專利名稱：燃料組分識別系統和方法及流體組分識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于彈性燃料型機動車(汽車)的燃料組分識別系統和方法，通過該系統和方法，根據其加熱期間測量的每種燃料的臨界熱流值進行識別。
背景技術：
目前有趨向采用彈性燃料型車輛的顯著的全球趨勢，以減少不可再生的化石燃料的消耗，并擴大可再生燃料如乙醇的使用，減少對環(huán)境的破壞。在這方面，值得關注的是車輛應能夠識別正在使用的燃料組分，以使其功能與這種燃料的組成特性相適應?，F有技術已知一些裝置和系統，其可以識別車輛中使用的燃料，例如，指示燃料管路中的乙醇和/或汽油的比例。這些裝置和系統使用燃料或燃料加熱元件的各種物理性質，以識別混合比例。專利文件JP12013568提出了一種區(qū)分加注到發(fā)動機中的燃料性質的裝置。燃料檢測室安裝在噴射閥(injection valve)附近,檢測引入到室內的燃料水平。通過安裝在室外部的加熱器加熱室內的燃料。壓力傳感器安裝在室內。當室內的燃料達到一定水平時，加熱器保持開啟，直到溫度到達預定值，蒸汽壓力和溫度用來識別燃料性質。換句話說，根據其壓力和溫度識別燃料。專利文件JP2221848也描述了一種混合燃料乙醇濃度檢測器，其操作通過將特定數量的燃料用注射器加注到燃料箱計量單元中而啟動。將加熱器通電并通過熱敏電阻測量其溫度。溫度開始上升的時間由初始狀態(tài)調整部件檢測，且混合燃料在溫度增加開始時間后蒸發(fā)。該溫度根據混合燃料的組分而上升。從而根據以下參數檢測燃料濃度:溫度開始上升的時間，蒸發(fā)時間，以及加熱元件的電流和電壓。專利文件EP1620125描述了一種用于確定液體燃料蒸發(fā)特性的方法和裝置。其旨在識別驅動發(fā)動機的燃料的蒸發(fā)特性，以避免燃料溢出，在發(fā)動期間釋放大量污染氣體。其公開了這樣的方法，通過該方法可變電阻型加熱器設置在箱體中，與通過接觸傳遞熱量的燃料相接觸。至少將該加熱器加熱到在加熱器表面形成燃料蒸汽泡。此時，在加熱器附近測量溫度。為識別燃料蒸發(fā)特性，有必要測量沸點，該沸點意為在沸騰區(qū)或整個燃料沸騰曲線區(qū)內開始沸騰的溫度。該效果通過以下事實達到，即在加熱器中局部檢測氣泡形成，從而根據溫度的變化檢測對流熱傳遞的影響，該對流是由加熱器和液體燃料之間的蒸汽泡引起的。盡管加熱繼續(xù)，在蒸汽開始形成之后加熱器中的溫度最初保持恒定，或至少比蒸汽形成之前上升得更緩慢。因此，當最初氣泡形成時,可以通過轉變溫度(transition temperature)表征燃料沸騰表現(behavior)。通過取決于溫度的加熱器電阻值測量該溫度。該文件沒有具體提至帽界熱流，也沒有通過分析溫度表現識別燃料組分。此外，考慮到它們作為溫度函數的電阻值，該文件沒有解決商業(yè)電阻中發(fā)現的差異問題。授予GM的專利文件US 2004/0180447基于識別燃料組分的分餾系統?？勺冸娮杞]在水平位置的箱體中，隨著燃料蒸發(fā)，各電阻不再浸沒在液體燃料中。當這發(fā)生時，電阻的表面溫度增加得更快，因此電流以相同的比例變化。該發(fā)明中作為臨界值的溫度，是燃料蒸發(fā)，且電阻不再浸沒在液體中的溫度。GM系統在電阻中使用恒定電壓，以便計算消耗的能量。根據電流快速下降區(qū)域中消耗的能量進行蒸餾速率的計算。專利文件DE 20 2006 02576通過安裝在燃料箱中的傳感器系統進行識別燃料箱填充錯誤燃料的時間，其更加注重區(qū)分汽油和柴油。為此，區(qū)室(compartment)安裝在燃料箱中，當車輛加注燃料時燃料通過該區(qū)室流動。加熱電阻設置在區(qū)室中并施加電壓和電流以加熱燃料。基本上根據燃料的沸點進行識別，汽油和柴油的沸點顯著變化。此時，從電阻到燃料的熱傳遞不再是傳導性的，而是變?yōu)閷α餍缘?。識別可以基于沸騰時間，在對應柴油和汽油沸點的中間值的傳感器中保持相同電流，或保持相同溫度，確定沸騰產生的時間，或通過施加穩(wěn)定增加的電流，監(jiān)控溫度表現。
沒有任何上述現有技術使用臨界熱流參數識別燃料。上述技術中的一些提出了需要具有特定燃料體積的容器的不便方面，該特定燃料體積能夠測量識別混合物所需的參數。在現有技術中燃料溫度測量基于所需的溫度傳感器，其增加了系統成本并使其更復雜。使用作為溫度和電流函數的可變電阻的現有技術在電阻制作中具有較低的公差，導致對每個電流值或溫度值測量的電阻值的不準確。這些參數在一個電阻到另一個電阻之間顯著變化。臨界熱流概念將在本發(fā)明的詳細描述中給出，以更容易理解本發(fā)明提出的新概念。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明的第一個目的是提供一種用于準確識別燃料組分的系統和方法，而不使用具有預定體積的容器，該容器可以沿著車輛的燃料管路安裝在任何地方，該車輛使用市售的彈性燃料發(fā)動機的冷啟動系統。本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于識別燃料組分的系統和方法，其也可以檢測摻雜溶劑或水的燃料。本發(fā)明的另外的目的是提供一種通過提供的功率識別燃料組分的系統和方法，避免通常由低制作公差引起的可變電阻函數變化，且不需要使用溫度傳感器。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于識別燃料組分的系統和方法，其在較短的時間段內加熱燃料并且具有較低的能量消耗，識別每種燃料組分的最佳加熱溫度。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是通過識別用于機動車輛內燃發(fā)動機的燃料組分的系統達到的，該系統包括:至少一個設置在燃料箱或沿著燃料管路的任何位置中的燃料加熱電阻，與燃料直接接觸和熱交換；連接至電阻的電子控制單元，其將受控功率輸入(feed)輸送至電阻；測量輸送至電阻的電流和電阻的表面溫度之間的加熱電阻參數并將測量值傳輸(forwarding)至電子控制單元的計量裝置，其中電子控制單元在預定時間間隔(tn)內將恒定功率值施加至電阻，以及監(jiān)控在每個時間間隔tn內由計量裝置測量的加熱電阻參數值，并且當電子控制單元在時間間隔tn過程中檢測到加熱電阻參數值的變化時，其識別該時間間隔內對應于臨界熱流的燃料組分，該臨界熱流是由施加至電阻的功率產生的，其中通過以下公式進行識別:
權利要求
1.一種用于機動車輛內燃發(fā)動機的燃料(2)組分識別系統，所述系統包括: 至少一個設置在燃料箱中或沿著燃料管路的任何位置中的燃料加熱電阻(3)，與所述燃料(2)直接接觸和熱交換； 連接到所述電阻(3)的電子控制單元(4)，其向所述電阻(3)施加受控輸入功率； 測量所述加熱電阻(3)的參數以及將計量值傳送至所述電子控制單元(4)的計量裝置(6 )，所述參數是所述電阻(3 )上的電流或所述電阻的表面溫度， 其特征在于，所述電子控制單元(4)在預定的時間間隔(tn)內向所述電阻施加恒定功率值，并監(jiān)控在每個時間間隔(tn)內由所述計量裝置(6)測量的加熱電阻(3)參數值，其中當所述電子控制單元(4)在所述時間間隔(tn)內檢測所述加熱電阻參數值的變化時，其識別該時間間隔內對應于最大臨界熱流的燃料組分，所述最大臨界熱流是由施加至所述電阻的功率產生的，通過以下公式進行所述識別:
2.根據權利要求1所述的燃料組分識別系統，其特征在于，所述計量裝置(6)是測量所述電阻上的電流的電流表，其中所述加熱電阻(3)具有作為其溫度函數的可變電阻值。
3.根據權利要求1所述的燃料組分識別系統，其特征在于，所述計量裝置(6)是測量所述電阻(3)的表面溫度的溫度傳感器(6)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的燃料組分識別系統，其特征在于，在每個連續(xù)時間間隔(tn)內由所述電子控制單元施加至所述電阻的功率值根據以下公式逐步增加:W(tn+l)=W(tn)-X，其中X是在每個時間間隔內增加的功率增量值。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的燃料組分識別系統，其特征在于，所述電子控制單元(4)包括存儲器，所述存儲器包括對應于每種燃料組分以及其混合物的最大臨界功率值。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的燃料組分識別系統，其特征在于，在識別所述燃料組分時，所述電子控制單元(4)使施加至所述電阻的功率保持恒定值，所述恒定值等于對應于最大臨界熱流的值。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的燃料組分識別系統，其特征在于，當對應于所述燃料的臨界熱流功率小于對應于僅含有汽油的燃料的臨界熱流功率或高于對應于僅含有乙醇的燃料的臨界熱流功率時，所述電子控制單元識別所述燃料是摻雜的。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的燃料組分識別系統，其特征在于，至少一個燃料加熱電阻(3)設置在所述燃料的軌道中。
9.根據權利要求1、2、3、5、6、或7所述的燃料組分識別系統，其特征在于，所述電子控制單元(4)將初始功率值施加至所述電阻(3)，所述初始功率值高于含有最大乙醇含量燃料的最大臨界功率，并且在每個連續(xù)時間間隔tn內根據以下公式逐步降低所述功率:W(tn+l)=W(tn)-X，其中X是每個時間間隔逐步降低的遞減功率值，其中所述電子控制單元(4)識別所述燃料組分，當其檢測時所述加熱電阻參數值在所述時間間隔(tn)過程中保持恒定。
10.一種用于機動車輛內燃發(fā)動機的燃料組分識別方法(2)，包括以下步驟: 將受控功率值施加至所述燃料加熱電阻(3)，所述燃料加熱電阻(3)接觸燃料箱內部或沿著燃料管路的所述燃料(2)； 通過所述加熱電阻和所述燃料(2)之間的熱交換，加熱與所述加熱電阻(3)接觸的燃料；以及 測量加熱電阻(3)參數，所述參數是所述電阻(3)上的電流和所述電阻的表面溫度，所述方法的特征在于，在燃料加熱步驟期間，在預定時間間隔(tn)內將恒定功率值施加至所述電阻， 該方法還包括以下步驟: 監(jiān)控每個時間間隔tn過程中測量的所述加熱電阻(3)參數值，以及當所述電阻參數值的變化發(fā)生在時間間隔tn過程中并且檢測到該變化時，識別對應于該時間間隔內最大臨界熱流的燃料組分，所述最大臨界熱流是由施加至所述電阻的功率產生的，該識別通過以下公式進行:
11.根據權利要求9所述的燃料組分識別方法，其特征在于，施加至所述電阻的功率值在每個連續(xù)時間間隔(tn)內根據以下公式逐步增加:W(tn+l)=W(tn)-X，其中X是在每個時間間隔內增加的功率增量值。
12.根據權利要求9或10所述的燃料組分識別方法，其特征在于，所述燃料組分識別步驟包括查詢預編程的存儲器，所述存儲器包括對應于每種燃料組分及其混合物的最大臨界功率值。
13.根據權利要求9至11中任一項所述的燃料組分識別方法，其特征在于，在所述燃料組分識別步驟之后，施加至所述電阻的功率保持恒定值，所述恒定值等于在識別所述燃料組分時對應于最大臨界熱流的值。
14.根據權利要求10、12或13中任一項所述的燃料組分識別方法，其特征在于，施加至所述電阻(3)的功率的初始值高于含有最大乙醇含量燃料的最大臨界功率，且所述功率在每個連續(xù)時間間隔(tn)內根據以下公式逐步降低:W(tn+l)=W(tn)-X，其中X是在每個時間間隔內逐步降低的功率的遞減值，且當所述加熱電阻參數值在所述時間間隔(tn)內保持恒定時識別所述燃料組分。
15.一種流體組分識別方法，包括以下步驟: 將受控功率值施加至加熱電阻，所述加熱電阻接觸容器中的流體；通過所述加熱電阻和所述流體之間的熱交換，加熱與所述加熱電阻接觸的所述流體；以及 測量加熱電阻參數，所述參數是所述電阻上的電流和所述電阻的表面溫度； 該方法的特征在于，在流體加熱步驟中，在預定的時間間隔(tn)內將恒定的功率值施加至所述電阻；并且 該方法進一步包括以下步驟: 監(jiān)控在每個時間間隔(tn)過程中測量的所述加熱電阻參數值，以及當所述電阻參數值的變化發(fā)生在時間間隔(tn)過程中并且檢測到該變化時，識別對應于最大臨界熱流的流體組分，所述最大臨界熱流是由在該時間間隔內施加至所述電阻的功率產生的，所述識別通過以下公式進行:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機動車輛內燃發(fā)動機的燃料組分識別系統和方法(2)。該系統包括至少一個燃料加熱電阻(3)，其設置在燃料箱內或沿著燃料管路的任何位置中，與燃料(2)直接接觸和熱交換；連接至電阻(3)的電子控制單元(4)，其在時間間隔(tn)內將恒定功率值施加至電阻(3)；以及用于輸送至電阻(3)的電流和電阻表面溫度之間的加熱電阻參數(3)的計量裝置(6)，其將測量值輸送至電子控制單元(4)以及監(jiān)控每個時間間隔tn內加熱電阻(3)中測量的電流值，并且當電子控制單元(4)檢測到時間間隔(tn)過程中加熱電阻的電流值的變化時，其識別該時間間隔內對應于臨界熱流的燃料組分，該臨界熱流是由施加至電阻的功率產生的。該方法包括以下步驟在時間間隔(tn)內將恒定功率值施加至燃料加熱電阻(3)；通過加熱電阻和燃料(2)之間的熱交換，加熱與加熱電阻(3)接觸的燃料；測量輸送至電阻(3)的電流和電阻表面溫度之間的加熱電阻參數(3)；監(jiān)控每個時間間隔(tn)過程中測量的加熱電阻參數值(3)；以及當在時間間隔(tn)過程中檢測到電阻參數值的變化時，識別對應于臨界熱流的燃料組分，該臨界熱流是由該時間間隔內施加至電阻的功率產生的。
文檔編號G01N33/28GK103168229SQ201180046079
公開日2013年6月19日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2010年9月23日
發(fā)明者費爾南多·萊普施, 圖利奧·伊塔利克莫雷拉科萊托, 費爾南多·德奧利韋里亞朱尼爾 申請人:羅伯特博世有限公司