CN111005813A - 用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法和系统，该方法可以包括以下步骤：通过控制器计算燃烧室的容积效率；通过控制器基于计算出的燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间；通过控制器基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间；以及通过控制器计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。可以在涡轮增压器操作区段中执行该方法。

Description

用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法和系统
技术领域
本公开涉及一种用于计算燃料蒸汽双净化系统(dual purge system)的燃料喷射量的方法和系统。
背景技术
该部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
因为环境污染日益严重，所以对空气污染具有很大影响的排气的规定已加强，并且汽车工业已积极寻求减少排气中的污染物。一种用于减少排气中的污染物的方法是使用燃料蒸发气体再循环设备，其中罐(canister)被应用到燃料供应设备。
罐包含吸附材料，该吸附材料能吸附来自存储挥发性燃料的燃料箱的燃料蒸发气体，并且为了阻止在燃料箱中蒸发的燃料蒸发气体被排放到空气中，罐与燃料箱连接以收集燃料蒸发气体。
在罐中收集的燃料蒸发气体再次通过由发动机控制单元(下文中被称为“ECU”)控制的净化控制电磁阀(PCSV)喷射到发动机中以待燃烧，并且因此燃料蒸发气体再循环。
当在入口歧管中形成负压时，在罐中收集的燃料蒸发气体被供应到入口歧管并在发动机的燃烧室中被点燃。然而，当涡轮增压器操作时，由于在入口歧管中形成的正压，因此不能净化燃料蒸汽。因此，具有涡轮增压器的发动机中的燃料蒸汽净化系统通过添加从主净化管线分支并连接到压缩机前部的入口管线的第二净化管线来增加净化流量。
当涡轮增压器操作时，由于涡轮增压器的压缩机的前端的负压，在罐中收集的燃料蒸汽通过净化控制电磁阀排放到第二净化管线，并且再次通过压缩机和中间冷却器流入发动机中。在这种情况下，我们已发现，燃料蒸汽的净化路径变得非常长，并且可能出现一个以上循环的燃料蒸汽检测延迟时间。在此，燃料蒸汽检测延迟时间意味着通过电磁阀排放到第二净化管线的燃料蒸汽到达缓冲罐(surge tank)所花费的时间。
因此，当在不考虑燃料蒸汽检测延迟时间的情况下执行空气/燃料比控制时，燃烧室中的燃料总量可能是无规律的，并且其误差不断出现，导致发动机的不一致。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此其可能包含不构成该国中的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供了一种用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法和系统，其可以计算容积效率，基于该容积效率来确定燃料蒸汽检测延迟时间，并且基于该燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料喷射量。
根据本公开的一种示例性形式，用于计算用于具有燃烧室和涡轮增压器的车辆的燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法可以包括以下步骤：通过控制器计算燃烧室的容积效率；通过控制器基于计算出的燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间；通过控制器基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间；以及通过控制器计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
可以在涡轮增压器操作区段中执行用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法。
该方法可以包括以下步骤：通过将涡轮增压器操作的时间和燃料蒸汽检测延迟时间相加来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间。
该方法还可以包括以下步骤：通过控制器基于由驾驶员要求的扭矩量来计算燃料总量，并且通过控制器基于燃料总量和燃料蒸汽总喷射量来计算燃料喷射量。
该方法可以包括以下步骤：基于增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量中的任何一个来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间。
根据本公开的另一种示例性形式，一种用于计算用于车辆中的涡轮增压器的燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的系统包括：涡轮增压器，包括压缩机，该压缩机安装在入口管线上以压缩进气；罐，收集在燃料箱中产生的燃料蒸汽；净化控制电磁阀，安装在与罐连接的主净化管线上并被配置为选择性地阻挡在罐中收集的燃料蒸汽；第一净化管线，将位于压缩机的下游侧处的入口管线与主净化管线连接；第二净化管线，将位于压缩机的上游侧处的入口管线与主净化管线连接；行驶信息感测单元，检测包括要求的扭矩、要求的速度、发动机转速和发动机负载的行驶信息；入口信息感测单元，检测包括大气压力、入口温度、进气量和入口歧管压力的入口信息；以及控制器，基于入口信息来计算燃烧室的容积效率，基于计算出的燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间，基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间，并且计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
控制器可以基于行驶信息来确定它是否是涡轮增压器操作区段，并且如果确定它是涡轮增压器操作区段，则可以计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
控制器可以通过将涡轮增压器操作的时间和燃料蒸汽检测延迟时间相加来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间。
控制器可以基于由驾驶员基于行驶信息要求的扭矩量来计算燃料总量，并且基于燃料总量和燃料蒸汽总喷射量来计算燃料喷射量。
控制器可以基于增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量中的任何一个来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间。
根据本公开的示例性形式，在没有附加部件的常规系统中检测燃料蒸汽检测延迟时间，使得可以降低成本。
因为基于燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料喷射量，所以可以减少喷射到发动机的燃烧室中的燃料量的误差。因此，因为喷射到发动机的燃烧室中的燃料量减少，所以可以应对排气和燃料经济规定。
从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。应当理解的是，该描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了能够充分理解本公开，现在将参考附图描述通过示例的方式给出的本公开的各种形式，其中：
图1是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽净化系统的示意图；
图2是示出根据本公开的一种示例性形式的在基于燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料蒸汽的燃料喷射量的方法中使用的控制器的输入和输出的关系的框图；
图3是示出根据本公开的一种示例性形式的基于燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料蒸汽的燃料喷射量的方法的流程图；
图4是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽检测延迟时间相对于容积效率的曲线图；
图5是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽检测延迟时间相对于增压压力的曲线图；
图6是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽检测延迟时间相对于缓冲罐压力的曲线图；
图7是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽检测延迟时间相对于入口歧管压力的曲线图；以及
图8是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽检测延迟时间相对于扭矩量的曲线图。
本文描述的附图仅用于说明的目的，而决非旨在限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，而并非旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。
在本公开中，燃料蒸汽检测延迟时间意指通过喷射器从罐排放到第二净化管线的燃料蒸汽到达发动机的缓冲罐所花费的时间。
另外，涡轮增压器操作区段意指其中涡轮增压器操作的行驶区段。通常，涡轮增压器在高速和高负载行驶区段中操作(即，车速等于或高于预定速度和发动机扭矩)。在涡轮增压器操作区段中燃料蒸汽在第二净化管线中被净化。
此外，容积效率意指引入到燃烧室中的实际空气量与可以引入到燃烧室中的理论空气量的比率。
图1是示出根据本公开的一种示例性形式的燃料蒸汽净化系统的示意图。
参考图1，当进气流过空气过滤器20时，对进入车辆中的进气进行异物过滤，并且通过第一入口管线21供给到压缩机13。差压发生阀12设置在第一入口管线21处，并且根据差压发生阀12的打开和关闭量来控制通过第一入口管线21供应到压缩机13的进气量。
供应到压缩机13的进气通过第二入口管线15到达缓冲罐19。电子节流控制阀17(电子节流阀控制：ETC)安装在第二入口管线15中。电子节流控制阀17控制供应到汽缸的进气。到达缓冲罐19的进气通过入口歧管供应到汽缸的燃烧室。
在燃料箱1中蒸发的燃料蒸汽被收集在包含吸附材料的罐2中。罐2与燃料箱1连接，并且罐控制阀3(罐控制阀：CCV)安装在罐2中以控制在罐2中收集的燃料蒸汽。在罐2中收集的燃料蒸汽通过主净化管线4供给燃烧室并燃烧。净化控制电磁阀5(净化控制电磁阀；PCSV)安装在主净化管线4中以选择性地阻挡在罐2中收集的燃料蒸汽。净化控制电磁阀5由ECU控制。当冷却剂温度和发动机转速达到一定水平时，净化控制电磁阀5打开以将燃料蒸汽供应到燃烧室。
主净化管线4分支成第一净化管线6和第二净化管线8。
第一净化管线6从主净化管线4分支以在缓冲罐19与电子节流控制阀17之间连接到第二入口管线15。因此，在罐2中收集的燃料蒸汽流过主净化管线4和第一净化管线6，通过第二入口管线15供应到缓冲罐19，且然后在燃烧室中燃烧。第一止回阀7可以安装在第一净化管线6中，以阻挡燃料蒸汽从第二入口管线15回流到第一净化管线6。
第二净化管线8从主净化管线4分支以在空气过滤器20与差压发生阀12之间连接到第一入口管线21。第二止回阀9可以安装在第二净化管线8中，以阻挡燃料蒸汽从第一入口管线21回流到第二净化管线8。喷出器10安装在第二净化管线8和第一入口管线21连接的点处，并且将通过第二净化管线8供应的燃料蒸汽喷射到第一入口管线21。喷射到第一入口管线21的燃料蒸汽通过差压发生阀12供应到压缩机13。压缩机13压缩进气和燃料蒸汽，并且将它们供应到第二入口管线15。通过第二入口管线15供应的压缩的进气和燃料蒸汽到达缓冲罐19，供应到燃烧室，并且燃烧。
用于冷却压缩的进气和燃料蒸汽的中间冷却器14安装在第二入口管线15中。
再循环管线11可以安装在电子节流控制阀17的后端的第二入口管线15与喷出器10之间，以将排气的一部分往回再循环到发动机。
增压压力传感器16可以安装在中间冷却器14与电子节流控制阀17之间，以检测通过压缩机13升高的进气的增压压力。
入口歧管压力传感器18可以安装在电子节流控制阀17与缓冲罐19之间，以检测歧管中的压力。
图2是示出根据本公开的一种示例性形式的在基于燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料蒸汽的燃料喷射量的方法中使用的控制器的输入和输出的关系的框图。
入口信息感测单元30感测包括大气压力、入口温度、进气量和入口歧管压力的入口信息，并且将入口信息传输到控制器60。控制器60基于入口信息来计算燃烧室的容积效率。在本文中，可以通过大气传感器来检测大气压力，并且可以通过入口温度传感器来检测入口温度。可以由入口流量计来检测进气量，并且可以由入口歧管压力传感器18来检测入口歧管压力。
行驶信息感测单元40感测包括要求的扭矩、要求的速度、发动机转速和发动机负载的行驶信息，并且将行驶信息传输到控制器60。在本文中，可以由装配在车辆中的加速踏板传感器来感测由驾驶员要求的扭矩和速度，可以由扭矩传感器来感测发动机扭矩，并且由发动机转速传感器来感测发动机转速。控制器60基于行驶信息来确定它是否是涡轮增压器操作区段。另外，控制器60基于由驾驶员基于行驶信息要求的扭矩量来计算燃料总量。
λ传感器50感测从燃烧室排出的排气的λ系数，并且将其反馈给控制器60以控制燃料喷射量。在本文中，λ系数是实际空气燃料比与理论空气燃料比的比率。如果λ系数大于1，则处于贫燃状态，其中空气量相对于燃料量是过量的。如果λ系数小于1，则处于富燃状态，其中燃料量相对于空气量是过量的。因此，控制器60可以控制燃料喷射量以使λ系数达到目标λ系数。
控制器60可以是配备在车辆中的发动机控制单元(ECU)。如果基于行驶信息确定控制器60在涡轮增压器操作区段中，则该控制器可以基于入口信息来计算燃烧室的容积效率。控制器60可以基于计算出的燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间，基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间，计算通过喷射器70将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量，并且基于此来控制燃料喷射量。
控制器60可以基于λ传感器50系数来控制通过喷射器70喷射的燃料喷射量。
因此，控制器60可以通过由预定程序操作的一个或多个处理器来实施，并且该预定程序可以被编程为执行根据本公开的该示例性形式的用于计算燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法的每个步骤。
图3是根据本公开的一种示例性形式的基于燃料蒸汽检测延迟时间来计算燃料蒸汽的燃料喷射量的方法的流程图。
控制器60基于由行驶信息感测单元40传输的行驶信息来确定它是否在涡轮增压器操作区段中(S200)。例如，涡轮增压器操作区段可以是高速和高负载行驶区段。控制器60不限于此，并且可以根据基于当前发动机转速和当前发动机扭矩的预定映射来确定当前车辆行驶区段是否是涡轮增压器操作区段。
在涡轮增压器操作区段中，通过涡轮增压器的压缩机13实现增压，且然后在电子节流控制阀17的后端处产生正压。因此，在罐2中收集的燃料蒸汽通过净化控制电磁阀5排放到第二净化管线8，并且通过喷出器10喷射到压缩机13的前部。
通过喷出器10喷射到压缩机13的前部的燃料蒸汽量可以根据喷出器10的前部和后部的压差作为映射数据预先存储在控制器60中。因此，控制器60可以根据映射数据来确定喷射到压缩机13的前部的燃料蒸汽量。
如果在步骤S200中确定在涡轮增压器操作区段中，则控制器60计算燃烧室的容积效率(S210)。如果在步骤S200中确定不在涡轮增压器操作区段中，则方法返回到步骤S200。
在本文中，容积效率意指引入到燃烧室中的实际空气量与可以引入到燃烧室中的理论空气量的比率。可以基于包括大气压力、入口温度、进气量和由入口信息感测单元30感测的入口歧管压力的入口信息来计算控制器60的容积效率。
此后，控制器60基于计算出的燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间(S220)。如图4中所示，控制器60可以根据作为映射数据的容积效率预先存储燃料蒸汽检测延迟时间，并且控制器60可以根据来自映射数据的容积效率来确定燃料蒸汽检测延迟时间。
控制器60可以对于每个发动机以映射数据形式预先存储针对容积效率的燃料蒸汽检测延迟时间，这是因为根据流动特性，对于每个发动机，针对容积效率的燃料蒸汽检测延迟时间不同。
随后，控制器60基于在步骤S220中确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间(S230)。可以通过将当涡轮增压器操作且净化控制电磁阀操作时的曲柄角与在步骤S220中确定的燃料蒸汽检测延迟时间相加来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中的时间。
然后，控制器60计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量(S240)。
喷射到压缩机13的前部的燃料蒸汽在延迟时间之后扩散，并且到达缓冲罐19。少量燃料蒸汽在扩散的初始阶段到达缓冲罐19，大量燃料蒸汽在扩散的中间阶段到达缓冲罐19，并且少量燃料蒸汽在扩散的最后阶段到达缓冲罐19，使得到达缓冲罐19的燃料蒸汽量随时间的曲线图整体上具有钟状物形式。因为当在步骤S200中涡轮增压器操作时将燃料蒸汽从喷出器10连续地喷射到压缩机13的前部，并且到达缓冲罐19的燃料蒸汽量具有整体钟状物形式，所以到达缓冲罐19的燃料蒸汽量应当相对于时间累积。如上所述，因为通过喷出器10喷射到压缩机13的前部的燃料蒸汽量根据喷出器10前部和后部的压差以映射数据预先存储在控制器60中，所以可以根据喷出器10的前部和后部的压差来计算将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
之后，控制器60基于在步骤S230中计算出的将燃料蒸汽喷射到燃烧室中时由驾驶员要求的扭矩量来计算燃料总量(S250)。可以基于由行驶信息感测单元40感测的行驶信息来确定由驾驶员要求的扭矩量。
然后，控制器60通过从基于在步骤S250中由驾驶员要求的扭矩量的燃料总量中减去在步骤S240中计算出的燃料蒸汽总喷射量来计算燃料喷射量(S260)。
图4至图8是分别通过实验发现的示出燃料蒸汽检测延迟时间相对于容积效率、增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量的曲线图。
将图4与图8的曲线图进行比较，可以看出，燃料蒸汽检测延迟时间与容积效率具有最显著的关系。根据容积效率的燃料蒸汽检测延迟时间被存储为映射数据类型，并且燃料蒸汽检测延迟时间由容积效率来确定。
参考图4至图8，可以看出，随着容积效率、增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量分别增加，针对行驶点的燃料蒸汽检测延迟时间减小。控制器60分别根据容积效率、增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量作为映射数据类型预先存储燃料蒸汽检测延迟时间，并且可以基于这些中的任一个来确定在缓冲罐19中检测到燃料蒸汽时的燃料蒸汽检测延迟时间。
本申请要求于2018年10月5日提交的韩国专利申请第10-2018-0118783号的优先权和权益，将该申请整体通过引证结合到本文中。
虽然已结合目前被认为是实用的示例性形式描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的形式，而是相反地，旨在涵盖包括在本公开的精神和范围内的各种修改和等同布置。
<符号描述>
1：燃料箱
2：罐
3：罐控制阀
4：主净化管线
5：净化控制电磁阀
6：第一净化管线
7：第一止回阀
8：第二净化管线
9：第二止回阀
10：喷出器
11：再循环管线
12：差压发生阀
13：压缩机
14：中间冷却器
15：第二入口管线
16：增压压力传感器
17：电子节流控制阀
18：入口歧管压力传感器
19：缓冲罐
20：空气过滤器
21：第一入口管线
30：入口信息感测单元
40：行驶信息感测单元
50：λ传感器
60：控制器
70：喷射器

Claims (10)

1.一种用于计算用于具有燃烧室和涡轮增压器的车辆的燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)通过控制器计算所述燃烧室的容积效率；
(b)通过所述控制器基于计算出的所述燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间；
(c)通过所述控制器基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中的时间；以及
(d)通过所述控制器计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
在涡轮增压器操作区段中执行步骤(a)至(d)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中
通过将所述涡轮增压器操作的时间和所述燃料蒸汽检测延迟时间相加来计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中的时间。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
通过所述控制器基于由驾驶员要求的扭矩量来计算燃料总量；
以及
通过所述控制器基于所述燃料总量和所述燃料蒸汽总喷射量来计算燃料喷射量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中
基于增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量中的任何一个来确定在所述缓冲罐中检测到所述燃料蒸汽的所述燃料蒸汽检测延迟时间。
6.一种用于计算用于具有燃烧室和涡轮增压器的车辆的燃料蒸汽双净化系统的燃料喷射量的系统，所述系统包括：
所述涡轮增压器，包括安装在入口管线上以压缩进气的压缩机；
罐，收集在燃料箱中产生的燃料蒸汽；
净化控制电磁阀，安装在与所述罐连接的主净化管线上并被配置为选择性地阻挡在所述罐中收集的燃料蒸汽；
第一净化管线，将位于所述压缩机的下游侧处的所述入口管线与所述主净化管线连接；
第二净化管线，将位于所述压缩机的上游侧处的所述入口管线与所述主净化管线连接；
行驶信息感测单元，检测包括要求的扭矩、要求的速度、发动机转速和发动机负载的行驶信息；
入口信息感测单元，检测包括大气压力、入口温度、进气量和入口歧管压力的入口信息；以及
控制器，基于所述入口信息来计算所述燃烧室的容积效率；基于计算出的所述燃烧室的容积效率来确定在缓冲罐中检测到所述燃料蒸汽的燃料蒸汽检测延迟时间；基于所确定的燃料蒸汽检测延迟时间来计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中的时间；以及计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中时的燃料蒸汽总喷射量。
7.根据权利要求6所述的系统，其中
所述控制器
基于所述行驶信息来确定行驶区段是否为涡轮增压器操作区段，并且
如果确定所述行驶区段是所述涡轮增压器操作区段，则计算在将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中时的所述燃料蒸汽总喷射量。
8.根据权利要求6所述的系统，其中
所述控制器通过将所述涡轮增压器操作的时间和所述燃料蒸汽检测延迟时间相加来计算将所述燃料蒸汽喷射到所述燃烧室中的时间。
9.根据权利要求6所述的系统，其中
所述控制器基于由驾驶员基于所述行驶信息要求的扭矩量来计算燃料总量，并且
基于所述燃料总量和所述燃料蒸汽总喷射量来计算燃料喷射量。
10.根据权利要求6所述的系统，其中
所述控制器根据增压压力、缓冲罐压力、入口歧管压力和扭矩量中的任何一个来确定在所述缓冲罐中检测到所述燃料蒸汽的所述燃料蒸汽检测延迟时间。
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