专利名称：确定内燃机内燃料的十六烷值的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定内燃机燃料的十六烷值的方法，具体涉及一种在实际运行内燃机的状态下确定燃料的十六烷值的方法。
背景技术：
用来运行内燃机的燃料的点火特性根据燃料的十六烷值而不同。因此，为了更准确地控制内燃机的燃烧工况，提高内燃机的输出或降低燃烧噪声等，根据燃料的十六烷值控制燃料喷射量和燃料喷射正时非常重要。
例如，日本公开专利申请NO.2001-329905公开了一种确定燃料的十六烷值的方法，该方法使用了一种分析燃料燃烧特性的装置，在容积为常量的燃烧室内燃烧燃料。在该方法中，根据燃料在燃烧室内燃烧引起的压力变化的速率确定十六烷值。
但是，在实际应用中，很难总是使用特定十六烷值的燃料，这是因为用来运行内燃机的燃料的十六烷值根据燃料的使用状态以及添加燃料而变化。因此，需要确定在实际运行内燃机的状态下燃料的十六烷值。
例如，日本公开专利申请NO.2000-257419公开了一种在实际运行内燃机的状态下确定燃料的十六烷值的方法，在该方法中，燃料在压缩冲程的早期阶段喷射到燃烧室。在这样的方法中，如图4所示，根据在压缩冲程早期阶段喷射的燃料因燃烧(或低温火焰)而增加的压力的峰值与在压缩冲程早期阶段没有喷射燃料情况下的压力(即燃烧室内没有燃烧发生而仅仅因活塞上移而产生的压力)之间的压力差ΔP，来确定燃料的十六烷值。在图4中，水平轴表示曲柄角，垂直轴表示气缸内压力。图4中实线表示气缸内压力在压缩冲程早期阶段(即阶段A)有燃料喷射时的变化情况，虚线表示气缸内压力在压缩冲程早期阶段没有燃料喷射(即仅在阶段B中才有燃料喷射)时的变化情况。在图4中，阶段B为主燃料喷射的阶段。
如上所述，在实际用燃料运行内燃机的状态下需要确定燃料的十六烷值时，根据在内燃机运行时喷射到燃烧室内燃料因燃烧而产生的燃烧室内压力的变化或点火延迟时间等来确定燃料的十六烷值。
在日本公开专利申请NO.3-105042、5-223026和5-172699中还公开了其它确定燃料十六烷值的方法。
发明内容
根据在内燃机运行时喷射到燃烧室内的燃料燃烧而产生的燃烧室内压力的变化或点火延迟时间等来确定燃料的十六烷值，这种方法易于受到燃料在喷射到燃烧室内时燃烧室工况的影响。因此，即使喷射的燃料具有相同的十六烷值，但也存在风险，即确定的十六烷值因内燃机的运行工况而不同。
本发明的目的是提供一种技术，以便能够在实际运行内燃机的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。
在实现本发明上述目的的第一方面，在内燃机处于切断燃料供应的状态下，少量的燃料喷射到燃烧室内，燃料的十六烷值根据直到燃料点燃的时间段来确定。
更为具体地，本发明确定内燃机燃料的十六烷值的方法的特点在于执行用于确定十六烷值的燃料喷射，其中当内燃机处于切断燃料供应状态下，在压缩冲程或膨胀冲程过程期间，将指定量的燃料喷射到燃烧室内；根据一个时间段确定燃料的十六烷值，该时间段自指定的时刻起到点燃时刻止，在点燃时刻，用于确定十六烷值而喷射的燃料被点燃。
这里，切断燃料供应状态指的是根据内燃机负荷执行中止正常燃料喷射的过程，即所谓的切断燃料。当内燃机处于切断燃料供应状态时，内燃机的运行工况对燃烧室工况的影响很小。因此，燃烧室比执行正常燃料喷射时处于更为稳定的状态。
在本发明中，当内燃机处于切断燃料供应状态下，执行用于确定十六烷值的燃料喷射，以便在压缩冲程或膨胀冲程过程期间，将指定量的燃料喷射到燃烧室内。在燃烧室处于更为稳定的状态下燃烧用于确定十六烷值而喷射的燃料。这样，自指定的时刻起到燃料点燃时刻止的时间段更加依赖于燃料的十六烷值。此外，当内燃机处于切断燃料供应状态下，燃烧室的温度比执行正常燃料喷射时低。因此，燃料的十六烷值对用于确定十六烷值而喷射的燃料的点燃时刻产生较大的影响。
如上所述，本发明能够在实际运行内燃机的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。
这里，指定的时刻可以是用于确定十六烷值而喷射燃料的时刻，可根据所谓的点火延迟时间来确定燃料的十六烷值。此外，活塞位于上止点或下止点的时刻也可作为指定的时间。
与正常燃料喷射中燃料喷射量不同的是，指定的燃料量不根据内燃机的负荷而变化；指定的燃料量为这样的量，从而使得内燃机转矩因在燃烧室内燃烧指定量的燃料而产生的变化会落在允许的范围内。
通过上述方式控制指定的燃料量，能够降低驾驶性能因燃烧指定量的燃料而产生的恶化状况。
当点燃喷射的燃料时，燃烧室内产生的热量会增加。从而在本发明中，可以导出产生的热量参量，该热量参量与在内燃机燃烧室内产生的热量相关。与此相关，在执行用于确定十六烷值的燃料喷射之后，产生的热量参量的增加量大于或等于指定增长量的情况下，产生的热量参量开始增加的时刻可认为是用于确定十六烷值而喷射的燃料被点燃的时刻。
这里，指定的增加量为这样的量，使得如果产生的热量参量增加该指定量时，可认为该增加量是由燃烧燃料引起的。可预先确定该指定的增加量。
在本发明的第二方面，在内燃机处于切断燃料供应的状态下，少量的燃料喷射到燃烧室内，在点燃燃料的情况下，燃料的十六烷值根据一种产生的热量参量的变化来确定，该产生的热量参量与燃烧室内产生的热量相关。
更为具体地，根据本发明，一种确定内燃机燃料十六烷值的方法，其特点在于，导出一种产生的热量参量，该产生的热量参量与内燃机燃烧室内产生的热量相关，执行用于确定十六烷值的燃料喷射，在内燃机处于切断燃料供应的状态下，在压缩冲程或膨胀冲程过程中将指定量的燃料喷射到燃烧室内，并且，在用于确定十六烷值而喷射的燃料被点燃的情况下，根据产生的热量参量增加的速率来确定燃料的十六烷值。
喷射到燃烧室内的燃料的十六烷值越高，燃料越易于点燃，因此点火延迟时间越短。因此，当燃料点燃时，每单位时间产生的热量越少。从而，每单位时间产生的热量参量的增加量，或产生的热量参量的增加速率越小。这意味着，在喷射到燃烧室内的燃料被点燃的情况下，当产生的热量参量开始增加时，可根据该时刻产生的热量参量的增加速率来确定燃料的十六烷值。
如前所述，在内燃机处于切断燃料供应状态下，通过执行燃料喷射用于确定十六烷值，这些燃料在燃烧室处于更为稳定的状态下时燃烧。这样，在点燃燃料时的产生的热量参量的增加速率更加依赖于燃料的十六烷值。此外，当内燃机处于切断燃料供应的状态下时，燃烧室的温度比执行正常燃料喷射时低。因此，在用于确定十六烷值而喷射的燃料被点燃时，燃料的十六烷值对产生的热量参量的增加速率的影响变大。
如上所述，与本发明的第一方面相同，根据本发明，能够在实际运行内燃机的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。
根据上述情况，同样与正常燃料喷射中燃料喷射量不同的是，在这种情况下，指定的燃料量也不根据内燃机的负荷而变化，指定的燃料量为这样的量，使得内燃机转矩因在燃烧室内燃烧指定量的燃料而产生的变化会落在允许的范围内。
在本发明的第一和第二方面，可以根据传感器所检测的物理量的输出值导出产生的热量参量，该物理量随着燃烧室内产生的热量的变化而变化。在这种情况下，前述指定的燃料量为这样的量，使得内燃机转矩因燃烧指定量的燃料而产生的变化会落在允许的范围内，并且在燃烧室内点燃指定量的燃料时产生的热量参量的增量的峰值大于在所述燃烧室内没有燃料燃烧时导出的、由所述传感器输出值中的噪声引起的所述产生的热量参量的增量的峰值。
在根据传感器的输出值来计算产生的热量参量的情况下，可以由于传感器输出值中的噪声而改变产生的热量参量。这意味着，即使产生的热量实际没有增加，但产生的热量参量也可能增加。
因此，可根据上述方式来设置指定的燃料量。由此可以区分产生的热量参量的增加是由噪声还是燃料燃烧引起的。从而能够在限制内燃机转矩变化的情况下同时检测到点燃用于确定十六烷值而喷射的燃料。
在本发明的第一和第二方面，可以以这样的方式来设置执行用于确定十六烷值的燃料喷射的时间，使得用于确定十六烷值而喷射的燃料在膨胀冲程的后半阶段点燃。
通过在这样的时刻执行用于确定十六烷值的燃料喷射，能够更大程度上限制因燃烧用于确定十六烷值而喷射的燃料而引起的内燃机转矩的变化。
在本发明第一和第二方面，当待执行用于确定十六烷值的燃料喷射时，进入到燃烧室的进气流量可少到小于或等于指定的进气量。
当进气量变小时，在燃烧室内燃料难于燃烧，因而依赖于十六烷值的点火特性的差异就得到增大。因此，通过上述方式控制进气量，能够更准确地确定十六烷值。
这里，指定的进气量可以尽可能小，但能够燃烧用于确定十六烷值而喷射的燃料。
在本发明第一和第二方面，用于确定十六烷值的燃料喷射可与切断燃料供应的操作同时执行，或者在切断燃料供应之后再经过指定的时间才执行。
切断燃料供应之后经过的时间越长，内燃机在执行切断燃料供应操作之前的运行工况对燃烧室工况的影响就越小。因此，通过在上述方式中控制执行用于确定十六烷值的燃料喷射的时间，能够减小燃烧室工况在用于确定十六烷值而喷射的燃料点燃时产生的变化。这样，就能够更准确地确定燃料的十六烷值。
与此相关，这里所述的指定时间是这样的时间，在经过该指定的时间之后，可以认为内燃机在执行切断燃料供应之前的运行状态对燃烧室工况的影响已经变得足够小。
在本发明第一和第二方面，在内燃机有多个气缸的情况下，可仅仅对其中任意一个气缸执行用于确定十六烷值的燃料喷射，以确定燃料的十六烷值。
在内燃机有多个气缸的情况下，如果对每一个气缸都执行用于确定十六烷值的燃料喷射，那么因燃烧用于确定十六烷值而喷射的燃料导致的内燃机转矩的增量可能变大。
因此，仅仅需要对其中一个气缸执行用于确定十六烷值的燃料喷射。这样，可以限制内燃机转矩的增量。
此外，在上述特征中，如果需要为这些气缸提供用来检测燃料点火的装置，那么可以仅仅为其中一个气缸提供这样的装置。
在本发明第一和第二方面，如果内燃机还配备有压力检测装置和容积检测装置，分别用来检测燃烧室内的压力和燃烧室的容积，那么产生的热量参量可以根据由压力检测装置检测出的燃烧室内的压力P和由容积检测装置检测出的燃烧室的容积V来计算。
从燃烧室内的压力P和燃烧室的容积V，根据状态方程PV＝nRT(其中P为压力，V为容积，n为摩尔数，R为气体常数(J/mol.K)，T为温度(K))确定的关系，能够计算出一个与燃烧室内产生的热量相关性更高的参量。这样，通过计算与燃烧室内产生的热量相关性更高的产生的热量参量，并利用该产生的热量参量来确定燃料的十六烷值，就能够更准确地确定燃料的十六烷值。
在本发明第一和第二方面，由压力检测装置检测到的燃烧室内压力P和容积检测装置检测到的燃烧室容积V的k次幂的乘积PVk可用来作为产生的热量参量，其中k为常数，接近燃烧室内空气燃料混合物的比热比。
从上述状态方程PV＝nRT可以得知PVk在绝热变化中为常数。因此，PVk因燃烧室内燃料燃烧而产生的变化依赖于燃烧产生的能量。这意味着，PVk与燃烧室内产生的热量有更高的相关性。因此，将PVk作为产生的热量参量来确定燃料的十六烷值，能够更准确地确定燃料的十六烷值。
与此相关，常数k可以是这样的数值，它与燃烧室内形成的空气燃料混合物的比热比接近。常数k可预先确定。此外，常数k可根据进气量或燃料喷射量等而变化。
此外，产生的热量参量还可以为值ΔPV，表示从PVre减去PVbase获得的数值，其中在相同曲柄角下，PVre为由压力检测装置检测得到的燃烧室内的压力P和由容积检测装置检测得到的燃烧室的容积V二者的乘积，PVbase为当活塞在燃烧室内仅仅移动而没有燃烧的情况下燃烧室内的压力P′和燃烧室的容积V′二者的乘积。
当在燃烧室内发生燃料燃烧时，PVre的数值表示燃料燃烧产生的能量和活塞压缩产生的能量之和。另一方面，PVbase的数值表示活塞压缩产生的能量。因此，在相同曲柄角下从PVre减去PVbase获得的数值ΔPV与燃烧室内产生的热量有更高的相关性。因此，用ΔPV作为产生的热量参量来确定燃料的十六烷值，能够更准确地确定燃料的十六烷值。
通过结合附图和下面对本发明最佳实施方式的详细描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点对本领域熟练技术人员是显而易见的。
图1示意地显示了本发明实施方式的内燃机的基本结构及其进气和排气系统。
图2为控制程序前半部分的流程图，该控制程序用来确定本发明实施方式的燃料的十六烷值。
图3为控制程序后半部分的流程图，该控制程序用来确定本发明实施方式的燃料的十六烷值。
图4为一图，显示了燃料在燃烧室内燃烧和燃料没有在燃烧室内燃烧的两种情况下，燃烧室内压力的变化。
最佳实施方式描述下面结合附图来描述本发明的用来确定内燃机燃料的十六烷值的方法的具体实施方式
。
下面的描述是针对这样一种情况，例如，本发明应用到柴油机上，柴油机用来驱动车辆。图1示意地显示了该实施方式的内燃机的基本结构及其进气和排气系统。
内燃机1有气缸2，活塞3可滑动地位于气缸中。在气缸2上部的燃烧室4内，有进气口5和排气口6。进气口5与进气通道7连接，排气口6与排气通道8连接。在进气通道7内有节气门21。
进气口5和排气口6向燃烧室4的开口分别由进气阀9和排气阀10来打开和关闭。燃料喷射阀11伸入到燃烧室4内，用来将燃料喷射到燃烧室4内部。
在进气通道7内有空气流量计21和进气温度传感器13，空气流量计输出电信号，用来指示进气通道7内的进气流量，进气温度传感器输出电信号，用来指示进气通道7内进气流的温度。此外，内燃机1配备有气缸内压力传感器14、水温传感器15、曲柄位置传感器16和燃料温度传感器17，气缸内压力传感器输出电信号，用来指示燃烧室4内部的压力，水温传感器输出电信号，用来指示内燃机1的水套内冷却水的温度，曲柄位置传感器输出电信号，用来指示曲轴的旋转角，该曲轴通过连杆与活塞3联接，燃料温度传感器输出电信号，用来指示通过燃料喷射阀11喷射的燃料的温度，燃料温度传感器17位于向燃料喷射阀11供应燃料的燃料供应系统中。
在具有上述结构的内燃机1中，附加ECU20来控制内燃机1。ECU20是一个单元，它根据内燃机1的运行工况或驾驶员的需要来控制内燃机1的运行状态。ECU20与各传感器连接，如空气流量计12、进气温度传感器13、气缸内压力传感器14、水温传感器15、曲柄位置传感器16、加速踏板位置传感器18和大气压力传感器19，加速踏板位置传感器输出电信号，用来指示加速踏板的位置，大气压力传感器通过电力布线输出用来指示大气压力的电信号。各传感器的输出信号都输入到ECU20。曲柄位置传感器16在曲轴每旋转约10度曲轴转角时都输出一个信号。
ECU20还与燃料喷射阀11、节气门21电连接起来，以便阀门都由ECU20控制。例如，当内燃机1运行时，燃料喷射阀11的正常燃料喷射受内燃机1负荷的影响，该负荷由加速踏板位置传感器18的输出值获得。因此，在减速时，内燃机1没有负荷，将切断燃料供应。
在该实施方式中，ECU20计算PVk的数值作为产生的热量参量，其中PVk为燃烧室4内部的压力P与燃烧室4的容积V的k次幂的乘积，该压力P由气缸内压力传感器14检测得到，该容积V是从曲柄位置传感器16检测到的数值计算出的，k为常数，接近空气燃料混合物的比热比。例如，常数k可以为氧的比热比，即1.4。每当曲柄位置传感器16输出一定次数的信号时，ECU20都计算产生的热量参量PVk。例如，曲柄位置传感器16每次输出信号时，ECU20都计算产生的热量参量PVk。
下面结合图2和3中显示的流程图来描述根据本实施方式确定燃料十六烷值的控制程序。该程序预先存储在ECU20中，以一定的时间间隔来执行。此外，比如，该程序也可在内燃机每转一定次数、车辆每行驶一定距离或每补充一次燃料时执行。
在该程序中，首先在步骤S101中，ECU20确定内燃机1是否正在切断燃料供应。如果S101的答案是肯定的，那么ECU20将执行步骤S102，如果S101的答案是否定的，那么ECU将终止执行程序。
在步骤S102中，ECU20确定自切断燃料供应后经过的时间(换言之，即自正常燃料喷射停止后经过的时间)是否等于或大于指定的时间t0。与此相关的是，指定的时间t0是这样的时间，即在指定的时间t0经过之后，可以认为内燃机1在切断燃料供应之前(即执行正常燃料喷射时)的运行状态对燃烧室4内工况的影响已经足够小。比如通过实验可预先确定时间t0。如果S102的答案是肯定的，那么ECU20将执行步骤S103，如果S102的答案是否定的，那么ECU20将终止执行程序。
在步骤S103中，ECU20确定是否已建立工况来执行燃料喷射，从而确定十六烷值。比如该工况可以包括，内燃机的发动机转数的数值位于指定的转数范围(如大于等于1500rpm并小于3000rpm)内，进气温度传感器13检测到的进气温度位于指定的温度范围(如大于等于40℃并小于80℃)内，水温传感器15检测到的冷却水的温度位于指定的水温范围(如大于等于85℃并小于95℃)内，燃料温度传感器17检测到的燃料温度位于指定的燃料温度范围(如大于等于40℃并小于60℃)内，大气压力传感器19检测到的大气压力比指定的大气压力(如95KPa)高。为能够频繁确定十六烷值，上述工况必须是内燃机1运行时的正常工况。
如果S103的答案是肯定的，那么ECU20将执行步骤S104，如果S103的答案是否定的，那么ECU20将终止执行程序。
在步骤S104中，ECU20控制减小节气门21的开度，使进气流量小于或等于指定的进气流量Ga0。进气流量Ga0最好尽可能地小，且用来确定十六烷值喷射的燃料还能够燃烧。比如通过实验预先确定该指定的进气流量Ga0。
接着ECU20执行步骤S105，燃料喷射阀11受到控制，使得在压缩冲程或膨胀冲程的指定阶段执行用于确定十六烷值的燃料喷射。该过程中喷射的燃料量为预定的初始喷射量。
这里，初始喷射量是这样的量，即在燃烧所喷射的燃料时，内燃机转矩的变化落在允许的范围内。比如通过实验预先确定该初始喷射量。上述指定的时间最好是这样的时间，即通过燃料喷射来确定十六烷值的喷射燃料将在膨胀冲程的后半阶段点燃。通过在该时间执行燃料喷射确定十六烷值，因燃烧喷射的燃料而引起的内燃机转矩的增加量会降低。
接着ECU20执行步骤S106，确定产生的热量参量PVk在用于确定十六烷值的燃料喷射后是否已增加，和在一段时间内其增量的峰值ΔPVk是否大于或等于指定的增量ΔQ0。
在该实施方式中，基于燃烧室4内部的压力P和燃烧室4的容积V计算出产生的热量参量PVk，燃烧室4内部的压力P是由气缸内压力传感器14检测的，燃烧室4的容积V是基于曲柄位置传感器16的检测数值计算出的。但是，气缸内压力传感器14和曲柄位置传感器16的输出值含有噪声，因此，即使在燃烧室4内产生的热量实际没有变化的情况下，PVk也可能因噪声而改变。因此，在燃烧室4内燃烧所喷射的用来确定十六烷值的燃料时，如果产生的热量改变很小，那么有时就难于确定PVk的增量是因燃料燃烧还是传感器14和16的输出值内的噪音引起的。
考虑上述情况，在执行喷射燃料来确定十六烷值之后，计算出PVk增量的峰值ΔPVk，并确定是否存在这样一段时间，在该时间段内，ΔPVk的数值大于等于预先确定的指定增量ΔQ0。这里，指定的增量ΔQ0是这样的阈值，如果PVk增量的峰值ΔPVk大于等于指定的增量ΔQ0，那么就可以认为PVk的增量不是因噪声引起的，而是因燃料燃烧引起的。该指定的增量ΔQ0可预先确定，比如通过实验。
如果步骤S106的答案是肯定的，那么就可能检测到因燃烧所喷射的用来确定十六烷值的燃料而PVk开始增加的时刻。换言之，就可能检测到点燃燃料的时刻。在这种情况下，ECU20将执行步骤S107。
另一方面，如果S106的答案是否定的，那么此时就难于检测到点燃所喷射的用来确定十六烷值的燃料的时刻。因而，ECU20将执行步骤S108，在该步骤中，按增加的喷射量再次执行用于确定十六烷值的燃料喷射。执行用于确定十六烷值的燃料喷射的时刻与步骤S105中的时刻相同。
在步骤S108中按增加的喷射量执行用于确定十六烷值的燃料喷射时，因燃烧所喷射的燃料而产生的PVk增量变大。此后，ECU20返回步骤S106。通过反复执行步骤S106和步骤S108，用于确定十六烷值的喷射燃料量逐步增加，直到ΔPVk的值超过指定的增量ΔQ0。与此相关的是，即使用于确定十六烷值的燃料喷射量得到增加，喷射量仍然会设置在一个范围内，内燃机1的转矩在燃烧所喷射的燃料时而发生的变化从而会落在允许的范围内。
在步骤S107中，ECU20在执行用于确定十六烷值的喷射燃料之后，计算点火延迟时间Δtd，其中在ΔPVk增加了大于或等于指定的增量ΔQ0的工况下，将PVk开始增加的时刻作为点火发生的时刻。Δtd的计算将重复执行预定的次数，以确定它们的平均值Δtdave。
接着ECU20执行步骤S109，在该步骤中，ECU20将Δtdave修正到这样的数值，当执行用于确定十六烷值的燃料喷射的工况为标准工况时，可以得到该数值，从而确定点火延迟时间的修正值Δtdc。
执行该修正有如下理由。在步骤S103中建立了一些执行用于确定十六烷值的燃料喷射的工况，这些工况都有一定的带宽范围。另一方面，在后面将描述的步骤S110中，将利用描述点火延迟时间和十六烷值的映射表，根据点火延迟时间来确定十六烷值。该映射表描述了在特定工况下执行用于确定十六烷值的燃料喷射的情况下，点火延迟时间和十六烷值之间的关系。这样，在这种特定工况下，点火延迟时间和十六烷值之间的关系将描述在前述映射表中，而这种特定工况将设置为标准工况，而Δtdave也将修正到这样的数值，当执行用于确定十六烷值的燃料喷射而计算出Δtdave的工况为标准工况时，可以得到该数值。
与此相关的是，比如通过实验，可预先确定在执行用于测量十六烷值的燃料喷射的那些工况(如发动机转数的数值、冷却水水温、进气温度、进气量、大气压力和燃料温度)中，其中一个工况与标准工况有偏差时产生的点火延迟时间的改变，与标准工况的偏差和点火延迟时间的改变之间的关系可存储为映射表，从而可根据该映射表来修正Δtdave。
接着ECU20执行步骤S110，在该步骤中，ECU20将修正的点火延迟时间Δtdc代入到前述预先存储的描述点火延迟时间和十六烷值关系的映射表中，以确定十六烷值。
在上述控制程序中，在内燃机1处于切断燃料供应状态下，即，在燃烧室4内的工况相对稳定且燃烧室4内的温度低于正常执行燃料喷射的状态下，根据喷射到燃烧室4内的燃料的点火延迟时间来确定燃料的十六烷值。换言之，在点火延迟时间对燃料十六烷值的依赖相对较高的状态下，燃料的十六烷值是根据点火延迟时间来确定的。
因此，在该实施方式下，有可能在实际运行内燃机1的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。
此外，由于在自切断燃料供应后经过指定的时间t0之后执行用来确定十六烷值的燃料喷射，因而减小燃烧室4内的工况因喷射燃料的燃烧而产生的变化。这意味着，基于点火延迟时间来确定十六烷值，可以更准确地进行。
此外，在执行用来确定十六烷值的燃料喷射时，通过使进气流量小于等于指定的进气流量Ga0，可以增大点火特性依赖于十六烷值的差异。
根据本实施方式，在用来确定十六烷值的燃料喷射中，将喷射量设置成这样的量，使得内燃机转矩因燃烧喷射的燃料而产生的变化落在允许的范围内，且产生的热量参量PVk的增量ΔPVk大于或等于指定的增量ΔQ。通过该特征，就可能在限定内燃机1转矩的变化时，更准确地检测到用于确定十六烷值而所喷射燃料的点火。
此外，在本实施方式中，根据PVk的变化来确定点火延迟时间，该变化与因燃烧室4内燃料的燃烧而产生的热量高度相关。因此，就能够更准确地确定点火延迟时间，因而更准确地确定燃料的十六烷值。
在本实施方式中，根据在用于确定十六烷值的燃料喷射之后点燃燃料时的增加率dPVk/dθ，确定所喷射燃料的十六烷值。
如上所述，在用于确定十六烷值的燃料喷射之后，当PVk的增量大于或等于ΔQ的条件下，PVk开始增加的时刻可以认为是点燃燃料的时刻。与此相关，燃料的十六烷值越高，在PVk开始增加的时刻dPVk/dθ的数值就越低。因此，就能够根据那时dPVk/dθ的数值来确定燃料的十六烷值。
在这种情况下，dPVk/dθ和十六烷值之间的关系可比如通过实验预先确定，该关系可在ECU20中存储为映射表。在用于确定十六烷值而喷射的燃料点燃时，将此时dPVk/dθ的数值代入到映射表中，就可以确定十六烷值。也是在这种情况下，通过与点火延迟时间情况类似的方式，将这种工况设置为标准工况，该工况下的dPVk/dθ和十六烷值之间的关系已描述在映射表中，并将dPVk/dθ修正到一个数值，在执行用于确定十六烷值的燃料喷射并确定dPVk/dθ的工况已经是标准工况时，可以获得该数值。接着将dPVk/dθ的修正值代入到映射表中来确定十六烷值。
在内燃机1为有多个气缸2的多缸发动机的情况下，可以通过只对其中任一个气缸执行用于确定十六烷值的燃料喷射，来确定十六烷值。在这种情况下，与为多气缸执行用于确定十六烷值的燃料喷射的情况相比较，使内燃机1因燃烧用于确定十六烷值所喷射的燃料而产生的转矩增量较小。也可以仅仅为其中一个气缸提供气缸内压力传感器14。
下面描述一个变形实施例。在该变形中，燃烧室4内的压力P和燃烧室4的容积V的乘积称为PVre，该压力P由气缸内压力传感器14检测得到，该容积V是从曲柄位置传感器16的检测值计算出的。当活塞3在燃烧室4内只移动而没有燃烧发生的情况下，燃烧室4内的压力P′和燃烧室4的容积V′的乘积称为PVbase。这样，取代PVk，用在相同的曲柄角度下从PVre减去PVbase获得的值ΔPV作为产生的热量参量，确定燃料的十六烷值。当在燃烧室4内没有产生燃烧时，PVre与PVbase的数值相同。当在燃烧室4内燃烧燃料时，PVre的数值指示燃料燃烧产生的能量和由活塞3压缩产生的能量的总和。换言之，PVbase的数值表示由活塞3压缩产生的能量。因此，在相同的曲柄角下从PVre减去PVbase获得的数值ΔPV表示燃料燃烧产生的能量。
如上所述，与上述ΔPVk一样，ΔPV也与燃烧室4内产生的热量相关性高，所以因燃烧室内燃料的燃烧而引起的ΔPV的变化与PVk的变化非常相似。因此，用ΔPV作为产生的热量参量，并根据与用PVk作为产生的热量参量相同的方法，可以更准确地确定喷射到燃烧室4内燃料的十六烷值。
在这种情况下，PVbase可预先确定，比如通过实验，并存储在ECU20中。
虽然本发明是根据最佳实施方式来描述的，但本领域熟练技术人员可在附属权利要求的精神和范围内对发明作各种变更。
工业实用性根据确定内燃机燃料的十六烷值的方法，能够在运行内燃机的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。
权利要求
1.一种确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，包括执行用于确定十六烷值的燃料喷射，其中当内燃机处于切断燃料供应状态下，在压缩冲程或膨胀冲程期间，将指定量的燃料喷射到燃烧室内；和根据从指定的时刻起到点燃时刻的时间段确定燃料的十六烷值，在该点燃时刻，点燃用于确定十六烷值而喷射的燃料。
2.如权利要求1所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，还包括导出产生的热量参量，该热量参量与在所述内燃机的燃烧室内产生的热量具有相关性，其中，所述点燃时刻设置为，在执行用于确定十六烷值的所述燃料喷射之后，当所述产生的热量参量的增量大于或等于指定增量的条件下，所述产生的热量参量开始增加的时刻。
3.一种确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，包括导出产生的热量参量，该热量参量与在内燃机的燃烧室内产生的热量具有相关性，执行用于确定十六烷值的燃料喷射，其中当内燃机处于切断燃料供应状态下，在压缩冲程或膨胀冲程期间，将指定量的燃料喷射到燃烧室内；根据在点燃用于确定十六烷值而喷射的燃料时所述产生的热量参量的增加率来确定燃料的十六烷值。
4.如权利要求2或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，在根据检测随着所述燃烧室内产生的热量变化而变化的物理量的传感器的输出值得出所述产生的热量参量的，情况下，所述指定的燃料量为这样的量，使得内燃机转矩在燃烧指定量的燃料而产生的变化会落在允许的范围内，并且在所述燃烧室内点燃指定量的燃料时所述产生的热量参量的增量的峰值大于在所述燃烧室内没有燃料燃烧时得出的、由所述传感器输出值中的噪声引起的所述产生的热量参量的增量的峰值。
5.如权利要求1或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，执行所述用于确定十六烷值的燃料喷射的时刻是这样设置的，使得在膨胀冲程的后半阶段点燃用于确定十六烷值而喷射的燃料。
6.如权利要求1或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，当将要执行所述用于确定十六烷值的燃料喷射时，使流入到所述燃烧室内的进气量减小到小于或等于指定的进气量。
7.如权利要求1或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，从在所述内燃机内切断燃料供应时开始经过指定的时间后，执行所述用于确定十六烷值的燃料喷射。
8.如权利要求1或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，所述内燃机包括多个气缸，并且通过仅在其中任意一个气缸中执行所述用于确定十六烷值的燃料喷射，确定燃料的十六烷值。
9.如权利要求2或3所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，所述内燃机还包括压力检测装置和容积检测装置，分别用来检测所述燃烧室内的压力和所述燃烧室的容积，而根据由所述压力检测装置检测出的所述燃烧室内的压力P和由所述容积检测装置检测出的燃烧室的容积V得出所述产生的热量参量。
10.如权利要求9所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，所述产生的热量参量为PVk，它表示所述燃烧室内的压力P与所述燃烧室的容积V的k次幂的乘积，该压力P由所述压力检测装置检测得到，该容积V由所述容积检测装置检测得到。
11.如权利要求9所述的确定内燃机内燃料的十六烷值的方法，其特征在于，所述产生的热量参量为ΔPV，它表示在相同曲柄角下从由所述压力检测装置检测得到的压力P和由所述容积检测装置检测得到的容积V二者的乘积，减去当活塞在燃烧室内只移动而没有燃烧发生的情况下所述燃烧室内的压力P′和所述燃烧室的容积V′二者的乘积而获得的数值。
全文摘要
本发明的目的是提供一种技术，以便能够在实际运行内燃机的状态下更准确地确定燃料的十六烷值。当内燃机处于切断燃料供应的状态下(S101)，执行用于确定十六烷值的燃料喷射(S105)，其中在压缩冲程或膨胀冲程过程中将指定量的燃料喷射到燃烧室内。根据从指定时刻到点燃时刻的时间段来确定燃料的十六烷值，在该点燃时刻，点燃用于确定十六烷值而喷射的燃料。
文档编号G01N33/28GK1906390SQ20058000156
公开日2007年1月31日 申请日期2005年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者青山太郎 申请人:丰田自动车株式会社