專利名稱：清洗燃料的流速確定方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及內燃機裝置中所產生的燃料蒸氣的控制，尤其涉及一種確定從發(fā)動機裝置的燃料蒸氣收集裝置所清洗過的燃料蒸氣量的方法。
在許多國家中，目前的排放控制需要對來自汽車內燃機的燃料供給系統(tǒng)的蒸發(fā)排放物進行控制，從而借助于這種蒸氣消除或者基本上減少釋放到大氣中的燃料量。相應地，在正常實踐中，把燃料蒸氣收集裝置安裝到汽車中，從而在汽車工作的所有情況下吸收來自燃料供給系統(tǒng)中的蒸發(fā)排放物。這種燃料蒸氣收集裝置常常是活性炭型并且通常稱為“碳箱(carbon canister)”。這種燃料蒸氣收集裝置以燃料蒸氣物理地吸收到活性炭中的原理進行工作。
燃料蒸氣收集裝置一般具有用來儲存燃料蒸氣的有限容量，并且必須在汽車工作過程中清洗到某種程度的內含物中。積累起來的燃料蒸氣在正常情況下借助于通過燃料蒸氣收集裝置所吸進的空氣清除到發(fā)動機的進氣管中，因此在發(fā)動機內燃燒清洗過的燃料蒸氣。但是，對于任何給定清洗空氣流速而言，通常依賴于燃料蒸氣收集裝置內的飽和水平，使從燃料蒸氣收集裝置中清洗過的燃料蒸氣量明顯改變。當清洗過的燃料蒸氣量典型地不能在不具有空氣/燃料比反饋機構的系統(tǒng)(它公知為開環(huán)系統(tǒng))中進行測量時，這種開環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機控制系統(tǒng)通常不能對發(fā)動機的增加的供給燃料速度進行補償。這引起發(fā)動機扭矩增加，而扭矩增加在怠速時導致較高的發(fā)動機速度或者不在怠速時使汽車速度增加。在嚴重情況下，發(fā)動機工作變得不穩(wěn)定，因為發(fā)動機氣缸內的實際空燃比明顯不同于借助于發(fā)動機控制系統(tǒng)在圖上標出的空燃比。
在本申請人的美國專利No.5245974中，描述了一種內燃機的燃料蒸氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的細節(jié)在這里引入以作參考。該文件公開了一種具有燃料蒸氣收集裝置的內燃機裝置，該收集裝置從產生于燃料供給系統(tǒng)內的蒸發(fā)排放物中除去了燃料蒸氣。該發(fā)動機包括雙流體燃料噴射系統(tǒng)，該噴射系統(tǒng)具有把壓縮空氣供給到燃料噴射系統(tǒng)中的空氣壓縮機。燃料蒸氣收集裝置借助于通過使用空氣壓縮機的燃料蒸氣收集裝置的吸入氣體周期地清洗積累起來的燃料蒸氣。然后，空氣壓縮機把現(xiàn)在載有燃料蒸氣的空氣供給到燃料噴射系統(tǒng)中，在該噴射系統(tǒng)中，接著把空氣噴射到發(fā)動機的燃燒室中，從而使清洗過的燃料蒸氣進行燃燒。盡管氣缸內的分層借助于通過噴射器加入清洗過的燃料使大部分保持不變，但是這個專利沒有特別描述缺少從燃料蒸氣收集裝置中供給來的燃料量信息的問題。
解決這個問題的建議描述在本申請人的國際專利申請No.PCT/AU97/00439中，這個專利申請的細節(jié)在這里引入以作參考。這個文件描述了一種借助于控制設置在蒸氣收集裝置和發(fā)動機之間的流量控制閥的開度來控制清洗流通過燃料蒸氣收集裝置的流速的方法。該方法把流量控制閥控制為發(fā)動機工作條件的函數(shù)。但是，所描述的方法實際上不能確定到達發(fā)動機的清洗流中的燃料蒸氣量。實際上使用了用來根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提供燃料流速估計的累接方法。這個申請還描述了一種確定在發(fā)動機的閉環(huán)工作期間所清洗的燃料蒸氣量的方法。當發(fā)動機處于怠速時，該發(fā)動機典型地工作在這種方式中。當以理想配比的空氣/燃料比條件進行工作時，使發(fā)動機工作在閉環(huán)控制下也是可能的。但是，在其它發(fā)動機負荷如部分負荷時，需要使發(fā)動機工作在開環(huán)控制下，在那里不能直接確定燃料清洗流速。
因此，它有利于在大多數(shù)情況下確定清洗流中的實際燃料量，即使不是在所有的發(fā)動機工作條件下能夠這樣做。
考慮到這一點，本發(fā)明的目的是提供一種改進的方法，該方法至少在絕大多數(shù)發(fā)動機工作條件下確定從燃料蒸氣控制系統(tǒng)到內燃機的清洗燃料質量流速。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，該方法確定了從燃料蒸氣控制系統(tǒng)到內燃機的清洗燃料質量流速，而該內燃機具有用來把清洗氣體從燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)輸送到發(fā)動機中的壓縮機，該方法包括
確定通過壓縮機的清洗氣體的溫度升高量，確定作為該溫度升高量的函數(shù)的清洗氣體比熱率；及確定作為清洗氣體的比熱率的函數(shù)的清洗燃料質量流速。
燃料蒸氣控制系統(tǒng)最好包括空氣/燃料分離裝置，該分離裝置收集產生于發(fā)動機內的燃料蒸氣。該壓縮機最好設置成把清洗氣體從空氣/燃料分離裝置輸送到發(fā)動機中。但是，應該注意到，壓縮機可以把產生于或者存在于發(fā)動機內的任何地方的清洗氣體或者燃料蒸氣輸送到發(fā)動機中。
當清洗燃料質量流速確定為通過壓縮機時清洗氣體的溫度升高的函數(shù)時，清洗燃料質量流速的確定不依賴于發(fā)動機的工作條件。因此，清洗燃料質量流速可以在絕大多數(shù)情況下進行確定，即使不是在所有發(fā)動機負荷和速度下可以這樣做。
清洗氣體的比熱率根據(jù)清洗氣體的清洗燃料濃度來進行改變。此外，清洗氣體的比熱率明顯不同于空氣的比熱率。例如，空氣的比熱率大約為1.4，而典型的清洗燃料種類如C3H8、C4H10和C5H14所具有的比熱率位于1.06到1.11之間。一般地，氣體的分子量越大，那么比熱率的值越小。
因此，當清洗氣體內的清洗燃料或者燃料蒸氣的濃度增加時，清洗氣體的比熱率減少。因此，借助于監(jiān)控通過壓縮機的氣體的絕熱溫度升高的變化，從而確定清洗燃料質量流速。即，當壓縮機從只把空氣輸送到發(fā)動機轉變成輸送空氣和清洗燃料時，通過壓縮機的氣體比熱率改變了。
多數(shù)變容壓縮機提供接近絕熱壓縮通過壓縮機的氣體。但是，該壓縮機在實際工作條件下不會提供完全絕熱壓縮，因為在壓縮機內存在熱量損失，總之，真正的壓縮機提供既不是絕熱的也不是等溫的壓縮。但是可以借助于使用多變壓縮公式來模擬它TOUT=TIN×PRn/(n-1)其中TOUT是壓縮機的排出溫度；TIN是壓縮機進入溫度；
PR是通過壓縮機的壓力比；及n是多變指數(shù)。
使用空氣作為輸送流體的變容壓縮機的多變指數(shù)典型地為1.3。如果壓縮機較標準并且提供絕熱壓縮，那么n=Cp/Cv(清洗氣體的比熱率)，而對于空氣而言等于1.4。這個不同反映了這樣的事實壓縮機不完美并且確實有損失。
對于具有通過它的可變成分的氣體的壓縮機而言，上面公式可以變形如下TOUT=TIN×PRk/(r/(r-1))其中r是混合物的比熱率(Cp/Cv)。
值k反映了這樣的事實它是真實的過程并且允許產生損失?？梢詾樘厥鈮嚎s機確定k值。因此，通過壓縮機的清洗氣體的比熱率由下面公式來確定TOUT=TIN×PRk(Cp/Cv)/(Cp/Cv-1)當通過壓縮機的壓力比通常一定時，清洗氣體的比熱率可借助于測量壓縮機的排出溫度來確定。例如該溫度借助于設置在壓縮機排氣口的下游處的溫度傳感器如熱敏電阻來測量。在本申請人的發(fā)動機裝置中，空氣進入溫度一般在進入口或者進氣管處進行測量，從而實現(xiàn)發(fā)動機控制的目的。壓縮機進入溫度基本上設置為與進氣管處的空氣溫度相同，而進氣管和壓縮機入口之間的空氣溫度增加量可以達到最小。但是，還可以預計到，另外的溫度傳感器可以緊接在壓縮機進氣的上游處進行設置，從而得到更好的精確度。
平均排出溫度可以借助于用電子學方法過濾來自溫度傳感器的信號進行確定。另一方面，溫度傳感器可以放置成離壓縮機排氣口一個足夠大的距離。優(yōu)選地，使用了具有相對較小動態(tài)響應的溫度傳感器，從而避免需要進一步減弱來自傳感器的信號。
如上所述，壓縮機由于環(huán)繞著壓縮機的壓縮室的壓縮機零件和殼體的熱量損失而不能產生完全絕熱的壓縮過程。例如，在活塞型壓縮機的情況下，氣缸壁、壓縮機頭部和壓縮機活塞可以產生熱量損失。因此，本發(fā)明的方法包括補償裝置，從而借助于監(jiān)控發(fā)動機冷卻劑溫度和把補償系數(shù)加入到上述確定中來計算出上述熱損失的結果。例如，可以測量實現(xiàn)校準的標值和目前發(fā)動機工作條件下的實際值之間的冷卻劑溫度的差值，并且把它簡單地加作偏移。
每個壓縮機循環(huán)的熱量損失典型地也與壓縮機的工作速度成反比。為此，該方法還包括在不同壓縮機速度時在圖上標出熱量損失或者計算熱量損失。例如，在壓縮機裝置中進行一系列實驗，從該實驗中可知，所形成的實驗關系可以反映出壓縮機速度的變化。還應該注意到，壓縮機速度對通過壓縮機的溫度升高產生直接作用，因此還需要合適的補償系數(shù)來考慮壓縮機速度的變化。這種補償系數(shù)可以在圖上標記出來或者用合適的算法來確定。大體上，最簡單的方法是具有查尋圖，當這個自動地規(guī)定了隨著壓縮機速度而改變的每壓縮機循環(huán)的熱量損失時，該查尋圖提供了壓縮機速度的補償。
如上所述，壓縮機進氣的進入溫度可以假設成等于發(fā)動機進氣處的空氣溫度。如果進入溫度改變明顯，那么可以以另外計算的形式或者借助于考慮在發(fā)動機ECU中所提供的補償查尋圖來提供進氣溫度的非線性補償。
壓縮機溫度特性在整個時間進行改變，因為，由于例如環(huán)磨損、閥泄漏等引起壓縮機性能降低。這可以逐漸減少清洗燃料質量流速度確定的精確度。此外，如果限制壓縮機進氣流，那么壓力比改變。這個由于例如臟的空氣過濾器而可以升高。
當發(fā)動機工作在閉環(huán)供給燃料控制中時(典型地處于怠速或者處于理想配比的燃料條件)，發(fā)動機每循環(huán)的清洗燃料可以借助于另一種裝置來測量。例如，這種系統(tǒng)公開在本申請人的US專利No.5806304中，該專利的內容在這里引入以作參考。為此，本發(fā)明的方法包括把閉環(huán)供給燃料控制期間所確定的清洗燃料質量流速與借助于本發(fā)明的方法所確定的清洗燃料質量流速進行比較。這使得該確定方法可以檢測得精確并且如所需要的那樣進行調整或者修改。例如，這種方法可以用來為稍稍不同的燃料蒸氣成分進行補償，而這些稍稍不同的燃料蒸氣成分是由于不同級的燃料(如ULP vs PULP vs Super，不同的RVP)、不同精煉廠(典型地非常小)和產生蒸氣的不同條件所引起。這些變化所產生的熱容量比的實際變化不希望非常明顯(例如最大大約為5％)，但是，為了精確度更好，如果希望的話，那么可以考慮這些。例如，這種比較過程還抵消了由壓縮機進氣中的限制或者壓縮機的機械性能降低所產生的作用。
在某種情況下或者對于特殊發(fā)動機應用而言，本發(fā)明的方法可以與其它公知的清洗燃料質量流速確定裝置一起使用，從而計算通過所有發(fā)動機工作區(qū)域的清洗燃料質量流速。例如，在閉環(huán)供給燃料控制工作下，前述方法可以用來計算清洗燃料質量流速，同時對于大約在局部負荷期間的工作而言(即通常是開環(huán)供給燃料控制)，本發(fā)明的方法用來確定清洗燃料質量流速。
本發(fā)明的方法相對于公知的清洗燃料質量流速控制方法具有明顯的實際優(yōu)點。尤其地，相對于本申請人的國際專利申請No.PCT/AU97/00439而言，本發(fā)明的方法不需要流量控制閥和用來控制和驅動控制閥的相關系統(tǒng)。這使得費用明顯減少。本發(fā)明的方法是相對較低費用的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，它主要依賴于作為主要輔件的、壓縮機出口處的費用較低的熱敏電阻。此外，由于連續(xù)地確定清洗燃料質量流速，因此不需要象上述國際申請中所描述的方法一樣預計質量流速。即，本發(fā)明的清洗燃料質量流速確定方法基本上為所有發(fā)動機工作情況提供閉環(huán)燃料蒸氣清洗工作。
本發(fā)明的方法特別適應于四沖程發(fā)動機，該發(fā)動機具有燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括空氣/燃料分離裝置；和壓縮機，它用來把清洗過的氣體從分離裝置中輸送到發(fā)動機中。但是，把本方法用在具有類似燃料蒸氣控制系統(tǒng)的二沖程發(fā)動機中也是可以的。
壓縮機方便地形成了發(fā)動機的部分雙流體燃料噴射系統(tǒng)，其中把測量過的燃料量輸送到發(fā)動機中，該燃料夾帶有壓縮機所供給的氣體、典型地為空氣。例如，這種雙流體燃料噴射系統(tǒng)公開在本申請人的美國專利No.4934329中，該專利的內容在這里引入以作參考。方便的是，燃料噴射系統(tǒng)成形為夾帶在空氣中的燃料被直接輸送到發(fā)動機的燃燒室中。因此，任何借助于壓縮機輸送到發(fā)動機中的清洗燃料或者氣體被直接輸送發(fā)動機的燃燒室中。
燃料噴射系統(tǒng)方便地包括空氣壓力調節(jié)裝置，該調節(jié)裝置用來減少由壓縮機所輸送的過量空氣，該方法足夠理想從而可以補償任何通過壓縮機返回的燃料蒸氣。例如，空氣壓力調節(jié)器成形為在某種運轉條件下減少由壓縮機所輸送的過量空氣，并使之返回到發(fā)動機空氣進氣中或者返回到壓縮機的進氣中。因此，如果燃料蒸氣量在這種運轉條件期間通過壓縮機來清洗，那么一些燃料蒸氣可以與壓縮機所輸送的空氣一起輸送到發(fā)動機中，同時一些燃料蒸氣總是通過過量空氣被再循環(huán)，而過量空氣借助于空氣壓力調節(jié)器來返回。但是，典型地當可以確定借助于燃料噴射系統(tǒng)輸送噴射器所輸送到發(fā)動機中的空氣容積時，同樣地，可以確定實際輸送到發(fā)動機中的空氣和燃料蒸氣混合物的容積。因此，可以確定借助于空氣壓力調節(jié)器的調節(jié)而回到發(fā)動機空氣進氣或者壓縮機進氣中的空氣和燃料蒸氣的容積。本發(fā)明的方法因此用來根據(jù)任何這種再循環(huán)燃料蒸氣(即空氣壓力調節(jié)補償系數(shù))來進行補償，從而保持精確確定清洗燃料質量流速。
在某些應用中，燃料噴射系統(tǒng)可以成形為便于空氣壓縮機進氣的節(jié)流，從而提高整個系統(tǒng)的效率。但是，壓縮機進氣節(jié)流還具有改變通過壓縮機的壓力比的作用(即PR不必恒定)。方便的是，該系統(tǒng)可以補償這種變化的PR值，因此可以精確確定清洗燃料質量流速。例如，合適的補償系數(shù)可以借助于計算方法或者測量方法來確定。
為了借助于測量來進行補償，在壓縮機進氣處設置合適的壓力傳感器，從而確定節(jié)流過的空氣壓力。即，進行測量所使用的特殊節(jié)流裝置(如壓縮機進氣通道中的合適蝶形閥)下游處的空氣壓力。然后把另一個空氣壓力傳感器設置在壓縮機的出口下游處，并且比較每個傳感器的讀數(shù)，從而確定由于特殊節(jié)流度所產生的、通過壓縮機的壓力比。另一方面，相反地，那時在壓縮機出口的下游處提供第二空氣壓力傳感器，如果壓縮機下游處的空氣壓力被調節(jié)到預定值(例如一種需要滿足燃料噴射系統(tǒng)工作的值)，那么第一傳感器的讀數(shù)可以與這個固定值進行比較，從而為所采用的特殊節(jié)流度確定通過壓縮機的壓力比。
為了通過計算方法來進行補償，壓縮機進氣的節(jié)流度和通過壓縮機的壓力比之間的關系可以簡單地在該位置上借助于圖標出在該位置上，發(fā)動機開始校正。然后，使用這種信息形成合適的查尋表，因此在發(fā)動機工作期間，發(fā)動機控制系統(tǒng)可以使用這種查尋表來確定與節(jié)流度相一致的PR值，而該節(jié)流度通過節(jié)流裝置來施加。
因此，借助于這些中的任一方法，可以為壓縮機進氣的某個節(jié)流度計算出合適的PR值，該PR值可以用來精確確定清洗燃料質量流速。
參照附圖來進一步描述本發(fā)明比較方便，而這些附圖示出了使用本發(fā)明方法的燃料蒸氣控制系統(tǒng)的一種可能布置。
在附圖中

圖1是本發(fā)明的燃料蒸氣控制系統(tǒng)的示意性圖；圖2是示出了作為輸送氣體溫度的函數(shù)的、所計算出來的碳氫化合物在清洗氣體混合物中的百分比的圖；圖3是示出了作為氣體溫度升高量的函數(shù)的、所計算出來的清洗過的氣體碳氫化合物流量的圖；圖4是根據(jù)實際實驗結果的、示出了作為壓縮機氣體輸送溫度和壓縮機速度的函數(shù)的、清洗過的氣體流量的丙烷含量的圖；圖5是根據(jù)實際實驗結果的、示出了作為通過壓縮機的溫度升高量和壓縮機速度的函數(shù)的、清洗過的氣體的丙烷含量的圖；圖1所示的燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)和本發(fā)明的方法可以用在四沖程發(fā)動機上。但是這種方法同樣還可以應用到兩沖程發(fā)動機中。
該系統(tǒng)包括空氣/燃料分離器10。典型地，這種分離器10包括活性炭的過濾介質。典型地，分離器10的輸入側與發(fā)動機(未示出)的燃料箱12內的蒸發(fā)空間11通過導管13而連通。單向閥14設置在導管13內，并且當燃料箱12內的燃料蒸氣壓力高出分離器10內的壓力一個預定總量時，設置成打開狀態(tài)并且把燃料蒸氣流從燃料箱12噴出到分離器10中。另一單向閥17通過導管13與燃料箱12內的蒸發(fā)空間11連通，并且當燃料箱12內的壓力降落到低于大氣壓力時設置成打開狀態(tài)。
空氣導入通道15從空氣箱16延伸到發(fā)動機中。節(jié)流閥8設置在空氣箱16的下游處的空氣導入通道15中，從而以傳統(tǒng)方式控制到達發(fā)動機的空氣導入系統(tǒng)中的空氣流。
把燃料供給到發(fā)動機中的雙流體燃料噴射系統(tǒng)包括燃料管道(fuelrail)24和空氣管道(air rail)21，從而相應地把燃料和壓縮氣體供給到噴射器22中，而該噴射器22用來把夾帶在空氣內的燃料噴射到發(fā)動機的每個氣缸中。燃料箱12與燃料管道24通過燃料線6而連通。沿著燃料線6的燃料泵5把燃料泵出到燃料管道24中，燃料管道24內的燃料壓力以正常方式通過相對于燃料管道24而設置的燃料壓力調節(jié)(未示出)來調節(jié)。
借助于壓縮機20把增壓氣體輸送到空氣管道21中，而該壓縮機20通過連接到空氣箱16上的空氣供給導管25吸入空氣?？諝庹{節(jié)器23以正常方式控制空氣管道21內的空氣壓力?？諝庹{節(jié)器23如前文所提到的那樣設置成在某種運轉條件下把壓縮機20所輸送的過量空氣倒回到位于壓縮機20的上游處的空氣導管25內的位置處，或者倒回到發(fā)動機空氣導入系統(tǒng)上游處的空氣導入通道15內。
分離器10的出口側通過導管28與空氣供給導管25連通。借助于閥30，壓縮機還通過蒸氣分離器10來吸入空氣。即，當閥30打開時，壓縮機20可以從發(fā)動機空氣箱16吸入空氣，并且經(jīng)過導管28而通過分離器10，從而清除積累在分離器10內的任何燃料蒸氣。
本發(fā)明方法由于在壓縮機20壓縮清洗氣或者燃料蒸氣而使溫度上升，從而決定了到達發(fā)動機的清洗燃料的質量流速。這是因為空氣和燃料蒸氣的比熱率明顯不同。即，由于壓縮機20的壓力比是公知的，因此可以決定燃料蒸氣和通過壓縮機20的空氣之比。用于下面不同氣體型的比熱率如下
通常地，氣體的分子重量越高，那么Cp/Cv的值越低。對于重氣體而言，這個值接近1。
從蒸氣分離器10中得到的清洗氣混合物典型地由較輕種類占優(yōu)勢，該較輕種類具有丁烷、戊烷和己烷并且典型地包括大約90％的混合物(依賴于汽油等級和溫度)。還存在較高分子量氣體，這些氣體所具有的質量比值比這些低得多，因此對總混合物熱容量具有明顯小得多的作用。因此，通常地它表明了清洗氣混合物具有接近1.1的Cp/Cv值。
圖2示出了清洗氣體混合物內的碳氫化合物百分比和來自壓縮機20的輸送氣體溫度之間的理論關系。該圖根據(jù)下面參數(shù)來決定壓縮機20的尺寸大小是這樣的它在每個噴射到發(fā)動機的過程中接近輸送5mg的空氣；及所安裝的燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)輸送怠速時所需要的、最多接近50％的燃料。
對于大約是1.5到2L容量的典型四缸、直噴四沖程發(fā)動機而言，因此這是2.5[mg/循環(huán)]×850[rpm]×2[過程/圈]=4.25[g/min]碳氫化合物流量因此，當燃料蒸氣控制系統(tǒng)起作用時(即閥30打開時)，怠速時燃料蒸氣和通過壓縮機20的空氣的質量最大接近50∶50的混合物。給定所存在的碳氫化合物的這個水平，可以清楚地看到，混合物的Cp/Cv比率明顯改變。
典型地，就普遍地用圖1的諸如雙流體燃料噴射系統(tǒng)的應用而言，空氣系統(tǒng)調節(jié)成750kPa的壓力(常數(shù))。如果假設壓縮機入口處的進氣壓力為100KPa，那么借助于定義，該壓縮機的壓力比將是7.5∶1。由于在通過壓縮機20時壓縮氣體混合物而形成的溫度升高借助于下面公式來給出Tout=TinPR＾(Cp/Cv/{Cp/Cv-1))K由于Tin是常數(shù)，10或者20℃的較小溫度變化不會使結果產生較大的變化。因此，溫度升高的顯性作用是清洗氣體的比熱率。就上面所提出的條件而言，作為所存在的燃料蒸氣質量百分比的函數(shù)的這種關系的線圖示出在圖2中。使用了293K的進入溫度和7.5的壓力比PR。
值得注意的是，作為直接結果，混合物中的Cp/Cv值的明顯變化改變了從壓縮機20中輸送來的氣體溫度。顯而易見的是，當該混合物從100％空氣改變成50∶50的燃料蒸氣空氣混合物，該溫度降低接近170℃。
現(xiàn)在參照圖3，顯然，在非清洗燃料(CVP)碳氫化合物流的整個范圍到2.5mg/cycle這個值，溫度對物質流量的變化非常敏感。超過這個范圍的平均增量是每mg每循環(huán)70℃。當碳氫化合物比接近100％時，混合物熱容量向著清洗燃料蒸氣的熱容量漸近，因此溫度變化逐步變小了。
實際溫度上升可以借助于假設壓縮機進氣溫度等于發(fā)動機進氣溫度來進行監(jiān)控。壓縮機輸送空氣可以通過安裝在壓縮機排氣的下游處的熱敏電阻或者類似物來監(jiān)控。平均溫度借助于用電子儀器過濾溫度信號或者借助于把傳感器放置在離壓縮機排氣具有一個合理距離來決定。如果傳感器不具有較高動態(tài)響應，那么在每種情況下不需要進一步使信號減弱。
如果考慮到進入溫度變化明顯，而不是簡單地檢測通過壓縮機20的溫度升高，可以提供進氣溫度的非線性補償(算法或者在圖上標出)。此外，該方法適合于補償壓縮機20的變化特性。
如前文所提到的那樣，當有熱量損失到達壓縮室的周圍時，壓縮機20不會產生完全絕熱的壓縮過程。該損失依賴于氣缸壁、缸蓋和活塞的溫度。還有，每循環(huán)的熱量損失與壓縮機速度成反比。前面結果借助于監(jiān)控制發(fā)動機冷卻劑溫度來產生，補償系數(shù)可以加入到確定清洗燃料質量流速的發(fā)動機電控元件(ECU)的校準中。同樣地，速度結果可以在圖上標出或者借助于ECU來計算。
圖4和5是實驗曲線，這些曲線證明了來自壓縮機20的輸送溫度和所壓縮的氣體的碳氫化合物含量的這種關系。在每個圖中設置了一系列曲線，每個圖示出了在壓縮機20的排出溫度時壓縮機速度結果。如圖4所看到的那樣，隨著壓縮機速度的增加，平均輸送溫度也增加了。隨著增加碳氫化合物含量的輸送溫度減少，輸送溫度和碳氫化合物含量之間的通常關系但是保持相同。
在圖5中，該圖示出了由于由于壓縮燃料蒸氣所產生的、通過壓縮機20的溫度升高與由于只壓縮空氣所產生的溫度升高之間的比較，增加的丙烷含量確實導致了溫差的增加。此外，與壓縮機20以低速工作時相比，壓縮機溫度的增加對于相同丙烷含量而言導致了更大的溫差。
本發(fā)明方法提供了一種簡單、可靠的方法，該方法根據(jù)由壓縮機20所輸送的氣體的絕熱溫度升高而確定了供給到燃料噴射系統(tǒng)中的清洗氣體的質量流速。此外，這種方法可以在大多數(shù)情況下(即使不是所有發(fā)動機條件下)使用，而不只是在發(fā)動機進行閉環(huán)燃料供給控制時。即該方法在所有發(fā)動機工作條件下可以有效地提供閉環(huán)燃料蒸氣清洗控制。
此外，該方法適合于導致任何變量產生，這些變量在其它情況下影響確定清洗燃料質量流速的精確度。例如，及如前文所述一樣，按照壓縮機熱量損失、壓縮機速度變化、壓縮機排出溫度的改變或者空氣進入溫度變化來進行補償，或者作為一個替換方法是相對于任何清洗氣體來進行補償，由于任何空氣壓力調節(jié)使該清洗氣體通過壓縮機來回流，而該空氣壓力調節(jié)借助于相關燃料噴射系統(tǒng)來實現(xiàn)。同樣地，該方法可以用來補償任何例如借助于空氣壓縮機的進氣節(jié)流而產生的PR值變化。如前面所述一樣，借助于測量或者計算由于改變壓縮機進氣節(jié)流度所引起的、壓縮機壓力比的變化來實現(xiàn)這種補償。
上面描述只是出于示例性的，并且本領域普通技術人員應當知道，在沒有脫離本發(fā)明的情況下可以進行各種變形和改進。
權利要求
1．一種方法，該方法確定了從燃料蒸氣控制系統(tǒng)到內燃機的清洗燃料質量流速，而該內燃機具有用來把清洗氣體從燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)輸送到發(fā)動機中的壓縮機，該方法包括確定通過壓縮機的清洗氣體的溫度升高量，確定作為該溫度升高量的函數(shù)的清洗氣體比熱率；及確定作為清洗氣體的比熱率的函數(shù)的清洗燃料質量流速。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于燃料蒸氣控制系統(tǒng)包括空氣/燃料分離裝置，該分離裝置收集產生于發(fā)動機內的燃料蒸氣，該壓縮機把清洗氣體從空氣/燃料分離裝置輸送到發(fā)動機中。
3．如權利要求1或者2所述的方法，其特征在于清洗氣體的比熱率由下面公式來確定TOUT=TIN×PRk(Cp/Cv)/(Cp/Cy-1)其中TOUT是壓縮機的排出溫度；TIN是壓縮機進氣溫度；PR是通過壓縮機的壓力比；Cp/Cv是清洗氣體的比熱率；及k是壓縮機常數(shù)。
4．如權利要求3所述的方法，包括提供補償系數(shù)，從而借助于監(jiān)控發(fā)動機冷卻劑溫度和把補償系數(shù)加入到上述確定中來計算出上述熱損失的結果。
5．如權利要求4所述的方法，其特征在于補償系數(shù)是預定標定值和在目前發(fā)動機工作條件下的實際冷卻劑溫度之間的冷卻劑溫度的差值，所述差值被當作補償系數(shù)加入。
6．如權利要求3-5任一所述的方法，包括提供壓縮機速度補償系數(shù)，從而計算出作為壓縮機速度的函數(shù)的、壓縮機的熱量損失變化的影響。
7．如權利要求3-6任一所述的方法，包括提供排出溫度補償系數(shù)，從而計算出作為壓縮機速度的函數(shù)的、壓縮機排出溫度的變化。
8．如權利要求3-7任一所述的方法，其特征在于所采用的壓縮機進入溫度等于發(fā)動機進氣處的空氣溫度。
9．如權利要求8所述的方法，包括提供進氣溫度的非線性補償系數(shù)，從而計算出進入溫度變化。
10．如前述權利要求任一所述的方法，包括把發(fā)動機工作在閉環(huán)供給燃料控制下的清洗燃料質量流速與所確定的清洗燃料質量流速進行比較，并且需要時調整確定方法。
11．如權利要求4-10任一所述的方法，其特征在于壓縮機排出溫度借助于設置在壓縮機排出部分的下游處的溫度傳感器來進行測量。
12．如前述權利要求任一所述的方法，其特征在于壓縮機用來把壓縮空氣供給到雙流體燃料噴射系統(tǒng)中。
13．如前述權利要求任一所述的方法，包括提供空氣壓力調節(jié)補償系數(shù)，從而計算出壓縮機所輸送的任何清洗氣體，該清洗氣體可以再循環(huán)回到進氣中。
14．如前述權利要求任一所述的方法，其特征在于還包括壓力比補償系數(shù)，從而計算出通過壓縮機的壓力比的任何變化。
15．如權利要求14所述的方法，其特征在于通過壓縮機的壓力比改變是由于壓縮機進氣節(jié)流所引起的。
16．如權利要求15所述的方法，其特征在于壓力比補償系數(shù)借助于比較壓縮機進氣處的壓力和壓縮機下游處的壓力來確定。
17．如權利要求15所述的方法，其特征在于壓力比補償系數(shù)借助于比較特殊節(jié)流度和在圖上標記出的查尋表來確定。
全文摘要
一種確定從燃料蒸氣控制系統(tǒng)到內燃機的清洗燃料質量流速的方法,而該內燃機具有用來把清洗氣體從燃料蒸發(fā)控制系統(tǒng)輸送到發(fā)動機中的壓縮機,該方法包括:確定通過壓縮機的清洗氣體的溫度升高量,確定作為該溫度升高量的函數(shù)的清洗氣體比熱率;及確定作為清洗氣體的比熱率的函數(shù)的清洗燃料質量流速。燃料蒸氣控制系統(tǒng)最好包括用來收集產生于發(fā)動機內的燃料蒸氣的空氣/燃料分離裝置。
文檔編號F02M25/08GK1320191SQ99811473
公開日2001年10月31日 申請日期1999年9月30日 優(yōu)先權日1998年9月30日
發(fā)明者雷蒙德·約翰·希爾 申請人:軌道工程有限公司