CN109424450B - 使用无刷燃料泵进行的汽油瑞德蒸气压检测 - Google Patents

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Abstract

汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统包括燃料泵和在正向旋转方向上操作燃料泵的马达，以将汽油燃料供给到车辆发动机。控制装置与马达连通，选择性地从正向旋转方向引导改变到与正向旋转方向相反的反向旋转方向。减压装置在反向旋转方向操作期间接收燃料流并降低燃料的压力直到出现燃料汽化。当马达速度和马达电流非线性地变化时，在减压装置处出现燃料汽化的泵速与燃料RVP相关。

Description

使用无刷燃料泵进行的汽油瑞德蒸气压检测
技术领域
本公开涉及用于车辆的汽油燃料瑞德蒸气压测定。
背景技术
出售供车辆使用的汽油燃料具有不同的挥发性，其随季节和地理位置的不同而变化。改进燃料的“冬季混合”以增加其瑞德蒸气压(RVP)，其定义为由ASTM-D-323测定的液体在37.8摄氏度(100华氏度)下产生的绝对蒸气压，使得燃料在较低的冬季环境温度下会更容易蒸发。这样可以更轻松地启动发动机。为了减少挥发性有机化合物(VOC)的排放，改进燃料的“夏季混合”以降低其RVP。这降低了在较高夏季工作温度下的燃料蒸发，以减少VOC排放并减轻燃料泵系统中出现的气阻，这可能导致发动机不稳定或者失速。
识别车辆储罐中的燃料的RVP的能力提供了相应地调节低压燃料供给泵压力的优点。测定RVP的不同方法是已知的，但是识别RVP具有长时间延迟的相关限制，或者具有缓慢的测量频率，特别是在车辆休息时。已知的方法也不允许在加油之后立即检测燃料特性的变化，这在从冬季到夏季混合的变化时最明显，或者反之亦然。在季节变化期间，燃料箱中存在的一种混合物与第二混合物混合也可能同时出现，此时测定准确的RVP也很重要。
因此，尽管当前测定汽油RVP水平的方法实现了其预期目的，但是需要一种新的和改进的系统和方法，用于识别车辆在车辆启动时和每次加油停止后使用的汽油RVP。
发明内容
根据若干方面，汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统包括燃料泵和沿正向旋转方向操作的马达，以将汽油燃料供给到车辆发动机。控制装置与马达连通，选择性地从正向旋转方向引导改变到与正向旋转方向相反的反向旋转方向。减压装置或流量限制器在操作期间沿反向旋转方向接收燃料流。当穿过减压装置，然后穿过燃料泵的燃料蒸发时，测定燃料RVP。
在本公开的另一方面，发动机控制模块使用模块控制器区域网络总线与控制装置连通。
在本公开的另一方面，当满足校准的发动机模式时，RVP学习启用逻辑在发动机控制模块内启用。
在本公开的另一方面，校准的发动机模式限定低或零燃料需求、发动机关闭状态和减速断油之一。
在本公开的另一方面，当完全由燃料管线压力传感器发送的燃料压力信号给燃料供给管线加压时，出现校准的发动机模式。
在本公开的另一方面，由发动机控制模块触发RVP学习算法以命令燃料泵马达停止和反向。
在本公开的另一方面，当命令燃料泵马达停止和反向时，由发动机控制模块启动计时器。
在本公开的另一方面，当马达速度和马达电流非线性地变化时，在减压装置处出现燃料汽化的泵速与对应于标准RVP温度下的燃料RVP的当前燃料温度下的燃料蒸气压相关。
在本公开的另一方面，使用泵占空比增长率设定点来控制泵占空比，以在发动机控制模块内校准的速率下在反向旋转方向上增加燃料泵的速度。
在本公开的另一方面，减压装置限定文丘里管。
根据若干方面，汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统包括燃料泵和在正向旋转方向上操作燃料泵的马达，以将汽油燃料供给到车辆发动机。控制装置与马达连通，选择性地从正向旋转方向引导改变到与正向旋转方向相反的反向旋转方向。减压装置在反向旋转操作期间接收燃料流并降低燃料的压力直到出现燃料汽化。当马达速度和马达电流非线性地变化时，在减压装置或低压燃料供给泵处出现燃料汽化的泵速与燃料RVP相关。
在本公开的另一方面，使用泵占空比增长率设定点来控制泵占空比，以增加燃料泵在反向旋转方向上的速度。
在本公开的另一方面，发动机控制模块与控制装置连通，发动机控制模块以在发动机控制模块内校准的速率控制泵占空比。
在本公开的另一方面，当满足校准的发动机模式时，在发动机控制模块内启用RVP学习启用逻辑，其中校准的发动机模式限定低或零燃料需求、发动机关闭状态，或减速断油之一。
在本公开的另一方面，由发动机控制模块触发RVP学习算法，以在满足校准的发动机模式之后命令燃料泵马达停止和反向。
在本公开的另一方面，止回阀位于燃料供给管线中，该燃料供给管线将燃料引导至高压泵。压力传感器感测燃料供给管线的压力，来自压力传感器的信号被传送到控制装置。
在本公开的另一方面，减压装置位于止回阀的上游，并且来自减压装置的流动进入泵排出口，在泵的反向操作期间，使得减压装置中的燃料流返回到燃料供给罐中的模块储存器。
根据若干方面，用于机动车辆的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统包括燃料泵和燃料泵马达，该燃料泵马达沿正向旋转方向操作燃料泵以将汽油燃料供给到车辆发动机。控制装置与马达连通。发动机控制模块与控制装置连通。当满足校准的发动机模式时，在发动机控制模块内启用RVP学习启用逻辑，发信号通知控制装置从正向旋转方向引导改变到与正向旋转方向相反的反向旋转方向。减压装置在反向旋转操作期间接收燃料流并且将燃料的压力降低到大气压以下直到出现燃料汽化。当通过减压装置的燃料蒸发通过马达速度和马达电流的非线性变化表示时，测定燃料RVP。
在本公开的另一方面，在减压装置处出现燃料汽化的泵速与燃料RVP相关。
在本公开的另一方面，温度传感器识别燃料的温度。发动机控制模块通过CAN总线接收的马达和泵数据由发动机控制模块用于在启用RVP学习启用逻辑期间监测泵性能。然后，发动机控制模块从压力设定点表中选择泵压力设定点。
根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据示例性实施例的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统的示意图；
图2是图1的RVP检测系统的流程图；
图3是描绘多个低压泵状况的曲线图，其包括在使用图1的RVP检测系统期间与泵电流相比的泵速；
图4是描绘用于图1的RVP检测系统的操作的燃料压力相对于燃料温度的范围的曲线图；并且
图5是图1的区域5的放大示意图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。
参照图1，机动车辆汽油RVP检测系统10包括使用高压泵(HPP)14供应汽油燃料的燃料轨12，高压泵(HPP)14从低压燃料供给管线16供给。多个燃料喷射器18连接到燃料轨12，用于将高压燃料从燃料轨12供应到各个发动机汽缸(未示出)。使用由DC无刷马达22驱动的低压泵20将燃料供应到燃料供给管线16。根据另外的方面，DC马达22也可以是有刷马达。低压泵20从模块储存器24抽取燃料，其中低压泵20、马达22和模块储存器24全部位于燃料供给箱26内。低压泵20通常在第一或正向旋转28，以将燃料供给到燃料供给管线16中。
使用来自诸如燃料箱区模块的控制装置30的信号来控制马达22的旋转速度和方向，该燃料箱区模块使用模块控制器区域网络(CAN)总线34与发动机控制模块(ECM)32连通，由燃料控制启动信号线36启动。车辆电池电压38被提供给控制装置30。由控制装置30产生的马达控制信号可以使用屏蔽40电子屏蔽。识别燃料供给管线16中的燃料压力的燃料压力信号42由燃料管线压力传感器44连续监测并传送到控制装置30。类似地，识别燃料轨12中的燃料压力的高压燃料信号46由燃料轨压力传感器48连续监测并传送到ECM 32。
同样位于燃料供给箱26内的部件包括燃料供给管线16中的止回阀50，其确保燃料供给管线16保持充满燃料，并且当HPP 14没有运行时(例如在车辆关闭期间)，减轻燃料供给管线16内的空气或蒸气。在止回阀50和HPP 14之间的燃料供给管线16中还设置有过压安全阀52，当HPP 14没有运行时(例如在车辆关闭期间)，通过环境温度升高或发动机热负荷防止燃料供给管线16过压。如果过压安全阀52打开，则排出流经由安全阀排出管线54引导至吸入阀56，以返回与模块储存器24相关联的贮槽。
根据若干方面，吸入阀56包括减压装置57，例如孔口、喷射泵或文丘里装置，以在低压泵20的反向操作期间产生压差。泵旁通管线58设置在吸入阀56和泵排出口60之间，以便当泵20在第二或反向旋转方向62上操作时使用，以便以较低的流速和压力将燃料抽入低压泵20，以便测定瑞德蒸气燃料供应的压力，参照图2至4更详细地进行了描述。根据若干方面，减压装置57位于止回阀50的上游，并且来自减压装置的流动进入泵排出口60，在低压泵20的反向操作期间，使得减压装置57中的燃料流可以返回到燃料供给箱26中的模块储存器24。在低压泵20的正常正向旋转期间，泵管线58中存在燃料流以驱动文丘里喷射泵装置以填充储存器24。
参照图2并且再次参照图1，RVP学习算法64用于沿相反方向操作低压泵20和马达22。泵20用作通过固定孔以可变流速抽吸燃料的测量装置，其使燃料经受低于大气压的压力，直到达到燃料蒸发点，此时检测燃料蒸气压。
RVP学习算法64遵循以下步骤。当满足校准的发动机模式68时，RVP学习启用逻辑66在ECM 32内启用。当完全由燃料管线压力传感器44发送的燃料压力信号42给燃料供给管线16加压时，可出现校准的发动机模式68，该校准的发动机模式68可以是低或零燃料需求、发动机关闭状态、减速断油(DFCO)等。然后，ECM 32触发RVP学习算法64以命令燃料泵马达22停止和反向，从而使低压泵20沿反向旋转方向62旋转。ECM 32此时还启动RVP学习算法64内的计时器70。
通过使用泵占空比增长率设定点72来控制泵占空比，低压泵20的速度在反向旋转方向62上以ECM 32内校准的速率增加。当低压泵20沿反向旋转方向62旋转时，燃料从减压装置57和吸入阀56流到模块储存器24。当RVP学习算法64运行时，ECM 32监测燃料泵马达22的同时一起监测低压泵20状态(包括泵速、马达速度和马达电流)。
低压泵20反向操作，直到燃料压力下降到足以使燃料开始蒸发。在燃料开始蒸发的时间点，燃料泵马达22的扭矩下降，这由燃料泵马达22的速度增加和低压泵20的速度增加来指示。在将低压泵20恢复到正常操作之前，在燃料蒸发的时间点时，RVP学习算法64记录燃料汽化的每个时间点(如上所述，当燃料泵马达22出现突然或非线性速度增加时以及低压泵20出现突然或非线性速度增加时)和由燃料温度传感器74(例如物理传感器，或基于模型或虚拟温度传感器)的信号识别的燃料温度。
在由燃料温度传感器74感测的当前燃料温度下，并且在当前大气压Pb下，使用由计时器70收集的时间数据，RVP学习算法64将反向泵操作的持续时间、低压泵20速度和燃料泵马达22速度以及低压泵马达电流相关联以测定燃料供给箱26中的燃料蒸气压Pv，并且识别适当的燃料RVP 76。
参照图3并且再次参照图1至图2，在RVP学习算法64的RVP学习启用逻辑66的使用期间，曲线图78描绘了多个示例性低压泵20的情况，包括在轴80上绘制的泵速和泵电流，在轴81上绘制的泵占空比相对于时间82的关系。第一曲线84描绘了在高燃料RVP情况下的泵转速。第二曲线86描绘了在高燃料RVP情况下以毫安为单位的泵马达电流。第三曲线88描绘了低燃料RVP情况下的泵转速。第四曲线90描绘了在低燃料RVP情况下以毫安为单位的泵马达电流。第五曲线92描绘了在轴线81上绘制的低压泵20的泵占空比。
如在第一曲线84中所示，当燃料开始用高RVP燃料蒸发时，泵速在第一蒸发点94发散，并且当燃料开始以低RVP燃料蒸发时，在第二蒸发点96处发散。显然，第一蒸发点94在较低的泵速(约900rpm)和占空比(8％)下，并且在较早的时间(0.65秒)使用高RVP燃料时出现，而不是第二蒸发点96，该第二蒸发点96在较高的泵速(约2000rpm)和占空比(16％)下，在较晚的时间(1.6秒)使用高RVP燃料时出现。
如前所述，通过在低压泵20马达和泵速度中出现的非线性变化来检测燃料蒸发的开始。当低压泵20反向操作时，在较低的燃料流速和仍然高于燃料蒸气压的入口压力下，低压泵20用液体燃料操作，并且马达扭矩和功率平衡涡轮机泵扭矩和功率。当低压泵20以更快的速度反向操作时，在增加燃料流速时，通过吸入阀56的减压装置57或反向的其他孔的流量限制导致泵入口处燃料压力的降低，最终导致燃料蒸发。
继续参照图2，ECM 32经由CAN总线34接收马达和泵数据，以在RVP学习例程期间监测泵性能。然后ECM 32将使用所学习的燃料RVP 76的RVP值来选择适当的电子调节燃料系统(ERFS)压力设定点表77。来自曲线图78的数据和类似数据保存在RVP学习算法64的数据库可校准表79中，使得适当的燃料RVP 76可用于从可校准表中预先确定或选择ERFS泵设定点。进行先前的校准活动以使用各种燃料将燃料汽化行为与ECM 32的已知RVP相关联以用作参考值。在知道燃料RVP 76的情况下校准ERFS需求的压力可以减轻HPP 14处出现的气阻。
参照图4并且再次参照图1至图3，曲线图98描绘了燃料压力100相对于燃料温度102的范围。第一曲线104限定了具有高RVP燃料的燃料供给压力需求。相比之下，第二曲线106限定具有低的RVP燃料的燃料供给压力需求。第一燃料沸点曲线108限定高RVP燃料的数据，第二燃料沸点曲线110限定低RVP燃料的数据。如第一箭头112所示，通常在第一燃料沸点曲线108的左侧的数据点，限定了液体燃料情况。如与第一燃料沸点曲线108相反第二箭头114所示，通常在第二燃料沸点曲线110右侧的数据点，限定了汽化燃料情况。不确定区116存在于第一燃料沸点曲线108和第二燃料沸点曲线110之间，其中可根据燃料RVP出现液体或蒸气情况。
如图4所示，液体燃料情况通常对于第一曲线104的基本上所有点都是普遍的，其限定了具有高RVP燃料的燃料供给压力需求。当使用曲线106作为燃料供给压力需求时，如果储存器24中的燃料具有高于大约80摄氏度及以上的燃料沸点曲线108的RVP特性，则存在不确定情况。燃料特性的这种变化需要更高的燃料输送压力命令以避免HPP 14处的气阻情况。
参照图5并且再次参照图1，为了在低压泵20的反向旋转方向62上操作时实现燃料压力下降，代替将减压装置57定位在吸入阀56中，根据几个方面，止回阀120可以定位在泵旁通管线58并且连接到泵排出口60。减压装置122(例如文丘里装置)位于止回阀120和吸入阀56之间的止回阀120的上游。根据其他方面，代替止回阀120和减压装置122，止回阀124可位于单独的返回管线126中，该返回管线126连接到泵旁通管线58。减压装置128(例如文丘里装置)位于返回管线126中，在止回阀124之前。
本公开的汽油瑞德蒸气压检测系统和操作方法提供了若干优点。这些包括避免增加燃料RVP变化(引起燃料气阻)、改进的热燃料处理，以及在任何季节性温度下改进的燃料输送控制和诊断。已知燃料RVP和燃料特性允许在需要时(例如在较高温度和发动机速度下)适当地命令燃料泵压力，而在低RVP燃料(夏季燃料)存在时不能持续地操作HPP 14以使其过压。通过减少在最大输出压力下的操作时间，因此可以实现低压泵系统16、20、22、50、52的改善的寿命。
本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变型旨在落入本公开的范围内。这些变化不应视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，包括：
燃料泵和沿正向旋转方向操作的马达，以将汽油燃料供给到车辆发动机；
控制装置，其与所述马达连通，选择性地从所述正向旋转方向引导改变到与所述正向旋转方向相反的反向旋转方向；
减压装置，其在操作期间沿所述反向旋转方向接收燃料流；并且
其中当穿过所述减压装置，然后穿过所述燃料泵的所述燃料蒸发时，测定燃料RVP。
2.如权利要求1所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，还包括发动机控制模块，其使用模块控制器区域网络总线与所述控制装置连通。
3.如权利要求2所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，还包括RVP学习启用逻辑，其在满足校准的发动机模式时在所述发动机控制模块内启用。
4.如权利要求3所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，其中所述校准的发动机模式限定低或零燃料需求、发动机关闭状态和减速断油之一。
5.如权利要求4所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，其中当完全由燃料管线压力传感器发送的燃料压力信号给燃料供给管线加压时，出现所述校准的发动机模式。
6.如权利要求2所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，还包括由所述发动机控制模块触发的RVP学习算法，以命令驱动燃料泵的马达停止和反向。
7.如权利要求6所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，还包括计时器，其当驱动燃料泵的所述马达被命令停止和反向时由所述发动机控制模块启动。
8.如权利要求1所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，其中当马达速度和马达电流非线性地变化时，在所述减压装置处出现所述燃料汽化的泵速与对应于标准RVP温度下的所述燃料RVP的当前燃料温度下的所述燃料蒸气压相关。
9.如权利要求2所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，其中使用泵占空比增长率设定点来控制泵占空比，以在所述发动机控制模块内校准的速率下在所述反向旋转方向上增加所述燃料泵的速度。
10.如权利要求1所述的汽油瑞德蒸气压(RVP)检测系统，其中所述减压装置限定文丘里管。
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