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CN102797569B - 发动机瞬态操作期间对利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自适应控制 - Google Patents

发动机瞬态操作期间对利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自适应控制 Download PDF

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CN102797569B CN201210161562.5A CN201210161562A CN102797569B CN 102797569 B CN102797569 B CN 102797569B CN 201210161562 A CN201210161562 A CN 201210161562A CN 102797569 B CN102797569 B CN 102797569B
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Abstract

本发明涉及发动机瞬态操作期间对利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自适应控制。具体地，一种发动机利用柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料。提供与100%柴油的混合燃料对应的前馈燃料控制项，并且反馈燃料控制项对导致最终燃料控制项的拉姆达偏差进行校正。在稀NOx捕集器的再生期间，前馈燃料控制项利用作为前馈燃料控制项和最终燃料控制项的函数的因子来加以调整。

Description

发动机瞬态操作期间对利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自适应控制
技术领域
本发明涉及对利用生物柴油燃料的发动机中的稀NOx捕集器的再生的控制。
背景技术
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息。因此，这样的声明并不意图构成现有技术的承认。
柴油发动机可以以100%的柴油燃料供应来操作。另外，柴油发动机可被构造成部分地或完全地以生物柴油燃料供应来操作。可识别生物柴油掺合比。B0被识别为100%柴油燃料供应。B100燃料被识别为100%生物柴油燃料供应。Bx燃料可被识别为具有x%的生物柴油成分和(100%-x%)的柴油成分。例如，B40燃料是40%的生物柴油成分和60%的柴油的成分。
柴油燃料与生物柴油燃料包括不同的特性。柴油燃料具有比生物柴油燃料高的能量密度。结果是，为了在燃烧中获得大致完全相同的结果，在相同的情况下需要喷射比所需要的柴油质量更多的生物柴油质量。可基于生物柴油掺合比来调节燃烧中的燃料的使用。此外，在燃料被用于发动机内除了燃烧之外的其他目的的情况下，必须基于生物柴油的比率来调节类似利用的燃料质量。
燃料的一种用途包括稀NOx捕集器(LNT)的再生。NOx是在燃烧期间由发动机产生的排气流的一种成分。已知后处理装置将处理排气流内的NOx，以将NOx转化成将要与排气一起排出的其他物质。LNT包括化学制品，所述化学制品在产生NOx的发动机操作期间储存NOx排放物，并在浓燃状况期间允许所储存的NOx的释放。LNT具有有限的储存能力，并且当所述LNT接近最大容量时必须通过浓燃的还原“脉冲”再生。合乎需要的是，控制再生事件的效率，以在维持最低燃料消耗的同时提供最佳排放控制。
发明内容
一种控制内燃发动机的方法，该内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料并配备有用于处理来自发动机的排气流的稀NOx捕集器，该方法包括：提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；和作为发动机中空气燃料比与空气燃料比目标的偏差的函数来提供反馈燃料控制项。在其中不使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为前馈燃料控制项和反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项。在其中使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为前馈燃料控制项和最终燃料控制项的函数来提供前馈自适应因子，将前馈自适应因子应用于前馈燃料控制项以提供自适应前馈燃料控制项，并且作为自适应前馈燃料控制项和反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项。根据最终燃料控制项给发动机提供燃料。
本发明还包括以下方案：
1. 一种控制内燃发动机的方法，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料并且配备有用于处理来自所述发动机的排气流的稀NOx捕集器，所述方法包括：
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
作为所述发动机中空气燃料比与空气燃料比目标的偏差的函数来提供反馈燃料控制项；
在其中不使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为所述前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项；
在其中使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为所述前馈燃料控制项和所述最终燃料控制项的函数来提供前馈自适应因子，将所述前馈自适应因子应用于所述前馈燃料控制项以提供自适应前馈燃料控制项，并且作为所述自适应前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供所述最终燃料控制项；以及
根据所述最终燃料控制项给所述发动机提供燃料。
2. 一种控制稀NOx捕集器的再生事件的方法，所述稀NOx捕集器处理来自内燃发动机的排气流，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料，所述方法包括：
用柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来操作所述发动机；
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
监测对所述混合燃料的指示；
基于对所述混合燃料的指示来确定前馈控制自适应因子；以及
基于所述前馈燃料控制项和所述前馈控制自适应因子在所述再生事件期间控制所述发动机。
3. 根据方案2所述的方法，其中，确定所述前馈控制自适应因子包括参考来自预定查找表的前馈控制自适应因子，所述预定查找表使所述前馈控制自适应因子的值与混合燃料相关联。
4. 根据方案2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测用于燃烧循环的最终燃料命令；
基于所述最终燃料命令和所述前馈燃料控制项来确定反馈控制信号的大小；以及
基于所述反馈控制信号的大小来确定所述混合燃料。
5. 根据方案2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测用于燃烧循环的最终燃料命令；以及
其中确定所述前馈控制自适应因子包括利用状态空间模型和卡尔曼滤波器，以便基于所述最终燃料命令来确定所述前馈控制自适应因子。
6. 根据方案5所述的方法，还包括确定所述最终燃料命令与所述前馈燃料控制项的比率；并且
其中利用状态空间模型和卡尔曼滤波器以基于所述最终燃料命令确定所述前馈控制自适应因子包括：基于所述最终燃料命令与所述前馈燃料控制项的比率来确定所述前馈控制自适应因子。
7. 根据方案2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；并且
其中确定所述前馈控制自适应因子包括：将所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料在化学计量比时的空气燃料比进行比较。
8. 根据方案2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测所述混合燃料的低热值；以及
其中确定所述前馈控制自适应因子包括：将所述混合燃料的低热值与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料的低热值进行比较。
9. 根据方案2所述的方法，还包括：
提供100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；
监测所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的节气门命令；以及
确定调节至所述混合燃料的节气门命令。
10. 根据方案2所述的方法，其中，确定所述前馈控制自适应因子包括应用包括了一阶滤波器的自适应规则。
11. 一种用于为内燃发动机确定燃料控制项的系统，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料提供燃料并配备有用于处理来自所述发动机的排气流的稀NOx捕集器，所述系统包括：
第一控制模块，所述第一控制模块提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
第二控制模块，所述第二控制模块作为所述发动机中空气燃料比与空气燃料比目标的偏差的函数来提供反馈燃料控制项；以及
第三控制模块，所述第三控制模块：
      在不使所述稀NOx捕集器再生时，在发动机操作期间作为所述前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项；以及
      在使所述稀NOx捕集器再生时，作为所述前馈燃料控制项和所述最终燃料控制项的函数来提供前馈自适应因子，将所述前馈自适应因子应用于所述前馈燃料控制项以提供自适应前馈燃料控制项，并且在发动机操作期间作为所述自适应前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供所述最终燃料控制项。
附图说明
现在将参考附图作为示例来描述一个或多个实施例，附图中：
图1图示了根据本发明的示例性内燃发动机、控制模块和排气后处理系统；
图2图示了根据本发明的在两个操作时间段中贯穿一系列再生事件的到发动机的反馈命令；
图3图示了根据本发明的在两个操作时间段中贯穿一系列再生事件的拉姆达值；
图4图示了根据本发明的与将自适应因子用于调节前馈控制从而来控制发动机相关的信息流；
图5图示了根据本发明的基于自适应因子控制再生事件的示例性过程；以及
图6图示了根据本发明的在有自适应性前馈控制方法和没有自适应性前馈控制方法的情况下通过控制实现的示例性模拟结果。
具体实施方式
现在参考附图，其中显示内容仅为了图示某些示例性实施例，而不是为了限制所述示例性实施例，图1图示了示例性内燃发动机10、控制模块5和排气后处理系统65。示例性发动机包括多缸直喷压缩点火内燃发动机，所述多缸直喷压缩点火内燃发动机具有附接至曲轴24并且可在气缸20中移动的往复移动活塞22，活塞22和气缸20限定了可变容积的燃烧室34。曲轴24以可操作的方式附接至车辆的变速器和传动系，以响应于操作者扭矩请求TO_REQ将牵引扭矩传递至车辆的变速器和传动系。发动机优选地采用四冲程操作，其中每个发动机燃烧循环包括曲轴24的被分成四个180度阶段(进气-压缩-膨胀-排气)的720度的角旋转，所述四个180度的阶段是对活塞22在发动机气缸20中的往复运动的描述。多齿靶轮26附接至曲轴并与所述曲轴一起旋转。发动机包括监测发动机操作的传感器和控制发动机操作的致动器。传感器和致动器信号地或操作地连接至控制模块5。
发动机优选地是直喷四冲程内燃发动机，所述直喷四冲程内燃发动机包括由活塞和气缸盖限定的可变容积的燃烧室，所述活塞在气缸内在上止点与下止点之间往复移动，所述气缸盖包括进气门和排气门。活塞在重复的循环中往复移动，其中每个循环包括进气、压缩、膨胀和排气冲程。
发动机优选具有主要为化学计量比稀燃侧的空气/燃料操作状况。本领域的普通技术人员应理解的是，本发明的各方面可适用于主要操作在化学计量比稀燃侧的其他发动机构造，例如稀燃火花点火发动机。在压缩点火发动机的正常操作期间，燃烧事件在每个发动机循环期间发生在燃料充量被喷射到燃烧室中与进入空气形成气缸充量时。
发动机适合于在宽广范围的温度、气缸充量(空气、燃料和EGR)和喷射事件上操作。在此描述的方法尤其适于利用了在化学计量比稀燃侧进行操作的直喷压缩点火发动机的操作，以便在正在进行的操作期间确定燃烧室的每个燃烧室中与放热相关联的参数。该方法还可适用于其他发动机构造，包括火花点火发动机，包括那些适于使用均质充量压缩点火(HCCI)策略的发动机。该方法可适用于在每发动机循环且在每气缸中采用了多脉冲燃料喷射事件的系统，例如采用了下述喷射事件的系统：用于燃料重整的引燃喷射，用于发动机功率的主喷射事件，以及在可应用的情况下，用于后处理管理的燃烧后燃料喷射事件，其中每一个燃料喷射事件都会影响气缸压力。
传感器安装在发动机上或其附近，以监测物理特征并产生可与发动机和环境参数相关联的信号。传感器包括曲轴旋转传感器，其包括：用于通过感测多齿靶轮26的齿上的边缘来监测曲轴(即发动机)转速(RPM)的曲柄传感器44。曲柄传感器是已知的，并且可包括例如霍尔效应传感器、感应传感器或磁阻传感器。从曲柄传感器44输出的信号被输入至控制模块5。燃烧压力传感器30适于监测缸内压力(COMB_PR)。燃烧压力传感器优选地为非侵入式的，并且包括具有环形截面的测力传感器，所述测力传感器适于安装到气缸盖中且位于电热塞所用的开口中，所述电热塞被提供以受控的电热塞电流28。压力传感器的输出信号30，即COMB_PR，与气缸压力成比例。压力传感器包括压电陶瓷装置，或者可如此适用的其他装置。其他传感器优选地包括用于监测歧管压力(MAP)和环境大气压力(BARO)的歧管压力传感器、用于监测新鲜空气质量流量(MAF)的空气质量流量传感器、以及监测发动机冷却剂温度(COOLANT)的冷却剂传感器35。系统可包括用于监测例如温度、空气/燃料比和成分之类的一个或多个排气参数的状态的排气传感器。本领域的技术人员应理解的是，对于控制和诊断来说，可以存在其他的传感器和方法。除了其他装置之外，以操作者扭矩请求TO_REQ形式的操作者输入通常通过节气门踏板和制动踏板获得。发动机优选地配备有用于监测操作和为了系统控制的其他传感器。这些传感器中的每个传感器都信号地连接至控制模块5，以提供由控制模块变换成表示了相应的被监测参数的信息的信号信息。应理解的是，该构造是说明性的，而不是限制性的，包括了可以用功能等同的装置和算法替换的各种传感器。
致动器安装在发动机上，并响应于操作者输入由控制模块5控制，以达到各种性能目标。致动器包括：电子受控的节气门阀，其响应于控制信号（ETC）来控制节气门的开度；以及多个燃料喷射器12，用于响应于控制信号（INJ_PW）将燃料直接喷射到每个燃烧室中；所有这些都响应于操作者扭矩请求TO_REQ被控制。排气再循环(EGR)阀32和冷却器响应于来自控制模块的控制信号来控制到发动机进气的外部再循环排气的流量。电热塞安装在每个燃烧室中，并且适于与燃烧压力传感器一起使用。另外，充气系统可用于有些实施例，以根据期望的歧管空气压力供应增压空气。
燃料喷射器12是适合于响应于来自控制模块的指令信号INJ_PW将燃料充量直接喷射到燃烧室中的一个燃烧室内的高压燃料喷射器。燃料喷射器12中的每个燃料喷射器都被供应以来自燃料分配系统的加压燃料，并且具有这样的操作特性，所述操作特性包括：最小脉冲宽度和相关的最小可控燃料流率，以及最大燃料流率。
发动机可配备有可控阀系，所述可控阀系可操作，以调节气缸中的每个气缸的进气门及排气门的打开和关闭，包括气门正时、定相(即，相对于曲柄角和活塞位置的正时)、以及气门开度的升程大小中的任意一个或多个。一个示例性系统包括可变凸轮定相，所述可变凸轮定相可适用于压缩点火发动机、火花点火发动机和均质充量压缩点火发动机。
控制模块5执行存储在其中的例程，以控制前述致动器，从而控制发动机操作，包括：节气门位置、燃料喷射质量和正时、控制再循环排气的流量的EGR阀位置、电热塞操作、以及对如此装备的系统上的进气门和/或排气门的正时、定相和升程的控制。控制模块被构造成：接收来自操作者的输入信号(例如节气门踏板位置和制动踏板位置)以确定操作者扭矩请求TO_REQ；以及接收来自指示了发动机转速(RPM)和进入空气温度(Tin)、以及冷却剂温度和其他环境条件的传感器的输入信号。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语指的是以下各项中的一个或多个的任意合适的一种或各种组合，所述各项为：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序或例程的中央处理单元(优选微处理器)和相关的存储器和储存器(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器，等等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供了所描述的功能性的其它合适部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似的术语指的是包括了校准和查找表的任何控制器可执行的指令集。控制模块具有被执行以提供所期望功能的一组控制例程。例程优选地在预设的循环期间执行。例程诸如由中央处理单元执行，并且可操作以监测来自传感装置和其他联网控制模块的输入，以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。可在进行的发动机和车辆操作期间以有规律的间隔（例如，每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒）来执行循环。替代性地，例程可响应于事件的发生而执行。
图1图示了示例性柴油发动机，然而，本发明可类似地用于其他发动机构造，例如包括汽油作为燃料的发动机、乙醇或E85作为燃料的发动机、或其他类似的已知设计。本发明并不旨在局限于在此所描述的特定的示例性实施例。
控制模块监测发动机的操作，并且基于估计的储存在LNT装置上的NOx和储存NOx的LNT装置的最大容量来确定使LNT再生的需求。在LNT的再生期间，发动机的化学计量比操作或优选稍微浓燃的操作的时间段被用于提供LNT中必需的化学作用，以将NOx还原成诸如N2和水之类的其他化合物。跟踪发动机以浓燃或稀燃操作的程度的一种度量包括拉姆达(λ)，其中λ等于当前的空气燃料比(AFR)除以化学计量比的操作时的AFR。在一种示例性发动机构造中，可优选0.98的λ值，以操作LNT的再生事件。以较高λ值的操作可能无法提供LNT中有效还原NOx的必需条件，而以较低λ值的操作可能导致过量的燃料从LNT漏过。基于期望的再生事件，控制模块改变发动机的AFR，以确定合适的拉姆达命令，从而向发动机输送达到所期望的λ值的更多的燃料。通过控制燃料喷射占空比或控制燃料喷射量来控制燃料喷射。在能准确地输送来自燃料系统的给定的液体质量时，获得的λ值将取决于液体的成分，例如被喷射的液体的生物柴油掺合比。例如，如果以预期用于B0燃料的测量量将包括B100燃料的燃料喷射量喷射到气缸中，以便以0.98的期望的λ值或拉姆达命令值来操作再生事件，则B100燃料的较低的能量密度将导致所获得的λ值高于0.98。如果修正燃料喷射，以便包括基于B100燃料的特性的增加的喷射，则可达到期望的λ值。
公开了一种基于对由发动机利用的燃料的掺合比的指示来操作再生事件的方法。在共同待决并且共同转让的USSN No.13/113,177(律师档案号No.P014873)中公开了一种确定不同燃料(例如，柴油和生物柴油)的掺合比的方法，所述文献在此以引用方式并入。通过直接估计掺合比，能从查找值估计或确定具有该掺合比的燃料的特性。
可基于期望的AFR确定在柴油发动机的燃烧循环中要喷射的燃料的期望量。根据一个实施例，前馈燃料控制项(FF)可用于喷射期望量的燃料。在一个示例中，在B0燃料的化学计量比的AFR时(AFRstRD)，以下的关系可用于命令燃料喷射：
                                      [1]
其中MAF是例如由MAF传感器为新鲜空气质量流量测量的空气质量流量。然而，由于柴油燃料与生物柴油燃料之间能量密度的差别，所以当存在生物柴油时，方程1无法提供准确的FF值。
反馈控制命令(FB)可用于控制发动机，例如与FF合作调节燃料喷射，其中FF基于用于发动机的被监测的控制参数来提供校准的燃料喷射量，而FB基于将发动机的期望操作与发动机的实际操作比较来提供对发动机的反馈控制。根据一个实施例，用于燃烧循环的总的或最终的燃料控制项(final_fuel)可确定如下。
                                       [2]
基于发动机的期望操作来校准方程2中的FF，所述发动机的期望操作例如包括：指示了发动机的期望扭矩输出的TO_REQ，以及由B0燃料的燃烧所产生的发动机的操作。在FB调节期望操作与实际操作之间的任何差异的情况下，利用根据FF的B0燃料的喷射的发动机的实际操作将精密地匹配车辆的期望操作。由于FF准确地控制发动机，所以FB相对小。如果存在生物柴油，并且所喷射燃料的能量密度与B0燃料的预期能量密度不同，则由于燃料的生物柴油掺合比提高，所以作为FF的结果的发动机的实际操作通过增加裕度从而不同于发动机的期望操作。作为由FF产生的实际操作与具有提高的生物柴油掺合比值的期望操作之间增大的差别的结果，FB值必须增加，以便针对所述差别进行调节。尽管FB可校正由不准确的FF控制所引起的差异，但反馈控制可能包括误差，从而包括对期望值的慢响应和过冲误差。随着FB大小的增加，慢响应和过冲误差的风险也增大。
在直接估计生物柴油掺合比的替代中，确定由发动机利用的燃料的生物柴油掺合比的指示的方法包括监测被命令的反馈的大小。FFstRD是在化学计量比操作时用于B0燃料的FF。由于FFstRD被校准至B0燃料，并且FB基于当前操作与基于FFstRD的期望操作之间的差别来调节发动机操作，所以监测FB的大小提供了发动机的操作与预期值不同到什么程度的指示。发动机操作的该差别可用于指示被用于再生事件控制的燃料的生物柴油掺合比，或者另外来基于燃料成分提供FF的自适应控制。
图2图示了在两个操作时间段中贯穿一系列再生事件的到发动机的反馈命令。水平的x轴图示了以秒为单位的时间。竖直的y轴图示了由本文所公开的控制产生的FB值的大小，以校正发动机的在FF下的操作与实际操作之间的差别，其中图示的值描述了在再生事件期间被利用的FB值。曲线100包括图示值。在长大约700秒的第一部分时间上包括了与具有B0燃料的操作相对应的FB值。值峰110图示了仅需要小的FB值来校正根据FF的操作。在大约700秒时，用于发动机的燃料供应变成了具有高的生物柴油掺合比的燃料。由值峰120图示的对应FB值明显增加，从而反映了发动机的期望操作与发动机的由根据FF值的控制所产生的实际操作之间较大的差别。
图3图示了在两个操作时间段中贯穿一系列再生事件的拉姆达值。水平的x轴图示了以秒为单位的时间。竖直的y轴图示了拉姆达(λ)值。经过大约700秒的第一部分时间包括了与具有B0燃料的操作对应的λ值。经过大约700秒的第二部分时间包括与具有高的生物柴油掺合比的操作对应的λ值。曲线200图示了经过这些时间段的λ值，包括其中λ被控制至近似1.0的两个再生事件210和其中λ被控制至近似1.0的两个再生事件220。再生事件210发生在B0燃料被用于给发动机提供燃料时，并且图示了λ到期望的λ值的准确控制。再生事件220发生在具有高的生物柴油掺合比的燃料被用于给发动机提供燃料时。在近似720秒时发生的第一再生事件220图示了过冲，其中λ在恢复至1.0之前低于1.0。在近似785秒时发生的第二再生事件220则图示了慢响应，其中λ达到1.0比通常情况花费了更长的时间。作为具有高的生物柴油掺合比的燃料的结果，由于需要高度的反馈控制以校正与高的生物柴油掺合比相关的前馈燃料控制项，所以削弱了发动机控制λ的能力。
测试已表明，高的生物柴油掺合比在燃烧时的效应相对于燃料中生物柴油的百分比与燃料中柴油的百分比相比较的结果是基本上线性的。结果，在给定了被用于发动机的燃料的生物柴油掺合比的准确指示的情况下，基于对FF的线性调整的前馈控制校正或前馈控制自适应因子是可能的，从而产生了适合于该生物柴油掺合比的前馈控制。
在直接确定或估计生物柴油掺合比的情况下，自适应因子α可以是基于被确定的生物柴油掺合比的校准值。替代地，当可监测或确定生物柴油掺合比的另一指示时，可类似地确定α。在方程2上展开，其中在时间t以化学计量比操作或者利用大约等于一（例如，包括0.98的值）的λ进行操作，例如在再生事件期间被控制，则自适应因子α(t)可用于作为FFstRD的函数来限定final_fuel(t)。
                         [3]
求解α，在该实施例中，α表示了与final_fuel(t)和FFstRD(t)相关的并且作为对生物柴油掺合比的指示的FB(t)的大小，来自一个燃烧循环的监测参数可用于确定供下一燃烧循环中的自适应FF中使用的α。其中AFRstBD等于当前被发动机利用的包括一部分生物柴油燃料的燃料成分的化学计量的空气燃料比，所述因子可表示如下：
                           [4]
其中可基于命令了接近一(例如0.98)的值的反馈控制，将具有反馈控制有效项的估计为等于一，以产生以下表达式。
                                    [5]
通过确定由发动机利用的燃料的AFRstBD、确定对生物柴油掺合比的指示、以及将其与AFRstRD比较，能确定α。
根据基于final_fuel和FFstRD估计α的一种方法，可利用卡尔曼滤波器和状态空间模型。伽马比可限定如下。
                                           [6]
在操作中，α是具有明显变化的噪声项。伽马比γ(t)表示α(t)，并且诸如卡尔曼滤波器之类的滤波器的使用允许滤掉噪声并估计准确的值。状态空间模型可限定如下：
                              [7]
                                                [8]
                                          [9]
                                           [10]
其中Vk与Wk为白噪声项。预测的状态可限定如下。
                  [11]
                               [12]
                               [13]
预测的估计协方差可限定如下。
                       [14]
卡尔曼滤波器输出了能够被用作在本文中所公开的自适应因子α的。例如，为了与由另一方法确定的生物柴油掺合比进行比较，可用于确定生物柴油掺合比，如下所示：
    [15]
其中AFRstB100是B100燃料在化学计量比时的AFR，而BD是作为百分比的生物柴油掺合比。
所公开的方程的变化可用于确定再生事件控制所用到的α。例如，可根据许多生物柴油混合物检测方法来估计α。例如，基于当前燃料混合物的可确定的低热值LHVBD，并且与柴油燃料的低热值LHVRD比较，则α可确定如下：
                         [16]
其中k为校准的常数。所公开的方法确定用于调节前馈燃料控制项的因子。可利用类似的方法来如下所示地调节或调整节气门控制。
                  [17]
可由AFRstBD/AFRstRD修正基于仅利用柴油燃料的发动机的操作的节气门命令MAFcmdRD，以便确定被调节至由发动机利用的燃料的节气门命令MAFcmdBD。
对于具有恒定生物柴油掺合比的稳定的燃料混合物而言，α为恒定值，但由于信号噪声，所以对α的精确确定可能是困难的。根据一个实施例，可通过利用窗口移动平均在再生事件期间估计α。根据另一实施例，卡尔曼滤波器或其他滤波技术可用于改善对α的确定的准确度。在近似等于一的λ时的发动机操作的情况下，基于α来实现控制，可确定自适应规则，并且在迭代k处使用该自适应规则，包括以下：
                               [18]
                      [19]
其中FFstBD是当前由发动机利用的混合燃料的前馈燃料控制项；
c1是校准的常数；以及
yk是基于α的输出调整速率（output adaption rate）。
图4图示了与将自适应因子用于调节前馈燃料控制项来控制发动机相关的信息流。构造300包括柴油前馈命令模块310，以监测来自模块302的MAF传感器信号和来自模块304的14.59的AFRstRD值。柴油前馈命令模块310确定并输出FFstRD。自适应前馈命令模块320输入FFstRD以及例如基于信息流的上次迭代所确定的来自模块390的输出调整速率yk。自适应前馈命令模块320例如根据方程18确定适合于当前生物柴油掺合比的前馈燃料控制项或自适应前馈燃料控制项FFstBD。Final_fuel命令模块330监测FFstBD和来自拉姆达（lambda）反馈控制模块380的反馈控制FB。Final_fuel命令模块330确定并输出在再生事件期间供控制发动机10使用的Final_fuel控制项。在发动机的操作期间，例如通过监测宽域空气燃料(WRAF)传感器来监测包括发动机的充量的实际拉姆达读数的发动机操作。拉姆达比较模块370监测实际拉姆达读数，并将所述读数与来自模块306的拉姆达目标值比较。拉姆达目标值可设定成本文所公开的0.98的值。拉姆达比较模块370基于比较来确定并输出拉姆达控制误差值。拉姆达反馈控制模块380监测拉姆达控制误差值和来自定时模块309的再生定时信号。拉姆达反馈控制模块380确定并输出FB信号。伽马比模块340监测final_fuel控制项、来自模块302的MAF信号和来自模块304的AFRstRD。伽马比模块340确定并输出作为final_fuel控制项与FFstRD的比率的伽马比信号。FFstRD可以是从模块310到伽马比模块的输入，或者如图4中所图示地，可在模块340中基于来自模块302的MAF传感器信号和来自模块304的14.59的AFRstRD值来确定FFstRD。伽马比模块340输出伽马比的连续信号。然而，基于自适应因子的控制只在再生事件有效时才合乎需要。信号启动模块350监测来自模块308的再生事件信号，包括当再生事件有效时为一的值和当再生事件无效时为零的值。信号启动模块350将伽马比乘以再生事件信号，以便当再生事件有效时输出伽马比和当再生事件无效时输出空信号。卡尔曼滤波器模块360监测来自模块350的信号，并根据在此公开的方法确定和输出滤过自适应增益。自适应滤波器390监测滤过自适应增益，并根据方程19应用一阶或线性滤波器，以确定并输出将在模块320中被用作自适应因子的输出调整速率，从而基于由发动机利用的燃料的特性来调整前馈燃料控制项的下一值。构造300是利用自适应因子在再生事件期间控制发动机的信息流的示例性实施例，但本发明并不旨在局限于在此提供的示例性实施例。
在再生事件期间对发动机的自适应前馈燃料控制项可以使利用包括柴油燃料与生物柴油燃料的混合物的燃料的负面效应得到减少。图6图示了在具有在此公开的自适应前馈控制方法和没有所述方法的情况下通过控制实现的示例性模拟结果。水平的x轴图示了以秒为单位的时间。竖直的y轴图示了拉姆达。示出为实线的曲线510图示了在没有自适应前馈控制的情况下操作发动机的结果。在大约700秒时，由发动机利用的燃料从B0变成柴油和生物柴油的某一混合物。在700秒之后并且在其中拉姆达被控制至或接近1.0的再生时间段期间的操作的结果包括了对于在有增强的反馈控制的情况下进行操作的系统而言典型的过冲和慢响应。示出为虚线的曲线520图示了在具有本文所公开的自适应前馈控制的情况下操作发动机的结果，其中响应于与曲线510相同的操作输入。在700秒之后对操作的控制包括更稳定的操作，使得在700秒之前和之后对拉姆达的控制大致类似。
图5图示了基于自适应因子控制再生事件的示例性过程。作为检索表提供了表1，其中数字标记的框和对应的功能陈述如下。
表1
框 框内容
410 开始
420 监测FFstRD
420 确定由发动机利用的燃料的生物柴油掺合比的指示
440 基于生物柴油掺合比的指示来确定α
450 基于FFstRD和α控制发动机
过程400开始于框410，例如其中命令再生事件。在框420处，监测例如作为基于发动机期望操作由前馈命令模块产生的值的FFstRD。在框430处，监测或确定由发动机利用的燃料的生物柴油掺合比的指示。监测或确定该指示的方法的示例包括直接估计生物柴油掺合比、基于反馈控制的大小确定该指示、确定AFRstBD、或确定LHVBD。在框440处，基于生物柴油掺合比的指示来确定α的值。在框450处，基于α在整个再生事件中控制发动机。过程400是基于生物柴油掺合比的指示来控制发动机的示例性过程，但本发明并不旨在局限于在此提供的特定的示例。
本发明已描述了某些优选的实施例及所述某些优选实施例的变型。本领域的技术人员在阅读和理解说明书时可想到另外的变型和变更。因此，本发明并不旨在局限于作为用于实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明应包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (11)

1.一种控制内燃发动机的方法，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料并且配备有用于处理来自所述发动机的排气流的稀NOx捕集器，所述方法包括：
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
作为所述发动机中空气燃料比与空气燃料比目标的偏差的函数来提供反馈燃料控制项；
在其中不使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为所述前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项；
在其中使所述稀NOx捕集器再生的发动机操作期间，作为所述前馈燃料控制项和所述最终燃料控制项的函数来提供前馈自适应因子，将所述前馈自适应因子应用于所述前馈燃料控制项以提供自适应前馈燃料控制项，并且作为所述自适应前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供所述最终燃料控制项；以及
根据所述最终燃料控制项给所述发动机提供燃料。
2.一种控制稀NOx捕集器的再生事件的方法，所述稀NOx捕集器处理来自内燃发动机的排气流，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来提供燃料，所述方法包括：
用柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料来操作所述发动机；
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
监测对所述混合燃料的指示；
基于对所述混合燃料的指示来确定前馈控制自适应因子；以及
基于所述前馈燃料控制项和所述前馈控制自适应因子在所述再生事件期间控制所述发动机。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述前馈控制自适应因子包括参考来自预定查找表的前馈控制自适应因子，所述预定查找表使所述前馈控制自适应因子的值与混合燃料相关联。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测用于燃烧循环的最终燃料命令；
基于所述最终燃料命令和所述前馈燃料控制项来确定反馈控制信号的大小；以及
基于所述反馈控制信号的大小来确定所述混合燃料。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测用于燃烧循环的最终燃料命令；以及
其中确定所述前馈控制自适应因子包括利用状态空间模型和卡尔曼滤波器，以便基于所述最终燃料命令来确定所述前馈控制自适应因子。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括确定所述最终燃料命令与所述前馈燃料控制项的比率；并且
其中利用状态空间模型和卡尔曼滤波器以基于所述最终燃料命令确定所述前馈控制自适应因子包括：基于所述最终燃料命令与所述前馈燃料控制项的比率来确定所述前馈控制自适应因子。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；并且
其中确定所述前馈控制自适应因子包括：将所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料在化学计量比时的空气燃料比进行比较。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，监测对所述混合燃料的指示包括：
监测所述混合燃料的低热值；以及
其中确定所述前馈控制自适应因子包括：将所述混合燃料的低热值与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料的低热值进行比较。
9.根据权利要求2所述的方法，还包括：
提供100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；
监测所述混合燃料在化学计量比时的空气燃料比；
提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的节气门命令；以及
确定调节至所述混合燃料的节气门命令。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述前馈控制自适应因子包括应用包括了一阶滤波器的自适应规则。
11.一种用于为内燃发动机确定燃料控制项的系统，所述内燃发动机由柴油燃料和生物柴油燃料构成的混合燃料提供燃料并配备有用于处理来自所述发动机的排气流的稀NOx捕集器，所述系统包括：
第一控制模块，所述第一控制模块提供与100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料构成的混合燃料对应的前馈燃料控制项；
第二控制模块，所述第二控制模块作为所述发动机中空气燃料比与空气燃料比目标的偏差的函数来提供反馈燃料控制项；以及
第三控制模块，所述第三控制模块：
      在不使所述稀NOx捕集器再生时，在发动机操作期间作为所述前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供最终燃料控制项；以及
      在使所述稀NOx捕集器再生时，作为所述前馈燃料控制项和所述最终燃料控制项的函数来提供前馈自适应因子，将所述前馈自适应因子应用于所述前馈燃料控制项以提供自适应前馈燃料控制项，并且在发动机操作期间作为所述自适应前馈燃料控制项和所述反馈燃料控制项的函数来提供所述最终燃料控制项。
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