用于确定双燃料混合物中的混合燃料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定双燃料混合物中的混合燃料的方法。该方法允许对燃料 中的混合燃料进行实时估算，所述燃料具有根据混合而变化的燃料和燃烧特性，用于为双 燃料混合物中的任何混合提供最优的发动机操作。
【背景技术】
[0002] 生物柴油能够以纯的形式或者可与石化柴油以任何浓度混合用于现代的柴油发 动机。生物柴油的使用将在未来增加，特别是由于这种类型的燃料的优点。特别地，使用生 物柴油具有将颗粒物减少到多达80%的效果。而且生物柴油提供了重新矫正烟煤-NOx的 折衷的可能性，以便减少NOx的增加。它还提供了减少柴油颗粒过滤器的再生频率的可能 性。然而，生物柴油的使用会引起问题，例如相对于常规的柴油来说，采用生物柴油燃料，电 机的冷启动会变得更加困难，特别是在低温下。还有一个问题是由于生物柴油的蒸发特性， 增加了油的稀释度。此外，生物柴油的使用将会产生将电机的功率减小7-10%的效果。而 且，生物柴油的使用会导致氮氧化物排放增加到高达60%。
[0003] 虽然材料的兼容性挑战在"灵活燃料"车辆中已经大部分被满足，然而发动机和后 处理操作还没有根据燃料类型（例如，乙醇、生物柴油等）被优化。替选燃料的全面引入常 常如与常规燃料混合出现。这被认为在某种程度上E85 (85%乙醇，15%汽油）和B20 (20% 生物柴油，80%常规柴油）是有限的引入。生物柴油的一个例子是RME，其是菜籽油的甲酯。 挑战在于调整各种燃料特性，因为由于替选燃料的类型（即，纯生物柴油vs纯柴油）和混 合率，g卩，B20 (20 %生物柴油，80 %常规柴油）vsB80 (80 %生物柴油，20 %常规柴油）二者 引起的燃料特性上存在差异。混合燃料的实时估算对于双组分（例如，柴油-生物柴油，汽 油-乙醇等）燃料的优化使用来说是一个关键的因素。
[0004] 生物柴油或者RME，作为石油基柴油燃料的可再生替选燃料，当与石化柴油燃料相 比时，会产生除了氮氧化物的所有类型（C0、HC等）的更低的排放。降低从以生物柴油运行 的发动机产生的NOx以能够满足排放需求是一项艰巨的任务。出于控制和调节的目的，对 混合燃料的了解是必需的以便调谐发动机控制系统参数，从而导致更低的NOx排放和改进 的发动机性能。RME能够被用于与传统柴油的不同混合，并且估算生物柴油燃料的百分比对 于每发动机循环的燃料喷射率和由发动机所产生的功率的估算是有用的。
[0005] RME相比于传统柴油具有更低的热值，为了实现同样的功率；必须使用更多的RME 燃料。可替选地，对于相同量的柴油燃料和RME燃料，将会产生不同程度的扭矩。因此，另 一个问题是提供燃料中RME含量的精确估算，以优化发动机的燃料消耗信息和由发动机产 生的扭矩两者。
[0006] 本发明的目的在于能够检测车辆油箱中的生物柴油，以便尽可能精确地提供生物 柴油的体积百分比估算。另一个目的在于在不使用专用的传感器而仅使用现有发动机的传 感器以及对于ECU已经是可用的数据的情况下提供这种估算。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及根据权利要求1和它的从属权利要求的用于确定双燃料混合物中的 混合燃料的方法。
[0008] 根据优选的实施例，本发明涉及用于确定内燃机中的双燃料混合物中的混合燃料 的方法，所述双燃料混合物包括第一和第二燃料。所述方法包括如下步骤：
[0009]-针对发动机负载和所述混合燃料的预定范围在瞬态循环操作期间，使用传感器 测量多个发动机参数，并且将传感器信号传送到电子控制单元；
[0010] -使用测量结果的瞬态时间序列的系统识别，以确定一个或者多个相关的发动机 参数；
[0011] -基于所述一个或者多个发动机参数确定用于所述混合燃料的估算的模型；
[0012] -使用所述模型，以使用所述一个或者多个发动机参数的当前测量值确定在瞬态 运行期间的当前混合燃料，以及
[0013] _响应于所述当前混合燃料，使用所计算的当前混合燃料控制发动机。
[0014] 根据所述方法，在系统识别期间使用实际的和时间延迟的、线性的和交叉项、输入 数据以确定相关参数。
[0015] 根据本发明，所述方法包括使用至少一个发动机参数，所述发动机参数包括排气 歧管温度、发动机转速、排气歧管压力、排气再循环质量流量、诸如用于燃料喷射的调节的 积分部分的燃料喷射参数、进气歧管压力、进气歧管温度、发动机控制单元所需的扭矩值、 可变几何涡轮增压器位置、和/或冷却水温度。这是参数和额外的可用传感器值的未完全 列举列表，所述传感器值能够根据所用的发动机模型被使用。
[0016] 已经执行了在柴油中使用7% (B7)、50% (B50)和100%RME(BlOO)的发动机测 试，并且将在接下来的内容中更加详细的描述。RME含量已经使用用于多个发动机参数的可 用传感器的值对瞬态工况进行了建模。在下面所给的示例中，所选的参数是排气歧管温度、 发动机转速、排气歧管压力、EGR质量流量、燃料喷射参数、进气歧管压力、进气歧管温度、所 需扭矩（发动机控制单元所请求的扭矩）、VGT(可变几何涡轮机）的位置/需求、和冷却水 温度。可选地，为了使得模型更加的稳健/精确，额外的传感器值能被使用。
[0017] 测试显示，使用发动机的可用传感器来检测在瞬态工况下在混合柴油燃料 (VSDlO)中RME的比率是可能的。通过使用采用根据本发明的方法所应用的模型，在车辆运 行期间在瞬态工况下柴油中的RME的比率能够被估算。
[0018] 在一个13升（420hp)欧V无EGR的发动机上执行测试。欧V是当前在欧洲（EU) 所售的重型车辆的排放标准。发动机后处理系统（EATS)是具有柴油颗粒过滤器（DPF)和 选择性催化反应器（SCR)二者的USlO系统。USlO是2010年的美国（US)排放标准的规定。 除了排放的标准准备、温度和压力传感器，用于收集训练数据的RME燃料是B7和B100。
[0019] 这个模型不会直接应用于其他发动机的模型。例如，欧VI(2014年欧洲（EU)标 准）发动机会具有不同的传感器并且一些发动机版本将包括EGR和组合涡轮。这使得对于 每个发动机来说重新校准模型是必需的。
[0020] 发动机在测试循环中瞬态运行并且在验证循环中瞬态运行。合适的测试循环是 "工作循环（城市3循环）"、"WHTC"和"WHSC"。这些循环是由各个国际和国内权威机构 确定的标准化的驱动循环。工作循环，或者城市3循环是用于都市交通中公交车的瞬态循 环。世界统一瞬态循环（WHTC)测试是由UNECEGRPE工作组所制定的第4号全球技术条 例（GTR)所限定的瞬态发动机测功机循环。GTR覆盖了用于发动机排放的世界范围的统一 重型认证（WHDC)程序。所述条例基于真实的重型商业车的应用的世界范围的模式。已经 创建了两个代表性的测试循环，具有冷热启动需求和热启动稳态测试循环二者的瞬态测试 循环（WHTC)，或者世界统一稳定循环（WHSC)，其覆盖了欧洲、美国、日本和澳大利亚的典型 的驱动条件。
[0021] 模型被训练（校准）和测试（验证）瞬态，这允许模型在车辆运行期间的任何时 间用于发动机。所有测试在室温下进行。
[0022] 用于针对附加例子中所测试的特定发动机的瞬态模型的发动机参数是排气歧管 温度、发动机转速、排气歧管压力、EGR质量流量、燃料喷射参数、进气歧管压力、进气歧管温 度、所需扭矩、VGT位置/需求、和冷却水温度。如上所指示，采用额外的传感器值能够提升 瞬态模型的精确性。
[0023] 使用系统识别来确定用于瞬态模型的参数。在控制工程学中，系统识别使用统计 方法根据所测量的数据来建立动态系统的数学模型。因此，通用的方法是从系统的行为和 外部影响（对系统的输入）开始，并且在没有详细探讨在系统内实际发生的事情的情况下 尝试确定它们之间的数学关系。