專利名稱：燃料識別系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料識別系統(tǒng)和方法，其通常應(yīng)用于彈性燃料(flex-fuel)類型 的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)車輛，借助該系統(tǒng)和方法可以識別每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處所使用的燃料成分，特別是 汽油/乙醇混合物中使用的比率，或者可以獲得關(guān)于燃料的物相或燃料線路中空氣的存在 性的信息。
背景技術(shù)：
社會上傾向于采用彈性燃料車輛以便針對于減少非再生性礦物燃料的消耗并且 推廣可再生性燃料(例如乙醇)的使用，從而顯著地減少環(huán)境損害。在本文中，有利的是， 車輛能夠識別當(dāng)時(shí)正在使用的燃料的成分以便使其操作適合該燃料成分的特征?，F(xiàn)有技術(shù)描述了一些能夠識別車輛中所用燃料(例如指示出燃料線路中存在的 乙醇和/或汽油的比率)的裝置。
國際專利申請WO 2004/029615涉及用于識別汽油和酒精混合物的系統(tǒng)和用于識 別混合物類型的方法，其可以快速且安全地識別以多種成分存在的燃料類型。該系統(tǒng)具有 電路，其中在預(yù)定時(shí)間期間電壓脈沖被施加于加熱器，以便加熱器加熱要被識別的汽油。溫 度傳感器被設(shè)置在加熱器附近以便識別燃料溫度。通過差分輸出電壓VO來識別汽油類型， 其中該差分輸出電壓VO對應(yīng)于初始溫度和溫度傳感器所測量的峰值溫度之間的變化。此 夕卜，燃料被供給到氣體乙醇(alcohol-in-gas)濃度傳感器的電極之間。基于當(dāng)施加了振蕩 頻率時(shí)電極之間的燃料介電常數(shù)來測量該濃度。文獻(xiàn)JP 1016957公開了用于檢測不同種燃料的混合速率的裝置。根據(jù)該日本文 獻(xiàn)的檢測裝置包括被設(shè)置在燃料供給路徑中的橋接電路。該電路包括溫度補(bǔ)償電阻器、力口 熱電阻器和控制電路，該控制電路將電能供應(yīng)給這兩個(gè)電阻器以便加熱電阻器將在預(yù)定值 保持不變恒溫。之后，隨著燃料吸收加熱電阻器所產(chǎn)生的熱量，流過橋接電路的電流產(chǎn)生變化。因 為加熱電阻器的值是恒定的，所以燃料所吸收的熱量與施加于電阻器的電流成比例地變 化。根據(jù)計(jì)算電阻器消耗功率的公式(P = RX I2)，計(jì)算器(calculation operator)計(jì)算 燃料從加熱電阻器吸收的熱量，所述電阻器消耗的功率直接取決于由控制電路供應(yīng)給加熱 電阻器的電流幅值。所計(jì)算熱量被提供給進(jìn)一步考慮了燃料導(dǎo)熱系數(shù)k、在定壓下的燃料 比熱Cp、燃料溫度Ttl、燃料密度P、燃料流速V、被加熱的繞阻溫度T和加熱電阻器尺寸的公 式。之后，計(jì)算具體燃料值A(chǔ)= (P. Cp/k)，借助于具體燃料值來確定燃料混合比。也就是說，用于確定燃料成分的過程實(shí)質(zhì)上是基于燃料所吸收的熱量值(該熱量 值對應(yīng)于加熱電阻器所消耗的功率)和燃料的多個(gè)物理特征，從而需要包括二次函數(shù)的非 常復(fù)雜的計(jì)算。這種計(jì)算不取決于將可變電阻器用作溫度的函數(shù)，因?yàn)殡娮杵鳒囟葢?yīng)被保 持為恒定的。這個(gè)電路也存在需要溫度補(bǔ)償電阻器以便適當(dāng)工作的缺點(diǎn)，因?yàn)槠渌诘脑?是加熱電阻器溫度是恒定的以便執(zhí)行必要計(jì)算。因此，控制電路應(yīng)該總是控制電阻器溫度，以便其被保持在恒定值。此外，電路取決于能夠執(zhí)行非常復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算器，因此導(dǎo)致系統(tǒng)
更加昂貴?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的又一個(gè)缺點(diǎn)在于對燃料加熱電阻器使用附加裝置，該附加裝置具體針對于識別燃料成分。最后，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不建議用于加熱燃料的相同裝置也被用于識別汽油和乙醇混 合物的成分，或者識別燃料是否為液體或蒸汽狀態(tài)，或者甚至確定燃料線路中空氣的存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)是提供一種系統(tǒng)，其借助于在簡單安全電路中的燃料加熱電 阻器來識別燃料線路中的燃料特性。本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供一種系統(tǒng)和一種方法，其能夠借助于加熱燃料的可變 電阻器且不使用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和溫度控制(用于可變電阻器處于恒溫)來辯識燃料線路內(nèi)燃料 的混合比。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種系統(tǒng)，其能夠識別燃料何時(shí)從液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀? 蒸汽相，并且也識別燃料混合物中的汽油/乙醇比率，其中所述系統(tǒng)同時(shí)加熱燃料。通過如下的燃料識別系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，該系統(tǒng)包括加熱電阻器，其具有 的可變阻抗值是其溫度的函數(shù)，該加熱電阻器被連接于為該電阻器提供電壓的電源，該電 阻器被設(shè)置成與燃料直接接觸并進(jìn)行熱交換；電流測量裝置，其測量通過所述可變電阻器 的電流；以及電子控制單元，其被連接于所述電阻器以測量被施加于所述電阻器的所述電 壓并且被連接于所述電流測量裝置以從其接收測量的電阻器電流值，并且所述電子控制單 元包括數(shù)據(jù)處理器件，借助該數(shù)據(jù)處理器件所述電子控制單元基于所述電阻器電流來識別 燃料特性。由電子控制單元識別的燃料特性包括燃料成分、燃料中的汽油/乙醇比率以及燃 料的物相中的至少一者。電子控制單元可以包括存儲器，該存儲器包含至少一個(gè)將電阻器電流值與預(yù)定燃 料成分相關(guān)聯(lián)的預(yù)計(jì)算表。預(yù)計(jì)算表由如下公式產(chǎn)生UXI = kXAX (Tq-Tf)其中U是施加于電阻器的電壓，I是電阻器電流，k是燃料導(dǎo)熱系數(shù)，A是與燃料的 接觸表面面積，Tq是電阻器溫度，并且Tf是燃料溫度?？商鎿Q地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還包括連接于電子控制單元并且被設(shè)置成與燃料接 觸的溫度傳感器，其中該傳感器測量燃料溫度并且將溫度數(shù)據(jù)傳送到電子控制單元，并且 電子控制單元也基于燃料溫度來識別燃料成分。電子控制單元可以包括記錄器并且也具有用于控制施加于電阻器的電壓的器件， 其中所述記錄器包含與其相應(yīng)阻抗值相關(guān)聯(lián)的電阻器溫度值。本發(fā)明的目標(biāo)也借助于包括如下步驟的燃料識別方法而被實(shí)現(xiàn)施加具體電壓于加熱電阻器，該加熱電阻器所具有的可變阻抗值是其溫度的函數(shù) 并且該加熱電阻器與燃料接觸并且熱交換；測量跨越電阻器的電壓；測量并監(jiān)控經(jīng)過電阻器的電流；
當(dāng)電阻器電流處于穩(wěn)態(tài)時(shí)基于電阻器電流值來識別燃料特性。識別燃料特性的步驟包括識別燃料成分、燃料中的汽油/乙醇比率以及燃料的物 相中的至少一者。燃料特性識別步驟可替換地包括查詢將電阻器電流值與預(yù)設(shè)燃料成分相關(guān)聯(lián)的 預(yù)計(jì)算表。預(yù)計(jì)算表是由如下公式生成的UXI = kXAX (Tq-Tf)其中U是施加于電阻器的電壓，I是電阻器電流，k是燃料導(dǎo)熱系數(shù)，A是與燃料的 接觸表面面積，Tq是電阻器溫度，并且Tf是燃料溫度?？商鎿Q地，識別燃料特性的步驟包括當(dāng)經(jīng)過電阻器的電流的減小基本相關(guān)于與液 態(tài)燃料相對應(yīng)的電流時(shí)識別出至少部分燃料處于氣態(tài)。可以借助于同樣根據(jù)本發(fā)明的燃料識別系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的燃料識別方法。


下面將基于附圖中所表示的實(shí)施示例更具體地描述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的燃料識別系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了被設(shè)置在燃料道內(nèi)部的燃料識別系統(tǒng)的加熱電阻器的橫截面示圖；以 及圖3是示出了作為正被加熱的燃料的函數(shù)，加熱電阻器內(nèi)的電流隨時(shí)間的性能圖表。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2可以看出，根據(jù)本發(fā)明的燃料識別系統(tǒng)包括可變電阻器3，該可變電 阻器3的阻抗值作為其溫度的函數(shù)而變化。該電阻器被優(yōu)選地設(shè)置在例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)車輛 的燃料線路內(nèi)、與燃料2直接接觸并且被用于通過熱傳遞來加熱燃料。其內(nèi)可以設(shè)置電阻 器3的燃料線路由燃料箱、燃料泵、軟管、燃料道7和至少一個(gè)噴射器8構(gòu)成。電阻器3可 以被置于燃料線路的任何一個(gè)一體部件中，并且根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地如圖2所示，電阻器被 容納在燃料道7內(nèi)?？勺冸娮杵?被連接到向其施加電壓的電源(未示出)。電阻器也被連接到電子 控制單元(ECU)4，該電子控制單元4測量被施加于可變電阻器3的電壓。在本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例中，電子控制單元控制啟動電路，該啟動電路驅(qū)動可變電阻器并且能夠?qū)⒉煌妷?施加于這個(gè)電阻器。E⑶4還包括能夠進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)處理器以及至少一個(gè)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn) 換器，該轉(zhuǎn)換器將被傳送到電子控制單元的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，其中該模擬數(shù)據(jù)例 如是跨越電阻器的電壓值以及由控制單元的外部裝置測量并被傳送到該控制單元的數(shù)據(jù)。 在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，控制單元包括并聯(lián)工作的多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。E⑶4還包括存儲裝置，該存儲裝置可以存儲被施加于電阻器的電壓值以及E⑶ 處理器本身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，或者甚至外部裝置測量的和被傳送到電子控制單元的其他數(shù)據(jù)。 存儲裝置還包括與不同燃料成分的特征和特性相關(guān)的預(yù)編程數(shù)據(jù)。例如，存儲裝置可以包 括將電流、電壓和/或阻抗值與包括酒精和汽油的預(yù)設(shè)燃料混合物成分相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè) 預(yù)計(jì)算表，或者使得電流并最終使得跨越電阻器的電壓或其阻抗與具體條件下的燃料的物理特征相互關(guān)聯(lián)的多個(gè)表。E⑶還應(yīng)該包含關(guān)于溫度和可變電阻器3的阻抗之間的比率的 記錄。這些表優(yōu)選地被事先生成，并且基于與每種燃料成分相對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)值k以及 當(dāng)車輛使用這種給定燃料成分時(shí)流經(jīng)可變電阻器的電流值來計(jì)算出與電阻器中的各電流 值且因而各電壓值相關(guān)的燃料成分。后文將詳細(xì)描述用于生成所述表的原理和計(jì)算方法。僅為了示意目的并且為了有助于理解本發(fā)明，圖3示出了當(dāng)電阻器被用于加熱汽 油、酒精或空氣時(shí)流經(jīng)可變電阻器3的電流隨時(shí)間的性能。在測量操作開始時(shí)，酒精(實(shí) 線)和汽油(點(diǎn)劃線)是液態(tài)。在加熱期間，燃料溫度增加直到燃料完全蒸發(fā)?？梢宰⒁?到圖表中當(dāng)燃料處于液相或者當(dāng)其正在相變(從液體到氣體)時(shí)電流基本不變。然而，當(dāng) 完全蒸發(fā)并且燃料線路中僅存在蒸汽時(shí)，加熱器電流減小，這是因?yàn)楫?dāng)氣體物質(zhì)被加熱時(shí) 導(dǎo)熱系數(shù)顯著改變，從而電阻器溫度增大。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還檢測燃料線路是否為空，即是否被空氣充 滿。這種檢測是可 能的，因?yàn)楫?dāng)電阻器加熱空氣(虛線)時(shí)，電流也穩(wěn)定在比液體燃料的穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流值更小 的值。隨著在測量操作開始時(shí)發(fā)生這種減小，之后系統(tǒng)可以選擇關(guān)閉加熱，因?yàn)槠渲饕δ?是加熱燃料。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括電阻器3的電流測量裝置6，該電流測量裝置6被連接于 E⑶4并且將測量的經(jīng)過電阻器的電流值傳送到E⑶4。這個(gè)電流測量裝置6優(yōu)選地與可變 電阻器3和電源串聯(lián)連接，并且也被連接到ECU。電流測量裝置可以被可替換地以與ECU自 身集成的方式被構(gòu)建。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以可替換地具有溫度傳感器5，該溫度傳感器5也被置于燃 料線路上從而測量燃料溫度。溫度傳感器5被連接到ECU輸入并且之后將測量的燃料溫度 值傳送到所述E⑶。對于本發(fā)明的操作而言這個(gè)部件不是必須的。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)不需要使用燃料溫度傳感器5，因?yàn)槠鋬H需要知道可變電阻器 電流和電阻器電壓U，以便計(jì)算燃料成分或了解其物理狀態(tài)。基于電阻器電流I和電阻器電 壓3，E⑶也可以確定阻抗值和電阻器溫度Τ,。如果根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)需要獲得初始燃料溫度值，則系統(tǒng)可以使用來自水溫傳感 器或空氣溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，這些傳感器通常被用于機(jī)動車輛。為此，這些傳感器應(yīng)該 將數(shù)據(jù)直接或間接地傳送到ECU 4。初始燃料溫度等于空氣溫度或水溫。因此，不需要在燃 料線路內(nèi)部設(shè)置附加燃料溫度傳感器。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可替換地具有計(jì)時(shí)器(未示出)，該計(jì)時(shí)器優(yōu)選地被直接 集成到ECU 4。這個(gè)計(jì)時(shí)器將確定電阻器3的電流穩(wěn)定并到達(dá)穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間間隔。根據(jù)本發(fā)明的燃料識別系統(tǒng)和方法實(shí)質(zhì)上是基于燃料特性確定原理，該原理基于 流經(jīng)可變電阻器的電流值。因此，這個(gè)可變電阻器用作燃料特征和物理特性的傳感器以及 燃料加熱器，因?yàn)橛稍撾娮杵魉牡臒崃繉⒓訜崛剂现钡狡涞竭_(dá)蒸發(fā)溫度。因此，不需要 使用兩個(gè)物理部件來執(zhí)行這兩個(gè)不同功能，因?yàn)槿剂霞訜岷腿剂铣煞执_定功能由相同部件 來執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也可以識別燃料成分是什么(例如混合物中乙醇/汽油 的比)，獲得關(guān)于燃料線路內(nèi)部燃料物相的信息，或者確定線路是否為空。雖然本發(fā)明的下 述優(yōu)選實(shí)施例針對于這兩個(gè)具體應(yīng)用，不過本發(fā)明的范圍不限于所述應(yīng)用。
下面將具體描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例。最初，E⑶4控制將特定電壓施加于電阻器3的電源，該電阻器3被設(shè)置在燃料線路1內(nèi)。這個(gè)電壓由E⑶4來測量。當(dāng)施加了這個(gè)電壓時(shí)，電流流經(jīng)可變電阻器3，從而升 高其溫度。因此，電阻器開始消耗熱量，該熱量被其周圍燃料2所吸收并加熱該燃料2。然 而，這種燃料熱消耗直接取決于燃料導(dǎo)熱系數(shù)k，該燃料導(dǎo)熱系數(shù)k作為燃料成分及其物相 的函數(shù)而變化。例如，特定燃料成分在氣態(tài)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)高于相同燃料成分在液態(tài)時(shí)的導(dǎo) 熱系數(shù)。重要的是應(yīng)該注意到，對于每種燃料混合物比率或所需燃料成分而言導(dǎo)熱系數(shù)呈 現(xiàn)不同的特定值。在電阻器3和燃料加熱開始時(shí)，存在過渡相，其中電阻器消耗的功率可隨時(shí)間變 化?？勺儫嵯膶?dǎo)致了電阻器溫度的變化，這又導(dǎo)致了其阻抗值的變化。阻抗值的變化導(dǎo) 致了流經(jīng)電阻器3的電流的變化，這又導(dǎo)致了電阻器所消耗的熱量的變化，從而再次導(dǎo)致 電阻器溫度的變化。電阻器阻抗、電流和溫度值的這種連續(xù)變化周期不斷重復(fù)直到系統(tǒng)穩(wěn) 定并到達(dá)穩(wěn)態(tài)。電阻器電流值通過電流計(jì)6來測量并且被E⑶4隨時(shí)間存儲和監(jiān)測。電壓值U也 被ECU測量并可以存儲在ECU中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過計(jì)時(shí)器來計(jì)算電壓被施 加于電阻器的時(shí)刻及系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，并且這個(gè)值被存儲在ECU存儲 器內(nèi)，并且之后可以被用于計(jì)算燃料成分的一些特性。流經(jīng)電阻器3的電流在相變期間被電流測量裝置6所測量并且被E⑶監(jiān)測，以便 當(dāng)電流值穩(wěn)定時(shí)能夠識別出系統(tǒng)操作在穩(wěn)態(tài)時(shí)的起點(diǎn)?？商鎿Q地，由溫度傳感器5或者任意其他的機(jī)動車輛傳感器測量的相變時(shí)的燃料 溫度數(shù)據(jù)Tf被傳送到E⑶，并且可以被存儲在E⑶中。這個(gè)步驟對實(shí)施本發(fā)明不是實(shí)質(zhì)性 的。當(dāng)電阻器3的阻抗R、電流I和溫度Tq到達(dá)穩(wěn)態(tài)并且穩(wěn)定時(shí)，執(zhí)行燃料特性識別步 驟。電阻器溫度被表示為Ttl,因?yàn)檫@是系統(tǒng)中最熱的溫度。燃料2總是處于比電阻器3的 溫度更低的溫度Tf處。基于電流測量裝置5所測得的電阻器電流I的值并且也基于跨越電阻器的電壓， ECU 4借助其數(shù)據(jù)處理器件來識別一些燃料特性，例如燃料成分，例如燃料線路內(nèi)部燃料的 乙醇/汽油比率或物相。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)具有電流I和電壓U的值時(shí)，ECU 4查詢被寄存在其存儲裝置內(nèi)的將每個(gè)電流值I并因而電壓值U與預(yù)設(shè)燃料成分相關(guān)聯(lián)的 至少一個(gè)預(yù)計(jì)算表，并且因此確定此時(shí)被使用的燃料成分。將每個(gè)電流值I與預(yù)設(shè)燃料成分相關(guān)聯(lián)的表是基于下述公式(1)生成的<formula>formula see original document page 8</formula>
其中U是跨越可變電阻器的電壓，I是電阻器電流，k是燃料導(dǎo)熱系數(shù)，A是與燃料 的接觸表面面積，Tq是電阻器溫度，并且Tf是燃料溫度。經(jīng)常也由電子控制單元來測量跨越電阻器的電壓U，因?yàn)榱鹘?jīng)電阻器的電流也取 決于電壓。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電流值I、電阻器溫度Tq以及燃料溫度Tf保持穩(wěn)定。A值是由系統(tǒng)所知 并且在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間保持恒定。給定R作為可變電阻器，該可變電阻器的阻抗作為其溫度 的函數(shù)而改變，因此電流作為其溫度的函數(shù)而改變，于是測量電阻器上的電流和電壓足以確定電阻器阻抗和溫度Tq的值。關(guān)于啟動系統(tǒng)操作的燃料溫度Tf，測量初始燃料溫度是足 夠的；這個(gè)溫度將等于初始電阻器溫度Tq并且等于室溫。將所有這些變量值應(yīng)用到所討論的公式中，則獲得k值。因?yàn)槊糠N燃料成分均具 有特定的燃料導(dǎo)熱系數(shù)k，于是通過得知這個(gè)值，可以得知燃料線路中的燃料混合物成分。然而，這些計(jì)算不必須由系統(tǒng)來執(zhí)行，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)具有將每種可能情況下的電 流值I并因而電壓值與燃料成分直接關(guān)聯(lián)起來的預(yù)計(jì)算表。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以進(jìn)一步被用于檢測燃料線路中的燃料是否為液體 或蒸汽狀態(tài)。當(dāng)燃料是蒸汽狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)k要更高于液態(tài)燃料的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，當(dāng)燃 料開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麜r(shí)，電阻器溫度快速變化并且電阻器阻抗和流經(jīng)電阻器的電流也開始以 很快的速率變化。在燃料蒸發(fā)前，系統(tǒng)以穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且根據(jù)跨越電阻器3的電壓，流經(jīng)電阻器的電 流被穩(wěn)定在已知值。當(dāng)燃料開始蒸發(fā)時(shí)，電阻器電流3開始快速降低。之后系統(tǒng)檢測出電 流正在降低并且遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流值。當(dāng)這個(gè)電流變化變得更顯著時(shí)，例如當(dāng)電流值為穩(wěn) 態(tài)的液體燃料的大約50%或略高時(shí)，則系統(tǒng)識別出燃料的至少一部分是液態(tài)，甚至這是在 電流穩(wěn)定在對應(yīng)于氣態(tài)燃料穩(wěn)態(tài)的固定值之前。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠借助 于電阻器3中的電流性能來檢測出燃料是否處于液態(tài)或至少部分處于蒸汽狀態(tài)。使用燃料溫度傳感器5對于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的操作而言不是實(shí)質(zhì)性的。 主要在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法來僅檢測燃料的物相的情況下，不需要使用溫度傳感 器，因?yàn)樗杞Y(jié)果允許更高的誤差容限并且可以借助于較不精確的值而得到。然而，溫度傳 感器能夠使得以更精確的方式來執(zhí)行導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算，從而獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法明顯地區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，因?yàn)樗鼈兡軌騼H借助于可變電 阻器3來實(shí)現(xiàn)燃料混合物比率的識別，其中該可變電阻器3也被用于加熱燃料。因此，相同 裝置同時(shí)執(zhí)行兩種不同功能，而這兩種功能在現(xiàn)有技術(shù)的情況下是由兩個(gè)獨(dú)立裝置來實(shí)現(xiàn) 的。因此，除了加熱電阻器之外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)不需要使用例如惠斯通電橋的輔助裝置 來測量燃料混合物成分。此外，根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的計(jì)算是基于不同于現(xiàn)有技術(shù)的原理。本發(fā)明的系 統(tǒng)和方法僅使用被施加于可變電阻器的電流值和電壓值來直接計(jì)算燃料混合物中的酒精/ 汽油比率，而不需要執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。本發(fā)明允許電阻器溫度在整個(gè)燃料導(dǎo)熱系數(shù)測 量期間(相變期間和穩(wěn)態(tài)操作期間)隨時(shí)間變化?？傊?，能夠如所計(jì)劃地運(yùn)作系統(tǒng)且執(zhí)行 根據(jù)本發(fā)明的方法的特征正是在于，使用具有隨其溫度而變的可變阻抗的電阻器以及電阻 器溫度、阻抗和電流值的變化。實(shí)際上，導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算基本上基于與可變電阻器溫度相關(guān)的電壓和電流，其中 該可變電阻器是系統(tǒng)中的最熱物體。而在文獻(xiàn)JP1016957所描述的現(xiàn)有技術(shù)裝置中，導(dǎo)熱 系數(shù)計(jì)算是直接基于燃料溫度的，而燃料是系統(tǒng)中的最冷物體。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠借助于查詢被存儲在系統(tǒng)中的表來計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù) 值并因而確定燃料成分。這樣有助于提高系統(tǒng)效率并且不需要使用能夠執(zhí)行非常復(fù)雜運(yùn)算 的處理器。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也可以被用于確定除乙醇和汽油之外的其他混合物和 燃料的成分。為了這個(gè)目的，應(yīng)該知道導(dǎo)熱系數(shù)和與其相關(guān)聯(lián)的燃料成分之間的相關(guān)性，基于公式(1)來計(jì)算可變電阻器內(nèi)產(chǎn)生的相應(yīng)電流，并且根據(jù)所述參數(shù)為電子控制單元編程。 已經(jīng)參考其優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明的示例，可以理解的是本發(fā)明的范圍包括其他可能變型，并且本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求所限制，包括可能的等價(jià)物。
權(quán)利要求
一種燃料識別系統(tǒng)(2)，特征在于包括燃料加熱電阻器(3)，該電阻器(3)具有作為其溫度的函數(shù)的可變阻抗值，并且該電阻器(3)被連接于向該電阻器(3)施加電壓的電源，所述電阻器與所述燃料(2)直接接觸并交換熱量，電流測量裝置(6)，該電流測量裝置測量流經(jīng)所述可變電阻器(3)的電流；以及電子控制單元(4)，該電子控制單元(4)被連接于所述電阻器(3)、測量被施加于所述電阻器(3)的所述電壓并且被連接于所述電流測量裝置(6)從而從該電流測量裝置接收從所述電阻器電流(3)測量的值，所述電子控制單元(4)包括數(shù)據(jù)處理器件，該電子控制單元(4)借助于該數(shù)據(jù)處理器件基于所述電阻器電流(3)來識別燃料(2)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于由所述電子控制單元(4)所識別的 所述燃料特性包括燃料成分、所述燃料中的汽油/乙醇比率、所述燃料的物相以及線路中 空氣的存在性之中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于所述電子控制單元(4)包括存 儲器，該存儲器包含將電阻器(3)電流值與預(yù)設(shè)燃料成分相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)預(yù)計(jì)算表。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于所述預(yù)計(jì)算表由如下公式生成<formula>formula see original document page 2</formula>其中U是被施加于所述電阻器的所述電壓，I是所述電阻器(3)電流，k是所述燃料(2) 的導(dǎo)熱系數(shù)，A是與所述燃料的接觸表面面積，Tq是電阻器溫度，并且Tf是燃料溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于還包括被連 接于所述電子控制單元(4)且被設(shè)置成與所述燃料(2)接觸的溫度傳感器(5)，其中所述傳 感器(5)測量燃料溫度并且將溫度數(shù)據(jù)傳送到所述電子控制單元(4)，并且所述電子控制 單元(4)也基于所述燃料溫度來識別燃料成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于所述電子控 制單元(4)包括記錄器，該記錄器包含與其相應(yīng)阻抗值相關(guān)聯(lián)的電阻器溫度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別系統(tǒng)，特征在于所述電子控 制單元(4)包括用于控制被施加于所述電阻器的電壓的器件。
8.一種燃料識別方法，特征在于包括如下步驟施加確定電壓于加熱電阻器(3)，該電阻器(3)具有作為其溫度的函數(shù)的可變阻抗值 并且與所述燃料接觸并交換熱量；測量跨越所述電阻器(3)的電壓；測量并監(jiān)控流經(jīng)所述電阻器(3)的電流；當(dāng)所述電阻器(3)電流處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，基于所述電阻器(3)電流值來識別燃料(2)特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料識別方法，特征在于，所述燃料特性識別步驟包括識別 燃料成分、所述燃料中的汽油/乙醇比率、所述燃料的物相以及線路中空氣的存在性之中 的至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的燃料識別方法，特征在于所述燃料特性識別步驟包括查 詢將電阻器(3)電流值與預(yù)設(shè)燃料成分相關(guān)聯(lián)的預(yù)計(jì)算表。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別方法，特征在于所述預(yù)計(jì) 算表由如下公式生成<formula>formula see original document page 3</formula>其中U是被施加于所述電阻器的電壓，I是所述電阻器(3)電流，k是燃料(2)導(dǎo)熱系 數(shù)，A是與所述燃料的接觸表面面積，Tq是電阻器溫度，并且Tf是燃料溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別方法，特征在于識別燃料 特性的步驟包括當(dāng)流經(jīng)所述電阻器的電流相對于對應(yīng)液態(tài)燃料時(shí)的穩(wěn)態(tài)電流顯著降低時(shí) 識別出所述燃料的至少部分處于蒸汽狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別方法，特征在于識別所述 燃料特性的步驟包括識別燃料線路是否為空，因而關(guān)閉加熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中任意一項(xiàng)權(quán)要求所述的燃料識別方法，特征在于其借助于權(quán) 利要求1-7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的燃料識別系統(tǒng)來執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料識別系統(tǒng)和方法，其通常應(yīng)用于彈性燃料類型的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)車輛，借助該系統(tǒng)和方法可以使用與加熱燃料相同的裝置來識別每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處所使用的燃料成分，特別是汽油/乙醇混合物中使用的比率，或者可以檢測燃料線路中空氣或蒸汽狀態(tài)燃料的存在性。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括具有隨其溫度而變的可變阻抗值的加熱電阻器(3)，該電阻器被設(shè)置成與所述燃料(2)接觸；電流測量裝置(6)，其測量流經(jīng)可變電阻器(3)的電流；以及電子控制單元(4)，其連接于電阻器(3)且連接于電流測量裝置(6)以從該裝置接收測量的電阻器(3)電流值，電子控制單元(4)包括數(shù)據(jù)處理器件以幫助基于電阻器(3)中的電流來識別燃料(2)特性。
文檔編號G01N33/28GK101802376SQ200880106896
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者C·H·德奧利維拉梅洛, F·萊普希, H·H·小埃徹爾, H·R·斯皮勒, M·梅洛亞勞約 申請人:羅伯特.博世有限公司