用于确定高压泵中的燃料体积模量的方法
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及用于获得通过内燃发动机中的高压燃料泵泵送的燃料的体积模量的方法的实施。
【背景技术】
[0002]一些车辆发动机系统利用直接汽缸内燃料喷射和进气道燃料喷射两者。燃料输送系统可以包括用于将燃料压力提供到燃料喷射器的多个燃料泵。作为一个示例，燃料输送系统可以包括设置在燃料箱和燃料喷射器之间的较低压力燃料泵(或提升泵)和较高压力(或直接喷射)燃料泵。高压燃料泵可以耦接到燃料导轨上游的直接喷射系统以提高通过直接喷射器输送到发动机汽缸的燃料的压力。高压泵也可以由耦接到发动机的曲轴的驱动凸轮来驱动。电磁启动的入口止回阀或溢流阀可以耦接在高压泵的上游以调节进入泵压缩室内的燃料流量。溢流阀可以被同步激励到驱动凸轮的位置或发动机角位置。
[0003]随着燃料被泵送通过燃料系统，重要的特性是燃料的体积模量(bulk modulus)。流体的体积模量是均匀压缩的流体的阻力的测量值。换言之，体积模量是作用在流体的体积上的压力变化与流体体积的微小变化的比率。在利用如汽油-乙醇混合的燃料混合物的内燃发动机中，测量车辆上的体积模量并且在发动机运转期间可以是持续地推断燃料混合物中汽油与乙醇的比率的有效方法。附加地，测量燃烧燃料的体积模量对利用丙烷的液体喷射的燃料系统会是重要的。由于液体丙烷可以变得超临界，其密度可以显著地改变，从而产生对其密度随着它的波动需要持续知道。当液体丙烷进入超临界流体相时，其体积模量直接与其密度成比例。以此方式，当它进入超临界相时，体积模量的测量值可以用于确定丙烷的密度。
[0004]在Sakai等在US7007662中示出的使用高压泵测量燃料的体积模量的一个方法中，电子控制单元(ECU)在高压泵的致动前后利用燃料压力获悉燃料的体积模量。在这个方法中，ECU计算压力差同时也计算实际从高压泵排放的燃料量。使用体积和压力差，采用方程式以获得燃料的体积模量。在类似的方法中，下面的一般过程能够在许多火花点火的燃料喷射系统中实施。使用将已知体积的燃料泵入燃料导轨内的组合，同时测量压力上升以及喷出的已知燃料体积同时测量压力下降，可以获得体积模量。
[0005]然而，发明人在此已经认识到US7007662的方法的潜在问题。首先，获得来自压力传感器的可用压力信号会很难同时高压泵和/或燃料喷射器有效地维持可以引起影响压力传感器读数的压力波的燃料流量。此外，利用实际泵送的燃料体积(来自高压泵)或从喷射器喷射到发动机内的燃料体积的测量值可能是困难的并且产生不确定结果。用于确定燃料的体积模量的常用方法在燃料喷射系统的常规运转期间可能是不充分的。
【发明内容】
[0006]因此在一个示例中，上面的问题可以通过下列方法来解决，该方法包含:基于高压泵的零流量函数调整高压燃料泵的占空比以测量燃料的体积模量，燃料通过高压泵泵送并且零流量函数基于泵占空比相对于燃料导轨压力中产生的变化的变化。以此方式，燃料的体积模量可以在车辆上被持续地且可靠地获得(计算)。在用于确定体积模量的另一些方法中，可以使用压力传感器记录响应于泵送的燃料的体积的压力上升，当直接喷射燃料泵和/或燃料喷射器有效时，会难以获得稳定压力信号。附加地，测量泵送的燃料或从喷射器喷射的燃料的体积可以产生不确定结果。另外，本文解释的体积模量计算方法可以在燃料系统在常规操作模式期间正将燃料喷射到发动机时，监测并且分析由燃料系统产生的数据。常规操作模式可以包括各种怠速状况和/或加燃料状况，如仅经由进气道燃料喷射来给发动机加燃料，反之亦然。
[0007]使用流量函数确定燃料的体积模量可以涉及确定流量函数的斜率。发明人在此已经认识到斜率直接与燃料的体积模量成比例。获得斜率(以及流量函数)能够以若干方式来实现。例如，当未直接将燃料喷射到发动机内时，命令一系列泵占空比同时确定响应的燃料导轨压力以形成一系列工作点。这些工作点然后能够被绘制以形成零流量函数，从而获得直接与体积模量成比例的斜率值。
[0008]在一个相关示例中，当将燃料直接喷射到发动机内时，在选择的燃料导轨压力以及泵送的部分(fract1nal，部分/少量)液体燃料体积下命令大量(multitude)泵占空比，从而形成一系列线，所述线能够用于获得对应于零流率数据的截点。然后能够将零流率数据、与燃料导轨压力和占空比相关的零流量处的一系列工作点进行绘图以形成零流量函数，从而获得可以用于确定燃料的体积模量的偏移值。
[0009]注意，泵占空比是指控制电磁启动的入口止回阀(溢流阀)的泵关闭。例如，如果溢流阀关闭与发动机压缩冲程开始是同时发生的，该事件被称为100%占空比。如果溢流阀关闭95%进入压缩冲程，该事件被称为5%占空比。当命令5%占空比时，实际上，移位的燃料体积的95%溢出并且剩余5%在泵活塞的压缩冲程期间被压缩。占空比等价于溢流阀正时，具体是溢流阀的关闭。
[0010]应当理解，提供以上述概要是为了以简化形式介绍被进一步在【具体实施方式】中描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0011]图1示意性示出内燃发动机的汽缸的一个示例实施例。
[0012]图2示意性示出燃料系统的一个示例实施例，该燃料系统可以与图1的发动机连用。
[0013]图3示出图2的燃料系统的高压直接喷射燃料泵的一个示例。
[0014]图4示出对于不同燃料导轨压力的高压泵的映射图。
[0015]图5示出绘制在离散图上的图4的零流率数据。
[0016]图6示出用于确定燃料体积模量的第一方法。
[0017]图7示出用于确定燃料体积模量的第二方法。
[0018]图8示出如图6所示的用于确定燃料体积模量的过程的流程图。
[0019]图9示出如图7所示的用于确定燃料体积模量的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面的详细描述提供关于高压燃料泵和提出的用于获得泵送的燃料的体积模量的方法的信息。图1给出内燃发动机中的汽缸的一个示例实施例，同时图2示出可以与图1的发动机连用的燃料系统。图3详细示出被配置为将直接燃料喷射提供到发动机内的高压泵的一个示例。作为计算方法的背景内容，高压泵的映射图(或图)在图4中示出，同时泵的零流率数据在图5中的另一个图形上示出。图6图示地示出包括没有将燃料直接喷射到发动机内的第一体积模量计算方法同时图8描述等价的流程图。图7图示地示出包括经由直接喷射维持正的流率的第二体积模量计算方法同时图9描述等价的流程图。
[0021]关于整个【具体实施方式】中使用的术语，呈现若干图形，其中数据点被绘制在二维图上。术语图形和图用于可互换地指代整个图或曲线/线本身。此外，高压泵或直接喷射泵可以被缩写为HP泵。类似地，燃料导轨压力也可以被缩写为FRP。如上面的概要所描述的，泵占空比被唯一地参考高压泵使用并且也被称为溢流阀关闭或阀正时。另外，溢流阀等价于电磁启动的入口止回阀。零流率数据包含可以一起被绘制以形成零流量函数或流量函数的点。
[0022]图1示出内燃发动机10的燃烧室或汽缸的一个示例。发动机10可以至少通过包括控制器12的控制系统和经由输入装置132的车辆操作员30的输入部分地控制。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文也称为“燃烧室”)14可以包括具有活塞138定位在其中的燃烧室壁136。活塞138可以耦接到曲轴140以使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接到乘客车辆的至少一个驱动轮。进一步地，启动器马达(未示出)可以经由飞轮耦接到曲轴140以确保发动机10的启动运转。
[0023]汽缸14能够经由一系列进气空气通道142、144和146接收进气空气。进气空气通道146能够与除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸连通。在一些示例中，一个或更多个进气通道可以包括升压装置，如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有包括设置在进气通道142和144之间的压缩机174的涡轮增压器和沿排气通道148设置的排气涡轮机176的发动机10。压缩机174可以经由轴180至少部分地由排气涡轮机176驱动，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在另一些示例中，如在发动机10被提供有机械增压器的情况下，排气涡轮机176可以任选地省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道提供，以改变提供到发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节气门162可以定位在图1所示的压缩机174的下游，或替代地可以提供在压缩机174的上游。
[0024]排气通道148能够接收来自除了汽缸14之外的发动机10的其它汽缸的排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从各种合适的传感器中选择，以用于提供排气空/燃比的指示，例如，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO (如描述的)、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。
[0025]发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部区域处的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些示例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
[0026]进气门150可以通过控制器12经由致动器152控制。类似地，排气门156可以通过控制器12经由致动器154控制。在一些状况期间，控制器12可以改变提供到致动器152和154的信号以控制相应进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各自的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电子气门致动类型或凸轮致动类型或它们的组合的致动器。进气和排气门正时可以同时地被控制或可以使用任意可能的可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时。每个凸轮致动系统可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可以由控制器12运转的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个以改变阀运转。例如，汽缸14可以替代地包括经由电子气门致动装置控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动装置控制的排气门。在另一些示例中，进气门和排气门可以由常用气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统控制。
[0027]汽缸14能够具有压缩比，其为活塞138处于下止点到上止点时的体积比。在一个示例中，压缩比在9:1到10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高汽化潜焓的燃料时，这可以发生。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可以增加。
[0028]在一些示例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。在选择的运转模式下，点火系统190能够响应于来自控制器12的火花提前信号SA，经由火花塞192将点火火花提供到燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可以省略，如发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧，例如，可以是一些柴油发动机的情况。