method for estimating the level ofethanol in a fuel-us20100191478.pdf
TRANSCRIPT
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
1/8
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
2/8
P a t e n t A p p l i c a t i o n
P u b l i c a t i o n
J u l . 2 9 , 2 0 1 0 US 2 0 1 0 / 0 1 9 1 4 7 8 A 1
F I G . 1
1 ; . B o d - 8 G 0
Pbint
F I G .
2
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
3/8
US 010/0191478
A 1
METHODFORESTIMATING THE LEVEL OF
ETHANOL
N
A FUEL
[ 0 0 0 1 ]
The
n v e n t i o n
f a l l s
W i t h i n
t h e
? e l d o f
i n t e r n a l
com
b u s t i o n g a s o l i n e )
e n g i n e s
W i t h d i r e c t o r i n d i r e c t f u e l i n j e c
t i o n ,
a n d
a
number N f
c y l i n d e r s .
[ 0 0 0 2 ] I t
r e l a t e s
more s p e c i ? c a l l y t o
hoW
t o e s t i m a t e t h e
e t h a n o l c o n t e n t
o f
t h e
f u e l i n j e c t e d ,
t h i s b e i n g
d i s c o v e r e d
b y
d e t e r m i n i n g
t h e
s t a r t
and end
f o m b u s t i o n o f
a f u e l i n j e c t e d
i n t o an n t e r n a l
combustion engine over
a
number
n
of y c l e s
n b e i n g
a n
i n t e g e r g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o
1 )
o f i s p l a c e me n t
o f
a p i s t o n
i n
a c y l i n d e r .
[ 0 0 0 3 ] I n t h e f a c e
o f
e v e r - t i g h t e n i n g e m i s s i o n s s t a n d a r d s i t
i s
i m p o r t a n t
f o r motor v e h i c l e m a n u f a c t u r e r s t o h a v e good
c o n t r o l
o v e r
hoW h e f u e l i s
i n j e c t e d
i n t o t h e i r e n g i n e s i n o r d e r
t o l i m i t
p o l l u t a n t
e m i s s i o n s .
[ 0 0 0 4 ] One
o f t h e i m p o r t a n t
p a r a m e t e r s i n
t h e s e i n j e c t i o n
s y s t e m s i s t h e t y p e
o f u e l .
[ 0 0 0 5 ]
P a r t i c u l a r l y i n
t h e c a s e
o f
g a s o l i n e e n g i n e s , t h e
emergence
of combustion systems based
on ?ex f u e l
o r
f u e l s d e r i v e d from
m i x t u r e o f
a s o l i n e
and
f e t h a n o l makes
t h e b a s i c s e t u p s d e ? n e d d u r i n g
e n g i n e
c a l i b r a t i o n c o n s i d e r
a b l y more o m p l i c a t e d .
[ 0 0 0 6 ] The
o n c e n t r a t i o n
o f e t h a n o l i n t h e f u e l v a r i e s e n o r
m o u s l y a c c o r d i n g
t o t h e r e g u l a t i o n s i n f o r c e i n t h e v a r i o u s
c o u n t r i e s .
[ 0 0 07 ] T h i s c o n c e n t r a t i o n g o v e r n s t h e s e l f - i g n i t i o n p r o p e r
t i e s o f t h e f u e l ,
o r
i n o t h e r
W o r d s ,
t h e i g n i t i o n
d e l a y .
[ 0 0 0 8 ]
T h i s d e l a y
i s
i m p o r t a n t b e c a u s e i t
g o v e r n s t h e
t i m
i n g o f
t h e c o m b u s t i o n W i t h i n
t h e
t h e r m o d y n a m i c
c y c l e , W i t h
r e s p e c t
t o
a g i v e n i g n i t i o n a d v a n c e s e t p o i n t .
P o o r l y
t i m e d
combustion i l l
l e a d to an
n c r e a s e
i n p o l l u t a n t e m i s s i o n s .
[ 0 0 0 9 ] I t a l s o makes
c o l d
s t a r t i n g
c o n d i t i o n s more s e v e r e .
[ 0 0 1
]
I t i s
t h e r e f o r e
e x t r e m e l y i m p o r t a n t
o
t a k e t h e
t y p e
o f
f u l p r e s e n t i n
t h e t a n k
i n t o c o n s i d e r a t i o n v e r y a c c u r a t e l y
When e t t i n g u p t h e e n g i n e s .
[ 0 0 1 1 ] At h e p r e s e n t t i m e , t h i s
c o n c e n t r a t i o n
o f e t h a n o l
i n
t h e
f u e l i s t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n
d u r i n g
e n g i n e d e v e l o p
m e n t . T h i s
i s
p e r f o r m e d b y u s i n g t W o r e f e r e n c e f u e l s ,
f o r
example a ? r s t one c o n s i s t i n g
o f
p u r e g a s o l i n e and a second
c o n t a i n i n g
85 e t h a n o l ,
t h e
r e m a i n i n g 15
c o n s i s t i n g o f
g a s o l i n e .
[ 0 0 1 2 ]
TWo
f u l l o p t i m i z a t i o n s
ar e
p e r f o r m e d
i n
o r d e r
to
d e ? n e
t h e
e n g i n e s e t t i n g s
o p t i m a l l y ,
f o r e a c h f u e l .
[ 0 0 1 3 ] I n o p e r a t i o n ,
i f
t h e v e h i c l e i s run on a d i f f e r e n t f u e l
t h a t
i s
t o
s a y a
f u e l
W i t h a
d i f f e r e n t
e t h a n o l c o n c e n t r a t i o n ) ,
t h e e n g i n e W i l l
n o
l o n g e r o p e r a t e a t
i t s
optimum e t t i n g s .
[ 0 0 1 4 ]
E n g i n e
management t h e r e f o r e u s e s t h e r i c h n e s s
i n f o r m a t i o n
to
c a l c u l a t e
an
image
of
t h e a l c o h o l
c o n t e n t .
T h e r e a f t e r , i n t e r p o l a t i o n i s p e r f o r m e d o r e a c h s e t t i n g p a r a m
e t e r
betWeen
h e
tWo
n i t i a l o p t i m i z a t i o n s .
[ 0 0 1 5 ] S o l u t i o n s
f o r
e s t i m a t i n g
a
q u a n t i t y
c h a r a c t e r i s t i c
o f
t h e s t a r t o f c o m b u s t i o n
h a s b e e n
t h e s u b j e c t o f F r e n c h p a t e n t
a p p l i c a t i o n s i n t h e name f h e
same
p p l i c a n t ,
n a m e l y
a p p l i
c a t i o n s
0 5 / 7 7 4 5 a n d 0 6 / 0 7 0 4 1 , t h e
a t t e r h a v i n g
n o t y e t
b e e n
p u b l i s h e d a t t h e t i m e o f
? l i n g
o f t h e
p r e s e n t
a p p l i c a t i o n .
[ 0 0 1 6 ] I t i s
an
o b j e c t
of
h e
p r e s e n t i n v e n t i o n t o p r o p o s e
a
method o r e s t i m a t i n g
t h e
e t h a n o l c o n t e n t o f
h e
i n j e c t e d u e l ,
d i s c o v e r e d from
e t e r m i n i n g
t h e
s t a r t and end f c o m b u s t i o n
of
f u e l i n j e c t e d i n t o an n t e r n a l combustion
e n g i n e ,
over a
number
n
f y c l e s n
b e i n g
a n i n t e g e r g r e a t e r
t h a n o r e q u a l
to
1 )
o f d i s p l a c e m en t
o f a p i s t o n
i n
a c y l i n d e r .
J u l .
2 9 ,
2 0 1 0
[ 0 0 1 7 ] To a c h i e v e t h i s o b j e c t i v e , t h e i n v e n t i o n
p r o p o s e s
a
method
f o r e s t i m a t i n g t h e e th a n o l c o n t e n t
o f
a
f u e l i n j e c t e d
i n t o
an
n t e r n a l
combustion
n g i n e ,
over
number n
of y c l e s
( n
b e i n g
a n i n t e g e r g r e a t e r
t h a n
o r
e q u a l
t o 1 )
o f d i s p l a c e m en t
o f
a p i s t o n
i n
a
c y l i n d e r ,
c h a r a c t e r i Z e d
i n t h a t
t
c o m p r i s e s
t h e
f o l l o W i n g s t e p s :
[ 0 0 1 8 ] d e t e r m i n i n g a s t a r t of
combustion
of a f u e l
i n j e c t e d f o r e a c h o f t h e c y c l e s ;
[ 0 0 1 9 ]
c a l c u l a t i n g t h e mean s t a r t
o f
c o m b u s t i o n a n g l e
0mm S t a r t f r o m t h e s t a r t o f c o m b u s t i o n 0
v a l u e s
r e c o r d e d f o r
t h e s e t of n
y c l e s ;
[ 0 0 2 0 ] d e t e r m i n i n g
a n
end o f combustion
o f
a f u e l
i n j e c t e d f o r e a c h o f t h e c y c l e s ;
[ 0 0 2 1 ] c a l c u l a t i n g t h e mean e n d
o f
c o m b u s t i o n a n g l e
0mm
e n d f r o m
t h e e n d o f
c o m b u s t i o n
0
v a l u e s
r e c o r d e d f o r
t h e s e t of n
y c l e s ;
[ 0 0 2 2 ]
c a l c u l a t i n g t h e c o m b u s t i o n d e l a y
b e t W e e n
t h e
s t a r t o f c o m b u s t i o n t i m e f o u n d
f r o m
BMW t a r t
a n d
t h e
e n d
o f
c o m b u s t i o n t i m e
f o u n d
f r o m BMW
n d ;
[ 0 0 2 3 ] d e d u c i n g t h e e t h a n o l c o n t e n t f r o m t h e
combus
t i o n
d e l a y , on t h e
b a s i s
of a determined model
o r
of a
l o o k - u p
l i s t
p r o v i d i n g
t h e r e l a t i o n s h i p b e t W e e n t h e
com
b u s t i o n d e l a y s a n d
t h e
e t h a n o l c o n t e n t s .
[ 0 0 2 4 ]
A c c o r d i n g t o
o t h e r
a d v a n t a g e o u s
a n d n o n l i m i t i n g
f e a t u r e s
o f h i s m e t h o d :
[ 0 0 2 5 ] s a i d e t h an o l c o n t e n t i s s t o r ed i n
memory n t i l
a
d i f f e r e n t
e t h a n o l c o n t e n t
i s
l e a r n t ;
[ 0 0 2 6 ]
f o r
v a r i o u s s u c c e s s i v e a n g l e s
t h a t t h e
c r a n k s h a f t
o f t h e e n g i n e a d o p t s W i t h i n e a c h c y c l e , a v a r i a b l e
[ 0 0 2 7 ] C 6 s e v a l u a t e d t a n
a n g l e
0 o f h e c r a n k s h a f t
i n
t h e
c o m b u s t i o n c h a m b e r o f
h e
c y l i n d e r ,
C e
b e i n g
b a s e d on h e a n g u l a r d e r i v a t i v e
o f
t h e q u a n t i t y
o f
e n e r g y Q t
a n
a n g l e 0 , a n d t h e a n g u l a r
v a l u e
CA10, Which s e q u a l t o t h e
a n g l e
a t Which
r e a c h e s 1 0 f
t s maximum
amplitudeAM
s c a l c u l a t e d ,
t h i s
v a l u e
CA1 0
e i n g r e c o rd e d
a s
b e i n g t h e s t a r t o f c o m b u s t i o n
a n g u l a r
v a l u e
f o r
t h e
c y c l e i n q u e s t i o n ;
[ 0 0 2 8 ] f o r v a r i o u s s u c c e s s i v e a n g l e s t h a t t h e c r a n k s h a f t
o f h e
e n g i n e a d o p t s W i t h i n e a c h
y c l e , a v a r i a b l e C 6
s
e v a l u a t e d a t an a n g l e 0 of h e
c r a n k s h a f t i n t h e
com
b u s t i o n chamber f h e c y l i n d e r , C e
b e i n g
b a s e d on h e
a n g u l a r
d e r i v a t i v e
o f
t h e q u a n t i t y o f e n e r g y Q t
a n
a n g l e 0 , a n d t h e a n g u l a r
v a l u e CA90, Which s e q u a l t o t h e a n g l e a t Which
dQ
( 2 4
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
4/8
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
5/8
US 010/0191478
A 1
m o s t
n o i s e o n
h e BDC
i d e ) , b y c o m p a r i s o n
W i t h h e
r e g i o n s
i n
Which
t i s l i a b l e t o c o n t a i n
t h e
i n f o r m a t i o n
o f
n t e r e s t o n
t h e TDC i d e ) .
[ 0 0 5 8 ] T h i s
o p e r a t i o n t h e r e f o r e
i n cr e a s e s t h e
s i g n a l - t o
n o i s e
r a t i o
and
e d u c e s
t h e p r e s s u r e ? l t e r i n g
c o n s t r a i n t s t h a t
n e e d
t o
b e a p p l i e d .
[ 0 0 5 9 ]
A c c o r d i n g
t o a s e c o n d
o p t i o n ,
C6
s
c a l c u l a t e d f r o m
t h e f o l l o W i n g
s i m p l i ? e d
e x p r e s s i o n f o r t h e r e l e a s e o f
e n e r g y
i n t h e c y l i n d e r p e r
u n i t
v o l u m e :
Where
V e p r e s e n t s t h e volume f t h e
c o m b u s t i o n
chamber
f o r an a n g l e
6 .
[ 0 0 6 0 ] B e c a u s e
t h e
v o l u m e v a r i e s c y c l i c a l l y W i t h 6 , m u l t i
p l y i n g b y
l
V
h a s t h e a d v a n t a g e o f
r e d u c i n g
t h e a m p l i t u d e o f t h e
n o i s e on
t h e
r e l e a s e
o f e n e r g y a t t h e p l a c e s Where t i s
t y p i c a l l y
t h e
h i g h e s t ( n e a r B D C ) .
T h i s
c a l c u l a t i o n a l s o
a m p l i ? e s
t h e s i g n a l
i n
t h e p l a c e s Where t
i s
o f u s e f o r d e t e c t i n g t h e SOC nd h e
EOC
t y p i c a l l y f o u n d n e a r
TDC).
[ 0 0 6 1 ] T h i s o p e r a t i o n
t h e r e f o r e
i n cr e a s e s t h e
s i g n a l - t o
n o i s e
r a t i o and e d u c e s t h e p r e s s u r e ? l t e r i n g c o n s t r a i n t s t h at
h a v e
t o b e
a p p l i e d .
[ 0 0 6 2 ] I n p r a c t i c e ,
c a l c u l a t i n g
may r o v e c o m p l i c a t e d a n d may
h e r e f o r e
e n t a i l c o m p u t a t i o n
poWer n
o r d e r
t o
be
performed a s
such
i n an onboard e l e c
t r o n i c e n g i n e m a n a g e m e n t
s y s t e m .
H o W e v e r ,
d i v i d i n g b y
t h e
volume
s
o f b e n e ? t b e c a u s e i t a l l o W s
t h e
s i m p l i ? c a t i o n s s e t
o u t
h e r e i n b e l o W t o be
a p p l i e d .
[ 0 0 6 3 ]
We t a r t
o u t from
t h e e x p r e s s i o n ,
W e l l
knoWn to
t h o s e s k i l l e d
i n
t h e
a r t , o f
t h e
a p p a r e n t
r e l e a s e
o f
e n e r g y
o f
t h e
g a s
p r e s e n t
i n
t h e
c h a m b e r :
W h e r e :
[ 0 0 6 4 ] Q s t h e q u a n t i t y
o f
e n e r g y p r e s e n t i n t h e g a s e s i n
t h e c o m b u s t i o n chamber ;
[ 0 0 6 5 ] 6 i s t h e c r a n k
a n g l e ;
[ 0 0 6 6 ] y i s
t h e r a t i o o f s p e c i ? c
h e a t c a p a c i t i e s
( c p
a n d
c ) ;
[ 0 0 6 7 ] V s
t h e
volume o f
t h e
c o m b u s t i o n chamber
t 6 ;
[ 0 0 6 8 ]
p i s
t h e p r e s s u r e i n t h e c o m b u s t i o n chamber t 6 ;
J u l .
2 9 ,
2 0 1 0
[ 0 0 6 9 ] m s
t h e mass
f a s e s t r a p p e d i n
t h e c y l i n d e r
t 6 ;
[ 0 0 7 0 ]
T
s
t h e t e m p e r a t u r e
i n
t h e c o m b u s t i o n chamber .
[ 0 0 7 1 ] I t s h o u l d b e
n o t e d
t h a t
e x p r e s s i o n ( 4 )
c o u l d b e
r e W r i t t e n , u s i n g t i m e i n
p l a c e
o f .
[ 0 0 7 2 ] H o W e v e r , t i s
p r e f e r a b l e
t o u s e t h e a n g l e 6 , b e c a u s e
t h e s y s t e m
t h e n b e c o m e s
i n d e p e n d e n t o f t h e
r o t a t i o n a l
s p e e d
o f
t h e
e n g i n e .
[ 0 0 7 3 ]
I t s h o u l d a l s o b e n o t e d t h a t e x p r e s s i o n 4) t a k e n a s
a
s t a r t i n g p o i n t c o n t a i n s t h e
a n g u l a r
d e r i v a t i v e
o f t h e
t e m p e r a
t u r e r a t h e r t h a n
t h e
d e r i v a t i v e o f
t h e
p r e s s u r e .
[ 0 0 7 4 ] T h a t makes
i t
p o s s i b l e
t o m i n i m i z e t h e n o i s e ,
b e c a u s e
t h e d e r i v a t i v e o f t h e measured
r e s s u r e
p
i n t r o d u c e s
a g r e a t d e a l o f n o i s e
i n t o
t h e r e s u l t .
[ 0 0 7 5 ] A d v a n t a g e o u s l y , o n l y
t h e
p r e s s u r e
p a n d t h e a n g l e 6
a r e v a l u e s measured by t h e d e v i c e a c c o r d i n g
t o F I G . 1 .
[ 0 0 7 6 ] The o t h e r v a r i a b l e s i n e x p r e s s i o n ( 4 ) ar e
e i t h er
neglected
or
e s t i m a t e d ,
a s
We h a l l s e e .
[ 0 0 7 7 ]
R e g a r d i n g t h e mass m, t h e
a s s u m p t i o n i s made o
c o n s i d e r t h i s c o n s t a n t t h e i n j e c t e d
mass
i s
t h e r e f o r e
n e g l e c t e d ) .
The e x p r e s s i o n f o r C
h e n b e c o m e s :
_ldQ_1 pdT
pdV 5 )
C Q -
vw F[T ]+vw
[ 0 0 7 8 ]
The
a t i o
o f
s p e c i ? c h e a t c a p a c i t i e s y i s
c o n s i d e r e d
t o be
o n s t a n t b e f o r e
combustion and n t h e ? r s t feW
moments
o f c o m b u s t i o n . I t
m a y , f o r
e x a m p l e ,
b e
e s t i m a t e d
as b e i n g
e q u a l
t o
1 . 4 .
[ 0 0 7 9 ] F o r a g i v e n
e n g i n e
g e o m e t r y , t h e r e
i s
a n
u n c h a n g i n g
r e l a t i o n s h i p b e t W e e n t h e
volume
V n d t h e a n g l e 6 . T o e s t i
mate t h e
volume
V nd
t s d e r i v a t i v e
dV
a t a b l e o f
a l u e s g i v i n g
t h e volumeV
o r
d i f f e r e n t
v a l u e s
o f 6
i s u s e d .
[ 0 0 8 0 ] The t e m p e r a t u r e T a n d i t s
d e r i v a t i v e
dT
a r e
c a l c u l a t e d
on
h e
b a s i s of a i d volume V nd r e s s u r e p .
[ 0 0 8 1 ]
A c c o r d i n g
t o a ? r s t
Way
o f
c a l c u l a t i n g
T , i t i s
assumed t h a t t h e g a s i s a p e r f e c t g a s . I t can t h e r e f o r e be
W r i t t e n
t h a t ,
a t a n y
i n s t a n t :
PV
( 6 )
mr
: O I I S I B I I I
[ 0 0 8 2 ] T h u s , a t tWo d i f f e r e n t moments
o r
tWo d i f f e r e n t
a n g l e s :
P Q _ V Q
_
P < > _ V < >
( 7 )
T9 _ To
[ 0 0 8 3 ] From h i s We an deduce:
P a v e
( 3 )
T
=
T
Q
0 P0 V0
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
6/8
US 010/0191478
A 1
W h e r e :
T O ,
p 0 ,
VO a r e t h e i n i t i a l
t e m p e r a t u r e , p r e s s u r e
and
volume
( i . e . t h e v a l u e s upon
l o s u r e
o f
t h e i n l e t v a l v e ) .
T e , p 6 ,
Ve
a r e t h e
t e m p e r a tu r e , p r e s s u r e and volume t
t h e
a n g l e
0 .
[ 0 0 8 4 ]
The
t e m p e r a t u r e i s
t h e r e f o r e e s t i m a t e d f o r e a c h
v a l u e o f t h e a n g l e 0 , f r o m
i n i t i a l
p r e s s u r e , t e m p e r a t u r e a n d
volume c o n d i t i o n s
a t t h e s t a r t o f t h e c y c l e ,
p r e f e r a b l y
j u s t
a f t e r t h e
i n l e t v a l v e c l o s e s .
[ 0 0 8 5 ] The n i t i a l t e m p e r a t u r e can be o n s i d e r e d t o be con
s t a n t and e q u a l t o 300K, o r a l t e r n a t i v e l y , i t can be made t o
depend on h e
a d m i t t e d - a i r t e m p e r a t u r e ,
i f t h i s i s b e i n g mea
s u r e d .
[ 0 0 8 6 ] T h i s method
may b e
p r e f e r r e d b e c a u s e i t e n t a i l s
v e r y
f e W
c a l c u l a t i o n s , g i v e n t h a t
i s c a l c u l a t e d
u s t
o n c e p e r c y c l e a n d h i s r e s u l t n e e d m e r e l y
b e
m u l t i p l i e d b y peVe o r e a c h neW a l u e o f
t h e
a n g l e
0 .
[ 0 0 8 7 ]
A c c o r d i n g
t o a s e c o n d Way
o f c a l c u l a t i n g T ,
i t i s
a g a i n assumed h a t t h e
g a s
i s a p e r f e c t
g a s
(pVImrT, Where
mr s
c o n s t a n t ) ,
b u t
h i s
t i m e t i s
t h e
f o l l o W i n g
t h a t
s deduced
from h i s :
[ 0 0 88 ] T h i s e x p r e s s i o n c o u l d b e r e i n t r o d u c e d i n t o t h e
e x p r e s s i o n f o r C 6 , b u t
t h a t
Would c a u s e
t h e
d e r i v a t i v e o f
p r e s s u r e
M
W
t o
r e a p p e a r ,
and t h i s d e r i v a t i v e i s
a s o u r c e
of o i s e i n
t h e
c a l c u l a t i o n .
[ 0 0 8 9 ]
A i f f e r e n t
Way f
e x p r e s s i n g
ldT
T
w i l l
t h e r e f o r e b e
p r e f e r a b l e .
[ 0 0 9 0 ]
T o d o t h a t , e x p r e s s i o n
( 9 )
i s d i s c r e t i Z e d a n d t h e
v a l u e s
a d o p t e d
by
,
p , T a r e c o n s i d e r e d a t t h e
a n g l e s
0 and
0 - A 0 , Where A0 s c o n s t a n t a n d
r e p r e s e n t s t h e
s t e p s i Z e o f
t h e
c a l c u l a t i o n . E x p r e s s i o n
( 9 ) t h e n b e c o m e s :
[ 0 0 9 1 ]
The f o l l o W i n g e x p r e ss i o n
f o r
t h e
t e m p e r a t u r e
T
t
t h e a n g l e 0
i s t h e n d e d u c e d ,
a s a f u n c t i o n o f t h e
t e m p e r a t u r e
a t
t h e a n g l e 0 - A 0 :
J u l .
2 9 ,
2 0 1 0
T _ T
1
1 1 )
Q
_ 9 A 1
P 0 A A 0
+ V Q e A Q
_ 1 ]
P 0
A0
[ 0 0 9 2 ] T h e t e m p e r a t u r e
i s
t h e r e f o r e e s t i m a t e d r e c u r s i v e l y
f o r
e a c h
v a l u e o f t h e a n g l e 0 , f r o m
a n
i n i t i a l t e m p e r a t u r e
c o r r e s p o n d i n g t o t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c y l i n d e r a t t h e
moment t h e i n l e t v a l v e c l o s e s . I t may be
c o n s i d e r e d
t o be
c o n s t a n t
a n d
e q u a l t o
3 0 0 K ,
o r
a l t e r n a t i v e l y may e d e p e n
d e n t
on
n
a d m i t t e d - a i r
t e m p e r a t u r e measured
by p p r o p r i a t e
means.
[ 0 0 9 3 ]
T o
? n i s h f f ,
t h e
e x p r e s s i o n
o f 6 s a l s o
d i s c r e t i Z e d ,
a n d
t h e
v a l u e
o f Ce
o r
e a c h v a l u e o f 0
i s
g i v e n by h e
f o r m u l a :
[ 0 0 9 4 ] F u r t h e r m o r e , e x p r e s s i o n ( 9 ) , ( l l ) o r ( 1 2 ) c a n b e
s i m p l i ? e d
t i l l f u r t h e r ,
i n t e r m s
o f c o m p u t a t i o n , b y
s i m p l i f y
i n g
t h e
e x p r e s s i o n
f o r V
o r V 6 ) .
[ 0 0 9 5 ] S p e c i ? c a l l y ,
a s
s t a t e d h e r e i n a b o v e , t h e l a W r e l a t i n g
t o t h e
volume
V ,
W h i c h i s
u n c h a n g i n g f o r a
g i v e n e n g i n e
g e o m e t r y ,
may
e d e t e r m i n e d
by
t a b l e o f a l u e s , a s s o c i a t i n g
t h e volume a l u e
W i t h
e a c h v a l u e
o f
0 .
[ 0 0 9 6 ]
I n an o n b o a r d s y s t e m , i t i s n o n e t h e l e s s a d v a n t a
g e o u s to r e d u c e t h e s i Z e o f
t h e
t a b l e s o f v a l u e s b e c a u s e t h e s e
use
up
memory
e s o u r c e s . The s i m p l i ? c a t i o n s e t o u t h e r e i n
a f t e r W i l l a t t h e v e r y l e a s t make t p o s s i b l e t o r e d u c e t h e s i Z e
o f t h e t a b l e s o f
v a l u e s
h e l d i n memory,
and t
m o s t ,
make
t
p o s s i b l e t o d i s p e n s e W i t h t h e s e .
[ 0 0 9 7 ]
R a t h e r
t h a n u s i n g t h e t r u e volume n t h e c a l c u l a t i o n s
s e t
o u t
h e r e i n a b o v e ,
u s e
i s made
n
t s
p l a c e
o f
a p a r a b o l i c
l a W
V P
g i v e n b y t h e e x p r e s s i o n :
V P I V O + K P G 2
W h e r e
V 0
i s
c o n
s t a n t a n d i s
t h e
volume t TDC d e a d v o l u m e ) ,
KP s
a c o e f ? c i e n t t h a t n e e d s t o be d j u s t e d s o t h a t t h e
c u r v e
of
VP s
v e r y
c l o s e t o t h e
c u r v e o f V e a r
TDC.
[ 0 0 9 8 ]
V P
may h u s b e s u b s t i t u t e d f o r V o r V 6 )
t h r o u g h o u t
t h e
a f o r e m e n t i o n e d c a l c u l a t i o n s : f o r
c a l c u l a t i n g t h e
t e m p e r a
t u r e s T6
a n d T e _ A 6
and n t h e t e r m
[ 0 0 9 9 ] C o m p u t a t i o n
t i m e
i s t h e r e f o r e s a v e d a n d r e s o u r c e s
are economiZed.
[ 0 1 0 0 ] A c c o r d i n g
t o t h e
i n v e n t i o n ,
t h e e n d
o f c o m b u s t i o n
EOC
a l c u l a t i o n
c a n b e p e r f o r m e d t h r o u g h
c a l c u l a t i n g
t h e
CA90
r a t h e r
t h a n
by
e s t i m a t i n g t h e e n d
o f c o m b u s t i o n
u s i n g t h e
method e t o u t a b o v e .
[ 0 1 0 1 ]
CA90
s
t h e
c r a n k a n g l e , f o r
a
d e t e r m i n e d
c y c l e , a t
Which
9 0
f t h e c h a r g e p r e s e n t i n t h e c o m b u s t i o n chamber
h a s been u r n t .
[ 0 1 0 2 ]
I t c o r r e s p o n d s t o t h e a n g l e a t
W h i c h
dQ
( 2 4
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
7/8
US 010/0191478
A 1
W h e r e
Q
n d 0 ar e a s
e x p l a i n e d
a b o v e )
r e a c h e s
9 0
o f i t s
maximum
m p l i t u d e
A M .
[ 0 1 0 3 ] T h i s maximum m p l i t u d e AM ay e
m e a s u r e d
b y
c a l c u l a t i n g t h e d i f f e r e n c e b e t W e e n :
[ 0 1 0 4 ] t h e
maximum
and
minimum
a l u e s
o f Q ;
o r
[ 0 1 0 5 ] t h e maximum a l u e o f Q nd e r o ; o r
[ 0 1 0 6 ]
Z e r o
o r t h e minimum
a l u e o f Q ,
and
h e a n g l e
a t
t h e e n d o f i n t e g r a t i o n
o f
Q f t h i s
c o r r e s p o n d s
t o t h e
maximum a l u e o f Q .
[ 0 1 0 7 ] Once t h e
SOC
a n d
EOC a v e
b e e n d e t e c t e d ,
t h e
c o r r e s p o n d i n g
c r a n k
a n g l e s
a r e
r e c o r d e d .
[ 0 1 0 8 ] The v a l u e s
o f
t h e s e n a n g l e s a r e s t o r e d i n memory
and
h e i r
means a r e
determined.
[ 0 1 0 9 ]
The i f f e r e n c e betWeen
h e s e
tWo
a l u e s
EOC-SOC
p r o v i d e s a n image o f
t h e rate
o f c o m b u s t i o n .
[ 0 1 1 0 ]
The
c a l c u l a t e d
v a l u e
EOC-SOC
s i n j e c t e d i n t o
a
map o f t h e
t y p e
i n t h e
e x a m p l e
o f a t t a c h e d F I G . 2 .
[ 0 1 1 1 ]
The
u t p u t from h i s map
r o v i d e s
t h e e t h a n o l c o n
t e n t i n
t h e
f u e l t h a t i s
i n t h e
p r o c e s s o f
b e i n g c o n s u m e d .
[ 0 1 1 2 ]
The
a l u e
from
h e
a f o r e m e n t i o n e d
map
s
s t o r e d
i n
memory
n a p p r o p r i a t e means
u n t i l
a d i f f e r e n t e t h a n o l con
t e n t i s l e a r n t .
[ 0 1 1 3 ]
The
e n g i n e
management
s y s t e m c a l i b r a t i o n s a r e
t h e n a d a p t e d t o t h i s e t h an o l c o n t e n t v a l u e i g n i t i o n a d v a n c e
m a p s
f o r e x a m p l e ) t o g u a r a n te e o p t i m a l e n g i n e
r u n n i n g .
[ 0 1 1 4 ] The a t e of
combustion
EOC-SOC an
be
e s t i m a t e d
b y a l c u l a t i n g
t h e
C A 1 0 ,
a t h e r
t h a n b y e s t i m a t i n g
t h e
s t a r t
o f
c o m b u s t i o n u s i n g t h e method e t o u t a b o v e .
[ 0 1 1 5 ] The CA10
s
t h e a n g l e a t W h i c h 10
o f
t h e c h a r g e
p r e s e n t i n t h e
combustion
chamber a s been u r n t . l t c o r r e
s p o n d s t o t h e a n g l e a t W h i c h
r e a c h e s
1 0 o f t s maximum a m p l i t u d e A M .
[ 0 1 1 6 ]
T h i s maximum
a m p l i t u d e AM
a n b e m e a s u r e d
by
c a l c u l a t i n g t h e d i f f e r e n c e
b e t W e e n :
[ 0 1 1 7 ]
t h e maximum a n d minimum a l u e s
o f Q ;
or
[ 0 1 1 8 ] t h e maximum a l u e o f Q n d
Z e r o ;
or
[ 0 1 1 9 ]
Z e r o
o r t h e minimum
a l u e o f Q ,
and
h e
a n g l e a t
t h e e n d
o f
i n t e g r a t i o n
o f
Q
f
t h i s
c o r r e s p o n d s t o
t h e
maximum
a l u e
o f Q .
1 - 6 . c a n c e l e d )
7 . A method f o r
e s t i m a t i n g e t h a n o l c o n t e n t o f
a f u e l
i n j e c t e d
i n t o
an
n t e r n a l
combustion
e n g i n e ,
over
number n
o f c y c l e s n
b e i n g a n i n t e g e r g r e a t er t h a n o r
e q u a l t o
1 )
o f
d i s p l a c e m e n t o f
a
p i s t o n i n
a
c y l i n d e r ,
c o m p r i s i n g :
d e t e r m i n i n g a
s t a r t o f
combustion
of f u e l i n j e c t e d f o r each
o f t h e c y c l e s ;
c a l c u l a t i n g
t h e
mean
t a r t of
combustion
a n g l e
from
t h e
s t a r t o f combustion a l u e s r e c o r d e d f o r t h e
n
y c l e s ;
d e t e r m i n i n g an end o f combustion o f a f u e l i n j e c t e d f o r
e a c h o f t h e n y c l e s ;
c a l c u l a t i n g
t h e mean n d
o f
o m b u s t i o n a n g l e
from
h e
end
o f combustion a l u e s r e c o r d e d f o r t h e n y c l e s ;
c a l c u l a t i n g
a c o m b u s t i o n d e l a y b e t W e e n t h e c a l c u l a t e d
s t a r t
of combustion time
and
h e c a l c u l a t e d
end
of com
b u s t i o n t i m e ; a n d
J u l .
2 9 ,
2 0 1 0
d e d u c i n g
e t h a n o l c o n t e n t
from
t h e c o m b u s t i o n d e l a y ,
on
t h e b a s i s of determined
model
r a
l o o k - u p
l i s t
p r o v i d
i n g t h e
r e l a t i o n s h i p
b e t W e e n t h e
c o m b u s t i o n
d e l a y s a n d
t h e
e t h a n o l c o n t e n t s .
8 .
The method s
c l a i m e d
i n c l a i m 7 , Wherein t h e e t h a n o l
c o n t e n t s s t o r e d i n memory n t i l a d i f f e r e n t e t h an o l c o n t e n t s
l e a r n e d .
9 . The method
a s
c l a i m e d
i n
c l a i m 7 , W h e r e i n , f o r p l u r a l
s u c c e s s i v e a n g l e s t h a t
a
c r a n k s h a f t o f
t h e
e n g i n e
a d o p t s
W i t h i n e a c h c y c l e , a v a r i a b l e C6 s e v a l u a t e d a t a n a n g l e 0 o f
t h e
c r a n k s h a f t i n
t h e
c o m b u s t i o n chamber
f t h e c y l i n d e r ,
t h e
v a r i a b l e
Ce
e i n g
b a s e d o n a n g u l a r d e r i v a t i v e
o f
h e q u a n t i t y
o f e n e r g y
Q
t
a n
a n g l e
0 ,
a n d a n
a n g u l a r
v a l u e ,
Which
s e q u a l
t o t h e
a n g l e
a t Which
dQ
( 2 4
r e a c h e s 1 0 o f i t s maximum
a m p l i t u d e
i s
c a l c u l a t e d ,
t h e
a n g u l a r v a l u e b e i n g r e c o r d e d
a s
a s t a r t o f o m b u s t i o n a n g u l a r
v a l u e
f o r
t h e c y c l e
i n q u e s t i o n .
1 0 . The method s c l a i m e d i n c l a i m 7 , W h e r e i n , f o r p l u r a l
s u c c e s s i v e a n g l e s t h a t
t h e
c r a n k s h a f t
o f
t h e e n g i n e
a d o p t s
W i t h i n e a c h c y c l e , a v a r i a b l e C6 s e v a l u a t e d a t a n a n g l e 0 o f
t h e
c r a n k s h a f t i n
t h e c o m b u s t i o n
chamber
f t h e c y l i n d e r , Ce
b e i n g
b a s e d
on
h e
a n g u l a r
d e r i v a t i v e
o f h e q u a n t i t y o f e n e r g y Q t a n a n g l e 0 , a n d a n a n g u l a r v a l u e ,
Which s e q u a l t o
t h e
a n g l e
a t
Which
r e a c h e s 9 0 o f i t s maximum a m p l i t u d e i s
c a l c u l a t e d ,
t h e
a n g u l a r v a l u e
b e i n g r e c o r d e d
a s
b e i n g
t h e
e n d
o f
c o m b u s t i o n
a n g u l a r v a l u e
f o r
t h e
c y c l e i n q u e s t i o n .
1 1 . The method a s c l a i m e d i n c l a i m
9 ,
Wherein t h e maxi
mum m p l i t u d e i s
m e a s u r e d b y e s ta b l i s h i n g t h e d i f f e r e n c e
b e t W e e n :
t h e
maximum a n d
minimum a l u e s o f Q ;
or
t h e maximum a l u e
o f Q
n d Z e r o ;
or
Z e r o o r
t h e
minimum
a l u e
of , and
h e a n g l e
t
t h e
end of
i n t e g r a t i o n o f Q f t h i s c o r r e s p o n d s t o t h e maximum
v a l u e o f
Q .
-
8/11/2019 METHOD FOR ESTIMATING THE LEVEL OFETHANOL IN A FUEL-US20100191478.pdf
8/8
US 2 0 1 0 / 0 1 9 1 4 7 8 A1 J u l . 2 9 , 2010
6
1 2 .
The method
s
c l a i m e d
i n
c l a i m , w h e r e i n
t h e V a r i a b l e p
b e i n g
t h e
p r e s s u r e
i n
t h e c y l i n d e r
a t t h e
a n g l e 6 ,
C6 s c a l c u l a t e d f r o m t h e f o l l o w i n g e x p r e s s i o n : V e i n g t h e V o l u m e o f h e c o m b u s t i o n
c h a m b e r
t t h e
a n g l e
6 5
T
e i n g
t h e
t e m p e r a t u r e i n
t h e c o m b u s t i o n chamber t t h e
d _ Q = L E d _ T +
d _ v
a n g l e 6 ,
d 9 7
1
T
0
M y
b e i n g
t h e
r a t i o o f
s p e c i ? c h e a t c a p a c i t i e s
c P / c v .
* * * * *