用于燃料蒸汽管理的方法和系统的制作方法_4

文档序号:9259060阅读:来源:国知局
每一个的来自滤罐的抽取流经由喷射器被吸入,如图2所示。在实施例300中,经由对滤罐抽取阀65和ASOV 304的调整来调整通过抽取导管76并且接着通过导管183的流。经由对滤罐抽取阀165和ASOV 302的调整来调整通过抽取导管84并且接着通过导管81和83的流。然而,ASOV 302和304被彼此耦接,并经由共同的致动器306致动。通过致动共同的致动器306,AS0V 302和304中的一个可以被打开而另一个被关闭。例如,当发动机非增压运行时,ASOV 304可以被打开,使得能够经由抽气机180将滤罐抽取到节气门。作为另一示例,当发动机增压运行时,ASOV 302可以被打开,使得能够经由抽气机180将滤罐抽取到压缩机入口。两个阀的一个优点是,止回阀变得多余并且因此可以被省略以节省成本和压力限制。
[0048]在图1-4示出燃料系统的管道示意图的同时,图8-9示出“质量守恒”图形。这反映了被称为“控制体积”的概念技术,这是热力学的关键图表的实践。
[0049]图8-9描绘了管理任何抽取系统内的各种流速的算术的图形形式。虽然离开“燃料蒸汽存储装置”方框的两股流被示为不同的,但是它们实际上是混合的。但是分开考虑它们有助于说明控制它们的比率的概念,而不是仅考虑燃料蒸汽质量流速的常规实践。
[0050]图8-9示出燃料喷射质量速率具有两个组成部分:可以被控制的部分(可控制的燃料喷射质量速率)、以及表示如果喷射器完全开启可以得到的最少燃料的部分(最小燃料喷射质量速率)。类似地,对于空气,存在节气门有权改变的可控制部分的空气(可控制的节气门空气质量速率)、以及不受PCM控制的流(节气门漏气质量速率、真空装置空气质量速率、曲轴箱通风空气质量速率)。
[0051]燃料流(总发动机燃料质量速率)和空气流(总发动机空气质量速率)进入发动机并且几乎完全被燃烧,从而产生排气流(排气质量速率)。
[0052]具有三元催化剂的每个机动车发动机的目的是,将进入发动机的空燃比控制为化学计量的空燃比。这在图9中突出显示,其中λ (或phi)的倒数是I。本发明的关键概念是,以通向发动机的进气口的“空气”管道中的给定的空燃比为目标。图9示出,归一化的空燃比例如为0.20或20%。这使喷射系统获得剩余的80%。
[0053]该图是理解系统的限制的关键。首先,不可能存在比节气门空气质量速率+真空装置空气质量速率+曲轴箱通风空气质量速率更少的空气。其次,不可能存在比可控制的燃料喷射质量速率更少的燃料。最后,滤罐抽取阀限制了抽取燃料质量速率和抽取空气质量速率的总和。
[0054]概括地说,通过聚焦于控制入口空气管道(在进气口之前)中的目标归一化空燃比,可以使发动机以高速率消耗燃料蒸汽,并且这是联邦测试程序期间抽取滤罐的关键。
[0055]图5的绘图500和图6的绘图600分别解释了如何通过使用固定的目标燃料比而不是用于抽取燃料蒸汽的固定的目标燃料流速来实现更完全的滤罐抽取。
[0056]图5的绘图500描绘了沿y轴的来自滤罐的燃料流速的变化相对于沿x轴的总发动机燃料速率的变化。理想地,为了抽取滤罐,由虚线506所描绘的抽取廓线(profile)可以是期望的,其中来自滤罐的燃料流速随着发动机燃料供给需要的增加而增加。然而,通常使用由点线504所描绘的抽取廓线,其中应用固定的抽取流速。抽取流速不是恒定的,但是抽取流速的燃料部分是恒定的(即,恒定的抽取燃料质量速率)。抽取燃料速率被限制为(例如,最小发动机燃料流速的40% ),使得如果发动机在任何时间变为关闭的节气门(这导致至发动机的空气流速和燃料流速非常低),则在这种状况期间,燃料喷射器能够计量燃料的至少60%。发明人在此已经认识到,通过使用由实线502所描绘的抽取廓线,可以提高抽取效率。常规的抽取廓线504是大致由以下想法产生的:抽取系统被设计为给出恒定的燃料流速,而不是对燃料流速敏感。新的抽取廓线考虑到,燃料蒸汽抽取系统试图控制入口管道中的目标燃料蒸汽浓度(或许发动机的化学计量需要的20%或40%)。具体地,通过设定来自滤罐的可变燃料流速,输送至发动机的预选比例(本文描绘为20%)的燃料可以来源于燃料蒸汽系统。通过设定进气中的燃料分数/部分(fract1n),可以避免过度燃料供给,即使发动机突然变为关闭的节气门。本质上,在任何给定的时间并且在所有工况下,发动机控制者知道,总发动机燃料的给定部分已经被混合到发动机进气中,并且喷射系统仅需要提供剩余的燃料部分。因此,燃料蒸汽系统遭遇多个燃料速率限制。在该方法中,即使在进气中的抽取蒸汽燃料部分被减少至低于预选的20%比率,绝对流速仍然增强。因此,在较高的滤罐负载下,使用较低的抽取流速来维持来自滤罐的预选燃料分数。与之相比,在较低的滤罐负载下,使用较高的抽取流速来维持来自滤罐的预选燃料分数。
[0057]图6的绘图600所描绘的与之相同。绘图600描绘了沿y轴的来自滤罐的发动机燃料部分的变化相对于沿X轴的总发动机燃料速率的变化。理想地,为了减少空气-燃料误差,由虚线606所描绘的抽取廓线可以是期望的,其中来自滤罐的燃料分数保持基本不变,即使当发动机燃料供给速率改变时。然而,通常可以使用由点线604所描绘的抽取廓线,其中发动机燃料分数和抽取流速随着发动机燃料供给速率增加而受到限制。结果,随着发动机燃料供给需求增加,由抽取蒸汽提供的总发动机燃料供给的部分逐渐变小。发明人在此已经认识到,通过使用由实线602所描绘的抽取廓线,可以提高发动机燃料供给和抽取效率。具体地,对于发动机燃料供给的至少一范围,通过允许来自滤罐的燃料流速改变同时将来自滤罐的发动机燃料分数维持基本恒定,输送至发动机的预选比例(本文描绘为20%(0.2))的燃料可以来源于燃料蒸汽系统并且被考虑。这允许当滤罐为较高负载时,用较低的抽取流速将滤罐抽取到发动机进气口,并且接着当滤罐为较低负载时(当需要较少的发动机燃料供给时),用较高的抽取流速将滤罐抽取到发动机进气口。
[0058]例如,通过设定固定的目标燃料比率和可变的抽取速率,燃料蒸汽系统可以将发动机入口空气中的空燃比维持高达60:1,从而使燃料喷射系统负责将空燃比变为三元催化作用所需的化学计量的14.7:1比率。这使得空气-燃料偏移被最小化,因为控制器已经获悉已存在于在发动机进气歧管处接收到的空气中的燃料分数。由于该平衡总是高于60%,因此喷射器总是以所需燃料速率的至少60%喷射,由此也满足了最小喷射器脉冲宽度需求。
[0059]现在转向图4,示出示例例程400,用于随着发动机燃料供给变化而调整滤罐抽取流,使得滤罐抽取流被维持在总发动机燃料的预选比例。通过改变抽取的位置和真空源,滤罐可以被更完全地抽取而不限制发动机空气或燃料供给。
[0060]在402处,例程包括估计和/或测量发动机工况。这些可以包括,例如发动机转速和负载、操作员转矩需求、发动机温度、增压水平、环境条件(例如,环境温度和压力)、EGR等。在404处,基于所估计的发动机工况,可以确定总发动机燃料喷射量。因此,总燃料喷射量可以包括经由燃料喷射器被输送为液体燃料的燃料和被输送为滤罐抽取燃料蒸汽的燃料蒸汽的总量。
[0061]在406处,可以确定歧管压力(MAP)是否低于BP。因此,在压缩机未启用或增压正在构建(但还没有达到阈值增压压力)的状况期间,MAP可能低于BP。在当MAP低于BP的状况期间,发动机气流可以不受限制并且可以存在足够的发动机进气真空以从滤罐吸入抽取流。
[0062]如果MAP被确定为低于BP,则在408处,该例程包括确定经由抽取燃料蒸汽提供所确定的总发动机燃料喷射量的预选部分的抽取流速。在一个示例中,该预选比例包括经由燃料蒸汽提供的总发动机燃料的大致20 %。因此,抽取流速可以基于总发动机燃料供给,并进一步基于现有滤罐负载。例如,在较高的滤罐负载下,可以应用较小的抽取速率,抽取流速随着发动机燃料供给的增加而增加,和/或随着滤罐负载减小而增加。
[0063]在410处,该例程包括打开滤罐排气阀(例如,图1-3的排气阀69)并且打开耦接到第二抽取导管的抽取阀(例如,导管76的抽取阀65)。可以基于所确定的抽取流速来调整抽取阀的打开程度。例如,在较高的滤罐负载状况下,抽取阀可以被打开得较小并且可以用较低的抽取流速抽取滤罐。接着,随着滤罐负载减小,抽取阀可以被打开得较大并且可以用较高的抽取流速抽取滤罐。抽取流速可以随着滤罐负载和发动机燃料供给而变化,使得抽取燃料蒸汽构成不超过总发动机燃料供给的预选部分(例如,20%)。这意味着,在较高的滤罐负载状况下,即使较高的抽取流速是可能的,抽取流速也被限制为使得不超过预选部分的发动机燃料被输送为燃料蒸汽的量。与之相比,在较低的滤罐负载下,随着滤罐变空,通过滤罐的气流速率增加同时燃料分数可以从20%降低。因此,在经由第二抽取导管的滤罐抽取期间,耦接到第一抽取导管中的滤罐的ASOV可以保持关闭。在经由第二导管的抽取包括经由耦接到抽取导管的抽气机的抽取的实施例中,也可以打开对应的ASOV,例如图3 的 ASOV 304。
[0064]在412处,该例程包括经由滤罐抽取阀使用发动机进气真空在进气节气门下游(也就是说,在节气门出口处)的第二位置处接收来自燃料系统滤罐的抽取流。在426处,该例程进一步包括基于抽取流来调整发动机液体燃料供给,从而将发动机燃烧维持在期望的燃烧空燃比或其周围,例如在化学计量处或其周围。例如,所需的总发动机燃料供给的80%可以经由汽缸燃料喷射器被提供为液体燃料。因此,随着滤罐负载减小并且小于20%的发动机燃料供给由抽取流提供,发动机液体燃料供给相应地增加,以将空燃比维持在期望的比率。
[0065]返回到406处,如果MAP被确定为高于BP,例如压缩机被启用并且发动机增压运行时,则可以
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