[发明专利]用于确定高压泵中的燃料体积模量的方法

说明书

本发明涉及用于确定高压泵中的燃料体积模量的方法。提供用于获得在内燃发动机的直接喷射系统中使用的燃料的体积模量的方法。需要方法在车辆上的发动机运转期间持续地监测并可靠地计算燃料的体积模量，其中燃料的体积模量可以用于推断燃料混合物中的燃料比率或在丙烷用作喷射的燃料时确定超临界丙烷的密度。为了在车辆上获得燃料的体积模量，提出的方法包括监测和记录燃料导轨压力、高压泵占空比和泵送的部分液体体积值，以获得零流量关系。

技术领域

本申请大体涉及用于获得通过内燃发动机中的高压燃料泵泵送的燃料的体积模量的方法的实施。

背景技术

一些车辆发动机系统利用直接汽缸内燃料喷射和进气道燃料喷射两者。燃料输送系统可以包括用于将燃料压力提供到燃料喷射器的多个燃料泵。作为一个示例，燃料输送系统可以包括设置在燃料箱和燃料喷射器之间的较低压力燃料泵(或提升泵)和较高压力(或直接喷射)燃料泵。高压燃料泵可以耦接到燃料导轨上游的直接喷射系统以提高通过直接喷射器输送到发动机汽缸的燃料的压力。高压泵也可以由耦接到发动机的曲轴的驱动凸轮来驱动。电磁启动的入口止回阀或溢流阀可以耦接在高压泵的上游以调节进入泵压缩室内的燃料流量。溢流阀可以被同步激励到驱动凸轮的位置或发动机角位置。

随着燃料被泵送通过燃料系统，重要的特性是燃料的体积模量(bulk modulus)。流体的体积模量是均匀压缩的流体的阻力的测量值。换言之，体积模量是作用在流体的体积上的压力变化与流体体积的微小变化的比率。在利用如汽油-乙醇混合的燃料混合物的内燃发动机中，测量车辆上的体积模量并且在发动机运转期间可以是持续地推断燃料混合物中汽油与乙醇的比率的有效方法。附加地，测量燃烧燃料的体积模量对利用丙烷的液体喷射的燃料系统会是重要的。由于液体丙烷可以变得超临界，其密度可以显著地改变，从而产生对其密度随着它的波动需要持续知道。当液体丙烷进入超临界流体相时，其体积模量直接与其密度成比例。以此方式，当它进入超临界相时，体积模量的测量值可以用于确定丙烷的密度。

在Sakai等在US7007662中示出的使用高压泵测量燃料的体积模量的一个方法中，电子控制单元(ECU)在高压泵的致动前后利用燃料压力获悉燃料的体积模量。在这个方法中，ECU计算压力差同时也计算实际从高压泵排放的燃料量。使用体积和压力差，采用方程式以获得燃料的体积模量。在类似的方法中，下面的一般过程能够在许多火花点火的燃料喷射系统中实施。使用将已知体积的燃料泵入燃料导轨内的组合，同时测量压力上升以及喷出的已知燃料体积同时测量压力下降，可以获得体积模量。

然而，发明人在此已经认识到US7007662的方法的潜在问题。首先，获得来自压力传感器的可用压力信号会很难同时高压泵和/或燃料喷射器有效地维持可以引起影响压力传感器读数的压力波的燃料流量。此外，利用实际泵送的燃料体积(来自高压泵)或从喷射器喷射到发动机内的燃料体积的测量值可能是困难的并且产生不确定结果。用于确定燃料的体积模量的常用方法在燃料喷射系统的常规运转期间可能是不充分的。

发明内容

因此在一个示例中，上面的问题可以通过下列方法来解决，该方法包含：基于高压泵的零流量函数调整高压燃料泵的占空比以测量燃料的体积模量，燃料通过高压泵泵送并且零流量函数基于泵占空比相对于燃料导轨压力中产生的变化的变化。以此方式，燃料的体积模量可以在车辆上被持续地且可靠地获得(计算)。在用于确定体积模量的另一些方法中，可以使用压力传感器记录响应于泵送的燃料的体积的压力上升，当直接喷射燃料泵和/或燃料喷射器有效时，会难以获得稳定压力信号。附加地，测量泵送的燃料或从喷射器喷射的燃料的体积可以产生不确定结果。另外，本文解释的体积模量计算方法可以在燃料系统在常规操作模式期间正将燃料喷射到发动机时，监测并且分析由燃料系统产生的数据。常规操作模式可以包括各种怠速状况和/或加燃料状况，如仅经由进气道燃料喷射来给发动机加燃料，反之亦然。