CN105383285B - 用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法和系统。提出了一种用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法，其中所述车辆液体存储系统包括储箱(100)，所述储箱配备有充装管(110)和关停阀门(130)，所述方法包括：‑检测(210)充装事件的开始；‑在关停阀门打开(215)时，观测(220)储箱的测量到的充装液位是否已达到预定充装液位；‑如果已达到预定充装液位(230)，则执行以下步骤：‑关闭(240)关停阀门，以引起充装嘴的关停；‑当满足第一压强判则(242)时，打开(245)关停阀门；以及，‑当满足第二压强判则(250)时，关闭(260)关停阀门；第二压强判则包括储箱内部的压强减小到预定压强大小之下。

Description

用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法和系统

技术领域

本发明涉及车辆液体存储系统——尤其是燃料箱系统的领域。

背景技术

US7882824B2披露了一种用于在车上加燃料操作期间回收蒸气的方法，该方法包括以下步骤：在燃料箱与净化罐之间设置流体路径；在流动路径中设置阀门；设置用于指示燃料箱中燃料液位的燃料液位传感器，和用于指示燃料箱中燃料蒸气的压强的蒸气压强传感器；以及，致动阀门以响应从燃料液位传感器和蒸气压强传感器接收到的信号而选择性地打开和关闭流动路径。

现有技术的一个缺点在于没有对在检测到充装嘴关停后关闭阀门的时间点加以限定，因而该时间点可以随意选择。如果在过高的剩余燃料箱内部压强下关闭阀门，则溢出的风险增大。如果在过低的剩余压强下关闭阀门，操作员仍然能添加一些燃料，由此通气功能可能会受损。

发明内容

本发明的实施例的一个目的在于至少部分地改善现有技术的缺陷。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法，其中所述系统包括配备有充装管和关停阀门的储箱，该方法包括：

-检测充装事件的开始；

-在关停阀门打开时，观测储箱的测量到的充装液位是否已经达到预定充装液位；

-如果已经达到预定充装液位，则执行以下步骤：关闭关停阀门，以引起充装嘴的关停；当满足第一压强判则时，打开关停阀门；以及，当满足第二压强判则时，关闭关停阀门；其中，第二压强判则包括储箱内部压强减小到预定压强大小之下。

本发明的一个优点在于，本发明允许添加量足够小到不损害通气功能的液体，使得能够安全有效地进行补充加注(“topping up”)。

在根据本发明的方法的一个实施例中，对充装嘴多次关停重复阀门的打开和关闭。

该实施例的一个优点在于能够适应于充装嘴操作员(无论是驾驶员还是职业的加油站操作员)的传统行为：该实施例允许进行多次“补充加注”。

在根据本发明的方法的一个实施例中，第一压强判则包括储箱内部压强的停滞不变或减小。

储箱内部压强的停滞不变或减小的出现是良好的充装嘴关停的指示。

在根据本发明的方法的一个实施例中，预定压强液位大致等于由充装管中达到预定液位的液体导致的流体静力学压强。

该实施例的一个优点在于每次补充加注过程所允许添加的液体的量受限于充装管的上部部分所能容纳的体积。

术语“大致等于”表示以+/-50％、优选地+/-20％、更优选地+/-10％的容差相等的程度。

在一个实施例中，根据本发明的方法还包括监测封闭储箱后的压强变化，并基于压强变化的斜率生成对表征液体的部分压强的估计。

该实施例的一个优点在于，可以用相同的安排来确定表征储箱内部液体的部分压强(例如雷德蒸气压强，其英文为“Reid VaporPressure”，缩写为RVP)。当储箱用于存储汽油时，RVP是内燃机正常运行的一个主要参数，并且获悉该参数的数值对于进行准确的泄露检测而言很重要。为此，封闭储箱包括关闭关停阀门、关闭净化阀门并关闭充装管(特别地，检查燃料盖的存在)。

根据本发明的一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括被配置为使处理器执行上述方法的代码工具。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆液体存储系统，该车辆液体存储系统包括储箱，该储箱配备有充装管、关停阀门、液位计、压强传感器以及控制器，该控制器被设置为从液位计获取充装液位并从压强传感器获取压强大小并且控制关停阀门，该控制器被配置为执行上述方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种机动车，该机动车包括上述车辆液体存储系统。

根据本发明的计算机程序产品、车辆液体存储系统和机动车的技术效果和优点在加以必要变动之后对应于根据本发明的方法的相应实施例的技术效果和优点。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明实施例的上述和其他技术方面和优点，在这些附图中：

图1示出了其中能够使用本发明的车辆液体存储系统的概况示意图；

图2提供了根据本发明的方法的一个实施例的流程图；以及

图3提供了按照根据本发明的一个实施例的方法而进行的充装操作的时间图。

具体实施方式

本发明的车辆液体存储系统优选地为用于具有内燃机的车辆的液体燃料存储系统(液体燃料类型可以包括乙醇、汽油、液化石油气、柴油等)。但是，本发明还可以与其他车辆液体一起使用，比如尿素水溶液，其在用于处理尾气的选择性催化还原(SCR)系统中用作氨的前驱体。在本说明书全文中，术语“加燃料”用于广义地表示给车辆液体存储系统添加液体(根据情况可以是燃料或其他液体)。

在本说明书全文中，术语“关停阀门”用于表示电子受控阀门，该电子受控阀门可以根据情况由电子信号来打开或关闭，以允许或停止加燃料操作，从而控制储箱中所能达到的最大充装液位。

图1示出了其中能够使用本发明的车辆液体存储系统——优选地是燃料存储系统的概况示意图。该系统包括储箱100，其中设置了液位计120。不失一般性地，示出了几何形状非常简单的储箱100；实际上，储箱可以包括多个隔室，像在所谓的“马鞍形储箱”的情况下一样。在该情况下，各个隔室将存在多个液位计，而根据本发明的方法可在加以必要的变通后基于来自于充装液位最高的隔室的液位读数来应用。

不失一般性地，以下说明写作时所参照的系统中的关停阀门属于常闭式的、必须加以致动到其打开位置以允许添加液体的类型。本领域的技术人员应理解，使用常开式的、必须加以致动到其关闭位置以引起充装操作终止的关停阀门能够获得相同的结果。

当在充装操作期间(即当经由充装管110向储箱添加液体时)液位达到预定液位L_max时，接收来自于液位计120的液位信号的控制器140使关停阀门130关闭，这导致充装操作停止(一般而言，因为充装嘴中的传感器检测到储箱100和充装管110内的压强上升，触发充装嘴的关停机制)。阀门130一般经由通气线、可选地经由蒸气吸收罐(未示出)与大气流体连通。

当建立了压强平衡时，储箱110内的蒸气穹顶与充装头(后者一般接近大气压强)之间的压强差Δp由于流体静力学关系式Δp＝ρgΔh而与充装管110中的液柱的超出高度Δh成比例，其中ρ是液体的密度，g是重力加速度常数。

由此，当关停阀门130关闭时，充装管中的液柱的液位高度保持稳定。

充装操作正常地在关停阀门130打开时进行；在该情况下，液体的流入会使蒸气-空气混合物的可用容积减小，从而迫使蒸气-空气混合物经由阀门130逸出。逃逸路径给蒸气-空气混合物的流动设置了一定阻碍，这导致正的Δp，并由此导致液体在充装管110中一定程度地积累，直至达到高度Δh。

当关停阀门130在充装操作期间突然关闭时，Δp和Δh会增大，直至充装嘴的关停机制被触发。

如果在充装管中还存在一定高度的液柱时关停阀门130打开并保持打开，一些蒸气-空气混合物会通过阀门130(可选地，经由蒸气吸收罐)逃逸到大气中，直至蒸气穹顶中的压强减小到大气压并且Δh回到零。尽管没有达到完全的平衡，上述压强与液柱高度之间的关系在该减压过程中的任意给定时间仍然近似地成立，从而蒸气穹顶中的压强测量可以被视为表征充装管110中的液柱的高度。

本发明的实施例基于本发明人的以下意识：可以通过合理地控制充装操作结束时阀门的反复关闭和打开的时间来使得充装操作的“补充加注”阶段更加安全和有效。术语“安全”用于表示储箱通气不受损和在充装操作期间液体溢出风险减小。

特别地，本发明的实施例基于本发明人的以下意识：通过短暂地打开阀门130以使充装管110中的液位略微下降，然后在充装管110中正好空出足够的空间以允许添加量足够小到不会损害通气功能的液体的时间点重新关闭该阀门，由此允许的“补充加注”操作是有利的，该补充加注能够安全有效地进行。可以重复该过程，优选地2次或3次，最优选地使所允许的液体供给的量减小。

图2提供了根据本发明一个实施例的方法的流程图。该方法始于检测到(210)充装事件的开始。如果检测到该事件，那么关停阀门130打开(215)，从而允许蒸气-空气混合物被进入的液体移动，以优选地经由蒸气吸收罐逃逸到大气中。在充装操作期间，借助于液位传感器来监测(220)燃料液位。当达到预定最大液位(230)时，关停阀门130首次关闭。这引起压强和液柱上升，进而触发充装嘴的关停机制。在该时间点，监测储箱100中的压强，以观测是否满足第一压强判则(242)。当满足第一压强判则(242)时，关停阀门130再次打开(245)，以使液柱的液位下降。然后监测储箱100中的压强，以观测是否满足第二压强判则(250)。当满足第二压强判则(250)时，关停阀门130再次关闭260，以使液柱的液位固定。在该时间点，车辆液体存储系统准备好在充装嘴再次关停之前接纳额外的少量液体。

可以考虑不同的策略来选择用于打开(245)和关闭(260)阀门的判则(242、250)。为了避免耗时长且成本高的调节过程，为再次关闭阀门(260)所选择的压强数值优选地被设置在储箱内部压强(该储箱内部压强是由充装管中的燃料所导致的流体静力学液体压强在储箱内部产生的)，并位于+/-50％、更精确地+/-20％、理想地+/-10％的容差范围内。已经发现，该调节提供了在溢出风险限制与过度充装保护之间的适当折衷。

当步骤240-260反复实施时，再次关闭的压强数值可被设置在更高的液位，以阻止操作员一直补充加注和可能地过度充装储箱。这将保护储箱免于可能发生的由于过度充装造成的在使用中损坏或破裂。

图3示意性地示出了在充装操作的最终阶段(包括补充加注)中蒸气穹顶压强和液体液位的变化。在充装过程的主要部分(阶段A)期间，液体以稳定的流速流入储箱，从而迫使蒸气-空气混合物经由打开的阀门逸出，这在蒸气穹顶中产生某一恒定压强大小。当储箱中的液体到达预定液位时，阀门关闭。由于液体还在流入，压强快速地上升，因此充装颈中的液位也快速地上升(阶段B)。这导致充装嘴关停，这时阀门暂时地再次打开(阶段C)，以允许充装颈中的液体下降得足以进行补充加注。不失一般性地，示出了单次补充加注操作(阶段D)。

上述安排的一个优点在于，该安排还可被用来确定所存储的液体的蒸气压强。在所有的内燃机中都必须测量燃料蒸气压强，以控制燃料喷注量、喷注时机、点火时机等。已知的用于实现该测量的装置(例如在US2010/0332108A1中披露的装置)依赖于压强变化和温度变化的结合以产生RVP的估计。在本发明的实施例中，在充装操作后关闭燃料存储系统时(即在燃料盖盖回去或内部关闭机制施行并且阀门处于关闭位置时)确定RVP。对存储系统关闭后的压强变化进行监测。如上详述，通过流体静力学平衡来确定蒸气穹顶中的初始压强。在燃料系统封闭之后，燃料蒸气压强就由于液体燃料的蒸发而发生变化，直至蒸气压强达到平衡的点。压强变化的斜率表征燃料的挥发性，并因此表征RVP。可以通过获知以下信息来进一步改善RVP估计的准确度：燃料和蒸气穹顶的温度(如果存在一个或多个温度传感器)和/或控制器所存储的加燃料参数(例如流速、每次关停之间的时间安排、燃料盖安装时机、加燃料前的平衡特性描述等)。

在另一变型中，在燃料系统关闭时立即监测压强变化。在又一变型中，在燃料盖关闭检测之后短时间内就释放压强可能是有利的。该燃料盖关闭检测将基于充装嘴关停后储箱内部压强的斜率变化。通常，可以在循环线路内设置开孔，以调节压强降低速度。为了进一步提高燃料挥发性预测的精确度，在燃料盖关闭检测之后的短时间段内释放储箱内部压强，以使得压强在固定的储箱内部压强边界范围内开始逐渐增大。

上述确定RVP的步骤也可以独立于图2和图3所示出的方法来使用。在题为“用于确定燃料挥发性的方法和系统”(英文为“Method and system for determining thevolatility of a fuel”)的伙伴申请中披露了关于这些步骤的更多细节，该申请由与本申请相同的申请人在同一天提交。

本发明还涉及一种车辆液体存储系统(也参见图1)，该系统包括被配置为执行上述方法的控制器130。控制器130可在专用硬件(例如ASIC，即特定用途集成电路)、可配置硬件(例如FPGA，即现场可编程门阵列)、可编程部件(例如DSP即数字信号处理器或具有合适软件的通用处理器)或这些设备的任何组合中实施。相同部件也可以包括其他功能。

尽管以上参照具体实施例描述了本发明，但是这是为了解释本发明而不是限制本发明。本领域的技术人员应理解，可以对所公开的特征进行各种改动和不同组合而不脱离本发明的范围。

Claims (6)

1.一种用于控制车辆液体存储系统的充装操作的方法，所述车辆液体存储系统包括储箱(100)，所述储箱配备有充装管(110)和关停阀门(130)，其特征在于，所述方法包括：

-检测(210)充装事件的开始；

-在所述关停阀门打开(215)时，观测(220)所述储箱的测量到的充装液位是否已达到预定充装液位；

-如果已达到所述预定充装液位(230)，则执行以下步骤：

-关闭(240)所述关停阀门，以引起充装嘴的关停；

-当满足第一压强判则(242)时，打开(245)所述关停阀门；以及

-当满足第二压强判则(250)时，关闭(260)所述关停阀门；

其中，所述第一压强判则包括所述储箱内部的压强的停滞不变或减小，所述第二压强判则包括所述储箱内部的压强减小到预定压强大小之下。

2.如权利要求1所述的方法，其中，对充装嘴多次关停重复所述关停阀门的所述打开(245)和所述关闭(260)。

3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定压强大小大致等于由在所述充装管中达到预定液位的液体导致的流体静力学压强。

4.如上述权利要求1至2中任一项所述的方法，还包括在所述关停阀门的所述关闭(260)后监测压强变化，并基于所述压强变化的斜率生成对所述液体的部分压强特征的估计。

5.一种车辆液体存储系统，包括储箱(100)，所述储箱配备有充装管(110)、关停阀门(130)、液位计(120)、压强传感器(125)和控制器(140)，其特征在于，所述控制器被配置为从所述液位计获取充装液位和从所述压强传感器获取压强大小，并且控制所述关停阀门(130)，所述控制器被配置为执行如权利要求1至4之一所述的方法。

6.一种机动车，包括如权利要求5所述的车辆液体存储系统。