СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к впрыску газового и жидкого топлива, такого как пропан, в двигатель внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Топливо, такое как пропан, может подаваться в двигатель в различных фазах (например, жидкой и газовой). В некоторых примерах, только жидкий пропан может подаваться в двигатель, однако, впрыск жидкого пропана может не быть благоприятным в относительно жарких условиях. В других примерах, только газообразный пропан может подаваться в двигатель, однако, впрыск газового пропана может не быть благоприятным в относительно холодных условиях. В некоторых примерах, система двигателя может включать в себя многофазовую топливную систему с отдельными баками для систем впрыска жидкого и газового топлива, которые могут быть дорогостоящими и требовать большого объема пространства.
Один из подходов для преодоления необходимости в отдельных баках в многофазовой топливной системе описан в US 5,479,906 (опубл. 02.01.1996, МПК F02D19/02, F02D19/08). В этом примере, описана многофазовая система подачи топлива. Жидкое топливо может впрыскиваться в двигатель через множество форсунок впрыска во впускной канал, а газовое топливо может впрыскиваться в двигатель через одиночную форсунку впрыска во впускной канал после прохождения через регулятор давления. Однако в US 5,479,906 не описан впрыск газового топлива непосредственно из топливного бака в двигатель без начального прохождения через регулятор давления, который обычно объединен с испарителем.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Таким образом, авторы в материалах настоящего описания предложили подход для по меньшей мере частичного преодоления проблемы, описанной выше.
В одном из аспектов предложена система двигателя, содержащая:
топливный бак,
первое множество топливных форсунок впрыска во впускной канал для впрыска газового топлива и испаренного жидкого топлива из топливного бака в двигатель системы двигателя,
второе множество топливных форсунок впрыска во впускной канал для впрыска жидкого топлива из топливного бака в двигатель,
множество топливных форсунок непосредственного впрыска для впрыска жидкого топлива из топливного бака в двигатель, и
систему управления с машиночитаемыми командами для: впрыска жидкого топлива из нижней части топливного бака в первом состоянии, впрыска испаренного жидкого топлива во втором состоянии, причем испаренное жидкое топливо является жидким топливом из нижней части топливного бака, испаренным посредством испарителя, и впрыска газового топлива из верхней части топливного бака в третьем состоянии.
В одном из вариантов предложена система, в которой первое состояние включает в себя одно или более из системы управления, принимающей запрос на повышенную мощность и принимающей указание температуры наддувочного воздуха, большей чем пороговая температура наддувочного воздуха.
В одном из вариантов предложена система, в которой второе состояние включает в себя одно или более из системы управления, принимающей запрос на повышенную экономию топлива, принимающей указание высокой температуры окружающей среды и принимающей указание температуры хладагента, большей чем пороговая температуры хладагента.
В одном из вариантов предложена система, в которой третье состояние включает в себя одно или более из системы управления, принимающей указание высокой температуры окружающей среды, принимающей указание низкого расхода топлива и принимающей указание температуры топливного бака, большей чем пороговая температура бака.
В одном из примеров, способ работы двигателя включает в себя этапы, на которых осуществляют в первом состоянии, впрыск жидкого топлива в двигатель. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых осуществляют во втором состоянии, впрыск испаренного жидкого топлива в двигатель. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых осуществляют в третьем состоянии, впрыск газового топлива в двигатель. Например, жидкое топливо может направляться из нижней части топливного бака в двигатель, газовое топливо может направляться из верхней части топливного бака в двигатель, и испаренное жидкое топливо может быть жидким топливом из нижней части топливного бака, направляемым через испаритель для формирования газового топлива.
Таким образом, система двигателя может содержать многофазовую топливную систему, которая, например, включает в себя единственный топливный бак. Топливо может впрыскиваться одиночной фазой за раз, или многочисленные фазы топлива могут использоваться одновременно в зависимости от условий работы. Например, жидкостный впрыск может использоваться для повышения мощности. Впрыск испаренного жидкого топлива может использоваться для повышенной экономии топлива и/или во время относительно жарких условий окружающей среды. Впрыск газового топлива может использоваться во время относительно жарких условий окружающей среды, и/или когда низок расход топлива. Таким образом, многофазовая топливная система может применяться наряду со снижением стоимости и удовлетворением ограничений пространства.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение многофазовой топливной системы.
Фиг. 3 показывает таблицу, перечисляющую условия для впрыска газового и жидкого топлива.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения типа впрыска топлива на основании условий обращения с топливом.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения типа впрыска топлива на основании условий экономии топлива.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, определяющую тип впрыска топлива на основании условий обращения с топливным баком.
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, определяющую тип впрыска топлива на основании условий сгорания.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения типа(ов) впрыска топлива на основании условий работы.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам системы двигателя, которая включает в себя многофазовую топливную систему, таким как система двигателя, показанная на фиг. 1, и многофазовая топливная система, показанная на фиг. 2. Благоприятен или нет впрыск газового или жидкого топлива, может зависеть от различных условий, как показано в таблице по фиг. 3. Кроме того, каждое из условий может быть условием обращения с топливом, условием экономии топлива, условием обращения с топливным баком или условием сгорания, как описано со ссылкой на блок-схемы последовательности операций способов, показанные на фиг. 4-7. На основании условий работы, жидкое топливо может впрыскиваться в двигатель через форсунки впрыска во впускной канал или форсунки непосредственного впрыска, или газовое топливо (из верхней части топливного бака или испаренное топливо из нижней части топливного бака) может впрыскиваться в двигатель через форсунки впрыска во впускной канал. В некоторых условиях, как описано со ссылкой на фиг. 8, впрыск жидкого и газового топлива может использоваться одновременно.
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 (то есть, цилиндр) сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. 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. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие узлом катушки и якоря клапана с электромеханическим управлением. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Жидкостная топливная форсунка 66 непосредственного впрыска показана расположенной для впрыска жидкого топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, жидкое топливо может впрыскиваться во впускное отверстие, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Жидкостная топливная форсунка 66 непосредственного впрыска подает жидкое топливо пропорционально длительности импульса из контроллера 12. Жидкое топливо подается в жидкостную топливную форсунку 66 непосредственного впрыска топливной системой (показанной на фиг. 2), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива.
Жидкостная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал показана расположенной, чтобы впрыскивать жидкое топливо из топливного бака 91 во впускной коллектор 44. Для справки, газовая топливная форсунка 80 непосредственного впрыска показана расположенной для впрыска жидкого топлива непосредственно в цилиндр 30. В некоторых примерах, жидкостная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал может быть расположена во впускном отверстии (которое может быть встроено в головку блока цилиндров или впускной коллектор). В других примерах, жидкостная топливная форсунка 81 может впрыскивать жидкое топливо в центральную зону впускного коллектора. Как жидкостная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал, так и жидкостная топливная форсунка 80 непосредственного впрыска могут выдавать жидкое топливо в двигатель 10. Однако, жидкое топливо может подаваться исключительно через жидкостную топливную форсунку 81 впрыска во впускной канал без жидкостной топливной форсунки 80 непосредственного впрыска в других примерах. Дополнительно, жидкое топливо может подаваться исключительно через жидкостную топливную форсунку 80 непосредственного впрыска без жидкостной топливной форсунки 81 впрыска во впускной канал в кроме того других примерах. Жидкостная топливная форсунка 81 впрыска во впускной канал и жидкостная топливная форсунка 80 непосредственного впрыска принимают жидкое топливо через направляющую-распределитель 90 для топлива и топливный бак 91.
Кроме того, газовая топливная форсунка 94 впрыска во впускной канал показана расположенной, чтобы впрыскивать газовое топливо из топливного бака 91 во впускной коллектор 44. В некоторых примерах, газовая топливная форсунка 94 впрыска во впускной канал может быть расположена во впускном отверстии головки блока цилиндров. В других примерах, газовая топливная форсунка 94 может впрыскивать газовое топливо в центральную зону впускного коллектора. Газовая топливная форсунка 94 может выдавать газовое топливо в двигатель 10. Газовая топливная форсунка 94 впрыска во впускной канал принимает газовое топливо через направляющую-распределитель 93 для топлива и топливный бак 91. Регулятор 86 давления или испаритель регулирует давление, которое подается в направляющую-распределитель 93 для топлива топливным баком 91, и может образовывать испаренное жидкое топливо, когда жидкое топливо из нижней части топливного бака 91 направляется в направляющую-распределитель 93 для топлива. Здесь, давление газа в топливном баке 91 считывается посредством датчика 60 давления, однако, в некоторых примерах, давление газа в топливном баке 91 может логически выводиться через давление в магистрали высокого давления. Давление в направляющей-распределителе 90 для топлива считывается посредством датчика 61 давления.
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. Электронный дроссель 62 показан расположенным между впускным коллектором 44 и воздухозаборником 42.
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 показана принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к обсужденным ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения, датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132, 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).
В некоторых вариантах осуществления, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.
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. Как правило, во время такта впуска, 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 момента 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. 1 и 2 показывают схематичное изображения системы 200 двигателя и многофазовой топливной системы 200 соответственно. Как описано выше, система 100 двигателя включает в себя контроллер 12 и многофазовую топливную систему 218. Во время условий высокой нагрузки, непосредственный впрыск жидкого топлива дает многочисленные преимущества. Например, ввод жидкого топлива с непосредственным впрыском и высоким теплом испарения на высокой нагрузке обеспечивает охлаждение топлива для увеличенного заряда воздуха, разбавление для регулирования температуры сгорания и противодействия детонации. С другой стороны, впрыск во впускной канал может давать преимущества во время условий низкой нагрузки. Например, введение высоко летучего топлива посредством впрыска на впуске при низкой нагрузке может давать улучшенные пусковые качества, снижение выбросов твердых частиц и в меньшей степени неиспаряемое топливо. В дополнение, газовое топливо может снижать насосные потери, вытесняя воздух. Поэтому, посредством использования любого из непосредственного или впрыска во впускной канал жидкого топлива, или впрыска во впускной канал газового топлива на различных участках многомерной регулировочной характеристики скорости вращения-нагрузки, преимущества, обеспечиваемые обеими фазами топлива, могут быть по существу доведены до максимума.
Многофазовая топливная система 200 может включать в себя один или более топливных баков. В примере, изображенном на фиг. 2, топливная система включает в себя топливный бак 202, выполненный с возможностью удерживать топливо, такое как бензин, дизельное топливо, пропан, сжиженный природный газ (LNG), сжатый природный газ (CNG), этиловый спирт, и т.д. В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 202 может удерживать множество видов топлива или топливных смесей (например, этаноловых топливных смесей). В примере, показанном на фиг.2, топливный бак 202 удерживает жидкое топливо в нижней части 204 бака наряду с тем, что верхняя часть 206 может удерживать газообразную форму того же самого топлива. Кроме того, по меньшей мере один датчик 208 давления и один датчик 210 температуры могут быть расположены внутри топливного бака 202 для измерения соответственно давления и температуры в топливном баке, и для выдачи измеренных данных давления и температуры в систему управления.
Топливный насос 212, расположенный в топливном баке 202, выкачивает топливо из топливного бака через топливную магистраль 214 для жидкого топлива. В некоторых примерах, таких как пример, показанный на фиг. 2, топливо может проходить через подкачивающий насос 216 перед тем, как оно направляется в направляющую-распределитель 218 для жидкого топлива. Температура и давление топлива в направляющей-распределителе 218 для жидкого топлива контролируются датчиком 220 температуры и датчиком 222 давления, расположенными в пределах направляющей-распределителя для топлива и выполненными с возможностью выводить данные температуры и давления, соответственно, в систему управления. В некоторых примерах, температура топливного бака может логически выводиться из давления в топливном баке, если известен тип топлива. Жидкое топливо подается во множество жидкостных топливных форсунок 224, которые впрыскивают топливо в двигатель (такой как двигатель 10, описанный выше со ссылкой на фиг. 1). Жидкостные топливные форсунки 224 могут быть множеством жидкостных топливных форсунок впрыска во впускной канал или могут быть множеством жидкостных топливных форсунок непосредственного впрыска, как описано выше.
Топливная система 200 дополнительно включает в себя обратную топливную магистраль 226, которая несет топливо из направляющей-распределителя 218 для топлива обратно в топливный бак 202. Возврат топлива в топливный бак из направляющей-распределителя 218 для жидкого топлива может, например, может обеспечивать охлаждение жидкостной топливной форсунки и/или направляющей-распределителя для жидкого топлива. Как изображено, обратная топливная магистраль 226 включает в себя обратный клапан 228 и регулятор 230 для регулирования потока топлива обратной в топливный бак 202.
Топливная система 200 дополнительно включает в себя вторую топливную магистраль 232, которая направляет газовое топливо из верхней части 206 топливного бака 202 в направляющую-распределитель 234 для газового топлива через клапан 236. Температура и давление топлива в направляющей-распределителе 234 для газового топлива контролируются датчиком 240 температуры и датчиком 238 давления, расположенными в пределах направляющей-распределителя для топлива и выполненными с возможностью выводить данные температуры и давления, соответственно, в систему управления. Газовое топливо подается во множество газовых топливных форсунок 242, которые впрыскивают газовое топливо в двигатель (такой как двигатель 10, описанный выше со ссылкой на фиг. 1). Как описано выше, газовые топливные форсунки могут быть топливными форсунками впрыска во впускной канал.
Кроме того, жидкое топливо может направляться из нижней части 204 топливного бака 202 в испаритель 244 или регулятор давления через клапан 248. Испаритель может обмениваться теплом с хладагентом, циркулирующей через систему двигателя, например, чтобы жидкое топливо нагревалось и испарялось для формирования испаренного жидкого топлива, которое подается в двигатель в газообразной форме.
Таким образом, многофазовая топливная система 200 может подавать жидкое, газовое или испаренное жидкое топливо в двигатель. Как будет подробнее описано ниже, тип (например, фаза) топлива, подаваемого в двигатель, может зависеть от различных условий работы системы.
Фиг. 3 показывает таблицу, перечисляющую различные условия для впрыска газового и жидкого топлива в системе двигателя с многофазовой топливной системой, такой как многофазовая топливная система 200, описанная выше. Различные условия могут включать в себя условия обращения с топливом, экономии топлива, обращения с топливным баком и сгорания, которые дополнительно описаны со ссылкой на блок-схемы последовательности операций способов на фиг. 4-7, соответственно. В ответ на различные условия, может быть благоприятен впрыск жидкого топлива, испаренного жидкого топлива или газового топлива в двигатель. Например, в первом состоянии, жидкое топливо из нижней части топливного бака может впрыскиваться в двигатель, во втором состоянии, испаренное жидкое топливо может впрыскиваться в двигатель, где испаренное жидкое топливо является жидким топливом из нижней части топливного бака, направленным через испаритель для формирования газового топлива, а в третьем состоянии, газовое топливо из верхней части топливного бака может впрыскиваться в двигатель. Первое состояние может включать в себя прием запроса на повышенную экономию топлива, примем указания высокой температуры окружающей среды и/или прием указания температуры хладагента, большей, чем пороговая температура хладагента. Второе состояние может включать в себя прием запроса на повышенную экономию топлива, примем указания высокой температуры окружающей среды и/или прием указания температуры хладагента, большей, чем пороговая температура хладагента. Третье состояние может включать в себя прием указания высокой температуры окружающей среды, прием указания низкого расхода топлива и/или прием указания температуры топливного бака, большей, чем пороговая температура топливного бака. Кроме того, в некоторых условиях, как описано ниже со ссылкой на фиг. 8, может одновременно использоваться комбинация разных типов впрыска топлива.
Продолжая по фиг. 3, таблица 300 показывает различные атрибуты, по которым впрыск газового или жидкого топлива благоприятен в системе двигателя с многофазовой топливной системой, такой как многофазовая топливная система 200, описанная выше.
Жидкое топливо (например, пропан) под капотом заходит выше критических давления/температуры, когда горячее (горячее настолько, что оно не может существовать в качестве жидкости). В таком состоянии, благоприятен впрыск газового топлива. Жидкостный впрыск требует топливной системы с возвратом для охлаждения топливных форсунок/направляющей-распределителя для топлива. В таком состоянии, благоприятен впрыск газового топлива. Впрыск газового топлива ограничивает мощность в двигателях без наддува вследствие замещения воздуха топливом, таким образом, впрыск жидкого топлива благоприятен в условиях, в которых требуется большая мощность. Жидкостные системы впрыска требуют топливных насосов на всех температурах. По существу, впрыск газового топлива благоприятен, если не требуется накачка топлива. Газовые системы впрыска не требуют топливных насосов выше умеренно высокой температуры топливного бака. По существу, благоприятен впрыск газового топлива. Топливные насосы для LPG неполноценны по долговечности (например, внезапному выходу из строя), таким образом, благоприятен впрыск газового топлива. Жидкостный впрыск обеспечивает охлаждение заряда, что полезно при работе на высокой нагрузке. В таких условиях, благоприятен впрыск жидкого топлива. Впрыск жидкого топлива требует охлаждения топливного бака для жаркой окружающей обстановки, таким образом, благоприятен впрыск газового топлива. Газовый впрыск требует топливных насосов и испарителей ниже умеренной температуры, таким образом, благоприятен впрыск жидкого топлива. Впрыск газового топлива требует нагрева хладагента испарителя, приводя к критической работе при низких температурах. По существу, благоприятен впрыск жидкого топлива. В заключение, жидкостные системы впрыска топлива имеют задержанное проворачивание коленчатого вала двигателя вследствие необходимости в подзарядке направляющей-распределителя для топлива. В таких условиях, благоприятен впрыск газового топлива.
Продолжая по фиг. 4, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру 400 для определения типа впрыска топлива на основании условий обращения с топливом. Более точно, процедура 400 определяет температуру окружающей среды и температуру хладагента испарителя. Тип впрыска топлива, в таком случае, определяется на основании температуры окружающей среды и температуры хладагента испарителя.
На этапе 402, определяются условия работы системы. В качестве неограничивающих примеров, условия работы могут включать в себя температуру окружающей среды, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, давление воздуха в коллекторе, температуру заряда, и т.д.
Как только условия работы определены, процедура переходит на этап 404, где определяется температура окружающей среды. Температура окружающей среды является температурой воздуха, окружающего транспортное средство, в котором расположена система двигателя. В качестве примера, температура окружающей среды может определяться на основании выходного сигнала с датчика температуры.
Как только определена температура окружающей среды, определяется, является ли температура окружающей среды меньшей, чем первая пороговая температура, на этапе 406. Если определено, что температура окружающей среды меньше, чем первая пороговая температура, жидкое топливо впрыскивается в двигатель на этапе 408. При низких температурах, например, давление пропана является слишком низким, чтобы поддерживать газовый впрыск, по существу, впрыск жидкого топлива является благоприятным в таких условиях.
С другой стороны, если определено, что температура окружающей среды больше, чем первая температура, процедура переходит на этап 410, где определяется, является ли температура окружающей среды меньшей, чем вторая пороговая температура. Если определено, что температура окружающей среды больше, чем вторая пороговая температура, процедура переходит на этап 412, где газовое топливо из верхней части топливного бака впрыскивается в двигатель. Например, при высоких температурах, давление паров пропана может быть слишком высоким, чтобы поддерживать его в качестве жидкости для жидкостного впрыска, таким образом, делая благоприятным газовый впрыск.
Если, взамен, определено, что температура окружающей среды меньше, чем вторая пороговая температура, процедура переходит на этап 414, где определяется температура хладагента (или теплоносителя) испарителя. Температура хладагента испарителя может быть температурой хладагента после того, как она прошла через испаритель. По существу, на этапе 416, если определено, что температура хладагента слишком высока (например, больше, чем пороговая температура), процедура переходит на этап 418, где испаренное жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, жидкое топливо накачивается из нижней части топливного бака и направляется через испаритель регулятор давления, чтобы формировать испаренное жидкое топливо перед тем, как оно достигает газовых топливных форсунок. Таким образом, жидкое топливо может испаряться наряду с обеспечением охлаждения хладагента.
С другой стороны, если определено, что температура хладагента испарителя меньше, чем пороговая температура, процедура переходит на этап 420, где топливо впрыскивается согласно условиям работы. Например, жидкое и/или газовое топливо может впрыскиваться в зависимости от других условий, таких как описанные ниже со ссылкой на фиг. 5-7.
Таким образом, жидкое, газовое или испаренное жидкое топливо может впрыскиваться в двигатель в зависимости от различных условий сгорания. Например, впрыск жидкого топлива благоприятен при низких температурах окружающей среды, впрыск газового топлива благоприятен при высокой температуре окружающей среды, а впрыск испаренного жидкого топлива благоприятен, когда температура окружающей среды очень высока, и для охлаждения хладагента испарителя.
Продолжая по фиг. 5, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру 500 для определения типа впрыска топлива на основании условий экономии топлива. Более точно, процедура 500 определяет нагрузку двигателя и выбирает тип впрыска топлива на основании того, работает ли двигатель на частичной нагрузке.
На этапе 502, определяются условия работы системы. В качестве неограничивающих примеров, условия работы могут включать в себя температуру окружающей среды, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, давление воздуха в коллекторе, температуру заряда, и т.д.
Как только условия работы определены, процедура переходит на этап 504, где определяется нагрузка двигателя. Например, может быть определено, что двигатель является работающим на частичной нагрузке или низкой, или высокой нагрузке. В некоторых примерах, нагрузка двигателя может определяться, по меньшей мере частично, на основании потока воздуха во впускном коллекторе (например, датчика MAF).
На этапе 506, определяется, является ли двигатель работающим на частичной нагрузке. Если определено, что двигатель является работающим на частичной нагрузке, процедура переходит на этап 508, где испаренное жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, на частичной нагрузке, впрыск во впускной канал испаренного жидкого топлива вытесняет большее количество воздуха, тем самым повышая давление воздуха в коллекторе (MAP) и, таким образом, уменьшая насосные потери. Таким образом, может повышаться экономия топлива. Кроме того, в еще одном примере, во-первых, газовое топливо (или пары топлива) прямо из верхней части топливного бака может использоваться в попытке сэкономить стоимость работы всасывающего насоса внутри бака. Как только давление впрыска топлива падает ниже 2,5 бар, однако, использование паров в баке должно быть прекращено, или может использоваться большая часть другого источника топлива. Во-вторых, всасывающий насос топливного бака может включаться, чтобы накачивать жидкое топливо в испаритель/регулятор. Это будет выдавать испаренное жидкое топливо в широком диапазоне условий кроме как в холодной окружающей среде и когда холодна хладагент двигателя. В-третьих, может использоваться впрыск жидкого топлива.
С другой стороны, если определено, что двигатель не работает на частичной нагрузке, процедура переходит на этап 510, определяется, работает ли двигатель под высокой нагрузкой. Если определено, что двигатель является работающим на высокой нагрузке, процедура переходит на этап 512, где жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, посредством впрыска жидкого топлива в двигатель при высокой нагрузке, максимальная мощность может выводиться двигателем. В некоторых примерах, однако, если температура направляющей-распределителя для топлива находится около или выше критической температуры 96C, впрыск газового топлива может использоваться, так как плотность топлива в направляющей-распределителе для топлива становится неизвестной (поскольку она является или может дойти до сверхкритической). Так как впрыск жидкого топлива может становиться потенциально редким событием, жидкостному впрыску может быть необходимо управление для специальных назначений, таких как долговечность форсунок, запуск с содействием непосредственного впрыска (например, пуск/останов), предотвращение детонации и диагностика.
Если, взамен, определено, что двигатель не работает на высокой нагрузке, процедура переходит на этап 514, где топливо впрыскивается согласно условиям работы системы двигателя. Например, жидкое и/или газовое топливо может впрыскиваться в зависимости от других условий, таких как описанные в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4, 6 и 7.
Таким образом, когда двигатель работает на частичной нагрузке, может применяться впрыск испаренного жидкого топлива, чтобы могла повышаться экономия топлива.
Продолжая по фиг. 6, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру 600 для определения типа впрыска топлива на основании условий обращения с топливным баком. Более точно, процедура 600 определяет температуру топливного бака и выбирает тип впрыска топлива на основании того, является ли температура топливного бака меньшей, чем, или большей, чем пороговая температура.
На этапе 602, определяются условия работы системы. В качестве неограничивающих примеров, условия работы могут включать в себя температуру окружающей среды, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, давление воздуха в коллекторе, температуру заряда, и т.д.
Как только условия работы определены, процедура переходит на этап 604, где определяется температура топливного бака. Температура топливного бака, например, может быть основана на выходном сигнале с датчика температуры, расположенного в топливном баке.
На этапе 606, определяется, является ли температура топливного бака меньшей, чем пороговая температура. В качестве примера, пороговая температура может быть температурой, при которой впрыск газового топлива не возможен. Например, отбор топлива из верхней части топливного бака в качестве паров для впрыска газового топлива охлаждает топливный бак до точки, где температура топлива и давление паров падает до точки, где давление является слишком низким для впрыска газового топлива. Таким образом, если определено, что температура топливного бака меньше, чем пороговая температура, процедура переходит на этап 608, где жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, жидкое топливо впрыскивается из топливного бака в испаритель, чтобы формировать испаренное жидкое топливо перед тем, как оно впрыскивается в двигатель.
С другой стороны, если определено, что температура топливного бака больше, чем пороговая температура, процедура переходит на этап 610, где топливо впрыскивается согласно условиям работы системы двигателя. Например, жидкое и/или газовое топливо может впрыскиваться в зависимости от других условий, таких как описанные в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4, 5 и 7.
Таким образом, в показателях условий обращения с топливным баком, когда температура топливного бака меньше, чем пороговая температура, испаренное жидкое топливо впрыскивается в двигатель, чтобы дальнейшее охлаждение топливного бака не происходило, и впрыск газового топлива мог выполняться по-прежнему.
Продолжая по фиг. 7, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру 700 для определения типа впрыска топлива на основании условий сгорания. Более точно, процедура 700 определяет условия работы, такие как температура наддувочного воздуха, выходная мощность двигателя и расход топлива. На основании условий работы, наиболее благоприятный тип впрыска топлива выбирается для каждого состояния (например, жидкостный или газовый).
На этапе 702, определяются условия работы системы. В качестве неограничивающих примеров, условия работы могут включать в себя температуру окружающей среды, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, давление воздуха в коллекторе, температуру заряда, и т.д.
Как только условия работы определены, процедура переходит на этап 704, где определяется температуру наддувочного воздуха, и т.д. Температура наддувочного воздуха, например, может определяться на основании входного сигнала датчика температуры, расположенного во впускном коллекторе.
На этапе 706, определяется, является ли температура наддувочного воздуха большей, чем пороговая температура наддувочного воздуха. Пороговая температура наддувочного воздуха может быть переменной температурой, например, которая основана на требуемом рабочем состоянии. Если определено, что температура наддувочного воздуха больше, чем пороговая температура, процедура продолжает движение на этапе 708, где жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, впрыск топлива в форме жидкости предоставляет топливу возможность мгновенно превращаться в парк во впускном отверстии или в цилиндре, так чтоб происходило охлаждение заряда. Таким образом, температура наддувочного воздуха может понижаться до требуемой температуры.
С другой стороны, если определено, что температура наддувочного воздуха меньше, чем пороговая температура, процедура переходит на этап 710, где определяется выходная мощность двигателя. На этапе 712, определяется, меньше ли мощность двигателя, чем пороговая мощность. Например, пороговая мощность может быть переменной и может быть требуемой мощностью, такой как максимальная мощность. Если определено, что мощность двигателя меньше, чем пороговая мощность, процедура переходит на этап 708, где жидкое топливо впрыскивается в двигатель. Например, впрыск жидкого топлива вытесняет меньшее количество воздуха, чем впрыск газового топлива, тем самым, увеличивая заряд воздуха и, соответственно, мощность. Кроме того, непосредственный впрыск жидкого топлива предпочтителен над впрыском во впускной канал, так как непосредственный впрыск вытесняет меньше воздуха, тем самым, увеличивая заряд воздуха и, таким образом, мощность.
С другой стороны, если определено, что выходная мощность двигателя больше, чем требуемая мощность, процедура продолжает движение на этапе 714, где определяется расход топлива. В качестве примера, расход топлива может быть скоростью потребления топлива двигателем. По существу, расход топлива может быть количеством галлонов, например, потребляемых в минуту или на милю. На этапе 716, определяется, является ли расход топлива меньшим, чем пороговый расход топлива. Если определено, что расход топлива меньше, чем пороговый расход топлива, процедура переходит на этап 718, где газовое топливо впрыскивается в двигатель. Например, газовое топливо отбирается из верхней части топливного бака. Так как расход топлива низок, газовое топливо, например, может отбираться из верхней части топливного бака, не охлаждая топливный бак слишком сильно.
Если, взамен, определено, что выходная мощность двигателя больше, чем пороговая мощность, процедура переходит на этап 720, где топливо впрыскивается согласно условиям работы системы двигателя. Например, жидкое и/или газовое топливо может впрыскиваться в зависимости от других условий, таких как описанные выше со ссылкой на фиг. 4-6.
Таким образом, жидкое или газовое топливо может впрыскиваться в двигатель в зависимости от различных условий сгорания. Например, впрыск жидкого топлива благоприятен, чтобы охлаждать наддувочный воздух и повышать выходную мощность двигателя. Впрыск газового топлива благоприятен, когда низок расход топлива.
Продолжая по фиг. 8, показана блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру 800 для определения типа (ов) впрыска топлива на основании условий работы. Более точно, процедура 800 определяет различные условия впрыска топлива, описанные выше со ссылкой на блок-схемы последовательности операций способов, показанные на фиг. 4-7. На основании различных условий впрыска топлива, выбираются благоприятные типы или типы впрыска топлива.
На этапе 802, определяются условия работы системы. В качестве неограничивающих примеров, условия работы могут включать в себя температуру окружающей среды, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, давление воздуха в коллекторе, температуру заряда, и т.д.
Как только условия работы определены, процедура переходит на этап 804, где определяются условия обращения с топливом. Как описано выше со ссылкой на фиг. 4, условия обращения с топливом могут включать в себя условия, такие как температура окружающей среды и температуру хладагента испарителя. На этапе 806, определяются условия экономии топлива. Как описано выше со ссылкой на фиг. 5, условие экономии топлива может включать в себя условия, такие как нагрузка двигателя. На этапе 808, определяются условия обращения с топливным баком. Как описано выше со ссылкой на фиг. 6, условия обращения с топливным баком могут включать в себя условия, такие как температура топливного бака. На этапе 810, определяются условия сгорания. Как описано выше со ссылкой на фиг. 7, условия сгорания могут включать в себя температуру наддувочного воздуха, выходную мощность двигателя и расход топлива.
На этапе 812, одно или более из жидкого, газового и испаренного жидкого топлива впрыскиваются на основании условий по топливу, определенных выше. Например, каждый тип впрыска топлива может использоваться одновременно пропорционально необходимости. В качестве одного из примеров, некоторое количество газового топлива из верхней части топливного бака может использоваться, чтобы добиваться охлаждения топливного бака, но оставшаяся часть топлива может жидким топливом ради повышенной мощности. В качестве еще одного примера, впрыск жидкого топлива может использоваться как можно больше, чтобы поддерживать топливо под капотом холодным. Однако, если топливный бак нагревается в результате, может впрыскиваться газовое топливо из верхней части топливного бака. Кроме того, чтобы повышать экономию топлива, некоторое количество жидкого топлива может направляться через испаритель, чтобы формировать испаренное жидкое топливо для впрыска в двигатель.
Таким образом, один или более типов впрыска топлива могут использоваться на основании различных условий работы, описанных в материалах настоящего описания. Например, впрыск жидкого и газового топлива может использоваться одновременно, впрыск жидкого и испаренного жидкого топлива может использоваться одновременно, или впрыск жидкого, газового и испаренного жидкого топлива может использоваться одновременно.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.