用于確定雙燃料混合物中的混合燃料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定雙燃料混合物中的混合燃料的方法。該方法允許對(duì)燃料 中的混合燃料進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，所述燃料具有根據(jù)混合而變化的燃料和燃燒特性，用于為雙 燃料混合物中的任何混合提供最優(yōu)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物柴油能夠以純的形式或者可與石化柴油以任何濃度混合用于現(xiàn)代的柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)。生物柴油的使用將在未來(lái)增加，特別是由于這種類型的燃料的優(yōu)點(diǎn)。特別地，使用生 物柴油具有將顆粒物減少到多達(dá)80%的效果。而且生物柴油提供了重新矯正煙煤-NOx的 折衷的可能性，以便減少NOx的增加。它還提供了減少柴油顆粒過(guò)濾器的再生頻率的可能 性。然而，生物柴油的使用會(huì)引起問(wèn)題，例如相對(duì)于常規(guī)的柴油來(lái)說(shuō)，采用生物柴油燃料，電 機(jī)的冷啟動(dòng)會(huì)變得更加困難，特別是在低溫下。還有一個(gè)問(wèn)題是由于生物柴油的蒸發(fā)特性， 增加了油的稀釋度。此外，生物柴油的使用將會(huì)產(chǎn)生將電機(jī)的功率減小7-10%的效果。而 且，生物柴油的使用會(huì)導(dǎo)致氮氧化物排放增加到高達(dá)60%。
[0003] 雖然材料的兼容性挑戰(zhàn)在"靈活燃料"車輛中已經(jīng)大部分被滿足，然而發(fā)動(dòng)機(jī)和后 處理操作還沒(méi)有根據(jù)燃料類型（例如，乙醇、生物柴油等）被優(yōu)化。替選燃料的全面引入常 常如與常規(guī)燃料混合出現(xiàn)。這被認(rèn)為在某種程度上E85 (85%乙醇，15%汽油）和B20 (20% 生物柴油，80%常規(guī)柴油）是有限的引入。生物柴油的一個(gè)例子是RME，其是菜籽油的甲酯。 挑戰(zhàn)在于調(diào)整各種燃料特性，因?yàn)橛捎谔孢x燃料的類型（即，純生物柴油vs純柴油）和混 合率，g卩，B20 (20 %生物柴油，80 %常規(guī)柴油）vsB80 (80 %生物柴油，20 %常規(guī)柴油）二者 引起的燃料特性上存在差異?；旌先剂系膶?shí)時(shí)估算對(duì)于雙組分（例如，柴油-生物柴油，汽 油-乙醇等）燃料的優(yōu)化使用來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵的因素。
[0004] 生物柴油或者RME，作為石油基柴油燃料的可再生替選燃料，當(dāng)與石化柴油燃料相 比時(shí)，會(huì)產(chǎn)生除了氮氧化物的所有類型（C0、HC等）的更低的排放。降低從以生物柴油運(yùn)行 的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx以能夠滿足排放需求是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。出于控制和調(diào)節(jié)的目的，對(duì) 混合燃料的了解是必需的以便調(diào)諧發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)，從而導(dǎo)致更低的NOx排放和改進(jìn) 的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。RME能夠被用于與傳統(tǒng)柴油的不同混合，并且估算生物柴油燃料的百分比對(duì) 于每發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的燃料噴射率和由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率的估算是有用的。
[0005] RME相比于傳統(tǒng)柴油具有更低的熱值，為了實(shí)現(xiàn)同樣的功率；必須使用更多的RME 燃料?？商孢x地，對(duì)于相同量的柴油燃料和RME燃料，將會(huì)產(chǎn)生不同程度的扭矩。因此，另 一個(gè)問(wèn)題是提供燃料中RME含量的精確估算，以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗信息和由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn) 生的扭矩兩者。
[0006] 本發(fā)明的目的在于能夠檢測(cè)車輛油箱中的生物柴油，以便盡可能精確地提供生物 柴油的體積百分比估算。另一個(gè)目的在于在不使用專用的傳感器而僅使用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的傳 感器以及對(duì)于ECU已經(jīng)是可用的數(shù)據(jù)的情況下提供這種估算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和它的從屬權(quán)利要求的用于確定雙燃料混合物中的 混合燃料的方法。
[0008] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明涉及用于確定內(nèi)燃機(jī)中的雙燃料混合物中的混合燃料 的方法，所述雙燃料混合物包括第一和第二燃料。所述方法包括如下步驟：
[0009]-針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和所述混合燃料的預(yù)定范圍在瞬態(tài)循環(huán)操作期間，使用傳感器 測(cè)量多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，并且將傳感器信號(hào)傳送到電子控制單元；
[0010] -使用測(cè)量結(jié)果的瞬態(tài)時(shí)間序列的系統(tǒng)識(shí)別，以確定一個(gè)或者多個(gè)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī) 參數(shù)；
[0011] -基于所述一個(gè)或者多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)確定用于所述混合燃料的估算的模型；
[0012] -使用所述模型，以使用所述一個(gè)或者多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的當(dāng)前測(cè)量值確定在瞬態(tài) 運(yùn)行期間的當(dāng)前混合燃料，以及
[0013] _響應(yīng)于所述當(dāng)前混合燃料，使用所計(jì)算的當(dāng)前混合燃料控制發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0014] 根據(jù)所述方法，在系統(tǒng)識(shí)別期間使用實(shí)際的和時(shí)間延遲的、線性的和交叉項(xiàng)、輸入 數(shù)據(jù)以確定相關(guān)參數(shù)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括使用至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)包括排氣 歧管溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣歧管壓力、排氣再循環(huán)質(zhì)量流量、諸如用于燃料噴射的調(diào)節(jié)的 積分部分的燃料噴射參數(shù)、進(jìn)氣歧管壓力、進(jìn)氣歧管溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元所需的扭矩值、 可變幾何渦輪增壓器位置、和/或冷卻水溫度。這是參數(shù)和額外的可用傳感器值的未完全 列舉列表，所述傳感器值能夠根據(jù)所用的發(fā)動(dòng)機(jī)模型被使用。
[0016] 已經(jīng)執(zhí)行了在柴油中使用7% (B7)、50% (B50)和100%RME(BlOO)的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè) 試，并且將在接下來(lái)的內(nèi)容中更加詳細(xì)的描述。RME含量已經(jīng)使用用于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的可 用傳感器的值對(duì)瞬態(tài)工況進(jìn)行了建模。在下面所給的示例中，所選的參數(shù)是排氣歧管溫度、 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣歧管壓力、EGR質(zhì)量流量、燃料噴射參數(shù)、進(jìn)氣歧管壓力、進(jìn)氣歧管溫度、所 需扭矩（發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元所請(qǐng)求的扭矩）、VGT(可變幾何渦輪機(jī)）的位置/需求、和冷卻水 溫度?？蛇x地，為了使得模型更加的穩(wěn)健/精確，額外的傳感器值能被使用。
[0017] 測(cè)試顯示，使用發(fā)動(dòng)機(jī)的可用傳感器來(lái)檢測(cè)在瞬態(tài)工況下在混合柴油燃料 (VSDlO)中RME的比率是可能的。通過(guò)使用采用根據(jù)本發(fā)明的方法所應(yīng)用的模型，在車輛運(yùn) 行期間在瞬態(tài)工況下柴油中的RME的比率能夠被估算。
[0018] 在一個(gè)13升（420hp)歐V無(wú)EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)上執(zhí)行測(cè)試。歐V是當(dāng)前在歐洲（EU) 所售的重型車輛的排放標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)（EATS)是具有柴油顆粒過(guò)濾器（DPF)和 選擇性催化反應(yīng)器（SCR)二者的USlO系統(tǒng)。USlO是2010年的美國(guó)（US)排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 除了排放的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備、溫度和壓力傳感器，用于收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)的RME燃料是B7和B100。
[0019] 這個(gè)模型不會(huì)直接應(yīng)用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)的模型。例如，歐VI(2014年歐洲（EU)標(biāo) 準(zhǔn)）發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)具有不同的傳感器并且一些發(fā)動(dòng)機(jī)版本將包括EGR和組合渦輪。這使得對(duì)于 每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)重新校準(zhǔn)模型是必需的。
[0020] 發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試循環(huán)中瞬態(tài)運(yùn)行并且在驗(yàn)證循環(huán)中瞬態(tài)運(yùn)行。合適的測(cè)試循環(huán)是 "工作循環(huán)（城市3循環(huán)）"、"WHTC"和"WHSC"。這些循環(huán)是由各個(gè)國(guó)際和國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu) 確定的標(biāo)準(zhǔn)化的驅(qū)動(dòng)循環(huán)。工作循環(huán)，或者城市3循環(huán)是用于都市交通中公交車的瞬態(tài)循 環(huán)。世界統(tǒng)一瞬態(tài)循環(huán)（WHTC)測(cè)試是由UNECEGRPE工作組所制定的第4號(hào)全球技術(shù)條 例（GTR)所限定的瞬態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)循環(huán)。GTR覆蓋了用于發(fā)動(dòng)機(jī)排放的世界范圍的統(tǒng)一 重型認(rèn)證（WHDC)程序。所述條例基于真實(shí)的重型商業(yè)車的應(yīng)用的世界范圍的模式。已經(jīng) 創(chuàng)建了兩個(gè)代表性的測(cè)試循環(huán)，具有冷熱啟動(dòng)需求和熱啟動(dòng)穩(wěn)態(tài)測(cè)試循環(huán)二者的瞬態(tài)測(cè)試 循環(huán)（WHTC)，或者世界統(tǒng)一穩(wěn)定循環(huán)（WHSC)，其覆蓋了歐洲、美國(guó)、日本和澳大利亞的典型 的驅(qū)動(dòng)條件。
[0021] 模型被訓(xùn)練（校準(zhǔn)）和測(cè)試（驗(yàn)證）瞬態(tài)，這允許模型在車輛運(yùn)行期間的任何時(shí) 間用于發(fā)動(dòng)機(jī)。所有測(cè)試在室溫下進(jìn)行。
[0022] 用于針對(duì)附加例子中所測(cè)試的特定發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)是排氣歧管 溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣歧管壓力、EGR質(zhì)量流量、燃料噴射參數(shù)、進(jìn)氣歧管壓力、進(jìn)氣歧管溫 度、所需扭矩、VGT位置/需求、和冷卻水溫度。如上所指示，采用額外的傳感器值能夠提升 瞬態(tài)模型的精確性。
[0023] 使用系統(tǒng)識(shí)別來(lái)確定用于瞬態(tài)模型的參數(shù)。在控制工程學(xué)中，系統(tǒng)識(shí)別使用統(tǒng)計(jì) 方法根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。因此，通用的方法是從系統(tǒng)的行為和 外部影響（對(duì)系統(tǒng)的輸入）開(kāi)始，并且在沒(méi)有詳細(xì)探討在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)際發(fā)生的事情的情況下 嘗試確定它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。