專利名稱：液化石油氣(lpg)泵控制系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，且更具體地涉及液化石油氣(LPG)車輛控制系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當前所署名發(fā)明人的工作(在背景技術部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時的現(xiàn)有技術的各方面，既不明顯地也非隱含地被承認為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術。內(nèi)燃機在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞，從而產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入汽油發(fā)動機的空氣流量可經(jīng)由節(jié)氣門調(diào)節(jié)。節(jié)氣門可調(diào)節(jié)節(jié)氣門面積，其增加或減少進入發(fā)動機的空氣流量。當節(jié)氣門面積增加時，進入發(fā)動機的空氣流量增加。燃料控制系統(tǒng)控制液化石油氣(LPG)供應給發(fā)動機的速率，以給氣缸提供期望空氣/LPG混合物。增加提供給氣缸的空氣和LPG的量通常增加發(fā)動機的扭矩輸出。在提供給發(fā)動機之前，LPG存儲在LPG箱中。LPG泵從LPG箱抽吸LPG且在燃料軌道中加壓LPG。燃料噴射器將LPG從燃料軌道提供給發(fā)動機。在一些發(fā)動機系統(tǒng)中，LPG泵在車輛操作期間的所有時間以最大占空因子(DC)操作以確保LPG在燃料軌道中充分地增壓以將LPG保持在液體形式。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制系統(tǒng)包括組分確定模塊和泵控制模塊。所述組分確定模塊基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG車輛的LPG箱中的LPG 組分。泵控制模塊基于所述組分來控制LPG泵的操作。一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制方法，包括基于LPG箱壓力和LPG箱中的 LPG溫度來確定LPG車輛的LPG箱中的LPG組分；以及基于所述組分來控制LPG泵的操作。在另外的特征中，上文所述的系統(tǒng)和方法通過由一個或多個處理器執(zhí)行的計算機程序?qū)嵤?。計算機程序可以駐留在有形計算機可讀介質(zhì)上，例如但不限于存儲器、非易失性數(shù)據(jù)存儲裝置、和/或其它合適的有形存儲介質(zhì)。方案1. 一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制系統(tǒng)，包括
組分確定模塊，所述組分確定模塊基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG 車輛的LPG箱中的LPG組分；和
泵控制模塊，所述泵控制模塊基于所述組分來控制LPG泵的操作。方案2.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述組分與作為丙烷的第一 LPG量和作為丁烷的第二 LPG量相對應。方案3.根據(jù)方案1所述的控制系統(tǒng)，還包括目標軌道壓力模塊，所述目標軌道壓力模塊基于LPG組分確定目標軌道壓力，
其中，所述泵控制模塊基于目標軌道壓力確定占空因子且控制LPG泵以所述占空因子操作。
方案4.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，還包括
最小軌道壓力模塊，所述最小軌道壓力模塊基于所述組分確定最小軌道壓力；和發(fā)動機負載補償模塊，所述發(fā)動機負載補償模塊基于發(fā)動機負載確定負載補償壓力， 其中，所述目標軌道壓力模塊基于最小軌道壓力和負載補償壓力確定目標軌道壓力。方案5.根據(jù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊基于最小軌道壓力和負載補償壓力的總和來確定目標軌道壓力。方案6.根據(jù)方案5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊基于所述總和與測量軌道壓力之間的差來確定積分壓力且基于所述總和與積分壓力來確定目標軌道壓力。方案7.根據(jù)方案6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊將目標軌道壓力設定為等于積分壓力和所述總和的第二總和。方案8.根據(jù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中，當軌道壓力大于或等于目標軌道壓力時，燃料軌道中的LPG保持在液體形式。方案9.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述泵控制模塊基于LPG箱壓力和目標軌道壓力來確定壓頭，且基于壓頭來確定占空因子。方案10.根據(jù)方案3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述泵控制模塊還基于LPG車輛的能量存儲裝置的電壓、海拔和環(huán)境溫度中的至少一個來確定占空因子。方案11. 一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制方法，包括
基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG車輛的LPG箱中的LPG組分；以及基于所述組分來控制LPG泵的操作。方案12.根據(jù)方案11所述的控制方法，其中，所述組分與作為丙烷的第一 LPG量和作為丁烷的第二 LPG量相對應。方案13.根據(jù)方案11所述的控制方法，還包括 基于LPG組分確定目標軌道壓力；
基于目標軌道壓力確定占空因子；以及控制LPG泵以所述占空因子操作。方案14.根據(jù)方案13所述的控制方法，還包括 基于所述組分確定最小軌道壓力；
基于發(fā)動機負載確定負載補償壓力；以及
基于最小軌道壓力和負載補償壓力確定目標軌道壓力。方案15.根據(jù)方案14所述的控制方法，還包括基于最小軌道壓力和負載補償壓力的總和來確定目標軌道壓力。方案16.根據(jù)方案15所述的控制方法，還包括 基于所述總和與測量軌道壓力之間的差來確定積分壓力；以及基于所述總和與積分壓力來確定目標軌道壓力。方案17.根據(jù)方案16所述的控制方法，還包括將目標軌道壓力設定為等于積分壓力和所述總和的第二總和。方案18.根據(jù)方案14所述的控制方法，其中，當軌道壓力大于或等于目標軌道壓力時，燃料軌道中的LPG保持在液體形式。
方案19.根據(jù)方案13所述的控制方法，還包括 基于LPG箱壓力和目標軌道壓力來確定壓頭；以及基于壓頭來確定占空因子。方案20.根據(jù)方案13所述的控制方法，還包括還基于LPG車輛的能量存儲裝置的電壓、海拔和環(huán)境溫度中的至少一個來確定占空因子。本發(fā)明的進一步應用領域從下文提供的詳細說明顯而易見。應當理解的是，詳細說明和具體示例僅旨在用于說明的目的且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。


從詳細說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的液化石油氣(LPG)車輛的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的LPG車輛的示例性軌道壓力控制系統(tǒng)的功能框圖； 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的確定LPG箱中的LPG組分和控制LPG泵的示例性方法的流程圖；和
圖4是根據(jù)本發(fā)明原理的基于LPG箱內(nèi)測量的壓力和LPG溫度確定的LPG箱中的LPG 組分對比時間的示例性曲線圖。
具體實施例方式以下說明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不旨在限制本發(fā)明及其應用或使用。為了清楚起見，在附圖中使用相同的附圖標記標識類似的元件。如在此所使用的，短語A、B和C中的至少一個應當理解為意味著使用非排他邏輯或的一種邏輯(A或B或C)。應當理解的是，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。燃料系統(tǒng)將液化石油氣(LPG)提供給發(fā)動機以用于燃燒。LPG泵從LPG箱抽吸LPG 且將LPG經(jīng)由燃料軌道以液體形式提供給發(fā)動機。燃料噴射器將LPG從燃料軌道提供給發(fā)動機。軌道壓力控制模塊控制LPG泵。本發(fā)明的軌道壓力控制模塊基于LPG箱內(nèi)的壓力和LPG箱內(nèi)的(液體)LPG溫度來確定LPG箱內(nèi)的LPG組分。軌道壓力控制模塊基于組分確定將LPG在燃料軌道中保持液體形式的最小軌道壓力。軌道壓力控制模塊基于最小軌道壓力確定目標軌道壓力。軌道壓力控制模塊基于目標軌道壓力控制LPG泵操作的占空因子(DC)?，F(xiàn)在參考圖1，示出了液化石油氣(LPG)車輛的示例性發(fā)動機系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動機系統(tǒng)100可以采用其它合適形式的燃料消耗裝置?？諝馔ㄟ^進氣歧管104抽吸到發(fā)動機102中。節(jié)氣門閥106可由節(jié)氣門致動器模塊108致動以改變進入發(fā)動機102的空氣流量。節(jié)氣門致動器模塊108可包括例如電子節(jié)氣門控制器(ETC)?？諝馀c由一個或多個燃料噴射器(例如燃料噴射器110)噴射的LPG混合以形成空氣/LPG混合物?？諝? LPG混合物在發(fā)動機102的一個或多個氣缸(例如，氣缸112)中燃燒。火花塞114可啟動氣缸112中空氣/LPG混合物的燃燒?；鸹ㄖ聞悠髂K116控制火花塞114提供火花。雖然示出了一個燃料噴射器、火花塞和氣缸，但是發(fā)動機102可以包括更多或更少的燃料噴射器、火花塞和氣缸。僅作為示例，發(fā)動機102可能包括2、3、4、 5、6、8、10或12個氣缸。燃料噴射器和火花塞可以設置用于發(fā)動機102的每個氣缸。由空氣/LPG混合物燃燒產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩經(jīng)由曲軸118從發(fā)動機102輸出。燃燒得到的排氣從發(fā)動機102排出到排氣系統(tǒng)120。在提供給發(fā)動機102之前，LPG存儲在LPG箱122中。LPG泵IM從LPG箱122抽吸燃料。LPG泵IM在燃料軌道126內(nèi)加壓LPG。燃料軌道1 將加壓LPG供應給燃料噴射器110。燃料致動器模塊1 基于來自于發(fā)動機控制模塊(ECM) 150的信號控制燃料噴射器110的開度。由此，ECM 150控制LPG噴射的定時和由燃料噴射器110噴射的LPG量。 ECM 150還控制其它發(fā)動機致動器，例如節(jié)氣門致動器模塊108和火花致動器模塊116。一個或多個傳感器可在發(fā)動機系統(tǒng)100中實施。僅作為示例，發(fā)動機系統(tǒng)100包括軌道壓力傳感器162、箱壓力傳感器164和LPG溫度傳感器166。軌道壓力傳感器162測量燃料軌道126內(nèi)的壓力(即，軌道壓力)且基于軌道壓力產(chǎn)生軌道壓力信號。箱壓力傳感器164測量LPG箱122內(nèi)的壓力(即，箱壓力)且基于箱壓力產(chǎn)生箱壓力信號。LPG溫度傳感器166測量LPG箱122內(nèi)的(液體)LPG溫度(S卩，LPG溫度)且基于LPG溫度產(chǎn)生LPG溫度信號。發(fā)動機系統(tǒng)100還可以包括其它傳感器168，例如空氣質(zhì)量流率(MAF)傳感器、歧管絕對壓力(MAP)傳感器、進氣空氣溫度(IAT)傳感器、發(fā)動機速度傳感器和其它合適傳感
οECM 150控制LPG泵IM是否操作(S卩，開啟或關閉)。ECM 150包括軌道壓力控制模塊180，其在LPG泵IM操作時經(jīng)由LPG泵IM控制軌道壓力。更具體地，軌道壓力控制模塊180控制LPG泵1M操作的占空因子(DC)。DC與LPG泵1M執(zhí)行多少泵送(S卩，將LPG 泵送到燃料軌道126)相對應。通常，在DC增加時，LPG泵IM將更多LPG泵送到燃料軌道 126。本發(fā)明的軌道壓力控制模塊180基于LPG溫度和箱壓力確定LPG箱122中的LPG (燃料)組分。組分與LPG箱122中的LPG中的多少(例如，百分比)是丙烷且LPG箱122中的LPG中的多少(例如，百分比)是丁烷相對應。軌道壓力控制模塊180基于LPG組分確定目標軌道壓力。目標軌道壓力與將LPG 在燃料軌道126中保持液體形式以提供給發(fā)動機102的軌道壓力相對應。軌道壓力控制模塊180基于目標軌道壓力控制LPG泵IM操作的DC。由此，軌道壓力控制模塊180在LPG 泵IM能夠以小于最大DC操作時以小于最大DC操作LPG泵124，同時在所有操作條件下仍將LPG在燃料軌道126中保持液體形式。以小于最大DC操作LPG泵IM意味著較少熱量從LPG泵IM傳輸給LPG箱122中的LPG和LPG箱122。此外，一個或多個發(fā)動機操作參數(shù)可以基于LPG箱122中的LPG組分控制。僅作為示例，將發(fā)生爆震的火花定時可以隨LPG組分變化。因而，火花定時可以基于 LPG組分設定以避免爆震。雖然軌道壓力控制模塊180在本文顯示和描述在位于ECM 150 中，但是軌道壓力控制模塊180可以位于其它合適位置和/或獨立地定位。現(xiàn)在參考圖2，示出了軌道壓力控制模塊180的示例性實施方式的功能框圖。軌道壓力控制模塊180包括LPG組分確定模塊202、最小軌道壓力模塊206、期望軌道壓力模塊 210、發(fā)動機負載確定模塊214和發(fā)動機負載補償模塊218。軌道壓力控制模塊180還可以包括目標軌道壓力模塊222和泵控制模塊226。LPG組分確定模塊202基于箱壓力和LPG溫度確定LPG箱122中的LPG組分。僅作為示例，LPG組分可以表示為1. 0和0. 0之間的值，其中，值1. 0表示LPG是100%丙烷(和0%丁烷)，值0. 0表示LPG是100%丁烷(和0%丙烷)。箱壓力可以表示表壓力(S卩，箱壓力一大氣壓力)、絕對壓力(即，相對于大氣壓力)或其它合適形式。僅作為示例，LPG組分確定模塊202可使用基于丙烷和丁烷的蒸汽壓力曲線填制的一個或多個查詢表、使用將箱壓力和LPG溫度與組分和蒸汽壓力曲線相關聯(lián)的函數(shù)或以其它合適方式來確定組分。最小軌道壓力模塊206確定最小軌道壓力，高于該最小軌道壓力，LPG將在燃料軌道126中處于液體形式。最小軌道壓力模塊206基于LPG箱122中的LPG組分確定最小軌道壓力。僅作為示例，最小軌道壓力模塊206可以使用基于丙烷和丁烷的逆蒸汽壓力曲線填制的一個或多個查詢表、使用將組分與最小軌道壓力相關聯(lián)的函數(shù)或以其它合適方式來確定最小軌道壓力。最小軌道壓力模塊206將最小軌道壓力輸出給期望軌道壓力模塊210。 期望軌道壓力模塊210在下文進一步討論。發(fā)動機負載確定模塊214確定發(fā)動機負載。僅作為示例，發(fā)動機負載可以指代MAP 和能由發(fā)動機102實現(xiàn)的最大MAP之間的關系。僅作為示例，發(fā)動機負載可以使用以下公式表示為百分比
MAP MOO Max MAP ’
其中，MAP是MAP，Max MAP是能由發(fā)動機102實現(xiàn)的最大MAP。在各種實施方式中，發(fā)動機負載能以其它合適形式表示和/或以其它合適方式確定。發(fā)動機負載補償模塊218基于發(fā)動機負載確定負載補償壓力。負載補償壓力可以用于抵消發(fā)動機負載的增加，其否則可導致軌道壓力下降且使得燃料軌道126中的LPG蒸發(fā)(即，轉(zhuǎn)換為蒸汽形式)。僅作為示例，發(fā)動機負載補償模塊218可以根據(jù)由發(fā)動機負載索引的負載補償壓力查詢表、使用將發(fā)動機負載與負載補償壓力相關聯(lián)的函數(shù)或以其它合適方式確定負載補償壓力。發(fā)動機負載補償模塊218將發(fā)動機負載提供給期望軌道壓力模塊 210。期望軌道壓力模塊210基于最小軌道壓力和負載補償壓力來確定期望軌道壓力。 更具體地，期望軌道壓力模塊210基于最小軌道壓力和負載補償壓力的總和來確定期望軌道壓力。目標軌道壓力模塊222基于期望軌道壓力來確定目標軌道壓力。目標軌道壓力模塊222還基于由軌道壓力傳感器162測量的軌道壓力來確定目標軌道壓力。僅作為示例， 目標軌道壓力模塊222可以采用積分(即，I)控制方案且基于期望軌道壓力和測量軌道壓力之間的差來確定積分壓力?？蛇x地，目標軌道壓力模塊222可包括比例-積分(PI)、比例-積分-微分(PID)、模糊或其它合適類型的控制系統(tǒng)。目標軌道壓力模塊222可以基于期望軌道壓力和測量軌道壓力之間的差設定用于確定積分壓力和應用積分控制方案的積分增益。目標軌道壓力模塊222可以設定目標軌道壓力等于期望軌道壓力和積分壓力的總和。泵控制模塊2 基于目標軌道壓力控制LPG泵IM操作的DC。泵控制模塊2 可以將絕對壓頭確定為目標軌道壓力和箱壓力之間的差。泵控制模塊2 可以基于絕對壓頭確定LPG泵124的期望DC。泵控制模塊2 還可基于LPG車輛的能量存儲裝置(未示出) (例如，蓄電池)的電壓來確定期望DC。僅作為示例，泵控制模塊2 可以使用將電壓和絕對壓頭與期望DC相關聯(lián)的一個或多個查詢表、使用將電壓和絕對壓頭與期望DC相關聯(lián)的函數(shù)或以其它合適方式確定期望DC。泵控制模塊2 還可以基于環(huán)境溫度、海拔和/或一個或多個其它合適輸入來確定期望DC。泵控制模塊226以期望DC操作LPG泵124。現(xiàn)在參考圖3，闡述了示出確定LPG箱122中的LPG組分和控制LPG泵IM操作的DC的示例性方法300的流程圖?？刂品椒梢栽?02開始，其中，控制方法測量箱壓力、 LPG溫度和軌道壓力。在306，控制方法確定LPG箱122中的LPG組分?？刂品椒ɑ谙鋲毫蚅PG溫度來確定LPG組分。在310，控制方法基于LPG組分確定最小軌道壓力?？刂品椒ㄔ?14 確定負載補償壓力，且控制方法在318基于最小軌道壓力和負載補償壓力確定目標軌道壓力。僅作為示例，控制方法可以基于最小軌道壓力和負載補償壓力確定期望軌道壓力，基于期望軌道壓力和測量軌道壓力確定積分壓力，且將目標軌道壓力設定為等于期望軌道壓力和積分壓力的總和。在322，控制方法確定操作LPG泵IM的期望DC?？刂品椒ɑ谀繕塑壍缐毫Υ_定期望DC。僅作為示例，控制方法可基于箱壓力和目標軌道壓力之間的差來確定絕對壓頭，且基于絕對壓頭和能量存儲裝置的電壓來確定期望DC。在326，控制方法以期望DC操作LPG 泵124。然后控制方法可以結束。雖然控制方法顯示為在3 之后結束，但是控制方法可以相反返回到302。換句話說，在車輛操作期間，方法300可以連續(xù)地執(zhí)行。現(xiàn)在參考圖4，示出了 LPG組分對比時間的示例性曲線圖。在時間零之前，LPG箱 122包括具有已知100%丙烷組分的20 L的LPG。添加具有已知50%丙烷和50%丁烷組分的20 L的LPG (例如，執(zhí)行部分再裝填事件)。因而，在添加之后LPG箱中的LPG組分應當為大約70%丙烷和30%丁烷。在組分表示為1.0和0.0之間(包括)的值的實施方式中， LPG組分應當為大約0.7。在時間零，LPG組分確定模塊202確定組分為大約1. 2。該初始讀數(shù)可能由于例如歸因于添加的箱壓力增加、如何測量LPG溫度、添加的LPG與已經(jīng)在LPG箱122中的LPG 未混合和/或其它特性。然而，在預定調(diào)節(jié)時間之后，例如在大約時間402，LPG組分確定模塊202確定LPG箱122中的LPG組分為大約0. 7。由此，LPG組分確定模塊202反映LPG箱 122中的預期LPG組分。僅作為示例，預定調(diào)節(jié)時間可以是大約80秒。對于發(fā)生再裝填事件的預定時段，泵控制模塊2 可以將期望DC設定為最大DC或者以其它合適方式執(zhí)行。本發(fā)明的廣泛教示可以以多種形式實施。因此，盡管本發(fā)明包括特定的示例，但是由于當研究附圖、說明書和所附權利要求書時，其他修改對于技術人員來說是顯而易見的， 所以本發(fā)明的真實范圍并不如此限制。
權利要求
1.一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制系統(tǒng)，包括組分確定模塊，所述組分確定模塊基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG 車輛的LPG箱中的LPG組分；和泵控制模塊，所述泵控制模塊基于所述組分來控制LPG泵的操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述組分與作為丙烷的第一LPG量和作為丁烷的第二 LPG量相對應。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括目標軌道壓力模塊，所述目標軌道壓力模塊基于LPG組分確定目標軌道壓力，其中，所述泵控制模塊基于目標軌道壓力確定占空因子且控制LPG泵以所述占空因子操作。
4.根據(jù)權利要求3所述的控制系統(tǒng)，還包括最小軌道壓力模塊，所述最小軌道壓力模塊基于所述組分確定最小軌道壓力；和發(fā)動機負載補償模塊，所述發(fā)動機負載補償模塊基于發(fā)動機負載確定負載補償壓力，其中，所述目標軌道壓力模塊基于最小軌道壓力和負載補償壓力確定目標軌道壓力。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊基于最小軌道壓力和負載補償壓力的總和來確定目標軌道壓力。
6.根據(jù)權利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊基于所述總和與測量軌道壓力之間的差來確定積分壓力且基于所述總和與積分壓力來確定目標軌道壓力。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標軌道壓力模塊將目標軌道壓力設定為等于積分壓力和所述總和的第二總和。
8.根據(jù)權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，當軌道壓力大于或等于目標軌道壓力時，燃料軌道中的LPG保持在液體形式。
9.根據(jù)權利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述泵控制模塊基于LPG箱壓力和目標軌道壓力來確定壓頭，且基于壓頭來確定占空因子。
10.一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制方法，包括基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG車輛的LPG箱中的LPG組分；以及基于所述組分來控制LPG泵的操作。
全文摘要
一種用于液化石油氣(LPG)車輛的控制系統(tǒng)包括組分確定模塊和泵控制模塊。所述組分確定模塊基于LPG箱壓力和LPG箱中的LPG溫度來確定LPG車輛的LPG箱中的LPG組分。泵控制模塊基于所述組分來控制LPG泵的操作。
文檔編號F02D19/02GK102400800SQ201110267199
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2010年9月10日
發(fā)明者卡特 N. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司