用於燃料蒸汽控制的方法和系統的製作方法
2023-06-07 13:08:06
用於燃料蒸汽控制的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了用於減少來自混合動力車輛中的燃料箱的燃料蒸汽產生的方法和系統。凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的燃料表面上成層。響應於所述層低於燃料箱中的閾值位置，燃料泵運轉可以自動停止。
【專利說明】用於燃料蒸汽控制的方法和系統
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及減少車輛，例如混合動力車輛中的燃料蒸汽產生。
【背景技術】
[0002]車輛排放控制系統可以被配置為在燃料系統的濾罐中存儲來自燃料箱再次注入燃料以及日常的發動機運轉的燃料蒸汽。在隨後的發動機運轉期間，燃料蒸汽通過細緻控制的抽取被抽取至發動機，以便滿足嚴格的聯邦排放法規。
【發明內容】
[0003]發明人在此已經意識到，包括燃料蒸汽的回收以及處理的燃料蒸汽管理可能將相當大的成本和複雜性增添至車輛的燃料系統。例如，在發動機運轉頻率的降低延長了抽取時機之間的持續時間的混合動力車輛中，使用能夠存儲大量燃料蒸汽的密封的鋼箱或儲氣箱可能增加相當大的成本。作為另一示例，如果發動機必須被運轉為能使存儲的蒸汽被吸入發動機內，則混合動力車輛的燃料經濟性可受到影響。
[0004]因此，在一個示例中，通過用於車輛燃料系統的方法可以至少部分解決一些上述問題，所述方法，包含使凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的液體燃料表面上浮動，以降低在燃料箱的圓頂區域中產生的燃料蒸汽量，所述車輛是道路上的車輛。以此方式，能夠以低成本減少燃料蒸汽產生。
[0005]在一個示例中，車輛燃料系統可以包括燃料箱，其用於將燃料遞送至發動機汽缸。燃料箱可以包括被聯接在其中的燃料泵。凝膠泡沫阻燃劑層可以在燃料上成層，使得所述層在液體燃料表面上浮動。所述層可以是單個連續的層，並且可以在車輛的整個壽命期間保持在合適的位置，僅在必要時進行替換。通過將所述層設置在燃料表面上，可以減少燃料蒸汽產生(例如，日常的損失)。燃料泵的控制可以依賴於所述層在燃料箱內的位置，以便使該泵能在任何凝膠泡沫阻燃劑被吸入燃料泵進口之前關閉。另外，燃料箱的底部可以被更改為具有凹陷，其用於容納燃料泵。例如，凝膠泡沫阻燃劑層可以被聯接至燃料水平傳感器(諸如帶有浮動物的燃料水平感測臂)，其監測所述層在燃料箱中相對於閾值位置的位置，其中閾值位置基於道路坡度、車輛的加速度/減速度、車輛的橫向加速度(例如，轉彎)、方向盤角度和橫擺等。因此，這些參數中的任一個發生變化都會影響凝膠泡沫阻燃劑相對於燃料泵進口位置的位置。因此，通過只要所述層充分遠離閾值位置就啟動泵運轉，以及通過響應於所述層充分靠近閾值位置使該泵停止，避免凝膠泡沫阻燃劑被吸到燃料泵內。
[0006]以此方式，提供了一種用於減少蒸汽性排放的簡單且成本低的方案。通過使凝膠泡沫阻燃劑在被聯接至道路上的車輛的燃料箱中的燃料表面上成層，能夠以一小部分儲氣箱的成本實現儲氣箱的蒸汽排放效益。另外，凝膠泡沫阻燃劑在所述層中的使用允許在箱退化的事件(例如，箱破裂)中減少有害的燃料汽化。通過基於所述層在燃料箱內的位置調整燃料泵運轉，能夠降低凝膠泡沫阻燃劑到燃料泵內的吸入。通過減少蒸汽排放，降低了蒸汽抽取頻率，並且能夠減少在燃料蒸汽的抽取期間(特別是在混合動力車輛中)所引起的燃料經濟性的損失。
[0007]在另一示例中，一種用於車輛燃料系統的方法包含:基於凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置調整燃料泵的運轉，所述層在燃料箱中的燃料表面上浮動。
[0008]在另一示例中，燃料箱蒸汽被存儲在聯接至燃料箱的燃料系統的濾罐，該方法還包含，基於燃料系統的濾罐的抽取頻率指示所述層的退化。
[0009]在另一示例中，所述指示包括，響應於在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率高於閾值率而燃料晃動未被檢測到時，指示凝膠泡沫阻燃劑層退化；以及響應於在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率高於閾值率而燃料晃動被檢測到時，指示凝膠泡沫阻燃劑層未退化。
[0010]在另一示例中，該方法還包含，響應於凝膠泡沫阻燃劑層退化的指示，增加發動機運轉時間，以實現增加的濾罐抽取頻率。
[0011]在另一示例中，基於車輛加速計和/或車輛導航系統確定燃料晃動。
[0012]在另一示例中，燃料系統被聯接至車輛，包含:燃料箱，其用於存儲液體燃料；燃料泵，其被聯接在燃料箱中，用於將燃料遞送至噴射器；以及凝膠泡沫阻燃劑層，其在燃料箱中的液體燃料表面上浮動。
[0013]在另一示例中，該系統還包含燃料水平傳感器，其被聯接至凝膠泡沫阻燃劑層，用於指示所述層在燃料箱內的位置。
[0014]在另一示例中，該系統還包含控制器，該控制器具有計算機可讀指令，其用於基於所述層在燃料箱內相對於閾值位置的位置調整燃料泵的運轉。
[0015]在另一示例中，燃料箱的底面包括凹陷，並且其中燃料泵被設置在燃料箱內、底面的凹陷上。
[0016]在另一示例中，燃料泵包括燃料泵進口，其配置為接收來自燃料箱的燃料，並且其中閾值位置基於燃料泵進口的位置。
[0017]在另一示例中，調整燃料泵的運轉包括，當所述層的位置超過閾值位置時啟動燃料泵的運轉，當所述層的位置低於閾值位置時使燃料泵的停止。
[0018]在另一示例中，系統還包含濾罐，其被聯接至燃料箱，用於存儲在燃料箱中產生的燃料蒸汽，其中控制器還包括如下指令，其用於間歇地將燃料蒸汽從濾罐抽取至車輛的發動機進氣裝置。
[0019]在另一示例中，控制器還包括如下其他指令，其用於基於在車輛行駛周期內的濾罐的抽取頻率指示凝膠泡沫阻燃劑層的退化。
[0020]應理解提供上述
【發明內容】
以簡化形式介紹了選擇性概念，其在緊隨其後的【具體實施方式】中將被進一步描述。這不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特徵，其範圍由緊隨【具體實施方式】之後的權利要求限定。另外，要求保護的主題不限於解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]參照附圖，通過閱讀非限制性實施例的【具體實施方式】，將會更好地理解本公開的主題，其中:
[0022]圖1示出了被聯接至混合動力車輛中的發動機系統的燃料系統的示意圖。[0023]圖2示出了圖示說明圖1的燃料箱的示例實施例的高級流程圖，其中該示例實施例包括在燃料箱中存儲的燃料表面上成層的凝膠泡沫阻燃劑。
[0024]圖3示出了圖示說明如下程序的高級流程圖，所述程序可以被實施為用於基於凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱內的位置調整燃料泵運轉。
[0025]圖4示出了圖示說明如下程序高級流程圖，所述程序可以為燃料箱內的凝膠泡沫阻燃劑層的退化而被實施退化。
[0026]圖5示出了示例燃料泵運轉。
【具體實施方式】
[0027]提供了用於減少被聯接至混合動力車輛的燃料系統，諸如圖1的燃料系統中的蒸發性排放的方法和系統。如在圖2處所示，燃料箱可以被配置為包括被存儲在其中的燃料表面上的凝膠泡沫阻燃劑層。控制器可以被配置為執行控制程序，諸如圖3的示例程序，以便基於所述層在燃料箱內相對於閾值位置的位置而調整被聯接在燃料箱中的燃料泵的運轉。控制器還可以執行控制程序，諸如圖4的程序，以便基於燃料系統的濾罐的抽取頻率而識別凝膠泡沫阻燃劑層的退化。在圖5處描述了示例燃料泵運轉。以此方式，減少了在燃料箱處產生的燃料蒸汽，從而降低了涉及管理(例如，存儲以及處理)蒸汽的成本。
[0028]圖1示出了混合動力車輛系統6的示意圖，混合動力車輛系統6能從發動機系統8和/或車載能量存儲裝置，諸如電池系統(未示出)獲得推進動力。能量轉換裝置，諸如發電機(未示出)，可以被運轉為通過車輛運動和/或發動機運轉吸收能量，並且然後將吸收的能量轉換為適合於由能量存儲裝置存儲的能量形式。
[0029]發動機系統8可以包括具有多個汽缸30的發動機10。發動機10包括發動機進氣系統23和發動機排氣系統25。發動機進氣系統23包括進氣節氣門62，其經由進氣道42流體地聯接至發動機進氣歧管44。空氣可以經由空氣過濾器52進入進氣道42。發動機排氣系統25包括通向排氣道35的排氣歧管48，其中排氣道35將排氣送至大氣。發動機排氣系統25可以包括以緊湊安置方式安裝的一個或更多個排放控制裝置70。一個或更多個排放控制裝置可以包括三元催化劑、稀NOx捕集器、柴油微粒過濾器、氧化催化劑等。應認識到，諸如各種各樣的閥和傳感器的其他部件可以被包括在發動機中，如在本文中被進一步詳述的。在一些實施例中，其中發動機系統8是升壓的發動機系統,發動機系統還可以包括升壓裝置，諸如渦輪增壓器(未示出)。
[0030]發動機系統8被聯接至燃料系統18。燃料系統18包括燃料箱20，其被聯接至燃料泵21和燃料蒸汽濾罐22。在燃料箱再次注入燃料事件期間，燃料可以通過再次注入燃料門108從外部來源泵入車輛。燃料箱20可以容納多種燃料混合物，包括在某一醇濃度範圍內的燃料，諸如各種汽油-乙醇混合物，其包括E10、E85、汽油等以及其組合。位於燃料箱20中的燃料水平傳感器106可以為控制器12提供燃料水平102的指示(「燃料水平輸入」)。如所描述的，燃料水平傳感器106可以包含被連接至可變電阻器的浮動物。可替代地，可以使用其他類型的燃料水平傳感器。下面在圖2處描述了燃料箱20和燃料泵21的【具體實施方式】。
[0031]燃料泵21被配置為將加壓燃料遞送至發動機10的噴射器，諸如示例噴射器66。儘管示出了單個噴射器66，但可為每個汽缸提供另外的噴射器。應認識到，燃料系統18可以是無回流式燃料系統、回流式燃料系統或各種其他類型的燃料系統。可以在被抽取至發動機進氣系統23之前經由管道31將在燃料箱20中產生的蒸汽送至燃料蒸汽濾罐22。
[0032]燃料蒸汽濾罐22充滿適當的吸附劑，其用於在燃料箱再次注入燃料運轉期間臨時地捕集燃料蒸汽(包括汽化的碳氫化合物)以及日常的蒸汽。在一個示例中，使用的吸附劑是活性炭。當抽取條件滿足時，諸如當濾罐飽和時，可以通過打開濾罐的抽取閥112而將燃料蒸汽濾罐22中存儲的蒸汽抽取至發動機進氣裝置23。儘管示出了單個濾罐22，但應認識到，燃料系統18可以包括任何數量的濾罐。在一個示例中，濾罐的抽取閥112可以是電磁閥，其中通過濾罐的抽取電磁閥的致動來執行閥的打開或關閉。
[0033]濾罐22包括通風口 27，其用於當濾罐22存儲或捕集來自燃料箱20的燃料蒸汽時將濾罐22中的氣體引導至大氣。當經由抽取管路28和抽取閥112將存儲的燃料蒸汽抽取至發動機進氣系統23時，通風口 27可以允許新鮮空氣被吸取到燃料蒸汽濾罐22內。儘管這個示例示出了與新鮮、未加熱的空氣連通的通風口 27，但同樣可以使用各種更改。通風口 27可以包括濾罐的通風閥114，以調整在濾罐22與大氣之間的空氣和蒸汽的流動。濾罐的通風閥還可以用於診斷程序。當包括通風閥時，通風閥可以在燃料蒸汽存儲運轉期間(例如，在燃料箱再次注入燃料期間，並且同時發動機未運行)打開，使得去除已經經過濾罐之後的燃料蒸汽的空氣能夠被排至大氣。同樣，在抽取運轉期間(例如，在濾罐的再生期間，並且同時發動機正運行)，通風閥可以打開，以允許新鮮空氣的流動，從而捕集濾罐中存儲的燃料蒸汽。在一個示例中，濾罐的通風閥114可以是電磁閥，其中通過濾罐的通風電磁閥的致動來執行閥的打開或關閉。具體地，濾罐的通風閥可以打開，其在濾罐的通風電池閥的致動後關閉。
[0034]因此，由於在一些情況下通過發動機系統8為車輛提供動力，而在其他情況下通過能量存儲裝置為車輛提供動力，所以混合動力車輛系統6可以具有減少的發動機運轉時間。儘管減少的發動機運轉時間降低了來自車輛的總的碳排放，但其也可以導致車輛的排放控制系統不充分地抽取燃料蒸汽。為解決這個問題，燃料箱隔離閥110可以可選地被包括在管道31中，使得燃料箱20經由所述閥聯接至濾罐22。在普通的發動機運轉期間，隔離閥110可以保持關閉，以限制從燃料箱20引導至濾罐22的日常的或「運轉損失」的蒸汽量。在再次注入燃料運轉期間以及所選的抽取條件下，隔離閥110可以例如在持續時間內暫時打開，以便將燃料蒸汽從燃料箱20引導至濾罐22。在燃料箱壓力高於閾值(例如，超過燃料箱的機械壓力限制，超過所述限制燃料箱和其他燃料系統部件可能會引發機械損壞)時在抽取條件下通過打開閥，可以將再次注入燃料蒸汽釋放到濾罐內，並且可以將燃料箱壓力維持在壓力限制之下。儘管所描述的示例示出了沿管道31設置的隔離閥110，但在替代的實施例中，隔離閥可以被安裝在燃料箱20上。除了隔離閥110外，在一些實施例中，燃料箱可以由結構加強的材料，諸如鋼製成，以提高燃料箱的容差到高的燃料箱壓力(其由於燃料箱中的燃料蒸汽產生)。
[0035]如參照圖2在本文中進一步詳述的，凝膠泡沫阻燃劑層107還可以被包括在燃料箱中，以降低在燃料箱的圓頂區域103中產生的燃料蒸汽量。凝膠泡沫阻燃劑可以在燃料箱中的液體燃料表面上成層，並且可以基於所述層在燃料箱內相對於閾值位置的位置調整燃料泵21的運轉，以便減少凝膠泡沫阻燃劑被吸入燃料泵。通過使凝膠泡沫阻燃劑在燃料箱中的液體燃料表面上成層，以及降低產生的燃料蒸汽量，降低了對結構增強的燃料箱的需要。因此，這提供了部件成本降低效益。例如，能夠在不引發儲氣箱高成本的情況下實現儲氣箱的蒸發性效益。同樣，減少了對密封的鋼燃料箱的需要。
[0036]一個或更多個壓力傳感器120可以被聯接至燃料系統18，用於提供燃料系統壓力的估計。在一個示例中，燃料系統壓力是燃料箱壓力，其中壓力傳感器120是燃料箱壓力傳感器，其被聯接至燃料箱20，用於估計燃料箱壓力或真空水平。儘管所描述的示例示出了直接聯接至燃料箱20的壓力傳感器120，但在替代的實施例中，壓力傳感器可以被聯接在燃料箱與濾罐22之間，具體地在燃料箱與隔離閥110之間。在其他實施例中，第一壓力傳感器可以被設置在隔離閥的上遊(在隔離閥與濾罐之間)，而第二壓力傳感器被設置在隔離閥的下遊(在隔離閥與燃料箱之間)，以提供閥兩端的壓差的估計。
[0037]例如在抽取運轉期間，可以經由抽取管路28將從濾罐22中釋放的燃料蒸汽引導到發動機進氣歧管44內。可以通過聯接在燃料蒸汽濾罐與發動機進氣系統之間的濾罐的抽取閥112，調節蒸汽沿抽取管路28的流動。可以通過相關聯的濾罐的抽取閥螺線管(未示出)的工作周期確定由濾罐的抽取閥釋放的蒸汽量和蒸汽速率。因此，響應於發動機工況，可以通過車輛的動力傳動系統控制模塊(PCM)(諸如控制器12)確定濾罐抽取閥螺線管的工作周期，發動機工況包括例如發動機轉速-負荷狀況、空燃比、濾罐負荷等。通過命令濾罐的抽取閥關閉，控制器可以相對於發動機進氣系統密封燃料蒸汽回收系統。可選的濾罐的止回閥(未示出)可以被包括在抽取管路28中，以防止進氣歧管壓力使氣體沿抽取流的相反方向流動。因此，如果濾罐的抽取閥控制不是準確同步的或濾罐的抽取閥本身能夠被高的進氣歧管壓力強行打開，止回閥則是必須的。可以通過聯接至進氣歧管44且與控制器12通信的MAP傳感器118獲得歧管絕對壓力(MAP)或歧管真空(ManVac)的估計。另外，可以根據替代的發動機工況推斷MAP，諸如由聯接至進氣歧管的MAF傳感器(未示出)測得的質量空氣流量(MAF)。
[0038]控制器12可以通過各種閥和螺線管的選擇性調整使燃料系統18以多個模式運轉。例如，燃料系統可以以燃料蒸汽存儲模式運轉(例如，在燃料箱再次注入燃料運轉期間，並且發動機未運行)，其中控制器12可以打開隔離閥110和濾罐的通風閥114，同時關閉濾罐的抽取閥(CPV) 112，以便將再次注入燃料蒸汽引導到濾罐22內，同時阻止燃料蒸汽被引導到進氣歧管內。
[0039]作為另一示例，燃料系統可以以再次注入燃料模式運轉(例如，當車倆駕駛員要求燃料箱再次注入燃料時)，其中控制器12可以打開隔離閥110和濾罐的通風閥114，同時維持濾罐的抽取閥112關閉，以便在允許使燃料能被添加到其中之前使燃料箱減壓。因此，隔離閥110可以在再次注入燃料運轉期間保持打開，以允許再次注入燃料蒸汽被存儲在濾罐中。在再次注入燃料完成後，隔離閥可以關閉。
[0040]作為又一示例，燃料系統可以以濾罐抽取模式運轉(例如，在排放控制裝置的起燃溫度已經達到之後，並且發動機正運行)，其中控制器12可以打開濾罐的抽取閥112和濾罐的通風閥，同時關閉隔離閥110。在本文中，由運轉的發動機的進氣歧管產生的真空可以被用來抽取新鮮空氣通過通風口 27並通過燃料蒸汽濾罐22，從而將存儲的燃料蒸汽抽取到進氣歧管44內。在這種模式中，從濾罐中抽取的燃料蒸汽在發動機中燃燒。抽取可以繼續直至濾罐中存儲的燃料蒸汽低於閾值。在抽取期間，獲知的蒸汽量/濃度能夠被用來確定濾罐中存儲的燃料蒸汽量，並且在抽取運轉的稍後部分期間(當濾罐被充分抽取或為空時)，獲知的蒸汽量/濃度能夠被用來估計燃料蒸汽濾罐的負荷狀態。例如，一個或更多個氧傳感器(未示出)可以被聯接至濾罐22 (例如，濾罐的下遊)，或被設置在發動機進氣系統和/或發動機排氣系統中，以提供濾罐負荷(即，濾罐中存儲的燃料蒸汽量)的估計。基於濾罐負荷，並進一步基於發動機工況，諸如發動機轉速-負荷狀況，可以確定抽取流速率。
[0041]在一些混合動力車輛實施例中，當濾罐負荷高於閾值時，抽取條件可以被認為滿足。響應於抽取條件，濾罐可以在車輛以發動機模式運轉時被伺機抽取。具體地，當發動機正在旋轉時，濾罐的抽取閥打開，使得進氣歧管真空能夠作用於濾罐。通過調整抽取閥，能夠控制將用於隨後燃燒的燃料蒸汽抽取到發動機進氣系統內的流速，由此維持期望的發動機排氣系統的空燃比。另外，車輛可以主動從電池運轉模式(發動機關閉)轉變為發動機運轉模式(發動機運行)，以允許濾罐被充分抽取。由於濾罐僅能在發動機運行的情況下被抽取，因此蒸汽產生會使頻繁的濾罐抽取成為必需，這反過來會在混合動力車輛的行駛周期內需要頻繁的發動機運轉。這降低了車輛的燃料經濟性。在此，通過將凝膠泡沫阻燃劑層用作車輛的燃料箱中的內浮動層，其中不管燃料箱中的燃料水平該內浮動層保持在燃料的表面上，減少了燃料蒸汽產生，從而降低了燃料系統的濾罐的抽取頻率。這在混合動力車輛的行駛周期中減少了發動機運行時間，從而提供了燃料經濟性效益。
[0042]轉向圖1，車輛系統6還可以包括控制系統14。控制系統14被顯示為接收來自多個傳感器16 (在本文中所描述的傳感器的各種示例)的信息，並將控制信號發送至多個致動器81 (在本文中所描述的致動器的各種不例。作為一個不例,傳感器16可以包括位於排放控制裝置上遊的排氣傳感器126、溫度傳感器128，映射圖傳感器118、壓力傳感器120、壓力傳感器129和燃料水平傳感器106。其他傳感器如另外的壓力、溫度、空燃比以及成分傳感器可以被聯接至車輛系統6中的各種位置。作為另一示例，致動器可以包括燃料噴射器66、隔離閥110、抽取閥112，通風閥114，燃料泵21和節氣門62。控制系統14可以包括控制器12。控制器可以接收來自各種傳感器的輸入數據，處理輸入數據，並基於對應於一個或更多個程序的被編程在其中的指令或代碼，響應於經處理的輸入數據而觸發致動器。在本文中關於圖3-4描述了示例控制程序。
[0043]現在轉向圖2，示例實施例200示出圖1的燃料系統，具體是燃料箱、燃料泵、燃料泵中的凝膠泡沫阻燃劑層以及相關聯的部件。之前在圖1中介紹的所有燃料系統部件在圖2中被同樣編號。
[0044]在所描述的示例中，燃料系統200包括燃料箱20，其用於存儲液體燃料。例如，液體燃料可以是汽油、乙醇燃料，或汽油-乙醇混合燃料。燃料系統200還包括燃料泵21，其被聯接在燃料箱20中，用於將燃料遞送至噴射器。即，燃料泵21可以被浸沒(在燃料中)在燃料箱中。燃料泵21包括進口 212，其被配置為接收來自燃料箱的燃料。燃料泵進口 212可以是包括篩網的濾過進口，以減少沉積物進入燃料泵。燃料箱20的底面214被配置為包括凹陷215。燃料泵21可以被設置在燃料箱20內、被設置在底面214上，具體是在凹陷215上。燃料箱的底部形狀僅允許燃料在燃料泵進口處。具體地，凹陷215可以被設置為稍稍在燃料箱的底部或基底之上，以便減少燃料泵的沉積物吸入。
[0045]凝膠泡沫阻燃劑層107可以在燃料箱中的液體燃料表面上浮動。所述層可以是連續層，其不包括從所述層的中部突出的任何部件。另外，所述層可以不被拴至燃料箱的任何表面(例如，不被拴至燃料箱的內壁)，從而允許所述層在燃料表面上自由浮動。因此，隨著燃料箱中的燃料水平變化，所述層在燃料箱中的位置也可以相應地變化。
[0046]通過使凝膠泡沫阻燃劑在燃料表面上成層，可以降低在燃料箱的圓頂區域103中產生的燃料蒸汽量。通過減少燃料箱中的蒸汽性排放，實現與存儲和抽取燃料蒸汽相關的各種成本降低效益。例如，降低了對應於存儲蒸汽的密封的鋼箱的需要，能夠使更小的濾罐用於吸收燃料蒸汽，能夠降低濾罐的抽取頻率，並且能夠進一步降低用於抽取濾罐的發動機運轉頻率。另外，通過使凝膠泡沫阻燃劑在燃料表面上成層，還能夠減少可能在箱退化的事件(例如，箱破裂)中發生的有害的燃料汽化。
[0047]燃料水平傳感器106可以被聯接至凝膠泡沫阻燃劑層107，具體是在所述層的邊緣處，其用於指示所述層在燃料箱內的位置。具體地，燃料水平傳感器可以提供關於所述層在箱內相對於閾值位置的位置的指示。燃料水平傳感器106可以被直接(如圖所示)或間接地(例如，經由控制系統)聯接至燃料泵斷路開關206。車輛燃料系統的控制器可以包括計算機可讀指令，其用於基於所述層在燃料箱內相對於閾值位置的位置調整燃料泵的運轉。可以基於道路坡度調整閾值位置。例如，當車輛在具有更高坡度的道路上行進時，可以使用更高的閾值位置。在另一示例中，閾值位置可以基於道路坡度、車輛加速/減速、車輛橫向加速(例如，轉彎速度、轉向變化率)、方向盤角度和車輛橫擺中的一個或更多個。因此，這些參數中的每一個均可以影響燃料在燃料箱中搖動以及晃動的方式，從而影響表觀的燃料水平。因此，通過基於這些參數調整閾值位置，能夠更好地補償凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置相對於燃料泵進口在燃料箱中的位置的變化。
[0048]燃料水平傳感器106可以包括帶有浮動物208的水平感測臂210。基於水平感測臂的位置，泵斷路開關206可以被致動為打開或關閉。例如，當水平感測臂210在第一位置(由實線指示的)時，燃料泵斷路開關206可以被致動為打開，以使啟動燃料泵運轉。相比之下，當水平感測臂210在第二位置(由虛線指示的)時，燃料泵斷路開關206可以被致動為關閉，以使燃料泵停止。
[0049]以此方式，控制器可以基於層107在燃料箱內相對於閾值位置的位置調整燃料泵的運轉。如在圖3處詳述的，所述調整可以包括，當所述層的位置超過閾值位置時啟動燃料泵的運轉，而當所述層的位置低於閾值位置時使燃料泵停止。
[0050]燃料箱20的圓頂區域103可以被聯接至濾罐22，濾罐22被配置為存儲在燃料箱中產生的燃料蒸汽。燃料系統控制器還可以包括如下指令，其用於間歇地將燃料蒸汽從濾罐抽取至車輛的發動機進氣系統。因此，通過使用凝膠泡沫阻燃劑層，能夠降低濾罐的抽取頻率。如在圖4處詳述的，控制器還可以基於在車輛行駛周期內的濾罐的抽取頻率指示凝膠泡沫阻燃劑層的退化。例如，響應於抽取頻率高於在車輛行駛周期內的閾值，可以確定所述層已經退化，並且需要替換所述層。
[0051]以此方式，圖1-2的系統示出了用於被聯接至道路上的車輛的車輛燃料系統的方法，其中凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的液體燃料表面上浮動，以降低在燃料箱的圓頂區域中產生的燃料蒸汽量。通過基於凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置調整燃料泵的運轉，降低凝膠泡沫到燃料泵內的吸入，其中所述層在燃料箱中的燃料表面上浮動。
[0052]現在轉向圖3，示出了示例程序300，其用於基於凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置調整燃料泵運轉，其中所述層在燃料箱中的燃料表面上浮動。
[0053]在302處，程序包括讀取凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置。因此，由於所述層被配置為在燃料箱中的液體燃料表面上自由浮動，所述所述層的位置與燃料箱中的燃料水平相關。在一個示例中，燃料水平傳感器可以被聯接至所述層，以便提供關於所述層在燃料箱中的位置以及燃料箱中的燃料水平的指示。
[0054]在304處，所述層的位置可以與閾值位置進行比較，並且可以確定所述層的位置是否高於(即，超過)閾值位置。因此，燃料泵可以被布置在燃料箱底部處的凹陷內，並且閾值位置可以指示將凝膠泡沫阻燃劑層保持在燃料泵進口之上的位置。因此，基於道路坡度(例如，車輛是上坡還是下坡亦或是在平面上行進)、車輛加速/減速、車輛橫向加速(例如，如果車輛正向左轉彎或向右轉彎，採用多快的轉彎速度)、轉向盤角度和車輛橫擺中的一個或更多個，可以在車輛運轉期間調整閾值位置。在其他實施例中，可以基於其他車輛操縱(諸如猛烈的制動操縱)調整閾值位置。
[0055]在306處，當所述層超過閾值位置時，程序包括啟動燃料泵的運轉(如果需要)。即，如果發動機運轉被車輛操作者要求或被要求用於抽取燃料系統的濾罐，燃料泵可以被運轉為泵送用於遞送至噴射器的燃料。相比之下，在308處，當所述層低於閾值位置時，程序包括使燃料泵停止。即，如果發動機運轉被車輛操作者要求或被要求用於抽取燃料系統的濾罐，燃料泵可以停止為泵送用於遞送至噴射器的燃料。通過當凝膠泡沫阻燃劑層接近靠近燃料泵進口的位置時使泵停止(在普通車輛運轉或操縱的情況下)，降低阻燃劑到燃料泵內的吸入。
[0056]現在轉向圖4，示出了示例程序400，其用於基於被聯接至燃料箱的燃料系統的濾罐的抽取頻率識別並指示燃料箱中的凝膠泡沫阻燃劑層的退化。
[0057]在402處，程序包括監測在車輛行駛周期內的濾罐抽取的頻率。因此，在燃料箱的圓頂區域中產生的燃料箱蒸汽可以被存儲在聯接至燃料箱的燃料系統的濾罐。然後，當濾罐足夠滿時(諸如當濾罐的壓力高於閾值時，或當濾罐的負荷高於閾值時)，濾罐可以被抽取。抽取濾罐包括使發動機運轉並打開抽取控制閥，從而利用發動機進氣歧管真空將燃料蒸汽從濾罐抽取到發動機內，用於汽缸中的燃燒。
[0058]在404處，程序包括將濾罐的抽取頻率與閾值率進行比較。在一個示例中，閾值率可以基於車輛的平均或歷史抽取頻率，如在若干之前行駛周期內平均的以及如基於基於車輛的行駛歷史的。在408處，響應於在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率低於閾值率，可以指示凝膠泡沫阻燃劑層未退化。
[0059]相比之下，如果在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率高於閾值率，程序進入到406，以確定是否已經發生任何燃料晃動。因此，在所選車輛操縱的情況下，諸如轉彎、在斜坡上行進、在粗糙表面上行進等，燃料可以在燃料箱中晃動，並且一些燃料可以晃動至凝膠泡沫阻燃劑層之上。即，一些液體燃料可以濺到所述層的上表面上，否則該上表面不與液體燃料接觸。當該燃料汽化時，在燃料箱的圓頂區域中產生的燃料蒸汽量(暫時)增加(即，增加至將會在不存在燃料晃動的情況下所產生的之上)。過多的蒸汽還會引起濾罐抽取的頻率的暫時增加。
[0060]可以基於來自車輛加速計的輸出確定燃料晃動。在另一示例中，可以基於來自車輛導航系統的軌跡與道路數據確定燃料晃動。如果燃料晃動被確定，程序返回至408，以指示燃料箱凝膠泡沫層未退化。即，響應於在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率高於閾值率，當燃料晃動被檢測到時，車輛控制器指示凝膠泡沫阻燃劑層未退化。[0061]相比之下，如果燃料晃動未被確定，那麼在410處，程序包括指示燃料箱凝膠泡沫層退化。即，響應於在車輛行駛周期內的燃料系統的濾罐的抽取頻率高於閾值率，當燃料晃動未被檢測到時，指示凝膠泡沫阻燃劑層退化。另外，響應於凝膠泡沫阻燃劑層退化的指示，控制器可以執行一個或更多個緩解措施。例如，控制器可以設定診斷代碼(例如，MIL),以告知車輛操作者需要替換凝膠泡沫阻燃劑層。在另一示例中，控制器可以增加混合動力電動車輛的發動機運轉時間。即，控制器可以減少發動機關閉時間或發動機自動禁止時間，以實現增加的濾罐抽取頻率。
[0062]現在轉向圖5，映射圖500描述了基於在燃料箱中的燃料表面上成層的凝膠泡沫阻燃劑相對於閾值位置的位置對燃料泵運轉的示例調整。映射圖500在圖表502處示出了包括發動機運行(發動機模式)或發動機關閉(電池模式)的混合動力車輛運轉形式，在圖表504處示出了濾罐負荷的變化，在圖表506處示出了凝膠泡沫阻燃劑層位置的變化，以及在圖表508處示出了燃料泵運轉。
[0063]在tl之前，通過發動機關閉並且通過車輛由來自系統的電池的動力推進，混合動力車輛可以以電池模式運轉(圖表502 )。當以發動機關閉模式運轉時，日常的燃料箱蒸汽可以產生，並且被存儲在聯接至燃料箱的燃料系統的濾罐中。因此，在tl之前，濾罐負荷可以逐漸增加(圖表504)。在tl處，響應於可被確定的該濾罐的抽取條件，濾罐負荷可以到達上閾值503。因此，可以在tl處做出發動機運轉請求，使得濾罐負荷能夠被抽取到發動機進氣系統內。因此，在tl處，凝膠泡沫阻燃劑層的位置可以超過閾值位置507。因此，在tl處，當凝膠泡沫阻燃劑層超過閾值位置507時，響應於接收到的抽取濾罐負荷的發動機運轉請求，車輛控制器可以啟動燃料泵。因此，在tl與t2之間，燃料泵可以被運轉為抽取濾罐負荷。在t2處，響應於濾罐負荷到達下閾值505，濾罐可以被認為是充分抽取，並且發動機運轉可以被中斷，以及燃料泵可以停止。
[0064]在t2與t3之間，通過發動機關閉並且通過車輛由來自系統的電池的動力推進，混合動力車輛可以再次以電池模式運轉。另外，當以發動機關閉模式運轉時，日常的燃料箱蒸汽可以產生，並且被存儲在聯接至燃料箱的燃料系統的濾罐中。因此，在t2與t3之間，濾罐負荷可以增加(圖表504)。在t3處，響應於可被確定的該濾罐的抽取條件，濾罐負荷可以再一次到達上閾值503。因此，可以在t3處做出發動機運轉請求，使得濾罐負荷能夠被抽取到發動機進氣系統內。在t3處，凝膠泡沫阻燃劑層的位置仍然可以超過閾值位置507。因此，在t3處，當凝膠泡沫阻燃劑層超過閾值位置507時，響應於接收到的抽取濾罐負荷的發動機運轉請求，車輛控制器可以啟動燃料泵。因此，在t3與t4之間，燃料泵可以被運轉為抽取濾罐負荷。在t4處，在濾罐抽取期間，當發動機正運轉時，燃料可以被消耗，並且部分凝膠泡沫阻燃劑可以將至閾值位置507之下。響應於凝膠泡沫阻燃劑層在閾值位置507處或低於閾值位置507，燃料泵可以停止，以避免將任何凝膠泡沫阻燃劑吸入燃料泵(具體是吸入燃料泵的進口)。在此處，燃料泵停止，即使濾罐未被充分抽取(即，在濾罐負荷到達下閾值505之前)。然後濾罐抽取可以被延遲直至燃料箱再注滿事件已經發生並且凝膠泡沫阻燃劑層返回到超過閾值位置的位置。基於使燃料泵停止，控制器可以更新映射濾罐負荷的查詢表。在一些實施例中，為了在燃料泵未運轉的情況下完成濾罐抽取，車輛控制器可以將發動機運轉調整為，在不啟動燃料噴射器的情況下，更積極地使用從濾罐中抽取的燃料蒸汽使發動機運行。[0065]以此方式，可以以簡單且成本低的方式減少蒸汽排放。通過使凝膠泡沫阻燃劑在混合動力車輛的被聯接的燃料箱中的燃料表面上成層，減少了燃料蒸汽的產生。通過降低蒸汽排放量，降低了在燃料蒸汽管理期間所引起的部件和燃料經濟性成本。具體地，降低了對成本高且體積大的結構增強燃料箱的需要，同時也減少了從濾罐中抽取被存儲的燃料蒸汽所需的發動機運行時間。另外，凝膠泡沫阻燃劑作為層狀物的使用減少可能在箱退化事件期間發生的有害的燃料汽化以及火災。通過基於所述層在燃料箱內的位置調整燃料泵運轉，能夠降低凝膠泡沫阻燃劑到燃料泵內的吸入。總的來說，能夠以更低的運轉成本實現車輛排放達標率。
[0066]注意，在本文中包括的示例控制和估算程序能夠與各種發動機和/或車輛系統構造一起使用。本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等等。因此，所描述的各種動作、操作或功能可以以所示順序、並行地被執行，或者在一些情況下被省略。同樣地，實現本文中所描述的本發明的示例實施例的特徵和優點不一定需要所述處理順序，但是為了便於圖釋和說明而提供了所述處理順序。取決於所使用的特定策略，所示出的動作或功能中的一個或更多個可以被重複執行。另外，所描述的動作可以圖形地表示被編入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的代碼。
[0067]應理解，本文中所公開的構造和程序本質上是示範性的，並且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用於V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發動機類型。本公開的主題包括本文中所公開的各種系統和構造和其它的特徵、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
【權利要求】
1.一種用於車輛燃料系統的方法，其包含: 使凝膠泡沫阻燃劑層浮在燃料箱中的液體燃料表面上，以降低在所述燃料箱的圓頂區域中產生的燃料蒸汽量，所述車輛是道路上的車輛。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述燃料系統包括燃料水平傳感器，其被聯接至所述凝膠泡沫阻燃劑層，用於指示所述層在所述燃料箱內的位置。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述燃料系統還包括被聯接在所述燃料箱中的燃料泵，所述方法還包含，響應於所述層的位置低於閾值位置停止所述燃料泵的運轉。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述閾值位置基於道路坡度，當所述車輛在更高的坡度上行進時所述閾值位置更高。
5.一種用於車輛燃料系統的方法，其包含: 基於凝膠泡沫阻燃劑層在燃料箱中的位置調整燃料泵的運轉，所述層浮在所述燃料箱中的燃料表面上。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述調整包括，當所述層高於閾值位置時啟動所述燃料泵的運轉並且當所述層低於所述閾值位置時停止所述燃料泵的運轉。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述閾值位置基於道路坡度、車輛加速/減速、車輛橫向加速、方向盤角度和車輛橫擺中一個或多個。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述燃料泵位於所述燃料箱的底部處的凹陷內。
9.根據權利要求5所述的方法，其中燃料箱蒸汽被存儲在聯接至所述燃料箱的燃料系統的濾罐中，所述方法還包含，基於所述燃料系統的濾罐的抽取頻率指示所述層的退化。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述指示包括，響應於在車輛行駛周期內的所述燃料系統的濾罐的所述抽取頻率高於閾值率而未檢測到燃料晃動時，指示所述凝膠泡沫阻燃劑層的退化；以及響應於在所述車輛行駛周期內的所述燃料系統的濾罐的所述抽取頻率高於所述閾值率而檢測到燃料晃動時，指示所述凝膠泡沫阻燃劑層未退化。
【文檔編號】F02M25/08GK103670818SQ201310426433
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】D·R·馬丁, K·阿圭勒, A·馬丁 申請人:福特環球技術公司