制 節(jié)氣門閥106，因而控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流。節(jié)氣門致動(dòng)器模塊108可包括例如電子 節(jié)氣門控制器(ETC)?？諝馀c來自于一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器110的燃料混合以形成空氣/ 燃料混合物。燃料致動(dòng)器模塊111控制燃料噴射器110?？諝?燃料混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)102的一個(gè)或多個(gè)氣缸112內(nèi)燃燒?？諝?燃料混合 物的燃燒可通過例如燃料噴射或提供給火花塞114的火花啟動(dòng)。在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 中，火花致動(dòng)器模塊116控制提供給火花塞114的火花。空氣/燃料混合物的燃燒產(chǎn)生扭矩和排氣。更具體地，在空氣/燃料混合物在氣 缸中的燃燒期間，扭矩經(jīng)由放熱和膨脹產(chǎn)生。扭矩由發(fā)動(dòng)機(jī)102的曲軸118傳遞通過傳動(dòng) 系(未示出)到達(dá)一個(gè)或多個(gè)車輪，以推進(jìn)車輛。排氣從氣缸排出給排氣系統(tǒng)120。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 130控制發(fā)動(dòng)機(jī)102的扭矩輸出。例如，ECM 130基于駕駛 員輸入和/或其它輸入來控制發(fā)動(dòng)機(jī)102的扭矩輸出。駕駛員輸入模塊132將駕駛員輸入 提供給ECM 130。駕駛員輸入可包括例如加速踏板位置、制動(dòng)踏板位置、巡航控制輸入和/ 或其它合適的駕駛員輸入。其它輸入可包括例如來自于各個(gè)傳感器的輸入和/或來自于其 它控制器(未示出)的輸入，其它控制器例如變速器控制模塊、混合動(dòng)力控制模塊和底盤控 制模塊。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)包括位置確定模塊和乙醇確定模塊。所述位置確定 模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸內(nèi)的壓力以及在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期 間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩中的一個(gè)來確定在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi) 燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角。所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定燃料的乙醇含量。在其它特征中，所述燃燒控制模塊還包括放熱模塊。所述放熱模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī) 循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定燃料的放熱曲線。所述位置確定模塊基 于所述放熱曲線來確定曲軸角。在另外的特征中，所述放熱模塊基于氣缸壓力和拖動(dòng)氣缸壓力(motored cylinder pressure)來確定氣缸壓力比；確定每個(gè)氣缸壓力比的對應(yīng)放熱值；以及基于所述放熱值來確定放熱曲線。在進(jìn)一步的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括放熱模塊。所述放熱模塊基于在發(fā) 動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定燃料的放熱曲線，且基于所述放熱 曲線來確定百分比放熱值。所述位置確定模塊基于所述百分比放熱值來確定曲軸角。在另外的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括扭矩比確定模塊。所述扭矩比確定模 塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的扭矩和氣缸的拖動(dòng)扭矩來確定扭矩比。所述 位置確定模塊基于所述扭矩比來確定曲軸角。在其它特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括扭矩比確定模塊。所述扭矩比確定模塊 基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的扭矩和氣缸的拖動(dòng)扭矩來確定扭矩比。所述扭 矩比確定模塊基于所述扭矩比來確定百分比扭矩比。所述位置確定模塊基于所述百分比扭 矩比來確定曲軸角。在另外的特征中，所述扭矩比分別對應(yīng)于預(yù)定曲軸角，且每個(gè)扭矩比等于在一個(gè) 預(yù)定曲軸角下的測量扭矩與在一個(gè)預(yù)定曲軸角下的拖動(dòng)扭矩的商。在進(jìn)一步的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括燃燒控制模塊。所述燃燒控制模塊 基于乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的燃料質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。在另外的特征中，所述燃燒控制模塊基于乙醇含量來調(diào)節(jié)至少一個(gè)其它燃燒參數(shù)。一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)包括位置確定模塊和乙醇確定模塊。所述位置確定 模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸內(nèi)的壓力來確定在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán) 期間在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角。所述乙醇確定模塊基于所述曲軸 角來確定燃料的乙醇含量。在其它特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括放熱模塊。所述放熱模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī) 循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定燃料的放熱曲線。所述位置確定模塊基 于所述放熱曲線來確定曲軸角。在另外的特征中，所述放熱模塊基于氣缸壓力和拖動(dòng)氣缸壓力來確定氣缸壓力 比；確定每個(gè)氣缸壓力比的對應(yīng)放熱值；以及基于所述放熱值來確定放熱曲線。在進(jìn)一步的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括放熱模塊。所述放熱模塊基于在發(fā) 動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定燃料的放熱曲線，且基于所述放熱 曲線來確定百分比放熱值。所述位置確定模塊基于所述百分比放熱值來確定曲軸角。在另外的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括燃燒控制模塊。所述燃燒控制模塊基 于乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的燃料質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)包括位置確定模塊和乙醇確定模塊。所述位置確定 模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩來確定在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間 在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角。所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來 確定燃料的乙醇含量。在其它特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括扭矩比確定模塊。所述扭矩比確定模塊 基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的扭矩和氣缸的拖動(dòng)扭矩來確定扭矩比。所述位 置確定模塊基于所述扭矩比來確定曲軸角。在另外的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括扭矩比確定模塊。所述扭矩比確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的扭矩和氣缸的拖動(dòng)扭矩來確定扭矩比。所述 扭矩比確定模塊基于所述扭矩比來確定百分比扭矩比。所述位置確定模塊基于所述百分比 扭矩比來確定曲軸角。在進(jìn)一步的特征中，所述扭矩比分別對應(yīng)于預(yù)定曲軸角，且每個(gè)扭矩比等于在一 個(gè)預(yù)定曲軸角下的測量扭矩與在一個(gè)預(yù)定曲軸角下的拖動(dòng)扭矩的商。在另外的特征中，所述燃燒控制系統(tǒng)還包括燃燒控制模塊。所述燃燒控制模塊基 于乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的燃料質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。本發(fā)明涉及下述技術(shù)方案。1. 一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量 的氣缸內(nèi)的壓力和在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩中的一個(gè)來 確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。2.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，其 中，所述位置確定模塊基于所述放熱曲線來確定所述曲軸角。3.根據(jù)方案2所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述放熱模塊基于所述氣缸壓力和拖 動(dòng)氣缸壓力來確定氣缸壓力比；確定每個(gè)所述氣缸壓力比的對應(yīng)放熱值；以及基于所述放 熱值來確定所述放熱曲線。4.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，且基 于所述放熱曲線來確定百分比放熱值，其中，所述位置確定模塊基于所述百分比放熱值來 確定所述曲軸角。5.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定模 塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來確 定扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述扭矩比來確定所述曲軸角。6.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定模 塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來確 定扭矩比，且基于所述扭矩比來確定百分比扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述百分 比扭矩比來確定所述曲軸角。7.根據(jù)方案5所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩比分別對應(yīng)于預(yù)定曲軸角，且 每個(gè)所述扭矩比等于在所述預(yù)定曲軸角中的一個(gè)下的測量扭矩與在所述預(yù)定曲軸角中的 所述一個(gè)下的拖動(dòng)扭矩的商。8.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括燃燒控制模塊，所述燃燒控制模塊基 于所述乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的所述燃料的質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。9.根據(jù)方案8所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述燃燒控制模塊基于所述乙醇含量 來調(diào)節(jié)至少一個(gè)其它燃燒參數(shù)。10. 一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸內(nèi)的壓力來確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的 燃料時(shí)的曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。11.根據(jù)方案10所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所 述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，其 中，所述位置確定模塊基于所述放熱曲線來確定所述曲軸角。12.根據(jù)方案11所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述放熱模塊基于所述氣缸壓力和 拖動(dòng)氣缸壓力來確定氣缸壓力比；確定每個(gè)所述氣缸壓力比的對應(yīng)放熱值；以及基于所述 放熱值來確定所述放熱曲線。13.根據(jù)方案10所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所 述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，且 基于所述放熱曲線來確定百分比放熱值，其中，所述位置確定模塊基于所述百分比放熱值 來確定所述曲軸角。14.根據(jù)方案1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括燃燒控制模塊，所述燃燒控制模塊基 于所述乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的所述燃料的質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。15. 一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲 軸上的扭矩來確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料 時(shí)的曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。16.根據(jù)方案15所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定 模塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來 確定扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述扭矩比來確定所述曲軸角。17.根據(jù)方案15所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定 模塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來 確定扭矩比，且基于所述扭矩比來確定百分比扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述百 分比扭矩比來確定曲軸角。18.根據(jù)方案17所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩比分別對應(yīng)于預(yù)定曲軸角， 且其中，每個(gè)所述扭矩比等于在所述預(yù)定曲軸角中的一個(gè)下的測量扭矩與在所述預(yù)定曲軸 角中的所述一個(gè)下的拖動(dòng)扭矩的商。19.根據(jù)方案15所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括燃燒控制模塊，所述燃燒控制模塊 基于所述乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的所述燃料的質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用領(lǐng)域從下文提供的詳細(xì)說明顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì) 說明和具體示例僅為說明的目的且并沒有意圖限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；圖2A-2B是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖3A-3B是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性燃燒監(jiān)測模塊的功能框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明原理示出了在50%的燃料噴射量被燃燒時(shí)的曲軸角(CA50)和 燃料中的乙醇含量之間的示例性關(guān)系的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明原理示出了在扭矩比和燃燒燃料的CA50之間的示例性關(guān)系的 曲線圖；和圖6A-6B是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下說明本質(zhì)上僅為示例性的且絕不意圖限制本發(fā)明、它的應(yīng)用、或使用。為了清 楚起見，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識類似的元件。如在此所使用的，短語A、B和C的 至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)理解為意味著使用非排他邏輯“或”的一種邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的 是，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。如在此所使用的，術(shù)語模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或更 多軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的、或組)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或提供 所述功能的其他合適的部件。內(nèi)燃機(jī)燃燒空氣/燃料混合物，以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。燃料可包括無鉛汽油。然而，在 一些車輛中，也可以燃燒替代燃料類型。例如，靈活燃料車輛能夠燃燒E85燃料和無鉛汽油 的混合物。E85燃料包括乙醇和汽油的混合物。燃料的乙醇含量(例如，百分比)可影響空 氣/燃料混合物的燃燒。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊確定發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒的預(yù)定量燃料。ECM確定在 燃燒預(yù)定百分比(例如，50%)的燃料時(shí)的曲軸角。燃燒50%的燃料時(shí)的曲軸角稱為CA50。ECM基于CA50來確定燃料的乙醇含量?；谌剂系囊掖己浚粋€(gè)或多個(gè)燃燒參 數(shù)可以被選擇性地調(diào)節(jié)以使得排放和燃料消耗最小化。在一種實(shí)施方式中，ECM基于在燃 料燃燒期間由氣缸壓力測量的氣缸壓力來確定CA50。在另一種實(shí)施方式中，ECM基于在燃 料燃燒期間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩來確定CA50?，F(xiàn)在參考圖2A-2B，示出了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)200和270的功能框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 200和270包括發(fā)動(dòng)機(jī)102，發(fā)動(dòng)機(jī)102燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。空氣通過 節(jié)氣門閥106吸入進(jìn)氣歧管104。節(jié)氣門致動(dòng)器模塊108控制節(jié)氣門閥106的開啟，因而控 制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102的空氣流。來自進(jìn)氣歧管104的空氣被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102可以 包括多個(gè)氣缸，但是為了示例的目的示出了單個(gè)有代表性的氣缸112。僅作為示例，發(fā)動(dòng)機(jī) 102可以包括1、2、3、4、5、6、8、10和/或12個(gè)氣缸。來自進(jìn)氣歧管104的空氣通過相關(guān)進(jìn)氣閥236被吸入到氣缸112中。發(fā)動(dòng)機(jī)控制 模塊(ECM) 230控制由燃料噴射器110噴射的燃料量(例如，質(zhì)量)和燃料噴射正時(shí)。更具 體地，燃料致動(dòng)器模塊111基于來自于ECM230的信號而控制燃料噴射器110的開啟。燃料噴射器110可將燃料直接噴射到氣缸112中，如圖2A-2B所示。在其它實(shí)施 方式中，燃料噴射器110可在中間位置處將燃料噴射到進(jìn)氣歧管104中或者可在多個(gè)位置 處(例如，每個(gè)氣缸的進(jìn)氣閥附近)將燃料噴射到進(jìn)氣歧管104中。噴射的燃料與空氣混 合且形成空氣/燃料混合物。
氣缸112內(nèi)的活塞(未示出)壓縮氣缸112內(nèi)的空氣/燃料混合物?；趤碜杂?ECM230的信號，火花致動(dòng)器模塊116激勵(lì)火花塞114，火花塞114啟動(dòng)空氣/燃料混合物的 燃燒。在其它發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，可以不需要火花塞114來啟動(dòng)燃燒?；鸹ㄕ龝r(shí)可相對于活塞 處于其最上位置時(shí)(稱為上止點(diǎn)(TDC))的時(shí)間來規(guī)定，上止點(diǎn)即空氣/燃料混合物被最大 程度地壓縮的點(diǎn)?？諝?燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞向下，且活塞旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)曲軸118?；钊?qū)動(dòng)曲 軸118向下，直到活塞達(dá)到最下位置(稱為下止點(diǎn)(BDC))?；钊缓箝_始再次向上移動(dòng)且 通過相關(guān)排氣閥238驅(qū)出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)120從車輛排出。進(jìn)氣閥236由進(jìn)氣凸輪軸240控制，排氣閥238由排氣凸輪軸241控制。在其它 實(shí)施方式中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸可控制每個(gè)氣缸的多個(gè)進(jìn)氣閥和/或可控制多組氣缸的進(jìn)氣 閥。類似地，多個(gè)排氣凸輪軸可控制每個(gè)氣缸的多個(gè)排氣閥和/或可控制多組氣缸的排氣 閥。進(jìn)氣凸輪移相器242控制進(jìn)氣凸輪軸240，從而控制進(jìn)氣閥236的開啟(例如，升 程、正時(shí)和持續(xù)時(shí)間)。類似地，排氣凸輪移相器244控制排氣凸輪軸241，因而控制排氣閥 238的開啟(例如，升程、正時(shí)和持續(xù)時(shí)間)。進(jìn)氣閥236和排氣閥238的開啟正時(shí)可相對 于例如TDC位置或BDC位置規(guī)定。移相器致動(dòng)器模塊246基于來自于ECM230的信號而控 制進(jìn)氣凸輪移相器242和排氣凸輪移相器244。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)200和270還可以包括增壓裝置，所述增壓裝置將增壓空氣提供給進(jìn) 氣歧管104。僅作為示例，圖2A-2B示出了渦輪增壓器250。渦輪增壓器250通過流經(jīng)排氣 系統(tǒng)120的排氣提供動(dòng)力且將壓縮空氣充氣提供給進(jìn)氣歧管104。渦輪增壓器250可包括 可變幾何形狀渦輪(VGT)或其它合適類型的渦輪增壓器。廢氣門252選擇性地允許排氣旁通渦輪增壓器250，從而降低渦輪增壓器的輸出 (或增壓)。ECM 230經(jīng)由增壓致動(dòng)器模塊254來控制渦輪增壓器250的增壓。增壓致動(dòng)器 模塊254可通過例如控制廢氣門252的位置或渦輪增壓器250本身(例如，葉片)來調(diào)節(jié) 渦輪增壓器250的增壓?？刹捎弥虚g冷卻器(未示出)以驅(qū)散壓縮空氣充氣的熱量中的一些。該熱量可以 在空氣被壓縮時(shí)產(chǎn)生。另一熱源是排氣系統(tǒng)120。其它發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括增壓器，增壓器將 壓縮空氣提供給進(jìn)氣歧管104且由曲軸118驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)200和270還可以包括排氣再循環(huán)(EGR)閥256，EGR閥256將排氣選 擇性地改向回到進(jìn)氣歧管104。雖然EGR閥256在圖2A-2B中顯示為位于渦輪增壓器250 的上游，但是EGR閥256可以位于渦輪增壓器250的下游。也可采用EGR冷卻器(未示出) 以在排氣提供給進(jìn)氣歧管104之前冷卻改向的排氣。ECM 230基于駕駛員輸入和其它輸入來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)102的扭矩輸出。駕駛員輸入 可包括例如加速踏板位置、制動(dòng)踏板位置、巡航控制輸入和/或其它合適的駕駛員輸入。其 它輸入可包括例如來自于各個(gè)傳感器的輸入和/或來自于其它控制器(未示出)的輸入， 其它控制器例如是變速器控制模塊、混合動(dòng)力控制模塊和底盤控制模塊。ECM 230基于曲軸118的位置從曲軸傳感器258接收曲軸位置信號。曲軸位置信 號可用于確定曲軸118的旋轉(zhuǎn)速度(即，發(fā)動(dòng)機(jī)速度)(單位轉(zhuǎn)每分(rpm))。僅作為示例，曲軸傳感器258可包括可變磁阻(VR)傳感器或其它合適類型的曲軸傳感器。曲軸位置信號可包括脈沖序列。脈沖序列中的每個(gè)脈沖可在隨曲軸118旋轉(zhuǎn)的帶 N個(gè)齒的輪(未示出)的齒經(jīng)過VR傳感器時(shí)產(chǎn)生。因而，每個(gè)脈沖對應(yīng)于曲軸118的角旋 轉(zhuǎn)，其量等于360°除以N個(gè)齒。帶N個(gè)齒的輪還可以包括一個(gè)或多個(gè)沒有齒的間隙，所述 間隙可用作曲軸118的一個(gè)完整轉(zhuǎn)的指示器。ECM 230還可以從其它傳感器接收信號，例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度傳感器、歧管絕對 壓力(MAP)傳感器、空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣空氣溫度(IAT) 傳感器和/或其它合適傳感器。圖2A的ECM 230從氣缸壓力傳感器260接收氣缸壓力信 號(Cylp)。氣缸壓力傳感器260測量氣缸112內(nèi)的壓力且相應(yīng)地產(chǎn)生氣缸壓力信號。雖然僅 示出了單個(gè)代表性氣缸壓力傳感器260，但是可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣缸壓力傳感器。僅作為 示例，可設(shè)置用于發(fā)動(dòng)機(jī)102的每個(gè)氣缸的一個(gè)或多個(gè)氣缸壓力傳感器。氣缸壓力傳感器 260可獨(dú)立地或者與其它部件(例如，火花塞114)相關(guān)聯(lián)地實(shí)施。圖2B的ECM 230從扭矩傳感器262接收扭矩信號。扭矩傳感器262測量曲軸118 上的扭矩且相應(yīng)地產(chǎn)生扭矩信號。扭矩傳感器262可包括表面聲學(xué)扭矩傳感器、磁致彈性 扭矩傳感器、和/或其它合適類型的扭矩傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)200包括根據(jù)本發(fā)明原理的燃燒監(jiān)測模塊280。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)270包括 根據(jù)本發(fā)明原理的燃燒監(jiān)測模塊290。雖然燃燒監(jiān)測模塊280和290顯示為位于ECM 230 內(nèi)，但是燃燒監(jiān)測模塊280和290可位于其它合適位置，例如ECM 230外部。燃燒監(jiān)測模塊280基于由氣缸壓力傳感器260測量的氣缸壓力來確定氣缸112內(nèi) 燃燒的燃料的乙醇含量。燃燒監(jiān)測模塊290基于由扭矩傳感器262測量的曲軸118上的扭 矩來確定氣缸112內(nèi)燃燒的燃料的乙醇含量?；谌剂系囊掖己?，一個(gè)或多個(gè)燃燒參數(shù) 可以被選擇性地調(diào)節(jié)，例如以便使得排放最小化且使得燃料效率最大化?，F(xiàn)在參考圖3A，示出了燃燒監(jiān)測模塊280的示例性實(shí)施方式的功能框圖。燃燒監(jiān) 測模塊280包括放熱模塊302、位置確定模塊304和乙醇確定模塊306。燃燒監(jiān)測模塊280 還可以包括燃燒控制模塊308和存儲(chǔ)器模塊310。放熱模塊302基于在各個(gè)曲軸位置處的氣缸壓力來確定氣缸112內(nèi)燃燒的燃料的 放熱曲線。更具體地，放熱模塊302基于在預(yù)定曲軸位置(即，角度)處的放熱值來確定放 熱曲線。每個(gè)放熱值對應(yīng)于在曲軸角處的氣缸壓力比。在給定曲軸角處的壓力比對應(yīng)于在該給定曲軸角處的測量氣缸壓力除以在該曲 軸角處的拖動(dòng)氣缸壓力。曲軸角由曲軸傳感器258提供。測量氣缸壓力對應(yīng)于由氣缸壓力 傳感器260測量的氣缸壓力。拖動(dòng)氣缸壓力對應(yīng)于在燃燒未發(fā)生時(shí)(即，在氣缸112未點(diǎn) 火時(shí))在該曲軸角處的預(yù)期氣缸壓力。拖動(dòng)氣缸壓力可從查詢表獲得或者理論地確定。僅作為示例，存儲(chǔ)器模塊310可包括由曲軸角索引的氣缸壓力的映射圖，其中，氣 缸壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)102被拖動(dòng)時(shí)標(biāo)定。拖動(dòng)氣缸壓力可基于曲軸角從存儲(chǔ)器模塊310獲得。 拖動(dòng)氣缸壓力可以使用例如以下等式理論地確定PMotored = P1* (V1A) Y = P1^CRy其中，P1是先前氣缸壓力，V1是氣缸112的先前體積，V是氣缸112的當(dāng)前體積， CR是壓縮比，且Y是比熱比。氣缸112的體積可基于曲軸角來確定。比熱比可以是常值， 例如對于汽油型發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來說是1. 32。在其它實(shí)施方式中，比熱比可以從由曲軸角索引的比熱比的查詢表確定。放熱模塊302確定與每個(gè)壓力比相對應(yīng)的放熱值。放熱值可從由壓力比索引的放 熱值的映射圖獲得。映射圖可例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊310中。放熱模塊302可基于預(yù)定數(shù) 量的放熱值來確定燃料的放熱曲線。僅作為示例，放熱曲線可基于在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)獲 得的三個(gè)或更多放熱值來確定，其中，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)對應(yīng)于曲軸118的兩轉(zhuǎn)(S卩，720° )。基于預(yù)定數(shù)量(例如，3)的放熱值，還可以確定50%放熱值(HR50)。HR50對應(yīng)于 在放熱值從最小放熱值增大至最大放熱值達(dá)一半(即，50%)時(shí)的曲軸角。最小放熱值和 最大放熱值可分別對應(yīng)于在燃料燃燒開始(例如，TDC前20° )附近的第一曲軸角處的放 熱值和燃燒結(jié)束(例如，TDC后20° )附近的第二曲軸角處的放熱值。用于確定HR50的第 三放熱值可以對應(yīng)于在活塞處于TDC位置時(shí)的放熱值。在其它實(shí)施方式中，可以替代地確 定其它百分比放熱值，例如10%、30%、70%或90%放熱值。位置確定模塊304確定在百分之五十(50% )的燃料在氣缸112內(nèi)被消耗時(shí)的曲 軸位置(即，角度)。50%的燃料被消耗時(shí)的曲軸角稱為CA50。位置確定模塊304基于放 熱曲線來確定燃料的CA50。在另一種實(shí)施方式中，位置確定模塊304可以從由HR50索引的 CA50的映射圖來確定CA50。這種映射圖可存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器模塊310中。乙醇確定模塊306基于CA50來確定燃料的乙醇含量(例如，百分比)。僅作為示 例，乙醇確定模塊306可從由CA50索引的乙醇含量的映射圖確定乙醇含量。這種映射圖可 存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器模塊310中，且乙醇含量和CA50之間的關(guān)系可類似于圖4所示的關(guān)系。 圖4示出了 CA50對比燃料的乙醇百分比的示例性曲線。如圖4所示，在燃料的CA50趨近 TDC位置時(shí)，給定燃料的乙醇百分比增加。燃燒控制模塊308基于燃料的乙醇含量選擇性地調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)燃燒參數(shù)。僅作 為示例，燃燒控制模塊308可調(diào)節(jié)燃料噴射量(例如，質(zhì)量)、燃料噴射正時(shí)、和/或火花正 時(shí)。調(diào)節(jié)火花正時(shí)可用于例如調(diào)節(jié)在預(yù)定量的噴射燃料(例如10%和/或50% )被燃燒 時(shí)的曲軸角。燃燒控制模塊308還可以調(diào)節(jié)其它燃燒參數(shù)，例如增壓裝置的增壓、EGR閥256的 開啟、進(jìn)氣閥236的開啟和/或排氣閥238的開啟。確定噴射燃料的乙醇含量并基于乙醇 含量來調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)會(huì)使得靈活燃料車輛中的排放最小化且使得燃料經(jīng)濟(jì)性最大化?，F(xiàn)在參考圖3B，示出了燃燒監(jiān)測模塊290的示例性實(shí)施方式的功能框圖。燃燒監(jiān) 測模塊290包括乙醇確定模塊306和燃燒控制模塊308。燃燒監(jiān)測模塊290還包括扭矩比 確定模塊332、位置確定模塊334和存儲(chǔ)器模塊336。扭矩比確定模塊332基于在各個(gè)曲軸位置處的曲軸118上的扭矩來確定氣缸112 內(nèi)燃燒的燃料的扭矩比。更具體地，扭矩比確定模塊332基于在預(yù)定曲軸角處的扭矩來確 定扭矩比。預(yù)定曲軸角處的扭矩比對應(yīng)于在曲軸角處的測量扭矩除以在該曲軸角處的拖動(dòng) 扭矩。曲軸角由曲軸傳感器258提供。測量扭矩是由扭矩傳感器262測量的扭矩。拖動(dòng)扭矩對應(yīng)于在燃燒未發(fā)生時(shí)(即， 在氣缸112未點(diǎn)火時(shí))在該曲軸角處的預(yù)期扭矩。僅作為示例，扭矩比確定模塊332可從 由曲軸角索引的拖動(dòng)扭矩的映射圖來確定拖動(dòng)扭矩。這種映射圖可例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊 336 中。基于預(yù)定數(shù)量(例如，3)的扭矩比，扭矩比確定模塊332還可以確定50%扭矩比
10(TR50)。TR50對應(yīng)于在扭矩比從最小扭矩比增大到最大扭矩比達(dá)一半(即，50%)時(shí)的曲 軸角。最小扭矩比和最大扭矩比可分別對應(yīng)于在燃料燃燒開始(例如，TDC前20° )附近 的第一曲軸角處的扭矩比和燃燒結(jié)束(例如，TDC后20° )附近的第二曲軸角處的扭矩比。 用于確定TR50的第三扭矩比可以對應(yīng)于在活塞處于TDC位置時(shí)的扭矩比。在其它實(shí)施方 式中，可以替代地確定其它百分比扭矩比值，例如10%、30%、70%或90%扭矩比值。位置確定模塊334基于一個(gè)或多個(gè)扭矩比來確定燃料的CA50。僅作為示例，位置 確定模塊334可基于在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)獲得的預(yù)定數(shù)量的扭矩比或TR50來確定燃料的 CA50。位置確定模塊334可以從由扭矩比索引的CA50的映射圖來確定CA50。這種映射圖 可存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器模塊336中且扭矩比和CA50之間的關(guān)系可類似于圖5所示的關(guān)系。圖 5示出了給定燃料的TR50對比CA50的示例性曲線。如圖5所示，在給定燃料的TR50趨近 TDC位置時(shí)，該給定燃料的CA50趨近TDC位置。乙醇確定模塊306基于CA50來確定燃料的乙醇含量(例如，百分比)。僅作為示 例，乙醇確定模塊306可從由CA50索引的乙醇含量的映射圖來確定乙醇含量。這種映射圖 可存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器模塊310中，且乙醇含量和CA50之間的關(guān)系可類似于圖4所示的關(guān) 系。燃燒控制模塊308基于燃料的乙醇含量選擇性地調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)燃燒參數(shù)?，F(xiàn)在參考圖6A，示出了描繪由燃燒監(jiān)測模塊280執(zhí)行的示例性方法600的流程圖。 方法600以步驟602開始，其中，方法600噴射燃料。由此，燃料提供給氣缸以用于燃燒。方 法600在步驟604監(jiān)測由氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力。方法600還基于在預(yù)定曲軸角 處的測量氣缸壓力和在這些預(yù)定曲軸角處的拖動(dòng)氣缸壓力來確定壓力比。每個(gè)壓力比對應(yīng) 于放熱值。方法600在步驟606確定放熱曲線。方法600可基于與壓力比相對應(yīng)的預(yù)定數(shù)量 的放熱值(例如，三個(gè)或更多放熱值)來確定放熱曲線。方法600還可以在步驟606確定 燃料的HR50。方法600在步驟608確定燃料的CA50。方法600基于放熱曲線或HR50來確定 CA50。方法600在步驟610確定燃料的乙醇含量(例如百分比)。方法600基于燃料的 CA50來確定燃料的乙醇含量。由此，方法600基于由氣缸壓力傳感器260測量的氣缸壓力 來確定乙醇含量。然后，方法650結(jié)束?，F(xiàn)在參考圖6B，示出了描繪由燃燒監(jiān)測模塊290執(zhí)行的示例性方法650的流程圖。 方法650以步驟652開始，其中，方法650噴射燃料。由此，燃料提供給氣缸以用于燃燒。方 法650在步驟654監(jiān)測由扭矩傳感器262測量的扭矩。換句話說，方法650監(jiān)測在燃料燃 燒期間測量的曲軸118上的扭矩。方法650在步驟656確定扭矩比。方法650基于在預(yù)定曲軸角處的測量扭矩除以 在該曲軸角處的拖動(dòng)扭矩來確定該曲軸角的扭矩比。在其它實(shí)施方式中，方法650在步驟 656確定一個(gè)以上的曲軸角的一個(gè)以上的扭矩比，其可用于確定燃料的TR50。方法650在步驟658確定燃料的CA50。方法650基于一個(gè)或多個(gè)扭矩比或TR50 來確定CA50。方法650在步驟660確定燃料的乙醇含量(百分比)。方法650基于燃料的 CA50來確定燃料的乙醇含量。由此，方法650基于由扭矩傳感器262測量的曲軸118上的 扭矩來確定燃料的乙醇含量。然后，方法650結(jié)束?，F(xiàn)在本領(lǐng)域中技術(shù)人員能夠從前述說明理解到，本發(fā)明的廣泛教示可以以多種形式實(shí)施。因此，盡管本發(fā)明包括特定的示例，由于當(dāng)研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求書時(shí)， 其他修改對于技術(shù)人員來說是顯而易見的，所以本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)如此限制。
權(quán)利要求
一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸內(nèi)的壓力和在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩中的一個(gè)來確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，其 中，所述位置確定模塊基于所述放熱曲線來確定所述曲軸角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述放熱模塊基于所述氣缸壓力和拖 動(dòng)氣缸壓力來確定氣缸壓力比；確定每個(gè)所述氣缸壓力比的對應(yīng)放熱值；以及基于所述放 熱值來確定所述放熱曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括放熱模塊，所述放熱模塊基于在所述 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述氣缸壓力傳感器測量的氣缸壓力來確定所述燃料的放熱曲線，且基 于所述放熱曲線來確定百分比放熱值，其中，所述位置確定模塊基于所述百分比放熱值來 確定所述曲軸角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定模 塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來確 定扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述扭矩比來確定所述曲軸角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括扭矩比確定模塊，所述扭矩比確定模 塊基于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由所述扭矩傳感器測量的扭矩和所述氣缸的拖動(dòng)扭矩來確 定扭矩比，且基于所述扭矩比來確定百分比扭矩比，其中，所述位置確定模塊基于所述百分 比扭矩比來確定所述曲軸角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩比分別對應(yīng)于預(yù)定曲軸角，且 每個(gè)所述扭矩比等于在所述預(yù)定曲軸角中的一個(gè)下的測量扭矩與在所述預(yù)定曲軸角中的 所述一個(gè)下的拖動(dòng)扭矩的商。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒控制系統(tǒng)，還包括燃燒控制模塊，所述燃燒控制模塊基 于所述乙醇含量來調(diào)節(jié)噴射的所述燃料的質(zhì)量和火花正時(shí)中的至少一個(gè)。
9.一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣 缸內(nèi)的壓力來確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料 時(shí)的曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。
10.一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)，包括位置確定模塊，所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲軸上 的扭矩來確定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)的所述氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的 曲軸角；和乙醇確定模塊，所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定所述燃料的乙醇含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及乙醇含量確定系統(tǒng)和方法。一種用于車輛的燃燒控制系統(tǒng)包括位置確定模塊和乙醇確定模塊。所述位置確定模塊基于在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由氣缸壓力傳感器測量的氣缸內(nèi)的壓力以及在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間由扭矩傳感器測量的曲軸上的扭矩中的一個(gè)來確定在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒預(yù)定百分比的燃料時(shí)的曲軸角。所述乙醇確定模塊基于所述曲軸角來確定燃料的乙醇含量。
文檔編號F02D41/04GK101900046SQ201010193309
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者A·F·布朗, H·G·桑托索 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司