СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ENGINE OPERATION METHOD (VERSIONS) AND VEHICLE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способам подачи газового топлива в двигатель внутреннего сгорания. Способы могут быть особенно полезны для транспортных средств, которые хранят газовое топливо под давлением в резервуаре для хранения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Газовое топливо может давать несколько преимуществ над жидким топливом для работы двигателя внутреннего сгорания. Например, газовые виды топлива могут быть недорогими, могут иметь высокую октановую характеристику и могут легче смешиваться с воздухом при более холодных температурах окружающей среды. Улучшенное смешивание топлива и воздуха может уменьшать выбросы двигателя, и оно также может улучшать запуск двигателя при более низких температурах окружающей среды. Однако, газовые виды топлива также могут представлять собой сложные задачи для питания двигателей внутреннего сгорания. Например, газовые виды топлива могут впрыскиваться оконным впрыском в двигатель, но двигатель может проявлять потерю мощности на выходе по сравнению с те, если бы тот же самый двигатель эксплуатировался на жидком топливе. С другой стороны, если газовое топливо впрыскивается непосредственным впрыском, оно должно храниться под более высоким давлением. так чтобы оно могло впрыскиваться в цилиндр во время такта сжатия цилиндра. Снабжаемый газовым топливом двигатель с непосредственным впрыском может давать улучшенную выходную мощность, но значительное количество топлива, хранимого под давлением в резервуаре для хранения топлива, может не быть используемым, так как давление в резервуаре для хранения понижается по мере того, как топливо расходуется двигателем. Следовательно, дальность движения транспортного средства может уменьшаться.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Автор в материалах настоящего описания выявил вышеуказанные недостатки и предложил способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
непосредственно впрыскивают газовое топливо в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление; и
вводят в действие топливный насос для газового топлива, только когда давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньше, чем или равно пороговому уровню.
В одном из вариантов предложен способ, в котором подают топливо на форсунку непосредственного впрыска из топливного бака без топливного насоса для газового топлива в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором подают топливо на форсунку непосредственного впрыска из топливного насоса для газового топлива в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем или равное пороговому уровню.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно содержащий трехходовой клапан, и включающий в себя этап, на котором регулируют состояние трехходового клапана в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором регулируют производительность топливного насоса для газового топлива требуемым давлением.
В одном из вариантов предложен способ, в котором пороговое давление изменяют в зависимости от условий работы двигателя.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
непосредственно впрыскивают газовое топливо в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление; и
вводят в действие топливный насос для газового топлива, регулируют смыкание муфты гидротрансформатора и регулируют схему переключения передач трансмиссии в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем или равное пороговому давлению.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка схемы переключения передач трансмиссии включает в себя этап, на котором регулируют скорость транспортного средства, на которой трансмиссия переключает передачи.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость транспортного средства, на которой трансмиссия переключает передачи, понижают в ответ на ввод в действие топливного насоса для газового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, в котором регулировка смыкания муфты гидротрансформатора включает в себя этап, на котором регулируют скорость транспортного средства, на которой смыкают муфту гидротрансформатора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором скорость транспортного средства, на которой блокируют гидротрансформатор, понижают в ответ на ввод в действие топливного насоса для газового топлива.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых регулируют рабочее состояние трехходового клапана, который находится в сообщении по текучей среде с топливным насосом для газового топлива и топливным баком.
В одном из вариантов предложен способ, в котором топливный насос для газового топлива подает топливо в форсунку непосредственного впрыска.
В одном из вариантов предложен способ, в котором форсунка непосредственного впрыска питается газовым топливом через топливный бак без прохождения топлива через топливный насос для газового топлива.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена система транспортного средства, содержащая:
двигатель;
топливный бак для газового топлива;
топливный насос для газового топлива в пневматическом соединении с топливным баком для газового топлива; и
контроллер, содержащий постоянные команды для подачи газового топлива в двигатель и ввода в действие топливного насоса для газового топлива только когда давление в топливном баке для газового топлива меньше, чем пороговое давление.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая постоянные команды для регулировки схемы блокировки гидротрансформатора в ответ на давление в топливном баке для газового топлива, которое меньше, чем пороговое давление.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая трансмиссию со ступенчатым передаточным отношением и постоянные команды для регулировки схемы переключения трансмиссии в ответ на давление в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговое давление.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая аккумулятор, расположенный ниже по потоку от топливного насоса для газового топлива.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая регулятор давления, расположенный ниже по потоку от аккумулятора.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая газовую топливную форсунку непосредственного впрыска, присоединенную к двигателю.
Посредством избирательного ввода в действие топливного насоса для газового топлива, может быть возможным расширять рабочий диапазон транспортного средства, даже если газовое топливо, хранимое в топливном баке для газового топлива, находится под более низким давлением. В частности, топливный насос для газового топлива может вводиться в действие, когда давление в баке для хранения газового топлива резервуара не обеспечивает надежно непосредственный впрыск газового топлива в цилиндры двигателя. Однако если давление в топливном баке для газового топлива обеспечивает непосредственный впрыск газового топлива в цилиндры двигателя, топливный насос для газового топлива может выводиться из работы, и газовое топливо может направляться из топливного бака в цилиндры двигателя. Таким образом, топливный насос для газового топлива подвергают работе, только когда давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньше, чем давление, которое обеспечивает непосредственный впрыск газового топлива в цилиндры двигателя. Дополнительно, схемы переключения трансмиссии и блокировка гидротрансформатора могут регулироваться, если топливный насос для газового топлива имеет пропускную способность, меньшую, чем требуемая для работы двигателя на всех скоростях вращения и потребных крутящих моментах.
Настоящее изобретение может давать несколько преимуществ. Например, подход может улучшать дальность движения транспортного средства. Кроме того, подход может давать возможность газового впрыска газового топлива только через форсунки непосредственного впрыска в противоположность системам, которые используют как оконный, так и непосредственный впрыск. Кроме того еще, подход может регулировать работу транспортного средства, чтобы приспосабливать топливный насос для газового топлива с более низким расходом, так чтобы могла быть понижена себестоимость системы.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящего описания, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящего описания как описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения, когда воспринимаются по отдельности или со ссылкой на чертежи, где:
фиг. 1 - схематичное изображение двигателя;
фиг.  2 показывает примерную конфигурацию привода на ведущие колеса двигателя;
фиг. 3 и 4 показывают схемы примерных топливных систем;
фиг. 5 и 6 показывают примерные рабочие последовательности транспортного средства; и
фиг. 7 и 8 показывают примерные способы работы транспортного средства.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к работе транспортного средства, которое включает в себя двигатель внутреннего сгорания. Двигатель может быть сконфигурирован, как показано на фиг. 1. Двигатель может быть механически присоединен к другим компонентам транспортного средства для формирования привода на ведущие колеса, как показанный на фиг. 2. Двигатель может питаться газовым и/или жидким топливом через одну из систем, показанных на фиг. 3 и 4. Транспортное средство может работать согласно моделированным рабочим последовательностям, показанным на фиг. 5 и 6. Способ, показанный на фиг. 7 и 8, может быть включен в системы по фиг. 1-4 и может предусматривать последовательности на фиг. 5 и 6.
Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг. 1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Маховик 97 и зубчатый венец 99 присоединены к коленчатому валу 40. Стартер 96 включает в себя ведущий вал 98 зубчатой передачи и ведущую шестерню 95. Ведущий вал 98 зубчатой передачи может избирательно выдвигать ведущую шестерню 95 для зацепления с зубчатым венцом 99. Стартер 96 может быть установлен непосредственно спереди двигателя или сзади двигателя. В некоторых примерах, стартер 96 может избирательно подавать крутящий момент на коленчатый вал 40 через ремень или цепь. В одном из примеров, стартер 96 находится в базовом состоянии, когда не зацеплен с коленчатым валом двигателя. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Показана жидкостная топливная форсунка 66, расположенная, чтобы впрыскивать топливо непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, жидкое топливо может впрыскиваться во впускное окно, что известно специалистам в данной области техники в качестве оконного впрыска. Газовая топливная форсунка 68 непосредственного впрыска подает газовое топливо непосредственно в камеру 30 сгорания. Форсунка 67a впрыска во впуск двигателя (например, газовая форсунка центрального впрыска в коллектор) впрыскивает газовое топливо во впускной коллектор 44. В качестве альтернативы, форсунка 67b впрыска во впуск двигателя (например, газовая форсунка оконного впрыска) впрыскивает газовое топливо во впускное окно 49 цилиндра. Форсунка 67b показана в качестве удлиненного варианта форсунки 67a, но, в некоторых примерах, форсунка 67b может непосредственно попадать во впускное окно 49 цилиндра, не попадая во впускной коллектор 44. Топливные форсунки 66, 67a, 67b и 68 подают жидкое или газовое топливо пропорционально длительностям импульса из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливные системы, подающие топливо в форсунки 66, 67a, 67b и 68, показаны на фиг. 3 и 4.
Впускной коллектор 44 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 62 и дроссельная заслонка 64 могут быть расположены между впускным клапаном 52 и впускным коллектором 44, так что дроссель 62 является дросселем окна.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 выхлопных газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки фаз открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Фиг. 2 - структурная схема привода 200 на ведущие колеса транспортного средства. Привод 200 на ведущие колеса может быть механизирован двигателем 10 в транспортном средстве 290. Двигатель 10 может запускаться пусковой системой двигателя, показанной на фиг. 1. Кроме того, двигатель 10 может вырабатывать или регулировать крутящий момент посредством исполнительного механизма 204 крутящего момента, такого как топливная форсунка, дроссель, и т.д.
Крутящий момент на выходе двигателя может передаваться на гидротрансформатор 206 через вал 275 и насосное колесо 285. Гидротрансформатор 206 включает в себя турбину 286 для вывода крутящего момента на входной вал 270 трансмиссии. Входной вал 270 механически присоединяет гидротрансформатор 206 к автоматической трансмиссии 208. Гидротрансформатор 206 также включает в себя обходную блокировочную муфту 212 гидротрансформатора (TCC). Крутящий момент непосредственно передается с насосного колеса 285 на турбину 286, когда TCC блокирована. TCC электрически приводится в действие контроллером 12. В качестве альтернативы, TCC может блокироваться гидравлически. В одном из примеров, гидротрансформатор может указываться ссылкой как компонент трансмиссии.
Когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью расцеплена, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент двигателя на автоматическую трансмиссию 208 посредством переноса текучей среды между турбиной 286 гидротрансформатора и насосным колесом 285 гидротрансформатора, тем самым, давая возможность умножения крутящего момента. В противоположность, когда муфта 212 блокировки гидротрансформатора полностью зацеплена, крутящий момент на выходе двигателя передается непосредственно через муфту гидротрансформатора на входной вал 270 трансмиссии 208. В качестве альтернативы, блокировочная муфта 212 гидротрансформатора может зацепляться частично, тем самым, давая возможность регулироваться величине крутящего момента, передаваемого непосредственно в автоматическую трансмиссию 208. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать величину крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором 212, посредством регулировки блокировочной муфты гидротрансформатора в ответ на различные условия работы двигателя или на основании основанного на водителе запроса режима работы двигателя.
Автоматическая трансмиссия 208 включает в себя муфты 211 передач (например, шестерни 1-6) и переднюю муфту переднего хода 210. Муфты 211 передач и муфта 210 переднего хода могут избирательно вводиться в зацепление для продвижения транспортного средства. Крутящий момент на выходе из автоматической трансмиссии 208, в свою очередь, может передаваться на колеса 216, чтобы приводить транспортное средство в движение, через выходной вал 260. Более точно, автоматическая трансмиссия 208 может передавать входной вращающий момент на входном валу 270 в ответ на состояние перемещения транспортного средства перед передачей выходного вращающего момента на колеса 216.
Кроме того, сила трения может прикладываться к колесам 216 посредством приведения в действие колесных тормозов 218. В одном из примеров, колесные тормоза 218 могут приводиться в действие в ответ на нажимание водителем его ступней на тормозную педаль (не показана). В других примерах, контроллер 12 или контроллер, связанный с контроллером 12, могут применять контактные колесные тормоза. Подобным образом, сила трения может снижаться у колес 216 посредством отведения колесных тормозов 218 в ответ на отпускание водителем его ступни с тормозной педали. Кроме того, тормоза транспортного средства могут прикладывать силу трения к колесам 216 посредством контроллера 12 в качестве части процедуры автоматического останова двигателя.
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать входные сигналы с двигателя 10, как подробнее показано на фиг. 1, и соответствующим образом управлять выходным крутящим моментом двигателя и/или работой гидротрансформатора, трансмиссии, муфт и/или тормозов. В качестве одного из примеров, крутящий момент на выходном валу двигателя может управляться посредством регулировки комбинации установки момента зажигания, длительности импульса топлива, установки момента импульса топлива и/или заряда воздуха посредством управления открыванием дросселя и/или установкой фаз клапанного распределения, подъемом клапана и давлением наддува для двигателей с нагнетателем и турбонагнетателем.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показана примерная топливная система для подачи топлива в двигатель 10 по фиг. 1. Топливная система по фиг. 3 может эксплуатироваться согласно способу по фиг. 7. Кроме того, топливная система по фиг. 3 может быть частью системы, предусматривающей рабочую последовательность, показанную на фиг. 5.
Топливная система 300 включает в себя топливный бак 301 для жидкого топлива и топливный бак 354 для газового топлива. Топливный бак 301 для жидкого топлива может хранить бензин, спирт или смесь бензина и спирта. Топливный бак 354 для газового топлива может хранить сжатый природный газ (CNG), сжиженный нефтяной газ (LPG, который меняет состояние на газ при впрыске), водород или другое газовое топливо.
Топливный бак 301 для жидкого топлива включает в себя датчик 311 уровня топлива и топливный насос 302. Топливный насос 302 может приводиться в действие электрически посредством команды из контроллера 12. Топливный насос 12 может быть топливным насосом низкого давления, и он подает топливо в топливный насос 306 высокого давления через трубопровод 304. Топливный насос 306 высокого давления подает топливо в направляющую-распределитель 308 для топлива, и она раздает топливо в топливную форсунку 66. Топливный насос 306 высокого давления может приводиться в действие двигателем 10. Давление в направляющей-распределителе 308 для топлива может контролироваться посредством датчика 325 давления. Контроллер 12 может регулировать количество топлива, впрыскиваемого топливным насосом 306 высокого давления, в ответ на выходной сигнал датчика 325 давления.
Топливный бак 354 для газового топлива включает в себя датчик 358 давления для оценки количества топлива, хранимого в топливном баке 354. Регулятор 352 регулирует давление топлива из топливного бака 354 на постоянное давление, когда давление топлива в топливном баке 354 больше, чем пороговое давление. Регулятор 352 направляет газовое топливо в трехходовой клапан 356. Трехходовой клапан 356 направляет газовое топливо в топливную форсунку 68 непосредственного впрыска или топливную форсунку 67a (или, в качестве альтернативы, 67b) оконного впрыска на основании выходного сигнала из контроллера 12.
Таким образом, система по фиг. 1-3 предусматривает систему транспортного средства, содержащую: двигатель; топливный бак для газового топлива; и контроллер, содержащий постоянные команды для повышения скорости холостого хода двигателя и регулировки схемы переключения трансмиссии в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговый уровень. Система транспортного средства дополнительно содержит постоянные команды для регулировки схемы блокировки гидротрансформатора в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговый уровень. Система транспортного средства дополнительно содержит трансмиссию со ступенчатым передаточным числом, и где регулировка схемы переключения трансмиссии повышает скорость транспортного средства, на которой переключается трансмиссия со ступенчатым передаточным числом. Система транспортного средства дополнительно содержит регулировку крутящего момента, на котором переключается трансмиссия со ступенчатым передаточным числом. Система транспортного средства включает в себя те случаи, когда крутящий момент, на котором переключается трансмиссия со ступенчатым передаточным числом, понижается в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговый уровень. Система транспортного средства дополнительно содержит прекращение непосредственного впрыска газового топлива в двигатель и начало оконного впрыска газового топлива в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговый уровень.
Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана вторая примерная топливная система для подачи топлива в двигатель 10 по фиг. 1. Топливная система по фиг. 4 может эксплуатироваться согласно способу по фиг. 8. Кроме того, топливная система по фиг. 4 может быть частью системы, предусматривающей рабочую последовательность, показанную на фиг. 6. Топливная система по фиг. 4 включает в себя многие из таких же компонентов, как топливная система по фиг. 3. Сходные компоненты между фиг. 3 и 4 включены в фиг. 4 с использованием идентичных числовых идентификаторов. Поэтому, ради краткости, описание сходных компонентов не включено в описание по фиг. 4. Однако, сходные компоненты действуют, как описано по фиг. 3.
Топливная система 400 включает в себя топливный насос 465 для газового топлива, который питается газовым топливом из топливного бака 354 для газового топлива. Топливный насос 465 для газового топлива может приводиться в действие двигателем 10, или он может быть с электрическим приводом. Топливный насос 465 для газового топлива может избирательно вводиться в действие и выводиться из работы контроллером 12 в ответ на количество топлива, хранимое в топливном баке 354 для газового топлива и/или количество жидкого топлива, хранимого в топливном баке 301. Топливный насос 465 для газового топлива может подавать газовое топливо под давлением в аккумулятор 460 или, в качестве альтернативы, трехходовой клапан 456. Давление на выходе аккумулятора 460 может регулироваться на требуемое давление посредством регулятора 462, или давление аккумулятора 460 может регулироваться посредством модуляции скорости вращения или рабочего объема топливного насоса 465 для газового топлива. Рабочее состояние (например, включенное/выключенное или производительность насоса) топливного насоса 465 для газового топлива может регулироваться в ответ на давление, считанное в аккумуляторе 460 посредством датчика 471 давления.
В одном из примеров, контроллер 12 подает газовое топливо в двигатель 10 из топливного бака 354 для газового топлива посредством регулятора 352 давления, трехходового клапана 465 и форсунки 68 непосредственного впрыска, когда давление топлива в топливном баке 354 больше, чем пороговая величина. Топливный насос 465 для газового топлива выводится из работы, когда давление топлива или количество газового топлива, хранимого в топливном баке 354, больше, чем пороговая величина. Топливо не подается в двигатель 10 через регулятор 462, когда топливо подается в двигатель 10 через регулятор 352. Если количество топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, меньше, чем пороговая величина, топливный насос 465 для газового топлива вводится в действие, и газовое топливо подается в двигатель 10 из топливного бака 354 для газового топлива через топливный насос 465 для газового топлива, аккумулятор 460, регулятор 462 давления, трехходовой клапан 456 и топливную форсунку 68 непосредственного впрыска. Топливо не подается в двигатель 10 через регулятор 352, когда введен в действие топливный насос 465 для газового топлива.
Таким образом, система по фиг. 1, 2 и 4 предусматривает систему транспортного средства, содержащую:
двигатель; топливный бак для газового топлива; топливный насос для газового топлива в пневматическом соединении с топливным баком для газового топлива; и контроллер, содержащий постоянные команды для подачи газового топлива в двигатель и ввода в действие топливного насоса для газового топлива, когда давление в топливном баке для газового топлива меньше, чем пороговое давление. Система транспортного средства дополнительно содержит постоянные команды для регулировки схемы блокировки гидротрансформатора в ответ на давление в топливном баке для газового топлива, которое меньше, чем пороговое давление. Система транспортного средства дополнительно содержит трансмиссию с постоянным передаточным отношением и постоянные команды для регулировки схемы переключения трансмиссии в ответ на давление в топливном баке для газового топлива, меньшее, чем пороговое давление. Система транспортного средства дополнительно может содержать аккумулятор, расположенный ниже по потоку от топливного насоса для газового топлива. Система транспортного средства дополнительно содержит регулятор давления, расположенный ниже по потоку от аккумулятора. Система транспортного средства дополнительно может содержат газовую топливную форсунку непосредственного впрыска, присоединенную к двигателю.
Далее, со ссылкой на фиг. 5, показана примерная рабочая последовательность транспортного средства согласно способу по фиг. 7. Последовательность по фиг. 5 может может обеспечиваться посредством способа по фиг. 7 и системы, как показанная на фиг. 1, 2 и 3.
Первый график сверху по фиг. 5 является графиком давления газового топлива в топливном баке для газового топлива в зависимости от времени. Ось Y представляет давление газового топлива, и давление возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Горизонтальная линия 502 представляет первый пороговый уровень, ниже которого двигатель приводится в действие газовыми топливными форсунками оконного впрыска и впрыска во впуск воздуха. Двигатель работает на топливных форсунках непосредственного впрыска, когда объем хранения газового топлива больше, чем пороговое значение 502. Горизонтальная линия 504 представляет второй пороговый уровень, ниже которого двигатель подвергают работе исключительно на жидком топливе, если количество хранимого жидкого топлива не меньше, чем пороговый уровень.
Второй график сверху по фиг. 5 является графиком состояния действующего устройства впрыска газового топлива в зависимости от времени. Действующее устройство впрыска газового топлива может быть форсункой оконного впрыска для впрыска газового топлива во впускной коллектор или впускные окна, или, в качестве альтернативы, действующее устройство впрыска газового топлива может быть топливной форсункой непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в цилиндр двигателя. Действующее устройство впрыска газового топлива является топливной форсункой непосредственного впрыска, когда кривая находится возле стрелки оси Y. Действующее устройство впрыска газового топлива является топливной форсункой оконного впрыска, когда кривая находится возле оси X. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.
Третий график сверху по фиг. 5 является примерным графиком запланированной скорости транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, в зависимости от времени. Ось Y представляет запланированную скорость транспортного средства для переключений с повышением с первой передачи на вторую передачу, и скорость транспортного средства возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Следует понимать, что схема переключения передач также является функцией крутящего момента двигателя (или заместителя для крутящего момента, такого как давление во впускном коллекторе или положение педали акселератора). Этот график представляет скорость переключения с повышением для типичного крутящего момента двигателя, и скорость переключения с повышением для других крутящих моментов вела бы себя подобным образом. Подобным образом, скорости транспортного средства для переключения с повышением с второй передачи на третью передачу вели бы себя подобным образом, и так далее.
Четвертый график сверху по фиг. 5 является графиком запланированной скорости транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора для конкретной выбранной передачи, в зависимости от времени. Ось Y представляет запланированную скорость транспортного средства, на которой муфта гидротрансформатора смыкается для конкретной выбранной передачи, и скорость транспортного средства возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры. Понятно, что блокировка муфты гидротрансформатора может планироваться в зависимости от скорости вращения двигателя вместо скорости транспортного средства, со сходными результатами.
Пятый график сверху по фиг. 5 является графиком коэффициента использования жидкого топлива в зависимости от времени. Ось Y представляет коэффициент использования жидкого топлива, и коэффициент использования жидкого топлива возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.
В момент T0 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива находится на верхнем уровне. Непосредственный впрыск газового топлива вводится в действие в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива. Скорость транспортного средства, которой запланировано переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, находится на более низкой скорости транспортного средства, так что переключение с повышением происходит раньше по времени для транспортного средства, которое разгоняется. Скорость транспортного средства, на которой запланировано, что смыкается муфта гидротрансформатора, является более низкой скоростью транспортного средства, так что блокировка гидротрансформатора происходит раньше по времени для транспортного средства, которое разгоняется. Коэффициент использования жидкого топлива находится на нижнем уровне, и это указывает, что всего лишь небольшая доля общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, содержит жидкое топливо.
Между моментом T0 времени и моментом T1 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается в ответ на потребление топлива двигателем. Газовые топливные форсунки непосредственного впрыска остаются действующими, схема переключения с повышением с первой передачи на вторую передачу неизменен, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, остается прежней, и коэффициент использования жидкого топлива остается тем же самым.
В момент T1 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается до меньше, чем порогового уровня 502, по мере того, как двигатель потребляет газовое топливо. Поэтому, действующая газовая топливная форсунка переключается с непосредственного впрыска топлива на оконный впрыск топлива или впрыск топлива во впуск. Кроме того, повышается скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой муфта гидротрансформатора смыкается, повышается в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива. Дополнительно, коэффициент использования жидкого топлива повышается, так чтобы большая доля общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, содержала жидкое топливо.
Между моментом T1 времени и моментом T2 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, дополнительно понижается в ответ на потребление топлива двигателем. Газовые топливные форсунки оконного впрыска остаются действующими, схема переключения с повышением с первой передачи на вторую передачу неизменен, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, остается прежней, и коэффициент использования жидкого топлива остается тем же самым.
В момент T2 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается до меньше, чем порогового уровня 504. Следовательно, действующие газовые топливные форсунки остаются топливными форсунками оконного впрыска, но впрыск газового топлива прекращается, поскольку есть достаточное количество жидкого топлива, имеющегося в распоряжении (не показано) для работы двигателя. Кроме того, скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, понижается до своего предшествующего уровня. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, понижается до своего предыдущего уровня в ответ на переключение на впрыск исключительно жидкого топлива. Коэффициент использования жидкого топлива повышается, так что двигатель питается исключительно жидким топливом.
В момент T3 времени, дозаправляется бак для хранения газового топлива. Следовательно, действующая газовая топливная форсунка переключается на непосредственный впрыск. Газовые топливные форсунки непосредственного впрыска вводятся в действие, газовые топливные форсунки оконного впрыска выводятся из работы, и коэффициент использования жидкого топлива понижается, так что доля жидкого топлива, подаваемого в двигатель, уменьшается, в ответ на дозаправку топливного бака для газового топлива до уровня, большего, чем 502. Скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, находится на таком же уровне, как когда только жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, поддерживается на таком же уровне, как когда только жидкое топливо впрыскивается в двигатель.
Таким образом, тип топливной форсунки, схема переключения передач и схема блокировки гидротрансформатора регулируются в ответ на давление топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива. Посредством перехода с непосредственного впрыска газового топлива на оконный впрыск газового топлива, может использоваться большее количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, поскольку газовое топливо может впрыскиваться оконным впрыском при более низком давлении топлива; однако, величина крутящего момента и мощности двигателя, имеющихся в распоряжении, может понижаться, поскольку часть объема цилиндра занимается газовым топливом, которое было втянуто в цилиндр из впуска воздуха двигателя. Дополнительно, регулировка схемы переключения трансмиссии и схемы блокировки муфты гидротрансформатора предоставляет двигателю возможность вырабатывать дополнительную мощность, когда используется оконный впрыск газового топлива, так что есть меньшая вероятность выработки двигателем меньшей, чем требуемая, мощности после переключения или после того, как заблокирован гидротрансформатор.
Далее, со ссылкой на фиг. 6, показана примерная рабочая последовательность транспортного средства согласно способу по фиг. 8. Последовательность по фиг. 6 может может обеспечиваться посредством способа по фиг. 8 и системы, как показанная на фиг. 1, 2 и 4. Фиг. 6 включает в себя графики, подобные графикам по фиг. 5, за исключением того, что второй график по фиг. 6 является графиком состояния топливного насоса для газового топлива в зависимости от времени вместо типа впрыска топлива. Поэтому, ради краткости, описание графиков по фиг. 5, подобных графикам на фиг. 6, не повторяется. Однако, описание переменных по фиг. 5 применяется к таким же переменным на фиг. 6.
Второй график сверху по фиг. 6 является графиком состояния топливного насоса для газового топлива в зависимости от времени. Топливный насос для газового топлива введен в действие, когда кривая находится на верхнем уровне. Топливный насос для газового топлива выведен из работы, когда кривая находится на нижнем уровне.
В момент T10 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива находится на верхнем уровне. Топливный насос для газового топлива не вводится в действие в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива. Скорость транспортного средства, на которой запланировано переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, находится на стандартной скорости транспортного средства. Скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, запланирована на стандартной скорости транспортного средства. Коэффициент использования жидкого топлива находится на нижнем уровне, и это указывает, что всего лишь небольшая доля общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, содержит жидкое топливо.
Между моментом T10 времени и моментом T11 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается в ответ на потребление топлива двигателем. Топливный насос для газового топлива остается действующим, схема переключения с повышением с первой передачи на вторую передачу неизменен, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, остается прежней, и коэффициент использования жидкого топлива остается тем же самым.
В момент T11 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается до меньше, чем порогового уровня 502. Поэтому, действующий топливный насос для газового топлива введен в действие, так чтобы газовое топливо подавалось в форсунки непосредственного впрыска на достаточном давлении для попадания в цилиндр. Скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, понижается, поскольку скорость вращения двигателя может ограничиваться пропускной способностью топливного насоса для газового топлива. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, понижается, поскольку скорость вращения двигателя может быть ограниченным, в то время как введен в действие топливный насос для газового топлива. Дополнительно, коэффициент использования жидкого топлива повышается, так чтобы большая доля общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, содержала жидкое топливо.
Между моментом T11 времени и моментом T12 времени, давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, дополнительно понижается в ответ на потребление топлива двигателем. Топливный насос для газового топлива остается действующим, схема переключения с повышением с первой передачи на вторую передачу неизменен, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, остается прежней, и коэффициент использования жидкого топлива остается тем же самым.
В момент T12 времени, количество газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива, понижается до меньше, чем порогового уровня 504. Как результат, топливный насос для газового топлива выводится из работы (не показано), и доля жидкого топлива повышается, так что двигатель питается исключительно жидким топливом. Дополнительно, скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, повышается до своего предшествующего уровня, когда топливный насос для газового топлива не был действующим. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, повышается до своего предыдущего уровня в ответ на переключение на впрыск исключительно жидкого топлива.
В момент T13 времени, дозаправляется бак для хранения газового топлива. Следовательно, газовые топливные форсунки непосредственного впрыска вводятся в действие, и коэффициент использования жидкого топлива понижается, так что уменьшается доля жидкого топлива, подаваемого в двигатель. Таким образом, впрыск газового топлива и впрыск жидкого топлива регулируются в ответ на заправку топливного бака для газового топлива до давления, большего, чем 502. Скорость транспортного средства, на которой происходит переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу, находится на таком же уровне, как когда топливный бак для газового топлива заправлялся до давления, большего, чем 502. Подобным образом, скорость транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора, поддерживается на таком же уровне, как когда топливный бак для газового топлива заправлялся до давления, большего, чем 502.
Таким образом, топливный насос для газового топлива может вводиться в действие и выводиться из работы в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке. Посредством работы топливного насоса для газового топлива, газовое топливо при более низком давлении может преобразовываться в газовое топливо высокого давления, пригодное для непосредственного впрыска. Однако, в некоторых примерах, интенсивность потока газового топлива может быть ограничена, так что может быть желательным регулировать схемы переключения передач и схема блокировки гидротрансформатора для осуществления переключения и блокировки на более низких скоростях транспортного средства.
Далее, со ссылкой на фиг. 7, показан способ работы транспортного средства. Способ может быть заключен в системе по фиг. 1-3 в качестве исполняемых команд, хранимых в постоянной памяти. Способ по фиг. 7 может обеспечивать рабочую последовательность, показанную на фиг. 5.
На этапе 702, способ 700 определяет условия двигателя и топливного бака. Условия двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения двигателя, крутящий момент требования водителя, присутствующий тип впрыскиваемого топлива и температуру двигателя. Условия топливного бака могут включать в себя, но не в качестве ограничения, уровень топлива или количество топлива, хранимого в топливном баке, температуру топлива, давление топлива, состояние топливного насоса (например, включенное или выключенное) и путь подачи топлива (например, оконный впрыск/непосредственный впрыск). Способ 700 переходит на этап 704 после того, как определены условия двигателя и топливного бака.
На этапе 704, способ 700 оценивает, является или нет давление в топливном баке для газового топлива меньшим (<), чем первое пороговое давление. Первое пороговое давление может быть указывающим давление топлива для преодоления давления в цилиндре, чтобы допускать топливо в цилиндр при непосредственном впрыске топлива в цилиндр. Кроме того, первое пороговое давление может меняться в зависимости от условий работы двигателя (например, временных характеристик впрыска топлива, скорости вращения двигателя и потребного крутящего момента). Если способ 700 делает вывод, что давление в топливном баке для газового топлива меньше, чем первое пороговое давление, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 706. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 708.
На этапе 706, способ 700 выводит из работы газовые топливные форсунки непосредственного впрыска и вводит в действие газовые топливные форсунки оконного впрыска или впрыска во впускной коллектор. Газовые форсунки оконного впрыска или впрыска во впускной коллектор вводятся в действие, так что газовое топливо может подаваться в цилиндры двигателя, даже когда давление в топливном баке для газового топлива является слишком низким, чтобы поддерживать непосредственный впрыск. Следовательно, дальность пробега транспортного средства может удлиняться по сравнению с тем, если бы двигатель эксплуатировался только на непосредственном впрыске газового топлива. Способ 700 переходит на этап 710 после того, как введены в действие газовые топливные форсунки оконного впрыска.
Дополнительно, когда способ 700 переключается на газовый оконный впрыск или впрыск во впускной коллектор с непосредственного впрыска газового топлива, способ 700 регулирует скорость холостого хода двигателя, схемы переключения передач трансмиссии и схемы блокировки гидротрансформатора. В одном из примеров, скорость холостого хода двигателя повышается, когда оконный впрыск газового топлива введен в действие, а непосредственный впрыск газового топлива выведен из работы. Величина повышения скорости холостого хода двигателя может быть основана на типе впрыскиваемого газового топлива. Например, если способ 700 переключается с непосредственного впрыска газового топлива на оконный впрыск газового топлива, скорость холостого хода может повышаться на 200 оборотов в минуту. Посредством повышения скорости холостого хода, время, которое требуется для повышения крутящего момента двигателя от момента времени, когда запрошено повышение крутящего момента, до тех пор, пока двигатель не вырабатывает запрошенный крутящий момент, может сокращаться. Более высокая скорость холостого хода увеличивает количество событий сгорания в секунду. Поэтому, даже если часть объема цилиндра вытесняется газовым топливом вместо воздуха, крутящий момент двигателя может быстро повышаться, поскольку крутящий момент выдается каждое событие сгорания, и поскольку более высокая скорость холостого хода дает большее количество событий сгорания в секунду. Дополнительно, скорость холостого хода двигателя может дополнительно повышаться в ответ на работу двигателя при более низком барометрическом давлении. Например, если двигатель работает на возрастающей высоте над уровнем моря, скорость холостого хода двигателя может дополнительно повышаться, чтобы улучшать реакцию крутящего момента двигателя во время работы двигателя на впрыскиваемом оконным впрыском газовом топливе.
Схема переключения передач трансмиссии также регулируется на основании способа впрыска газового топлива. Например, если двигатель переключается с непосредственного впрыска газового топлива на газовый оконный впрыск, скорость транспортного средства, на которой происходит каждое переключение с повышением передачи трансмиссии, повышается. Таким образом, переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу при первом требовании крутящего момента двигателя может повышаться со скорости транспортного средства 16 километров в час (км/ч) до скорости транспортного средства 22 км/ч, так что скорость вращения двигателя может поддерживаться на более высокой скорости вращения после переключения передачи трансмиссии. Работа двигателя на более высокой скорости вращения после переключения может предоставлять двигателю возможность вырабатывать большую мощности и обеспечивать улучшенные рабочие характеристики по сравнению с тем, если бы трансмиссия переключалась на более низких скоростях транспортного средства в течение периода, когда газовое топливо впрыскивается оконным впрыском в двигатель. Схема переключения с повышением для более высоких передач трансмиссии может регулироваться подобным образом. Схемы переключения с понижением также могут регулироваться, так чтобы трансмиссия переключалась с понижением на более высоких скоростях транспортного средства, когда подвергают работе на оконном впрыске газового топлива, по сравнению с тем, когда двигатель и транспортное средство эксплуатируются в аналогичных условиях на непосредственном впрыске газового топлива. Например, переключение с понижением с третьей передачи на вторую передачу может планироваться на скорости транспортного средства 48 км/ч, когда двигатель подвергают работе на оконном впрыске газового топлива, и скорости транспортного средства 42 км/ч, когда двигатель подвергают работе на непосредственном впрыске газового топлива. Схема переключения с понижением для других передач трансмиссии может регулироваться подобным образом.
В некоторых примерах, крутящий момент двигателя или на колесах, где происходят переключения с повышением и переключения с понижением передачи, также может регулироваться подобно способу, которым регулируются переключения передачи при переключении с повышением по скорости транспортного средства. Например, если запланировано, что трансмиссия двигателя должна переключаться с повышением с первой передачи на вторую передачу на 16 км/ч и 65 Н∙м крутящего момента требования водителя или на колесах, когда газовое топливо впрыскивается непосредственным впрыском в двигатель, такое же переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу может планироваться на 22 км/ч и 80 Н∙м крутящего момента требования водителя или на колесах, когда газовое топливо впрыскивается оконным впрыском в двигатель. Подобные схемы переключения могут применяться ко всем передачам трансмиссии.
Схема блокировки гидротрансформатора трансмиссии также регулируется на основании способа впрыска газового топлива. Например, если двигатель переключается с непосредственного впрыска газового топлива на газовый оконный впрыск, скорость транспортного средства (или скорость вращения двигателя), на которой происходит блокировка гидротрансформатора, повышается. Таким образом, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 88 км/ч, когда двигатель принимает впрыскиваемое оконным впрыском газовое топливо, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. С другой стороны, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 80 км/ч, когда двигатель принимает непосредственно впрыскиваемое газовое топливо, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. Повышение скорости блокировки гидротрансформатора предоставляет скорости вращения двигателя возможность находиться на более высокой скорости вращения после того, как гидротрансформатор заблокирован, так чтобы двигатель мог быть работающим на скорости вращения, где двигатель обладает способностью вырабатывать большую мощность. Следовательно, двигатель может выдавать большую мощность за более короткое время по сравнению с тем, если бы двигатель был работающим на более низкой скорости вращения и принимающим топливо посредством оконного впрыска газового топлива. Однако, в некоторых примерах, муфта гидротрансформатора может удерживаться разомкнутой, в то время как активирован оконный газовый впрыск, так что скорость вращения насосного колеса гидротрансформатора и скорость вращения двигателя могут быть большими, чем если бы муфта гидротрансформатора была сомкнута, тем самым, улучшая рабочие характеристики двигателя.
Дополнительно, в некоторых примерах, доля жидкого топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, может увеличиваться во ответ на крутящий момент требования водителя или на колесах, превышающий пороговый крутящий момент. Посредством увеличения доли жидкого топлива, когда газовое топливо впрыскивается оконным впрыском, может быть возможным повышать выходной крутящий момент двигателя, даже когда газовое топливо может быть вытесняющим некоторое количество воздуха из цилиндров двигателя.
На этапе 710, способ 700 оценивает, является или нет давление в топливном баке для газового топлива меньшим (<), чем второе пороговое давление. Второе пороговое давление меньше, чем первое пороговое давление. Если так, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 712. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 714.
На этапе 712, способ 700 использует топливо, оставшееся в топливных баках для газового и жидкого топлива для удлинения дальности пробега транспортного средства, даже когда количество топлива, хранимого в топливных баках для газового и жидкого топлива, является низким. В одном из примеров, способ 700 выбирает тип топлива для работы двигателя на основании топливного бака, который имеет наибольшее количество хранимого топлива. Например, если топливный бак для газового топлива полон на четверть, а топливный бак для жидкого топлива полон на одну восьмую, способ 700 выбирает газовое топливо для работы двигателя и впрыскивает газовое топливо посредством газовых топливных форсунок оконного впрыска. В одном из примеров, способ 700 эксплуатирует двигатель на выбранном топливе в течение заданной продолжительности времени (например, количества времени или величины расстояния перемещения), а затем, переключается на не выбранное ранее топливо. Например, если газовое топливо выбрано первым, двигатель работает на газовом топливе в течение десяти минут, а затем, переключается на работу двигателя с использованием жидкого топлива на десять минут, а затем, двигатель подвергают работе в течение еще одних десяти минут на газовом топливе. Если двигатель теряет мощность во время работы на одном топливе, двигатель переключается на другое топливо и продолжает работать на выбранном топливе до тех пор, пока транспортное средство не дозаправлено или не израсходовало топливо. Способ 700 переходит на выход после выбора топлива для работы двигателя на нем.
На этапе 708, способ 700 вводит в действие газовые топливные форсунки непосредственного впрыска и выводит из работы газовые топливные форсунки оконного впрыска или впрыска во впускной коллектор. Газовые топливные форсунки непосредственного впрыска вводятся в действие, так что газовое топливо может подаваться в цилиндр двигателя во врем такта сжатия цилиндра, когда закрыты впускные клапаны. Следовательно, потеря мощности двигателя, обусловленная впрыском газового топлива, может уменьшаться, поскольку воздух в цилиндре не вытесняется газовым топливом. Способ 700 переходит на этап 714 после того, как введены в действие газовые топливные форсунки непосредственного впрыска.
Кроме того, когда способ 700 переключается на газовый непосредственный впрыск с газового оконного впрыска, способ 700 регулирует скорость холостого хода двигателя, схемы переключения передач трансмиссии и схемы блокировки гидротрансформатора. В частности, скорость холостого хода двигателя понижается, когда газовый непосредственный впрыск введен в действие, а оконный впрыск газового топлива выведен из работы. Величина понижения скорости холостого хода двигателя может быть основана на типе впрыскиваемого газового топлива. Например, если способ 700 переключается с оконного впрыска газового топлива на непосредственный впрыск газового топлива, скорость холостого хода может понижаться на 200 оборотов в минуту. Посредством понижения скорости холостого хода, может быть возможным уменьшать расход топлива двигателя в условиях холостого хода.
Схема переключения передач трансмиссии также регулируется на основании способа впрыска газового топлива. Более точно, если двигатель переключается с оконного впрыска газового топлива на газовый непосредственный впрыск, скорость транспортного средства, на которой происходит каждое переключение с повышением передачи трансмиссии, понижается. Таким образом, переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу при первом требовании крутящего момента двигателя может понижаться со скорости транспортного средства 22 километров в час (км/ч) до скорости транспортного средства 16 км/ч, так что скорость вращения двигателя может поддерживаться на более низкой скорости вращения после переключения передачи трансмиссии. Работа двигателя на более низкой скорости вращения после переключения может предоставлять двигателю возможность работать на более низком уровне расхода топлива по сравнению с тем, если бы трансмиссия переключалась на более высоких скоростях транспортного средства в течение периода, когда газовое топливо впрыскивается в двигатель. Схема переключения с повышением для более высоких передач трансмиссии может регулироваться подобным образом. Схемы переключения с понижением также могут регулироваться, так чтобы трансмиссия переключалась с понижением на более низких скоростях транспортного средства, когда подвергают работе на непосредственном впрыске газового топлива, по сравнению с тем, когда двигатель и транспортное средство эксплуатируются в аналогичных условиях на оконном впрыске газового топлива. Например, переключение с понижением с третьей передачи на вторую передачу может планироваться на скорости транспортного средства 42 км/ч, когда двигатель подвергают работе на непосредственном впрыске газового топлива, и скорости транспортного средства 48 км/ч, когда двигатель подвергают работе на оконном впрыске газового топлива. Схема переключения с понижением для других передач трансмиссии может регулироваться подобным образом.
Схема блокировки гидротрансформатора трансмиссии также регулируется на основании способа впрыска газового топлива. Например, если двигатель переключается с оконного впрыска газового топлива на газовый непосредственный впрыск, скорость транспортного средства (или скорость вращения двигателя), на которой происходит блокировка гидротрансформатора, понижается. Таким образом, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 80 км/ч, когда двигатель принимает непосредственно впрыскиваемое газовое топливо, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. С другой стороны, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 88 км/ч, когда двигатель принимает впрыскиваемое оконным впрыском газовое топливо, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. Понижение скорости блокировки гидротрансформатора предоставляет скорости вращения двигателя возможность находиться на более низкой скорости вращения после того, как гидротрансформатор заблокирован, что может улучшать экономию топлива.
На этапе 714, способ 700 оценивает, является или нет уровень или количество топлива в баке для хранения жидкого топлива меньшим (<), чем пороговые уровень или количество. Если так, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 716. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 718.
На этапе 716, способ 700 выводит из работы впрыск жидкого топлива. Жидкое топливо может выводиться из работы до тех пор, пока топливный бак для жидкого топлива не дозаправлен, или до тех пор, пока давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива не меньше, чем второй пороговый уровень. Способ 700 переходит на этап 710 после того, как выведено из работы жидкое топливо.
На этапе 718, способ 700 оценивает, является или нет требуемый крутящий момент требования водителя большим (>), чем пороговый крутящий момент, и введено ли в действие впрыскиваемое оконным впрыском газовое топливо. Если способ 700 делает вывод, что оконный впрыск или впрыск во впускной коллектор газового топлива является действующим, и крутящий момент требования водителя больше, чем пороговый крутящий момент, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 720. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 722.
На этапе 720, способ 700 увеличивает жидкую долю общего количества топлива, подаваемого в двигатель. Например, если общее количество топлива, подаваемого в двигатель, содержит 10% по массе жидкого топлива и 90% по массе газового топлива, масса жидкого топлива может увеличиваться до 15% общей массы топлива. В других примерах, доля топлива может увеличиваться на основании плотности энергии вместо массы топлива. Например, если жидкое топливо поставляет 20% энергии, подаваемой в двигатель в цикле двигателя, поставляемая жидкостью энергия может повышаться до 25% энергии, подаваемой в двигатель в течение цикла двигателя (например, двух оборотов двигателя для четырехтактного двигателя). В одном из примеров, жидкая доля топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, увеличивается на заданную величину (например, 5%). Способ 700 переходит на выход после того, как была увеличена доля жидкого топлива.
На этапе 722, способ 700 оценивает, ограничен ли двигатель детонацией на данный момент. В одном из примеров, способ 700 делает вывод, что двигатель ограничен детонацией, на основании заданных пределов детонации двигателя, которые хранятся, на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. В других примерах, способ 700 оценивает, ограничен или нет двигатель детонацией на данный момент, на основании выходного сигнала датчика детонации. Если способ 700 делает вывод, что двигатель ограничен детонацией, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 723. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 724.
На этапе 723, способ 700 увеличивает долю топлива, которое имеет более высокое действующее октановое число, подаваемого в двигатель. Действующее октановое число топлива основано на впрыскиваемом топливе и пути впрыска (например, непосредственном впрыске или оконном впрыске). Например, газовое топливо может иметь действующее октановое число оконного впрыска 130 RON (дорожного октанового числа) и действующее октановое число непосредственного впрыска 140 RON вследствие улучшенного охлаждения заряда посредством непосредственного впрыска и временных характеристик впрыска. С другой стороны, жидкое топливо может иметь октановую характеристику 89. Следовательно, повышается доля газового топлива, подаваемого в двигатель. Например, доля газового топлива может увеличиваться с 80% до 85% общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя. Способ 700 переходит на выход после того, как увеличена доля топлива, имеющего более высокое действующее октановое число.
Базовые доли каждого топлива, подаваемого в двигатель, могут определяться опытным путем и сохраняться в памяти. Базовые доли топлива могут индексироваться на основании скорости вращения и нагрузки двигателя или запрошенного крутящего момента. Например, на 1500 оборотов в минуту и нагрузке 0,2, топливо, подаваемое в двигатель в течение цикла двигателя, может содержать 95% газового топлива и 5% жидкого топлива. Доля газового топлива может убывать по мере того, как возрастает нагрузка двигателя, и наоборот, что касается доли жидкого топлива.
На этапе 724, способ 700 оценивает, известна или нет относительная стоимость соответствующих видов топлива. В одном из примеров, водитель может вводить стоимость жидкого и газового видов топлива в контроллер 12 через клавиатуру или пользовательский интерфейс. В других примерах, сеть Интернет или топливная заправка могут поставлять информацию о стоимости топлива в контроллер 12 через беспроводный интерфейс. Если стоимость каждого топлива, подаваемого в двигатель, известна, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 725. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 726.
На этапе 725, способ 700 увеличивает долю топлива у топлива более низкой стоимости, подаваемого в двигатель. В одном из примеров, стоимость каждого топлива преобразуется в эквивалент в галлонах бензина (GGE) на основании стоимости и энергии в топливе, подаваемом в двигатель. Например, может определяться, что заданная масса газового топлива имеет эквивалентное количество энергии, как галлон бензина. Заданная масса газового топлива затем умножается на стоимость за единичную массу, чтобы определить цену в GGE газового топлива. Как только стоимость в GGE каждого топлива определена, способ 700 повышает относительное количество топлива низкой стоимости, подаваемого в двигатель, относительно совокупного топлива, подаваемого в двигатель. Относительное увеличение топлива низкой стоимости, подаваемого в двигатель, может быть заданной величиной вплоть до заданного предела. Например, если газовое топливо, подаваемое в двигатель, на 10% дешевле, чем жидкое топливо, подаваемое в двигатель, доля газового топлива может увеличиваться на 5% вплоть до максимального увеличения 20%. Способ 700 переходит на выход после того, как увеличена доля топлива, имеющего более низкую стоимость.
На этапе 726, способ 700 оценивает, дросселирован или нет двигатель на данный момент больше, чем на заданную величину. В одном из примеров, способ 700 оценивает, дросселирован или нет двигатель, на основании давления во впускном коллекторе. Если давление во впускном коллекторе меньше, чем заданная величина, может определяться, что двигатель дросселирован больше, чем на заданную величину. Если способ 700 делает вывод, что двигатель дросселирован больше, чем на заданную величину, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 727. Иначе, ответом является нет, и способ 700 переходит на этап 728.
На этапе 727, способ 700 увеличивает долю впрыскиваемого оконным впрыском или впрыскиваемого во впускной коллектор газового топлива, подаваемого в двигатель. Кроме того, если двигатель на данный момент подвергается непосредственному впрыску газовым топливом, может вводиться в действие оконный впрыск газового топлива. Доля впрыскиваемого оконным впрыском или впрыском во впускной коллектор газового топлива может увеличиваться на заданную величину (например, 5%) вплоть до пороговой величины (например, 95%). Посредством увеличения части или доли впрыскиваемого оконным впрыском или впрыском во впускной коллектор топлива, двигатель может эксплуатироваться дросселированным в меньшей степени, так что могут понижаться насосные потери двигателя. Отметим, что дроссель двигателя может открываться, по мере того, как доля впрыскиваемого оконным впрыском газового топлива увеличивается, чтобы обеспечивать эквивалентный крутящий момент и отношение количества воздуха к количеству топлива по сравнению с тем, когда двигатель подвергается непосредственному впрыску газового топлива при таких же скорости вращения двигателя и требовании крутящего момента. Способ 700 переходит на выход после того, как повышена доля газового топлива оконного впрыска.
2
2
На этапе 728, способ 700 оценивает, известны ли углеродные мощности топлива, хранимого на борту транспортного средства. Углеродная мощность может указываться ссылкой как масса выбросов двуокиси углерода из топлива относительно энергии в топливе. Например, CNG типично имеет значение 62 г CO на каждый мегаджоуль энергии наряду с тем, что бензин типично имеет значение 73 г CO на каждый мегаджоуль энергии. В одном из примеров, углеродная мощность видов топлива, хранимых в транспортном средстве, может быть основана на информации, поставляемой из сети Интернет или бензозаправочной станции через беспроводный передатчик. Если способ 700 делает вывод, что относительные углеродные мощности видов топлива, хранимых в пределах транспортного средства, известны, ответом является да, и способ 700 переходит на этап 729. Иначе, способ 700 осуществляет выход.
На этапе 729, способ 700 увеличивает долю более низкоуглеродного топлива, подаваемого в двигатель. Например, если жидкое топливо, хранимое в транспортном средстве, имеет X граммов углерода на каждый грамм топлива, а газовое топливо, хранимое в транспортном средстве, имеет X-Y граммов углерода, способ 700 повышает долю газового топлива в общем количестве топлива, подаваемого в течение цикла двигателя. Доля газового топлива может увеличиваться на заданную величину вплоть до некоторого предела. Например, доля газового топлива, подаваемого в двигатель, может возрастать с 25% до 35% в течение цикла двигателя. Способ 700 переходит на выход после того, как увеличена доля низкоуглеродного топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя.
Таким образом, способ по фиг. 7 предусматривает способ работы двигателя, содержащий:
непосредственный впрыск газового топлива в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговый уровень; и повышение скорости холостого хода двигателя и впрыск газового топлива во впуск воздуха двигателя в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем пороговый уровень.
В одном из примеров, способ включает в себя те случаи, когда двигатель подвергают работе на первой скорости холостого хода, в то время как топливо непосредственно впрыскивается в двигатель, где двигатель подвергают работе на второй скорости холостого хода, в то время как топливо впрыскивается впрыском во впуск воздуха двигателя, и где первая скорость холостого хода меньше, чем вторая скорость холостого хода. Способ дополнительно содержит понижение скорости холостого хода двигателя в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, большее, чем пороговый уровень. Способ дополнительно содержит увеличение доли жидкого топлива в общем количестве топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, в ответ на требуемый крутящий момент двигателя, превышающий пороговый уровень. Способ дополнительно содержит увеличение доли жидкого топлива в общем количестве топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, в ответ на ввод в действие форсунки впрыска во впуск воздуха двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда впрыск во впуск воздуха двигателя газового топлива включает в себя этап, на котором впрыскивают газовое топливо во впускной коллектор двигателя. Способ включает в себя те случаи, когда впрыск во впуск воздуха двигателя газового топлива включает в себя впрыск газового топлива во впускное окно цилиндра.
Способ по фиг. 7 также предусматривает способ работы двигателя, содержащий: непосредственный впрыск газового топлива в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговый уровень; и повышение скорости холостого хода двигателя, регулировку смыкания муфты гидротрансформатора и впрыскивание впрыском во впуск воздуха двигателя газового топлива в двигатель в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем пороговый уровень. Способ включает в себя те случаи, когда муфта гидротрансформатора удерживается в разомкнутом состоянии без смыкания при впрыске во впуск воздуха двигателя газового топлива. Способ включает в себя те случаи, когда непосредственный впрыск газового топлива выведен из работы при впрыске во впуск воздуха двигателя газового топлива. Способ также включает в себя те случаи, когда впрыск во впуск воздуха двигателя газового топлива выведен из работы при непосредственном впрыске газового топлива. Способ включает в себя те случаи, когда регулировка смыкания муфты гидротрансформатора включает в себя этап, на котором повышают скорость транспортного средства, где муфта гидротрансформатора смыкается в ответ на количество газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем пороговый уровень. Способ дополнительно содержит увеличение доли жидкого топлива в общем количестве топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, в ответ на требуемый крутящий момент двигателя, превышающий пороговый уровень.
Далее, со ссылкой на фиг. 8, показан способ работы транспортного средства. Способ может быть заключен в системе по фиг. 1-2 и 4 в качестве исполняемых команд, хранимых в постоянной памяти. Способ по фиг. 8 может обеспечивать рабочую последовательность, показанную на фиг. 6.
На этапе 802, способ 800 определяет условия двигателя и топливного бака. Условия двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения двигателя, крутящий момент требования водителя, присутствующий тип впрыскиваемого топлива и температуру двигателя. Условия топливного бака могут включать в себя, но не в качестве ограничения, уровень топлива или количество топлива, хранимого в топливном баке, температуру топлива, давление топлива, состояние топливного насоса (например, включенное или выключенное) и путь подачи топлива (например, оконный впрыск/непосредственный впрыск). Способ 800 переходит на этап 804 после того, как определены условия двигателя и топливного бака.
На этапе 804, способ 800 оценивает, является или нет давление в топливном баке для газового топлива меньшим (<), чем первое пороговое давление. Первое пороговое давление может быть указывающим давление топлива для ввода топлива непосредственно в цилиндр во время такта сжатия цилиндра. Кроме того, первое пороговое значение может меняться в зависимости от условий работы двигателя (например, скорости вращения двигателя и потребного крутящего момента). Если способ 800 делает вывод, что давление в топливном баке для газового топлива меньше, чем первое пороговое давление, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 806. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 808.
На этапе 806, способ 800 вводит в действие топливный насос для газового топлива для повышения давления топлива, подаваемого в форсунки непосредственного впрыска. Топливный насос для газового топлива находится в пневматическом сообщении с баком для хранения газового топлива, как показано на фиг. 4. Топливный насос для газового топлива может подавать газовое топливо в форсунки непосредственного впрыска через распределительный клапан. В одном из примеров, распределительный клапан является трехходовым клапаном, который выбирает между выходом бака для хранения газового топлива и выходом топливного насоса для газового топлива. Топливный насос для газового топлива может подавать газовое топливо под давлением в бак аккумулятора, и выход из бака аккумулятора может быть направлен в топливные форсунки непосредственного впрыска. Топливный насос для газового топлива может избирательно вводиться в действие и выводиться из работы в зависимости от давления на выходе топливного насоса и/или давления в аккумуляторе. В примерах, где топливный насос для газового топлива имеет переменную производительность насоса, производительность насоса может понижаться, когда давление в аккумуляторе находится на или выше требуемого давления. Производительность топливного насоса для газового топлива может повышаться, когда давление в аккумуляторе меньше, чем требуется. Давление на выходе аккумулятора может регулироваться посредством регулятора давления.
В некоторых примерах, топливный насос для газового топлива может быть калиброван, чтобы эксплуатировать двигатель на номинальной нагрузке. Однако, в других примерах, топливный насос для газового топлива может быть калиброван нагрузочной способностью, которая меньше, чем интенсивность потока топлива для работы двигателя на полной нагрузке со слегка обогащенным отношением количества воздуха к количеству топлива (например, с отношением количества воздуха к количеству топлива на 0,15 богаче, чем стехиометрия).
Схема переключения передач трансмиссии также может регулироваться на основании состояния ввода в действие топливного насоса для газового топлива и количества газового топлива, хранимого в баке для хранения газового топлива. Например, если топливный насос для газового топлива введен в действие, скорость вращения двигателя, на котором происходит переключение с повышением передачи трансмиссии, может понижаться, чтобы избегать превышения пропускной способности топливного насоса для газового топлива. Таким образом, переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу при первом требовании крутящего момента двигателя может понижаться со скорости транспортного средства 22 километров в час (км/ч) до скорости транспортного средства 16 км/ч, так что интенсивность потока газового топлива может уменьшаться. В некоторых примерах, величина открывания дросселя или установка фаз кулачкового распределения, или давление наддува могут регулироваться для ограничения потока воздуха и крутящего момента двигателя, так что топливный насос для газового топлива меньшей производительности может подавать газовое топливо в двигатель. Схема переключения с повышением для более высоких передач трансмиссии может регулироваться подобным образом. Схемы переключения с понижением также могут регулироваться, так чтобы трансмиссия переключалась с понижением на более низких скоростях транспортного средства, когда подвергают работе с топливным насосом для газового топлива, по сравнению с тем, когда двигатель может питаться газовым топливом без использования топливного насоса для газового топлива. Например, переключение с понижением с третьей передачи на вторую передачу может планироваться на скорости транспортного средства 42 км/ч, когда двигатель подвергают работе с топливным насосом для газового топлива, и на скорости транспортного средства 48 км/ч, когда двигатель подвергают работе без топливного насоса для газового топлива. Схема переключения с понижением для других передач трансмиссии может регулироваться подобным образом.
Схема блокировки гидротрансформатора трансмиссии также может регулироваться на основании рабочего состояния топливного насоса для газового топлива. Например, если двигатель переключается с работы без топливного насоса для газового топлива на работу с топливным насосом для газового топлива, скорость транспортного средства (или скорость вращения двигателя), на котором происходит блокировка гидротрансформатора, может понижаться, чтобы избегать превышения пропускной способности топливного насоса для газового топлива. Таким образом, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 80 км/ч, когда двигатель принимает газовое топливо через топливный насос для газового топлива, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. С другой стороны, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 88 км/ч, когда двигатель принимает газовое топливо непосредственно из топливного бака для газового топлива, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. Понижение скорости блокировки гидротрансформатора предоставляет скорости вращения двигателя возможность находиться на более низкой скорости после того, как гидротрансформатор блокирован, так что двигатель может быть работающим на более низкой скорости вращения для уменьшения интенсивности потока газового топлива.
На этапе 810, способ 800 оценивает, является или нет давление в топливном баке для газового топлива меньшим (<), чем второе пороговое давление. Второе пороговое давление меньше, чем первое пороговое давление. Если так, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 812. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 814.
На этапе 812, способ 800 использует топливо, оставшееся в топливных баках для газового и жидкого топлива для удлинения дальности пробега транспортного средства, даже когда количество топлива, хранимого в топливных баках для газового и жидкого топлива, является низким. В одном из примеров, способ 800 выбирает тип топлива для работы двигателя на основании топливного бака, который имеет наибольшее количество хранимого топлива. Например, если топливный бак для газового топлива полон на четверть, а топливный бак для жидкого топлива полон на одну восьмую, способ 800 выбирает газовое топливо для работы двигателя и впрыскивает газовое топливо посредством газовых топливных форсунок оконного впрыска. В одном из примеров, способ 800 эксплуатирует двигатель на выбранном топливе в течение заданной продолжительности времени (например, количества времени или величины расстояния перемещения), а затем, переключается на не выбранное ранее топливо. Например, если газовое топливо выбрано первым, двигатель работает на газовом топливе в течение десяти минут, а затем, переключается на работу двигателя с использованием жидкого топлива на десять минут, а затем, двигатель подвергают работе в течение еще одних десяти минут на газовом топливе. Если двигатель теряет мощность во время работы на одном топливе, двигатель переключается на другое топливо и продолжает работать на выбранном топливе до тех пор, пока транспортное средство не дозаправлено или не израсходовало топливо. Способ 800 переходит на выход после выбора топлива для работы двигателя на нем.
На этапе 808, способ 800 выводит из работы топливный насос для газового топлива и подает газовое топливо в двигатель без топливного насоса для газового топлива, а непосредственно из бака для хранения газового топлива. Способ 800 переходит на этап 814 после того, как введены в действие газовые топливные форсунки непосредственного впрыска.
Кроме того, когда способ 800 выключает топливный насос для газового топлива, способ 800 может регулировать схемы переключения передач трансмиссии и планирование блокировки гидротрансформатора. В частности, схема переключения передач трансмиссии также может регулироваться на основании рабочего состояния топливного насоса для газового топлива. Более точно, если двигатель переключается с работы с топливным насосом для газового топлива на работу без топливного насоса для газового топлива, скорость транспортного средства, на которой происходит каждое переключение с повышением передачи трансмиссии, может повышаться. Таким образом, переключение с повышением с первой передачи на вторую передачу при первом требовании крутящего момента двигателя может повышаться со скорости транспортного средства 16 километров в час (км/ч) до скорости транспортного средства 22 км/ч, так что выходная мощность двигателя может быть повышена, если требуется. Схема переключения с повышением для более высоких передач трансмиссии может регулироваться подобным образом. Величине открывания дросселя может быть предоставлена возможность открываться во всю ширь, поскольку топливный насос для газового топлива не ограничивает поток топлива в двигатель. Схемы переключения с понижением также могут регулироваться, так чтобы трансмиссия переключалась с понижением на более высоких скоростях транспортного средства, когда подвергают работе без топливного насоса для газового топлива, по сравнению с тем, когда двигатель и транспортное средство эксплуатируются в аналогичных условиях с топливным насосом для газового топлива. Например, переключение с понижением с третьей передачи на вторую передачу может планироваться на скорости транспортного средства 48 км/ч, когда двигатель подвергают работе без топливного насоса для газового топлива, и на скорости транспортного средства 42 км/ч, когда двигатель подвергают работе с топливным насосом для газового топлива. Схема переключения с понижением для других передач трансмиссии может регулироваться подобным образом.
Схема блокировки гидротрансформатора трансмиссии также может регулироваться на основании остановки топливного насоса для газового топлива. Например, если двигатель переключается с работы топливного насоса для газового топлива на работу двигателя без топливного насоса для газового топлива, скорость транспортного средства, на которой происходит блокировка гидротрансформатора, может повышаться. Таким образом, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 88 км/ч, когда двигатель принимает газовое топливо без топливного насоса для газового топлива, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. С другой стороны, блокировка гидротрансформатора может планироваться для скорости транспортного средства 80 км/ч, когда двигатель принимает газовое топливо из топливного насоса для газового топлива, в то время как трансмиссия находится на четвертой передаче. Повышение скорости блокировки гидротрансформатора предоставляет двигателю возможность находиться на более высокой скорости вращения после того, как гидротрансформатор блокирован, так что двигатель может работать на скорости вращения двигателя, где повышена несущая способность по крутящему моменту двигателя.
На этапе 814, способ 800 оценивает, является или нет уровень или количество топлива в баке для хранения жидкого топлива меньшим (<), чем пороговые уровень или количество. Если так, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 816. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 818.
На этапе 816, способ 800 выводит из работы впрыск жидкого топлива. Жидкое топливо может выводиться из работы до тех пор, пока топливный бак для жидкого топлива не дозаправлен, или до тех пор, пока давление газового топлива, хранимого в топливном баке для газового топлива не меньше, чем второй пороговый уровень. Способ 800 переходит на этап 810 после того, как выведено из работы жидкое топливо.
На этапе 818, способ 800 оценивает, является или нет интенсивность потока газового топлива большей (>), чем пороговый поток, и введен или нет в действие топливный насос для газового топлива. Если способ 800 делает вывод, что интенсивность потока газового топлива больше, чем пороговая интенсивность, и что топливный насос для газового топлива является действующим, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 820. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 822.
На этапе 820, способ 800 увеличивает жидкую долю общего количества топлива, подаваемого в двигатель. В одном из примеров, жидкая доля топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя, увеличивается на заданную величину (например, 5%). Способ 800 переходит на выход после того, как была увеличена доля жидкого топлива.
На этапе 822, способ 800 оценивает, ограничен ли двигатель детонацией на данный момент. В одном из примеров, способ 800 делает вывод, что двигатель ограничен детонацией, на основании заданных пределов детонации двигателя, которые хранятся, на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. В других примерах, способ 800 оценивает, ограничен или нет двигатель детонацией на данный момент, на основании выходного сигнала датчика детонации. Если способ 800 делает вывод, что двигатель ограничен детонацией, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 823. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 824.
На этапе 823, способ 800 увеличивает долю топлива, которое имеет более высокое действующее октановое число, подаваемого в двигатель. Действующее октановое число топлива основано на впрыскиваемом топливе и пути впрыска (например, непосредственном впрыске или оконном впрыске). Например, газовое топливо может иметь действующее октановое число оконного впрыска 130 RON (дорожного октанового числа) и действующее октановое число непосредственного впрыска 140 RON вследствие улучшенного охлаждения заряда посредством непосредственного впрыска и временных характеристик впрыска. С другой стороны, жидкое топливо может иметь октановую характеристику 89. Следовательно, повышается доля газового топлива, подаваемого в двигатель. Например, доля газового топлива может увеличиваться с 80% до 85% общего количества топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя. Способ 800 переходит на выход после того, как увеличена доля топлива, имеющего более высокое действующее октановое число.
На этапе 824, способ 800 оценивает, известна или нет относительная стоимость соответствующих видов топлива. В одном из примеров, водитель может вводить стоимость жидкого и газового видов топлива в контроллер 12 через клавиатуру или пользовательский интерфейс. В других примерах, сеть Интернет или топливная заправка могут поставлять информацию о стоимости топлива в контроллер 12 через беспроводный интерфейс. Если стоимость каждого топлива, подаваемого в двигатель, известна, ответом является да, и способ 800 переходит а 825. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 826.
На этапе 825, способ 800 увеличивает долю топлива у топлива более низкой стоимости, подаваемого в двигатель. В одном из примеров, стоимость каждого топлива преобразуется в эквивалент в галлонах бензина (GGE) на основании стоимости и энергии в топливе, подаваемом в двигатель. Например, может определяться, что заданная масса газового топлива имеет эквивалентное количество энергии, как галлон бензина. Заданная масса газового топлива затем умножается на стоимость за единичную массу, чтобы определить цену в GGE газового топлива. Как только стоимость в GGE каждого топлива определена, способ 800 повышает относительное количество топлива низкой стоимости, подаваемого в двигатель, относительно совокупного топлива, подаваемого в двигатель. Относительное увеличение топлива низкой стоимости, подаваемого в двигатель, может быть заданной величиной вплоть до заданного предела. Например, если газовое топливо, подаваемое в двигатель, на 10% дешевле, чем жидкое топливо, подаваемое в двигатель, доля газового топлива может увеличиваться на 5% вплоть до максимального увеличения 20%. Способ 800 переходит на выход после того, как увеличена доля топлива, имеющего более низкую стоимость.
На этапе 826, способ 800 оценивает, дросселирован или нет двигатель на данный момент больше, чем на заданную величину. В одном из примеров, способ 800 оценивает, дросселирован или нет двигатель, на основании давления во впускном коллекторе. Если давление во впускном коллекторе меньше, чем заданная величина, может определяться, что двигатель дросселирован больше, чем на заданную величину. Если способ 800 делает вывод, что двигатель дросселирован больше, чем на заданную величину, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 827. Иначе, ответом является нет, и способ 800 переходит на этап 828.
На этапе 827, способ 800 увеличивает долю впрыскиваемого оконным впрыском или впрыскиваемого во впускной коллектор газового топлива, подаваемого в двигатель. Кроме того, если двигатель на данный момент подвергается непосредственному впрыску газовым топливом, может вводиться в действие оконный впрыск газового топлива. Доля впрыскиваемого оконным впрыском или впрыском во впускной коллектор газового топлива может увеличиваться на заданную величину (например, 5%) вплоть до пороговой величины (например, 95%). Посредством увеличения части или доли впрыскиваемого оконным впрыском или впрыском во впускной коллектор топлива, двигатель может эксплуатироваться дросселированным в меньшей степени, так что могут понижаться насосные потери двигателя. Отметим, что дроссель двигателя может открываться, по мере того, как доля впрыскиваемого оконным впрыском газового топлива увеличивается, чтобы обеспечивать эквивалентный крутящий момент и отношение количества воздуха к количеству топлива по сравнению с тем, когда двигатель подвергается непосредственному впрыску газового топлива при таких же скорости вращения двигателя и требовании крутящего момента. Способ 800 переходит на выход после того, как повышена доля газового топлива оконного впрыска.
На этапе 828, способ 800 оценивает, известны ли углеродные мощности топлива, хранимого на борту транспортного средства. Углеродная мощность может указываться ссылкой как масса выбросов двуокиси углерода из топлива относительно энергии в топливе. В одном из примеров, углеродная мощность видов топлива, хранимых в транспортном средстве, может быть основана на информации, поставляемой из сети Интернет или бензозаправочной станции через беспроводный передатчик. Если способ 800 делает вывод, что относительные углеродные мощности видов топлива, хранимых в пределах транспортного средства, известны, ответом является да, и способ 800 переходит на этап 829. Иначе, способ 800 осуществляет выход.
На этапе 829, способ 800 увеличивает долю более низкоуглеродного топлива, подаваемого в двигатель. Например, если жидкое топливо, хранимое в транспортном средстве, имеет X граммов углерода на каждый грамм топлива, а газовое топливо, хранимое в транспортном средстве, имеет X-Y граммов углерода, способ 800 повышает долю газового топлива в общем количестве топлива, подаваемого в течение цикла двигателя. Доля газового топлива может увеличиваться на заданную величину вплоть до некоторого предела. Способ 800 переходит на выход после того, как увеличена доля низкоуглеродного топлива, подаваемого в двигатель в течение цикла двигателя.
Таким образом, способ по фиг. 8 предусматривает способ работы двигателя, содержащий:
непосредственный впрыск газового топлива в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление; и ввод в действие топливного насоса для газового топлива, только когда давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньше, чем или равно пороговому уровню. Способ включает в себя те случаи, когда подают топливо на форсунку непосредственного впрыска из топливного бака без топливного насоса для газового топлива в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление.
В одном из примеров, способ включает в себя те случаи, когда подают топливо на форсунку непосредственного впрыска из топливного насоса для газового топлива в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем или равное пороговому уровню. Способ дополнительно содержит трехходовой клапан и регулировку состояния трехходового клапана в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке. Способ дополнительно содержит регулирование производительности топливного насоса для газового топлива требуемым давлением. Способ включает в себя те случаи, когда пороговое давление меняется в зависимости от условий работы двигателя.
Способ по фиг. 8 также предусматривает способ работы двигателя, содержащий:
непосредственный впрыск газового топлива в двигатель в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, превышающее пороговое давление; и ввод в действие топливного насоса для газового топлива, регулировку смыкания муфты гидротрансформатора и регулировку схемы переключения передач трансмиссии в ответ на давление газового топлива, хранимого в топливном баке, меньшее, чем или равное пороговому давлению. Способ включает в себя те случаи, когда регулировка схемы переключения передач трансмиссии включает в себя регулировку скорости транспортного средства, на которой трансмиссия переключает передачи. Способ включает в себя те случаи, когда скорость транспортного средства, на которой трансмиссия переключает передачи, понижается в ответ на ввод в действие топливного насоса для газового топлива. Способ включает в себя те случаи, когда регулировка смыкания муфты гидротрансформатора включает в себя регулировку скорости транспортного средства, на которой смыкается муфта гидротрансформатора.
В некоторых примерах, способ включает в себя те случаи, когда скорость транспортного средства, на которой блокируется гидротрансформатор, понижается в ответ на ввод в действие топливного насоса для газового топлива. Способ дополнительно содержит регулировку рабочего состояния трехходового клапана, который находится в сообщении по текучей среде с топливным насосом для газового топлива и топливным баком. Способ включает в себя те случаи, когда топливный насос для газового топлива подает топливо в форсунку непосредственного впрыска. Способ включает в себя те случаи, когда форсунка непосредственного впрыска питается газовым топливом через топливный бак без прохождения топлива через топливный насос для газового топлива.
Как следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, способ, описанный на фиг. 7 и 8, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции, способы и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее изобретение для получения преимущества.