CN101168431A - 确定灌注泵处气体回收速率的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定灌注泵(1)处气体回收速率的方法，该灌注泵具有两个灌注点(2，2’)，第一灌注点(2)和第二灌注点(2’)。每个灌注点(2，2’)分别具有自己的至少一个燃料流量计(8，8’)，且两个灌注点(2，2’)被分配有公用的气体流量计(20)，该气体流量计(20)被布置在这两个灌注点(2，2’)的气流交汇点(19)的下游。将从燃料流量计(8，8’)和气体流量计(20)得到的测量值以分配给彼此的短的预定时间间隔记录下来。在两个灌注点(2，2’)至少部分地同时进行灌注操作的情况下，由燃料流量计(8，8’)的测量值确定关于这两个灌注操作随时间进行的信息，使用该信息来将所测得的两个灌注点(2，2’)的气体流量总和分解为分配给第一灌注点(2)的气体流量和分配给第二灌注点(2’)的气体流量。

Description

确定灌注泵处气体回收速率的方法

技术领域

本发明涉及确定在具有两个灌注点(每个灌注点都用于汽化器燃料)的灌注泵处气体回收速率的方法，每个灌注点配备有一个(或多个)燃料流量计，且两个灌注点配备有公用的气体流量计。

背景技术

某些欧洲国家从上世纪90年代初已强制实行在灌注站安装气体回收系统。利用气体回收系统，在给汽车灌注燃料期间，在将燃料注入汽车油箱时排出的燃料蒸气将被气泵抽出，并返回到灌注站的储罐。在这种情况下，燃料的体积流量(燃料流量)和气体的体积流量(气体流量)，即单位时间内输送的燃料和气体(蒸气)体积，应该相等。这里所用的术语诸如气体回收速率、气体流量和气体体积流量是同义的。

在传统的气体回收技术中，气泵输送的气体体积流量是通过控制气泵的驱动马达的速度或者通过节流阀来调节。用于控制如何对不同燃料体积流量进行气体体积流量设定的这些参数储存在气体回收系统的控制电路内(校准数据)。为了确定这些参数，通过将流量计(一般是正排量计)连至注入喷嘴的排气口来进行对该气体回收的调节操作，该流量计所测得的流量值可以分别分配给该设定参数。这个分配值被储存在该气体回收系统的控制电路内，并可在后续的灌注操作中--在移除该正排量计之后--设置该气体回收，使得气体体积流量与燃料体积流量相等。

由于在气体回收中会出现错误且该错误通常不被察觉，故规定要有额外的气体回收监测系统。这从2003年起就被广泛采用，并已显著改善了气体回收状况。

以往的方法是对每个灌注点用一个气体流量计(流量传感器)监测该气体回收，这样，当由气体流量计得到的测量值和由该灌注点的燃料流量计得到的测量值之间出现偏差时，就表明相关灌注点的气体回收可能有故障。那时必须用信号表示这个故障。这可通过将信号发送到一个上级系统(例如灌注泵计算机)来进行，由该上级系统将此信息传给灌注站的收银台计算机，由该收银台计算机将其显示给操作人员看。若这个故障在规定时间范围内没有得到纠正，则由气体回收监控器产生关闭信号，将相关的灌注点关闭，使该灌注点不再能灌注。

增加这种构造可以显著提高气体回收操作的可靠性。这是通过一种校正控制(见DE 10337800 A1)来实现的，其中，可以在一定限度内校正该气体回收，以补偿任何变坏的情况。这样可避免不必要地触发警报，并可延长各次服务之间的时间。

灌注站的一个灌注泵一般有两个灌注点，因而在此灌注泵内使用两个气体流量计。

当灌注泵有两个灌注点时，可以在两侧灌注燃料。不过，同时进行的灌注操作并不经常发生。在这方面来说，希望去减少流量传感器的数量，而只用单个流量传感器来监测灌注泵内的气体回收。这种方法在US6622757、US6880585和US6968868中有记载，甚至披露可对整个灌注站减少到只有一个流量传感器。在这种情况下，在特定时期内进行的且在这些气体流量被分配给一个流量传感器的灌注操作内，所输送的所有燃料体积被记录下来，并确定全部回收气体体积。每当这些灌注点碰到气体流量传感器就重复这个操作。这样可得到一个有唯一解的线性方程组，由此给每个灌注点分配一个回收体积比(即气体体积/燃料体积)。

但是，这种方法有一些缺点。

这是因为，在不同流量(即单位时间内的输送量)的灌注操作中，气体回收比可能不同。这在实际上经常发生。在这种情况下，只能为该灌注点确定一个平均值，并不能找出出现偏差时的真实出错原因。

此外，若干欧洲国家的条例指明，气体回收要用回收速率比(气体回收速率/燃料输送速率，即单位时间回收的气体体积/单位时间输送的燃料体积)来确认。用现有减少流量传感器数目的方法不可能做到这一点，因为这时只能比较体积而不是体积速率(即单位时间的体积)。

若干欧洲国家的条例还规定，在最小燃料流量和规定的最少灌注时间方面满足特定标准的灌注操作中，必须单独评估该气体回收速率。在评估这些灌注操作时，必须检查它们是否处于特定的预定公差范围内。如果对一系列灌注操作都不是这种情形，则必须触发警报。这也不是用现有减少流量传感器数目的方法能做到的，因为需要等待较长系列的灌注操作才能解出该方程组。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种确定灌注站的气体回收速率的方法，它能用降低数量的气体流量计(特别是每个灌注泵只用一个气体流量计)来实现，而且能够在接近每个灌注操作进行的时间就可以对其作评估，同时确定气体回收速率，并进而确定该回收速率比，即使这些灌注操作是在交叠时间内进行的。

这个目的是利用具有权利要求1的特征的方法来实现。对本发明的优选改进由从属权利要求说明。权利要求13涉及一种实施此方法的装置。

本发明的方法用来确定具有两个灌注点(第一灌注点和第二灌注点)的灌注泵的气体回收速率，每个灌注点分别具有自己的一个燃料流量计(若灌注点有多个等级的汽化器燃料的话，则该灌注点具有多个燃料流量计)，并且，两个灌注点共用一个公用的气体流量计。该气体流量计被布置在这两个灌注点的气流交汇点的下游。在这种情况下，从两个灌注点的燃料流量计和从气体流量计获得的测量值(为测量信号的形式，或经过电子处理以后)以分配给彼此的短的预定时间间隔被记录下来。所谓短的时间间隔在这里应理解为比典型的灌注操作持续时间要短的平均时间间隔，因此，可把这些灌注操作的测量值以适当的时间分辨率图解表示为时间的函数。在两个灌注点至少部分地同时进行灌注操作(即这些灌注操作在时间上有交叠)的情况下，由燃料流量计的测量值确定关于这两个灌注操作随时间进行的信息，使用该信息来将所测得的两个灌注点的气体流量总和分解为分配给第一灌注点的气体流量和分配给第二灌注点的气体流量。

如果在一个灌注点在一个灌注操作中，该燃料流量和所分配的气体流量随时间的变化基本为盒形(例如具有陡峭前后沿的盒形，在正常灌注操作中一般就是这种情况)，则这种评估特别简单。下面将根据所举的一些示例性实施例对此作进一步解析。但是，这些示例还向本领域技术人员说明，对其它时间关系的情况也可以进行评估。本发明的方法，只有当这两个灌注点的同时灌注操作实际上在同一时间同时开始并在同一时间结束的时候，才会受到限制，但这在实践中非常罕见。倘若真出现这种情况，那就将是异常状态，那时这两次灌注操作不可能分配到气体流量。

一种与本发明方法类似的方法原则上还可以用于灌注泵具有两个以上灌注点的情况，其中，该两个以上的灌注点只有一个气体流量计。

对于给定的灌注操作，可将测得的燃料流量与所分配的气体流量相比较，例如为气体回收速率/燃料输送速率之比(回收速率比)的形式。或者，对于给定的灌注操作，将测得的燃料体积与所分配的气体体积相比较，该气体体积由所分配的气体流量对时间的积分来确定。因此，可以进一步评估或使用这些值，就像该气体流量是为每个灌注点直接测量的一样。

为了实施该方法，每个灌注点有其自己的气泵，或者两个灌注点共用一个公用气泵，并将它布置在两个灌注点的气流交汇点的下游。

因此，按照本发明的方法，可以在一个灌注泵内用单个气体流量计来控制各灌注点的两个气体回收。气体流量计省下来的钱可能比评估这些测量值所增加的开销要多，这种评估通常可以在一个控制和监测装置(例如计算机，如果合适，还可具有附加电子电路)内进行。另外，这种方法适合用来改装只有一个气体流量计的灌注泵。

在灌注操作交叠的情况下，可以独立记录每一灌注点的气体回收速率和气体回收体积，从而满足当局的规定和环保提出的要求。对于连续灌注操作的具体次数必须处在固定的公差范围之外的条件，只有在对这种连续性也可以实际评估时才能检验。按照本发明的方法，可以对每次灌注操作在接近它发生的时间处作这种评估。用上面说过的现有方法不可能做到这一点。

在本发明的一种优选改进型装置的情况下，该气体流量计被设计成热流量传感器。对于热流量传感器的情形，如DE 19913968A中所述，气流被用来冷却一种受热的测量传感器。因为该测量传感器的散热是利用气体的质量流量(即单位时间流过该测量传感器的气体质量)来进行的，严格地说，热流量传感器并不是测量气体的体积流量而是气体的质量流量。但是，在监测气体回收系统时，总是希望把灌注喷嘴入口处的气体体积流量记录下来。气体的温度因气泵内的摩擦损耗和绝热压缩而升高，故气体的体积流量将按照气体方程在气体流动路径上变化。此外，压力将根据该回收系统内的流阻而升高，这也会影响气体的体积流量。因此，对气体体积流量起作用的流量传感器将产生不正确的测量值。另一方面，气体的质量流量不因所述的效应(连续性)而改变，并可换算成灌注喷嘴入口处的气体体积流量。

已经发现，把气体流量计安放在气泵的下游会受到气泵脉动的强烈影响。因此，最好在气泵与气体流量计之间的气流路径上布置脉动阻尼器(设计成吸音器/冷凝槽等)，以降低气流脉动。

利用气流路径中的一个或几个导热传感器，可以得到有关回收气体的组分的信息，包括碳氢混合物内空气的比例(例如参见DE19913968A)。这就能在给ORVR车(装有活性碳过滤器的车)灌注燃料时，从该回收气体的组分检测出该车是一辆ORVR车，从而推断基本没有碳氢气体而只有空气进入该气体回收系统。于是可以停止这次灌注操作的气体回收。

因为在按本发明的方法的情况下，从燃料流量计得到的测量值被记录下来，因此，它们在长时间内的变化可以用作关于燃料管线系统的燃料过滤器状况的信息。如果燃料流量随时间下降，那就是燃料过滤器变坏的信号。

附图说明

下面根据一些示例性实施例对本发明加以说明。在附图中：

图1是按照本发明装备的具有两个灌注点的灌注泵示意图；

图2是按照本发明装备的具有两个灌注点的灌注泵示意图，其中，该气体回收还额外具有一种校正控制；

图3表示在多个灌注操作中，在一个灌注点处燃料体积流量随时间的典型变化，图中未显示各个灌注操作之间的间断；

图4表示在部分交叠灌注操作的情况下，灌注泵两个灌注点处燃料体积流量和公共的气体体积流量随时间的变化示例；

图5表示在完全交叠灌注操作的情况下，灌注泵两个灌注点处燃料体积流量和公共的气体体积流量随时间的变化示例。

具体实施方式

在图1中，示意性地表示了灌注站的灌注泵1，安置在灌注泵1内的或分配给该灌注泵1的最重要部件包括气体回收系统的各部件。

该灌注泵1有两个灌注点，第一灌注点2和第二灌注点2’，这样可以给两辆车同时加燃料。灌注点2和灌注点2’的对应部件使用相同的参考标号，只是差一个撇号。在该示例性实施例中，汽化器燃料在灌注点2和2’处被加注。在该灌注泵1处还可以为其它等级的燃料提供另外的灌注管。

当该灌注泵1工作时，燃料从地下储罐3经过燃料管线4(该燃料管线分支出两个灌注点2和2’)并由灌注泵6和6’输送，燃料经过燃料流量计8和8’，该燃料流量计用来测量燃料的体积流量(并且该燃料流量计发射计数脉冲，在灌注操作过程中所发射的计数脉冲总数是对注入油箱的燃料量的一个度量)，并且，燃料通过灌注管10或10’到达灌注喷嘴12或12’，燃料从该灌注喷嘴被注入汽车油箱，如图中大箭头所示。(若灌注泵设计成在压力下灌注，则不再需要燃料泵6和6’)。同时，在汽车油箱内液态燃料上方的燃料蒸气(气体)被抽走，这用在第一灌注点2或第二灌注点2’各自的灌注喷嘴12和12’处的两个小箭头指示。这些气体经由在灌注管10或10’内延伸的独立管线而由气泵14或14’吸入，并经过气体管线15和15’返回储罐3内。气泵14和14’由驱动马达16和16’驱动。驱动马达16和16’由驱动电路18控制，因为在该示例性实施例中，气体流量是通过驱动马达16和16’的转速来控制的。

在位置19处，气体管线15和15’连到一起，使得两个灌注点2和2’的气体流相遇。用单个气体流量计20来确定两个灌注点2和2’的气体的总体积流量。

脉动阻尼器21安置在气体流量计20的上游，该脉动阻尼器21被设计成吸音器/冷凝槽的形式，以降低气流的脉动。

在上述类型的气体回收系统的情况下，气体的体积流量必须和燃料的体积流量相适应。为此目的，将燃料流量计8或8’的信号(计数脉冲)馈送到控制和监测装置，以便以这样一种方式来驱动该驱动电路18，即，使得气泵14或14’的体积输送速率(体积流量)尽可能和燃料泵6或6’的体积流量相同。

为了让该监测系统能对气体输送中的误差作出反应，要对气泵14或14’的体积输送速率(气体回收速率)加以监测。为此，在灌注泵1内提供监测单元22，该监测单元22与灌注泵计算机24相连。该灌注泵计算机24从燃料流量计8或8’接收信号，并将它们传给监测单元22，该监测单元22连接至驱动电路18。监测单元22将表征气体回收状况的信号传回到该灌注泵计算机24。特别是，当出现气体回收误差时，这个信号包含警报信号和关闭命令。

对于传统的系统，每个灌注点都具有其自己的气体流量计，该气体流量计的信号或测量值被传至该监测单元，以在该控制和监测装置中对相应的燃料流量计信号和相应的气体流量计信号进行比较，对它们进行估算，并用它们来评估气体回收状况。

但是，按照图1，该灌注泵1只有一个公用的气体流量计20，它的信号或测量值被传给该监测单元22，并因此可被该监测装置22所利用。如下面将要说明的，由该气体流量计20测得两个灌注点2、2’的气体流量的总和，该总和在该监测装置22内被分成分配给第一灌注点2的气体流量和分配给第二灌注点2’的气体流量(估算)。然后可按常规方式用这些所分配的气体流量来分别监测各个灌注点2、2’的气体回收状况。

不过，首先还是来参考图2，它也表示具有两个灌注点和一个气体流量计的灌注泵，但与图1所示结构不同的是，该气体回收还额外具有一种校正控制。该校正控制的原理在DE 10337800 A1中有记载。因为图1和图2的结构非常相似，故在图1和图2中使用相同的参考数字。图2中，控制气体回收的数据流用箭头来表示。至于所集成的气体流量计20，这个用来监测两个灌注点2和2’的气体回收的流量计在图1和图2的布置之间没有区别。若该回收速率比(按下面要讲到的方式来确定)偏离其设定点值，则燃料流量计8或8’的信号(计数脉冲)在该校正控制中被修改，以为驱动电路18模拟一个不同的燃料体积流量。基于该燃料体积流量的(现在为不正确的)校准数据和相应的修改信号，可以校正对气泵14和14’的驱动，使得气泵14或14’的体积输送速率(体积流量)再次尽可能与燃料泵6或6’的体积流量相同。

现在按照图3至5来说明，如何利用气体流量计20来监测两个灌注点2、2’的气体回收。

对于从灌注泵1的不同灌注点2、2’且在时间上不交叠进行的灌注操作，这种评估是不成问题的，因为该气体流量可以被明确地分配给各燃料流量。

在评估交叠的灌注操作时，可以利用以下事实：灌注操作几乎总是由灌注喷嘴在它插入油箱灌注口之后启动才开始的，而且该灌注实际上是以均匀的燃料体积流量(燃料流量)进行的。图3代表在一个灌注点的这样一种灌注时序的例子。图中分别示出燃料流量的瞬时值。图中没有显示在各灌注操作之间的中断。很明显燃料流量在401/m左右。燃料流量随时间的变化基本上为具有很陡峭边缘的盒形。若一个灌注点配备了多个灌注管(用于不同的汽化器燃料)，不同灌注管的燃料流量一般是不同的，例如是由于燃料过滤器随时间堵塞而造成不同的流阻。

如果在一定时间内在灌注泵的两侧同时进行灌注，即在两个灌注点2和2’(按图4是在A侧和B侧)进行灌注，则气体回收的气体流量在这段时间内是累积的。这种在时间上交叠的例子示于图4。该交叠实际上不可能是100％，因为灌注操作不可能准确地在同一时间点开始或结束。在所示例子中，显然在A侧的灌注操作先开始，相关的气体流量可以由气体流量计20直接确定，而不受B侧的影响。因此，对于A侧的灌注操作，该回收速率比可确定为气体体积流量/燃料体积流量(即气体流量/燃料流量)的商。B侧的灌注操作开始得晚一点，并持续到A侧的灌注操作结束之后。在A侧的灌注操作完成之后的时段内，可以确定B侧的气体流量，并从而确定B侧的该回收速率比。在直接交叠期间内，测量A侧和B侧的气体流量的总和。可以在同时对该值进行评估，并用作控制目的。

在完成两个交叠的灌注操作之后，马上就知道灌注泵两侧所灌注的燃料体积。利用非交叠时段内的气体流量和由燃料流量随时间变化给出的时间标记，可以由下面的关系式计算在A侧和B侧的气体回收体积∶气体体积＝气体流量*时间。对于交叠时段，假定气体流量实际上不变，实际上在实践中也总是这样的。如果这样规定，则可将该回收比确定为相应灌注操作的气体体积/燃料体积。

为了能进行上述评估，必须知道如图4所示的随时间的变化关系。为此目的，以预定的短时间间隔记录下从这两个燃料流量计8，8’和该气体流量计20获得的测量值，这些记录时间被分配给彼此。“短”在这里意味着该时间间隔与典型的灌注操作时长相比必须很短，以得到如图4那样的实际上连续的信息曲线。这些测量值也可以信号或编码形式记录或储存。数据的储存和评估在该监测装置22内进行。为了在现有系统上实施上述方法，一个新程序(该程序可能是由固件或硬件部件来添加)就足以实现所需的转换。

图5表示另一种情况。这里同样先开始A侧的灌注操作，并确定该侧的气体流量。当这个灌注操作还在进行的同时，开始B侧的灌注操作。这增加了所测得的气体流量，所增加的量为来自B侧气体回收的气体流量。但是B侧的灌注操作完成得早一些，且气体流量再降回到先前A侧的值。从图中曲线的形状可以看出，从交叠时段内测得的气体流量中减去先前确定的A侧的气体流量，就可确定B侧的气体流量。按这种方法，还可以确定A和B两侧的该回收速率比。气体的绝对回收体积可按与图4例子相类似的方式计算。

Claims (13)

1.一种确定灌注泵(1)处气体回收速率的方法，该灌注泵具有两个灌注点(2，2’)，第一灌注点(2)和第二灌注点(2’)，每个灌注点(2，2’)分别具有自己的至少一个燃料流量计(8，8’)，且两个灌注点(2，2’)被分配有公用的气体流量计(20)，该气体流量计(20)被布置在这两个灌注点(2，2’)的气流交汇点(19)的下游，其特征在于：将从燃料流量计(8，8’)和气体流量计(20)得到的测量值以分配给彼此的短的预定时间间隔记录下来，并且，在两个灌注点(2，2’)至少部分地同时进行灌注操作的情况下，由燃料流量计(8，8’)的测量值确定关于这两个灌注操作随时间进行的信息，使用该信息来将所测得的两个灌注点(2，2’)的气体流量总和分解为分配给第一灌注点(2)的气体流量和分配给第二灌注点(2’)的气体流量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于给定的灌注操作，将测得的燃料流量与所分配的气体流量相比较。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于给定的灌注操作，将测得的燃料体积与所分配的气体体积相比较，所分配的气体体积通过对所分配的气体流量进行积分来确定。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，在一个灌注点(2，2’)进行一个灌注操作的情况下，该燃料流量和所分配的气体流量随时间的变化基本上为盒形。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，为每个灌注点(2，2’)分配其自己的气泵(14，14’)。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，这两个灌注点被分配一公用气泵，该公用气泵布置在这两个灌注点的气流交汇点的下游。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，该气体流量计(20)被设计成热流量计。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，关于该回收气体的组分的信息可利用至少一个导热传感器来得到。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当给ORVR车灌注燃料时，从该回收气体的组分检测出该车是ORVR车，据此，优选是停止该灌注操作的气体回收。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，该气体流量的脉动可利用至少一个脉动阻尼器(21)来降低，该脉动阻尼器布置在气泵(14，14’)与气体流量计(20)之间的气流路径上。

11.如权利要求1至10中任意一项所述的方法，其特征在于，从燃料流量计(8，8’)得到的测量值在长时间内的变化被额外用作关于燃料过滤器状况的信息。

12.如权利要求1至11中任意一项所述的方法，其特征在于，该回收速率比的改变可用一种校正控制来补偿。

13.一种实施权利要求1至12中任意一项所述方法的装置，其具有监测装置(22)，设置该装置是为了以分配给彼此的短的预定时间间隔记录从两个燃料流量计(8，8’)和该气体流量计(20)得到的测量值，并且，在两个灌注点(2，2’)至少部分地同时进行灌注操作的情况下，由燃料流量计(8，8’)的测量值确定关于这两个灌注操作随时间进行的信息，使用该信息来将所测得的两个灌注点(2，2’)的气体流量总和分解为分配给第一灌注点(2)的气体流量和分配给第二灌注点(2’)的气体流量，而且可选地，气体流量计(20)被设计成热流量传感器。

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