經(jīng)由氧傳感器的燃料乙醇含量確定的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】經(jīng)由氧傳感器的燃料乙醇含量確定的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是2014年1月9日提交的標(biāo)題為“經(jīng)由氧傳感器的燃料乙醇含量確定的方法和系統(tǒng)(METHODS AND SYSTEMS FOR FUEL ETHANOL CONTENT DETERMINAT1N VIA ANOXYGEN SENSOR) ”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?4/151574的部分繼續(xù)申請(qǐng)，為了所有目的，其整個(gè)內(nèi)容被并入本文以供參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及經(jīng)由氧傳感器的燃料乙醇含量確定的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]進(jìn)氣和/或排氣傳感器可以被運(yùn)轉(zhuǎn)以提供各種排氣成分的指示。例如，US20120037134描述利用進(jìn)氣氧傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣稀釋。在替代方法中，發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋可以通過(guò)排氣氧傳感器來(lái)估計(jì)。估計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋可以被用來(lái)調(diào)整各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，諸如加燃料和空燃比。作為另一示例，US 5145566描述利用排氣氧傳感器檢測(cè)排氣中的水含量。在替代方法中，到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置的排氣再循環(huán)(EGR)中的水含量可以利用進(jìn)氣氧傳感器來(lái)估計(jì)。利用進(jìn)氣或排氣氧傳感器估計(jì)的水含量可以被用來(lái)推測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間的環(huán)境濕度。此外，水含量可以被用來(lái)推測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的燃料的醇含量。
[0005]然而，發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，氧傳感器(進(jìn)氣和排氣氧傳感器二者)能夠具有顯著的零件間(part-to-part)的差異。例如，在沒(méi)有任何補(bǔ)償?shù)那闆r下，由傳感器的氧氣測(cè)量值的差異能夠在15%的范圍內(nèi)。傳感器輸出的這種差異能夠?qū)е氯剂洗己亢桶l(fā)動(dòng)機(jī)稀釋的測(cè)量中的相當(dāng)大的誤差。例如，基于傳感器的差異，醇傳遞函數(shù)(用來(lái)基于氧傳感器輸出估計(jì)燃料醇含量)可以改變。如果用于標(biāo)稱(chēng)傳感器的已知傳遞函數(shù)被使用，那么燃料醇含量可能被過(guò)度估計(jì)或過(guò)低估計(jì)。因此，為了正確測(cè)量燃料醇含量，需要針對(duì)這種零件間的差異補(bǔ)償氧傳感器輸出，零件間的差異不僅受傳感器的老化影響，而且受環(huán)境狀況(尤其，環(huán)境濕度水平)以及額外稀釋劑(諸如抽取(purge)或曲軸箱通風(fēng)蒸汽)的存在影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]上述問(wèn)題可以被解決，并且通過(guò)(進(jìn)氣或排氣)氧傳感器的燃料醇含量估計(jì)的準(zhǔn)確性能夠通過(guò)更好地補(bǔ)償傳感器零件間的差異的方法來(lái)改善。一種示例方法包含，在選定的狀況期間，使氧傳感器在水分子不被分解的更低的參考電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)以產(chǎn)生第一輸出，并且在水分子被完全分解的更高的參考電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)以產(chǎn)生第二輸出。該方法進(jìn)一步包含，基于第一和第二輸出獲悉用于傳感器的修正系數(shù)。該方法可以進(jìn)一步包含，基于醇含量調(diào)整參數(shù)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的燃料的醇含量基于傳感器的第一輸出和獲悉的修正系數(shù)中的每一個(gè)來(lái)估計(jì)。以此方式，氧傳感器可靠性得以改善。
[0007]在一個(gè)示例中，在選定的狀況期間，氧傳感器被運(yùn)轉(zhuǎn)以確定針對(duì)干燥空氣狀況修正的氧傳感器讀數(shù)。例如，在當(dāng)抽取或曲軸箱通風(fēng)氣體不被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管時(shí)的狀況期間，進(jìn)氣氧傳感器的參考電壓可以被調(diào)制?？商娲?，在氧傳感器是排氣氧傳感器的實(shí)施例中，選定的狀況可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)不加燃料狀況，諸如減速燃料切斷(DFSO)事件。具體地，氧傳感器的參考電壓可以從第一更低電壓升高到第二更高電壓，在第一更低電壓下，輸出(例如，栗送電流)表示潮濕狀況下的氧氣讀數(shù)，在第二更高電壓下，輸出(例如，栗送電流)表示由于濕度的完全分解而引起的氧氣的增加。干燥空氣栗送電流然后可以基于第一輸出與第二輸出之間的比率來(lái)確定，干燥空氣栗送電流表示干燥空氣中的氧氣讀數(shù)。干燥空氣氧氣讀數(shù)(第一與第二輸出之間的比率)然后被用來(lái)確定確定醇傳遞函數(shù)修正。修正的傳遞函數(shù)和潮濕空氣氧氣讀數(shù)(第一輸出)然后可以被用來(lái)估計(jì)燃料醇含量。估計(jì)的燃料醇含量然后能夠被用來(lái)估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，諸如用于燃燒的期望的空燃比。作為一示例，控制器可以基于估計(jì)的燃料醇含量調(diào)整空燃比修正。
[0008]以此方式，可以更好地獲悉進(jìn)氣或排氣氧傳感器的零件間的差異，包括由于傳感器老化而引起的零件間的差異。通過(guò)獲悉差異，減少對(duì)被配置為補(bǔ)償零件間的差異的補(bǔ)償電阻的需要，提供成本和部件減少益處。通過(guò)利用由氧傳感器提供的干燥空氣氧氣估計(jì)來(lái)修正醇傳遞函數(shù)，可以降低燃料乙醇估計(jì)的不正確性?？偟膩?lái)說(shuō)，傳感器輸出的可靠性增加。另外，基于氧傳感器輸出估計(jì)的燃料醇的準(zhǔn)確性也增加。由于傳感器輸出和燃料醇估計(jì)被用來(lái)調(diào)整各種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，因此總體發(fā)動(dòng)機(jī)性能得以改善。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被隨附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出包括排氣氧傳感器和進(jìn)氣氧傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0011]圖2示出示例氧傳感器的示意圖。
[0012]圖3示出圖示說(shuō)明用于準(zhǔn)確估計(jì)燃料中的醇量同時(shí)針對(duì)氧傳感器零件間的差異的影響修正醇傳遞函數(shù)的程序的流程圖。
[0013]圖4示出描述在各種潮濕狀況下關(guān)于應(yīng)用的電壓的氧傳感器輸出的圖形。
[0014]圖5示出描述氧傳感器零件間的差異對(duì)燃料乙醇估計(jì)的影響的圖形。
[0015]圖6示出圖示說(shuō)明基于進(jìn)氣或排氣氧傳感器的輸出控制發(fā)動(dòng)機(jī)的程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下描述涉及用于基于來(lái)自進(jìn)氣空氣或排氣傳感器(諸如氧傳感器)的輸出確定燃料混合物(例如，乙醇和汽油)中的醇量的方法。例如，傳感器可以在第一更低電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，以獲得指示潮濕空氣氧氣讀數(shù)的第一輸出。傳感器然后可以在第二更高電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，以獲得第二輸出，該第二輸出指示其中空氣中的所有濕度已經(jīng)在氧傳感器處被分解的潮濕空氣氧氣讀數(shù)。第一更低電壓與第二更高電壓之間的中等電壓可以產(chǎn)生指示其中濕度的部分分解發(fā)生的干燥空氣氧氣讀數(shù)的氧傳感器輸出。干燥空氣氧氣讀數(shù)然后可以通過(guò)第一輸出與第二輸出之間的比率來(lái)估計(jì)。醇傳遞函數(shù)可以基于估計(jì)的干燥空氣氧氣讀數(shù)來(lái)修正，并且第一輸出然后可以基于修正的醇傳遞函數(shù)來(lái)修正，以推測(cè)向發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的燃料中的醇量。以此方式，可以減小不同氧傳感器的零件間的差異，使得燃料醇含量的更準(zhǔn)確的指示可以被確定。在一個(gè)示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)(諸如火花正時(shí)和/或燃料噴射量)可以基于檢測(cè)到的燃料中的醇量來(lái)調(diào)整。以此方式，可以維持或改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能、燃料經(jīng)濟(jì)性和/或排放，而不管燃料中的醇量變化。
[0017]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，其圖示說(shuō)明示出多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以被包括在汽車(chē)的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置130來(lái)自車(chē)輛操作者132的輸入控制。在這個(gè)示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即，汽缸)30可以包括活塞36被設(shè)置在其中的燃燒室壁32?；钊?6可以被耦接至曲軸40，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)耦接至車(chē)輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，啟動(dòng)器馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸40，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]燃燒室30可以經(jīng)由進(jìn)氣通道42從進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)氣空氣，并且可以經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48能夠經(jīng)由各自的進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54與燃燒室30選擇性地連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可以包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門(mén)和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門(mén)。
[0019]在這個(gè)示例中，可以經(jīng)由各自的凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53通過(guò)凸輪致動(dòng)控制進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53均可以包括一個(gè)或多個(gè)凸輪，并且可以使用可以由控制器12運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門(mén)正時(shí)(VVT)和/或可變氣門(mén)升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)，以改變氣門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在可替代的實(shí)施例中，進(jìn)氣門(mén)52和/或排氣門(mén)54可以由電子氣門(mén)致動(dòng)控制。例如，汽缸30可以可替代地包括經(jīng)由電子氣門(mén)致動(dòng)控制的進(jìn)氣門(mén)和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動(dòng)控制的排氣門(mén)。
[0020]在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以被配置為具有一個(gè)或多個(gè)噴射器，用于將燃料提供至汽缸內(nèi)。作為非限制性的示例，汽缸30被示為包括一個(gè)燃料噴射器66。燃料噴射器66被示為直接耦接至汽缸30，用于經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68與從控制器12接收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射進(jìn)的汽缸30中。以此方式，燃料噴射器66提供到燃燒汽缸30內(nèi)的所謂的燃料直接噴射(在下文中也被稱(chēng)為“DI”)。
[0021]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在替代的實(shí)施例中，噴射器66可以是進(jìn)氣道噴射器，其提供燃料到汽缸30上游的進(jìn)氣道內(nèi)。也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，汽缸30可以從多個(gè)噴射器接收燃料，諸如多個(gè)進(jìn)氣道噴射器、多個(gè)直接噴射器或其組合。
[0022]燃料系統(tǒng)172中的燃料箱可以容納具有不同燃料性質(zhì)(諸如不同燃料成分)的燃料。這些差別可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化熱、不同的混合燃料和/或其組合等。發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用含醇的混合燃料，諸如E85(其約為85%乙醇和15%汽油)或M85(其約為85%甲醇和15%汽油)?？商娲?，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以存儲(chǔ)在燃料箱中的汽油和乙醇的其他比率運(yùn)轉(zhuǎn)，包括100%汽油和100%乙醇、以及在