CN104975995A - 用于燃料蒸汽管理的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于燃料蒸汽管理的方法和系统。提供了用于提高滤罐抽取完成的效率的方法和系统。基于发动机工况,滤罐被抽取至压缩机入口或节气门出口。在抽取状况下,随着滤罐负载变化,通过滤罐的抽取流被改变,使得总发动机燃料供给的固定预选部分被输送为燃料蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及来自增压发动机中的燃料系统滤罐的燃料蒸汽的抽取(purge)。
背景技术
车辆排放控制系统可以被配置为将来自燃料箱再加燃料和每日发动机运行的燃料蒸汽存储在活性碳滤罐中。在随后的发动机运行期间,所存储的蒸汽可以被抽取到它们被燃烧的发动机中。例如,可以使用在发动机旋转期间产生的进气歧管真空来吸入所存储的燃料蒸汽。作为另一个示例,可以直接或间接使用增压进气来将燃料蒸汽抽取至发动机。
在滤罐抽取期间,发动机控制系统可能试图尽可能快且尽可能完全地抽取滤罐。然而,可能遇到与维持发动机空燃比以及发动机空气流速有关的各种抽取限制。作为一个示例,当滤罐几乎充满和/或当环境状况为热时,滤罐抽取速率可能被限制到发动机燃料喷射速率的一小部分。在另一示例中,当滤罐部分充满或当环境状况为冷时,并且同时发动机处于低负载怠速状况,滤罐抽取速率可能基于能够由发动机吸收的空气量而被限制。因此,如果进入发动机的未节流的空气量变得太大,则燃料消耗会增加以将发动机维持在化学计量。作为进一步的示例,当滤罐几乎充满和/或当在环境状况为冷时,滤罐抽取速率可能被滤罐抽取阀的流速限制。各种限制使得当发动机的空气流速例如由于节气门关闭事件而下降时,从滤罐到发动机进气的燃料流能够被迅速降低。
然而,发明人在此已经认识到,施加在滤罐抽取流速上的限制会导致滤罐抽取不足,这使废气排放退化。发明人已经认识到,通过在工况上将抽取流调节到一定义比例的进气空气流,可以在更大范围的工况上应用较高的抽取速率。例如,在滤罐负载较高的抽取状况期间,例如当滤罐几乎充满时,由于到发动机的空气流较高并且燃料消耗速率较高,因此能够容忍较高的抽取速率。在滤罐负载较低的状况期间,例如当滤罐几乎是空的,可以使用较高的抽取流速来更完全地使滤罐变空,而不会产生过度燃料供给问题。
因此,按照惯例,抽取燃料流速已经是抽取控制的焦点。然而,发明人已经认识到,可以改为通过关注归一化抽取空燃比(或phi_purge)来改善抽取控制。关注phi_purge允许在给定的抽取周期上的较高的净抽取流速。因此,第一限制变为phi_purge,而不是抽取燃料流速。接着,第二限制是抽取燃料速率和发动机在有意增加燃料消耗的情况下能够吸收的抽取空气速率的总和。
发明内容
因此,在一个示例中,可以在发动机工况的更大范围内使用一种用于发动机的方法更完全地执行滤罐抽取,该方法包括:在压缩机上游的第一位置和进气节气门下游的第二位置中的每一处从燃料滤罐系统接收抽取流,并且调整抽取流为预选比例的总发动机燃料。以此方式,可以启用比率抽取。
作为一个示例,在抽取状况下,通过滤罐的抽取流可以被调整为使得抽取燃料蒸汽构成总发动机燃料的固定预选部分,例如大致20%。因此,当发动机燃料供给随着发动机负载从最小发动机燃料供给变化到最大发动机燃料供给时,总发动机燃料的燃料蒸汽分数可以被维持。因此,随着总发动机燃料的增加或减少,抽取流可以被相应地调整。来自燃料喷射器的发动机的液体燃料供给可以被调整以提供剩余的燃料分数。因此,抽取流也可能受滤罐负载的影响。因此,为了维持预选的燃料蒸汽分数,当滤罐负载较高时,可以应用较低的抽取流速,而当滤罐负载较低时,可以应用较高的抽取流速。另外,随着滤罐负载减小,燃料蒸汽分数可以降低,并且液体燃料分数可以相应地被增加,以维持空燃比。
基于工况还可以调整抽取的位置。具体地,抽取流可以被吸入进气压缩机上游(以及进气节气门上游)的第一位置或进气节气门下游(以及进气压缩机下游)的第二位置。在一些实施例中,抽取流的一部分可以被引导到第一位置,而抽取流的剩余部分被引导到第二位置。该引导可以基于发动机工况,包括增压压力和歧管压力。当歧管压力较低时(例如,高发动机负载),可以使用发动机进气真空将抽取蒸汽吸入节气门下游的进气口,同时将抽取燃料分数保持在确定的比例。当歧管压力较高时(例如,低发动机负载),可以使用压缩机旁路流在抽气机处吸入真空,抽气机真空被用来在压缩机上游以确定的比例抽取燃料蒸汽。
在发动机进气流较高时的发动机工况期间,进气流可以不受限制并且总发动机燃料供给需求可以较高。因此,可以使用进气真空,但是以较低的归一化抽取空燃比,将较大绝对量的抽取燃料蒸汽从高负载的滤罐吸入发动机中,在节气门下游。因此,当滤罐负载较高时,并且气流并不被限制(例如,当增压正在构建)时,滤罐抽取阀打开程度可以被增加,使得抽取燃料蒸汽能够经由第一抽取导管被吸入发动机进气口中,在进气节气门下游的位置。随着滤罐负载减小,并且当发动机仍在非增压运行时,应用较高的滤罐气流速率以维持相同的抽取蒸汽燃料质量速率或归一化抽取空燃比。通过几乎为空的滤罐的气流增加有利地使滤罐温暖,从而提高了来自滤罐的燃料蒸汽的解吸附并且改善了滤罐的完全抽取。在发动机负载较低并且发动机进气流较低的发动机工况期间,进气流可以受到限制,并且发动机可以增压运行。在这种状况期间,可以通过调整喷射器切断阀的位置以控制在喷射器处的动力流和真空生成,以此将抽取引导到压缩机上游的位置。通过改变喷射器真空,到上游位置的抽取流可以被调整,使得总发动机燃料供给的预选比例经由抽取流提供,其中抽取流速随着滤罐负载减小而增加。替换地,喷射器切断阀可以是开/关阀。在这种情况下,滤罐抽取阀对于调整流入喷射器吸入口的流是有用的。
以此方式,当总发动机燃料供给从最大发动机燃料供给状况转换到最小发动机燃料供给状况时,来自燃料系统滤罐的抽取流速和接收抽取流的位置可以被调整,使得抽取燃料蒸汽构成固定的预选比例的总发动机燃料供给。该方法允许当滤罐为高负载并且发动机燃料供给速率较高时,滤罐被逐渐抽取。该方法还允许当滤罐为低负载并且发动机燃料供给速率较低时,通过使更多空气流过滤罐,以此更完全地抽取滤罐。通过将抽取流维持为固定比例的总发动机燃料供给,即使当发动机燃料供给速率变化时,通常也能够在滤罐处使用较高的抽取流速。这允许对滤罐进行更完全的抽取,从而提高滤罐吸附效率和废气排放。另外,通过实现更高的抽取速率,较大比例的发动机燃料可以被提供为燃料蒸汽,从而减少所需的液体燃料供给,并且提供燃料经济性。通过使用比率抽取,抽取燃料质量速率随着总发动机燃料质量速率而成比例增加,直到当燃料蒸汽存储系统达到管道相关的流限制时的点。在这种情况下,是管道,而不是经典的“最大允许抽取燃料质量速率”限制,限制了进一步抽取流速。
应该理解,提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一批概念,这些概念在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着识别了要求保护的主题的关键或必要特征,要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一限定。此外,要求保护的主题不限于解决上面或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1-3示出被配置用于将燃料蒸汽从燃料系统抽取到发动机的发动机系统的示例实施例。
图4示出用于调整从滤罐到发动机进气的燃料流速,使得抽取蒸汽构成预选比例的总发动机燃料供给的示例方法。
图5-6示出根据本公开的来自滤罐的抽取流和总发动机燃料供给之间的示例关系。
图7示出根据本公开的示例滤罐抽取操作。
图8-9示出用于抽取空燃比控制的示例框图。
具体实施方式
提供了用于改进耦接在发动机系统(例如,图1-3的发动机系统)中的燃料系统滤罐的完全抽取的方法和系统。发动机控制器可以被配置为执行控制例程,例如图4的示例例程,以当发动机工况改变时调整滤罐的抽取,使得从抽取燃料蒸汽提供预选比例的总发动机燃料供给。特别地,来自滤罐的燃料流速可以随着滤罐负载改变而改变,使得来自滤罐的发动机燃料部分被保持在预选比例周围(图5-6)。在图7中描述了示例滤罐抽取操作。在图7-8示出抽取空燃比控制的示例框图。
现在提供本文所用术语的说明。如本文使用的,总发动机空气质量速率是从所有来源进入发动机的空气(包括经过燃料蒸汽存储滤罐的空气)的质量流速。如本文使用的,总发动机燃料质量速率是从所有来源进入发动机的燃料(包括来自燃料蒸汽存储滤罐的燃料)的质量速率。如本文使用的,抽取空气质量速率是通过滤罐排气阀进入滤罐的空气的质量速率。如本文使用的,抽取燃料速率是离开滤罐并且经由滤罐抽取阀吸收到发动机中的燃料的质量速率。如本文使用的,总发动机空燃比是总发动机燃料质量速率除以总发动机空气质量速率。如本文使用的,归一化总发动机空燃比是总发动机空燃比除以化学计量空燃比。在本文中这也被称为phi。如本文使用的,抽取空燃比被计算为抽取燃料速率除以抽取空气速率。如本文使用的,归一化抽取空燃比被计算为抽取空燃比除以化学计量空燃比。在本文中这也被称为phi_purge。
转到图1,其示出包括发动机12的示例发动机系统10。在本示例中,发动机12是车辆的火花点火发动机,该发动机包括多个气缸(未示出)。在每个气缸中的燃烧事件驱动活塞,活塞继而使曲轴旋转,如本领域技术人员所熟知的。进一步地,发动机12可以包括多个发动机阀,用于控制多个气缸中的气体的进气和排气。
发动机12包括控制系统46。控制系统46包括控制器50,控制器50可以是发动机系统的任何电子控制系统,或者发动机系统被安装在其中的车辆的任何电子控制系统。控制器50可以被配置为至少部分地基于来自发动机系统内的一个或多个传感器51的输入来进行控制决定,并且可以基于该控制决定来控制致动器52。例如,控制器50可以将计算机可读指令存储在非暂时性存储器中,并且致动器52可以经由指令的执行来控制。
发动机12具有发动机进气系统23,其包括沿进气道18流体地耦接到发动机进气歧管24的主空气进气节气门22。空气可以从进气系统进入进气道18,进气系统包括与车辆的环境连通的空气清洁器33。节气门22的位置可以由控制器50经由提供给节气门22所包括的电动马达或致动器的信号来改变,这种配置通常被称为电子节气门控制。以此方式,节气门22可以被操作以改变提供给进气歧管和多个发动机汽缸的进气。
大气压力(BP)传感器44可以耦接在进气道18处,例如在空气清洁器的上游,用于提供关于大气(例如,大气层)压力的信号至控制器50。另外,空气质量流量(MAF)传感器58可以耦接在进气道18中,在空气清洁器33的正下游,用于提供关于进气道中的空气质量流量的信号至控制器50。在其他示例中,MAF传感器58可以耦接在进气系统或发动机系统的其他地方,并且进一步地,可以存在布置在进气系统或发动机系统中的一个或多个附加的MAF传感器。进一步地,传感器60可以耦接到进气歧管24,用于提供关于歧管空气压力(MAP)和/或歧管真空(MANVAC)的信号至控制器50。例如,传感器60可以是读取真空的压力传感器或计量传感器,并且可以将作为负真空(例如,压力)的数据传递到控制器50。在一些示例中,附加的压力/真空传感器可以耦接在发动机系统的其他地方,以向控制器50提供关于发动机系统的其他区域的压力/真空的信号。
发动机系统10可以是增压发动机系统,其中该发动机系统进一步包括增压装置。在本示例中,进气道18包括压缩机90,用于对沿着进气道18接收的进气增压。增压空气冷却器(或中间冷却器)26耦接在压缩机90下游,用于在输送至进气歧管之前冷却增压的空气充气。在增压装置是涡轮增压器的实施例中,压缩机90可以耦接到排气涡轮机(未示出)并通过排气涡轮机驱动。进一步地,压缩机90可以至少部分地由电动马达或发动机曲轴来驱动。
可选的旁路通道28可以耦接在压缩机90两端,以便将由压缩机90压缩的至少一部分进气转移回压缩机的上游。通过旁路通道28转移的空气量可以通过打开位于旁路通道28中的旁通阀(CBV)30的程度来控制。通过控制CBV 30并且改变通过旁路通道28转移的空气量,可以调节在压缩机下游提供的增压压力。这种配置使得能够进行增压控制和喘振控制。
在图1的实施例中,压缩机入口压力(CIP)传感器41被布置在进气道18和旁路通道28的接合处的下游以及压缩机的上游。CIP传感器41可以提供关于CIP的信号至控制器50。
发动机系统10进一步包括喷射器80。喷射器80可以是喷射器、抽气机、引射器、文丘里管、喷射泵或类似的被动装置。喷射器80被定位在将压缩机旁通的旁路导管81中。旁路导管81可以基本上平行于压缩机旁路通道28被布置。旁路导管81可以包括喷射器关闭阀(ESOV)82,用于控制动力流通过喷射器。具体地,通过调整ESOV82的打开程度,可以改变从增压空气冷却器的下游到压缩机入口的压缩机再循环流。例如,ESOV 82可以被主动地控制以允许/禁止动力流通过每个喷射器(在二元ESOV的情况下),或者减少/增加通过喷射器的动力流(在连续可变的ESOV的情况下)。由于在所描绘的示例中喷射器80是会聚-发散的形状,从抽气机的动力流入口到抽气机的混合流出口的空气流可以在抽气机的吸入抽头或颈部处产生低压。接着,所产生的真空可以被施加到耦接到抽气机的真空消耗装置。在本示例中,喷射器80耦接到燃料蒸汽抽取系统71,其中燃料滤罐63是真空消耗装置。如本文中所阐述的,在选定的条件期间,通过旁路导管81的流可以被用于在抽气机处产生真空,接着该真空被用于将燃料蒸汽从燃料滤罐63抽取到发动机进气歧管24。在替换示例中,抽气机可以耦接到额外的真空消耗装置,例如制动增压器真空罐、真空致动阀(例如,真空致动废气门)等。
在所描绘的示例中,ESOV 82被布置在旁路导管81中,在抽气机80的喉部的上游。然而,在其他实施例中,ESOV可以被布置在抽气机的喉部的下游(例如,在出口管或出口管的下游),或者ESOV可以被集成到抽气机(例如,阀可以被布置在抽气机的喉部)。所描绘的定位ESOV的一个优点是,与ESOV在抽气机的下游或者ESOV被集成到抽气机的配置相比,当ESOV在抽气机颈部的上游时,与ESOV关联的压力损失具有较少的影响。
ESOV 82可以是被电气致动的电磁阀,并且其状态可以由控制器50基于各种发动机工况进行控制。然而,作为一种替代方案,ESOV可以是气动(例如,真空致动)阀;在这种情况下,用于阀的致动真空可以来源于进气歧管和/或真空罐和/或发动机系统的其他低压吸收器(sink)。在ESOV是气动控制阀的实施例中,ESOV的控制可以独立于动力传动系统控制模块进行(例如,ESOV可以基于发动机系统内的压力/真空水平来被动地控制)。
无论是电致动还是真空致动,ESOV 82可以是二元阀(例如,双向阀)或连续可变阀。二元阀可以被控制为完全打开或者完全关闭(切断),使得二元阀的完全打开位置是阀不施加流动限制的位置,并且二元阀的完全关闭位置是阀限制所有流使得没有流可以穿过阀的位置。与之相比,连续可变阀可以部分打开到不同程度。连续可变ESOV的实施例可以在控制动力流通过抽气机时提供更大的灵活性,缺点是连续可变阀可以比二元阀更昂贵。在其他示例中,ESOV 82可以是闸门阀、枢转板阀、提升阀或另一种合适类型的阀。
在所描绘的示例中,提供不同于包括喷射器的旁路导管81的旁路通道28,使得增压压力和真空产生可以被独立控制。例如,在压缩机喘振条件期间,CBV 30可以被打开,使得压缩机再循环经由压缩机旁路通道28被增加,以释放喘振。同样地,经由ESOV 82通过旁路导管81的压缩机再循环流可以被用于控制通过抽气机80的动力流和用于滤罐抽取的真空生成。因此,可以不通过限制性喷射器来实现大的且合理的控制流速率。因此,在替换实施例中,可以需要两个阀,包括大阀和小阀,大阀用于使TIP快速下降,而小阀用于进行连续旁路控制且用作ESOV。
在一些实施例中,可选的进气系统(AIS)节气门(未示出)可以被包括在进气通中,在压缩机90上游。当被包括时,AIS节气门的位置可以通过控制器50经由提供给AIS节气门所包括的电动马达或致动器的信号来改变。以此方式,AIS节气门可以被操作以改变进气道中在压缩机入口处的压力,这继而可以改变连接到燃料蒸汽存储滤罐的管道中的压缩机再循环流的流速。
在图1的实施例中,发动机系统10进一步包括包含油箱61的燃料蒸汽抽取系统71,油箱61存储在发动机12中燃烧的挥发性液体燃料。燃料箱可以经由包括燃料箱隔离阀(FTIV)68的导管62将燃料蒸汽传递到燃料滤罐63。在燃料箱中产生的每日和再填充燃料蒸汽可以通过打开FTIV 68通气(vent)到滤罐63。在所有其他状况期间,FTIV 68可以保持关闭。因此,为了避免燃料蒸汽从燃料箱排出并且进入大气,燃料箱通过吸附滤罐63通气到大气。吸附滤罐可以具有显著容量,用于以吸附状态存储烃基、醇基和/或酯基的燃料。例如,滤罐可以填充有活性炭颗粒和/或替换的高表面积材料。然而,燃料蒸汽的持续吸附最终将减少吸附滤罐用于进一步存储的容量。因此,吸附滤罐可以周期性地抽取吸附的燃料,如在下文中进一步说明的。
在图1所示的实施例中,发动机系统10可以被配置为经由两个抽取路径之一接收来自燃料箱61的抽取流。第一路径是,抽取蒸汽经由抽取阀65、止回阀86和导管76行进到位置74并且接着进入进气歧管74。抽取蒸汽还可以经由抽取阀165、止回阀88和导管84,并且经由喷射器80行进到位置72,抽取流接着从位置72通过压缩机90、增压空气冷却器26和节气门22行进到进气歧管24。也就是说,在给定的时间,抽取流在第一位置72或第二位置74处被接收。抽取流经由第一抽取导管76使用在发动机运行期间产生的发动机进气歧管真空在第二位置74处被接收。因此,在当发动机进气流不受限制时(例如,当发动机非增压运行和/或以较高的发动机负载运行时)的状况期间,抽取流在第一位置被接收。抽取流经由第二导管84使用在抽气机80处抽吸的真空在第一位置处被接收。因此,在当发动机进气流受限制(例如,当发动机增压运行时)的状况期间,抽取流在第二位置处被接收。抽取导管76可以基本上平行于抽取导管84布置。在抽取到第二位置74期间,滤罐抽取阀65控制从滤罐沿抽取导管76到进气歧管中的燃料蒸汽的流动。与之相比,在抽取到第一位置72期间,抽气机切断阀(ASOV)82控制从滤罐沿耦接到抽气机80的颈部的抽取导管84到进气歧管中的燃料蒸汽的流动,如在下文中将进一步说明的。在一些实施例中,第二滤罐抽取阀165可以可选地被包括在第二抽取导管84中。在这样的实施例中,每个燃料引入点可以存在一个抽取阀。控制通过第一抽取导管的流的抽取阀65可以被配置为连续可变抽取阀。与之相比,抽取阀165可以被配置为更简单且更便宜的二元(开/关)阀,因为通过第二导管的抽取流主要经由对ASOV 82的调整来控制。因此,燃料蒸汽抽取系统可以是真空消耗装置,其可以在增压状况和非增压状况期间根据需要请求真空,用于抽取存储在滤罐中的燃料蒸汽。
当抽取条件被满足时,例如当滤罐饱和时,存储在燃料蒸汽滤罐63中的蒸汽可以被抽取到第一位置和第二位置中的一个或多个。例如,当MAP低于大气压力时(例如,当发动机以较高的负载运行和/或当增压未启用时),可以通过打开滤罐抽取阀65经由抽取导管76将滤罐抽取到进气歧管24。虽然示出单个滤罐63,但是应当理解,任何数量的滤罐可以被耦接在发动机系统10中。在一个示例中,滤罐抽取阀65可以是电磁阀,其中经由滤罐抽取螺线管的驱动来执行阀的打开或关闭。滤罐63进一步包括第一通风口67,用于当存储或捕获来自燃料箱61的燃料蒸汽时将气体引导离开滤罐63,到达大气。当经由导管76抽取存储的燃料蒸汽到进气歧管24时,第一通风口67还可以允许新鲜空气被吸入到燃料蒸汽滤罐63。
虽然这个示例示出了与新鲜且未加热的空气连通的通风口67,但是也可以使用各种修改。通风口67可以包括滤罐排气阀69,以调整滤罐63与大气之间的空气和蒸汽的流动。如图所示,压力传感器49可以被耦接到滤罐63(例如,布置在其中),并且可以提供关于滤罐中的压力的信号至控制器50。在其他示例中,压力传感器49可以被布置在其他地方,例如在导管76和导管84的接合处。通过将压力传感器49放在滤罐中,压力传感器能够根据阀位置测量不同的压力特征。例如,在排气阀69关闭而FTIV 68打开的情况下,压力传感器49测量油箱压力。在FTIV 68关闭而排气阀69打开的情况下,压力传感器49给出了增量(delta)压力,该压力随着抽取空气容积流速单调增加。
在抽取导管76和84的每一个中布置止回阀。具体地,第一止回阀86被布置在第一抽取导管76中,并且第二止回阀88被布置在第二抽取导管84中。止回阀86和88可以被配置为确保空气和燃料蒸汽从滤罐朝向进气歧管单向流动,并且防止空气从进气歧管朝向滤罐倒流。虽然所描绘的实施例将止回阀88示为不同的阀,但是在替换实施例中,止回阀88可以被集成到抽气机80,例如靠近抽气机的吸入抽头或颈部。在抽气机80的背景下,止回阀88还可以防止来自压缩机的上游的进气道的逆流,例如这种情况可能发生在当压缩机入口压力高于在抽气机流动源处(在这种情况下,为增压空气冷却器下游以及进气节气门上游的位置)的压力期间。因此,有利的是,这种布置被设计为使得通过抽气机的压差驱动动力流速可以是可变的和间歇的(与动力流速始终可用的工业应用形成对照)。
通过各种导管的抽取流可以发生在互斥状况期间。然而,可能存在抽取流同时经由两个抽取路径被接收的状况。在高进气歧管真空处,所有的流通过导管76。在高增压条件下,所有的流通过导管84。在TIP处存在浅的进气歧管真空和高于环境的轻微加压的窄状况下,两条路径可以是在用的(active)。当系统快速地从歧管真空(manvac)变至TIP压力时,入口空气中的抽取蒸汽的浓度会产生“跳跃”。当系统快速地从TIP压力变至歧管真空时,入口空气中的抽取蒸汽的浓度会产生“双吞气(double gulp)”。
在抽取气流互斥地经由抽取路径提供的状况期间,抽取流经由第一抽取导管还是第二抽取导管被引导的选择可以基于发动机气流是否是受限的,例如可以基于增压操作来确定。因此,当发动机不在增压运行时(或当增压正在构建时)并且当发动机气流不受限制时,滤罐63可以经由第一导管76抽取到发动机进气口。在这些抽取状况期间,当滤罐负载较高时,如果抽取流被保持为总发动机燃料供给的固定部分,则滤罐的较高负载可以被抽取到进气口而不引起燃料或空气偏移。因此,在较高的滤罐负载状况下,可以以较低的流速抽取滤罐。接着,随着滤罐负载减小,可以用较高的抽取流速抽取滤罐。可以调整对发动机的液体燃料供给,使得总发动机燃料供给的其余部分被提供为液体燃料,以将燃烧的空燃比维持在期望的水平,例如在化学计量。与之相比,当发动机在增压运行时(或在构建增压之后)并且当发动机气流受限时,滤罐63可以经由第二导管84抽取到发动机进气口。在这些抽取状况期间,当滤罐负载较低时,如果抽取流被保持为总发动机燃料供给的固定部分,则滤罐的较低负载可以更完全地被抽取到进气口而不引起燃料或空气偏移。因此,在较高的滤罐负载状况下,可以以较低的流速抽取滤罐,滤罐气流速率随着滤罐负载减小而增加。可以调整对发动机的液体燃料供给,使得总发动机燃料供给的其余部分被提供为液体燃料,以将燃烧的空燃比维持在期望的水平,例如在化学计量。
因此,在接近满滤罐状况期间(例如,当滤罐负载高于阈值时),和/或当环境条件温暖时,滤罐流出成分包括几乎100%的燃料蒸汽。在这种状况期间,通常,气态燃料速率被限制为发动机可假设的最低可能的喷射速率的一部分。发明人在此已经认识到,这种策略可能限制滤罐抽取。在此,不通过限制发动机喷射速率,而是改为通过在将发动机燃料供给的固定部分输送为抽取燃料蒸汽并且将发动机燃料的剩余部分输送为液体燃料的情况下能够实现期望的喷射速率,以此可以在不影响发动机性能的情况下改善滤罐抽取。
同样地,在部分满(例如,半满)的滤罐状况期间(当滤罐负载高于下阈值并且低于上阈值时),和/或当环境条件冷时,或者当发动机在低负载怠速状况时,滤罐流出成分包括15%至40%的燃料蒸汽。在这种状况期间,通常,基于允许绕过节气门的发动机空气限制来限制滤罐抽取速率。这是因为,如果未节流的空气变得过多,燃料消耗会增加以保持化学计量的空燃比,从而导致燃料经济性退化。发明人在此已经认识到,这种策略也会限制滤罐抽取。在此,不通过基于空气限制来限制发动机喷射速率,而是改为通过在将发动机燃料供给的固定部分输送为抽取燃料蒸汽并且将发动机燃料的剩余部分输送为液体燃料的情况下能够调整抽取速率,以此可以在不引起气流误差的情况下改善滤罐抽取,同时也提高了燃料经济性。
作为另一示例,在几乎空的滤罐状况期间(当滤罐负载低于下阈值时),和/或当环境条件冷时,或者当发动机高于发动机怠速时,滤罐流出成分包括1%至10%的燃料蒸汽。在这种状况期间,通常,滤罐抽取率被滤罐抽取阀的流速限制。结果,滤罐抽取保持不完全并且滤罐可能永远不会达到0%负载量。发明人在此已经认识到,这种策略也会限制滤罐抽取。相反,通过施加固定的蒸汽燃料部分,其在滤罐轻负载时产生较高的滤罐气流速率,从而将燃料流速保持为类似于在滤罐高负载时。通过轻负载滤罐的较高气流使滤罐温暖,从而使滤罐放出比其冷时更多的燃料蒸汽,从而增加抽取完成。在此,不通过基于抽取阀的流速来限制滤罐抽取速率,而是改为通过完全打开抽取阀并且使抽取流速更高,同时将抽取蒸汽输送为固定部分的发动机燃料供给,以此可以更完全地抽取滤罐。即使在这种状况期间使用较高的抽取速率,滤罐的低负载也会减少过度燃料供给的担忧。
因此,如本文所阐述的,通过在滤罐和不同的真空源(发动机进气真空或抽气机真空)之间使用多个(两个或更多个)阀,可以在两个阶段中抽取滤罐。在第一阶段期间,当滤罐为高负载时,可以在较低的气流通过滤罐的情况下以较慢的速率抽取滤罐。接着,在第二阶段期间,当滤罐很大程度上是空的时,一股空气可以被引入到滤罐中,从而允许滤罐在抽取周期被充分有效地排空,从而改善后续燃料滤罐的性能。在轻负载状况期间通过滤罐的较高气流导致小的燃料蒸发效应,这个效应被通过滤罐的环境空气的大得多的变暖效应掩蔽。因此,通过滤罐的空气流将滤罐温暖至环境条件,从而改善来自滤罐的燃料蒸汽解吸,由此改善滤罐抽取。
图2-3示出图1的发动机系统10的替换实施例200、300。因此,先前在图1中介绍的部件在图2-3中编号类似,并且为了简洁不再介绍。
图2示出示例实施例200,其中沿着第一抽取导管和第二抽取导管的每一个的来自滤罐的抽取流经由喷射器被吸入。因此,这是因为发动机能够更好地处理通过喷射器的抽取流(与直接喷射相比),因为喷射器增强了歧管真空并且增加了通过导管76的最大抽取流(空气和蒸汽结合)容量。具体地,沿着第一导管76的抽取流被吸入抽气机180,之后经由抽取导管183在节气门出口处被吸入进气歧管24。止回阀186被包括在抽取导管183中,以防止蒸汽朝向滤罐逆流并且防止抽取燃料蒸汽流入抽取导管81并朝向压缩机入口流动。同样地,抽取导管81可包括进一步的止回阀188,以防止蒸汽朝向滤罐逆流并且防止抽取燃料蒸汽流入抽取导管183并朝向节气门出口流动。
在所描绘的实施例中,在点180处的压力低于大气压力时(例如,当发动机进气流不受限制时)的状况期间,可以通过以下方式抽取滤罐:打开滤罐抽取阀65,并且经由抽取导管76吸入燃料蒸汽,接着通过抽气机180,并且接着经由抽取导管183,到达节气门22下游的进气歧管。可以调整抽取流速,使得燃料蒸汽构成总发动机燃料供给的预选比例,即使是在发动机燃料供给变化时。例如,抽取燃料蒸汽可以被调整为最大是总发动机燃料供给的20%。因此,在较高的滤罐负载状况下,可以以较低的抽取流速抽取滤罐,并且接着当滤罐负载减小时,可以用较高的抽取流(空气和蒸汽结合)速抽取滤罐。在每一种情况下,对发动机的液体燃料供给可以构成总发动机燃料供给的其余部分,从而将燃烧的空燃比维持在期望的水平,例如在化学计量。
与之相比,当歧管压力高于大气压力时,例如当发动机增压运行时,并且当进气流受限且发动机进气真空不可用时,可以通过以下方式抽取滤罐:打开滤罐抽取阀165和ESOV 82,并且经由抽取导管84吸入燃料蒸汽,接着通过抽气机80,并且接着经由抽取导管83,到达压缩机90上游的进气歧管。可以调整抽取流速,使得燃料蒸汽构成总发动机燃料供给的预选比例,即使是在发动机燃料供给变化时。例如,抽取燃料蒸汽可以被调整为总发动机燃料供给的20%。因此,在较高的滤罐负载状况下,可以以较低的抽取流速抽取滤罐,并且接着当滤罐负载减小时,可以用较高的抽取流(空气和蒸汽结合)速抽取滤罐。在每一种情况下,对发动机的液体燃料供给可以构成总发动机燃料供给的其余部分,从而将燃烧的空燃比维持在期望的水平,例如在化学计量。
图3示出另一示例实施例300,其中沿着第一抽取导管和第二抽取导管的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,ASOV 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。
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。
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。
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)。
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)。
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1。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%。
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。
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。
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。
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(fraction),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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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,则可以确定发动机气流受限,并且不存在足够的发动机进气真空以从滤罐吸入抽取流。因此。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,在较低的滤罐负载下,可以应用较高的抽取速率,抽取流速随着发动机燃料供给的增加而减小,和/或随着滤罐负载增加而减小。
应当理解,在一些示例中,在增压构建期间,控制器可以可选地关闭ESOV 82,以增强增压构建。一旦达到合适的增压水平,控制器可以接着打开ESOV 82。同样地,在高进气歧管真空期间,如果使ASOV 304的空气路径打开将导致进入进气歧管的空气比所期望的更多,则控制器可以可选地关闭ASOV 304。
在420处,该例程包括打开耦接到第一抽取导管(例如,图1-3的抽取导管84)中的抽气机的ASOV。可以基于所确定的抽取流速来调整ASOV的打开程度。在第一抽取导管还包括二元抽取阀(例如,图1-3的抽取阀165)的实施例中,还可以打开可选的抽取阀。例如,在较高的滤罐负载状况下,ASOV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,ASOV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,在经由第一抽取导管的滤罐抽取期间,耦接到第二抽取导管中的滤罐的排气阀和抽取阀可以保持关闭。
在422处,在经由第一抽取导管抽取滤罐的同时,可以基于以所确定的抽取流速抽取滤罐所需的真空来调整布置在大致平行于第一抽取导管的压缩机旁路路径中的压缩机旁通阀的打开程度。通过改变压缩机旁通阀的打开程度,压缩机入口压力和出口压力可以被改变,这继而影响引导通过抽气机的动力流的量。作为一个示例,压缩机旁通阀的打开程度可以被减小,以增加压缩机出口压力并降低压缩机入口压力,由此增加通过抽气机的动力流以及在抽气机处产生的真空。接着,将所产生的真空应用到燃料系统滤罐,用于滤罐抽取。
在424处,该例程包括使用在耦接在压缩机旁路路径中的抽气机所产生的真空在进气压缩机上游的第一位置处(即,在压缩机入口处)接收来自燃料系统滤罐的抽取流。在一些实施例中,抽取流可以同时在第一位置和第二位置的每一个处被接收。在第一位置处接收的抽取流相对于在第二位置处接收的抽取流的量可以基于发动机工况,包括歧管压力(MAP)、增压压力和/或滤罐负载。作为一个示例,当歧管压力较高(高于大气压)时、当增压压力较高(或当增压启用时)时或当滤罐负载较低时(例如,当滤罐几乎为空或小于半满时),可以在第一位置处接收较大量的抽取流。具体地,当增压较高时(假设抽取阀165和排气阀69打开),喷射器80以最大流吸收。当歧管真空较深时(假设抽取阀65和排气阀69打开),抽气机180以最大流吸收。
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,以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。如之前解释的,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。
以此方式,在互斥状况下,在压缩机上游的第一位置和进气节气门下游的第二位置的每一个处,从燃料系统滤罐接收抽取流。进一步地,在互斥状况期间,抽取流被维持在总发动机燃料供给的预选比例(例如,大致20%),即使当总发动机燃料供给从最小发动机燃料供给水平变化到最大发动机燃料供给水平时。如上所讨论的,在互斥状况下接收抽取流包括,在歧管压力低于大气压力(即,发动机未被增压)的第一状况期间接收进气节气门下游的抽取流,而在歧管压力高于大气压力(即,发动机被增压)的、与第一状况互斥的第二状况期间接收压缩机上游的抽取流。在第一状况期间,使用进气真空在进气歧管中接收抽取流,而在第二状况期间,使用耦接在压缩机旁路路径中的抽气机所产生进气真空在进气歧管中接收抽取流。在第一状况期间,通过调整抽取阀的打开程度来调整抽取流速率,抽取阀的打开程度基于进气流和滤罐负载。与之相比,在第二状况期间,通过调整抽气机切断阀的打开程度来调整抽取流速率,抽气机切断阀的打开程度基于滤罐负载。在这两个状况期间,基于滤罐负载来调整抽取流速,以便将抽取流维持在预选比例。因此,在这两种状况期间,抽取流随着滤罐负载增加而被减小,并且抽取流随着滤罐负载减小而被增加。
控制器可以在互斥状况之间转换抽取,同时在转换的前一刻和后一刻,连续地将抽取流维持在预选比例。在高进气歧管真空下,所有的流通过第一抽取导管76。在高增压下,所有的流通过第二抽取导管84。在TIP处存在浅的进气歧管真空和高于环境的轻微加压的窄状况下,两条路径可以是在用的,并且经由第一抽取导管和第二抽取导管的每一个接收抽取流。当系统快速地从歧管真空变至TIP压力时,入口空气中的抽取蒸汽的浓度会产生“跳跃”。当系统快速地从TIP压力变至歧管真空时,入口空气中的抽取蒸汽的浓度会产生“双吞气”。
现在转向图7,在绘图700中描述了示例滤罐抽取操作。具体地,绘图700以曲线702描绘总发动机燃料质量速率,以曲线704描绘抽取燃料质量速率,以及以曲线706描绘归一化发动机进气空燃比。所有曲线都是以沿x轴经过的时间被描绘。
滤罐抽取在t0开始,并且以总发动机燃料供给的20%按比率执行。常规方法被示为虚线。因此,在t1之前,总发动机燃料质量速率随时间增加,抽取燃料质量速率到t1时增加至20%。与此同时,归一化发动机进气空燃比随着抽取燃料质量速率增加被相应调整。
在t1处,出于两个原因之一,系统不能提供进一步的抽取燃料速率。第一,由于滤罐负载较低。以及第二,由于发动机不具有足够的歧管真空,或者由于滤罐达到达其流量限制,或者由于其他管道限制。因此,在t1之后,抽取燃料速率保持在20%,直到滤罐被完全排空。
以此方式,燃料蒸汽和空气的混合物从滤罐中被抽取到发动机的进气口中的第一位置或第二位置。控制器确定通过第一位置或第二位置的燃料蒸汽流速并且将液体燃料输送到发动机,同时当燃料蒸汽达到液体燃料和燃料蒸汽的总和的预选比例时限制抽取混合物的流量。该预选比例可以是大致20%。在此,液体燃料以将液体燃料流速和蒸汽流速的总和维持在期望的值(例如,在化学计量值)的流速被输送。在一个示例中,根据响应于定位在发动机的排气装置中的一个或多个排气氧传感器或定位在抽取流路径中的传感器而进行的空燃比控制来确定燃料蒸汽流速。基于发动机运行参数(例如,增压压力和滤罐负载)来选择抽取到第一位置或第二位置。
在另一示例中,发动机系统包括:包括进气口的发动机;进气节气门;进气压缩机;包括带阀的抽气机的压缩机旁路路径;燃料系统滤罐;经由滤罐抽取阀将滤罐耦接到发动机进气口的第一抽取导管;经由带阀的抽气机将滤罐耦接到发动机进气口的第二抽取导管。发动机系统进一步包括具有计算机可读指令的控制器,所述指令用于:经由第一导管和第二导管之一选择性地将滤罐抽取到发动机进气口,该选择基于歧管压力;以及将在发动机进气口中接收的抽取流限制到发动机燃料的预定比例。抽取流包括燃料蒸汽流,并且限制抽取流包括调整抽取流,使得在发动机进气口中接收的燃料蒸汽流和液体燃料的总和处于化学计量或其周围。预定比例可包含最大20%的抽取。选择性地抽取可以包括在较低歧管压力下经由第一导管抽取以及在较高歧管压力下经由第二导管抽取。经由第一导管抽取包括打开滤罐抽取阀,以使用进气真空在进气节气门下游抽取到发动机进气口,并且经由第二导管抽取包括打开带阀的抽气机的阀,以使用抽气机真空在进气节气门上游和进气压缩机下游抽取到发动机进气口。经由第二导管抽取进一步包括打开耦接在压缩机旁路路径中的压缩机旁通阀。选择性抽取可以进一步基于发动机负载,在较高的发动机负载下经由第一导管抽取滤罐,并且在较低的发动机负载下经由第二导管抽取滤罐。
在另一种表示中,滤罐抽取的方法包括:控制进入发动机的空气流速以实现操作者对于动力的需求,空气流速从压缩机提供,或者从由发动机通过节气门的引入(induction)提供。该方法进一步包括从燃料蒸汽存储滤罐抽取燃料蒸汽和环境空气的混合物,并且取决于发动机工况,将所述抽取的混合物引导到所述空气压缩机上游的位置,或到所述压缩机下游的另一位置,或部分到所述压缩机上游的位置并且部分到所述压缩机下游的位置。该方法进一步包括:根据所述抽取混合物的流速的指示和所述抽取混合物的燃料蒸汽含量的指示来确定所述压缩机下游或上游的燃料蒸汽流速;以及将液体燃料以一流速输送到发动机,以实现进入所述发动机的所述受控气流和进入所述发动机的所述抽取混合物中的所述环境空气的总和与进入所述发动机的所述液体燃料和所述燃料蒸汽的总和为大致化学计量的空燃比。接着,该方法在所述燃料蒸汽流速达到所述液体燃料流速和所述燃料蒸汽流速的预选比例时,限制抽取混合物的流动。在此,控制气流速率包括控制绕过所述压缩机的旁路或控制节气门。进一步地,燃料蒸汽存储滤罐耦接到燃料箱并且所述抽取在包括发动机冷却剂温度的进入条件下开始。确定例程的发动机工况可以包括以下中的一个或多个:耦接所述节气门和所述发动机的进气门之间的歧管中的压力;环境压力;或增压压力。压缩机可以被包括在涡轮增压器中,并且可以由耦接到发动机的排气装置的涡轮来驱动。达到化学计量的空燃比的输送的液体燃料部分通过来自耦接到所述发动机的排气装置的至少一个排气氧传感器的反馈来确定。可以部分地根据该反馈来确定所确定的燃料蒸汽流速。在一些实施例中,第一抽取控制阀可以被放置在滤罐和压缩机上游的位置之间。进一步地,第二抽取控制阀可以被放置在滤罐和压缩机下游的位置之间。在进一步的示例中,在高发动机负载状况下,抽取混合物被引导到压缩机下游的位置,并且在低发动机负载状况下,被引导到压缩机上游的位置,并且当期望高抽取速率时被同时引导到两个所述位置。当滤罐没有高度装有抽取蒸汽时,较高的抽取速率可以是期望的。
在又一表示中,该方法包括:在第一状况期间,当进气歧管真空高于阈值真空时,使用进气真空抽取滤罐到发动机进气口,在进气节气门的下游;并且在第二状况期间,当增压压力高于阈值压力时,使用耦接在压缩机旁路路径中的抽气机处所产生的真空抽取滤罐到发动机进气口,在压缩机的上游。在第一状况期间,抽取流经由包括抽气机但不包括抽取阀的第一导管在发动机进气口中被接收,并且在第二状况期间,抽取流经由包括抽气机但不包括抽取阀的第二导管在发动机进气口中被接收。在第一状况期间,歧管压力低于大气压力,而在第二状况期间,歧管压力高于大气压力。进一步地,在第一状况和第二状况中的每一个期间,抽取流被调整为总发动机燃料的预选比例,总发动机燃料基于发动机气流。预选比例可以是总发动机气流的大致20%。在此,在第一状况期间抽取滤罐到发动机进气口包括打开滤罐抽取阀,滤罐抽取阀打开程度基于进气流和滤罐负载,并且在第二状况期间抽取滤罐到发动机进气口包括打开耦接在压缩机旁路路径中的抽气机的上游的抽气机阀,抽气机阀打开程度基于进气流和滤罐负载。滤罐抽取阀打开程度和抽气机阀打开程度随着滤罐负载降至低于阈值而增大。进一步地,在第三状况期间,抽取流经由包括抽取阀的第一导管并经由包括抽气机的第二导管在发动机进气口中被接收。第三状况可以包括歧管真空低于阈值真空并且增压压力低于阈值压力。在替换表示中,在第一状况期间,滤罐负载较高,而在第二状况期间,滤罐负载较低。
以此方式,比率抽取被用于提高滤罐抽取的完成。通过将抽取流提供为总发动机燃料的固定分数而不是以固定的抽取流速或固定比例的进气流提供抽取流,对抽取施加的限制被减少。具体地,当滤罐为较高负载时,该方法允许滤罐燃料蒸汽的较高绝对量被缓慢地“啜饮”到发动机中,而当滤罐为较低负载时,该方法允许滤罐燃料蒸汽的剩余部分被“吞”入发动机中。通过在较低负载下增加通过滤罐的气流以维持恒定的燃料蒸汽分数,滤罐加热和解吸性被提高,从而增加了完全滤罐抽取的效率。通过在互斥状况下抽取燃料蒸汽到发动机的两个不同位置,抽取流限制被减少。总体而言,滤罐性能和废气排放得到改善。
注意到,此处所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。此处所描述的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种,例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序执行,并行执行,或在某些情况下被省略。同样地,处理顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必须的,而是提供以便于说明和描述。根据所使用的具体策略,所示的动作或功能中的一个或多个可以被反复地执行。而且,所描述的动作可以以图形方式表示将被编程到发动机控制系统中的计算机中的代码。
应当理解,本文公开的配置和例程本质上是示例性的,并且这些具体实施例并不被认为是限制性的,因为多种变化是可能的。例如,以上技术可以被应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求具体指出被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能提到“一个/一”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包含一个或多个这种元件的组合,既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求来主张,或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来主张。这些权利要求,不管在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同,都认为被包含在本公开的主题内。
Claims (20)
1.一种用于发动机的方法,其包括:
在压缩机上游的第一位置和进气节气门下游的第二位置中的每一处从燃料系统滤罐接收抽取流;以及
将所述抽取流调整为总发动机燃料的预选比例。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述预选比例包括所述总发动机燃料的大致20%。
3.根据权利要求1所述的方法,其中在所述第一位置处接收的所述抽取流经由耦接在压缩机旁路路径中的抽气机来接收。
4.根据权利要求3所述的方法,其中在所述第二位置处接收的所述抽取流经由滤罐抽取阀来接收。
5.根据权利要求4所述的方法,其中在所述第一位置处接收的抽取流相对于在所述第二位置处接收的抽取流的量基于发动机工况,所述发动机工况包括歧管压力和增压压力中的一个或多个。
6.根据权利要求5所述的方法,其中当歧管压力较低时,在所述第二位置处接收较高量的抽取流,并且其中当歧管压力较高时,在所述第一位置处接收较高量的抽取流。
7.根据权利要求1所述的方法,还包括,基于所述抽取流来调整发动机燃料,以将发动机燃烧维持在化学计量处或其周围。
8.一种用于发动机的方法,其包括:
在互斥状况下,在压缩机上游的第一位置和进气节气门下游的第二位置中的每一处从燃料系统滤罐接收抽取流;以及
在所述互斥状况期间,将所述抽取流维持在总发动机燃料的预选比例,即使是当所述总发动机燃料从最小发动机燃料供给水平变化到最大发动机燃料供给水平时。
9.根据权利要求8所述的方法,其中在互斥状况下接收抽取流包括,在歧管压力低于大气压力时的第一状况期间,在所述进气节气门下游接收抽取流,以及在歧管压力高于大气压力时的、与所述第一状况互斥的第二状况期间,在所述压缩机上游接收抽取流。
10.根据权利要求9所述的方法,其中在所述第一状况期间,使用进气真空在进气歧管中接收所述抽取流,并且其中在所述第二状况期间,使用耦接在压缩机旁路路径中的抽气机处产生的真空在所述进气歧管中接收所述抽取流。
11.根据权利要求10所述的方法,其中在第一状况期间,通过调整抽取阀的打开程度来调整抽取流的速率,所述抽取阀的打开程度基于滤罐负载,并且其中在第二状况期间,通过调整抽气机切断阀的打开程度来调整抽取流的所述速率,所述抽气机切断阀的打开程度基于滤罐负载。
12.根据权利要求8所述的方法,还包括,在所述互斥状况之间进行转换,并且在该转换的紧连前一刻和紧接后一刻,将所述抽取流连续维持在所述预选比例。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述连续维持包括,当所述发动机从较低发动机燃料供给的第一状况转换到较高发动机燃料供给的第二状况时,增加发动机气流,并且其中所述预选比例为总发动机燃料供给的大致20%。
14.一种发动机系统,其包括:
发动机,其包括进气口;
进气节气门;
进气压缩机;
压缩机旁路路径,其包括带阀的抽气机;
燃料系统滤罐;
第一抽取导管,其经由滤罐抽取阀将所述滤罐耦接到所述发动机进气口;
第二抽取导管,其经由所述带阀的抽气机将所述滤罐耦接到所述发动机进气口;
具有计算机可读指令的控制器,所述指令用于:
经由所述第一导管和所述第二导管中的一个或多个选择性地将所述滤罐抽取到所述发动机进气口,该选择基于歧管压力;以及
将在所述发动机进气口中接收的抽取流限制为发动机燃料的预定比例。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述抽取流包括燃料蒸汽流,并且其中限制所述抽取流包括,调整所述抽取流,使得在所述发动机进气口中接收的燃料蒸汽流和液体燃料的总和处于化学计量处或其周围。
16.根据权利要求15所述的系统,其中所述预定比例包括最大20%的抽取。
17.根据权利要求14所述的系统,其中选择性地抽取包括,在较低歧管压力下经由所述第一导管抽取,在较高歧管压力下经由所述第二导管抽取,以及在较高歧管压力和较低歧管压力中间的歧管压力下经由所述第一导管和所述第二导管中的每一个抽取。
18.根据权利要求17所述的系统,其中经由所述第一导管抽取包括,打开所述滤罐抽取阀以使用进气真空抽取到所述发动机进气口,在所述进气节气门下游,并且其中经由所述第二导管抽取包括,打开所述带阀的抽气机的阀以使用抽气机真空抽取到所述发动机进气口,在所述进气节气门上游和所述进气压缩机上游。
19.根据权利要求14所述的系统,其中经由所述第二导管抽取进一步包括,打开耦接在所述压缩机旁路路径中的压缩机旁通阀。
20.根据权利要求14所述的系统,其中选择性地抽取进一步基于发动机负载,在较高发动机负载下所述滤罐经由所述第一导管抽取,而在较低发动机负载下所述滤罐经由所述第二导管抽取。
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