CN106812607A - 燃料蒸汽流量估算系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的控制系统包括捕获来自车辆的燃料箱的燃料蒸汽的燃料蒸汽罐。净化阀在打开时允许燃料蒸汽流量在第一位置处流入发动机的进气系统，并且在关闭时防止燃料蒸汽流量流至发动机的进气系统。一种净化控制模块控制净化阀的打开并且基于以下项确定流入该发动机的汽缸的燃料蒸汽流量：(i)第一位置处的第一压力、(ii)净化阀与进气系统之间的第二位置处的第二压力，和(iii)净化阀的打开与燃料蒸汽到达发动机的汽缸之间的至少一个延迟周期。

Description

燃料蒸汽流量估算系统和方法
技术领域
本发明涉及内燃机，且更具体地涉及燃料蒸汽控制系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述是为了一般地呈现本发明的上下文。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。
内燃机燃烧空气和燃料的混合物以产生转矩。燃料可以是液体燃料和蒸汽燃料的组合。燃料系统将液体燃料和蒸汽燃料供应至发动机。燃料喷射器向发动机提供从燃料箱吸出的液体燃料。蒸汽净化系统向发动机提供从蒸汽罐吸出的燃料蒸汽。
液体燃料被存储在燃料箱内。在一些情况下，液体燃料可蒸发并且形成燃料蒸汽。蒸汽罐捕获并存储燃料蒸汽。净化系统包括净化阀。发动机的运行导致发动机的进气歧管内形成真空(相对于大气压为低压)。进气歧管内的真空和净化阀的选择性致动使得燃料蒸汽被吸入到进气歧管中并且净化来自蒸汽罐的燃料蒸汽。
发明内容
在一种特征中，描述了一种车辆的控制系统。燃料蒸汽罐捕获来自车辆的燃料箱的燃料蒸汽。净化阀在打开时允许燃料蒸汽流量在第一位置处流入发动机的进气系统，并且在关闭时防止燃料蒸汽流量流至发动机的进气系统。净化控制模块控制净化阀的打开并且基于以下项确定流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量：(i)第一位置处的第一压力、(ii)净化阀与进气系统之间的第二位置处的第二压力，和(iii)净化阀的打开与燃料蒸汽到达发动机的汽缸之间的至少一个延迟周期。
在进一步的特征中，进气系统的增压装置接收来自空气过滤器的空气并且将空气泵送至车辆的发动机中。第一位置介于空气过滤器与增压装置之间。电泵将来自燃料蒸汽罐的燃料蒸汽泵送至净化阀。第二位置介于净化阀与电泵之间。第一压力传感器测量空气过滤器与增压装置之间的第一位置处的第一压力。
在进一步的特征中，第二压力传感器测量电泵与净化阀之间的第二位置处的第二压力。
在进一步的特征中，基于第二位置处的第二压力，净化控制模块控制(i)净化阀的开度和(ii)电泵的速度中的至少一项。
在进一步的特征中，净化控制模块：基于第一位置处的第一压力、第二位置处的第二压力和净化阀的目标开度来确定在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量；以及依据在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量的多个值和至少一个延迟周期确定流入汽缸的燃料蒸汽流量。
在进一步的特征中，净化控制模块：基于第一压力与第二压力之间的差确定整个净化阀的压力差；以及基于压力差和净化阀的目标开度确定在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量。
在进一步的特征中，至少一个延迟周期包括：净化阀打开与将开始发生燃料蒸汽流量流入汽缸之间的第一延迟周期；以及净化阀打开与流入汽缸的燃料蒸汽流量达到稳定状态之间的第二延迟周期。
在进一步的特征中，第一延迟周期是燃烧事件的第一预定数量且第二延迟周期是燃烧事件的第二预定数量。
在进一步的特征中，节流控制模块基于流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来选择性地调整发动机的进气系统的节流阀的开度。
在进一步的特征中，燃料控制模块基于流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来控制发动机的汽缸的液体燃料喷射。
在一种特征中，一种用于车辆的控制方法包括：通过燃料蒸汽罐捕获来自车辆的燃料箱的燃料蒸汽；选择性地打开净化阀以允许燃料蒸汽流量在第一位置处流入发动机的进气系统；选择性地关闭净化阀以防止燃料蒸汽流量流入发动机的进气系统；以及基于以下项确定流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量：(i)第一位置处的第一压力、(ii)净化阀与进气系统之间的第二位置处的第二压力，和(iii)净化阀的打开与燃料蒸汽到达发动机的汽缸之间的至少一个延迟周期。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括：在第一位置处使用第一压力传感器测量第一位置处的第一压力，其中第一位置介于空气过滤器与增压装置之间，该增压装置接收来自空气过滤器的空气并且将空气泵送至车辆的发动机中；以及使用电泵将来自燃料蒸汽罐的燃料蒸汽泵送至净化阀，其中第二位置介于净化阀与电泵之间。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括在介于电泵与净化阀之间的第二位置处使用第二压力传感器测量第二位置处的第二压力。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括基于第二位置处的第二压力控制(i)净化阀的开度和(ii)电泵的速度中的至少一项。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括：基于第一位置处的第一压力、第二位置处的第二压力和净化阀的目标开度来确定在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量；以及确定流入汽缸的燃料蒸汽流量作为在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量的多个值和至少一个延迟周期的函数。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括：基于第一压力与第二压力之间的差确定整个净化阀的压力差；以及基于压力差和净化阀的目标开度确定在第一位置处流入进气系统的燃料蒸汽流量。
在进一步的特征中，至少一个延迟周期包括：净化阀打开与将开始发生燃料蒸汽流量流入汽缸之间的第一延迟周期；以及净化阀打开与流入汽缸的燃料蒸汽流量达到稳定状态之间的第二延迟周期。
在进一步的特征中，第一延迟周期是燃烧事件的第一预定数量且第二延迟周期是燃烧事件的第二预定数量。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括基于流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来选择性地调整发动机的进气系统的节流阀的开度。
在进一步的特征中，该控制方法进一步包括基于流入发动机的汽缸的燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来控制发动机的汽缸的液体燃料喷射。
通过具体实施方式、权利要求书和附图，本发明的其他应用领域将变得显而易见。具体实施方式和特定示例仅仅用于说明目的，而并非为了限制本发明的范围。
附图说明
通过具体实施方式和附图将能更充分地理解本发明，其中：
图1是示例性发动机系统的功能框图；
图2是示例性燃料控制系统的功能框图；
图3是净化控制模块的示例性实施方式的功能框图；
图4是包括发动机控制模块的部分的示例性实施方案的功能框图；
图5包括描绘控制净化阀和净化泵的示例性方法的流程图；
图6包括净化控制模块的示例性实施方案的功能框图；
图7包括净化阀的打开之后的燃料蒸汽质量分数相对于时间的示例性曲线图；以及
图8是描绘确定流入汽缸的燃料蒸汽流量并且控制发动机操作的示例性方法的流程图。
在附图中，参考标号可被重复使用来表示相似和/或相同的元件。
具体实施方式
发动机燃烧空气和燃料的混合物以产生转矩。燃料喷射器可喷射从燃料箱吸出的液体燃料。一些条件(诸如热量、辐射和燃料类型)可导致燃料在燃料箱内蒸发。蒸汽罐捕获燃料蒸汽，并且燃料蒸汽可通过净化阀从蒸汽罐提供至发动机。在自然吸气式发动机中，进气歧管内的真空可以用于在净化阀打开时从蒸汽罐抽吸燃料蒸汽。
根据本申请，电动泵将来自蒸汽罐的燃料蒸汽泵送到净化阀，并且当净化阀打开时泵送到进气系统。电动泵可以将燃料蒸汽泵送到例如在发动机的升压装置上游的某一位置处的发动机的进气系统。电动泵可以是固定速度泵或可变速度泵。压力传感器测量净化阀与电动泵之间的某一位置处的压力。
控制模块估算流入进气系统的燃料蒸汽流量。然而，净化阀打开与燃料蒸汽到达其中引入燃料蒸汽至进气系统中的位置之间具有传播延迟。引入燃料蒸汽至进气系统中与燃料蒸汽流入发动机的汽缸之间也具有传播延迟。根据本发明的控制模块基于流入进气系统的燃料蒸汽流量和传播延迟来估算流入汽缸的燃料蒸汽流量。可以基于流入汽缸的燃料蒸汽流量调整一个或多个发动机操作参数(诸如液体燃料喷射和/或开度)以(例如)实现目标空气/燃料混合物。
现在参照图1，显示了示例性发动机系统10的功能框图。发动机系统10包括发动机12、进气系统14、燃料喷射系统16、(火花)点火系统18，以及排气系统20。尽管针对汽油发动机示出了发动机系统10并将对其进行描述，但是本申请可应用到混合动力发动机系统和其他合适类型的具有燃料蒸汽净化系统的发动机系统。
进气系统14可以包括空气过滤器19、升压装置21、节流阀22、增压冷却器23以及进气歧管24。空气过滤器19过滤流到发动机12中的空气。升压装置21可以是例如涡轮增压器或增压器。尽管提供了一个升压装置的示例，但是可以包括不止一个升压装置。增压冷却器23冷却由升压装置21输出的气体。
节流阀22控制进入进气歧管24的空气流。空气从进气歧管24流到发动机12内的一个或多个汽缸(诸如汽缸25)中。尽管仅示出了汽缸25，但是发动机12可以包括不止一个汽缸。燃料喷射系统16包括多个燃料喷射器并且控制发动机12的(液体)燃料喷射。如下文进一步讨论的(例如参见图2)，在一些情况下，燃料蒸汽27还被提供至发动机12。例如，可以在空气过滤器19与升压装置21之间的某一位置处引入燃料蒸汽27。
由空气/燃料混合物的燃烧导致的排气被从发动机12排到排气系统20。排气系统20包括排气歧管26和催化器28。仅仅举例而言，催化器28可包括三元催化器(TWC)和/或另一种合适类型的催化器。催化器28接收由发动机12输出的排气并与排气的各个组分反应。
发动机系统10还包括调节发动机系统10的运行的发动机控制模块(ECM)30。ECM30控制发动机致动器，诸如升压装置21、节流阀22、进气系统14、燃料喷射系统16以及点火系统18。ECM 30还与各种传感器进行通信。仅仅举例而言，ECM 30可以与质量空气流(MAF)传感器32、歧管气压(MAP)传感器34、曲轴位置传感器36以及其他传感器进行通信。
MAF传感器32测量流经节流阀22的空气的质量流速并基于该质量流速产生MAF信号。MAP传感器34测量进气歧管24内的压力并基于该压力产生MAP信号。在一些实施方式中，可以相对于环境(大气)压力测量进气歧管24内的真空。
曲轴位置传感器36监控发动机12的曲轴(未示出)的旋转并基于曲轴的旋转产生曲轴位置信号。曲轴位置信号可以用于确定发动机速度(例如以每分钟转数计)。大气压力传感器37测量大气压力并基于该大气压力产生大气压力信号。尽管大气压力传感器37被示出与进气系统14分离，但是可以在进气系统14内(诸如在空气过滤器19与升压装置21之间或者空气过滤器19的上游)测量大气压力传感器37。
ECM 30还与和排气系统20相关联的排气氧(EGO)传感器进行通信。仅仅举例而言，ECM 30与上游EGO传感器(US EGO传感器)38和下游EGO传感器(DS EGO传感器)40进行通信。US EGO传感器38位于催化器28的上游，以及DS EGO传感器40位于催化器28的下游。US EGO传感器38可以位于例如排气歧管26的排气流道(未示出)的合流点处或者位于另一个合适的位置处。
US EGO传感器38和DS EGO传感器40测量它们相应位置处的排气中的氧的量并且基于氧的量产生EGO信号。仅仅举例而言，US EGO传感器38基于催化器28的上游的氧的量产生上游EGO(US EGO)信号。DSEGO传感器40基于催化器28的下游的氧的量产生下游EGO(DSEGO)信号。US EGO传感器38和DS EGO传感器40各自可以包括切换EGO传感器、通用EGO(UEGO)传感器(还被称作宽带或宽范围EGO传感器)，或者另一种合适类型的EGO传感器。ECM30可以基于来自US EGO传感器38和DS EGO传感器40的测量值控制燃料喷射系统16。
现在参照图2，显示了示例性燃料控制系统的功能框图。燃料系统100将液体燃料和燃料蒸汽供应至发动机12。燃料系统100包括装有液体燃料的燃料箱102。一个或多个燃料泵(未示出)从燃料箱102抽吸液体燃料并将燃料提供至燃料喷射系统16。
一些条件(诸如，热量、振动和辐射)可导致燃料箱102内的液体燃料蒸发。蒸汽罐104捕获并存储蒸发的燃料(即燃料蒸汽27)。蒸汽罐104可包括捕获并存储燃料蒸汽的一种或多种物质，诸如一种或多种类型的炭。
净化阀106可以被打开以使得燃料蒸汽从蒸汽罐104流到进气系统14。更具体地，净化泵108将来自蒸汽罐104的燃料蒸汽泵送到净化阀106。净化阀106可以被打开以使得加压的燃料蒸汽从净化泵108流到进气系统14。净化控制模块110控制净化阀106和净化泵108，从而控制燃料蒸汽到发动机12的流动。尽管示出了净化控制模块110和ECM 30并将其作为独立的模块进行了讨论，但是ECM 30可以包括净化控制模块110。
净化控制模块110还控制通风阀112。当净化泵108接通以朝向蒸汽罐104抽吸新鲜空气时，净化控制模块110可以将通风阀112打开到通风位置。随着燃料蒸汽从蒸汽罐104流动，新鲜空气通过通风阀112被吸入到蒸汽罐104中。当通风阀112处于通风位置时，净化控制模块110通过控制净化泵108以及净化阀106的打开和关闭控制到进气系统14的燃料蒸汽流动。净化泵108使得燃料蒸汽流动，而无需进气系统14内的真空。
车辆的驾驶员可以经由燃料入口113向燃料箱102添加液体燃料。燃料盖114密封住燃料入口113。燃料盖114和燃料入口113可以经由燃料加注隔室116来访问。燃料门118可以被实施成遮护和关闭燃料加注隔室116。
燃料液面传感器120测量燃料箱102内的液体燃料的量。燃料液面传感器120基于燃料箱102内的液体燃料的量产生燃料液面信号。仅仅举例而言，燃料箱102中的液体燃料的量可被表达为体积、燃料箱102的最大体积的百分比，或者燃料箱102中的燃料的量的另一种合适的测量。
在各种实施方式中，可以从燃料加注隔室116抽吸通过通风阀112提供至蒸汽罐104的新鲜空气，但是通风阀112可以从另一个合适的位置抽吸新鲜空气。过滤器130可以被实施为过滤来自流到通风阀112的环境空气的各种颗粒物。箱压力传感器142测量燃料箱102内的箱压力。箱压力传感器142基于燃料箱102内的箱压力产生箱压力信号。
净化压力传感器146测量净化泵108与净化阀106之间的某一位置处的净化压力。净化压力传感器146基于净化泵108与净化阀106之间的某一位置处的净化压力产生净化压力信号。
净化泵108是电泵并且包括驱动净化泵108的电动马达。净化泵108并非由车辆的旋转部件(诸如发动机的曲柄轴)驱动的机械泵。净化泵108可以是固定速度泵或可变速泵。虽然提供了使用净化泵108的实例，但是本申请也适用于不包括净化泵的燃料蒸汽净化系统。另外，虽然提供了将燃料蒸汽提供在节流阀22上游的实例，但是另外或替代地，可以在使用或不使用净化泵的情况下将燃料蒸汽提供在节流阀22下游。在各个实施方案中，可以使用由增压装置21(例如，涡轮增压器压缩机)产生的真空或压力来促进燃料蒸汽流量流至增压装置21上游。
一个或多个泵传感器150测量净化泵108的运行参数并相应地产生信号。例如，泵传感器150包括测量净化泵108的旋转速度并基于净化泵108的速度产生泵速度信号的泵速度传感器。泵传感器150还可包括泵电流传感器、泵电压传感器和/或泵功率传感器。泵电流传感器、泵电压传感器和泵功率传感器分别测量到净化泵108的电流、施加到净化泵108的电压和净化泵108的功率消耗。
现在参照图3，显示了净化控制模块110的示例性实施方式的功能框图。采样模块204以预定的采样速率对来自净化压力传感器146的净化压力信号208进行采样并输出净化压力样本212。采样模块204还可以对样本进行数字化、缓存样本、过滤样本和/或在样本上执行一个或多个功能。在各种实施方式中，净化压力传感器146可以执行采样模块204的各功能并提供净化压力212。
过滤模块216使用一个或多个过滤器过滤净化压力212以产生过滤的净化压力220。仅仅举例而言，过滤模块216可以将低通过滤器或一级滞后过滤器应用到净化压力样本以产生过滤的净化压力220。
净化压力传感器146的测量值可随着时间漂移。换句话说，净化压力信号208可以不同于预期给定的实际压力。因此，调节模块224基于压力偏移228调节过滤的净化压力220以产生调节的净化压力232。仅仅举例而言，调节模块224可以将压力偏移228与过滤的净化压力220求和或相乘以产生调节的净化压力232。如下文进一步讨论的，调节的净化压力232可以用于例如控制净化阀106的开度和/或控制净化泵108。尽管已经提供了基于压力偏移228进行采样、过滤和调节的示例性序列，但是可以使用另一种序列。
当被触发时，偏移模块236确定压力偏移228。当净化压力传感器146的某一位置处的净化压力应当在预期压力(诸如大气压力)处时，触发模块240触发偏移模块236。
例如，当驾驶员致动点火钥匙、按钮或开关以启动车辆时，在发动机起动开始且在驾驶员致动点火系统之前发动机12关闭(停止)至少预定时间段之前，触发模块240可以触发偏移模块236。另外或可选地，当净化泵108已经关闭超过预定时间段和/或净化泵108的速度为零或大约为零时，触发模块240可以触发偏移模块236。点火信号244可以指示驾驶员致动了点火钥匙、按钮或开关。发动机关闭时间段248可以对应于驾驶员致动点火钥匙、按钮或开关的时间与驾驶员关闭发动机12的最后时间之间的发动机12关闭的时间段。可以基于净化压力传感器146处的压力达到预期(例如大气)压力的时间段设置预定时间段。
发动机速度252对应于发动机12(例如曲轴)的旋转速度并且可以例如基于使用曲轴位置传感器36测量的曲轴位置来确定。为零或小于预定速度的发动机速度252可以指示发动机起动尚未开始。当发动机12关闭时，通风阀控制模块254可以将通风阀112致动到通风位置，以使得净化压力传感器146处的压力接近大气压力。
当被触发时，偏移模块236可以例如基于净化压力212与大气压力256之间的差设置压力偏移228或者将压力偏移228设置为等于净化压力212与大气压力256之间的差。因此，压力偏移228对应于净化压力212可与该时刻净化压力传感器146处的实际压力远近程度。大气压力256可以例如使用大气压力传感器37来测量。在各种实施方式中，预定压力可用来代替大气压力256。在各种实施方式中，由箱压力传感器142测量的压力可用来代替大气压力256。偏移模块236还可以在输出压力偏移228之前过滤压力偏移228。例如，偏移模块236可以应用一阶滞后过滤器、加权移动平均过滤器(例如，指数加权移动平均过滤器)或另一种合适类型的过滤器。
目标流量模块280确定流向发动机12的目标净化流速284。目标净化流速284可以对应于(例如)燃料蒸汽通过净化阀106的目标质量流速。目标流量模块280可以例如基于质量控制流速(MAF)288和一个或多个燃料加注参数292确定目标净化流速284。目标流量模块280可以使用(例如)使MAF和燃料加注参数与目标净化流速相关的一个或多个函数或映射来确定目标净化流速284。燃料加注参数292可以包括(例如)每个燃料事件喷射的(液体)燃料质量、每个燃料事件捕获在汽缸内的空气质量、目标空气/燃料混合物以及一个或多个其他燃料加注参数。燃料加注参数292可以由例如控制燃料喷射系统16的ECM 30的燃料控制模块提供。
前馈(FF)模块296基于目标净化流速284确定FF值300。在一个实例中，FF值300是通过净化阀106的目标净化流速。FF模块296可以例如使用使目标净化流速与FF值相关的函数或映射来确定FF值300。FF模块296可以基于一个或多个其他参数(诸如燃料蒸汽的成分(例如，丁烷的量))来确定FF值300。该函数或映射还可以使一个或多个其他参数与FF值相关。
目标净化压力模块304基于目标净化流速284确定目标净化压力308。目标净化压力308还对应于净化压力传感器146处的目标压力。目标净化压力模块304可以例如使用将目标净化流速与目标净化压力相关的函数或映射确定目标净化压力308。然而，目标净化压力308将被用于闭环控制。
闭环(CL)模块312基于给定控制环路的目标净化压力308与调节的净化压力232之间的差确定CL调节值316。CL模块312使用CL控制器(诸如比例积分(PI)CL控制器、比例积分微分(PID)CL控制器或另一种合适类型的CL控制器)确定CL调节值316。
求和器模块320基于CL调节值316和FF值300确定最终目标值324。例如，求和器模块320可以基于CL调节值316和FF值300的和设置最终目标值324或者将最终目标值324设置成等于CL调节值316和FF值300的和。在FF值300为通过净化阀106的流速的示例中，最终目标值324还为通过净化阀106的目标流速。
目标确定模块328基于最终目标值324确定净化阀106的开度的目标和控制净化泵108的目标。由于净化泵108的输出和净化阀106的开度都会影响净化压力传感器146处的压力，目标确定模块328总体上基于最终目标值324确定目标。
例如，目标确定模块328可以基于最终目标值324确定净化阀106的目标有效开度332和净化泵108的目标速度336。目标确定模块328可以使用将最终目标值与目标有效开度和目标速度相关的一个或多个函数或映射确定目标有效开度332和目标速度336。如上所述，在一些实施方式中，净化泵108可以是固定速度泵。在这类实施方式中，鉴于使用预定固定速度，目标确定模块328可以基于最终目标值324将目标速度336设置成预定固定速度并且确定目标有效开度332。
电动机控制模块340基于目标速度336控制对净化泵108的电动机的电力的施加。例如，电动机控制模块340可以基于目标速度336控制电动机驱动器(未示出)(诸如逆变器)的切换。电力可以例如从车辆的电池344或另一种能量存储装置提供至净化泵108。
目标有效开度332可以对应于0％(用于维持净化阀106关闭)与100％(用于维持净化阀106打开)之间的值。净化阀控制模块348基于目标有效开度332控制对净化阀106的电力(诸如来自电池344)的施加。
例如，净化阀控制模块348可以基于目标有效开度332确定被施加到净化阀106的目标占空比。净化阀控制模块348可以例如使用将目标有效开度与目标占空比相关的函数或映射确定目标占空比。在目标有效开度332对应于0％到100％之间的百分比的示例中，净化阀控制模块348可以使用目标有效开度332作为目标占空比。净化阀控制模块348在目标占空比下将电力施加到净化阀106。
例如当净化阀106打开且净化泵108接通时，通风阀控制模块254可以打开通风阀112。例如，当目标有效开度332大于零和/或目标速度336大于零时，通风阀控制模块254可以打开通风阀112。打开通风阀112使得新鲜空气流到蒸汽罐104中，同时净化泵108通过净化阀106将来自蒸汽罐104的净化蒸汽泵送到进气系统14。
压力差模块352基于调整的净化压力232与进气压力360之间的差来确定整个净化阀106的压力差356。压力差356也可以称为压力增量(或增量压力)。进气压力360对应于净化阀106的出口处的压力。可以例如在空气过滤器19与增压装置21之间引入燃料蒸汽至进气系统14中的位置处使用大气压力传感器37来测量进气压力360。在这些实施方案中，进气压力360可以与大气压力256相同。
第一质量分数模块364基于压力差356和净化阀106的目标有效开度332来确定其中引入燃料蒸汽至进气系统14中的位置处的第一燃料蒸汽质量分数368。第一燃料蒸汽质量分数368对应于(i)在其中引入燃料蒸汽至进气系统14中的位置处流入进气系统14的燃料蒸汽的质量与(ii)该位置处的气体的总质量的比率。总质量可以包括(例如)燃料蒸汽的质量、新鲜空气的质量和/或该位置处的一种或多种其他气体(例如，再循环的废气)的质量。
如果燃料蒸汽在进气歧管24处引入到进气系统14中，那么燃料蒸汽到达进气歧管24与燃料蒸汽随后流过汽缸的进气阀之间的延迟周期可能是最小的。例如，可使用一阶滞后过滤器过滤第一燃料蒸汽质量分数368以估算在此情况中流过汽缸的进气阀的燃料蒸汽流量。
然而，因为根据本申请将燃料蒸汽引入到更远的上游，所以燃料蒸汽引入至进气系统14中与燃料蒸汽进入汽缸之间的延迟周期较长。因此，第二质量分数模块372基于第一燃料蒸汽质量分数368、第一燃料蒸汽质量分数368的多个先前值以及延迟来确定第二燃料蒸汽质量分数376。第二燃料蒸汽质量分数376对应于(i)发生下一个燃烧事件时流入汽缸的燃料蒸汽的质量与(ii)发生下一个燃烧事件时流入该汽缸的气体的总质量的比率。
第二质量分数模块372使用使第一燃料蒸汽质量分数和延迟与第二燃料蒸汽质量分数相关的一个或多个函数或映射来确定第二燃料蒸汽质量分数376。例如，第二质量分数模块372可以使用以下等式确定下一个燃烧事件的第二燃料蒸汽质量分数376：
其中FVM2是第二燃料蒸汽质量分数376，t是净化阀106首次打开与第二燃料蒸汽质量分数376(即，流入汽缸的燃料蒸汽的质量分数)将达到稳定状态之间的延迟周期(例如，燃烧事件的数量)，d是净化阀106首次打开与第二燃料蒸汽质量分数376将响应于净化阀106的打开而开始增加之间的延迟周期(例如，燃烧事件的数量)，且FVM1是指燃烧事件t-1-i至早期燃烧事件的第一燃料蒸汽质量分数368的一个值。延迟周期t和d是整数且d小于t。延迟周期t和d可以是基于物理因素(诸如汽缸体积、进气歧管24的体积和燃料蒸汽在进入汽缸之前流过的流动路径的体积)校准的恒定值。在各个实施方案中，延迟周期t和/或d可以是可变值并且可以由第二质量分数模块372设置。第二质量分数模块372可以例如使用使发动机负荷和/或发动机速度与t和/或d相关的一个或多个函数或映射来设置延迟周期t和/或d。可以基于上文提供的物理因素来校准该一个或多个函数或映射。
可以基于第二燃料蒸汽质量分数376控制或调整一个或多个发动机操作参数。例如，图4包括ECM 30的示例性部分的功能框图。节流控制模块380可以基于第二燃料蒸汽质量分数376控制节流阀22的开度。例如，鉴于第二燃料蒸汽质量分数376和液体燃料喷射的质量，节流控制模块380可以基于目标空气/燃料混合物来调整节流阀22的开度。另外或替代地，鉴于第二燃料蒸汽质量分数376，燃料控制模块384可以基于目标空气/燃料混合物来控制液体燃料喷射的质量。虽然已经提供了基于第二燃料蒸汽质量分数376控制节流阀22和/或燃料喷射的实例，但是另外或替代地可以基于第二燃料蒸汽质量分数376控制一个或多个其他发动机操作参数。
图5包括描绘了控制净化阀106和净化泵108的示例性方法的流程图。控制开始于504，在504处，调节模块224确定调节的净化压力232，如上文所讨论。在508，目标流动模块280基于MAF 288和(一个或多个)燃料加注参数292确定目标净化流速284。在512处，目标净化压力模块304和FF模块296基于目标净化流速284分别确定目标净化压力308和FF值300。
在516处，CL模块312基于目标净化压力308与调节的净化压力232之间的差确定CL调节值316。在520，求和器模块320基于CL调节值316和FF值300确定最终目标值324。例如，求和器模块320可以基于CL调节值316和FF值300设置最终目标值324或将最终目标值324设置成等于CL调节值316和FF值300。
在524处，目标确定模块328可以基于最终目标值324确定净化阀106的目标有效开度332和净化泵108的目标速度336。净化阀控制模块348基于目标有效开度332控制净化阀106的开度，且电动机控制模块340基于目标速度336控制净化泵108的速度。图5的示例可以说明一个控制环路，并且控制环路可以以预定速率开始。
图6包括净化控制模块110的示例性实施方式的功能框图。图6的示例提供了不具有CL控制的系统。目标流动模块280确定目标净化流速284，如上文所讨论。
在图6的示例中，目标确定模块328基于目标净化流速284确定净化阀106的开度的目标以及控制净化泵108的目标。目标确定模块328可以进一步基于调节的净化压力232确定打开净化阀106的目标以及控制净化泵108的目标。由于净化泵108的输出和净化阀106的开度都会影响净化压力传感器146处的压力，目标确定模块328总体地确定目标。
例如，目标确定模块328可以基于目标净化流速284以及任选地基于调节的净化压力232确定净化阀106的目标有效开度332和净化泵108的目标速度336。目标确定模块328可以使用将目标净化流速以及任选地将调节的净化压力与目标有效开度和目标速度相关的一个或多个函数或映射确定目标有效开度332和目标速度336。如上所述，在一些实施方式中，净化泵108可以是固定速度泵。在这类实施方式中，鉴于使用预定固定速度，目标确定模块328可以基于目标净化流速284以及任选地基于调节的净化压力232将目标速度336设置成预定固定速度并且确定目标有效开度332。
图7包括多个燃烧事件708中的燃料蒸汽质量分数704的示例性曲线图。轨迹712记录了其中引入燃料蒸汽至进气系统14中的位置处的燃料蒸汽的质量分数。轨迹716记录进入汽缸的燃料蒸汽质量分数。
净化阀106大约在时间720处首次打开。进入汽缸的燃料蒸汽质量分数响应于净化阀106的打开而开始大约在时间724处增加。时间720与时间724之间的周期可以对应于上述等式中的d。大约在时间728处，进入汽缸的燃料蒸汽质量分数达到大约稳定状态或与进入进气系统14的(初始)燃料蒸汽流量平衡。时间724与时间728之间的周期可以对应于上述等式中的t。
图8包括描绘确定流入汽缸的燃料蒸汽流量并且控制发动机操作的示例性方法的流程图。控制可以开始于804，其中压力差模块352确定整个净化阀106的压力差356。压力差模块352将压力差356设置成基于或等于调整的净化压力232与进气压力360之间的差。
在808处，第一质量分数模块364确定第一燃料蒸汽质量分数368。如上文所讨论，第一质量分数模块364基于压力差356和净化阀106的目标有效开度332来确定第一燃料蒸汽质量分数368。第一燃料蒸汽质量分数368对应于在其中引入燃料蒸汽至进气系统14中的位置处流入进气系统14的燃料蒸汽的质量与该位置处的气体的总质量的比率。
第二质量分数模块372在812处确定第二燃料蒸汽质量分数376。第二质量分数模块372基于第一燃料蒸汽质量分数368、第一燃料蒸汽质量分数368的多个先前值以及延迟来确定第二燃料蒸汽质量分数376。第二燃料蒸汽质量分数376对应于发生下一个燃烧事件时流入汽缸的燃料蒸汽的质量与发生下一个燃烧事件时流入该汽缸的气体的总质量的比率。例如，第二质量分数模块372可以使用以下等式确定下一个燃烧事件的第二燃料蒸汽质量分数376：
其中FVM2是第二燃料蒸汽质量分数376，t是净化阀106首次打开与第二燃料蒸汽质量分数376(即，流入汽缸的燃料蒸汽的质量分数)将达到稳定状态之间的延迟周期(例如，燃烧事件的数量)，d是净化阀106首次打开与第二燃料蒸汽质量分数376将响应于净化阀106的打开而开始增加之间的延迟周期(例如，燃烧事件的数量)，且FVM1是指燃烧事件t-1-i至早期燃烧事件的第一燃料蒸汽质量分数368的一个值。
在816处基于第二燃料蒸汽质量分数376控制或调整一个或多个发动机操作参数。例如，节流控制模块380可以基于第二燃料蒸汽质量分数376控制节流阀22的开度。另外或替代地，燃料控制模块384可以第二燃料蒸汽质量分数376来控制液体燃料喷射的质量。另外或替代地，可以基于第二燃料蒸汽质量分数376控制或调整一个或多个发动机操作参数。图8的实例可以说明一个控制回路且控制回路可以预定速率启动。
前述描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本发明及其应用或用途。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，虽然本发明包括了特定的示例，但是由于研读了附图、说明书和以下的附权利要求书之后其他修改将变得显而易见，所以本发明的真实范围不应该局限于此。应该理解的是，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不会改变本发明的原理。进一步地，尽管上文将每一个实施例描述为具有某些特征，但是关于本发明的任一实施例描述的那些特征中的一个或多个可以被实施在其他实施例中的任何一个的特征中和/或与其他实施例中的任何一个的特征组合，即使所述组合没有被明确描述。换句话说，所描述的实施例并不相互排斥，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本发明的范围内。
使用各种术语描述元件之间(例如模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，所述术语包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“紧挨着”、“在……顶部”、“在……上方”、“在……下方”以及“设置”。除非明确描述为“直接”，否则在以上公开内容中描述第一与第二元件之间的关系时，该关系可以为直接关系，其中在第一与第二元件之间不存在其他中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一与第二元件之间(在空间上或在功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一个应该解释为是指使用非排他性的逻辑“OR”的逻辑(A OR B OR C)，而不应解释为是指“至少一个A、至少一个B，以及至少一个C”。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指以下各项、为以下各项的一部分，或者包括以下各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或群组的)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或群组的)；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者以上各项中的一些或所有的组合，诸如片上系统中。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本发明的任何给定模块的功能可以被分配在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(还被称作远程或云)模块可以代表客户端模块实现一些功能。
如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、功能、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语群组处理器电路包含与额外处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用包含在离散管芯上的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、多个芯的单个处理器电路、多个线程的单个处理器电路，或者以上各项的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包含与额外存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路为术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质不包含通过介质(诸如在载波上)传播的瞬时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的且非瞬时性的。非瞬时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路，或者掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或者动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或者数字磁带或硬盘驱动)，以及光学存储介质(诸如CD、DVD或者蓝光光盘)。
在本申请中描述的设备和方法可以由通过将通用计算机配置成执行嵌入在计算机程序中的一个或多个特定功能而创建的专用计算机部分或完全实施。上文描述的功能框、流程图部件以及其他元件用作软件规范，其可以通过技术人员或程序员的常规工作被译为计算机程序。
计算机程序包括被存储在至少一个非瞬时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括所存储的数据或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器通过源代码产生的目标代码、(iv)由解释器执行的源代码、(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅仅作为示例，源代码可以使用包括以下各项的语言的语法编写：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua和
权利要求中所述的所有元件均非旨在为在35U.S.C.§112(f)的含义内的装置加功能元件，除非使用短语“用于……的装置”来明确描述元件，或者在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的方法权利要求的情况下。

Claims (10)

1.一种用于车辆的控制方法，其包括：
通过燃料蒸汽罐捕获来自所述车辆的燃料箱的燃料蒸汽；
选择性地打开净化阀以允许燃料蒸汽流量在第一位置处流入发动机的进气系统；
选择性地关闭所述净化阀以防止所述燃料蒸汽流量流至所述发动机的所述进气系统；以及
基于以下项确定流入所述发动机的汽缸的燃料蒸汽流量：(i)所述第一位置处的第一压力、(ii)所述净化阀与所述进气系统之间的第二位置处的第二压力，和(iii)所述净化阀的开度与燃料蒸汽到达所述发动机的汽缸之间的至少一个延迟周期。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其进一步包括：
在所述第一位置处使用第一压力传感器测量所述第一位置处的所述第一压力，
其中所述第一位置介于空气过滤器与增压装置之间，所述增压装置接收来自所述空气过滤器的空气并且将空气泵送至所述车辆的发动机中；以及
使用电泵将来自所述燃料蒸汽罐的燃料蒸汽泵送至所述净化阀，
其中所述第二位置介于所述净化阀与所述电泵之间。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其进一步包括在所述电泵与所述净化阀之间的所述第二位置处使用第二压力传感器测量所述第二位置处的所述第二压力。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其进一步包括基于所述第二位置处的所述第二压力控制(i)所述净化阀的开度和(ii)所述电泵的速度中的至少一项。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其进一步包括：
基于所述第一位置处的所述第一压力、所述第二位置处的所述第二压力和所述净化阀的目标开度来确定在所述第一位置处流入所述进气系统的燃料蒸汽流量；以及
依据在所述第一位置处流入所述进气系统的所述燃料蒸汽流量的多个值和所述至少一个延迟周期确定流入所述汽缸的所述燃料蒸汽流量。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其进一步包括：
基于所述第一压力与所述第二压力之间的差值确定整个所述净化阀的压力差值；以及
基于所述压力差值和所述净化阀的所述目标开度确定在所述第一位置处流入所述进气系统的所述燃料蒸汽流量。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其中所述至少一个延迟周期包括：
所述净化阀打开与将开始发生所述燃料蒸汽流量流入所述汽缸之间的第一延迟周期，以及
所述净化阀打开与流入所述汽缸的所述燃料蒸汽流量达到稳定状态之间的第二延迟周期。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中所述第一延迟周期是燃烧事件的第一预定数量且所述第二延迟周期是燃烧事件的第二预定数量。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其进一步包括基于流入所述发动机的所述汽缸的所述燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来选择性地调整所述发动机的所述进气系统的节流阀的开度。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其进一步包括基于流入所述发动机的所述汽缸的所述燃料蒸汽流量和目标空气/燃料混合物来控制所述发动机的所述汽缸的液体燃料喷射。
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