燃料质量监测系统的制作方法
【专利摘要】一种燃料质量监测系统，包括配置为提供燃料箱中液体燃料成分指示的燃料成分传感器和控制器。控制器配置为从燃料成分传感器接收监测的燃料成分的指示；从接收的指示检测杂质的量；且将杂质的量与阈值比较。如果杂质的量超过阈值，则控制器配置为调整发动机的运行参数，以考虑到检测的杂质。在杂质的量超过使得发动机燃烧无法操作的阈值时，燃料被限制进入发动机或燃料箱。
【专利说明】燃料质量监测系统
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于内燃发动机的原位燃料质量监测系统。
【背景技术】
[0002]通常的机动车辆包括内燃发动机，其点燃挥发性燃料以提供原动力。许多燃料是可用的，其每一种可以具有不同成分。例如，发动机燃料可以包括不同比例的汽油、柴油、乙醇、甲醇、或酒精。另外，这些燃料可以具有不同比例的某些燃料添加剂，例如辛烷、增氧剂、抗氧化剂和稳定剂。通常发动机被尝试借助特定燃料成分来最大化性能、输出功率和/或燃料效率最大化。
[0003]通常车辆包括车载燃料箱以存储燃料，用于发动机将来使用。车载燃料箱可通过外接燃料泵再填充，所述燃料泵为例如在商业加油站可看到的。
【发明内容】
[0004]一种燃料质量监测系统，包括配置为提供燃料箱中液体燃料成分指示的燃料成分传感器，和控制器。控制器可以被配置为从燃料成分传感器接收监测的燃料成分的指示；从接收的指示检测杂质的量；且将杂质的量与阈值比较。
[0005]如果检测的杂质量超过阈值，则控制器可以被配置为调整发动机的运行参数以考虑到该杂质。例如，控制器可以调整点火正时、凸轮相位器和/或空气/燃料比，以最大化发动机的功率、性能和/或寿命。
[0006]另外，如果杂质的量超过阈值，则控制器可以提供警告。以这种方式，车辆的操作者可以采取矫正动作，或被告知不纯的燃料。
[0007]在一种构造中，控制器可以进一步将杂质的量与第二阈值比较，所述第二阈值比第一阈值离理想值更远。如果杂质水平超过第二阈值，则控制器可以限制燃料进入发动机以防止损坏。
[0008]第二燃料成分传感器可以布置在与燃料箱连通的加料管中，以监测进入燃料箱的液体燃料。第二燃料成分传感器可以在液体燃料流动通过加料管时提供液体燃料成分的指示。进而，控制器可以从第二燃料成分传感器接收监测的燃料成分的指示，从所述指示检测杂质的量，并且将杂质的量与第二阈值比较。如果流动/即将进入的燃料中杂质水平超过第二阈值，则控制器可以限制燃料进入燃料箱，例如通过关闭沿通气管布置的关闭阀门。
[0009]同样，相应的方法可以包括:监测布置在燃料箱内的液体燃料的成分；从监测的成分检测杂质的量；将杂质的量与第一阈值比较；和如果杂质的量超过第一阈值，则调整发动机的运行参数。
[0010]在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】[0011]图1是与燃料箱连通的燃料监测系统的示意图。
[0012]图2是监测燃料箱中潜在燃料的燃料质量的方法的示意性流程图。
[0013]图3是监测提供到燃料箱中的燃料质量的方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0014]参见附图，其中在各种附图中相同的附图标记用于表示相同或相似的部件，图1示意性地示出了车辆10，例如是汽车，包括发动机12和燃料箱组件14。发动机12可以是任何形成的火花点燃式或压燃式发动机，并且可以以任何合适的燃料运行，例如但不限于汽油、柴油、乙醇混合物和/或乙醇。
[0015]燃料箱组件14包括燃料箱16，其又可以限定腔室18。腔室18可以通过一个或多个燃料管线20和/或电子燃料喷射器22与发动机12流体连通。燃料箱16可以刚性安装到车辆10的车架/车底架部件(未示出)，且可以适于存储液体燃料24，用于被发动机12使用(燃烧)。在运行期间，车载燃料泵26可以从腔室18抽取燃料24，对其增压，将其提供到发动机12，在发动机12中，其可以经由一个或多个电子燃料喷射器22而被选择性地喷入到燃烧室中。
[0016]燃料箱组件14可以包括加料管28，所述加料管28联接到燃料箱16以提供进入腔室18的燃料入口。外接泵组件的喷嘴30可以在入口部分32处自由地插入加料管28，以在再加燃料操作过程中将液体燃料24提供到腔室18中，例如图1所示。
[0017]在一种构造中，燃料箱组件14可以包括配置为将腔室18与加料管28的入口部分32流体地连接的通气管34。在一种构造中，在再加燃料操作期间，空气可以从腔室18内通过通气管34而排出，直到预定量的燃料24被接收在腔室18中。一旦通过通气管34的空气流动被阻塞，例如通过一定水平的液体燃料24，则外接泵可以自动地停止，以防止过填充。如可以理解的，可采用其他通气管构造用于同一目的，或通气管34可以被完全地省略。
[0018]可采用燃料质量监测系统40以连续监测提供到发动机12的燃料24的成分。如将在下面讨论的，如果少量/低水平的杂质被检测到，则燃料质量监测系统40可以动态地调整发动机的工作情况，以对燃料响应/可用功率的变化做出补偿。但是，如果燃料24的成分远远超出发动机容限使得发动机不能够补偿(例如柴油机燃料被提供到汽油发动机中，或水被提供到柴油发动机中)，则燃料质量监测系统40可以动作以阻止燃料进入箱16。
[0019]燃料质量监测系统40可以包括一个或多个燃料成分传感器和控制器42。例如，在一种构造中，第一燃料成分传感器44 (即燃料箱传感器44)可以布置在由燃料箱16限定的腔室18中，并且可以配置为监测箱16中布置的液体燃料24的成分。在其他构造中，燃料质量监测系统40可以包括第二燃料成分传感器46 (即燃料进入传感器46)，其配置为监测流动通过加料管28和进入箱16的液体燃料24的成分。
[0020]燃料箱传感器44和燃料进入传感器46中每一个可以分别配置用于检测其接触的燃料24的成分和/或性能，并且可以为控制器42提供检测到的成分的指示。每一个传感器44、46可以米用多种成分感测技术,例如光谱技术。从而每一个传感器44、46可以包括合适的电路，以在多个波长范围上监测燃料的光散射和光吸收性能。在一种构造中，每一个传感器44、46可以针对一般成分(例如汽油、柴油等)和/或硫、抗氧化齐U、乙醇、甲醇、无机离子和/或金属添加剂的存在来分析燃料24，且对汽油挥发性和驾驶性能指标(drivabilityindex)做出预测。
[0021]控制器42可以实施为一个或多个数字计算机或数据处理装置，具有一个或多个微控制器或中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路、输入/输出(I/O)电路和/或信号调制和缓冲电路。控制器42可以配置为自动地执行一个或多个控制/处理程序，以检测燃料24的质量和/或成分。每一个控制/处理程序可以实施为软件或固件，并且可以本地存储在控制器42上或可以容易地被控制器42访问。
[0022]除了一个或多个燃料成分传感器(例如传感器44、46)，和控制器42之外，燃料质量监测系统40可以包括沿通气管34布置的关闭阀门48。关闭阀门48可以在控制器的指导下操作，且可以配置为选择性地限制通过管34的空气流动。通过限制从腔室18通过通气管34的空气流动，控制器42和关闭阀门48可能够阻止任何外接泵填充燃料箱16。在另一实施例(未示出)中，关闭阀门48可以沿加料管28布置，从而它可以配置为在控制器42的指导下直接地阻挡通过管28的流体流动。
[0023]图2和3(分别)显示了监测燃料质量的两种单独的方法100、200。这些方法100、200可以独立、连续或彼此同时地执行，以对非预期的燃料24做出响应。如所示的，图2示出了监测燃料箱16中潜在燃料(latent fuel)的方法100，而图3示出了监测正被提供到燃料箱16的燃料24的燃料质量的方法200。每一个方法100、200可以被控制器42执行，且可以实施为与控制器42相关的存储器60中的软件或固件。
[0024]监测燃料箱16中潜在燃料的质量的方法100可以在步骤102开始(例如在发动机12点火之前在钥匙转到附件位置时)，此时程序被初始化。在紧接着步骤102的初始化之后，控制器42可以检测燃料24是否存在于箱16中(步骤104)。这例如可以通过监测燃料表执行，如本领域常见的。
[0025]如果燃料24存在，则控制器42可以确定燃料的成分，例如通过查询燃料箱传感器44(步骤106)。在一种构造中，传感器44可以返回燃料成分“特征图谱”，例如可以经由光谱技术或其他成分检测手段获得。再次参见图1，在从传感器44接收到燃料成分“特征图谱”时，控制器42可以分析确定燃料成分，或可以查阅存储在与控制器42相关的存储器60中的查找表62，以确定燃料成分。在该步骤中，控制器42可以从确定的燃料成分将一种或多种存在的燃料杂质定量。如在本文使用的，“杂质”是与导致最佳的发动机性能的“理想”燃料成分/性能的任何偏差。“杂质”的例子可能涉及存在的辛烷、添加剂、硫水平、芳香剂、烯烃、乙醇、甲醇、总燃料成分(例如汽油、柴油、生物柴油)、增氧剂(oxygenates)、金属添加剂和/或水分含量的量的差异。这种杂质和/或成分变化可以使得汽油挥发性和/或驾驶性能指标(drivability indices)从其理想范围改变或变化。
[0026]再次参照图2，一旦控制器42已经在步骤106中确定了燃料组分和/或存在的杂质的量，则在步骤108中可以将该成分与第一成分阈值比较。如果确定的杂质量低于第一成分阈值，则该燃料被视为在可接受的容限中，且控制器42可以在预定时间段之后再次查询传感器。
[0027]如果燃料中成分和/或杂质水平超过第一成分阈值，则控制器42可以为车辆10的操作者提供警告或报警(步骤110)，例如通过警告装置64，如图1所示。警告装置64可以包括液晶显示器，其可以显示在容限以外的杂质的名称。在另一构造中，警告装置64可以是报警光或可听警告，其在成分超过阈值时发光/发声。替换地，或除了操作者报警，控制器42可以配置为在步骤110中记录超过容限的燃料杂质的特性，这在随后的时间点处判断保修条件时是有益的。
[0028]在步骤110中操作者警告和/或杂质记录之后，控制器可以在步骤112中将检测的杂质量与第二成分阈值比较。第二成分阈值可以比第一成分阈值离开“理想情况”更远，并且可以指示发动机可能不能正常燃烧的燃料类型/成分。如果确定的成分和/或杂质水平超过第二成分阈值，则控制器42可以让燃料到发动机12的流动停止(步骤114)，例如通过将促动信号传送到燃料喷射器22或通过关闭燃料泵26。以这种方式，严重超出容限的燃料可以由发动机12拒绝，否则这种燃料可能会最终造成损坏。
[0029]如果确定的成分和/或杂质水平在第一和第二燃料成分阈值之间，则控制器42可以改变发动机12的工作情况(即调整发动机的一个或多个运行参数)，以考虑到该略微低于理想的燃料(步骤116)。例如，在步骤116中，控制器42可以改变点火正时(即在汽油发动机中)，改变凸轮相位器，和/或动态调整空气/燃料比，以在给定低于理想的燃料下，最大化发动机的功率、性能和寿命。这种改变可以通过控制器42直接地做出(在燃料质量监测系统40整合到发动机控制单元(ECT)中的情况下)，或替换地可以通过控制器42传送给发动机控制单元。
[0030]监测正被提供到燃料箱16的燃料24的燃料质量的方法200可开始于步骤202，此时程序被初始化(例如在车辆的燃料门打开时，或在加料管28的燃料帽去除时)。在步骤202处的程序初始化之后，控制器42可以检测燃料24是否正通过加料管28被提供(步骤204)。对于液体的存在的判断可以例如使用流量计或通过监测燃料进入传感器46进行。
[0031]如果流动的液体在步骤204处被检测到，则控制器42可以确定燃料的成分，例如通过查询燃料进入传感器46 (步骤206)。类似于燃料箱传感器44，燃料进入传感器46可以返回燃料成分“特征图谱”，其可以经由光谱技术或其他成分检测手段获得。再次参照图1，在从传感器46接收到燃料成分“特征图谱”时，控制器42可以分析地确定提供的燃料24的成分，或可以查阅存储在存储器60中的查找表62，以确定燃料成分。在该步骤中，控制器42可以从所确定的燃料成分将一种或多种存在的燃料杂质定量。
[0032]再次参照图2，一旦控制器42已经在步骤206中从燃料进入传感器46确定了存在于即将进入的燃料中的燃料成分和/或杂质量，则其在步骤208中可以将成分/杂质的量与第一成分阈值比较。如果杂质量低于第一成分阈值，则燃料被视为在可接受的容限中，且控制器42可以在预定时间段之后再次查询传感器。
[0033]如果即将进入的燃料中成分和/或杂质水平超过第一成分阈值，则控制器42可以为车辆10的操作者提供报警(步骤210)，例如通过警告装置64，如图1所示。在一种构造中，警告装置64可以紧邻加料管28的入口部分32布置，以立即提供警告。
[0034]在步骤210中的操作者警告之后，控制器可以在步骤212中将杂质的量与第二成分阈值比较。如上所述，第二成分阈值可以比第一成分阈值离“理想情况”更远，且可以指示发动机可能不能正常燃烧的燃料类型/成分。如果即将进入的燃料中确定的成分和/或杂质水平超过第二成分阈值，则控制器42可以停止通过加料管28的燃料流动(步骤214)，例如通过关闭沿通气管34布置的关闭阀门48和/或通过关闭沿加料管(未示出)布置的关闭阀门。以这种方式，严重超出容限的燃料可由燃料箱16拒绝，否则这种燃料会最终造成发动机12的损坏。
[0035]在一种构造中，任何下列的水平(即第一成分阈值)可以造成发动机12性能的降低:硫水平超过500ppm(百万分之)；芳香烃超过50% (按体积);烯烃化合物超过10% (按体积)；乙醇超过1% (按体积)；甲醇超过1% (按体积);无机离子超过1.0ppm ;高于T70到T90之间的蒸馏曲线，蒸汽压力中反常的燃料挥发，低的T50蒸馏曲线和高的驾驶性能指标，以及金属添加剂的存在。若燃料成分/性能在可接受的范围中，则来自传感器的读数可以用于按照车辆驾驶性能的需要精细调节车辆性能。
[0036]尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。目的是上述和在附图中所示的所有内容应被理解为仅是示例性的而不是限制性的。
【权利要求】
1.一种燃料质量监测系统，包括: 燃料成分传感器，配置为提供燃料箱中液体燃料成分的指示； 控制器，配置为: 从燃料成分传感器接收被监测的燃料成分的指示； 从接收的指示检测杂质的量； 将杂质的量与第一阈值比较；和 如果杂质的量超过第一阈值，则调整发动机的运行参数。
2.如权利要求1所述的燃料质量监测系统，其中发动机的运行参数是点火正时、凸轮相位和空气/燃料比中的至少一个。
3.如权利要求1所述的燃料质量监测系统，其中控制器进一步配置为，如果杂质的量超过第一阈值，则提供警告。
4.如权利要求1所述的燃料质量监测系统，其中控制器进一步配置为: 将杂质的量与第二阈值比较，第二阈值比第一阈值离理想值更远；和 如果杂质的量超过第二阈值，则限制燃料进入发动机。
5.如权利要求1所述的燃料质量监测系统，其中燃料箱限定腔室，所述腔室配置为保持液体燃料，且其中燃料成分传感器布置在该腔室内。
6.如权利要求1所述的燃料质量监测系统，进一步包括第二燃料成分传感器，该第二燃料传感器布置在与燃料箱连通的加料管中，第二燃料成分传感器配置为提供流动通过加料管的液体燃料成分的指示；并且 其中控制器进一步配置为: 从第二燃料成分传感器接收被监测的燃料成分的指示； 从第二燃料成分传感器所接收的指示，检测杂质的量； 将杂质的量与第二阈值比较，第二阈值比第一阈值离理想值更远；和 如果杂质的量超过第二阈值，则限制燃料进入燃料箱。
7.如权利要求6所述的燃料质量监测系统，进一步包括: 通气管，布置在燃料箱和加料管之间； 关闭阀门，配置为选择性地限制通过通气管的空气流动；并且其中控制器配置为，通过命令关闭阀门来限制通过通气管的空气流动，而限制燃料进入燃料箱。
8.一种燃料质量监测系统，包括: 燃料成分传感器，配置为提供流动通过加料管的液体燃料成分的指示，所述加料管与燃料箱连通； 控制器，配置为: 从燃料成分传感器接收被监测的燃料成分的指示； 从接收的指示检测杂质的量； 将杂质的量与第一阈值比较；和 如果杂质的量超过第一阈值，则限制燃料进入燃料箱。
9.如权利要求8所述的燃料质量监测系统，进一步包括第二燃料成分传感器，配置为提供燃料箱中液体燃料成分的指示；并且其中控制器进一步配置为: 从第二燃料成分传感器接收被监测的燃料成分的指示； 从第二燃料成分传感器所接收的指示，检测杂质的量； 将杂质的量与第二阈值比较，第一阈值比第二阈值离理想值更远；和 如果杂质的量超过第二阈值，则调整发动机的运行参数。
10. 如权利要求9所述的燃料质量监测系统，其中发动机的运行参数是点火正时、凸轮相位和空气/燃料比中的至少一个。
【文档编号】F02D41/22GK103573448SQ201310339391
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】Y.耿, Q.王 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司