專利名稱：用于機(jī)載確定燃料揮發(fā)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)載確定燃料的揮發(fā)性的方法。
背景技術(shù)：
在涉及汽車發(fā)動(dòng)才幾的領(lǐng)域中已知，對(duì)于良好駕馬史性能來i兌一個(gè) 關(guān)鍵的汽油特性是揮發(fā)性。揮發(fā)性在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)尤其重要，因?yàn)?液體汽油必須揮發(fā)并與空氣混合以形成可燃燒混合物。上述揮發(fā)性 對(duì)注入到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的空氣/燃料比率具有直4妄影響，因?yàn)槿绻?入的(揮發(fā)的)汽油太少，則發(fā)動(dòng)機(jī)將不會(huì)啟動(dòng)；如果加入的(揮 發(fā)的)汽油超過用來引發(fā)燃燒所需的量，則在廢氣中就會(huì)發(fā)現(xiàn)來自 汽油未燃燒部分的額外的烴(碳水化合物)。為了確保發(fā)動(dòng)才幾在利 用任何燃料的任何情況下啟動(dòng)，目前的發(fā)動(dòng)機(jī)利用過量的燃料(接 近化學(xué)計(jì)量值，空氣/燃料比為14.7:1)，即，利用"富裕"混合物 (空氣/燃料比為約11.5:1 )進(jìn)行啟動(dòng)。
為了描述汽油揮發(fā)性對(duì)汽車?yán)鋯?dòng)和加熱駕駛性能的影響，已 經(jīng)開發(fā)了駕駛性能指數(shù)(DI)。 DI是揮發(fā)性的量度，用來幫助預(yù)測不同揮發(fā)性的汽油類型是如何影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的，DI與發(fā)動(dòng)機(jī)熄 火、難以啟動(dòng)(stumble )、喘振或暫停(hesitate)的頻率相關(guān)聯(lián)。 對(duì)于不包含含氧(氧化)的如乙醇或曱基叔丁基醚(MTBE)的汽 油，DI的定義基于實(shí)馬全室i式馬全(American Society for Testing and Materials D86 ),其中汽油才羊品隨著才羊品溫度升高而蒸出。在ot匕試-驗(yàn) 中，蒸餾的餾分作為溫度的函數(shù)而測量，然后DI根據(jù)下式進(jìn)行計(jì) 算
DI = 1.5T.sub.lO+3T.sub.50+T.sub.90 ( 1 )
其中T.sub.x是溫度(華氏度)，其中在該溫度下x。/o的汽油樣 品已被蒸出。這3個(gè)溫度實(shí)際上是在燃料的蒸餾曲線上取值的。
對(duì)于含氧的燃料，已發(fā)現(xiàn)新型駕駛性能指數(shù)(NDI)可以給出 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能更好的相關(guān)性；它符合以下公式NDI = DI+43.2S(MTBE)+86.2S(ETOH) (2)，其中如果分別存在大約15% MTBE或10%乙醇，則S(MTBE)和5(ETOH)等于1,否則等于0。
實(shí)踐中，沒有必要知道DI (即，蒸餾曲線的3個(gè)點(diǎn))而改善發(fā) 動(dòng)才幾的冷啟動(dòng)性能。也就是T.sub.lO在實(shí)踐中等于約104°F (40°C) 以致足以得知燃料蒸餾曲線的較低部分。此外，由于曲線的這個(gè)部 分非常接近線性，所以實(shí)際上足以在2個(gè)不同低溫下獲知燃料揮發(fā) 性。實(shí)際曲線和線性表示之間的差異非常小。當(dāng)在此種情況的過程 中包括發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械無效時(shí)，它們很大程度上使這2個(gè)曲線的差異 不明顯。
現(xiàn)有技術(shù)
US 6,880,392專利披露了 一種基于在一個(gè)溫度下燃料揮發(fā)性的 測量以及基于特定算法的、用于確定燃料揮發(fā)性的近似值的機(jī)載系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法利用專用的叉指電容傳感器，這增加了 車輛燃沖+系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這個(gè)問題，本申請(qǐng)人的發(fā)明涉及一種利用了現(xiàn)有技術(shù) 的系統(tǒng)，即車輛中的已有的傳感器而不需要任何另外的傳感器或裝 置。它不需要任何另外的裝置、容積或?qū)囕v正常每天的運(yùn)行的改
變。在智能燃料系統(tǒng)或IFS (即，包括燃料控制單元(FSCU)和數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接的燃料系統(tǒng))的幫助下，揮發(fā)部分(餾分)的第一次測 量可在燃料填充(加料)期間進(jìn)行(以獲4尋曲線的第一個(gè)點(diǎn))；然 后，將箱體密封并在運(yùn)行一革殳時(shí)間之后在更高的壓力和溫度下進(jìn)4亍 第二次測量(以獲得曲線的第二個(gè)點(diǎn))?？梢灶A(yù)測一個(gè)DH直，該值 將允許發(fā)動(dòng)才幾控制單元(ECU)的校準(zhǔn)可以在一個(gè)比此前可能的更 稀燃的狀態(tài)(即，具有較小燃料過剩時(shí)的狀態(tài))下運(yùn)行。
具體實(shí)施例方式
因此，本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于確定儲(chǔ)存在燃沖+箱中 的燃料的揮發(fā)性，其中燃料箱是一種燃料系統(tǒng)的一部分，而該燃料 系統(tǒng)由一個(gè)燃沖+系統(tǒng)控制單元(FSCU)控制并且包括壓力、溫度 和燃料水平(液位)傳感器，F(xiàn)SCU據(jù)此利用理想氣體定律和通過 這些傳感器實(shí)施的檢測結(jié)果來預(yù)測燃料的蒸餾曲線和/或駕駛性能 指數(shù)(DI )。
更具體地，本發(fā)明涉及一種方法，其中燃并+系統(tǒng)包括一個(gè)借助 于至少一個(gè)通氣閥和再力口燃泮牛事件傳感器(refilling event sensor) 與燃料箱聯(lián)通的通氣管線，所述方法包括以下步驟
a.利用再加燃料事件傳感器感測再加燃料事件的結(jié)束；
b. 關(guān)閉通氣閥以致沒有氣體逸出燃沖+箱；
c. 利用FSCU測量并記錄溫度、壓力和燃料水平；
d. 利用以上的測量值和儲(chǔ)存在FSCU中的一種算法，計(jì)算在再 加燃料溫度(TO)處蒸發(fā)的燃料的摩爾數(shù)(n0)，從而獲得蒸餾曲 線的第一個(gè)點(diǎn)；
e. 在一段時(shí)間之后，當(dāng)燃料達(dá)到一個(gè)較高溫度(Tl )時(shí)和當(dāng)發(fā) 動(dòng)才幾在非吹洗(non-purge)情況下運(yùn)4亍時(shí)，再次測量并i己錄溫度、 壓力和燃^f水平；
f. 計(jì)算在所述較高溫度(Tl)處蒸發(fā)的燃料的摩爾凄t (nl )， 從而獲得蒸餾曲線的第二個(gè)點(diǎn)；
g. 利用這2個(gè)測量/計(jì)算點(diǎn)(即，(fO，TO)和(fl，Tl)),計(jì)算 儲(chǔ)存燃料的蒸餾曲線的至少一部分(fx作為Tx的函數(shù)，其中&是 在溫度Tx處蒸發(fā)的燃料分?jǐn)?shù))；
h. 儲(chǔ)存所述曲線。
本發(fā)明的燃料箱優(yōu)選是一種燃料系統(tǒng)的 一部分，其中該燃料系 統(tǒng)包括一個(gè)蒸發(fā)排放物控制系統(tǒng)，其目的在于控制在燃料箱中產(chǎn)生 的燃料蒸氣的排放。這種系統(tǒng)通常包括燃料蒸氣罐，該罐4孚獲隨后 通過吹洗閥供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣； 一個(gè)通氣管線，它 裝配有至少一個(gè)通氣閥(通常是滾動(dòng)翻轉(zhuǎn)閥(roll-over-valve))并 聯(lián)通燃料箱與燃料蒸氣罐；以及一個(gè)吹洗閥。該吹洗閥(通常關(guān)閉) 位于該罐和發(fā)動(dòng)機(jī)之間并被調(diào)節(jié)以將蒸氣吸出該罐而用于攝入到 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中。
優(yōu)選地，通氣閥和吹洗閥都是由FSCU控制的電磁閥。
總的來說，該燃料系統(tǒng)包括其他部件如一個(gè)燃料泵，該泵從燃料箱汲取燃料并通過燃料箱壁上的一個(gè)開口從燃料箱釋放燃料。
FSCU可控制(管理)燃料系統(tǒng)，優(yōu)選是其所有部件的運(yùn)4亍(操 作)條件和功能參數(shù)。FSCU總體上
●具有用于控制燃料系統(tǒng)的功能的裝置，
●連4妄于至少一個(gè)燃料系統(tǒng)部件(并且優(yōu)選地，與所有部件 連接)，以發(fā)送信號(hào)給所述至少一個(gè)燃料系統(tǒng)部件或從它們 接收信號(hào)，
●連接于至少一個(gè)將信號(hào)發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)的 傳感器，
●適合于電子地和雙向地與ECU聯(lián)通。
FSCU優(yōu)選是獨(dú)立的控制器，不同于ECU并且從ECU接管對(duì) 燃料系統(tǒng)的控制，即，ECU不直接控制燃料系統(tǒng)。FSCU可以通過 有限lt量的連線或總線(即，CAN、 LIN)對(duì)于多個(gè)車輛控制系統(tǒng) (包括ECU )進(jìn)行信息的接收以及發(fā)送。在FSCU和ECU之間交 換的信息包括例如燃料箱中的燃料量(從燃料水平傳感器反饋的)、 噴油器脈沖寬度(表明必須噴射多少燃料)、以及指示如果滿足對(duì) 罐的吹洗條件的信號(hào)......。
優(yōu)選地，F(xiàn)SCU在發(fā)動(dòng)機(jī)正常和短暫運(yùn)行狀況下控制集成于燃 料系統(tǒng)中的所有部件的運(yùn)行(操作)，接收關(guān)于運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)并 發(fā)送信息以-使該部件發(fā)揮作用。通常，這種控制通過ECU或通過 部件專用電子控制器(例如，設(shè)置用于燃料泵控制的特定控制器) 而子貞先形成。
根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)SCU電子地連接至集成在燃料系統(tǒng)中的傳感器。 在燃料系統(tǒng)傳感器中，總體上有電子燃料水平傳感器、溫度傳感器、 模擬壓力傳感器、烴蒸氣傳感器。這些當(dāng)中也可以是其他類型的傳 感器。它們通過適當(dāng)?shù)碾娋€(傳感器通過它們將數(shù)據(jù)發(fā)送到FSCU) 連接至FSCU。
根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)SCU包括一個(gè)用于提供燃料箱加燃料事件的指 示并且更具體地是提供加燃料(再加燃料)事件結(jié)束的指示的傳感 器。這種傳感器可以是燃料液位計(jì)。優(yōu)選地，所述傳感器包4舌在燃 料進(jìn)口上和/或無帽填充器頭(如果存在)上的開關(guān)或繼電器。優(yōu)選 地，它還包括一個(gè)發(fā)動(dòng)才幾點(diǎn)火狀態(tài)傳感器。
一旦加燃料事件(或填充事件)結(jié)束被感測到(該方法的步驟 a),則箱體被密封，即，通氣閥關(guān)閉以便沒有氣體逸出箱體(該方 法的步驟b)。然后，根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)SCU測量并儲(chǔ)存溫度、壓力和 燃料水平(該方法的步驟c )。然后FSCU監(jiān)控燃料箱內(nèi)部的溫度并 且當(dāng)它達(dá)到較高溫度(Tl )并且發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)4亍一個(gè)無吹洗事件時(shí)，它 再次測量并儲(chǔ)存箱體內(nèi)部的所述溫度、壓力和燃料水平(該方法的 步驟e )。
根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)SCU計(jì)算
-在加燃料溫度T0下蒸發(fā)的燃料的摩爾數(shù)(n0)(該方法的步驟c,它可以在步驟b之后就進(jìn)行或者與步驟f一起進(jìn)行)；以及
-當(dāng)燃料達(dá)到溫度T1時(shí)蒸發(fā)的燃料的摩爾數(shù)(nl )(該方法的步驟f)。
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基于這些計(jì)算結(jié)果，F(xiàn)SCU預(yù)測燃沖牛的蒸餾曲線的至少一部分 (即，&作為Tx的函數(shù)，其中fx是在溫度Tx處蒸發(fā)的燃料的分 #t)并將所述曲線〗諸存在它的存儲(chǔ)器中(該方法的步驟g和h)。
優(yōu)選地，上面提到的溫度和壓力是蒸汽倉(vapor dome)中的 那些溫度和壓力。
所有計(jì)算的基礎(chǔ)實(shí)際上是理想氣體定律pV = nRT。在這點(diǎn)上， 值得注意的是假定nR在該系統(tǒng)中是一個(gè)常數(shù)(恒量)，可以計(jì)算燃 料水平的間接值，這又允許對(duì)于箱體內(nèi)事件的更多受控計(jì)算。
在上述方法中，箱體需要被密封，原因是兩方面的，首先它允 許可以更快產(chǎn)生蒸氣并達(dá)到平衡狀態(tài)；其次它使得可以獲得發(fā)動(dòng)機(jī) 實(shí)際消耗的燃料的更準(zhǔn)確測量。例如，燃料的輕餾分部分已經(jīng)汽化 并且在碳罐中。箱體在加燃料事件期間沒有密封。并且石友罐的端口 是打開的。蒸氣流入其中。直接在該事件之后，我們閉合箱體并在 零時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測量。關(guān)閉箱體使其不通氣，這導(dǎo)致一個(gè)封閉的"蒸 氣阱"。在這種情形下，可用理想氣體定律來計(jì)算，同時(shí)可通過燃 料消耗的了解而獲知任何體積變化。2次測量之間的摩爾數(shù)的變化 有助于計(jì)算DI和/或蒸餾曲線。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，蒸餾曲線是通過2個(gè)可獲得 的點(diǎn)的線性外推而計(jì)算的。這通常足以有助于增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng) 時(shí)的性能。
事實(shí)上，主要可利用的是3種燃料，它們具有不同的蒸餾曲線 和DI:夏天和冬天的常規(guī)燃料以及含氧燃料。因此，對(duì)于每種燃剩-的總曲線可以Y渚存在系統(tǒng)內(nèi)，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式，將外推的蒸館曲線與所述總蒸餾曲線進(jìn)^f于比4交，并基于此， FSCU預(yù)測一個(gè)DH直。如以上所解釋，知道燃辨-揮發(fā)性作為溫度的函數(shù)(即，蒸餾曲線)或DI的目的是能夠?qū)⒑线m量的燃料供應(yīng)給 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸(經(jīng)由一個(gè)混合或注射室；這過去是汽化器，但在現(xiàn)代
壽斧車中，它通常是在噴油系統(tǒng)中的一個(gè)室)。
因此，本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)才幾動(dòng)車輛內(nèi)燃才幾的混合室中 要注入的燃^牛量的方法，所述方法包4舌以下步驟
*利用上述方法確定燃沖+的蒸餾曲線和/或DI;
*根據(jù)所述蒸餾曲線和/或DI，調(diào)節(jié)作為混合室內(nèi)的溫度的函數(shù)的所要注入到混合室中的燃沖牛量。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，F(xiàn)SCU有利地與ECU聯(lián)通以便為其提 供它儲(chǔ)存的揮發(fā)性信息。這種聯(lián)通優(yōu)選經(jīng)由車輛總線(即，CAN、 LIN)，因?yàn)檫@種通信介質(zhì)對(duì)于電子故障是更不壽文感的。
已經(jīng)從FSCU接收到關(guān)于燃料揮發(fā)性的信息，并且知道需要的 所要供應(yīng)給發(fā)動(dòng)才幾的空氣/燃料比，ECU可計(jì)算作為在所述混合室 溫度的函數(shù)的所要注入混合室中的燃料量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，F(xiàn)SCU將該燃料分類為3種燃料 (燃料類型1、 2或3 )之一，它們分別對(duì)應(yīng)于低DI燃料(1 )、額 定DI燃料(2 )和高DI燃料(3 )。作為舉例如果DI的計(jì)算值具 有一個(gè)約850-975的值，這將是一個(gè)1值，976-1125將是一個(gè)2值， 而1126-1400將是一個(gè)3值。該值將被發(fā)送給ECU，然后ECU將 據(jù)此改變?nèi)剂瞎?yīng)曲線。這樣，對(duì)于一個(gè)2值(額定的)，它將在啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行大約13:1的空氣/燃并+比。對(duì)于一個(gè)3 值(高DI,它4艮 難點(diǎn)火)，則它將運(yùn)行大約12.5:1的空氣/燃料比曲線。
權(quán)利要求
1.用于確定儲(chǔ)存在一個(gè)燃料箱中的燃料的揮發(fā)性的方法，其中所述燃料箱是一個(gè)燃料系統(tǒng)的一部分，所述燃料系統(tǒng)由一個(gè)燃料系統(tǒng)控制單元(FSCU)控制并且包括壓力、溫度和燃料水平傳感器，所述FSCU據(jù)此利用理想氣體定律以及通過所述傳感器實(shí)施的測量結(jié)果來預(yù)測所述燃料的蒸餾曲線和/或駕駛性能指數(shù)(DI)。
2. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述燃料系統(tǒng)包括借助 于至少一個(gè)通氣閥和一個(gè)再加燃料事件傳感器與所述燃料箱聯(lián) 通的一個(gè)通氣管線，所述方法包4舌以下步駛朵a. 利用所述再加燃料事件傳感器感測一個(gè)再加燃料事件的結(jié)束；b. 關(guān)閉所述通氣閥以使氣體不能逸出所述燃料箱；c. 利用所述FSCU測量并記錄所述溫度、壓力和燃料水平；d. 利用以上的這些測量值和儲(chǔ)存在所述FSCU中的一種算 法計(jì)算于再加燃料溫度(TO)下蒸發(fā)的燃料的摩爾數(shù)(n0), 從而獲得所述蒸餾曲線的 一個(gè)第 一點(diǎn)；e. 在一,殳時(shí)間之后，當(dāng)所述燃泮牛已經(jīng)達(dá)到一個(gè)更高溫度 (Tl)時(shí)和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在非吹洗情況下運(yùn)行時(shí)，再次測量并記錄所述溫度、壓力和燃^f牛水平；f. 計(jì)算在所述更高溫度(Tl )下蒸發(fā)的燃料的摩爾數(shù)(nl )， 從而獲得所述蒸餾曲線的一個(gè)第二點(diǎn)；g. 利用所述2個(gè)測量/計(jì)算的點(diǎn)(即，(fO，TO)和(fl，Tl )), 計(jì)算所述儲(chǔ)存的燃料的所述蒸餾曲線的至少一部分(作為Tx 的函數(shù)，其中&是在溫度Tx下蒸發(fā)的燃料分?jǐn)?shù))；h.儲(chǔ)存所述曲線。
3. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述蒸餾曲線是 通過所述2個(gè)可獲得的點(diǎn)的線性外推進(jìn)行計(jì)算的。
4. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將所述蒸餾曲線 與儲(chǔ)存在所述FSCU中的總蒸餾曲線進(jìn)行比較，并且基于所述 比較的結(jié)果，所述FSCU預(yù)測一個(gè)DI 值。
5. 用于調(diào)節(jié)在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)混合室中要注入的燃料量的 方法，所述方法包括以下步驟利用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法來確定所述燃料的蒸餾曲線和/或DI;根據(jù)所述蒸餾曲線和/或DI,對(duì)作為所述混合室內(nèi)的溫度 的一個(gè)函數(shù)的要注入所述混合室中的燃料的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)控 制單元(ECU),該控制單元計(jì)算要供應(yīng)給所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所需空 氣/燃料比，并且其中，由所述ECU作為所述混合室中的溫度 的函數(shù)并根據(jù)它從所述FSCU接收的關(guān)于所述蒸餾曲線和/或 DI的信息對(duì)注入到所述混合室中的燃料的量進(jìn)行調(diào)整。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述FSCU將所述燃 料歸為3個(gè)燃料種類(燃料類型1、 2或3 )之一，它們分別對(duì) 應(yīng)于低DI燃料(1 )、額定DI燃料(2 )和高DI燃料(3 ),并 且該信息被發(fā)送給所述ECU,所述ECU基于該信息調(diào)整所述 燃料供應(yīng)曲線。
全文摘要
一種用于機(jī)載確定燃料揮發(fā)性的方法。一種用于確定儲(chǔ)存在燃料箱中的燃料的揮發(fā)性的方法，其中該燃料箱是燃料系統(tǒng)的一部分，而該燃料系統(tǒng)由燃料系統(tǒng)控制單元(FSCU)控制并且包括壓力、溫度和燃料水平傳感器，F(xiàn)SCU據(jù)此利用理想氣體定律以及通過這些傳感器實(shí)施的檢測結(jié)果，以預(yù)測燃料的蒸餾曲線和/或駕駛性能指數(shù)(DI)；利用所述方法來調(diào)節(jié)在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)燃機(jī)的混合室中要注入的燃料量。
文檔編號(hào)F02D41/00GK101346539SQ200680048513
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者埃里克·格蘭特, 戴維·希爾, 斯科特·加拉貝迪安, 瑞安·麥克利里, 紹林·梅赫塔, 羅恩·貝哈爾 申請(qǐng)人:因勒紀(jì)汽車系統(tǒng)研究公司