用于燃料乙醇含量估計和發動機控制的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于燃料乙醇含量估計和發動機控制的方法和系統，提供了用于基于來自排氣傳感器的輸出確定被噴射到發動機內的燃料中的醇量的方法和系統。在一個示例中，一種方法包括，基于利用排氣氧傳感器估計的空燃比估計第一燃料醇含量，以及基于在第一與第二電壓之間調節排氣氧傳感器的參考電壓期間的傳感器輸出的改變估計第二燃料醇含量。該方法進一步包括，基于第一與第二燃料醇含量之間的差調整發動機運轉。
【專利說明】
用于燃料乙醇含量估計和發動機控制的方法和系統
技術領域
[0001]本發明大體涉及耦接至內燃發動機的排氣系統的排氣傳感器。
【背景技術】
[0002]排氣傳感器(例如，排氣氧傳感器)可以被設置在車輛的排氣系統中，并且被運轉為提供各種排氣成分的指示。在一個示例中，排氣傳感器可以被用來檢測從車輛的內燃發動機排出的排氣的空燃比。排氣傳感器讀數然后可以被用來控制內燃發動機的運轉以推進車輛。此外，在發動機中燃燒的燃料的醇含量的第一估計可以基于空燃比來確定。例如，美國專利N0.6,016 ,796描述了一種用于在燃料再加注(re-fueling)事件后確定空燃比并且然后基于確定的空燃比更新燃料乙醇含量估計的方法。
[0003]在另一示例中，排氣傳感器的輸出可以被用來估計排氣中的水含量。利用排氣氧傳感器估計的水含量可以被用來推定發動機運轉期間的環境濕度。此外，水含量可以被用來推定第二燃料乙醇含量估計。在選擇的狀況下，排氣傳感器可以作為可變電壓(VVs)氧傳感器運轉，以便更準確地確定排氣水含量和燃料乙醇含量。當在VVs模式下運轉時，排氣傳感器的參考電壓從更低的基本電壓(例如，大約450mv)增加至更高的目標電壓(例如，在900-1100mV的范圍內)。在一些示例中，更高的目標電壓可以是水分子在氧傳感器處被部分或完全分解時的電壓，而基本電壓是水分子在傳感器處未分解時的電壓。
[0004]然而，本發明人在此已經認識到，上述用于估計燃料乙醇含量的方法中的每一種均會具有在某些工況下會降低估計的準確性的各種噪聲因素(例如，環境濕度、壓力、空燃比)。另外，排氣氧傳感器在VVs模式下的運轉是不可能的，直至發動機溫度已經增加至閾值水平之上。此外，使排氣氧傳感器在VVs模式下并且尤其是在更高的目標電壓下連續運轉會導致傳感器劣化。不準確的燃料乙醇含量估計會導致降低的發動機控制。

【發明內容】

[0005]在一個示例中，上述問題可以通過一種方法來解決，該方法用于基于利用排氣氧傳感器估計的空燃比估計第一燃料醇含量;在發動機溫度增加至閾值之上之后，基于在第一與第二電壓之間調節排氣氧傳感器的參考電壓期間的傳感器輸出的改變而估計第二燃料醇含量；以及基于第一與第二燃料醇含量之間的差調整發動機運轉。以此方式，燃料醇含量估計的誤差可以被減小，并且更準確的燃料醇含量估計可以被選擇用于發動機控制，由此增加了發動機性能和燃料經濟性。
[000?]作為一個不例，響應于在第一與第二電壓之間調節排氣氧傳感器的電壓，第一和第二栗送電流可以被產生。第一栗送電流可以表示采樣氣體中的氧氣量，而第二栗送電流可以表示采樣氣體中的氧氣量加上采樣氣體中的水分子中含有的氧氣量。第一和第二栗送電流然后可以基于預期的空燃比(發動機被認為在該預期的空燃比運轉)與估計的空燃比(發動機實際上正在該估計的空燃比運轉)的偏差、環境濕度、壓力和傳感器的水蒸汽環境(例如，發動機當前是否正在噴射燃料)中的一個或更多個而被修正。經修正的值然后可以被用來計算水含量，并且以更高的準確度和可靠性來推定已燃燒的燃料的醇含量。然而，由于使氧傳感器在更高的第二電壓下運轉會使傳感器時間劣化，因此會期望基于當氧傳感器正以第一電壓運轉時確定的第一燃料醇含量而調整發動機運轉。例如，當第一與第二燃料醇含量估計之間的差小于閾值時，發動機控制器可以基于第一燃料醇含量而非第二燃料醇含量來調整發動機運轉。相反，如果第一與第二燃料醇含量估計之間的差大于閾值，那么發動機控制器可以基于第二燃料醇含量而非第一燃料醇含量而調整發動機運轉。以此方式，在發動機燃料再加注事件后，燃料醇含量估計可以被確定。通過比較兩種不同的估計，最準確的燃料醇含量估計可以被選擇，并且被用于增加的發動機控制，同時減少傳感器在可變電壓模式下運轉花費的時間量。
[0007]應當理解，提供以上
【發明內容】
是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍被所附權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0008]圖1示出了包括排氣系統和排氣傳感器的發動機的示意圖。
[0009]圖2示出了示例排氣傳感器的示意圖。
[0010]圖3A-B示出了圖示用于基于在發動機中燃燒的燃料的醇含量的兩種不同估計之間的誤差調整發動機運轉的程序的流程圖。
[0011]圖4示出了圖示用于利用在可變電壓模式下運轉的排氣傳感器準確估計燃料中的醇量的程序的流程圖。
[0012]圖5-6示出了圖示用于估計環境濕度的程序的流程圖。
[0013]圖7示出了圖示用于獲悉空燃比修正因數的程序的流程圖。
[0014]圖8示出了圖示用于利用氧傳感器估計干燥空氣栗送電流的程序的流程圖。
[0015]圖9示出了圖示用于確定用于排氣氧傳感器的壓力修正因數的程序的流程圖。
[0016]圖10示出了圖示用于基于排氣氧傳感器控制發動機的程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]以下描述涉及用于基于來自排氣傳感器(諸如如在圖1-2中示出的氧傳感器(在本文中也被稱為排氣氧傳感器))的輸出而確定燃料混合物(例如，乙醇和汽油)中的醇量的系統和方法。如在圖3A-B中示出的，在第一狀況期間，排氣氧傳感器可以被用來確定空燃比，并且然后基于空燃比確定燃料混合物的第一醇含量。當排氣氧傳感器正在傳感器的參考電壓被維持在更低的第一水平的基本模式下運轉時，第一醇含量可以被確定。在第二狀況期間，如在圖4處示出的，排氣傳感器可以被用來確定采樣氣體中的水量，該水量表示在測量時排氣中的水量。例如，第一和第二電壓(第二電壓高于第一電壓)可以被交替地應用于傳感器，以產生第一和第二栗送電流(例如，傳感器輸出)。在第一與第二栗送電流之間的栗送電流的改變然后可以被用來確定排氣中的水量，并且隨后確定燃料混合物的第二醇含量。在一些實施例中，栗送電流的改變可以針對包括環境濕度、空燃比和/或壓力的各種噪聲因素進行修正。經修正的栗送電流的改變然后可以被用來確定更準確的燃料混合物的第二醇含量。在圖5-9處示出了用于確定排氣氧傳感器輸出的各種修正因數的方法。通過相對于彼此比較第一與第二醇含量估計，最準確的醇含量可以被選擇并且被用于發動機控制。在一個示例中，如在圖10處示出的，發動機運轉參數(諸如火花正時和/或燃料噴射量)可以基于檢測到的燃料中的醇量而被調整。以此方式，盡管燃料中的變化的醇量，也可以維持或改善發動機性能、燃料經濟性和/或排放。
[0018]現在參照圖1，圖示說明了示出多缸發動機1的一個汽缸的示意圖，發動機1可以被包括在汽車的推進系統中。發動機10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統以及經由輸入裝置130來自車輛操作者132的輸入而被控制。在這個示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的燃燒室(SP汽缸)30可以包括燃燒室壁32，活塞36被設置在其中。活塞36可以被耦連至曲軸40，使得活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸40可以經由中間變速器系統耦連至車輛的至少一個致動輪。另外，起動機馬達可以經由飛輪耦連至曲軸40，以實現發動機10的起動運轉。
[0019]燃燒室30可以經由進氣通道42從進氣歧管44接收進氣，并且可以經由排氣通道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48可以經由各自的進氣門52和排氣門54與燃燒室30選擇性地連通。在一些實施例中，燃燒室30可以包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。
[0020]在這個示例中，可以經由各自的凸輪致動系統51和53通過凸輪致動控制進氣門52和排氣門54。凸輪致動系統51和53均可以包括一個或更多個凸輪，并且可以使用可由控制器12運轉的凸輪廓線變換(CPS )、可變凸輪正時(VCT )、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統中的一個或多個，以改變氣門運轉。進氣門52和排氣門54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在可替代的實施例中，進氣門52和/或排氣門54可以由電氣門致動控制。例如，汽缸30可以可替代地包括通過電氣門致動控制的進氣門和通過包括CPS和/或VCT系統的凸輪致動控制的排氣門。
[0021]在一些實施例中，發動機10的每個汽缸可以被配置為具有一個或多個噴射器，其用于將流體提供至汽缸內。作為非限制性的示例，汽缸30被示出為包括一個燃料噴射器66。燃料噴射器66被示出為直接耦連至汽缸30，以便經由電子驅動器68與從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射進汽缸30中。以此方式，燃料噴射器66提供了到汽缸30的燃燒室內的所謂的燃料的直接噴射(在下文中也被稱為“DI”)。
[0022]應認識到，在替代的實施例中，噴射器66可以是進氣道噴射器，其提供燃料到汽缸30上游的進氣道內。也應認識到，汽缸30可以從多個噴射器接收燃料，諸如多個進氣道噴射器、多個直接噴射器或其組合。
[0023]燃料系統172中的燃料箱可以容納具有不同燃料品質(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、不同的燃料混合物和/或其組合等。發動機可以使用含醇的燃料混合物，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)。可替代地，發動機可以以存儲在燃料箱中的汽油和乙醇的其他比率運轉，包括100%汽油和100%乙醇、以及在其之間的可變比率，這取決于操作者向燃料箱供應的燃料的醇含量。此外，燃料箱的燃料特性可能會頻繁地改變。在一個示例中，駕駛員可能有一天用E85再加注燃料箱，而下次用E10，而下次用E50。因此，基于再加注時候燃料箱中剩下的燃料的水平和成分，燃料箱成分會動態地改變。
[0024]燃料箱再加注的每天的變化因此會導致頻繁地改變燃料系統172中的燃料的燃料成分，由此影響通過噴射器66輸送的燃料成分和/或燃料品質。通過噴射器166噴射的不同的燃料成分在本文中可以被稱為燃料類型。在一個示例中，不同的燃料成分可以通過其研究法辛烷值(RON)等級、醇百分比、乙醇百分比等定性地描述。
[0025]應意識到，雖然在一個實施例中，發動機可以通過經由直接噴射器來噴射可變燃料混合物而運轉，但是在替代實施例中，發動機可以通過使用兩個噴射器并改變來自每個噴射器的相對噴射量而運轉。還應意識到，當使發動機以來自升壓裝置(諸如渦輪增壓器或機械增壓器(未示出))的升壓運轉時，升壓極限可以隨著可變燃料混合物的醇含量的增加而增加。
[0026]繼續圖1，進氣通道42可以包括具有節流板64的節氣門62。在這個具體的示例中，控制器12可以通過提供給被包括在節氣門62內的電動馬達或執行器的信號來改變節流板64的位置，這種構造通常被稱為電子節氣門控制(ETC)。以此方式，節氣門62可以被運轉以改變提供給在發動機汽缸之一的燃燒室30的進氣。節流板64的位置可以通過節氣門位置信號TP提供給控制器12。進氣通道42可以包括質量空氣流量傳感器120和歧管空氣質量傳感器122，用于向控制器12提供相應的信號MAF和MAP。在一個實施例中，進氣通道42可以額外地包括用于測量環境濕度的濕度傳感器121。在另一實施例中，濕度傳感器121可以額外地或替代地被設置在排氣通道48中。
[0027]在選擇的運轉模式下，響應于來自控制器12的火花提前信號SA，點火系統88可以經由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。雖然火花點火組件被示出，但是在一些實施例中，發動機10的燃燒室30或一個或多個其他燃燒室可以在具有或不具有點火火花的情況下以壓縮點火模式運轉。
[0028]排氣傳感器126(例如，排氣氧傳感器)被示為耦接至排放控制裝置70上游的排氣通道48。傳感器126可以是用于提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO(通用或寬域排氣氧傳感器)、雙態氧傳感器或EG0、HEG0(加熱型EGO)、N0x、HC或CO傳感器。排放控制裝置70被示為在排氣傳感器126的下游沿著排氣通道48布置。裝置70可以是三元催化劑(TWC)、Ν0χ捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。在一些實施例中，在發動機10的運轉期間，排放控制裝置70可以通過使發動機的至少一個汽缸在特定空燃比內運轉而被周期性地重置。
[0029]另外，在所公開的實施例中，排氣再循環(EGR)系統可以通過EGR通道140將期望的一部分排氣從排氣通道48輸送至進氣通道44。控制器12可以通過EGR閥142改變提供給進氣通道44的EGR量。另外，EGR傳感器144可以被布置在EGR通道內，并且可以提供排氣的壓力、溫度和濃度中的一個或多個的指示。在一些情況下，EGR系統可以被用來調節燃燒室內的空氣和燃料混合物的溫度，因此提供了在一些燃燒模式期間控制點火正時的方法。另外，在一些情況期間，通過控制排氣門正時，諸如通過控制可變氣門正時機構，可以將一部分燃燒氣體保存或保留在燃燒室中。
[0030]控制器12在圖1中被示為微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、在這個具體示例中作為只讀存儲器芯片106示出的用于可執行程序和校準值的電子存儲介質、隨機存取存儲器108、保活存取器110和數據總線。控制器12可以接收來自耦合至發動機10的傳感器的各種信號，除了之前所討論的那些信號外，還包括來自質量空氣流量傳感器120的進氣質量空氣流量(MAF)的測量值;來自耦合至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT);來自耦合至曲軸40的霍爾效應傳感器118 (或其他類型)的表面點火感測信號(PIP);來自節氣門位置傳感器的節氣門位置(TP);以及來自傳感器122的歧管絕對壓力信號MAP。發動機轉速信號RPM可以由控制器12根據信號PIP產生。
[0031]存儲介質只讀存儲器106可以用計算機可讀數據編程，該計算機可讀數據表示可由處理器102執行的指令，用于執行以下所述方法以及可預計但沒有具體列出的其他變體。
[0032]如上所述，圖1僅示出了多缸發動機的一個汽缸，并且每個汽缸可以類似地包括其自己的一組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。
[0033]其次，圖2示出了被配置為測量排氣流中的氧氣(O2)濃度的UEGO傳感器200的示例實施例的示意圖。傳感器200可以作為例如圖1的UEGO傳感器126運轉。傳感器200包含以堆疊的配置布置的一種或更多種陶瓷材料的多個層。在圖2的實施例中，五個陶瓷層被描述為層201、202、203、204和205。這些層包括能夠傳導氧離子的固體電解質的一個或多個層。合適的固體電解質的示例包括但不限于基于氧化鋯的材料。另外，在一些實施例中，加熱器207可以被設置為與層熱連通，以增加層的離子傳導性。雖然所描述的UEGO傳感器由五個陶瓷層形成，但是應意識到，UEGO傳感器可以包括其他合適數量的陶瓷層。
[0034]層202包括產生擴散路徑210的一種或多種材料。擴散路徑210被配置為經由擴散將排氣引入第一內腔222中。擴散路徑210可以被配置為允許排氣中的一種或更多種成分(包括但不限于期望的分析物(例如，O2))以比分析物可以被栗送電極對212和214栗入或栗出更受限的速率擴散到內腔222中。以此方式，可以在第一內腔222中獲得化學計量比水平的02。
[0035]傳感器200進一步包括在層204內的第二內腔224，第二內腔224通過層203與第一內腔222分開。第二內腔224被配置為維持等同于化學計量比狀況的恒定氧氣分壓，例如，存在于第二內腔224中的氧氣水平等于排氣將會在空燃比為化學計量比的情況下具有的氧氣水平。第二內腔224中的氧氣濃度通過栗送電壓Vcp來保持恒定。在本文中，第二內腔224可以被稱為參考單元。
[0036]—對感測電極216和218被設置為與第一內腔222和參考單元224連通。感測電極對216和218檢測由于排氣中高于或低于化學計量比水平的氧氣濃度而可以在第一內腔222與參考單元224之間出現的濃度梯度。高氧氣濃度可以由稀排氣混合物引起，而低氧氣濃度可以由富混合物引起。
[0037]—對栗送電極212和214被設置為與內腔222連通，并且被配置為將選擇的氣體組分(例如，O2)從內腔222電化學地栗送通過層201并栗出傳感器200。可替代地，該對栗送電極212和214可以被配置為將選擇的氣體電化學地栗送通過層201并栗入內腔222。在本文中，栗送電極對212和214可以被稱為O2栗送單元。
[0038]電極212、214、216和218可以由各種合適的材料制成。在一些實施例中，電極212、214、216和218可以至少部分地由催化氧氣分子分解的材料制成。這類材料的示例包括但不限于含有鉑和/或銀的電極。
[0039]將氧氣電化學地栗出或栗入內腔222的過程包括在栗送電極對212和214兩端施加電壓Vp(例如，參考電壓)。施加到O2栗送單元的栗送電壓Vp將氧氣栗入或栗出第一內腔222，以便維持腔栗送單元中的氧氣的化學計量比水平。因而產生的栗送電流^與排氣中的氧濃度成比例。控制系統(在圖2中未示出)根據維持第一內腔222內的化學計量比水平所需的施加的栗送電壓Vp的強度來產生栗送電流信號Ip。因此，稀混合物將引起氧氣被栗出內腔222，而富混合物將引起氧氣被栗入內腔222。
[0040]應當意識到，在本文中描述的UEGO傳感器僅僅是UEGO傳感器的示例實施例，并且UEGO傳感器的其他實施例可以具有另外的和/或可替代的特征和/或設計。
[0041]以此方式，圖2的氧傳感器可以是被配置為在水分子不被分解的第一更低的電壓(例如，參考電壓)和水分子被完全分解的第二更高的電壓(例如，參考電壓)下運轉的可變電壓氧傳感器。因此，第二電壓高于第一電壓。
[0042]如在下面詳述的，圖2的UEGO傳感器也可以被有利地用來估計在發動機中燃燒的燃料中的醇量以及環境濕度。具體地，由傳感器在兩種不同的參考電壓下輸出的栗送電流的改變(△ ip)被用來確定來自水和/或CO2分解的氧氣量。然而，使氧傳感器在可變電壓(VVs)模式下并且尤其是在更高的第二電壓下連續運轉會使氧傳感器劣化，由此降低了傳感器的壽命。因此，有利的是減少了氧傳感器在更高的第二電壓下運轉花費的時間量。因此，傳感器劣化可以被降低，由此增加傳感器的壽命，并且產生用于發動機控制的更準確的傳感器輸出。
[0043]在另一示例中，排氣氧傳感器(例如，圖2的UEGO傳感器和/或圖1的排氣傳感器126)可以作為常規的氧傳感器(例如，空氣-燃料傳感器)僅在更低的第一參考電壓(例如，大約450mV)下運轉。該更低的電壓可以在本文中被稱為基本參考電壓。換言之，UEGO可以作為空氣-燃料傳感器運轉，以便確定排氣空燃比。在發動機中燃燒的燃料的乙醇含量的估計(例如，EtOH估計)然后可以基于空燃比來估計。
[0044]因此，燃料乙醇含量的第一估計可以基于來自在基本的非VVs模式下運轉的排氣氧傳感器的空燃比估計來確定，而燃料乙醇含量的第二估計可以基于當在VVs模式下(例如，在更低的與更高的電壓之間調節傳感器的參考電壓期間)運轉時由排氣氧傳感器輸出的栗送電流的改變來確定。在一個示例中，燃料EtOH估計可以在當排氣氧傳感器正在非VVs模式下而非在VVs模式期間運轉時的寒冷狀況期間被確定。此外，對于非VVs和VVs估計方法中的每一種來說都會存在可以降低燃料EtOH估計的準確性的各種噪聲因素。例如，在VVs運轉期間的燃料乙醇估計可以針對環境濕度、空燃比、壓力等進行修正。第一和第二燃料EtOH估計可以被比較，并且測量值之間的誤差可以被用來確定兩種估計中哪一種用于發動機控制。以此方式，更準確的燃料乙醇含量估計可以利用排氣氧傳感器來估計，由此基于燃料乙醇含量估計而增加發動機控制(諸如燃料噴射)的準確性。
[0045]圖1-2的系統提供了一種系統，其包含:排氣通道，其包括排氣氧傳感器；以及控制器，其包括計算機可讀指令，所述計算機可讀指令用于:基于在燃料再加注事件后利用排氣氧傳感器估計的空燃比來估計第一燃料乙醇含量估計;基于當發動機正在供給燃料并且發動機溫度大于閾值時在將更低的第一電壓和更高的第二電壓施加到排氣氧傳感器后由排氣氧傳感器輸出的栗送電流的改變而估計第二燃料乙醇含量估計；以及基于第一燃料乙醇含量估計和第二燃料乙醇含量估計中的一個調整發動機運轉參數，其中第一或第二燃料乙醇含量估計的選擇基于相對于閾值誤差的第一與第二燃料乙醇含量估計之間的差。所述計算機可讀指令進一步包括，當第一與第二燃料乙醇含量估計之間的差小于閾值誤差時，基于第一燃料乙醇含量估計而非第二燃料乙醇含量估計而調整發動機運轉參數，并且當第一與第二燃料乙醇含量估計之間的差大于閾值誤差時，基于第二燃料乙醇含量估計而非第一燃料乙醇含量估計來調整發動機運轉參數。
[0046]轉向圖3A-B，示出了用于基于在發動機中燃燒的燃料的醇含量(在本文中被稱為燃料乙醇含量或EtOH估計)的兩種不同的估計之間的誤差來調整發動機運轉的方法300。如上所述，排氣氧傳感器(諸如在圖1中示出的排氣傳感器126和在圖2中示出的傳感器200)可以是可在更低的基本電壓下和在更高的目標電壓下運轉的可變電壓(VVs)傳感器。如在上面描述的，排氣氧傳感器可以作為常規的空氣-燃料傳感器運轉，其中傳感器的參考電壓被維持在水和二氧化碳分子在傳感器處不被分解的更低的基本電壓(例如，大約450mV)(在本文中被稱為非VVs運轉)。第一燃料乙醇含量可以基于根據排氣氧傳感器在非VVs運轉期間的輸出估計的排氣空燃比來確定。然后，在選擇的狀況下，排氣氧傳感器的參考電壓可以從更低的基本電壓(例如，第一電壓)被增加至水分子和/或二氧化碳分子被分解的更高的目標電壓(例如，第二電壓)。在一個示例中，第二電壓可以在大約900-1 10mV的范圍內。第二燃料乙醇含量然后可以基于由排氣氧傳感器在VVs模式運轉期間在第一電壓與第二電壓之間輸出的栗送電流的改變來確定。第一與第二燃料乙醇含量估計之間的差然后可以被用來確定兩種估計中的哪一種應當被用于發動機控制。執行方法300(和在下面參照圖4-10描述的其他方法)的指令可以被存儲在控制器(例如，在圖1中示出的控制器12)的存儲器中。因此，方法300可以通過控制器來執行。
[0047]方法300在302處以估計和/或測量發動機工況開始。發動機工況可以包括發動機轉速和/或負荷、發動機溫度、排氣空燃比、環境濕度、環境溫度、質量空氣流速、排氣再循環(EGR)流量等。在304處，該方法包括，確定自之前的燃料乙醇含量估計起(或自方法300的上一次運行起)是否已經發生燃料再加注事件。不同的地理區域和燃料制造商可以使用不同的乙醇燃料混合物。當不同的乙醇燃料混合物被用來給發動機再次加注燃料時，燃料乙醇濃度的改變會發生。因此，在每次燃料再加注事件之后，新的燃料乙醇含量估計會被需要，以便準確地調整發動機運轉(例如，燃料噴射量)。燃料再加注可以基于被設置在車輛的燃料箱內的燃料水平傳感器來確定。如果在304處未檢測到燃料再加注事件，那么該方法繼續到306，以繼續使排氣氧傳感器在非VVs模式下(作為空氣-燃料傳感器)運轉，并不執行燃料乙醇(EtOH)獲悉。
[0048]可替代地，如果在304處控制器確定自上一次估計起發生了燃料再加注事件，該方法繼續到308，以使排氣氧傳感器在第一參考電壓Vl (例如，基本電壓)下運轉并確定排氣空燃比。例如，排氣空燃比可以基于由排氣氧傳感器輸出的栗送電流。繼續到310，該方法包括，基于經確定的排氣空燃比確定第一燃料乙醇含量估計(EtOH)。燃料乙醇含量可以是燃料中的乙醇(或其他醇)的百分比或分數。第一燃料乙醇含量估計可以是基于排氣氧傳感器的輸出確定的空燃比的函數。例如，該函數可以是空燃比(或空燃比自化學計量比的改變)與存儲在控制器的存儲器中的燃料乙醇含量之間的預先確定的關系。在310處，該方法可以包括，用新確定的第一燃料乙醇含量更新之前存儲的第一燃料乙醇含量估計。例如，在310處，該方法可以包括，更新被存儲在控制器的存儲器中的第一燃料乙醇含量估計。控制器可以將更新的第一燃料乙醇含量估計用于調整燃料噴射，如在下面進一步描述的。
[0049]在312處，該方法包括，確定發動機溫度是否大于閾值溫度。在一個示例中，閾值溫度可以基于排氣氧傳感器可以在VVs模式下有效運轉的溫度。以此方式，與更冷的發動機溫度相關的一些排氣氧傳感器系統噪聲因素可以被減少。例如，在發動機冷啟動狀況期間，發動機溫度可以在閾值溫度之下，并且使排氣氧傳感器在高于基準參考電壓下運轉可能是不可能的，或可能給出不準確的栗送電流輸出。然而，相對于在VVs運轉期間利用排氣氧傳感器的燃料乙醇估計，在非VVs運轉期間利用排氣氧傳感器基于空燃比的燃料乙醇估計可以具有增加的準確性。因此，如果在312處發動機溫度不大于閾值溫度，那么該方法進行到314，以繼續使排氣氧傳感器在第一電壓下運轉，并且等待直至發動機溫度增加至使傳感器在VVs模式下運轉。在另一實施例中，312的方法可以與步驟304-310處的方法同時發生。因此，一旦發動機溫度在閾值溫度之上，VVs氧傳感器就可以在VVs模式下運轉，并且一旦選擇的狀況(如在下面進一步描述的)被滿足，控制器就可以請求經由VVs氧傳感器的乙醇檢查。因此，控制器可以不等待要在經由排氣氧傳感器確定燃料乙醇含量之前確定的AFR燃料乙醇估計。因此，兩種燃料乙醇獲悉方法(經由AFR和經由排氣氧傳感器)可以相對同時發生，或一個可以在另一個之前發生。
[0050]可替代地，如果在312處發動機溫度大于閾值，那么該方法繼續到316，以請求VVs模式燃料乙醇含量估計。例如，在316處，該方法可以包括，在控制器中設定診斷標志，以起動排氣氧傳感器的VVs運轉，并且一旦選擇的狀況被滿足就在VVs運轉期間估計燃料乙醇含量。因此，該方法繼續到318，以確定發動機是否正在燃料供給狀況下運轉。例如，如果燃料正被噴射到一個或更多個發動機汽缸內，那么發動機可以正在燃料供給狀況下運轉。如果發動機當前未正在供給燃料(例如，將燃料噴射到發動機汽缸內)，那么該方法進行到320，以不執行燃料乙醇檢測并且維持排氣氧傳感器的非VVs運轉(例如，將傳感器的參考電壓維持在更低的第一電壓)。然而，如果發動機正在供給燃料，那么該方法改為繼續到322，以使排氣氧傳感器在VVs模式下運轉，并基于由傳感器在第一與第二參考電壓之間輸出的栗送電流的改變和各種修正因數確定第二燃料乙醇含量估計。例如，當選擇的狀況被滿足時，除了發動機正在被供給燃料外，氧傳感器可以將其參考電壓從更低的第一電壓增加至水分子和/或二氧化碳在傳感器處被分解時的更高的第二電壓。兩種電壓之間的栗送電流的改變可以表示排氣的水含量。該水含量值然后可以針對環境濕度、壓力和/或空燃比進行修正。最后，第二燃料乙醇含量估計可以基于經修正的水含量估計來確定。關于322處的方法的進一步的細節在圖4處呈現，在下面進一步討論。
[0051]在確定第一和第二燃料乙醇估計兩者之后，該方法繼續到324，以確定第一與第二燃料乙醇估計之間的誤差。例如，在324處，該方法可以包括，確定第一燃料乙醇估計與第二燃料乙醇估計之間的差，所述第一燃料乙醇估計基于在排氣氧傳感器的非VVs運轉期間確定的空燃比來確定，所述第二燃料乙醇估計基于在VVs運轉期間當傳感器的參考電壓在第一與第二電壓之間被調節時由排氣氧傳感器輸出的栗送電流的改變來確定。該方法然后繼續到326，以確定第一與第二燃料乙醇含量估計之間的誤差(例如，差)是否大于閾值誤差(例如，閾值差)。如果第一與第二燃料乙醇含量估計之間的誤差不大于閾值，那么該方法繼續到328，以基于第一燃料乙醇含量估計調整發動機運轉。在一個示例中，調整發動機運轉可以包括，基于第一燃料乙醇含量估計到發動機汽缸內的燃料噴射量。用于基于選擇的燃料乙醇含量估計調整發動機運轉的方法在圖10處示出，在下面進一步描述。另外，在一個示例中，在328處，該方法可以包括，繼續基于第一燃料乙醇含量估計調整發動機運轉，直至下一次燃料再加注事件。因此，使排氣氧傳感器在VVs模式下運轉花費的時間量可以被減少，由此增加傳感器的壽命(通過降低傳感器劣化)。
[0052]否則，如果第一與第二燃料乙醇含量估計之間的誤差大于閾值，那么該方法繼續到330，以使排氣氧傳感器在VVs模式下運轉，并且重復第二燃料乙醇含量估計。例如，在330處，該方法可以包括，將傳感器參考電壓從第一電壓增加至第二電壓，并基于第一與第二電壓之間的栗送電流的改變重復第二燃料乙醇含量估計。因此，方法330可以包括重復如上所述的步驟322。在332處，控制器確定原始的第一燃料乙醇含量估計與新的重復的第二燃料乙醇含量估計之間的誤差。如果在334處誤差不大于閾值誤差，則該方法進行到328，以基于第一燃料乙醇含量估計而非第二燃料乙醇含量估計而調整發動機運轉(例如，發動機燃料供給)。例如，在328處，該方法可以包括，僅基于第一燃料乙醇含量調整發動機燃料供給。
[0053]可替代地，如果原始的第一燃料乙醇含量估計與新的重復的第二燃料乙醇含量估計之間的誤差仍然大于閾值誤差，那么該方法繼續到336，以基于第二燃料乙醇含量估計而非第一燃料乙醇含量估計調整發動機運轉。例如，控制器可以僅基于第二燃料乙醇含量估計調整發動機燃料供給，因為第二估計可以相對于第一燃料乙醇估計具有增加的準確性。以此方式，被噴射到發動機內的燃料量可以被更準確地確定，并且因而產生的發動機控制可以被改善。
[0054]繼續圖4，示出了圖示用于排氣氧傳感器(諸如在圖2中示出的UEGO 200)的估計程序400的流程圖。具體地，基于在選擇的發動機燃料供給狀況期間應用于傳感器的栗送單元的電壓并且進一步基于如在下面參照圖5-9描述的那樣計算的多個修正因數，程序400確定被噴射到發動機的燃料中的醇量(例如，燃料乙醇含量估計)。
[0055]在程序400的410處，發動機工況被確定。發動機工況可以包括但不限于例如空燃比、進入燃燒室的EGR量和燃料供給狀況。
[0056]一旦發動機工況被確定，程序400就繼續到412，其中確定發動機是否在非燃料供給狀況下。非燃料供給狀況包括車輛減速狀況和燃料供應被中斷但是發動機繼續旋轉并且至少一個進氣門和一個排氣門正在運轉的發動機工況；因此，空氣正流過一個或更多個汽缸，但是燃料不被噴射到汽缸中。在非燃料供給狀況下，不進行燃燒，并且環境空氣可以從進氣道通過汽缸移動到排氣道。以此方式，傳感器(諸如UEGO傳感器(例如排氣氧傳感器))可以接收環境空氣，對該環境空氣可以進行測量(諸如環境濕度檢測)。
[0057]如所提及的，非燃料供給狀況可以包括例如減速燃料切斷(DFSO)AFSO響應于操作者踏板(例如，響應于駕駛員松加速器踏板并且其中車輛加速大于閾值量)JSFO狀況可以在行駛周期期間反復地發生，并且因此，可以在整個行駛周期期間(諸如在每個DFSO事件期間)產生環境濕度的很多指示。因此，盡管在行駛周期之間或甚至在相同的行駛周期期間存在濕度的波動，仍可以基于排氣中的水量準確地識別燃料類型。
[0058]繼續圖4，如果確定發動機在非燃料供給狀況(諸如DFS0)下，那么程序400繼續到418，以利用圖5-6的方法來確定環境濕度，如在下面進一步描述的。可替代地，如果確定發動機不在非燃料供給狀況下，那么圖4的程序400移動到420，其中確定基于傳感器的反饋空燃比控制或通過傳感器的醇檢測是否被期望或要被執行。所述選擇可以基于工況(諸如自醇的上一次確定起的持續時間)或閉環空燃比控制是否被啟用。例如，如果反饋空燃比控制被禁用，那么程序可以繼續確定醇含量，然而如果反饋空燃比被命令或被啟用，那么程序可以繼續執行這種反饋空燃比控制(而不確定醇含量)。例如，如果在方法300的步驟316處存在對VVs燃料乙醇含量檢測的請求，那么醇檢測可以優于空燃比反饋控制而被選擇。如果確定反饋控制被期望，那么程序400移動到436，并且傳感器作為氧(例如，O2)傳感器在非VVs模式下(例如，在更低的基本電壓下)運轉以確定排氣的氧濃度和/或空燃比，并且程序結束。
[0059]如果醇檢測被期望，那么程序400進行到421，其中確定曲軸箱強制通風裝置(PCV)是否處于期望的水平。在一個示例中，PCV水平可以基于發動機轉速和/或渦輪增壓器運轉(例如，升壓的與非升壓的運轉)。例如，如果發動機轉速高，那么可以估計可存在增加的PCV氣流。其他示例狀況包括增加的歧管真空、增加的曲軸箱壓力、高環境狀況、其組合等。如果發動機轉速相對低，PCV水平可以進一步基于渦輪增壓器是否開啟和發動機是否被升壓。如果發動機在非升壓的狀況下，PCV流可以被增加。另一方面，如果發動機被升壓，那么來自PCV閥的流可以足夠低。如果在421處確定PCV的量在期望水平之上(例如，PCV流為高)，那么程序400移動到436，并且傳感器作為氧傳感器(在非VVs模式下)運轉以確定例如用于空燃比控制的排氣的氧氣濃度，并且程序結束。
[0060]另一方面，如果PCV處于期望的水平(例如，PCV流為低)，那么程序400繼續到422，其中確定排氣再循環(EGR)閥是否打開。如果確定EGR閥打開，那么程序400移動到423，并且EGR閥關閉。一旦在423處EGR閥關閉或如果在422處確定EGR閥關閉，并且因此進入燃燒室的EGR量基本為零，那么程序400進行到424，其中確定燃料蒸汽凈化閥是否打開。
[0061]如果確定燃料蒸汽凈化閥打開，那么程序400移動到425，并且燃料蒸汽凈化閥關閉。被存儲在燃料蒸汽罐中的燃料蒸汽可以具有與當前在燃料箱中的燃料不同的醇含量。因此，進入燃燒室的燃料蒸汽會影響通過排氣氧傳感器(例如，UEG0)檢測的醇量，導致不準確的估計。
[0062]一旦在425處燃料蒸汽凈化閥關閉或如果在424處確定燃料蒸汽凈化閥關閉，那么程序400繼續到426，其中第一栗送電壓(Vl)(例如，在本文中也被稱為參考電壓)被施加到排氣傳感器，并且第一栗送電流(Ipl)被接收。第一栗送電壓可以從氧栗送單元中栗送氧氣，但可以具有足夠低的值以便不在栗送單元中分解水(例如，H2O)分子(例如，Vl =大約450mV)。在一些不例中，在426處應用于傳感器的第一栗送電壓可以與在非VVs模式運轉期間應用于傳感器的第一栗送電壓相同。當第一電壓應用于栗送單元時，第一栗送電流(Ipl)被產生。在該示例中，因為燃料被噴射到發動機并且燃燒被執行，所以第一栗送電流可以表示排氣中的氧氣量。
[0063]在程序400的428處，第二栗送電壓(V2)(例如，在本文中也被稱為第二參考電壓)應用于排氣傳感器的栗送單元，并且第二栗送電流(Ip2)被接收。第二栗送電壓可以大于第一栗送電壓，并且第二電壓可以高到足以分解含氧化合物(諸如水分子)。氧栗送單元兩端的第二栗送電壓的施加產生第二栗送電流(Ip2)。第二栗送電流可以表示采樣氣體中的氧氣和水的量(例如，已經存在于采樣氣體中的氧氣加上來自當第二栗送電壓被施加時被分解的水分子的氧氣)。
[0064]在430處，第一栗送電流和第二栗送電流利用獲悉的空燃比修正因數來修正。例如，獲悉的空燃比修正可以在下面參照圖7描述的程序700的720處被確定。而且，在430處，第一栗送電流和第二栗送電流可以針對壓力和水蒸汽環境進行修正，如在下面參照圖8-9描述的程序800和900中確定的。
[0065]繼續到431，程序包括，基于環境濕度修正兩種電壓之間的栗送電流的改變(例如，第一與第二栗送電流之間的差)。例如，環境濕度可以從表示排氣中的總水量(包括濕度)的栗送電流的改變中被減去。在一個示例中，環境濕度可以基于排氣氧傳感器在非燃料供給狀況期間的輸出來確定。在另一示例中，環境濕度可以利用替代方法基于發動機工況來確定。在431處，該方法可以包括，瞬間確定環境濕度或查詢控制器的存儲器中的最近的環境濕度估計。用于確定環境濕度的方法在下面參照圖5-6進一步描述。
[0066]一旦第一和第二栗送電流被產生并且基于各種獲悉的修正因數被修正，采樣氣體中的水量可以在圖4中的程序400的432處被確定。例如，第一栗送電流可以從第二栗送電流中被減去，并且然后基于空燃比修正因數、壓力修正因數和/或環境濕度被修正以確定對應于水量的值。
[0067]最后，燃料中的醇量(例如，在本文中被稱為燃料乙醇含量)可以在434處被識別。例如，排氣中的水量可以與被噴射到發動機的燃料中的醇量(例如，乙醇的百分比)成比例。在一些實施例中，從傳感器接收通信的控制系統的計算機可讀存儲介質可以包括用于識別醇量的指令。例如，燃燒后的水(例如，排氣中的水的百分比)與燃料中的乙醇的百分比之間的關系可以例如以查詢表的形式被存儲在計算機可讀存儲介質上。當燃料中的乙醇量增加時，排氣中的水量增加。
[0068]因此，基于通過在發動機燃料供給狀況期間順序地施加到排氣傳感器的氧栗送單元的兩種不同電壓產生的排氣氧傳感器輸出(例如，栗送電流)和在上面描述的各種修正因數，排氣中的水量可以被確定。以此方式，燃料中的醇量(例如，乙醇的百分比)的準確指示可以被識別。在434處確定的燃料中的醇量可以是在上面描述的方法300的322處使用的第二燃料乙醇含量估計。
[0069]現在轉向圖5，示出了用于利用VVs排氣氧傳感器(諸如在圖1中示出的排氣氧傳感器126和在圖2中示出的傳感器200)估計環境濕度的方法500。該方法在502處以確定是否是環境濕度估計的時刻開始。在一個示例中，方法500可以從如在上面描述的方法400的418繼續。因此，如果發動機正在非燃料供給狀況下運轉，那么該方法可以繼續到504。在另一示例中，方法500可以在某持續時間之后(諸如在發動機運轉周期、多個發動機汽缸、車輛行進的持續時間之后)或在車輛行進某距離之后被執行。在另一示例中，方法500可以在發動機起動后被執行。如果不是環境濕度估計的時刻，那么該方法繼續到503，從而不估計環境濕度，并且該方法結束。如果環境濕度測量是來自另一控制程序的請求，那么控制器可以查詢之前存儲的環境濕度估計。
[0070]在504處，該方法包括，確定是否存在即將到來的變速器換擋。即將到來的變速器換擋可以基于換擋請求標志是否已經被設定、一個或多個操作者踏板的監測和/或車輛加速度中的一個或多個來預測。在非燃料供給狀況(例如，減速燃料切斷)后的變速器換擋期間，利用排氣氧傳感器的濕度檢測會由于在變速器換擋期間降低負荷的需要而不可行(并且利用排氣氧傳感器的濕度檢測可以包括打開節氣門以降低PCV噪聲)。因此，如果在504處預測到變速器換擋，那么該方法繼續到506，以利用如在圖6示出的替代方法來確定環境濕度。
[0071]從506繼續到圖6，方法600在602處以確定環境濕度傳感器是否可用開始。例如，在一個實施例中，發動機可以包括濕度傳感器(諸如在圖1中示出的濕度傳感器121)，用于直接測量環境濕度(例如，測量進入的進氣的濕度)。如果環境濕度傳感器存在并且可用，那么該方法繼續到604，以利用濕度傳感器來測量環境濕度。在606處，該方法包括，基于濕度測量和用于圖4中的燃料醇確定的排氣氧傳感器的當前電壓設定點確定用于氧傳感器的等效栗送電流Ip。例如，濕度傳感器的輸出可以被用作到存儲在控制器的存儲器中的查詢表的輸入。查詢表可以使濕度測量值(例如，來自濕度傳感器的原始的濕度測量值)和氧傳感器電壓與栗送電流相關。在一個示例中，因而產生的栗送電流可以被用作用于圖4中的燃料乙醇確定的水估計的濕度修正。該方法然后可以繼續到608，以基于可用的可變電壓濕度估計改進在606處確定的濕度修正，如在下面繼續參照圖5進一步描述的。例如，在當未預期到變速器換擋時的非燃料供給狀況期間利用可變電壓排氣氧傳感器的濕度估計可以被存儲在控制器的存儲器中，并且被用來進一步改進濕度修正。在可替代的實施例中，方法600可以直接從606進行到610。
[0072]在610處，該方法包括，基于確定的濕度修正而在方法400的431處修正用于燃料醇確定的排氣水估計。例如，在610處，該方法可以被包括作為方法400的步驟431的一部分。因此，在610處，該方法可以包括，從方法400中的栗送電流測量的改變減去在606處確定(或在608處改進)的等效栗送電流。以此方式，環境濕度可以在確定燃料中的乙醇的百分比之前從排氣中的總水量的估計中被減去。
[0073]返回到602，如果環境濕度傳感器不可用(例如，發動機不包括專用的環境濕度傳感器)，那么該方法繼續到612，以基于環境空氣溫度估計環境濕度。例如，環境濕度可以基于環境空氣溫度和利用50%相對濕度的假設估計的飽和蒸汽壓力來估計。類似于606處的方法，在614處，等效栗送電流可以基于濕度估計來確定。該方法然后繼續到如在上面描述的608。基于環境空氣溫度估計環境濕度可以不像利用專用的濕度傳感器或可變電壓排氣氧傳感器一樣準確。因此，當可能時，控制器可以基于VVs排氣氧傳感器的輸出優先確定濕度，如在下面進一步描述的。
[0074]返回到圖5，如果在504處未預測到即將到來的變速器換擋，那么該方法繼續到508，以打開進氣節氣門(例如，在圖1中示出的節氣門62)，從而進一步降低流經排氣氧傳感器(例如，在圖1中示出的排氣氧傳感器126和/或在圖2中示出的傳感器200)的碳氫化合物的量。例如，打開節氣門可以降低從PCV經過排氣道的碳氫化合物的量。更具體地，如果在發動機非燃料供給狀況期間進氣節氣門關閉，那么能夠吸入曲軸箱強制通風(PCV)碳氫化合物的大的進氣歧管真空被產生。因此，即使在DFSO期間PCV端口關閉，真空也可以足夠強以通過活塞環吸入PCV碳氫化合物。由于PCV氣體經過活塞環和閥的泄漏，被吸入的PCV流會在老化的發動機中加劇。吸入的碳氫化合物會影響排氣氧傳感器的輸出，并且能夠混淆濕度測量。具體地，碳氫化合物影響導致過高估計環境濕度的傳感器輸出。
[0075]在510處，該方法包括，確定排氣氧傳感器是否應當在可變電壓(VVs)模式下運轉。如上所述，VVs模式包括，將氧傳感器的參考電壓(在本文中也被稱為栗送電壓)從更低的基本電壓(例如，大約450mV)調整到水分子在傳感器處被分解的更高的目標電壓。在一些示例中，在VVs模式下運轉可以包括，在基本電壓(例如，第一電壓)與目標電壓(例如，第二電壓)之間連續調節參考電壓。在一些示例中，使氧傳感器在VVs模式下并且尤其是在更高的第二電壓下連續運轉會使傳感器隨時間劣化。因此，有利的是減少傳感器在VVs模式下運轉花費的時間量。在一個示例中，如果自之前的VVs運轉周期起已經逝去某持續時間，那么傳感器僅可以在VVs模式下運轉。在另一示例中，如果用于一段發動機使用的VVs模式運轉的總持續時間在上限閾值水平之下，那么傳感器僅可以在VVs模式下運轉。在又一示例中，基于自之前的測量起的持續時間(例如，逝去的時間量)，傳感器可以在VVs模式下運轉。如果自測量起已經逝去總閾值時間，那么傳感器也可以被關閉。在另一實施例中，如果氣體成分和第二電壓在降低劣化的某些閾值范圍內，那么使氧傳感器在更高的第二電壓下連續運轉不會使傳感器劣化。在該實施例中，如果氣體成分和傳感器的第二電壓被維持在其閾值范圍內，那么傳感器可以缺省為在VVs模式下運轉，并且該方法可以繼續到512。
[0076]如果控制器確定能夠使排氣氧傳感器在VVs模式下運轉，那么該方法繼續到512，以在第一電壓(Vl)與第二電壓(V2)之間調節排氣氧傳感器的參考電壓。例如，在512處，該方法包括，第一，在514處，將第一電壓(Vl)施加到排氣傳感器的氧栗送單元，并接收第一栗送電流(Ipl)。第一參考電壓可以具有這樣的值(例如，Vl =大約450mV)，該值使得氧氣從所述單元中栗送，但是足夠低以至于不分解含氧化合物(諸如H20(例如，水))。第一電壓的施加產生第一栗送電流(Ipl)形式的表不米樣氣體中的氧氣量的傳感器輸出。在該不例中，因為發動機在非燃料供給狀況下，氧氣量可以對應于車輛周圍的新鮮空氣中的氧氣量。在512處，該方法進一步包括，在516處，將第二電壓(V2)施加到傳感器的氧栗送單元，并接收第二栗送電流(Ip2)。第二電壓可以大于施加到傳感器的第一電壓。具體地，第二電壓可以具有高到足以分解期望的含氧化合物的值。例如，第二電壓可以高到足以將H2O分子分解為氫氣和氧氣(例如，V2 =大約1.1V)。第二電壓的施加產生表示采樣氣體中的氧氣和水的量的第二栗送電流(12)。應理解，在本文中使用的“氧氣和水的量”中的術語“7K”指的是來自采樣氣體中的被分解的H2O分子的氧氣量。在一些不例中，第一栗送電流和第二栗送電流可以利用獲悉的空燃比修正因數來修正。例如，獲悉的空燃比修正可以在下面參照圖7描述的程序700的720處被確定。
[0077]環境濕度(例如，車輛周圍的新鮮空氣的絕對濕度)可以在程序500的518處基于第一栗送電流和第二栗送電流(或經修正的第一和第二栗送電流)來確定。例如，第一栗送電流可以從第二栗送電流中被減去，以獲得表示來自采樣氣體中的被分解的水分子(例如，水量)的氧氣量的栗送電流的改變。該值可以與環境濕度成比例。環境濕度值可以被用來在方法400的431處修正水估計，和/或可以被存儲在控制器的存儲器中。在其他示例中，發動機運轉可以基于確定的環境濕度來調整。
[0078]返回到510，如果使排氣氧傳感器在VVs模式下運轉不被期望，那么該方法可以改為包括基于排氣氧傳感器在第一電壓下的輸出和干燥空氣栗送電流值來確定環境濕度。具體地，在520處，該方法包括，確定干燥空氣栗送電流。用于確定排氣氧傳感器的干燥空氣栗送電流的方法在圖8處呈現，在下面進一步詳細地描述。該方法可以包括，使排氣氧傳感器在第一更低的電壓下運轉以獲得表示潮濕空氣氧氣讀數的第一輸出。傳感器然后可以在第二更高的電壓下運轉以獲得表示空氣中的所有濕度都已經在氧傳感器處被分解的潮濕空氣氧氣讀數的第二輸出。第一更低的電壓與第二更高的電壓之間的中間電壓可以產生表示其中發生濕氣的部分分解的干燥空氣氧氣讀數的氧傳感器輸出。干燥空氣氧氣讀數然后可以通過第一輸出與第二輸出之比來估計。以此方式，干燥空氣氧氣讀數可以通過使氧傳感器在VVs模式下運轉來確定。在520處，控制器可以查詢干燥空氣栗送電流的最近存儲的值(通過程序800被確定)，以在520處使用。
[0079]該方法繼續到522，以將第一更低的參考電壓(例如，基本電壓VI)施加到排氣氧傳感器，并且栗送電流(IpB)被接收。因此，在522處，該方法包括，不使氧傳感器在VVs模式下運轉，并且改為將傳感器的參考電壓維持在降低氧傳感器劣化的更低的基本水平。換言之，在522處，該方法包括，不在更低的第一電壓與更高的第二電壓之間調節氧傳感器的參考電壓。因而產生的栗送電流可以表示采樣氣體中的氧氣量。
[0080]程序然后繼續到524，以基于IpB(在522處在非VVs傳感器運轉期間確定的栗送電流)和在程序800期間被確定(并且在520處被查詢)的干燥空氣栗送電流來確定環境濕度。由于環境濕度的稀釋效應引發的氧氣減少的量然后可以基于干燥空氣栗送電流與在522處確定的栗送電流IpB之間的差來確定。通過乘以轉換因數，該差然后可以從栗送電流被轉換為濕度百分比。以此方式，通過比較在非VVs模式下在基本參考電壓下運轉的氧傳感器的輸出與存儲的干燥空氣栗送電流值，環境濕度可以通過使氧傳感器在VVs模式下連續運轉來確定。在524處確定的環境濕度值然后可以被用來在方法400的431處修正水估計和/或可以被存儲在控制器的存儲器中。在其他示例中，發動機運轉可以基于確定的環境濕度來調整。
[0081]現在轉向圖7，示出了圖示用于獲悉空燃比修正因數的程序700的流程圖。具體地，程序700獲悉在發動機燃料供給狀況下的預期的空燃比與實際的空燃比之間的誤差。例如，預期的空燃比可以基于運轉參數來確定，而實際的空燃比基于排氣傳感器(諸如在上面參照圖2描述的通用排氣氧傳感器200)的輸出來確定。在程序700期間獲悉的空燃比修正可以在程序400中的430處被用來修正排氣氧傳感器的栗送電流輸出，如在上面參照圖4描述的。
[0082]在710處，發動機工況被確定。發動機工況可以包括但不限于空燃比、進入燃燒室的EGR量和燃料供給狀況。
[0083]一旦工況被確定，程序700即繼續到712，其中預期的空燃比以開環的方式進行計算。例如，預期的空燃比可以基于運轉參數(諸如燃料噴射和空氣流量)來計算。
[0084]在714處，確定發動機是否在燃料供給狀況下。例如，如果燃料正在被輸送到發動機的至少一個汽缸用于燃燒，那么可以確定發動機在燃料供給狀況下。如果確定發動機不在燃料供給狀況下(例如，發動機在非燃料供給狀況下)，那么程序結束。
[0085]另一方面，如果確定發動機在燃料供給狀況下，那么程序進入到716，并且第一栗送電壓(Vl)施加到排氣傳感器的氧栗送單元。第一電壓的施加產生第一栗送電流形式的表示采樣氣體中的氧氣量的傳感器輸出。在該示例中，因為燃料被噴射到發動機并且燃燒被執行，所以第一栗送電流可以表示排氣中的氧氣量。因此，在718處，實際的空燃比基于傳感器輸出(例如，響應于第一栗送電壓的施加)來確定。
[0086]一旦實際的空燃比被確定，則在720處基于預期的空燃比(在712處被確定)與實際的空燃比(在718處被確定)之間的差獲悉修正因數。
[0087]以此方式，空燃比修正因數可以被確定。因此，排氣水含量和燃料醇含量的估計可以如在上面參照圖4詳細地描述的那樣被準確地確定，而無需將空燃比準確地控制為目標值。
[0088]現在轉向圖8，示出了圖示用于利用氧傳感器(諸如在上面參照圖2描述的氧傳感器200)來確定干燥空氣氧讀數的程序800的流程圖。具體地，程序800確定基于在選擇的發動機工況期間施加到氧傳感器的栗送單元的不同電壓(例如，參考電壓)確定干燥空氣氧氣讀數。因而產生的干燥空氣氧氣讀數然后可以連同在額外的選擇工況期間的隨后的氧傳感器輸出一起被用來估計環境濕度，如在上面參照圖5描述的。
[0089]在程序800的810處，發動機工況被確定。發動機工況可以包括但不限于例如空燃比、進入燃燒室的EGR量和燃料供給狀況。
[0090]一旦發動機工況被確定，則程序800就繼續到812，其中確定選擇的狀況是否被滿足。例如，選擇的狀況可以包括發動機非燃料供給狀況。非燃料供給狀況包括車輛減速狀況和燃料供應被中斷但是發動機繼續旋轉并且至少一個進氣門和一個排氣門正在運轉的發動機工況；因此，空氣正流過一個或多個汽缸，但是燃料不被噴射到汽缸中。在非燃料供給狀況下，不進行燃燒，并且環境空氣可以從進氣道通過汽缸移動到排氣道。以此方式，傳感器(諸如排氣氧傳感器)可以接收對其可以進行測量(諸如環境濕度檢測)的環境空氣。
[0091]如所提及的，非燃料供給狀況可以包括例如減速燃料切斷(DFSO)JFSO響應于操作者踏板(例如，響應于駕駛員松加速器踏板，并且其中車輛減速大于閾值量或在沒有操作者踏板作用的情況下的持續時間)JSFO狀況可以在行駛周期期間反復地發生，并且因此，可以在整個行駛周期期間(諸如在每個DFSO事件期間)產生環境濕度的若干指示。因此，盡管在行駛周期之間或甚至在相同的行駛周期期間存在濕度的波動，但仍可以基于排氣中的水量準確地識別燃料類型。
[0092]另外，在812處，選擇的狀況可以額外地包括在發動機起動或發動機運轉的持續時間(例如，行進英里數、時間量、或發動機循環的次數)之后。例如，在812處，選擇的狀況可以包括在發動機非燃料供給狀況期間(例如，當燃料供給如上所述地被禁用時)在發動機起動之后(或在發動機運轉的持續時間之后)。以此方式，如在下面進一步描述地，獲悉干燥空氣氧氣讀數僅可以在每次發動機起動之后或在當經過氧傳感器的碳氫化合物的流動減少時的發動機運轉的持續時間之后周期性地發生。以此方式，更準確的傳感器讀數可以被獲得，同時減少使氧傳感器在VVs模式下運轉的時間量。
[0093]繼續圖8，如果確定選擇的工況不被滿足，那么程序800繼續到813，以繼續當前的氧傳感器運轉(在當前栗送電壓下，諸如在基本或更低的第一參考電壓下)并基于之前確定的干燥空氣栗送電流(例如，干燥空氣氧氣讀數)確定環境濕度。因此，在圖5中的524處，該方法可以包括，利用來自之前的干燥空氣氧氣讀數獲悉程序的之前存儲的干燥空氣氧氣讀數來確定環境濕度。例如，在確定干燥空氣氧氣讀數的程序800的每次執行之后，因而產生的干燥空氣氧氣讀數(例如，栗送電流)值可以被存儲在控制器的存儲器中。然后，在圖5的程序期間，最近存儲的干燥空氣栗送電流可以在控制器的存儲器中被查詢，并且被用來確定環境濕度。在813處，該方法可以包括，不使氧傳感器在VVs模式下運轉，并且改為繼續使氧傳感器在更低的第一參考電壓(在本文中也被稱為基本參考電壓)下運轉。使氧傳感器在基本參考電壓下運轉可以導致比當使氧傳感器在更高的第二參考電壓下運轉時更少的傳感器劣化。
[0094]相反在812處，如果確定選擇的工況被滿足，程序800繼續到814，其中第一栗送電壓(Vl)(例如，第一參考電壓)被施加到氧傳感器的氧栗送單元，并且第一栗送電流(Ipl)被接收。第一栗送電壓可以具有這樣的值(例如，Vl =大約450mV)，該值使得氧氣從所述單元中栗送，但是足夠低以至于不分解含氧化合物，諸如H20(例如，水)。例如，在第一栗送電壓下，氧傳感器可以不分解任何水分子。第一電壓的施加產生第一栗送電流(Ipl)形式的表示采樣氣體中的氧氣量的傳感器輸出。在該示例中，因為發動機在選擇的狀況(諸如非燃料供給狀況)下，氧氣量可以對應于車輛周圍的新鮮空氣中的氧氣量或潮濕空氣氧氣讀數。
[0095]一旦氧氣量被確定，程序800就進行到816，其中第二栗送電壓(V2)(例如，參考電壓)被施加到氧傳感器的氧栗送單元，并接收第二栗送電流(Ip2)。第二電壓可以大于施加到傳感器的第一電壓。具體地，第二電壓可以具有足夠高以分解期望的含氧化合物的值。例如，第二電壓可以足夠高以將所有H2O分子分解為氫氣和氧氣(例如，V2 =大約1.1V)。第二電壓的施加產生表不米樣氣體中的氧氣和水的量的第二栗送電流(12)。應理解，在本文中使用的“氧氣和水的量”中的術語“水”指的是來自采樣氣體中的被分解的H2O分子的氧氣量。
[0096]在一個具體示例中，第二電壓(例如，第二參考電壓)可以是1080mV，在1080mV下空氣中的水被全部(例如，完全)分解(例如，空氣中的100 %的水在1080mV下被分解)。該第二電壓可以大于第三中間電壓，其中空氣中的水被部分地分解(例如，空氣中的大約40 %的水被分解)。在一個示例中，第三中間電壓可以是大約920mV。在另一示例中，第三中間電壓可以是大約950mV。作為一示例，在920mV下的傳感器輸出可以對應于在濕度狀況的范圍內的干燥空氣讀數。在1.1V下的傳感器輸出可以對應于空氣中的所有水都已經在傳感器處被分解的潮濕空氣讀數，而在450mV下的傳感器輸出可以對應于空氣中已經沒有水被分解的潮濕空氣讀數。因此，干燥空氣氧氣讀數可以通過當氧傳感器在450mV與1.1V下運轉時氧傳感器輸出之比來獲得。在替代實施例中，干燥空氣氧氣讀數可以通過當氧傳感器在水不被分解(例如，甚至不被部分地分解)的在.92V之下的電壓與水被全部分解(例如，被100%分解)的在.92V之上的電壓下運轉時的氧傳感器輸出之比來獲得。
[0097]在818處，干燥空氣氧氣讀數和相關的修正因數基于第一栗送電流和第二栗送電流來確定。例如，如上所述，通過使傳感器在450mV(或沒有水在傳感器處被分解的類似電壓)下運轉，可以獲得更低的栗送電流和氧氣讀數，而通過使傳感器在1SOmV(或所有水在傳感器處都被分解的類似電壓)運轉，可以獲得更高的栗送電流和氧氣讀數。表示干燥空氣氧氣讀數的干燥空氣栗送電流然后可以根據更低的第一栗送電流與更高的第二栗送電流之比來估計。例如，40%的更高的第二栗送電流與60%的更低的第一栗送電流之和可以基本上等于干燥空氣栗送電流和氧氣讀數。在替代示例中，可以將不同百分比的更高的和更低的栗送電流相加在一起，以確定干燥空氣栗送電流。例如，如果更高的或更低的電壓分別不同于450mV和1080mV，那么用來確定更高的與更低的栗送電流之比的對應百分比可以成比例地不同。
[0098]基于更高的和更低的栗送電流(例如，對應于更高的和更低的電壓的更高的和更低的氧傳感器輸出)之比估計的干燥空氣氧氣讀數然后在820處可以被用來如在上面參照圖5描述地確定環境濕度估計。例如，該方法在820處可以包括，將確定的干燥空氣氧氣讀數(例如，作為干燥空氣栗送電流值)存儲在控制器的存儲器中。然后，在圖5的程序期間(例如，在步驟520-524處)，控制器可以查詢最近存儲的干燥空氣氧氣讀數，并將其與在選擇的發動機工況下的另一個氧傳感器輸出進行比較以確定環境濕度估計。另外，在820處，該方法可以包括，在控制器的存儲器中用新的干燥空氣氧氣讀數更新之前存儲的干燥空氣氧氣讀數。例如，存儲的干燥空氣氧氣讀數可以在每次發動機起動之后被更新。
[0099]轉向圖9，示出了用于確定用于排氣氧傳感器輸出的壓力修正因數的方法900。氧傳感器可以具有可影響感測元件的擴散特性的壓力依賴性，由此導致傳感器的輸出栗送電流(Ip)的增益誤差。這可以是可變電壓(VVs)測量的顯著噪聲因素，并且當在非VVs模式下運轉時還會影響空氣-燃料控制器。因此，燃料經濟性、排放物和駕駛性能都會被劣化。此夕卜，這會導致如在上面參照圖4描述地被用來確定燃料中的醇量的排氣水含量估計的降低的準確性。如上面介紹的，排氣氧傳感器的栗送電流輸出可以基于各種修正因數(包括壓力修正因數)來修正(如在圖4中的步驟430處示出的)。因而產生的經修正的栗送電流輸出然后可以被用來確定更準確的燃料乙醇含量估計。在方法800中確定的干燥空氣栗送電流修正可以提供氧傳感器的總增益誤差(包括零件間差異、老化和壓力)的補償。然而，干燥空氣栗送電流獲悉程序(如在圖8中示出的)在為相對高的氧氣環境的非燃料供給狀況(例如，DFSO事件)期間被執行。然而，燃料乙醇估計在燃燒期間并且因此在為相對高的水蒸汽環境的燃料供給狀況期間被執行。然而，排氣氧傳感器的壓力依賴性在這兩種不同的環境中是不同的。因此，誤差可以導致干燥空氣栗送電流修正在兩種狀況期間被應用。
[0100]取而代之地，限定測量的壓力與針對每種水蒸汽環境(例如，燃料供給和非燃料供給)的用于排氣氧傳感器的壓力修正因數之間的關系的壓力修正曲線可以被使用。這些關系均可以基于不同的壓力依賴因數(例如，k-因數)。例如，用于排氣氧傳感器的水蒸汽環境的壓力修正可以基于以下關系來確定:
[0101 ]壓力修正 W= ( (k-因數+Pmeas)/Pmeas)* (Pref/(k-因數+Pref )，(等式 I)
[0102]其中Pme3as是由發動機的大氣壓力傳感器確定的當前大氣壓力測量值，Pre3f是選擇的參考壓力(例如，海平面處的參考壓力)，而k-因數是用于更高水蒸汽環境(例如，燃料供給狀況)或更高氧氣環境(例如，非燃料供給狀況)的預置壓力依賴因數。在另一實施例中，Pmeas可以是基于額外的運轉參數的建模值。預置k-因數可以在氧傳感器測試期間被預先確定，并且然后被存儲在發動機控制器的存儲器中。例如，k-因數可以被設置為一組氧傳感器的已知傳感器平均值。在另一示例中，k-因數可以在車輛使用期間在車輛上被獲悉。在又一示例中，用于水和氧氣環境的k-因數可以具有基本上相同的值。
[0103]總壓力補償(例如，總壓力修正因數)然后可以基于k-因數關系和在方法800期間獲悉的干燥空氣栗送電流修正因數來確定。例如，因而產生的用于排氣氧傳感器的最終壓力修正的栗送電流輸出可以為:
[0104]最終壓力修正的Ip(非燃料供給)=Ipmeas*干燥空氣修正因數*壓力修正?仏_因i^_02，Pmeas)，(等式2)
[0105]最終壓力修正的Ip(燃料供給)=Ipmeas*干燥空氣修正因數*壓力修正?仏_因數_H20，P meas )，(等式3)
[0106]其中1??^是來自排氣氧傳感器的栗送電流輸出，干燥空氣修正因數是在方法800期間獲悉的修正因數，壓力修正wv(k-因數_02，Pmeas)是基于氧氣環境k-因數和測量的大氣壓力的用于更高氧氣環境(例如，更低水蒸汽環境和非燃料供給狀況)的壓力修正因數，而壓力修正wv(k-因數_H20，Pmeas)是基于水環境k-因數和測量的大氣壓力的用于更高水蒸汽環境(例如，燃料供給狀況)的壓力修正因數。以此方式，排氣氧傳感器的輸出可以基于當前測量的壓力、干燥空氣修正因數和基于排氣氧傳感器周圍的水蒸汽環境的壓力依賴因數來修正。
[0107]轉向方法900，該方法在910處以確定工況開始。工況可以包括空燃比、發動機轉速和/或負荷、環境溫度、大氣壓力、燃料噴射量等。在912處，該方法包括，確定非燃料供給狀況是否存在。如果發動機當前未正被供給燃料(例如，燃料未正被噴射到發動機汽缸中的任何一個內)，那么該方法繼續到912，以獲得干燥空氣栗送電流修正因數。例如，如上所述，在912處，該方法可以包括執行在圖8中示出的方法800。在另一示例中，在912處，該方法可以包括，在控制器的存儲器中查詢在方法800期間確定的最近確定并存儲的干燥空氣栗送電流。在獲得干燥空氣栗送電流修正因數之后，該方法繼續到916，以基于當前壓力、參考壓力和用于更高氧氣環境的壓力依賴因數(例如，k-因數)獲得第二壓力修正因數。916的方法可以包括，如在上面通過等式I示出的，確定用于更高氧氣環境的壓力修正因數。該方法然后繼續到918，以通過將在912處確定的干燥空氣栗送電流修正因數乘以在916處確定的第二壓力修正因數來確定最終栗送電流壓力修正因數。在920處，該方法包括，將最終栗送電流壓力修正因數應用于氧傳感器輸出。例如，在920處，該方法可以包括，將在方法400的步驟426和428處測量的栗送電流輸入到如上示出的等式3內。在920處(并且因此在方法400中的步驟430處)確定的因而產生的壓力修正的栗送電流然后可以在方法400中被用來確定更準確的燃料乙醇含量估計。
[0108]返回到912，如果發動機當前正在供給燃料(例如，燃料正在被噴射到一個或更多個發動機汽缸內)，那么該方法進入到922，以獲得之前確定的干燥空氣栗送電流修正因數。例如，在922處，該方法可以包括，在控制器的存儲器中查詢在方法800的上一次執行期間確定的最近存儲的干燥空氣栗送電流修正因數。該方法然后繼續到924，以基于當前壓力、參考壓力和用于更高水蒸汽環境的壓力依賴因數(例如，k-因數)獲得第二壓力修正因數。在924處，該方法可以包括，如在上面通過等式2示出的，確定用于更高水環境的壓力修正因數。該方法然后繼續到918和920，如在上面描述的，確定并將最終栗送電流壓力修正因數應用于排氣氧傳感器輸出。
[0109]現在參考圖10，示出了描述用于基于向發動機噴射的燃料中的醇量(在本文中還被稱為燃料醇含量或燃料乙醇含量)調整發動機運轉參數的總體控制程序1000的流程圖。具體地，一個或多個發動機運轉參數可以對應于燃料中的醇量的改變而被調整。例如，含有不同醇量的燃料可以具有不同的性質，諸如粘度、辛烷值、潛在汽化焓等。因此，如果一個或多個適當的運轉參數不被調整，則會使發動機性能、燃料經濟性和/或排放物劣化。
[0110]在程序1000的1010處，發動機工況被確定。發動機工況可以包括例如空燃比、燃料噴射正時和火花正時。例如，為化學計量比的空燃比可以針對變化的類型而改變(例如，對于汽油為14.7，對于E85為9.76),并且可能需要基于燃料類型來調整燃料噴射正時和火花正時。
[0111]—旦工況被確定，則在程序1000的1012處確定燃料混合物中的更新的醇量和環境濕度。在燃料醇含量被獲知后，程序1000進入到1014，其中在選擇的工況(諸如冷起動或瞬時燃料供給狀況)下，一個或多個期望的運轉參數基于燃料中的醇量而調整。例如，該系統可以基于燃料中的醇量來調整化學計量的空燃比。另外，反饋空燃比控制增益可以基于燃料中的醇量來調整。此外，在冷起動期間的期望的空燃比可以基于燃料中的醇量而調整。此夕卜，火花角度(諸如火花延遲)和/或升壓水平可以基于燃料中的醇量來調整。
[0112]在一些實施例中，例如，可以調整一個或多個汽缸中的正時和/或燃料噴射量。例如，如果確定在冷起動狀況期間增加燃料中的醇量(例如，從1 %乙醇到30 %乙醇)，那么可以增加向發動機噴射的燃料量。
[0113]作為另一示例，火花正時可以基于檢測到的燃料中的醇量來調整。例如，如果檢測到的醇百分比低于先前檢測到的醇百分比(例如，從85%乙醇到50%乙醇)，那么可以延遲火花正時以便實現更高的發動機輸出或升壓而無爆震。
[0114]因此，可以在選擇的工況期間基于檢測到的向發動機的汽缸噴射的燃料中的醇量而調整各種發動機運轉參數。以此方式，可以維持或改善發動機和/或排放物效率以及燃料經濟性。
[0115]以此方式，通過比較利用排氣氧傳感器確定的兩種不同的燃料醇含量估計，最準確的燃料醇含量估計可以被選擇并用于發動機控制。如上所述，第一燃料醇估計可以基于在燃料再加注事件后當排氣氧傳感器正在更低的第一電壓下運轉(例如，作為常規的空氣-燃料傳感器運轉)時由傳感器確定的空燃比來確定。因此，每當存在燃料再加注事件，第一燃料醇估計可以被更新，使得更準確的燃料中的醇量的估計被獲悉。然后，第二燃料醇估計可以在發動機燃料供給狀況期間通過在第一電壓與第二更高的電壓(例如，第二電壓可以是水分子在傳感器處被分解的電壓)之間調節排氣氧傳感器并且在調節期間確定栗送電流的改變來確定。栗送電流的改變然后可以針對包括濕度、壓力和空燃比的各種因素進行修正。這會進一步增加基于經修正的栗送電流的改變的第二燃料醇估計的準確性。在一個示例中，第二燃料醇估計僅可以當發動機溫度已經增加至閾值之上時被確定，而第一燃料醇估計可以當發動機溫度在閾值之下時(諸如在冷起動期間)被確定。因此，確定第一燃料醇估計可以在確定第二燃料醇估計之前發生。如果第一與第二燃料醇含量估計之間的差大于閾值誤差，那么控制器可以不基于第一燃料醇估計調整發動機運轉，并且可以改為基于第二燃料醇估計調整發動機運轉，或重復第二燃料醇估計并且比較第一燃料醇估計與更新的第二燃料醇估計。否則，如果兩種燃料醇估計之間的差小于閾值，那么控制器可以基于第一而非第二燃料醇估計而調整發動機運轉。因此，估計第一燃料醇估計和第二燃料醇估計并基于第一與第二燃料醇含量估計之間的誤差調整發動機運轉的技術效果是增加了用于發動機控制的燃料醇含量估計的準確性，并且由此增加了燃料效率并改善了總體發動機控制。
[0116]作為一個實施例，一種方法包含:基于利用排氣氧傳感器估計的空燃比估計第一燃料醇含量;在發動機溫度增加至閾值之上之后，基于在第一與第二電壓之間調節排氣氧傳感器的參考電壓期間的傳感器輸出的改變而估計第二燃料醇含量；以及基于第一與第二燃料醇含量之間的差調整發動機運轉。該方法可以進一步包含，響應于第一與第二燃料醇含量之間的差大于閾值水平，在第一與第二電壓之間調節排氣氧傳感器的參考電壓，并且重復估計第二燃料醇含量，以確定新的第二燃料醇含量。該方法進一步包含，響應于第一燃料醇含量與新的第二燃料醇含量之間的差大于閾值水平，基于第二燃料醇含量而非第一燃料醇含量調整發動機運轉。可替代地，該方法包含，響應于第一與第二燃料醇含量之間的差小于閾值水平或第一燃料醇含量與新的第二燃料醇含量之間的差小于閾值水平，基于第一燃料醇含量而非第二燃料醇含量調整發動機運轉。例如，第一電壓是水分子在排氣氧傳感器處不被分解時的更低的基本電壓，而第二電壓是水分子在排氣氧傳感器處被分解時的更高的目標電壓。此外，第一和第二燃料醇含量是被噴射到發動機汽缸內的燃料中的第一和第二醇量。
[0117]作為一個示例，所述調節包括在將第一電壓與第二電壓施加到排氣氧傳感器之間交替，并且估計第二燃料醇含量包括平均由排氣氧傳感器在調節期間輸出的栗送電流的改變。在另一示例中，估計第一燃料醇含量在燃料再加注事件后被執行，并且包括使排氣氧傳感器在第一電壓下運轉，基于由排氣氧傳感器在第一電壓下運轉時輸出的栗送電流確定空燃比，基于確定的空燃比確定第一燃料醇含量，以及用在燃料再加注事件后確定的第一燃料醇含量更新在燃料再加注事件之前確定的之前的第一燃料醇含量。
[0118]此外，估計第二燃料醇含量可以在發動機溫度增加至閾值之上之后并且在發動機燃料供給狀況期間被執行，并且包括通過在將第一電壓與第二電壓施加到排氣氧傳感器之間交替而使排氣氧傳感器在可變電壓模式下運轉。該方法可以進一步包含，基于空燃比修正因數和總壓力修正因數中的一個或多個修正在第一電壓和第二電壓下的傳感器輸出，其中空燃比修正因數基于預期的空燃比與實際的空燃比之間的差，預期的空燃比基于燃料噴射和空氣流量而開環計算，實際的空燃比基于在發動機燃料供給狀況期間在施加第一電壓后的排氣氧傳感器的輸出來測量。例如，該方法可以進一步包括，在發動機非燃料供給狀況期間，將第一電壓和第二電壓中的每個電壓施加到排氣氧傳感器，第一電壓是水分子不被分解時的電壓，而第二電壓是水分子被完全分解時的電壓，并基于在分別施加第一和第二電壓后產生的第一與第二輸出之比而獲悉用于排氣氧傳感器的第一壓力修正因數;基于當前大氣壓力和基于排氣氧傳感器的水蒸汽環境的壓力依賴因數而獲悉第二壓力修正因數；以及通過將第一壓力修正因數乘以第二壓力修正因數來確定總壓力修正因數。
[0119]該方法可以進一步包含，基于環境濕度修正在調節期間的傳感器輸出的改變。在一個示例中，該方法可以包括，在當未預測到變速器換擋時的未供給燃料的發動機運轉期間，打開進氣節氣門并且順序地將第一和第二電壓中的每個電壓施加到排氣氧傳感器，并基于在施加第一與第二電壓中的每個電壓之間由排氣氧傳感器輸出的栗送電流的改變而估計環境濕度。在另一示例中，該方法可以包括，在當未預測到變速器換擋時的未供給燃料的發動機運轉期間，打開進氣節氣門并且將第一電壓施加到排氣氧傳感器，并基于在施加第一電壓后由排氣氧傳感器輸出的栗送電流并且基于干燥空氣栗送電流而估計環境濕度。在又一示例中，該方法可以包括，當預測到變速器換擋時，基于環境濕度傳感器的輸出或環境空氣溫度中的一個而估計環境濕度。
[0120]作為另一實施例，一種用于發動機的發動機包含:在燃料再加注事件后的第一狀況期間，基于在更低的第一電壓下運轉的排氣氧傳感器的輸出而估計空燃比，并基于空燃比確定第一燃料乙醇含量估計;在當發動機正在供給燃料時發動機溫度增加至閾值之上之后，基于當在第一電壓與更高的第二電壓之間調節排氣氧傳感器的參考電壓時傳感器輸出的改變而確定第二燃料乙醇含量估計；以及基于第一與第二燃料乙醇含量估計之間的誤差而調整發動機運轉參數。
[0121 ]在一個示例中，第一狀況包括冷起動，并且誤差包括第一與第二燃料乙醇含量估計之間的差。該方法可以進一步包含:在當誤差小于閾值時的第一狀況期間，基于第一燃料乙醇含量估計調整發動機運轉參數；以及在當誤差大于閾值時的第二狀況期間，重復確定第二燃料乙醇含量估計以確定更新的第二燃料乙醇含量估計。然后，如果第一燃料乙醇含量估計與更新的第二燃料乙醇含量估計之間的誤差保持在閾值之上，該方法可以包括，基于第二燃料乙醇含量估計或更新的第二燃料乙醇含量估計中的一個調整發動機運轉參數。否則，如果第一燃料乙醇含量估計與更新的第二燃料乙醇含量估計之間的誤差不大于閾值，該方法可以包括，基于第一燃料乙醇含量估計調整發動機運轉參數。作為一個示例，發動機運轉參數包括燃料噴射量和火花正時中的一個或多個。該方法可以進一步包含，當基于基于排氣氧傳感器的干燥空氣栗送電流的第一壓力修正因數、基于排氣氧傳感器的水蒸汽環境的第二壓力修正因數、基于測量的和預期的空燃比的空燃比修正因數以及環境濕度中的一個或更多個調節參考電壓時，調整傳感器輸出的改變。
[0122]注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發動機和/或車輛系統配置一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執行指令存儲在非臨時存儲器中，并且可以由包括控制器與各種傳感器、執行器和其他發動機硬件的組合的控制系統實施。在本文中描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動的、中斷驅動的、多任務的、多線程的等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以所示順序執行、并行地執行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現在本文中描述的本發明的示例實施例的特征和優點不一定需要所述處理順序，其被提供以便于圖釋和說明。取決于所使用的特定策略，示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以被重復執行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編程到發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器中的代碼，其中通過實施包括各種發動機硬件組件和電子控制器的組合的系統中的指令而執行所描述的動作。
[0123]應認識到，在本文中公開的配置和程序本質上是示范性的，并且這些具體實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于V-6、1-4、I_6、V-
12、對置4缸和其他發動機類型。本公開的主題包括在本文中公開的各種系統和構造和其他的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0124]本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等價物。這些權利要求應當被理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現有權利要求或通過在本申請或關聯申請中提出新的權利要求而要求保護。這些權利要求，無論比原始權利要求范圍更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內。
【主權項】
1.一種方法，其包含: 基于利用排氣氧傳感器估計的空燃比來估計第一燃料醇含量； 在發動機溫度增加至閾值之上后，基于在第一電壓與第二電壓之間調節所述排氣氧傳感器的參考電壓期間的傳感器輸出的改變而估計第二燃料醇含量;以及 基于所述第一燃料醇含量與第二燃料醇含量之間的差而調整發動機運轉。2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含，響應于所述第一燃料醇含量與第二燃料醇含量之間的所述差大于閾值水平，在所述第一電壓與第二電壓之間調節所述排氣氧傳感器的所述參考電壓，并且重復估計所述第二燃料醇含量，以確定新的第二燃料醇含量。3.根據權利要求2所述的方法，其進一步包含，響應于所述第一燃料醇含量與所述新的第二燃料醇含量之間的差大于所述閾值水平，基于所述第二燃料醇含量而非所述第一燃料醇含量而調整發動機運轉。4.根據權利要求2所述的方法，其進一步包含，響應于所述第一燃料醇含量與第二燃料醇含量之間的所述差小于所述閾值水平或所述第一燃料醇含量與所述新的第二燃料醇含量之間的所述差小于所述閾值水平，基于所述第一燃料醇含量而非所述第二燃料醇含量而調整發動機運轉。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述調節包括在將所述第一電壓與所述第二電壓施加到所述排氣氧傳感器之間交替，并且其中估計所述第二燃料醇含量包括平均由所述排氣氧傳感器在所述調節期間輸出的栗送電流的改變。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述估計所述第一燃料醇含量在燃料再加注事件后被執行，并且包括使所述排氣氧傳感器在所述第一電壓下運轉，基于由所述排氣氧傳感器在所述第一電壓下運轉時輸出的栗送電流來確定所述空燃比，基于所述確定的空燃比確定所述第一燃料醇含量，以及用在所述燃料再加注事件后確定的所述第一燃料醇含量更新在所述燃料再加注事件之前確定的之前的第一燃料醇含量。7.根據權利要求1所述的方法，其中估計所述第二燃料醇含量在所述發動機溫度增加至所述閾值之上之后并且在發動機燃料供給狀況期間被執行，并且包括通過在將所述第一電壓與所述第二電壓施加到所述排氣氧傳感器之間交替而使所述排氣氧傳感器在可變電壓模式下運轉。8.根據權利要求7所述的方法，其進一步包含，基于空燃比修正因數和總壓力修正因數中的一個或多個修正在所述第一電壓和第二電壓下的傳感器輸出，其中所述空燃比修正系數基于預期的空燃比與實際的空燃比之間的差，所述預期的空燃比基于燃料噴射和空氣流量而開環計算，所述實際的空燃比基于在發動機燃料供給狀況期間在施加所述第一電壓后的所述排氣氧傳感器的輸出而測量。9.根據權利要求8所述的方法，其進一步包含: 在發動機非燃料供給狀況期間，將所述第一電壓和所述第二電壓中的每個施加到所述排氣氧傳感器，所述第一電壓是水分子未被分解時的電壓，而所述第二電壓是水分子被完全分解時的電壓，并基于在分別施加所述第一和第二電壓后產生的第一與第二輸出之比而獲悉用于所述排氣氧傳感器的第一壓力修正因數； 基于當前大氣壓力和基于所述排氣氧傳感器的水蒸汽環境的壓力依賴因數而獲悉第二壓力修正因數；以及 通過將所述第一壓力修正因數乘以所述第二壓力修正因數來確定所述總壓力修正因數。10.根據權利要求7所述的方法，其進一步包含，基于環境濕度修正在所述調節期間的所述傳感器輸出的改變。11.根據權利要求10所述的方法，其進一步包含，在當未預測到變速器換擋時的未供給燃料的發動機運轉期間，打開進氣節氣門并且順序地將所述第一壓力和第二電壓中的每個施加到所述排氣氧傳感器，并基于由所述排氣氧傳感器在施加所述第一電壓與第二電壓中的每個之間輸出的栗送電流的改變而估計環境濕度。12.根據權利要求10所述的方法，其進一步包含，在當未預測到變速器換擋時的未供給燃料的發動機運轉期間，打開進氣節氣門并且將所述第一電壓施加到所述排氣氧傳感器，并基于由所述排氣氧傳感器在施加所述第一電壓后輸出的栗送電流并且基于干燥空氣栗送電流而估計環境濕度。13.根據權利要求10所述的方法，其進一步包含，當預測到變速器換擋時，基于環境濕度傳感器的輸出或基于環境空氣溫度中的一個來估計環境濕度。14.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一電壓是水分子在所述排氣氧傳感器處未被分解時的較低的基本電壓，而所述第二電壓是水分子在所述排氣氧傳感器處被分解時的較高的目標電壓，并且其中所述第一燃料醇含量和第二燃料醇含量是被噴射到發動機汽缸內的燃料中的第一醇量和第二醇量。15.一種用于發動機的方法，其包含: 在燃料再加注事件后的第一狀況期間，基于在較低的第一電壓下運轉的排氣氧傳感器的輸出來估計空燃比，并基于所述空燃比確定第一燃料乙醇含量估計； 在當所述發動機正在供給燃料時發動機溫度增加至閾值之上之后，基于當在所述第一電壓與更高的第二電壓之間調節所述排氣氧傳感器的參考電壓時傳感器輸出的改變而確定第二燃料乙醇含量估計；以及 基于所述第一燃料乙醇含量估計與第二燃料乙醇含量估計之間的誤差調整發動機運轉參數。16.根據權利要求15所述的方法，其中所述第一狀況包括冷起動，并且其中所述誤差包括所述第一燃料乙醇含量估計與第二燃料乙醇含量估計之間的差。17.根據權利要求15所述的方法，其包含: 在當所述誤差小于閾值時的第一狀況期間，基于所述第一燃料乙醇含量估計而調整所述發動機運轉參數;以及 在當所述誤差大于所述閾值時的第二狀況期間，重復所述確定所述第二燃料乙醇含量估計以確定更新的第二燃料乙醇含量估計，并且: 如果所述第一燃料乙醇含量估計與所述更新的第二燃料乙醇含量估計之間的所述誤差保持在所述閾值之上，則基于所述第二燃料乙醇含量估計或所述更新的第二燃料乙醇含量估計中的一個調整所述發動機運轉參數;以及 如果所述第一燃料乙醇含量估計與所述更新的第二燃料乙醇含量估計之間的所述誤差不大于所述閾值，則基于所述第一燃料乙醇含量估計而調整所述發動機運轉參數。18.根據權利要求15所述的方法，其中所述發動機運轉參數包括燃料噴射量和火花正時中的一個或多個，并且進一步包含，當基于基于所述排氣氧傳感器的干燥空氣栗送電流的第一壓力修正因數、基于所述排氣氧傳感器的水蒸汽環境的第二壓力修正因數、基于測量的和預期的空燃比的空燃比修正因數以及環境濕度中的一個或多個來調節所述參考電壓時調整所述傳感器輸出的改變。19.一種用于發動機的系統，其包含: 排氣通道，其包括排氣氧傳感器；以及 控制器，其包括計算機可讀指令，所述計算機可讀指令用于: 基于在燃料再加注事件后利用所述排氣氧傳感器估計的空燃比來估計第一燃料乙醇含量估計； 基于當所述發動機正在供給燃料并且發動機溫度大于閾值時在將較低的第一電壓和較高的第二電壓施加到所述排氣氧傳感器后由所述排氣氧傳感器輸出的栗送電流的改變而估計第二燃料乙醇含量估計；以及 基于所述第一燃料乙醇含量估計和所述第二燃料乙醇含量估計中的一個來調整發動機運轉參數，其中所述第一或第二燃料乙醇含量估計的選擇基于相對于閾值誤差的所述第一燃料乙醇含量估計與第二燃料乙醇含量估計之間的差。20.根據權利要求19所述的系統，其中所述計算機可讀指令進一步包括，當所述第一燃料乙醇含量估計與第二燃料乙醇含量估計之間的所述差小于所述閾值誤差時，基于所述第一燃料乙醇含量估計而非所述第二燃料乙醇含量估計而調整所述發動機運轉參數，并且當所述第一燃料乙醇含量估計與第二燃料乙醇含量估計之間的所述差大于所述閾值誤差時，基于所述第二燃料乙醇含量估計而非所述第一燃料乙醇含量估計而調整所述發動機運轉參數。
【文檔編號】F02D19/08GK105909397SQ201610089026
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月17日
【發明人】D·A·馬克萊德, G·蘇爾尼拉, R·E·索爾蒂斯, E·P·斯庫爾斯, J·H·維瑟, T·J·克拉克, D·J·斯庫
【申請人】福特環球技術公司