СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ НА LPG

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены на традиционные виды топлива и для снижения выбросов с отработавшими газами. Например, некоторые газообразные топлива были признаны в качестве привлекательных альтернативных видов топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ или нефтяной газ, могут сжиматься и храниться в качестве жидкости (сжиженного нефтяного газа, или LPG) в баллонах под давлением насыщения. LPG преимущественно состоит из бутана и пропана, хотя, точное соотношение может меняться. LPG может использоваться с топливной системой непосредственного впрыска и/или оконного впрыска. В определенных условиях эксплуатации двигателя, LPG, впрыскиваемый из системы подачи топлива, может требоваться в жидкой или газовой фазе. Однако, по мере того, как изменяется температура топлива в топливной системе, LPG может подаваться в цилиндры двигателя (например, камеры сгорания) и/или окна для топливоснабжения в нежелательной фазе. Например, LPG может быть в жидкой фазе, когда требуется газовая фаза.
Другие попытки для принятия мер для поддержания LPG в требуемой фазе включают в себя использование отдельных баков для хранения газообразного и жидкого LPG или настраивают параметры системы подачи топлива для поддержания LPG в одной фазе. Один из примерных подходов показан Картером и другими в US 8,443,785, 15.03.2012 «LIQUEFIED PETROLEUM GAS (LPG) PUMP CONTROL SYSTEMS AND METHODS» (Способы и системы управления насосом для сжиженного нефтяного газа (LPG)). В нем, насос в топливной системе на LPG управляется для поддержания LPG в жидкой фазе.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки распознали потенциальные проблемы у таких систем. В качестве одного из примеров, в некоторых условиях эксплуатации двигателя, LPG может требоваться в газовой фазе вместо жидкой фазы. Например, во время условий холодного запуска, LPG может требоваться в газовой фазе, для того чтобы уменьшать формирование твердых частиц или сажи. Таким образом, система, описанная выше, всего лишь предусматривает способ для поддержания LPG в единой жидкой фазе.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В настоящей заявке раскрыта система для двигателя, содержащая: цилиндр двигателя; первую топливную форсунку, присоединенную непосредственно к цилиндру двигателя для впрыска топлива в цилиндр двигателя; систему подачи топлива, присоединенную к цилиндру двигателя через первую топливную форсунку, причем система подачи топлива включает в себя одиночный топливный бак и топливный насос, выполненный с возможностью настраивать давление подачи топлива; и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки топливного насоса, чтобы подавать топливо в первой фазе с первым давлением подачи топлива во время первого набора условий эксплуатации двигателя, и настройки топливного насоса, чтобы подавать топливо во второй фазе со вторым давлением подачи топлива во время другого, второго набора условий эксплуатации двигателя, причем первое давление подачи топлива и второе давление подачи топлива основаны на температуре и соответственной фазе топлива.
В дополнительном аспекте система дополнительно содержит вторую топливную форсунку, присоединенную к окну цилиндра двигателя, для впрыска топлива в окно, и при этом система подачи топлива дополнительно присоединена к цилиндру двигателя через вторую топливную форсунку, и при этом контроллер включает в себя машинно-читаемые команды для впрыска топлива из второй топливной форсунки, когда закрыты как впускной клапан, так и выпускной клапан цилиндра двигателя, когда топливо находится в газовой фазе.
Кроме того, в заявке описан способ для двигателя, состоящий в том, что: настраивают давление топлива в системе подачи топлива для подачи топлива в каждой из жидкой фазы и газовой фазы во время разных условий эксплуатации двигателя, давление топлива основано на температуре и требуемой фазе топлива.
Настройка давления топлива может заключаться в том, что настраивают работу топливного насоса в системе подачи топлива для подачи топлива в топливные форсунки под давлением топлива.
Настройка давления топлива может заключаться в том, что повышают давление топлива выше порогового давления, чтобы перейти с подачи топлива в газовой фазе на подачу топлива в жидкой фазе.
Настройка давления топлива может заключаться в том, что понижают давление топлива ниже порогового давления, чтобы перейти с подачи топлива в жидкой фазе на газовую фазу, пороговое давление основано на давлении топлива для температуры топлива, на которой топливо переходит между жидкой фазой и газовой фазой, и составе топлива.
Давление топлива может быть дополнительно основано на температуре и давлении цилиндра двигателя, температура и давление цилиндра двигателя являются одними из измеренных температуры и давления или оцененных температуры и давления на основании температуры наддувочного воздуха, заряда воздуха и объема цилиндра, выведенного из положения коленчатого вала, и положения поршня относительно положения коленчатого вала.
Способ может дополнительно состоять в том, что настраивают давление топлива для подачи топлива в жидкой фазе в ответ на температуру наддувочного воздуха выше пороговой температуры.
Способ может дополнительно состоять в том, что настраивают давление топлива для подачи топлива в газовой фазе в ответ на одно или более из температуры двигателя ниже пороговой температуры, число оборотов двигателя ниже порогового числа оборотов или нагрузку двигателя ниже пороговой нагрузки.
Способ может дополнительно состоять в том, что настраивают количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя, на основании давления топлива и того, впрыскивается ли топливо в газовой фазе или жидкой фазе.
Топливом может являться сжиженный нефтяной газ (LPG), и LPG может хранится в одиночном топливном баке в жидкой фазе.
Более того, в заявке описан способ для двигателя, состоящий в том, что: во время первого состояния, настраивают топливный насос, чтобы подавал топливо из топливного бака и в топливную форсунку в первой фазе; и во время второго состояния, настраивают топливный насос, чтобы подавал топливо из топливного бака и в топливную форсунку во второй фазе, вторая фаза отлична от первой фазы.
Первая фаза может являться газовой фазой, а вторая фаза может являться жидкой фазой.
Первое состояние может включать в себя одно или более из состояния холодного запуска, условия, требующие повышенного смешивания в камере сгорания, или условия, требующие полного сгорания.
Второе состояние может включать в себя одно или более из условий, требующих повышенного охлаждения наддувочного воздуха, или условий с повышенной вероятностью детонации в двигателе.
Способ может дополнительно состоять в том, что осуществляют переход из первой фазы во вторую фазу посредством настройки топливного насоса для повышения давления подачи топлива, переход из первой фазы во вторую фазу происходит в ответ на температуру наддувочного воздуха, большую чем пороговая температура, пороговая температура основана на температуре, повышающей вероятность для детонации в двигателе.
Способ может дополнительно состоять в том, что осуществляют переход из второй фазы в первую фазу посредством настройки топливного насоса для понижения давления подачи топлива, переход из второй фазы в первую фазу происходит в ответ на одно или более из состояния холодного запуска, числа оборотов двигателя или пониженной нагрузки двигателя.
Настройка топливного насоса для подачи топлива в первой фазе может заключаться в том, что настраивают топливный насос для подачи топлива с первым давлением подачи топлива, первое давление подачи топлива основано на первой фазе и температуре топлива, и дополнительно состоять в том, что настраивают первое давление подачи топлива на основании температуры и давления в цилиндре.
Настройка топливного насоса для подачи топлива во второй фазе может заключаться в том, что настраивают топливный насос для подачи топлива со вторым давлением подачи топлива, второе давление подачи топлива основано на второй фазе и температуре топлива, и дополнительно состоять в том, что настраивают второе давление подачи топлива на основании температуры и давления в цилиндре.
Топливный бак может являться одиночным топливным баком для топливной системы, при этом, топливный бак содержит в себе сжиженный нефтяной газ (LPG), и при этом, топливная форсунка является одним или более из топливной форсунки непосредственного впрыска и топливной форсунки оконного впрыска.
В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть препоручены способу для настройки давления топлива в системе подачи топлива, чтобы подавать топливо в каждой из жидкой и газовой фазы во время разных условий эксплуатации двигателя. Давление топлива может быть основано на температуре, давлении в цилиндре, в который впрыскивается топливо, и требуемой фазе топлива. В одном из примеров, топливо является газовым топливом, таким как LPG. Настройка давления топлива может включать в себя настройку работы топливного насоса в системе подачи топлива, чтобы подавать топливо в топливные форсунки под давлением топлива. Например, во время первого состояния, такого как температура наддувочного воздуха выше порогового значения, топливный насос может настраиваться для повышения давления топлива выше порогового давления, чтобы переходить с подачи топлива в газовой фазе на подачу топлива в жидкой фазе. Во время второго состояния, такого как состояние холодного запуска, топливный насос может настраиваться для понижения давления топлива ниже порогового давления, чтобы переходить с подачи топлива в жидкой фазе на газовую фазу. Таким образом, LPG, впрыскиваемый из системы подачи топлива, может впрыскиваться в жидкой фазе во время первого набора условий эксплуатации двигателя, и впрыскиваться в газовой фазе во время второго набора условий эксплуатации двигателя. Как результат, LPG, подаваемый в цилиндры двигателя, может поддерживаться в требуемой фазе и подвергаться переходу между фазами для повышения коэффициента полезного действия двигателя и регулирования и снижения выбросов двигателя.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематическое изображение системы двигателя, выполненной с возможностью работать на газообразном топливе.
Фиг. 2 - схематическое изображение многоцилиндрового двигателя, выполненного с возможностью работать на газовом топливе.
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа для настройки фазы топлива у газового топлива на основании условий эксплуатации двигателя.
Фиг. 4 - графический пример настройки давления подачи топлива для подачи газового топлива в требуемой фазе на основании условий эксплуатации двигателя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для настройки фазы газового топлива, подаваемого в топливные форсунки системы подачи топлива, такой как система подачи топлива, показанная на фиг. 1-2. Фаза газового топлива основана на давлении топлива в системе подачи топлива. Посредством настройки работы топливного насоса в системе подачи топлива, давление топлива может настраиваться, для того чтобы подавать топливо в топливные форсунки в требуемой фазе. Фиг. 3 показывает способ для настройки фазы топлива у газового топлива на основании условий эксплуатации двигателя. Во время первого набора условий эксплуатации двигателя, топливо может подаваться в топливные форсунки в газовой фазе. Во время второго набора условий эксплуатации двигателя, топливо может подаваться в топливные форсунки в жидкой фазе. Фиг. 4 показывает примеры настройки давления подачи топлива для подачи газового топлива в топливные форсунки в требуемой фазе на основании условий эксплуатации двигателя. В одном из примеров, первый набор условий эксплуатации двигателя может включать в себя температуру двигателя ниже пороговой температуры, а второй набор условий эксплуатации двигателя может включать в себя температуру наддувочного воздуха выше пороговой температуры. Настройка фазы топлива таким образом может повышать коэффициент полезного действия двигателя, к тому же, наряду с уменьшением выработки твердых частиц и детонации в двигателе.
Фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от отработавших газов, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода отработавших газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на приводы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответственных впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответственными датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в цилиндр 14 через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 172, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, направляющую-распределитель для топлива и формирователь 168. В одном из примеров, топливная система 172 может быть топливной системой высокого давления. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана скомпонованной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве оконного впрыска топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), во впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
Топливо может подаваться одной или обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого из каждой форсунки может меняться в зависимости от условий эксплуатации. В еще одном примере, топливо может подаваться только топливной форсункой 166. В некоторых вариантах осуществления, двигатель может включать в себя только одну из топливной системы непосредственного впрыска или оконного впрыска.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, дежурную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерная процедура, которая может выполняться контроллером, описана на фиг. 3.
Фиг. 2 показывает принципиальную схему многоцилиндрового двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. Как изображено на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, присоединенные к впускному каналу 144 и выпускному каналу 148. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройство 178 снижения токсичности выбросов.
Цилиндры 14 могут быть сконфигурированы в качестве части головки 201 блока цилиндров. На фиг. 2, показана головка 201 блока цилиндров с 4 цилиндрами в рядной конфигурации. В некоторых примерах, головка 201 блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах, цилиндры могут быть скомпонованы в V-образной конфигурации или другой пригодной конфигурации.
Головка 201 блока цилиндров показана присоединенной к топливной системе 172. Цилиндр 14 показан присоединенным к топливным форсункам 166 и 170. Хотя показан только один цилиндр, присоединенный к топливным форсункам, должно быть понятно, что все цилиндры 14, заключенные в головке 201 блока цилиндров, также могут быть присоединены к одной или более топливных форсунок. В этом примерном варианте осуществления, топливная форсунка 166 изображена в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска, а топливная форсунка 170 изображена в качестве топливной форсунки оконного впрыска. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество топлива в конкретный момент времени в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Одна или обе топливных форсунки могут использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания. Временные характеристики и количество впрыска топлива могут регулироваться в качестве функции условий эксплуатации двигателя. Регулирование установки момента и количества впрыска топлива будет дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 3-4. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1-2, двигатель 10 включает в себя как топливную форсунку 166 непосредственного впрыска, так и топливную форсунку 170 оконного впрыска. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель 10 может включать в себя только одну из топливной форсунки 166 непосредственного впрыска или топливной форсунки 170 оконного впрыска. Например, двигатель 10 может включать в себя только топливные форсунки непосредственного впрыска, и таким образом, топливная форсунка 170 оконного впрыска может не быть включена в систему двигателя.
Топливная форсунка 170 и топливная форсунка 166 показаны присоединенными к направляющей-распределителю 206 для топлива. Направляющая-распределитель 206 для топлива может быть присоединена к топливной магистрали 221. Топливная магистраль 221 дополнительно может быть присоединена к топливному баку 240. Топливная магистраль 221 может включать в себя клапан 250 сброса давления. Дополнительно, топливный насос 241 может быть присоединен к топливному баку 240 и топливной магистрали 221. Топливный насос 241 может быть подъемным насосом. Дополнительно, топливный насос 252 непосредственного впрыска высокого давления может быть расположен в топливной магистрали 221. В одном из примеров, как показано на фиг. 1, топливный насос 252 находится выше по потоку от направляющей-распределителя 206 для топлива. В еще одном примере, топливный насос 252 может быть расположен ниже по потоку от направляющей-распределителя 206 для топлива и непосредственно около топливной форсунки 166 и/или топливной форсунки 170. В еще одном другом примере, каждая топливная форсунка может включать в себя выделенный топливный насос топливной форсунки непосредственно выше по потоку от, или включенный в соответствующую топливную форсунку. В некоторых вариантах осуществления, выделенный топливный насос топливной форсунки может быть в дополнение или вместо топливного насоса 252. Таким образом, один или более из топливного насоса 241, топливного насоса 252 и по выбору выделенных топливных насосов топливной форсунки могут управлять давлением топлива, впрыскиваемого в цилиндр 14 из топливных форсунок 170 и/или 166.
Кроме того, клапан 254 сброса давления может быть расположен в топливной магистрали 221 ниже по потоку от топливного насоса 252. В некоторых вариантах осуществления, клапан-регулятор давления также может быть расположен ниже по потоку от топливного насоса 252. Направляющая-распределитель 206 для топлива может включать в себя множество датчиков, в том числе, датчик температуры и датчик давления. Подобным образом, топливная магистраль 221 и топливный бак 240 могут включать в себя множество датчиков, в том числе, датчики температуры и давления. Топливный бак 240 также может включать в себя отверстие для дозаправки топливом.
Как дополнительно обсуждено ниже, топливный насос 241 и/или топливный насос 252 может быть выполнен с возможностью настраивать давление топлива, подаваемого по топливной магистрали 221 в направляющую-распределитель 206 для топлива и в одну или более из топливных форсунок 170 или 166. В некоторых вариантах осуществления, топливный насос 241 может действовать в качестве подъемного насоса, а топливный насос 252 может быть выполнен с возможностью настраивать давление топлива, подаваемого в одну или более из топливных форсунок 170 и/или 166. По существу, топливный насос 252 может регулировать давление подачи топлива, подаваемого в цилиндр 14 и/или окно цилиндра 14. Контроллер (например, такой как контроллер 12, показанный на фиг. 1) может настраивать работу топливного насоса 252 и/или топливного насоса 241, чтобы подавать топливо в цилиндр 14 и/или окно цилиндра 14 с требуемым давлением подачи топлива и, впоследствии, в требуемой фазе (например, жидкой или газовой). Например, настройка работы топливного насоса 252 и/или топливного насоса 241 может включать в себя настройку работы насоса для повышения или понижения давления топлива.
Контроллер дополнительно может управлять работой клапана 250 сброса давления и/или клапана 254 сброса давления. Например, при переходе с подачи топлива в жидкой фазе на подачу топлива в газовой фазе, топливный насос 252 может настраиваться для понижения давления топлива, подаваемого по топливной магистрали 221. Для того чтобы быстро понижать давление и переключать фазу топлива в топливной системе 172, контроллер может открывать клапан 254 сброса давления (а иногда клапан 250 сброса давления) на некоторую длительность. Длительность может быть основана на времени для понижения давления топлива до давления, при котором топливо переходит в газовую фазу.
Топливный бак 240 может содержать в себе газовое топливо, такое как LPG. В других вариантах осуществления, топливный бак 240 может содержать в себе другое газовое топливо, такое как CNG, метан, газообразный водород, и т.д. В вариантах осуществления, где топливный бак 240 содержит в себе газовое топливо, клапан бака может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от топливного насоса 241. Дополнительно, магистральный клапан может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от клапана бака. Регулятор давления также может быть присоединен к топливной магистрали 221 выше по потоку от магистрального клапана. Топливная магистраль 221 также может быть присоединена к коалесцирующему фильтру и, кроме того, может включать в себя клапан сброса давления выше по потоку от направляющей-распределителя 206 для топлива. Что касается способов, дополнительно описанных ниже со ссылкой на фиг. 3-4, упомянута газовая топливная система, включающая в себя LPG. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, подобные способы могут использоваться в топливных системах, включающих в себя альтернативное газовое топливо, такое как CNG, метан, газообразный водород, и т.д. В одном из примеров, топливный бак 240 содержит в себе LPG в жидкой фазе. Кроме того, в этом примере, топливный бак 240 может быть единственным топливным баком топливной системы 172. Таким образом, топливный бак 240 может указываться ссылкой как одиночный топливный бак для жидкого топлива. В еще одном варианте осуществления, топливная система 172 может включать в себя более чем один топливный бак. Однако, более чем один топливный бак может включать в себя LPG в жидкой фазе, из условия чтобы оба топливных бака включают в себя LPG в одной и той же фазе. В еще одном другом примере, топливная система 172 может быть двухтопливной системой, включающей в себя еще один тип топлива, такого как бензин.
Как показано на фиг. 2, топливная система 172 включает в себя топливную форсунку 166 непосредственного впрыска и топливную форсунку 170 оконного впрыска. В этом примере, каждая топливная форсунка 166 и 170 выполнена с возможностью впрыскивать газовое топливо как в жидкой фазе, так и в газовой фазе. При переходе между фазами, например, с газа на жидкость, может быть период времени, в течение которого топливо является смесью газовой и жидкой фаз. Во время этого переходного периода, контроллер может настраивать параметры впрыска топлива, такие как длительность импульса топлива, чтобы учесть осуществление перехода фаз, как дополнительно обсуждено ниже. В альтернативном варианте осуществления, каждый цилиндр 14 может включать в себя две топливных форсунки непосредственного впрыска и/или две топливных форсунки оконного впрыска. Например, каждый цилиндр может включать в себя первую топливную форсунку непосредственного впрыска для впрыска газового топлива в жидкой фазе и вторую топливную форсунку непосредственного впрыска для впрыска газового топлива в газовой фазе. По существу, топливная система 172 может включать в себя выделенные топливные форсунки для жидкой фазы и выделенные топливные форсунки для газовой фазы. В этом варианте осуществления, первая топливная форсунка может быть частью первой газовой системы, а вторая топливная форсунка может быть частью второй жидкостной системы. По существу, при переходе между подачей топлива в качестве жидкости или газа, переходный период может сокращаться или отсутствовать вследствие отдельных жидкостной и газовой систем. Кроме того, контроллеру может не быть необходимым постепенно настраивать длительность импульса во время перехода, поскольку каждая отдельная жидкостная и газовая топливная форсунка может иметь разную длительность импульса.
Система по фиг. 1-2 предусматривает цилиндр двигателя, первую топливную форсунку, присоединенную непосредственно к цилиндру двигателя для впрыска топлива в цилиндр двигателя, систему подачи топлива, присоединенную к цилиндру двигателя через первую топливную форсунку, система подачи топлива включает в себя одиночный топливный бак и топливный насос, выполненный с возможностью настраивать давление подачи топлива, и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки топливного насоса, чтобы подавать топливо в первой фазе с первым давлением подачи топлива во время первого набора условий эксплуатации двигателя, и настройки топливного насоса, чтобы подавать топливо во второй фазе со вторым давлением подачи топлива во время другого, второго набора условий эксплуатации двигателя, первое давление подачи топлива и второе давление подачи топлива основаны на температуре и соответственной фазе топлива. Система дополнительно включает в себя вторую топливную форсунку, присоединенную к окну цилиндра двигателя, для впрыска топлива в окно. Система подачи топлива дополнительно присоединена к цилиндру двигателя через вторую топливную форсунку.
Газовое топливо, такое как LPG, может подаваться через систему подачи топлива (например, такую как топливная система 172, показанная на фиг. 1-2) в цилиндры двигателя и/или окна цилиндров двигателя для сгорания. LPG может подаваться в жидкой фазе или газовой фазе. Например, LPG может храниться в топливном баке (например, таком как топливный бак 240, показанный на фиг. 2) в жидкой форме. Топливный насос (например, такой как топливный насос 241 и/или топливный насос 252, показанные на фиг. 2) в таком случае может накачивать LPG из топливного бака и в магистрали подачи топлива, направляющую-распределитель для топлива и топливные форсунки (например, такие как топливная магистраль 221, направляющая-распределитель 206 для топлива и топливные форсунки 170 и/или 166). Давление LPG в магистралях подачи топлива (например, давление подачи топлива) может определять фазу LPG. Например, при постоянной температуре топлива, LPG может быть в жидкой фазе при первом давлении и в газовой фазе при втором давлении, первое давление находится выше, чем второе давление. Конкретнее, при постоянной температуре, повышение давления LPG выше порогового значения превращает LPG из газовой фазы в жидкую фазу. Наоборот, при постоянной температуре топлива, понижение давления LPG ниже порогового значения переводит LPG из жидкой фазы в газовую фазу. Пороговое значение может быть пороговым давлением при определенной температуре топлива, при котором LPG превращается из жидкости в газ или из газа в жидкость.
Фаза LPG при данных температуре и давлении дополнительно может быть основана на составе LPG. Как представлено выше, LPG является смесью бутана и пропана. Разные составы LPG содержат в себе разные соотношения или процентные доли бутана и пропана. В одном из примеров, состав LPG может содержать в себе 60% пропана и 40% бутана. В еще одном примере, состав LPG может содержать в себе 80% пропана и 20% бутана. По мере того, как изменяется состав LPG, зависимость давления-температуры LPG изменяется, тем самым, изменяя фазовую диаграмму LPG. Таким образом, на одной температуре, LPG может переходить между жидкой и газовой фазами при разном давлении для разных составов LPG.
Фаза LPG, подаваемого в цилиндры двигателя, может быть дополнительно основана на температуре и давлении цилиндра двигателя, в который впрыскивается LPG. Например, если температура цилиндра находится на достаточно высокой температуре, жидкий LPG, впрыскиваемый в цилиндр, может превращаться в газообразный LPG (например, пар) при поступлении в цилиндр.
Требуемая фаза топлива (например, фаза LPG) для впрыска топлива может определяться на основании условий эксплуатации двигателя. Например, при первом наборе условий, может требоваться впрыскивать LPG в газовой фазе. В одном из примеров, первый набор условий может включать в себя состояние холодного запуска, в котором температуры двигателя находятся ниже порогового значения. Впрыск LPG в газовой фазе во время состояния холодного запуска может уменьшать формирование твердых частиц (например, сажи). Дополнительно, первый набор условий может включать в себя определенные временные характеристики впрыска, при которых может происходить повышенное формирование сажи (например, количество формирования сажи выше порогового уровня). В еще одном примере, первый набор условий может включать в себя состояние, в котором требуется усиленное смешивание в цилиндре и/или полное сгорание. Дополнительно, первый набор условий может включать в себя более низкие нагрузки двигателя и/или более низкие числа оборотов двигателя.
При втором, отличном наборе условий, может требоваться впрыскивать LPG в жидкой фазе. В одном из примеров, второй набор условий может включать в себя состояние горячего запуска, где температуры двигателя находятся выше порогового значения. В еще одном примере, второй набор условий может включать в себя температуру всасываемого воздуха или наддувочного воздуха, большую, чем пороговая температура. В этом примере, повышенное охлаждение наддувочного воздуха может требоваться для уменьшения детонации в двигателе. Впрыск LPG в цилиндры в жидкой фазе может давать дополнительное охлаждение, тем самым, понижая вероятность для детонации. Таким образом, второй набор условий может включать в себя условия с повышенной вероятностью детонации в двигателе.
Таким образом, на основании условий эксплуатации двигателя, контроллер двигателя (например, такой как контроллер 12, показанный на фиг. 1) может определять требуемую фазу топлива LPG. Затем, на основании температуры LPG в системе подачи топлива, контроллер может определять требуемое давление (например, давление подачи) для подачи LPG в требуемой фазе. Как обсуждено выше, зависимость давления-температуры LPG может быть основана на составе LPG. В одном из примеров, состав LPG может быть известен, и таблица или отображение давления-температуры может храниться в контроллере. Затем, на основании требуемой фазы LPG и температуры LPG, контроллер может отыскивать требуемое давление подачи топлива в отображении давления-температуры. В еще одном примере, состав LPG может измеряться или оцениваться. В этом примере, справочная таблица, хранимая в контроллере, может включать в себя состав, температуру и давление LPG. Затем, на основании требуемой фазы LPG, температуры LPG и приблизительного состава LPG, контроллер может отыскивать требуемое давление подачи топлива в справочной таблице. В еще одном другом примере, состав LPG может не быть известным. В этом случае, отображение или таблица давления-температуры может быть включена в состав для некоторого диапазона составов топлива. Например, если требуемая фаза LPG является жидкой фазой, контроллер может отыскивать минимальное давление топлива, при котором LPG поддерживается в жидкой фазе, для диапазона составов LPG на текущей температуре топлива.
Определенное давление подачи топлива дополнительно может быть основано на давлении и/или температуре цилиндра, в который впрыскивается LPG. Как описано выше, температура и/или давление цилиндра могут изменять фазу LPG при впрыске LPG в цилиндр. Таким образом, определенное давление подачи топлива дополнительно может настраиваться, чтобы поддерживать LPG в требуемой фазе после впрыска LPG в цилиндр.
После определения требуемого давления подачи топлива, контроллер может настраивать давление LPG посредством настройки работы топливного насоса в системе подачи топлива, такого как топливный насос 252 и/или топливный насос 241, показанные на фиг. 2. Настройка работы топливного насоса может включать в себя настройку топливного насоса для повышения или понижения давления топлива, выходящего из насоса. Например, контроллер может настраивать топливный насос для подачи LPG на определенном давлении подачи топлива. Настройка давления на выходе топливного насоса, в таком случае, настраивает фазу LPG ниже по потоку от топливного насоса. После настройки давления подачи топлива и фазы LPG, контроллер может настраивать дополнительные условия эксплуатации двигателя. Например, дополнительные параметры впрыска топлива, такие как величина впрыска топлива, могут настраиваться на основании фазы LPG. Более точно, большее количество (например, объем) LPG может впрыскиваться, если LPG находится в газовой фазе, по сравнению с жидкой фазой. Например, контроллер может настраивать время, которое форсунка остается открытой и впрыскивает топливо (например, длительность импульса форсунки). Таким образом, длительность импульса может быть основана на фазе впрыскиваемого топлива. Длительность импульса может быть длиннее для газового топлива, чем для жидкого топлива.
Таким образом, способ для двигателя содержит настройку давления топлива в системе подачи топлива для подачи топлива в каждой из жидкой и газовой фазы во время разных условий эксплуатации двигателя, давление топлива основано на температуре и требуемой фазе топлива. Настройка давления топлива включает в себя настройку работы топливного насоса в системе подачи топлива, чтобы подавать топливо в топливные форсунки под давлением топлива. В одном из примеров, настройка давления топлива включает в себя повышение давления топлива выше порогового давления, чтобы переходить с подачи топлива в газовой фазе на подачу топлива в жидкой фазе. В еще одном примере, настройка давления топлива включает в себя понижение давления топлива ниже порогового давления, чтобы переходить с подачи топлива в жидкой фазе на газовую фазу, пороговое давление основано на давлении топлива для температуры топлива, на которой топливо переходит между жидкой фазой и газовой фазой, и составе топлива.
Давление топлива дополнительно основано на температуре и давлении цилиндра двигателя, температура и давление цилиндра двигателя являются одними из измеренных температуры и давления или оцененных температуры и давления на основании температуры наддувочного воздуха, заряда воздуха и объема цилиндра (во время впрыска), выведенного из положения коленчатого вала и положения поршня относительно положения коленчатого вала. Способ дополнительно содержит настройку давления топлива для подачи топлива в жидкой фазе в ответ на температуру наддувочного воздуха выше пороговой температуры. Дополнительно, способ содержит настройку давления топлива, чтобы подавать топливо в газовой фазе, в ответ на одно или более из температуры двигателя ниже пороговой температуры, числа оборотов двигателя ниже порогового числа оборотов или нагрузки двигателя ниже пороговой нагрузки, или двигателя, работающего в специальном состоянии, таком как холодный запуск или горячий запуск.
Способ дополнительно включает в себя настройку количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя, на основании давления топлива и того, впрыскивается ли топливо в газовой фазе или жидкой фазе. Как обсуждено выше, в одном из примеров, топливом является сжиженный нефтяной газ (LPG), и LPG хранится в одиночном топливном баке в жидкой фазе.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан способ 300 для настройки фазы топлива у газового топлива на основании условий эксплуатации двигателя. Более точно, давление топлива в системе подачи топлива (такой как топливная система 172, показанная на фиг. 1-2) может настраиваться, чтобы подавать топливо в жидкой или газовой фазе во время разных условий эксплуатации двигателя. Как обсуждено выше, давление топлива может быть основано на температуре и требуемой фазе топлива. Команды для выполнения способа 300 могут храниться в контроллере двигателя, таком как контроллер 12, показанный на фиг. 2. Способ, приведенный ниже, описан со ссылкой на топливную систему на LPG. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, способ может использоваться в двигателе с альтернативной газовой топливной системой, такой как топливная система на CNG. В кроме того других вариантах осуществления, способ может использоваться в двигателе с двухтопливной системой. Двухтопливная система может включать в себя газовую топливную систему и другой тип топливной системы.
Способ начинается на 302 оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, температуры двигателя, температуру наддувочного воздуха, условия топливной системы (например, давление топлива, температуру топлива, регулировки топливного насоса), температуру и давление в цилиндре двигателя, временные характеристики впрыска, и т. д. На 304, способ включает в себя определение требуемой фазы топлива у LPG. Как описано выше, требуемая фаза топлива может быть основана на условиях эксплуатации двигателя. В одном из примеров, требуемая фаза топлива может быть газовой фазой во время состояния холодного запуска, и/или когда число оборотов и/или нагрузка находятся ниже пороговых числа оборотов и/или нагрузки. В еще одном примере, требуемая фаза топлива может быть газовой фазой, когда число оборотов двигателя находится выше второго порогового числа оборотов. Требуемая фаза топлива может быть газовой фазой во время других условий, в которых требуется усиленное смешивание в цилиндре, повышенная вероятность полного сгорания и/или пониженное формирование твердых частиц. В еще одном примере, требуемая фаза топлива может быть жидкой фазой во время состояния горячего запуска, и/или когда температура наддувочного воздуха (например, температура воздуха, поступающего в цилиндр) является большей, чем пороговая температура. Пороговая температура может быть основана на температуре, при которой повышается вероятность детонации в двигателе. По существу, требуемая фаза топлива может быть жидкой фазой во время условий с повышенной вероятностью детонации.
На 306, способ включает в себя определение требуемого давления подачи топлива на основании требуемой фазы топлива, текущей температуры топлива, и давления и температуры в цилиндре во время впрыска. Как описано выше, контроллер может включать в себя справочную таблицу, содержащую давления топлива, основанные на температуре топлива и/или составе топлива. Например, требуемое давление подачи топлива может быть основано на температуре LPG и составе LPG или диапазоне возможных составов LPG. В одном из примеров, температура LPG является измеренной температурой в топливной системе на LPG. Таким образом, способ на 306 может включать в себя отыскивание давления подачи топлива в справочной таблице в контроллере. В некоторых примерах, способ на 306 может включать в себя модификацию определенного давления подачи топлива на основании температуры и/или давления цилиндра(ов). Например, если требуемая фаза топлива является жидкой фазой топлива, требуемое давление подачи топлива может быть первым давлением. Однако, если температура цилиндра двигателя находится на температуре, более высокой, чем температура превращения жидкость-газ, LPG может переходить в газовую фазу, как только оно впрыснуто в цилиндр. По существу, контроллер может настраивать давление подачи топлива на второе давление, второе давление находится выше, чем первое давление, чтобы поддерживать LPG в жидкой фазе по впрыску в цилиндр. Температура и давление цилиндра могут быть одними из измеренных температуры и давления или оцененных температуры и давления на основании температуры заряда воздуха. Например, если температура и/или давление цилиндра не могут быть измерены, эти значения могут оцениваться на основании температуры заряда воздуха, массы заряда воздуха и объема цилиндра во время впрыска. В других примерах, модель температуры и давления цилиндра может использоваться для настройки определенного давления LPG, модель основана на температуре заряда воздуха и дополнительных условиях эксплуатации двигателя, таких как заряд воздуха цилиндра и объем цилиндра (на основании положения коленчатого вала и/или поршня).
На 308, способ включает в себя определение, находится ли топливо (например, LPG) в требуемой фазе топлива (например, жидкой или газовой). В некоторых примерах, фаза LPG может измеряться. В других примерах, фаза LPG может логически выводиться на основании температуры и давления LPG. Если LPG находится в требуемой фазе топлива, способ продолжается на 310, чтобы поддерживать работу топливного насоса и, тем самым, поддерживать LPG в требуемой фазе. Например, если требуемая фаза топлива является газовой фазой, и LPG определен находящимся в газовой фазе, контроллер может поддерживать работу насоса, тем самым, поддерживая давление подачи топлива и сохраняя LPG в газовой фазе. В других примерах, LPG может находиться в требуемой фазе; однако, LPG может быть близок к переходу в нежелательную фазу. В этом примере, работа насоса на 310 может слегка настраиваться, чтобы поддерживать LPG в требуемой фазе для текущей температуры LPG. Это может перемещать давление LPG дальше от порогового значения или переходного давления, на котором LPG изменяет фазу.
В качестве альтернативы, на 308, если LPG не находится в требуемой фазе топлива, способ продолжается на 312. На 312, контроллер может настраивать топливный насос, чтобы подавать топливо с требуемым давлением подачи топлива, как определенное на 306. Настройка топливного насоса для подачи топлива под требуемым давлением, тем самым, может переводить топливо из исходной фазы в требуемую фазу. Исходная фаза может быть фазой LPG до настройки топливного насоса. В одном из примеров, исходная фаза может быть жидкой фазой, а требуемая фаза может быть газовой фазой. В этом примере, контроллер может настраивать топливный насос для понижения давления подачи топлива LPG (например, давления LPG ниже по потоку от топливного насоса) ниже порогового давления. Пороговое давление может быть давлением топлива для текущей температуры топлива, на котором LPG переходит из жидкой фазы в газовую фазу. В еще одном примере, исходная фаза может быть газовой фазой, а требуемая фаза может быть жидкой фазой. В этом примере, контроллер может настраивать топливный насос для повышения давления подачи топлива LPG выше порогового давления.
На 314, способ может включать в себя настройку впрыска топлива на основании требуемой фазы топлива. Например, большее количество (например, объем) LPG может впрыскиваться, если LPG находится в газовой фазе, по сравнению с жидкой фазой. В еще одном примере, может настраиваться длительность импульса (например, время, которое открыта форсунка). Например, длительность импульса может быть длиннее при впрыске топлива в газовой фазе, чем в жидкой фазе. В других вариантах осуществления, дополнительные рабочие параметры двигателя могут настраиваться на 314 на основании требуемой фазы топлива. Например, параметры искрового зажигания, такие как установка момента зажигания и/или энергия воспламенения, подаваемая искрой, могут настраиваться на основании того, находится ли LPG в жидкой фазе или газовой фазе.
В еще одном другом примере, способ на 314 может включать в себя настройку временных характеристик впрыска на основании фазы впрыскиваемого топлива. Например, в безнаддувных двигателях (например, без системы наддува), газовый оконный впрыск топлива может понижать мощность, поскольку топливо в газовой форме занимает большее пространство, чем жидкое топливо, тем самым, понижая коэффициент наполнения цилиндра. В безнаддувной системе оконного впрыска топлива/непосредственного впрыска, непосредственный впрыск может использоваться при высоком требовании мощности, чтобы впрыскивать топливо после того, как закрыты впускной и выпускной клапаны. Как результат, меньшее количество воздуха в цилиндре может вытесняться, тем самым, давая двигателю возможность поддерживать повышенный коэффициент наполнения цилиндра и не испытывать потерю мощности.
Фиг. 4 показывает графический пример настройки давления подачи топлива для изменения фазы, в которой топливо подается в топливные форсунки системы подачи топлива. Более точно, график 400 показывает изменения давления подачи топлива на графике 402, изменения температуры топлива на графике 404, изменения фазы топлива на графике 406, изменения температуры цилиндра на графике 408, изменения температуры двигателя на графике 410, изменения температуры наддувочного воздуха на графике 412 и изменения в отношении впрыска топлива на графике 414. Как обсуждено выше, в одном из примеров, топливо является газовым топливом, таким как LPG, а система подачи топлива включает в себя одиночный топливный бак, наполненный LPG в жидкой фазе (такой как топливный бак 240 топливной системы 172, показанной на фиг. 2). В этом примере, система подачи топлива не включает в себя дополнительный топливный бак, наполненный LPG в газовой фазе (например, газообразным нефтяным газом). Однако, в некоторых примерах, система подачи топлива может включать в себя дополнительные топливные баки, наполненные LPG в жидкой фазе.
Система подачи топлива включает в себя топливный насос для настройки давления LPG в системе подачи топлива ниже по потоку от топливного насоса. Давление может указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как давление подачи топлива. Давление подачи топлива может быть основано на температуре LPG в системе подачи топлива, требуемой фазе LPG (например, жидкой или газовой), составе LPG (например, соотношении пропана и бутана) и, в некоторых примерах, температуре и/или давлении цилиндров двигателя. Требуемая фаза LPG может быть основана на различных условиях эксплуатации двигателя, как описано выше. В примере, показанном на фиг. 4, требуемая фаза LPG определяется на основании температуры двигателя и температуры наддувочного воздуха (например, температуры воздуха, поступающего в цилиндры для сгорания). В альтернативных примерах, дополнительные или альтернативные условия эксплуатации двигателя могут использоваться для определения требуемой фазы топлива LPG.
Дополнительно, график 400 показывает настройки для впрыска топлива на графике 414. Настройки для впрыска топлива могут быть показаны изменением количества впрыскиваемого топлива, которое может соответствовать изменению длительности импульса топливных форсунок. В этом примере, одиночная топливная форсунка может впрыскивать топливо в жидкой фазе и газовой фазе. Как дополнительно описано ниже, длительность импульса и количество впрыскиваемого топлива могут быть большими, когда топливо находится в газовой фазе, чем когда топливо находится в жидкой фазе. В еще одном варианте осуществления, каждый цилиндр может включать в себя две соответствующих топливных форсунки, первую форсунку для впрыска топлива в жидкой фазе и вторую форсунку для впрыска топлива в газовой фазе.
До момента t1 времени, топливо (например, LPG) в системе подачи топлива находится в жидкой фазе (график 406). К тому же, двигатель может находиться в состоянии холодного запуска, как указано температурой двигателя ниже пороговой температуры, T1 (график 410). В ответ на состояние холодного запуска, контроллер двигателя определяет, что требуемой фазой топлива является газовая фаза. Контроллер настраивает топливный насос в момент t1 времени для понижения давления подачи топлива (график 402) и, тем самым, переводит топливо из жидкой фазы в газовую фазу (график 406). В момент t2 времени, давление подачи топлива находится на требуемом давлении, и топливо находится в газовой фазе. Заключительное давление подачи топлива в момент t2 времени может быть основано на требуемой фазе газового топлива наряду с температурой топлива (404) и температурой цилиндра (408). В некоторых вариантах осуществления, давление подачи топлива может быть основано только на температуре топлива и составе топлива. В других вариантах осуществления, как показано на фиг. 4, давление подачи топлива может быть основано на температуре топлива, составе топлива и температуре цилиндра. Давление подачи топлива также может быть основано на дополнительных параметрах, таких как давление в цилиндре.
До момента t1 времени, топливные форсунки являются впрыскивающими топливо с первой длительностью 416 импульса, соответствующей первому количеству топлива. После перевода топлива из жидкой фазы в газовую фазу, топливные форсунки впрыскивают топливо с второй длительностью 418 импульса, соответствующей второму количеству топлива. Вторая длительность 418 импульса и второе количество топлива являются большими, чем первая длительность 216 импульса и первое количество топлива. Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, топливная система переходит с впрыска топлива в жидкой фазе на впрыск топлива в газовой фазе. В течение этого времени, длительность импульса может постепенно возрастать с первой длительности 416 импульса до второй длительности 418 импульса. В альтернативном варианте осуществления, могут использоваться выделенные топливные форсунки для впрыска топлива в жидкой фазе и впрыска топлива в газовой фазе. В этом варианте осуществления, может быть меньший период перехода между жидкой фазой и газовой фазой.
В момент t3 времени, температура двигателя возрастает выше пороговой температуры T1, так что двигатель больше не находится в состоянии холодного запуска. В момент t4 времени, температура наддувочного воздуха возрастает выше пороговой температуры T2 (график 412). В ответ, контроллер настраивает топливный насос для повышения давления подачи топлива (график 402) и осуществления перехода топлива в системе подачи топлива из газовой фазы в жидкую фазу. Поскольку температура топлива находится на более высоком уровне в момент t4 времени, чем момент t1 времени, повышение давления подачи топлива может быть более высоким, чем оно было бы в момент t1 времени. В момент t5 времени, топливо полностью перешло в жидкую фазу (график 406). В момент t6 времени, температура цилиндра возрастает (график 408). Как результат, контроллер может настраивать топливный насос для дополнительного повышения давления подачи топлива, чтобы поддерживать топливо в жидкой фазе. Например, повышение давления подачи топлива таким образом может гарантировать, что топливо остается в жидкой фазе, как только оно впрыскивается в цилиндр для сгорания.
Как показано на фиг. 4, способ включает в себя, во время первого состояния, настройку топливного насоса для подачи топлива из топливного бака и в топливную форсунку в первой фазе. В одном из примеров, первое состояние включает в себя одно или более из состояния холодного запуска, условий, требующих усиленного смешивания в камере сгорания (например, цилиндре), или условий, требующих полного сгорания. Способ дополнительно включает в себя, во время второго состояния, настройку топливного насоса, чтобы подавал топливо из топливного бака и в топливную форсунку во второй фазе, вторая фаза отлична от первой фазы. В одном из примеров, второе состояние включает в себя одно или более из состояния, требующего повышенного охлаждения наддувочного воздуха, или состояния с повышенной вероятностью детонации в двигателе.
В примере, показанном на фиг. 4, первая фаза является газовой фазой, а вторая фаза является жидкой фазой. Как показано в момент t4 времени, способ включает в себя осуществление перехода из первой фазы во вторую фазу посредством настройки топливного насоса для повышения давления подачи топлива, переход из первой фазы во вторую фазу происходит в ответ на температуру наддувочного воздуха, большую чем пороговая температура, пороговая температура основана на температуре, повышающей вероятность для детонации в двигателе. Как показано в момент t1 времени, способ включает в себя осуществление перехода из второй фазы в первую фазу посредством настройки топливного насоса для понижения давления подачи топлива, переход из второй фазы в первую фазу происходит в ответ на одно или более из состояния холодного запуска, пониженного числа оборотов двигателя или пониженной нагрузки двигателя.
В одном из примеров, настройка топливного насоса для подачи топлива в первой фазе включает в себя настройку топливного насоса для подачи топлива с первым давлением подачи топлива, первое давление подачи топлива основано на первой фазе и температуре топлива, и дополнительно содержит настройку первого давления подачи топлива на основании температуры и давления в цилиндре. В еще одном примере, настройка топливного насоса для подачи топлива во второй фазе включает в себя настройку топливного насоса для подачи топлива со вторым давлением подачи топлива, второе давление подачи топлива основано на второй фазе и температуре топлива, и дополнительно содержит настройку второго давления подачи топлива на основании температуры и давления в цилиндре.
Как обсуждено выше, топливный бак может быть одиночным топливным баком для топливной системы, и топливный бак может содержать в себе сжиженный нефтяной газ (LPG). Дополнительно, топливная форсунка может быть одной или более из топливной форсунки непосредственного впрыска или топливной форсунки оконного впрыска.
Таким образом, газовое топливо может подаваться в топливные форсунки топливной системы в каждой из жидкой фазы и газовой фазы на основании разных условий эксплуатации двигателя. Газовое топливо может храниться в топливном баке для жидкого топлива, топливный бак является единственным топливным баком топливной системы. В других вариантах осуществления, топливная система может содержать в себе более чем один топливный бак для жидкого топлива, но все из топливных баков для жидкого топлива могут хранить топливо в одной и той же фазе (например, жидкой фазе). Как описано выше, в одном из примеров, газовым топливом является LPG. При первом наборе условий эксплуатации двигателя, LPG может впрыскиваться в газовой фазе. Первый набор условий может включать в себя состояние холодного запуска и/или условия пониженных числа оборотов и/или нагрузки двигателя. В результате сжигания LPG в газовой фазе во время этих условий, формирование твердых частиц может уменьшаться наряду с повышением вероятности более полного сгорания. При втором, другом наборе условий эксплуатации двигателя, LPG может впрыскиваться в жидкой фазе. Второй набор условий может включать в себя условия горячего запуска и/или температуру наддувочного воздуха, большую чем пороговая температура. В результате впрыска LPG в жидкой фазе, жидкий LPG может давать дополнительное охлаждение наддувочного воздуха, тем самым, уменьшая детонацию в двигателе. Как описано выше, контроллер двигателя может настраивать топливный насос в топливной системе, чтобы настраивать давление подачи топлива LPG, тем самым, настраивая фазу LPG. Таким образом, технический результат достигается настройкой давления подачи топлива для подачи топлива в требуемой фазе, требуемая фаза основана на условиях эксплуатации двигателя. В результате подачи топлива в жидкой фазе и газовой фазе в разных условиях эксплуатации двигателя, коэффициент полезного действия двигателя может повышаться наряду с уменьшением детонации в двигателе и формирования твердых частиц.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Объект патентования настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в объект патентования настоящего раскрытия.