用于確定高壓泵中的燃料體積模量的方法技術

本發明專利技術涉及用于確定高壓泵中的燃料體積模量的方法。提供用于獲得在內燃發動機的直接噴射系統中使用的燃料的體積模量的方法。需要方法在車輛上的發動機運轉期間持續地監測并可靠地計算燃料的體積模量，其中燃料的體積模量可以用于推斷燃料混合物中的燃料比率或在丙烷用作噴射的燃料時確定超臨界丙烷的密度。為了在車輛上獲得燃料的體積模量，提出的方法包括監測和記錄燃料導軌壓力、高壓泵占空比和泵送的部分液體體積值，以獲得零流量關系。

【技術實現步驟摘要】

本申請大體涉及用于獲得通過內燃發動機中的高壓燃料泵泵送的燃料的體積模量的方法的實施。
技術介紹
一些車輛發動機系統利用直接汽缸內燃料噴射和進氣道燃料噴射兩者。燃料輸送系統可以包括用于將燃料壓力提供到燃料噴射器的多個燃料泵。作為一個示例，燃料輸送系統可以包括設置在燃料箱和燃料噴射器之間的較低壓力燃料泵(或提升泵)和較高壓力(或直接噴射)燃料泵。高壓燃料泵可以耦接到燃料導軌上游的直接噴射系統以提高通過直接噴射器輸送到發動機汽缸的燃料的壓力。高壓泵也可以由耦接到發動機的曲軸的驅動凸輪來驅動。電磁啟動的入口止回閥或溢流閥可以耦接在高壓泵的上游以調節進入泵壓縮室內的燃料流量。溢流閥可以被同步激勵到驅動凸輪的位置或發動機角位置。隨著燃料被泵送通過燃料系統，重要的特性是燃料的體積模量(bulk modulus)。流體的體積模量是均勻壓縮的流體的阻力的測量值。換言之，體積模量是作用在流體的體積上的壓力變化與流體體積的微小變化的比率。在利用如汽油-乙醇混合的燃料混合物的內燃發動機中，測量車輛上的體積模量并且在發動機運轉期間可以是持續地推斷燃料混合物中汽油與乙醇的比率的有效方法。附加地，測量燃燒燃料的體積模量對利用丙烷的液體噴射的燃料系統會是重要的。由于液體丙烷可以變得超臨界，其密度可以顯著地改變，從而產生對其密度隨著它的波動需要持續知道。當液體丙烷進入超臨界流體相時，其體積模量直接與其密度成比例。以此方式，當它進入超臨界相時，體積模量的測量值可以用于確定丙烷的密度。在Sakai等在US7007662中示出的使用高壓泵測量燃料的體積模量的一個方法中，電子控制單元(ECU)在高壓泵的致動前后利用燃料壓力獲悉燃料的體積模量。在這個方法中，ECU計算壓力差同時也計算實際從高壓泵排放的燃料量。使用體積和壓力差，采用方程式以獲得燃料的體積模量。在類似的方法中，下面的一般過程能夠在許多火花點火的燃料噴射系統中實施。使用將已知體積的燃料泵入燃料導軌內的組合，同時測量壓力上升以及噴出的已知燃料體積同時測量壓力下降，可以獲得體積模量。然而，專利技術人在此已經認識到US7007662的方法的潛在問題。首先，獲得來自壓力傳感器的可用壓力信號會很難同時高壓泵和/或燃料噴射器有效地維持可以引起影響壓力傳感器讀數的壓力波的燃料流量。此外，利用實際泵送的燃料體積(來自高壓泵)或從噴射器噴射到發動機內的燃料體積的測量值可能是困難的并且產生不確定結果。用于確定燃料的體積模量的常用方法在燃料噴射系統的常規運轉期間可能是不充分的。
技術實現思路
因此在一個示例中，上面的問題可以通過下列方法來解決，該方法包含:基于高壓泵的零流量函數調整高壓燃料泵的占空比以測量燃料的體積模量，燃料通過高壓泵泵送并且零流量函數基于泵占空比相對于燃料導軌壓力中產生的變化的變化。以此方式，燃料的體積模量可以在車輛上被持續地且可靠地獲得(計算)。在用于確定體積模量的另一些方法中，可以使用壓力傳感器記錄響應于泵送的燃料的體積的壓力上升，當直接噴射燃料泵和/或燃料噴射器有效時，會難以獲得穩定壓力信號。附加地，測量泵送的燃料或從噴射器噴射的燃料的體積可以產生不確定結果。另外，本文解釋的體積模量計算方法可以在燃料系統在常規操作模式期間正將燃料噴射到發動機時，監測并且分析由燃料系統產生的數據。常規操作模式可以包括各種怠速狀況和/或加燃料狀況，如僅經由進氣道燃料噴射來給發動機加燃料，反之亦然。使用流量函數確定燃料的體積模量可以涉及確定流量函數的斜率。專利技術人在此已經認識到斜率直接與燃料的體積模量成比例。獲得斜率(以及流量函數)能夠以若干方式來實現。例如，當未直接將燃料噴射到發動機內時，命令一系列泵占空比同時確定響應的燃料導軌壓力以形成一系列工作點。這些工作點然后能夠被繪制以形成零流量函數，從而獲得直接與體積模量成比例的斜率值。在一個相關示例中，當將燃料直接噴射到發動機內時，在選擇的燃料導軌壓力以及泵送的部分(fract1nal，部分/少量)液體燃料體積下命令大量(multitude)泵占空比，從而形成一系列線，所述線能夠用于獲得對應于零流率數據的截點。然后能夠將零流率數據、與燃料導軌壓力和占空比相關的零流量處的一系列工作點進行繪圖以形成零流量函數，從而獲得可以用于確定燃料的體積模量的偏移值。注意，泵占空比是指控制電磁啟動的入口止回閥(溢流閥)的泵關閉。例如，如果溢流閥關閉與發動機壓縮沖程開始是同時發生的，該事件被稱為100%占空比。如果溢流閥關閉95%進入壓縮沖程，該事件被稱為5%占空比。當命令5%占空比時，實際上，移位的燃料體積的95%溢出并且剩余5%在泵活塞的壓縮沖程期間被壓縮。占空比等價于溢流閥正時，具體是溢流閥的關閉。應當理解，提供以上述概要是為了以簡化形式介紹被進一步在【具體實施方式】中描述的概念的選擇。這并不意味著確定所要求保護主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決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】圖1示意性示出內燃發動機的汽缸的一個示例實施例。圖2示意性示出燃料系統的一個示例實施例，該燃料系統可以與圖1的發動機連用。圖3示出圖2的燃料系統的高壓直接噴射燃料泵的一個示例。圖4示出對于不同燃料導軌壓力的高壓泵的映射圖。圖5示出繪制在離散圖上的圖4的零流率數據。圖6示出用于確定燃料體積模量的第一方法。圖7示出用于確定燃料體積模量的第二方法。圖8示出如圖6所示的用于確定燃料體積模量的過程的流程圖。圖9示出如圖7所示的用于確定燃料體積模量的過程的流程圖。【具體實施方式】下面的詳細描述提供關于高壓燃料泵和提出的用于獲得泵送的燃料的體積模量的方法的信息。圖1給出內燃發動機中的汽缸的一個示例實施例，同時圖2示出可以與圖1的發動機連用的燃料系統。圖3詳細示出被配置為將直接燃料噴射提供到發動機內的高壓泵的一個示例。作為計算方法的背景內容，高壓泵的映射圖(或圖)在圖4中示出，同時泵的零流率數據在圖5中的另一個圖形上示出。圖6圖示地示出包括沒有將燃料直接噴射到發動機內的第一體積模量計算方法同時圖8描述等價的流程圖。圖7圖示地示出包括經由直接噴射維持正的流率的第二體積模量計算方法同時圖9描述等價的流程圖。關于整個【具體實施方式】中使用的術語，呈現若干圖形，其中數據點被繪制在二維圖上。術語圖形和圖用于可互換地指代整個圖或曲線/線本身。此外，高壓泵或直接噴射泵可以被縮寫為HP泵。類似地，燃料導軌壓力也可以被縮寫為FRP。如上面的概要所描述的，泵占空比被唯一地參考高壓泵使用并且也被稱為溢流閥關閉或閥正時。另外，溢流閥等價于電磁啟動的入口止回閥。零流率數據包含可以一起被繪制以形成零流量函數或流量函數的點。圖1示出內燃發動機10的燃燒室或汽缸的一個示例。發動機10可以至少通過包括控制器12的控制系統和經由輸入裝置132的車輛操作員30的輸入部分地控制。在這個示例中，輸入裝置132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的汽缸(本文也稱為“燃燒室”)14可以包括具有活塞138定位在其中的燃燒室壁136。活塞138可以耦接到曲軸140以使活塞的往復運動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，其包含：基于高壓泵的零流量函數調整所述高壓泵的占空比以測量燃料的體積模量，通過所述高壓泵泵送所述燃料，并且所述零流量函數基于泵占空比相對于燃料導軌壓力發生的變化的變化。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：R·D·普斯夫，G·蘇妮拉，張顥，M·梅恩哈特，J·F·巴斯馬紀，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US