專利名稱：使用模式識(shí)別和氣缸壓力信號(hào)的功率譜分析的車載燃料性質(zhì)檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和控制。
背景技術(shù)：
本節(jié)陳述只是提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，并且不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒涉及把燃料和空氣引入燃燒室。燃燒所涉事件的定時(shí)和所產(chǎn)生燃燒的性能影響著所得到的發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和排放。在柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，柴油的化學(xué)性質(zhì)能影響自燃定時(shí)，并且因此影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率和排放。用十六烷值命名柴油，這十六烷值表示了柴油噴入柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的壓縮空氣時(shí)的自燃能力。十六烷值影響所產(chǎn)生燃燒的進(jìn)展和強(qiáng)度。燃料的十六烷值越高，在噴射后越快出現(xiàn)自燃。較低十六烷值的柴油具有較大的點(diǎn)火延遲并因此具有較慢的自燃。 同樣地，如果有固定質(zhì)量的燃料，燃燒事件中的燃料十六烷值越高，所產(chǎn)生燃燒的能量釋放量將越大。商用柴油通常具有40到55范圍內(nèi)的十六烷值。柴油十六烷值可以改變每輛車的裝油量，由此改變儲(chǔ)存在汽車燃料箱中的柴油的平均十六烷值。燃燒室中的壓力傳感器已經(jīng)用于確定燃燒定時(shí)和定相。用于估計(jì)以信號(hào)功率衡量的幅度或用于估計(jì)燃燒定相的已知方法依靠估計(jì)燃燒熱值、燃燒做的功或是其他的反應(yīng)性度量。這些方法檢查歷史數(shù)據(jù)并且對(duì)燃燒數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)或積累數(shù)據(jù)點(diǎn)做出反應(yīng)。在壓燃情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料性質(zhì)的變化敏感，因?yàn)闅飧谞顩r的小變化能干擾在燃燒循環(huán)中的期望時(shí)刻引起點(diǎn)火所必需的條件。所熟知的是，一些柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)利用預(yù)混合充氣壓縮點(diǎn)火(PCCI)燃燒，其中，使充氣達(dá)到基本上整個(gè)充氣同時(shí)發(fā)生自燃的狀態(tài)，得到效率、燃料經(jīng)濟(jì)性的改善和低排放。燃料性質(zhì)的變化影響著PCCI中采用的自燃和所產(chǎn)生燃燒的性能，由此影響效率、燃料經(jīng)濟(jì)性和低排放的優(yōu)勢(shì)。同樣地，將意識(shí)到，柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的低溫燃燒取決于燃料和所產(chǎn)生燃燒的性能。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)及其他發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案在廣的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)期間工作。燃料控制、燃料配制、充氣點(diǎn)火定時(shí)控制和排氣再循環(huán)(EGR)控制用來(lái)滿足駕駛員對(duì)性能和燃料經(jīng)濟(jì)性的需求并且符合排放法規(guī)。燃燒的變化性影響個(gè)別氣缸的放熱和輸出功，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的不希望有的性能。

發(fā)明內(nèi)容
一種控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力，根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒參數(shù)，根據(jù)燃燒參數(shù)與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定燃料的十六烷值，以及，基于燃料的十六烷值控制發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明還提供了以下方案
1. 一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括 監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒參數(shù)；
根據(jù)所述燃燒參數(shù)與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以及基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。2.如方案1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述燃燒室中的壓力是在預(yù)燃燒期期間執(zhí)行的。3.如方案1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述燃燒室中的壓力是在主燃燒期期間執(zhí)行的。4.如方案1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定預(yù)定持續(xù)時(shí)間上的平均熱釋放率；并且
其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)平均熱釋放率與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。5.如方案1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定熱釋放率；
根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相；并且
其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。6.如方案1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定熱釋放率；
根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相； 確定預(yù)定持續(xù)時(shí)間上的平均熱釋放率；并且
其中，確定所述燃料的十六烷值包括比較所述平均熱釋放率和所述燃燒定相與帶有各自范圍的平均熱釋放率和燃燒定相的十六烷值的預(yù)定關(guān)聯(lián)，并且當(dāng)平均熱釋放率和燃燒定相都落入與共同的十六烷值相關(guān)的各自范圍內(nèi)時(shí)，確定所述共同的十六烷值為所述燃料的十六烷值。7.如方案1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括確定燃燒定相；并且
其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。8.如方案7所述的方法，其中，確定所述燃燒定相包括利用監(jiān)測(cè)的壓力的快速傅里葉變換確定所述監(jiān)測(cè)的壓力的基頻分量。9.如方案1所述的方法，其中，確定燃燒參數(shù)包括確定壓力比；并且
其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)所述壓力比與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。10.如方案1所述的方法，其中，基于估計(jì)的燃料十六烷值控制發(fā)動(dòng)機(jī)包括控制從由燃料噴射定時(shí)、燃料噴射量、燃料軌道壓力、排氣再循環(huán)和節(jié)氣門位置構(gòu)成的組中選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。11.如方案1所述的方法，還包括 監(jiān)測(cè)燃料箱中的燃料水平；
基于監(jiān)測(cè)的燃料水平確定再加燃料事件；并且其中，響應(yīng)于所述再加燃料事件執(zhí)行燃料十六烷值的確定。
12. 一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 壓力傳感器，其監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；以及控制模塊，其
根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒循環(huán)的熱釋放率； 根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相；
根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以及基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。13.如方案12所述的系統(tǒng)，還包括控制模塊，所述控制模塊從所述壓力傳感器過(guò)濾噪聲，其包括確定平均壓力波形。14.如方案12所述的系統(tǒng)，其中，根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相包括使用快速傅里葉變換分析所述熱釋放率。15.如方案14所述的系統(tǒng)，其中，把所述燃燒定相確認(rèn)為快速傅里葉變換的最低
頻率諧波。16.如方案12所述的系統(tǒng)，其中，確定所述燃料的十六烷值包括引用所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系。17. 一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 壓力傳感器，其監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；以及控制模塊，其
根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒循環(huán)的預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)的熱釋放率；
確定經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的燃燒循環(huán)預(yù)定持續(xù)時(shí)間期間的平均熱釋放率；
根據(jù)所述平均熱釋放率與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以
及
基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。18.如方案17所述的系統(tǒng)，其中，所述燃燒循環(huán)的預(yù)定持續(xù)時(shí)間包括預(yù)燃燒。


現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方式參照附圖描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和后處理的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于確定十六烷值的控制方案；
圖3圖解示出了根據(jù)本發(fā)明的具有不同十六烷值的示例性柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度期間的熱釋放率；
圖4圖解示出了根據(jù)本發(fā)明的與示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃燒定相有關(guān)的十六烷值； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于確定十六烷值的另外控制方案；
圖6圖解示出了根據(jù)本發(fā)明的與示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的平均熱釋放率有關(guān)的十六烷值； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的用于確定十六烷值的另外控制方案；
圖8圖解示出了根據(jù)本發(fā)明的與示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的十六烷值相對(duì)應(yīng)的三個(gè)示例性預(yù)定區(qū)域；和
圖9是根據(jù)本發(fā)明的用于確定十六烷值的另外控制方案。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照這些圖，其中，這些展示只是為了說(shuō)明某些示例性實(shí)施例，而不是為了限制這些實(shí)施例，圖1示意性地示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的直噴火花助燃?jí)喝际桨l(fā)動(dòng)機(jī)10的單個(gè)氣缸和附屬控制模塊5。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以應(yīng)用于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以在包括壓縮點(diǎn)火燃燒模式在內(nèi)的多種燃燒模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)10 能選擇性地在多種空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10能與變速器裝置連接以傳遞牽引功率給汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器裝置能包括操作成向動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞牽引功率的扭力機(jī)在內(nèi)的混合變
速器ο示例性發(fā)動(dòng)機(jī)10是直噴四沖程內(nèi)燃機(jī)，具有可滑動(dòng)地在氣缸15中移動(dòng)的往復(fù)活塞14，它們形成可變?nèi)莘e的燃燒室16?；钊?4連接到旋轉(zhuǎn)的曲柄12，這樣，線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣系統(tǒng)提供進(jìn)氣給進(jìn)氣歧管四，該進(jìn)氣歧管引導(dǎo)和分配空氣到燃燒室 16的進(jìn)氣通路。進(jìn)氣系統(tǒng)包括氣流管道系統(tǒng)和用于監(jiān)測(cè)和控制該氣流的裝置。節(jié)氣門34 優(yōu)選地包括電子控制裝置，其用于響應(yīng)來(lái)自控制模塊5的控制信號(hào)(ETC)控制到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī) 10的氣流。外部流道把來(lái)自排氣歧管39的排氣再循環(huán)至進(jìn)氣歧管四，具有稱作排氣再循環(huán)(EGR)閥38的流量控制閥?？刂颇K5構(gòu)造成通過(guò)控制EGR閥38的打開來(lái)控制到達(dá)進(jìn)氣歧管四的排氣質(zhì)量流量。由一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門20控制從進(jìn)氣歧管四進(jìn)入燃燒室16中的氣流。由一個(gè)或多個(gè)排氣門18控制從燃燒室16出來(lái)到排氣歧管39的排氣流。發(fā)動(dòng)機(jī)10裝備有分別控制和調(diào)整進(jìn)、排氣門20、18的打開和關(guān)閉的系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)高壓燃料噴射器觀，每個(gè)燃料噴射器構(gòu)造成響應(yīng)來(lái)自控制模塊5的信號(hào)(INJ_PW)直接噴射一定質(zhì)量的燃料到燃燒室 16中。給燃料噴射器觀供應(yīng)來(lái)自燃料分配系統(tǒng)的增壓燃料。在一個(gè)實(shí)施例中，第二燃料噴射器28’可以包含于進(jìn)氣歧管四中并且構(gòu)造成把燃料噴入進(jìn)氣歧管四內(nèi)由此增強(qiáng)所噴射的燃料與進(jìn)氣充氣的預(yù)混合。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括火花點(diǎn)火系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以響應(yīng)來(lái)自控制模塊5 的信號(hào)(IGN)向火花放電裝置沈提供火花能量用于點(diǎn)燃或助燃燃燒室16中的氣缸充氣。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，火花放電裝置26可以是火花塞、電熱塞或構(gòu)造成引起燃燒的其它點(diǎn)火裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)10裝備有多個(gè)傳感裝置用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，包括具有輸出RPM并操作成監(jiān)測(cè)曲柄旋轉(zhuǎn)位置即曲柄角和轉(zhuǎn)速的曲柄傳感器42，在一個(gè)實(shí)施例中，包括構(gòu)造成監(jiān)測(cè)燃燒的燃燒傳感器30和構(gòu)造成監(jiān)測(cè)排氣的排氣傳感器40，該排氣傳感器通常為空燃比傳感器。燃燒傳感器30包括操作成監(jiān)測(cè)燃燒參數(shù)狀態(tài)的傳感裝置并且描述為操作成監(jiān)測(cè)氣缸內(nèi)燃燒壓力的氣缸壓力傳感器。燃燒傳感器30和曲柄傳感器42的輸出由控制模塊5監(jiān)測(cè)， 其確定燃燒定相，即在每個(gè)燃燒循環(huán)每個(gè)氣缸15的燃燒壓力相對(duì)于曲柄12的曲柄角的定時(shí)。燃燒傳感器30也可以由控制模塊5監(jiān)測(cè)以確定在每個(gè)燃燒循環(huán)每個(gè)氣缸15的平均有效壓力，例如IMEP。優(yōu)選地，發(fā)動(dòng)機(jī)10和控制模塊5機(jī)械化成監(jiān)測(cè)和確定在每個(gè)氣缸點(diǎn)火事件期間每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸15的IMEP的狀態(tài)?？商娲兀渌鼈鞲邢到y(tǒng)例如離子傳感點(diǎn)火系統(tǒng)和非插入式氣缸壓力傳感器可用于監(jiān)測(cè)本發(fā)明范圍內(nèi)的其它燃燒參數(shù)的狀態(tài)?？刂颇K、模塊、控制器、處理器和類似術(shù)語(yǔ)意味著專用集成電路(ASIC)(或多個(gè)) 中的一個(gè)或多個(gè)、電子電路(或多個(gè))、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的中央處理器(或多個(gè))(優(yōu)選為微處理器(或多個(gè)))和相關(guān)存儲(chǔ)器(只讀的、可編程只讀的、隨機(jī)存取的、硬盤驅(qū)動(dòng)器等)、組合邏輯電路(或多個(gè))、輸入/輸出電路(或多個(gè))和裝置、適當(dāng)?shù)男盘?hào)加工和緩沖電路以及其它的提供所述功能的適當(dāng)部件中的任何適用的一個(gè)或它們的組合。控制模塊具有一組控制算法，包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且執(zhí)行以提供期望功能的常駐軟件程序指令和校準(zhǔn)。優(yōu)選地，在預(yù)定循環(huán)期間執(zhí)行這些算法。算法由例如中央處理器執(zhí)行，并且可操作成監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置及其它網(wǎng)絡(luò)控制模塊的輸入以及執(zhí)行控制和診斷程序來(lái)控制致動(dòng)器的工作?？梢砸远〞r(shí)間隔執(zhí)行這些循環(huán)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車正在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)期間，每隔3. 125、 6. 25、12. 5、25和100毫秒。可替代地，可以響應(yīng)事件的出現(xiàn)而執(zhí)行算法。工作時(shí)，控制模塊5監(jiān)測(cè)來(lái)自上述傳感器的輸入以確定發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的狀態(tài)?？刂颇K5構(gòu)造成接收來(lái)自駕駛員的輸入信號(hào)(例如通過(guò)節(jié)氣門踏板和制動(dòng)踏板)以確定駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。控制模塊5監(jiān)測(cè)指示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度以及冷卻劑溫度及其他環(huán)境狀態(tài)的傳感器。控制模塊5執(zhí)行存儲(chǔ)在其中的算法代碼以控制上述致動(dòng)器從而形成氣缸充氣，包括控制節(jié)氣門位置、控制火花點(diǎn)火定時(shí)、控制燃料噴射質(zhì)量和定時(shí)、控制EGR閥位置以控制再循環(huán)排氣流量，以及控制進(jìn)氣和/或排氣門定時(shí)和定相，這些都裝備在發(fā)動(dòng)機(jī)上。在一個(gè)實(shí)施例中，氣門定時(shí)和定相可以包括負(fù)氣門重疊(NVO)和排氣門再開升程(在排氣再呼吸策略中)?？刂颇K5可以操作成使發(fā)動(dòng)機(jī)10在正在進(jìn)行的汽車運(yùn)行期間間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中可以操作成通過(guò)對(duì)燃料和火花的控制以及氣門停用而選擇性地停用一部分燃燒室16或一部分進(jìn)、排氣門20和18。控制模塊5可以基于來(lái)自排氣傳感器40的反饋控制空燃比。在示例性發(fā)動(dòng)機(jī)10中，控制模塊5在每個(gè)燃燒循環(huán)中對(duì)每個(gè)燃燒室16命令來(lái)自燃料噴射器觀的燃料噴射脈沖。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊5在每個(gè)燃燒循環(huán)期間命令預(yù)脈沖和主脈沖。預(yù)脈沖包括噴射的燃料初始質(zhì)量以引燃。主脈沖提供動(dòng)力給發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由控制模塊5根據(jù)駕駛員輸入選擇主脈沖的燃料量。當(dāng)控制模塊5修正SOI 角度時(shí)，控制模塊5也修正噴射預(yù)脈沖時(shí)的相應(yīng)曲柄角?？刂颇K5監(jiān)測(cè)來(lái)自駕駛員的輸入信號(hào)，例如通過(guò)踏板位置來(lái)確定駕駛員轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。參照?qǐng)D1-4，監(jiān)測(cè)燃燒壓力傳感器30，這確定燃燒期間熱釋放率、估計(jì)燃燒定相并基于估計(jì)的燃燒定相確定十六烷值。圖2是確定在燃燒室16中燃燒的柴油的十六烷值的控制方案200?？刂品桨?00在圖2中進(jìn)行說(shuō)明并且在本文描述成包含離散元素。這個(gè)說(shuō)明是為了便于描述，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些元素所執(zhí)行的功能可以合并到一個(gè)或多個(gè)裝置中，例如，在軟件、硬件和/或?qū)Ｓ眉呻娐分袑?shí)現(xiàn)。例如，控制方案200可以執(zhí)行為控制模塊5中的一個(gè)或多個(gè)算法?？刂品桨?00包括使用燃燒壓力傳感器30監(jiān)測(cè)燃燒室16中的壓力(205)。正如將意識(shí)到的，通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)的燃燒壓力波形可能包括信號(hào)噪聲。精確的十六烷估計(jì)需要對(duì)來(lái)自壓力波形的噪聲進(jìn)行濾波。方案200展示了對(duì)監(jiān)測(cè)的壓力進(jìn)行濾波的示例性方法，確定在整個(gè)采樣周期期間的平均壓力波形(210)。將意識(shí)到，本領(lǐng)域中已知許多濾波方法，并且這些方法中有很多能夠被等效替換以減少或消除監(jiān)測(cè)的壓力信號(hào)中的式中，h(n+l)，η等于1、2、3……N，代表估計(jì)熱釋放率的周期性輸入，知和bn是分解的 FFT分量并且可以按照下式表示。
噪聲?；谄骄鶋毫Σㄐ?，可以確定對(duì)應(yīng)于氣缸壓力值的放熱值(215)。這些放熱值描繪燃燒室內(nèi)的燃燒進(jìn)展，對(duì)燃燒的估計(jì)可用于描述燃燒所用燃料的性質(zhì)。控制模塊5基于放熱值估計(jì)燃燒定相(220 )，并且基于估計(jì)的燃燒定相確定十六烷值(225 )。本發(fā)明的基于估計(jì)的燃燒定相確定十六烷值可以由許多方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本文所述方法，控制模塊5基于十六燒值控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(230)。控制模塊5基于燃燒室16中的壓力確定燃燒期間與發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角有關(guān)的燃燒充氣的熱釋放率?？梢葬槍?duì)較大燃燒循環(huán)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角的預(yù)定范圍確定燃燒充氣的熱釋放率，例如限制在包含燃料預(yù)噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角范圍。如上文所述，壓力由燃燒壓力傳感器 30監(jiān)測(cè)并且輸入到控制模塊5。如上文所述，曲柄角由曲柄傳感器42監(jiān)測(cè)并且輸入到控制模塊5。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊5可以使用對(duì)應(yīng)于燃料預(yù)噴射的監(jiān)測(cè)的壓力測(cè)量值確定燃料預(yù)噴射的熱釋放率?？梢允褂孟铝蟹匠淌酱_定燃燒充氣的熱釋放率h(t)。=+ —[1]
^ 7 Μ γ--1 f ilW y--. 1 ML 」
變量P代表使用燃燒壓力傳感器30監(jiān)測(cè)的氣缸壓力，K代表燃燒室16的容積，θ代表曲柄角，r代表比熱比，Q。h代表總放熱。伽馬r包括比熱比并且可以預(yù)先決定為在對(duì)應(yīng)于那些用于計(jì)算信號(hào)偏差的并且沒(méi)有EGR的溫度下空氣的比熱比。因此，對(duì)于柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，標(biāo)稱或初始r=l. 365，對(duì)于汽油機(jī)，標(biāo)稱r=1.30。然而，可以基于來(lái)自空氣比熱與化學(xué)計(jì)量乘積的數(shù)據(jù)使用當(dāng)量比Φ和EGR摩爾分?jǐn)?shù)調(diào)整這些，目標(biāo)是整個(gè)燃燒循環(huán)期間燃燒室內(nèi)充氣的工作狀況或變化性質(zhì)。根據(jù)不同實(shí)施例，可以選擇發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角的預(yù)定范圍包括燃料預(yù)噴射、隨后的主燃燒或這兩者。在對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行濾波以確定要用到的平均或已濾波信號(hào)的整段時(shí)間可以基于計(jì)算效率、輸出的所需精確度和穩(wěn)態(tài)下系統(tǒng)的信息利用率而改變。圖3圖解示出了具有不同十六烷值的示例性柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度期間的熱釋放率。在包括燃料預(yù)噴射和燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角范圍內(nèi)描述熱釋放率。對(duì)于每種示例性柴油，在上止點(diǎn)后-15度的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角處噴射等量的燃料。如圖3所示，在預(yù)燃燒事件期間， 越高十六烷值的柴油具有越大的熱釋放率。另外，圖3表明，十六烷值越高，在燃燒循環(huán)中越早出現(xiàn)熱釋放率峰值。在確定熱釋放率之后，示例性方案200的控制模塊5估計(jì)燃燒定相(220)?？梢允褂枚喾N已知方法中的任何一種估計(jì)燃燒定相以估計(jì)信號(hào)的相位或大小。一種已知方法包括使用快速傅里葉變換(FFTs)分析燃料預(yù)噴射的熱釋放率。FFT把噪聲數(shù)據(jù)濾波成有用信息。一種叫做光譜分析的FFT方法分析復(fù)信號(hào)并且把信號(hào)分離成其分量部分，這些可以表示成諧波的總和。FFTs和光譜分析是本領(lǐng)域公知的并且本文將不做詳細(xì)描述。FFTs提供與每個(gè)識(shí)別諧波的大小和相位有關(guān)的信息。實(shí)驗(yàn)分析已經(jīng)表明，燃燒定相是由第一或基本諧波描述。通過(guò)識(shí)別第一諧波，可以測(cè)量和估計(jì)燃燒定相?；l分量可以按照下式表示
權(quán)利要求
1.一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括 監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒參數(shù)；根據(jù)所述燃燒參數(shù)與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以及基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述燃燒室中的壓力是在預(yù)燃燒期期間執(zhí)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述燃燒室中的壓力是在主燃燒期期間執(zhí)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定預(yù)定持續(xù)時(shí)間上的平均熱釋放率；并且其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)平均熱釋放率與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定熱釋放率；根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相；并且其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括 確定熱釋放率；根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相； 確定預(yù)定持續(xù)時(shí)間上的平均熱釋放率；并且其中，確定所述燃料的十六烷值包括比較所述平均熱釋放率和所述燃燒定相與帶有各自范圍的平均熱釋放率和燃燒定相的十六烷值的預(yù)定關(guān)聯(lián)，并且當(dāng)平均熱釋放率和燃燒定相都落入與共同的十六烷值相關(guān)的各自范圍內(nèi)時(shí)，確定所述共同的十六烷值為所述燃料的十六烷值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述燃燒參數(shù)包括確定燃燒定相；并且其中，確定所述燃料的十六烷值包括根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，確定所述燃燒定相包括利用監(jiān)測(cè)的壓力的快速傅里葉變換確定所述監(jiān)測(cè)的壓力的基頻分量。
9.一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 壓力傳感器，其監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；以及控制模塊，其根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒循環(huán)的熱釋放率； 根據(jù)所述熱釋放率估計(jì)燃燒定相；根據(jù)所述燃燒定相與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以及基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
10.一種用于控制柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓力傳感器，其監(jiān)測(cè)燃燒室中由燃料燃燒產(chǎn)生的壓力；以及控制模塊，其根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒循環(huán)的預(yù)定持續(xù)時(shí)間內(nèi)的熱釋放率；確定經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的燃燒循環(huán)預(yù)定持續(xù)時(shí)間期間的平均熱釋放率；根據(jù)所述平均熱釋放率與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所述燃料的十六烷值；以及基于所述燃料的十六烷值控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用模式識(shí)別和氣缸壓力信號(hào)的功率譜分析的車載燃料性質(zhì)檢測(cè)。具體地，監(jiān)測(cè)柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的燃燒壓力以根據(jù)監(jiān)測(cè)的壓力確定燃燒參數(shù)。根據(jù)燃燒參數(shù)與十六烷值之間的預(yù)定相互關(guān)系確定所燒燃料的十六烷值。
文檔編號(hào)F02D9/02GK102192031SQ20111005721
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者C-B·M·關(guān), D·T·弗倫奇, F·A·馬特庫(kù)納斯, I·哈斯卡拉, Y-Y·王 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司