CN104863738B - 用于确定高压泵中的燃料体积模量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定高压泵中的燃料体积模量的方法。提供用于获得在内燃发动机的直接喷射系统中使用的燃料的体积模量的方法。需要方法在车辆上的发动机运转期间持续地监测并可靠地计算燃料的体积模量，其中燃料的体积模量可以用于推断燃料混合物中的燃料比率或在丙烷用作喷射的燃料时确定超临界丙烷的密度。为了在车辆上获得燃料的体积模量，提出的方法包括监测和记录燃料导轨压力、高压泵占空比和泵送的部分液体体积值，以获得零流量关系。
Description
技术领域
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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(fractional，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。
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。
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
图1示意性示出内燃发动机的汽缸的一个示例实施例。
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。
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。
图4示出对于不同燃料导轨压力的高压泵的映射图。
图5示出绘制在离散图上的图4的零流率数据。
图6示出用于确定燃料体积模量的第一方法。
图7示出用于确定燃料体积模量的第二方法。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
在一些示例中，发动机10的每个汽缸可以被配置有一个或更多个燃料喷射器，以用于向汽缸提供燃料。作为一个非限制性示例，汽缸14被示出包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。如参考图2和图3所详述的，燃料系统8可以包括一个或更多个燃料箱、燃料泵和燃料导轨。燃料喷射器166被示出直接耦接到汽缸14，以用于喷射与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例的燃料直接喷射到汽缸中。以此方式，燃料喷射器166提供到燃烧汽缸14内的所谓的燃料直接喷射(下文也称为“DI”)。虽然图1示出喷射器166定位在汽缸14的一侧，但它可以替代地位于活塞的上方，如接近火花塞192的位置。当使用醇基燃料运转发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这样的位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于进气门上方并接近进气门以改善混合。燃料可以经由高压燃料泵和燃料导轨从燃料系统8的燃料箱被输送到燃料喷射器166。进一步地，燃料箱可以具有将信号提供到控制器12的压力传感器。
在提供到汽缸14上游的进气道的所谓的燃料进气道喷射(下文也称为“PFT”)的配置中，燃料喷射器170被示出设置在进气通道146中，而不是在汽缸14中。燃料喷射器170可以喷射与经由电子驱动器171接收到的来自控制器12的信号FPW-2的脉冲宽度成比例的从燃料系统8接收的燃料。注意单个驱动器168或171可以用于两种燃料喷射系统，或多个驱动器，例如，可以使用，驱动器168用于燃料喷射器166和驱动器171用于燃料喷射器170，如所描述的。
在一个替代示例中，燃料喷射器166和170中的每个可以被配置为直接燃料喷射器，用于将燃料直接喷射到汽缸14内。在又一个示例中，燃料喷射器166和170中的每个可以被配置为进气道燃料喷射器，以用于在进气门150的上游喷射燃料。在又一些示例中，汽缸14可以包括仅单个燃料喷射器，该单个燃料喷射器被配置为接收来自燃料系统的相对量不同的不同燃料作为燃料混合物，并且进一步被配置为直接燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到汽缸内或配置为进气道燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到进气门的上游。因此，应当认识到本文描述的燃料系统不应当被本文示例描述的具体燃料喷射器配置限制。
燃料可以在汽缸的单一循环期间通过两个喷射器输送到汽缸。例如，每个喷射器可以输送汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，每个喷射器输送的燃料的分布量和/或相对量可以随工况(如发动机负载、爆震和排气温度)而改变，如本文下面所描述的。进气道喷射的燃料可以在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如，基本上在进气冲程之前)期间以及在打开和关闭进气门操作期间输送。类似地，例如，直接喷射的燃料可以在进气冲程期间输送，以及在先前的排气冲程期间部分输送、在进气冲程期间输送和在压缩冲程期间部分输送。因此，即使对于单个燃烧事件，喷射的燃料可以在不同正时从进气道和直接喷射器喷射。此外，对于单个燃烧事件，输送燃料的多次喷射可以每周期执行。多次喷射可以在压缩冲程、进气冲程或它们的任何合适的组合期间执行。
如上面所描述的，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括它自己的一组进气门/排气门、(一个或更多)燃料喷射器、火花塞等。将认识到发动机10可以包括任何适合数目的汽缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个汽缸。进一步地，这些汽缸中的每个能够包括由图1参考汽缸14描述和示出的各种组件的一些或全部。
燃料喷射器166和170可以具有不同特点。这些特性包括尺寸的不同，例如，一个喷射器可以具有比另一个喷射器更大的喷射孔。其它不同包括，但不限于，不同的喷射角、不同的工作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷射特性、不同的位置等。此外，根据喷射器170和166之间喷射燃料的分布比，可以实现不同的效果。
燃料系统8中的燃料箱可以容纳不同燃料类型的燃料，例如，具有不同燃料特性和不同燃料成分的燃料。所述不同可以包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合和/或它们的组合等。具有不同汽化热的燃料的一个示例可以包括汽油(作为具有较低汽化热的第一燃料类型)和乙醇(作为具有较大高汽化热的第二燃料类型)。在另一示例中，发动机可以将汽油用作第一燃料类型并且将包含如E85(其具有大约85％乙醇和15％汽油)或M85(其具有大约85％甲醇和15％汽油)的燃料混合物的醇用作第二燃料类型。其它可行的物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。
在又一示例中，两种燃料可以是具有不同醇成分的醇混合物，其中第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇混合物，如E10(其具有大约10％乙醇)，而第二燃料类型可以是具有较高醇浓度的汽油醇混合物，如E85(其具有大约85％乙醇)。附加地，第一和第二燃料也可以在其它燃料特性方面不同，如温度、粘度、辛烷值等不同。此外，一个或两个燃料箱的燃料特点可以频繁地改变，例如，由于每天燃料箱再加注的变化。
控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器112(RAM)、保活存储器(KAM)114和数据总线，其中的电子存储介质在这个具体示例中被示为非临时性只读存储器芯片(ROM)110，用于存储可执行指令。控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了前面讨论的这些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RMP可以通过控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
图2示意性地示出图1的示例燃料系统8。燃料系统8可以运转以将燃料输送到发动机，如图1的发动机10。燃料系统8可以由控制器运转以执行参考图8和图9的程序流描述的部分或全部操作。
燃料系统8能够将来自一个或更多个不同燃料源的燃料提供到发动机。作为一个非限制性示例，可以提供第一燃料箱202和第二燃料箱212。虽然在离散容器的背景下描述用于存储燃料的燃料箱202和212，但应当认识到，这些燃料箱可以替代性地被配置为具有由壁或其它合适隔膜分离的分离燃料存储区域的单个燃料箱。更进一步地，在一些实施例中，这个隔膜可以被配置为选择性地转换两个或更多个燃料存储区域之间的燃料的选择成分，从而确保燃料混合物至少部分地由隔膜分离成第一燃料存储区域处的第一燃料类型和第二燃料存储区域处的第二燃料类型。
在一些示例中，第一燃料箱202可以存储第一燃料类型的燃料同时第二燃料箱212可以存储第二燃料类型的燃料，其中第一和第二燃料类型具有不同的成分。作为一个非限制性示例，包含在第二燃料箱212中的第二燃料类型可以包括提供具有比第一燃料更大的相对爆震抑制能力的第二燃料类型的一种或更多种成分的较高浓度。
通过示例，第一燃料和第二燃料的每个可以包括一种或更多种烃成分，但第二燃料也可以包括比第一燃料更高浓度的醇成分。在一些状况下，当相对于第一燃料以合适量输送时，这个醇成分能够为发动机提供爆震抑制，并且可以包括任何合适的醇，如乙醇、甲醇等。因为醇能够提供比一些烃基燃料(如汽油和柴油)更大的爆震抑制，由于醇的增加的汽化潜热和增压中冷能力，包含较高浓度的醇成分的燃料能够选择性地用于在选择工况期间提供增加的发动机爆震抵抗。
作为另一示例，醇(例如，甲醇、乙醇)可以添加水。因此，水降低醇燃料的可燃性，给存储燃料提供增加的灵活性。附加地，水含量的汽化热增强醇燃料用作爆震抑制剂的能力。更进一步地，水含量能够降低燃料的总成本。
作为一个具体的非限制性示例，第一燃料箱中的第一燃料类型可以包括汽油并且第二燃料箱中的第二燃料类型可以包括乙醇。作为另一非限制性示例，第一燃料类型可以包括汽油并且第二燃料类型可以包括汽油和乙醇的混合物。在又一些示例中，第一燃料类型和第二燃料类型的每个可以包括汽油和乙醇，其中第二燃料类型包括的乙醇成分的浓度比第一燃料(例如，E10作为第一燃料类型并且E85作为第二燃料类型)包括的高。作为又一示例，第二燃料类型可以具有比第一燃料类型相对更高的辛烷值，从而使第二燃料具有比第一燃料更有效的爆震抑制。应当认识到，这些示例应当被认为非限制性的，因为可以使用具有相对不同的爆震抑制特性的其它合适的燃料。在又一些示例中，第一和第二燃料箱中的每个可以存储相同的燃料。虽然描述的示例示出具有两种不同燃料类型的两个燃料箱，但应当认识到在一个替代实施例中，可以仅存在具有单一类型燃料的单一燃料箱。
燃料箱202和212的燃料存储容量可以不同。在描述的示例中，其中第二燃料箱212存储具有较高爆震抑制能力的燃料，第二燃料箱212可以具有比第一燃料箱202更小的燃料存储容量。然而，应当认识到在替代实施例中，燃料箱202和212可以具有相同的燃料存储容量。
燃料可以经由各自的燃料加注通道204和214提供到燃料箱202和212。在一个示例中，其中燃料箱存储不同的燃料类型，燃料加注通道204和214可以包括燃料标识标志，以用于识别将要提供到对应的燃料箱的燃料的类型。
与第一燃料箱202连通的第一低压燃料泵(LPP)208可以运转以经由第一燃料通道230将第一类型的燃料从第一燃料箱202供应到第一组进气道喷射器242。在一个示例中，第一燃料泵208可以是至少部分地布置在第一燃料箱202内的电驱动的较低压力燃料泵。由第一燃料泵208提升的燃料在较低的压力下可以被供应到耦接到第一组进气道喷射器242(本文也称为第一喷射器组)的一个或更多个燃料喷射器的第一燃料导轨240内。虽然第一燃料导轨240被示出将燃料分配到第一喷射器组242的四个燃料喷射器，但应当认识到，第一燃料导轨240可以将燃料分配到任何合适数目的燃料喷射器。作为一个示例，第一燃料导轨240可以将燃料分配到发动机的每个汽缸的第一喷射器组242的一个燃料喷射器。注意在另一些示例中，第一燃料通道230可以经由两个或更多个燃料导轨将燃料提供到第一喷射器组242的燃料喷射器。例如，在发动机汽缸被配置成V型配置的情况下，两个燃料导轨可以用于将来自第一燃料通道的燃料分布到第一喷射器组的燃料喷射器中的每个。
直接喷射燃料泵228包括在第二燃料通道232中并且可以经由LPP208或LPP218被供应燃料。在一个示例中，直接喷射燃料泵228可以是发动机驱动的正排量泵。直接喷射燃料泵228可以经由第二燃料导轨250与一组直接喷射器252连通，并且经由电磁阀236与一组进气道喷射器242连通。因此，由第一燃料泵208提升的较低压燃料可以通过直接喷射燃料泵228进一步加压，以便将直接喷射的较高压燃料供应到耦接到一个或更多个直接燃料喷射器252(本文也称为第二喷射器组)的第二燃料导轨250。在一些示例中，燃料过滤器(未示出)可以被布置在直接喷射燃料泵228的上游以移除燃料的颗粒。进一步地，在一些示例中，燃料蓄压器(未示出)可以耦接到低压泵和高压泵之间的燃料过滤器的下游。
与第二燃料箱212连通的第二低压燃料泵218可以运转以经由第二燃料通道232将第二类型的燃料从第二燃料箱202供应到直接喷射器252。以此方式，第二燃料通道232将第一燃料箱和第二燃料箱的每个流体地耦接到直接喷射器组。在一个示例中，第三燃料泵218也可以是至少部分地布置在第二燃料箱212内的电驱动的低压燃料泵(LPP)。因此，由低压燃料泵218提升的较低压燃料可以通过较高压力燃料泵228进一步加压，以便将直接喷射的较高压燃料供应到耦接到一个或更多个直接燃料喷射器的第二燃料导轨250。在一个示例中，第二低压燃料泵218和直接喷射燃料泵228能够运转以在较高燃料压力(比通过第一低压燃料泵208提供到第一燃料导轨240的第一燃料类型的燃料压力高)下将第二燃料类型提供到第二燃料导轨250。
第一燃料通道230和第二燃料通道232之间的流体连通可以通过第一和第二旁路通道224和234实现。具体地，第一旁路通道224可以将第一燃料通道230耦接到直接喷射燃料泵228上游的第二燃料通道232，而第二旁路通道234可以将第一燃料通道230耦接到直接喷射燃料泵228下游的第二燃料通道232。一个或更多个卸压阀可以包括在燃料通道和/或旁路通道中以阻止或禁止燃料回流至燃料存储箱内。例如，第一卸压阀226可以被提供在第一旁路通道224中以降低或阻止从第二燃料通道232到第一燃料通道230和第一燃料箱202的燃料的回流。第二卸压阀222可以被提供在第二燃料通道232中以减小或阻止从第一或第二燃料通道进入第二燃料箱212的燃料的回流。在一个示例中，较低压力泵208和218可以具有集成到泵的卸压阀。集成的卸压阀可以限制相应提升泵燃料管线中的压力。例如，如果电磁阀236(有意地或无意地)打开并且同时直接喷射燃料泵228正在泵送，则集成在第一燃料泵208中的卸压阀可以限制将以其他方式在第一燃料导轨240中产生的压力。
在一些示例中，第一和/或第二旁路通道也可以用于在燃料箱202和212之间输送燃料。燃料输送可以通过第一或第二旁路通道中的附加止回阀、卸压阀、电磁阀和/或泵的内含物促进，例如，电磁阀236。在又一些示例中，燃料存储箱中的一个可以设置在比另一个燃料存储箱更高的高度处，其中燃料可以经由旁路通道中的一个或更多个从较高的燃料存储箱输送到较低的燃料存储箱。以此方式，燃料可以通过重力在存储箱之间输送，而不用必然需要燃料泵来促进燃料输送。
燃料系统8的各种组件与发动机控制系统(如控制器12)通信。例如，控制器12可以接收来自除了先前参考图1描述的传感器之外的与燃料系统8相关的各种传感器的工况的指示。各种输入可以包括，例如，分别经由燃料水平传感器206和216的存储在燃料存储箱202和212的每个中的燃料量的指示。控制器12也可以接收来自一个或更多个燃料成分传感器的燃料成分的指示，除此之外或作为替代的，根据排气传感器(如图1的传感器128)推断的燃料成分的指示。例如，存储在燃料存储箱202和212中的燃料的燃料成分的指示可以分别由燃料成分传感器210和220提供。附加地或替代地，一个或更多个燃料成分传感器可以沿着燃料存储箱和它们各自的燃料喷射器组之间的燃料通道提供在任何合适的位置处。例如，燃料成分传感器238可以提供在第一燃料导轨240处或沿着第一燃料通道230提供，和/或燃料成分传感器248可以提供在第二燃料导轨250处或沿着第二燃料通道232提供。作为一个非限制性示例，燃料成分传感器能够提供燃料中包含的爆震抑制成分的浓度的指示或燃料的辛烷值的指示给控制器12。例如，一个或更多个燃料成分传感器可以提供燃料的醇含量的指示。
注意，燃料传送系统内的燃料成分传感器的相对位置能够提供不同的优点。例如，设置在燃料导轨处或沿着将燃料喷射器耦接到一个或更多个燃料存储箱的燃料通道设置的传感器238和248，能够提供最终燃料成分的指示，其中两种或更多种不同的燃料在被传送到发动机之前被组合。相比之下，传感器210和220可以提供燃料存储箱里的燃料成分的指示，这可以不同于实际传送到发动机的燃料的成分。
控制器12也能够控制燃料泵208、218和228中的每个的运转以调整传送到发动机的燃料的量、压力、流率等。作为一个示例，控制器12能够改变燃料泵的压力设置、泵冲程量、泵占空比命令和/或燃料流率以将燃料传送到燃料系统的不同位置。电子地耦接到控制器12的驱动器(未示出)可以用于根据需要将控制信号发送到低压泵的每个，以调整相应低压泵的输出(例如，转速)。经由直接喷射泵传送到直接喷射器组的第一或第二燃料类型的量可以通过调整和协调第一或第二LPP和直接喷射泵的输出而调整。例如，较低压力燃料泵和较高压力燃料泵可以运转以维持规定的燃料导轨压力。耦接到第二燃料导轨的燃料导轨压力传感器可以被配置为提供直接喷射器组处得到的燃料压力的估计。然后，基于估计的导轨压力和期望的导轨压力之间的差值，可以调整泵输出。在一个示例中，在高压燃料泵是体积排量燃料泵的情况下，控制器可以调整高压泵的流量控制阀以改变每个泵冲程的有效泵体积。
因此，当直接喷射燃料泵运转时，通过其的燃料流量确保充分的泵润滑和冷却。然而，在不需要直接喷射燃料泵运转的状况期间，例如，在不需要燃料的直接喷射时，和/或当第二燃料箱212中的燃料水平低于阈值时(即，没有足够的爆震抑制燃料可用)，如果通过泵的燃料流量是不持续的，则直接喷射燃料泵不会被充分润滑。
图3示出图2的系统中示出的示例直接喷射燃料泵228。直接喷射燃料泵压缩室408的入口403经由如图2所示的低压燃料泵被供应燃料。燃料可以在其通道中通过直接喷射燃料泵228加压并且通过泵出口404供应到燃料导轨。在描述的示例中，直接喷射泵228可以是包括泵活塞406和活塞杆420、泵压缩室408(本文也称为压缩室)和步进空间418(step-room)的机械驱动的排量泵。活塞406包括顶部405和底部407。步进空间和压缩室可以包括定位在泵活塞的相对侧上的腔。在一个示例中，发动机控制器12可以被配置为通过驱动凸轮410驱动直接喷射泵228中的活塞406。凸轮410包括四个凸角并且每两次发动机曲轴旋转完成一次旋转。
电磁启动的入口止回阀412可以耦接到泵入口403。控制器12可以被配置为通过激励或去激励与驱动凸轮同步的电磁阀(基于电磁阀配置)而调节通过入口止回阀412的燃料流量。相应地，电磁启动的入口止回阀412可以在两种模式下运转。在第一模式下，电磁启动的止回阀412被定位在入口403内以限制(例如，禁止)在电磁启动的止回阀412上游行进的燃料量。相比之下，在第二模式下，电磁启动的止回阀412有效地禁用并且燃料能够在入口止回阀的上游和下游行进。
因此，电磁启动的止回阀412可以被配置为调节进入直接喷射燃料泵内的压缩的燃料的质量(或体积)。在一个示例中，控制器12可以调整电磁启动的止回阀的关闭正时以调节压缩的燃料的质量。例如，晚的入口止回阀关闭可以减少吸入到压缩室408内的燃料质量的量。电磁启动的止回阀打开和关闭正时可以相对于直接喷射燃料泵的冲程正时协调。
泵入口499允许燃料到止回阀402和卸压阀401。止回阀402沿通道435被定位在电磁启动的止回阀402的上游。止回阀402被偏斜以阻止燃料流从电磁启动的止回阀412和泵入口499中流出。止回阀402允许流量从低压燃料泵到电磁启动的止回阀412。止回阀402与卸压阀401并行耦接。当卸压阀401和电磁启动的止回阀412之间的压力大于预定的压力(例如，10巴)时，卸压阀401允许燃料朝向低压燃料泵从电磁启动的止回阀412中流出。当电磁启动的止回阀412被禁用(例如，没有被电气激励)时，电磁启动的止回阀在通过模式中运转并且卸压阀401将压缩室408中的压力调节到卸压阀401的单一卸压设置(例如，15巴)。调节压缩室408中的压力允许从活塞顶部405到活塞底部407形成压力差。步进空间418中的压力是低压泵的出口的压力(例如，5巴)而活塞顶部的压力是卸压阀调节压力(例如，15巴)。压力差允许燃料从活塞顶部405通过活塞406和泵汽缸壁450之间的间隙渗出到活塞底部407，从而润滑直接喷射燃料泵228。
活塞406做上下往复运动。当活塞406在减小压缩室408的体积的方向上行进时，直接燃料喷射泵228处于压缩冲程。当活塞406在增加压缩室408的体积的方向上行进时，直接燃料喷射泵228处于吸气冲程。
前向流出口止回阀416可以耦接在压缩室408的出口404的下游。当直接喷射燃料泵228的出口处的压力(例如，压缩室出口压力)大于燃料导轨压力时，仅出口止回阀416打开以允许燃料从压缩室出口404流入燃料导轨内。因此，在不需要直接喷射燃料泵运转的状况期间，控制器12可以禁用电磁启动的入口止回阀412并且卸压阀401将压缩室中的压力在大部分压缩冲程期间调节到单一基本恒定压力(例如，调节压力±0.5巴)。在进气冲程时，压缩室408中的压力下降到接近提升泵(208和/或218)的压力的压力。当压缩室408中的压力超过步进空间418中的压力时，可以发生DI泵228的润滑。当控制器12禁用电磁启动的止回阀412时，这个压力差也可以有助于泵润滑。这种调节方法的一个结果是燃料导轨被调节到大约402的卸压的最小的压力。因此，如果阀402具有10巴的卸压设置，燃料导轨压力变为15巴，因为这10巴加上提升泵压力的5巴。具体地，压缩室408中的燃料压力在直接喷射燃料泵228的压缩冲程期间被调节。因此，至少在直接喷射燃料泵228的压缩冲程期间，给泵提供润滑。当直接燃料喷射泵进入吸气冲程时，压缩室中的燃料压力可以减小同时只要压力差保持仍提供一些水平的润滑。另一止回阀414(卸压阀)可以与止回阀416并行放置。当燃料导轨压力大于预定压力时，阀414允许燃料朝向泵出口404从DI燃料导轨流出。
注意，图3的DI泵228被描述为DI泵的一种可能配置的一个示例性示例。图3示出的组件可以被移除和/或改变同时当前未被示出的附加组件可以添加到泵228同时仍然维持将高压燃料输送到直接喷射燃料导轨的能力。作为一个示例，在燃料泵228的另一些实施例中可以移除卸压阀401和止回阀402。此外，下面描述的方法可以应用到泵228的各种配置以及图2的燃料系统8的各种配置中。
发明人在此已经认识到图3的高压燃料泵228可以以若干方式运转以产生数据，该数据然后能够用于获得正经由高压泵泵入燃料导轨内的燃料的体积模量。在获得来自车辆的燃料系统的体积模量的其它方法中，泵送的燃料的体积和压力测量在燃料喷射系统的常规操作期间采取。由这些方法产生的问题如压力波以及泵入或喷射到发动机内的不确定的实际燃料体积可以发生在常规系统操作期间。发明人在此已经认识到需要一种可靠计算方法，其用于持续地确定车辆上泵送的燃料的体积模量，其中体积模量被用于，例如，确定混合的燃料混合物的成分。
提出的计算方法可以并入控制器12中并且根据一组参数而被激活，从而持续地测量泵送的燃料的体积模量。控制器可以进一步包括利用体积模量以确定其他参数(如燃料混合物的成分或超临界丙烷的密度)的程序。本文描述的计算方法包括调整高压泵运转并且命令一系列占空比，同时确定(测量)响应的燃料导轨压力和/或泵送的部分燃料体积。在描述确定燃料的体积模量的计算方法之前，提出计算方法中涉及的若干概念。
图4示出直接喷射(高压)燃料泵的映射图，其示出HP泵占空比和泵入燃料导轨内的燃料的部分液体体积之间的关系400。图4的图(线)表示单一燃料的测试，如不同燃料导轨压力下具有特定体积模量的汽油-乙醇混合物。关于图1和图2描述了可能的汽油-乙醇混合物。图形400的每个单独曲线对应于如图例470所示的单一燃料导轨压力值。竖直轴线是泵送的部分液体体积而水平轴线是HP泵占空比。
理想曲线419被示出，其表示具有完美阀的HP泵和不合规的液体(在这种情况下的燃料)，其等价于具有无限体积模量的液体。理想地，对于每单位占空比增加，由一个单位泵送的部分液体体积也增加。现实中，测试的HP泵曲线在图4中被示为曲线428、438、448、458和468。理想曲线419的斜率417与图4中的每个其它曲线的斜率相同。五条实际曲线穿过水平轴线(HP泵占空比)的点453是零流率数据，因为沿水平轴线泵送的部分液体体积是0。根据燃料系统、HP泵和其它组件，实际曲线之间的间距变化，如下面所示。
由于点453或截点453表示具体HP泵的零流率数据，它们能够被绘制在不同的图形上。每个截点(交点)包含三个值，其中一个值(泵送的部分液体体积＝0)在所有截点中共用。另外两个值是HP占空比和燃料导轨压力。因此，现转至图5，截点能够绘制在图形500上，该图形500将燃料导轨压力示为HP泵占空比的函数。图4的截点453在图5中被示为点553。如由点553形成的线所示，图500(零流率函数)在截点590处与水平轴线相切，该截点590在这种情况下与点553、对应于0巴燃料导轨压力的点(图4中的428)重合。由于点553对应于零流率，图500也可以被称为零流量函数。零流率函数是燃料导轨压力和HP泵占空比之间的关系，其中泵送的部分液体体积是0。图500的原点580被标记在图5中，其中原点与竖直轴线和水平轴线的交点重合，或FRP＝0并且占空比＝0。理想地，截点590可以位于与原点580重合的位置，其中泵占空比的任何增加对应于燃料导轨压力的增加。然而，如图500所示(零流率函数)，截点590沿水平轴线位于正占空比值处。
根据图500(由于点553对应于零流率，其也被称为零流量函数)，由于点553沿线设置，能够确定零流量函数的斜率560。注意，点553在实际情况下可以不完全地共线，并且随后可以确定附加点553(来自图4的附加点453)并且统计过程可以用于获得适于零流量数据的最优线性拟合。如图5所示，斜率560可以通过使用应用两个已知点的线方程式而容易地获得。发明人在此已经认识到斜率560直接与流体的体积模量成比例，在这种情况下燃料正被泵送和通过燃料系统喷射。在丙烷被用作燃料的情况下，当它在超临界流体相中时，体积模量也直接与其密度成比例。因此，斜率560可以被用于获得超临界丙烷的密度，可以显著地改变被称为超临界丙烷的密度的重要量。
根据图形500，斜率560可以用于获得泵送的燃料的体积模量，所述燃料可以包含汽油、乙醇和丙烷等的混合物。为了重获斜率560并且因此根据图4和图5重获体积模量，对于命令不同占空比以确定燃料导轨压力和泵送的部分液体燃料体积的过程，若干条件可以被满足以获得体积模量的可靠结果。首先，HP泵可以吸入具有最小量的燃料蒸汽的液体燃料，优选地无蒸汽。如果液体-蒸汽燃料混合物被吸入HP泵内，图4和图5中产生的图形可能是不准确的，从而导致斜率560不准确并且导致燃料体积模量不准确。此外，溢流阀(电磁启动的止回阀)的致动、控制流入泵压缩室408内的燃料的阀可能需要更换。因此，任何减小的溢流阀电流(再发生)可能需要被禁用。
如先前所提到的，在发动机操作期间知道超临界丙烷的密度(直接与其体积模量成比例)是重要的，因为它在短时间周期期间可以显著地改变。在利用液体丙烷的燃料系统中，持续地确定丙烷的密度，因为它可以变得超临界，该超临界对精确地控制到发动机内的喷射是必需的。此外，在利用汽油、丙烷和乙醇的组合的燃料混合物中，获得体积模量是推断特定混合物中的燃料比率的有效方法。知道两种燃料(如汽油和丙烷)之间的燃料比率对进气空燃比的合适控制是必需的。
现在，需要一种实用方法获得图5的数据，因此获得燃料的体积模量。该方法需要用于车辆上并且持续地用以确定体积模量。发明人在此已经认识到这能够以两种方法实现。在整个下面描述的两种方法中，值经由附接到控制器12的传感器或其它装置确定(记录)。
图6图示地示出第一方法600，其用于获得确定体积模量必需的数据。在这种方法中，数据被采集同时未将燃料直接喷射到发动机内，这也被称为零喷射流率。在利用进气道燃料喷射和直接燃料喷射两者的发动机中，发动机被置于无燃料被泵入耦接到HP泵228的燃料导轨内的稳定的怠速状况。方法600示出图601中的泵占空比的命令的变化和图602中的燃料导轨压力的响应变化。在图601和602中，沿水平轴线表示时间。图603示出燃料导轨压力作为泵占空比的函数如何变化。图603也可以被称为零流量函数，因为图603示出0流率下的燃料导轨压力和占空比之间的关系。
根据图6的方法600的事件顺序如下：首先，在时间t1之前，泵占空比被标称地控制并且从而产生燃料导轨压力的响应。在时间t1处，第一泵占空比621被命令而且与对应的燃料导轨压力631一起被记录。在记录值时，占空比增加到622并且在时间t1和t2之间的时间中保持。在这个间隔期间，燃料导轨压力响应并且相比于泵占空比的立即增加，其逐渐地增加。由于燃料导轨压力的缓慢响应，在获得第二个记录之前等待的时间间隔可以是10秒，或直到燃料导轨压力达到稳态值。在时间间隔消逝之后(例如10秒)，增加的占空比622在时间t2处与稳态燃料导轨压力632一起被记录。占空比再次递增地增加到623并且相同量的时间消逝后，在时间t3处记录占空比623和响应的稳态燃料导轨压力633。如图6中所示，这个相同的过程在时间t4和t5处重复。在这个示例方法中，五个数据点被记录，每个数据点包含占空比值和燃料导轨压力值。
由于每个数据点包含两个值(占空比和燃料导轨压力)，五个数据点可以被绘制在离散图603上，其中HP泵占空比是水平轴线并且燃料导轨压力是竖直轴线。每个数据点在图形603上被绘制为其对应的点。例如，包含占空比621和燃料导轨压力631的数据点被绘制为如箭头640所指的图形603上的点641。类似于图5，根据图形603，能够确定斜率687。如图6所示，图形603或零流量函数类似于图5的图形500，但具有关键的不同。该关键的不同是图形603中不存在具有0燃料导轨压力的点。这样的原因是一些燃料系统可以实施燃料导轨压力的较低阈值并且不允许DI泵在该阈值之下运转，甚至在零流率模式中也不允许。在这种情况下，最低的燃料导轨压力被示为点641。然而，由于点641、642、643、644和645沿直线设置，该直线可以根据斜率687而延伸，在截点690处与水平轴线相交。如关于图5解释的，斜率可以用于获得泵送的燃料的体积模量。
现转至图7，第二方法700被图示地示出，其用于获得确定燃料的体积模量所需要的数据。在这个方法中，数据被采集同时标称地将燃料喷射到发动机内并且维持正的燃料流率，该方法与收集数据时禁用直接喷射的方法600相反。方法700利用一系列选择的HP泵工作点，将这些点回归(regressing)以获得截点，并且将截点绘制在离散图上。方法700在图701中示出HP泵的若干工作点的映射图并且图603示出燃料导轨压力作为泵占空比的函数如何变化。图702也可以被称为零流量函数(类似于图603)，因为图702是0流率下的燃料导轨压力和占空比之间的关系。示出泵送的部分液体(燃料)体积对泵占空比的图701类似于图4中示出的图形400。
根据图7的方法700的事件顺序如下：首先，工作点741选定在特定FRP下，在这种情况下，如图例770所示的25巴。另一工作点751选定在相同FRP(25巴)下但在不同的占空比和泵送的部分液体体积下，所以两个工作点741和751沿着FRP限定的共用线设置。物理地，随着选择HP泵的目标FRP和占空比以运转，然后记录响应的泵送的部分液体体积，得到点741，该方法被实施。接着，泵占空比被调整同时维持相同的FRP，所以能够记录对应于不同的泵送的部分液体体积的第二工作点751。由于两个点限定线，斜率730能够根据点741和751(一对工作点)的图示位置计算。使用FRP(25巴)限定的线方程式，能够计算(外推或回归)点761，因为在该点处线穿过水平轴线，或此时泵送的部分液体体积是0(零流率数据)。点761也可以被称为水平轴线截点，其基于已知线斜率(斜率730)对应于零流率数据点。以类似的方式，与其它FRP(如图例770所示的)相关其他工作点对(包括形成数据集的742、752；743、753；744、754；745、755)可以通过HP泵来命令并被用于获得截点762、763、764和765。每个工作点(742、752等)包括占空比、燃料导轨压力和泵送的部分体积。此外，斜率730是数据集的斜率并且每对工作点可以相同。
由于截点761、762、763、764和765表示HP泵的零流率数据，这些截点能够被绘制在离散图702上。例如，包含三个值(占空比、FRP和泵送的0体积)的截点761能够在图形702上被绘制为如箭头740所指的点771。能够应用这个相同的过程，以用于绘制包括点772、773、774和775的图形702的其它点。类似于图6，根据五个点形成的线，能够确定斜率787。数学上，可以通过使用线方程的形成获得斜率787。如所示的，没有数据可用于0FRP，因为一些燃料系统可以是这种情况。在图7中，最低FRP由点771示出。因此，具有斜率787的五个数据点限定的线可以被延伸以在截点790处交于水平轴线。如先前所解释的，斜率787可以用于确定泵送的燃料的体积模量。
如先前所提到的，溢流阀可以耦接在高压泵的上游以控制流入泵压缩室408内的燃料。因此，控制器或其它类型的计算机化装置被用于控制溢流阀相对于泵活塞运动的正时。然而，溢流阀可以变得与驱动凸轮不同步，从而引起溢流阀致动和泵活塞的运动之间的时间差。这个事件被称为溢流阀正时误差。如果在上述计算方法期间存在溢流阀正时误差，零流量函数603和702可以在水平方向上转移，使得截点690和790被转移离竖直轴线更近或更远。对于上述两种提出的计算方法，溢流阀正时误差的存在不会影响所确定的体积模量。如图6和图7所见，如果零流量函数的数据点根据阀正时误差而转移，斜率687和787将保持相同。在获得燃料的体积模量的另一些方法中，溢流阀正时误差可以影响所确定的体积模量。
如图6和图7图示地示出第一方法和第二方法共享类似的过程，所述第一方法和第二方法用于分别根据图603和702获得斜率687和787，但它们在获得限定零流量函数603和702的线的点的过程中不同。示出第一方法和第二方法的过程的流程图能够如图8和图9所示。
图8示出第一计算方法800的流程图。从801开始，确定燃料和发动机系统的若干工况。这些变化取决于系统，并且可以包括如当前发动机转速(如与驱动凸轮410有关)、发动机燃料需求、升压、驾驶员需求转矩、发动机温度、空气充气等因素。第二，在802处，HP泵停止将燃料直接喷射到发动机内并且发动机被设置为稳定的怠速状况。在一些发动机系统中，怠速状况可以包括仅经由进气道喷射来喷射燃料。在这个状态下，HP泵仍然运转但处于零流量状态，该状态可以包括润滑泵以降低泵退化。在建立怠速状况之后，在803处命令占空比。虽然占空比可以近瞬时地改变(如由图6中的图601所示)，响应的FRP逐渐改变。在804处等待时间间隔，其可以取决于具体发动机和燃料系统，在805处确定(记录)响应的稳态FRP。在806处，必须满足结束条件以进行下一步。结束条件可以是收集到最小量的数据，其中每个数据点包含占空比和FRP。替代地，结束条件可以是收集数据的最小量时间消逝或达到阈值占空比上限。在满足该条件之前，重复若干步骤，如图8所示，从而收集更多数据，在持续增加的命令的占空比下重复每个步骤。一旦满足结束条件，在807处将收集的数据绘制在零流量图形上，其中水平轴线是占空比并且竖直轴线是FRP。最后，在808处，绘制的零流量数据被用于获得零流量函数的斜率，并且在809处，斜率被用于获得泵送的燃料的体积模量。注意，在步骤803-805中收集更多的数据点可以增加如步骤807绘制的这些数据点形成的线的准确性。
图9示出第二计算方法900的流程图。从901处开始，确定燃料和发动机系统的若干工况。这些变化取决于系统，并且可以包括如当前发动机转速(如与驱动凸轮410有关)、发动机燃料需求、升压、驾驶员需求转矩、发动机温度、空气充气等因素。第二，在902处，通过HP泵维持到发动机内的直接燃料喷射，从而产生正的燃料流率。接着，在903处，FRP被选择并且占空比被命令，同时记录响应的泵送的部分液体燃料体积。由于需要另一工作点来限定线，在904处命令第二占空比并且泵送的燃料体积再次被记录同时维持相同的FRP。注意，附加工作点可以在相同的FRP下收集。根据工作点，限定在905处回归以获得零流量截点的线。在906处，必须满足结束条件以进行下一步。结束条件可以是测试了最小数目的燃料导轨压力或收集数据的最小量时间消逝。在满足该条件之前，重复若干步骤，如图9所示，从而收集更多的数据，每个步骤在持续增加的FRP和/或命令的占空比下执行。一旦满足结束条件，在907处将收集的数据绘制在零流量图形上，其中水平轴线是占空比并且竖直轴线是FRP。步骤907-909与图8的步骤807-809相同。在908处获得零流量函数的斜率时，在909处，该数据用于确定燃料的体积模量。注意，在步骤903-905中收集更多的数据点可以增加如步骤907中所绘制的这些数据点形成的线的准确性。
通过图8和图9中的流程图描述的过程800和900可以根据控制器12的外部控制方案重复。作为一个示例，每预定时间间隔(如30秒)可以开始过程800和900。在另一示例中，如果节气门改变最小阈值量，则可以开始所述过程。如所示的，存在确定图8和图9的计算方法何时重复的若干可能性。
注意，图8的第一计算方法800在807处获得零流量图形(图6的零流量函数603)，是比根据第二计算方法900在图9的907处获得零流量图形(图7的零流量函数702)，更直接的方法。原因是DI泵已经以第一计算方法中的零流率运转，而第二计算方法中存在正的流率。然而，在第一计算方法中，时间t1、t2、t3、t4和t5之间的时间间隔可以相加为长时间段以获得图603的零流率数据。由于外推数据，第二方法可以需要比第一计算方法更少量的时间，但外推过程本身(回归)会比第一方法中需要的步骤更复杂。
将理解，如图6和图7中的图形分别示出的图8和图9描述的两种计算方法意在非限制性意义地提供调整泵占空比(溢流阀正时)的一般概念，以量化泵占空比和FRP之间的关系。两种计算方法的各个方面可以修改同时仍然获得确定燃料的体积模量所需要的关系。例如，图6中使用了五个工作点，当然根据具体燃料系统，该数目可以改变。另外，由图例770示出的图7中使用的压力可以以类似方式改变。计算方法可以被修改以更好地适应具体的燃料系统，而下面是先前解释的相同的一般方案。
以此方式，车辆上的燃料的体积模量可以以类似方式获悉。上面描述的体积模量计算方法可以取决于已经处于合适位置的传感器和其它组件，而不需要附加压力传感器的使用。因此，相比于可能需要附加组件的其它计算方法，燃料系统的成本可以降低。此外，先前所解释的体积模量计算方法可以在燃料系统正在常规操作模式期间将燃料喷射到发动机内时监测和分析由燃料系统产生的数据。由于未侵入扰乱燃料系统，计算方法(800和900)可以被执行以获得燃料的体积模量同时维持常规燃料泵性能。
注意，本文所包含的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置连用。本文所公开的控制方法和程序可以被存储为非临时性存储器中的可执行指令。本文所描述的具体程序可以表示任意数目的处理策略中的一个或更多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行或在某些情况下省略。同样地，处理顺序不是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的具体策略，可以重复执行所示动作、操作和/或功能中的一个或更多个。此外，所示动作、操作和/或功能可以图形化地表示被编程到发动机控制系统的计算机可读存储介质的非临时性存储器内的代码。
应当认识到，本文所公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够适用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合和子组合。
下面的权利要求具体指出被认为是新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求提到“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包括一个或更多个这样的元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过本申请的修改或通过在这个或相关的申请中出现的新权利要求而要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
Claims (21)
1.一种用于发动机的方法，其包含：
基于高压泵的零流量函数调整所述高压泵的占空比以测量燃料的体积模量，通过所述高压泵泵送所述燃料，并且所述零流量函数基于泵占空比相对于燃料导轨压力发生的变化的变化。
2.根据权利要求1所述的用于发动机的方法，其中确定所述高压泵的所述零流量函数包括：
当未直接将燃料喷射到发动机内并且所述发动机处于稳定的怠速状况时，命令第一泵占空比；
等待直到燃料导轨压力达到稳态值，并且然后确定第一燃料导轨压力；
然后命令第二较高泵占空比并确定第二燃料导轨压力；以及
继续递增地增加泵占空比并确定燃料导轨压力直到达到占空比阈值上限。
3.根据权利要求1所述的用于发动机的方法，其中确定所述高压泵的所述零流量函数包括：
当将燃料直接喷射到发动机内以维持正的燃料流率时，命令对应于大量燃料导轨压力的大量泵占空比并且确定响应的、泵送的液体燃料体积的一部分，从而形成数据集，其中所述数据集包含大量工作点，每个工作点包括占空比、燃料导轨压力和泵送的液体燃料体积的一部分；以及
基于已知线斜率确定对应于零流率数据的大量水平轴线截点。
4.根据权利要求3所述的用于发动机的方法，其中所述已知线斜率是所述数据集的斜率，其中竖直轴线是泵送的液体燃料体积的一部分并且水平轴线是泵占空比。
5.根据权利要求1所述的用于发动机的方法，其中高压泵占空比是控制通过所述高压泵泵入所述燃料导轨内的燃料量的电磁启动的止回阀的关闭正时的测量值。
6.根据权利要求5所述的用于发动机的方法，其中所述电磁启动的止回阀的任何减少的电流被禁用。
7.根据权利要求1所述的用于发动机的方法，其中所述高压泵吸入不具有燃料蒸汽的液体燃料。
8.根据权利要求1所述的用于发动机的方法，其中所述燃料是乙醇和汽油的混合物、丙烷和汽油的混合物或液体丙烷。
9.一种发动机系统，其包含：
发动机；
直接燃料喷射器，其被配置为将燃料直接喷射到所述发动机内；
燃料导轨，其流体耦接到所述直接燃料喷射器；
高压燃料泵，其流体耦接到所述燃料导轨；
控制器，其具有存储在非临时性存储器中的计算机可读指令，以用于：
基于高压燃料泵的零流量函数调整所述高压燃料泵的占空比以测量燃料的体积模量，所述燃料通过所述高压燃料泵泵送并且所述零流量函数基于泵占空比相对于燃料导轨压力发生的变化的变化。
10.根据权利要求9所述的发动机系统，其中确定所述高压燃料泵的所述零流量函数包括：
当没有直接将燃料喷射到发动机内并且所述发动机处于稳定的怠速状况时，命令第一泵占空比；
等待直到燃料导轨压力达到稳态值，并且然后确定第一燃料导轨压力；
然后命令第二较高泵占空比并且确定第二燃料导轨压力；以及
继续递增地增加泵占空比并且确定燃料导轨压力直到达到占空比阈值上限。
11.根据权利要求9所述的发动机系统，其中确定所述高压燃料泵的所述零流量函数包括：
当将燃料直接喷射到发动机内以维持正的燃料流率时，命令对应于大量燃料导轨压力的大量泵占空比并且确定响应的、泵送的液体燃料体积的一部分，从而形成数据集，其中所述数据集包含大量工作点，每个工作点包括占空比、燃料导轨压力和泵送的液体燃料体积的一部分；以及
基于已知线斜率确定对应于零流率数据的大量水平轴线截点。
12.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述已知线斜率是所述数据集的斜率，其中竖直轴线是泵送的液体燃料体积的一部分并且水平轴线是泵占空比。
13.根据权利要求9所述的发动机系统，其中高压泵占空比是控制通过所述高压燃料泵泵入所述燃料导轨内的燃料量的电磁启动的止回阀的关闭正时的测量值。
14.根据权利要求13所述的发动机系统，其中所述电磁启动的止回阀的任何减少的电流被禁用。
15.根据权利要求9所述的发动机系统，其中所述高压燃料泵吸入不具有燃料蒸汽的液体燃料。
16.根据权利要求9所述的发动机系统，其中所述燃料是乙醇和汽油的混合物、丙烷和汽油的混合物或液体丙烷。
17.一种用于发动机的方法，其包含：
当没有经由高压泵将燃料直接喷射到发动机内并且所述发动机处于稳定的怠速状况时，确定高压泵占空比和燃料导轨压力之间的关系；以及
从所述关系获得斜率以确定燃料的体积模量。
18.根据权利要求17所述的用于发动机的方法，其中确定所述关系包括：
递增地增加泵占空比并且在测量每个泵占空比的响应的燃料导轨压力之前，等待一段时间；以及
持续递增地增加泵占空比直到达到阈值占空比上限。
19.一种用于发动机的方法，其包含：
当将燃料直接喷射到发动机内以维持正的燃料流率时，确定高压泵占空比和燃料导轨压力之间的关系；以及
从所述关系获得斜率以确定燃料的体积模量。
20.根据权利要求19所述的用于发动机的方法，其中确定所述关系进一步包含：
选择大量工作点，每个工作点包括对应于泵送的燃料体积的一部分的泵占空比和燃料导轨压力；
回归每个工作点以获得与水平轴线的大量交点，其中所述水平轴线是泵占空比；以及
将所述交点绘制在图形上。
21.根据权利要求20所述的用于发动机的方法，其中回归每个工作点包括基于泵占空比和泵送的燃料体积的一部分获得线的斜率。
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