用于加注汽油與cng混合燃料的車輛的使用策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及用于加注汽油與CNG混合燃料的車輛的使用策略。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮天然氣(CNG)是有益于減少發(fā)動(dòng)機(jī)爆震、有益于減少冷起動(dòng)事件中的碳?xì)浠衔锱欧乓约坝幸嬗跍p少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間的二氧化碳排放的高辛烷燃料。然而，相比于液體燃料(諸如柴油燃料或汽油)，CNG具有較低的能量密度。這通常需要將CNG封裝在低溫性氣瓶(以液化天然氣(LNG)的形式)中或封裝在高壓箱(近似200-250個(gè)大氣壓)中。
[0003]為了增加距離以及車輛中存儲(chǔ)的總?cè)剂狭?，CNG可以結(jié)合汽油或柴油燃料使用，從而需要車輛針對(duì)最佳性能在燃料之間切換。然而，對(duì)于所有車輛而言，空間限制不允許包括獨(dú)立的燃料箱。優(yōu)選系統(tǒng)可以是將液體燃料和加壓氣體燃料一起存儲(chǔ)在單個(gè)箱中的一個(gè)系統(tǒng)。具體地，當(dāng)在相對(duì)低的壓力(?10atm)下被存儲(chǔ)在一起時(shí)，CNG能夠部分地溶在汽油或柴油燃料中。
[0004]將加壓氣體燃料與液體燃料的混合物存儲(chǔ)在單個(gè)箱內(nèi)對(duì)燃料使用提出了挑戰(zhàn)，以便獲得使加壓氣體燃料和液體燃料都可用于燃燒的益處。雖然已經(jīng)針對(duì)具有多個(gè)燃料箱的車輛開(kāi)發(fā)了燃料使用策略，但是這些方案不足以控制具有單個(gè)混合燃料箱的車輛的燃料使用。在一些示例中，液體燃料運(yùn)轉(zhuǎn)可以取決于燃料箱壓力在閾值之上，以便將液體燃料分配到燃料軌道。另外，例如，液相成分可以含有CNG與汽油或柴油燃料的混合物。這種混合物具有與任一單獨(dú)的CNG或汽油/柴油燃料不同的性質(zhì)，并且必須在車輛的燃料使用策略中予以考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述問(wèn)題，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)了至少部分地解決這些問(wèn)題的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)不例中，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括:響應(yīng)于燃料箱中的壓力低于壓力閾值，僅將液體燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，燃料箱存儲(chǔ)液體燃料和部分地溶在液體燃料中的加壓氣體燃料。以此方式，可以節(jié)省加壓氣體燃料，因此維持燃料系統(tǒng)內(nèi)的壓力梯度，并且允許加壓氣體燃料例如在冷起動(dòng)狀況期間的明智使用。
[0006]在另一示例中，一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)，包括:燃料箱，其被配置為存儲(chǔ)液體燃料和能夠部分地溶在液體燃料中的加壓氣體燃料；一組直接燃料噴射器，其與一組汽缸連通；第一燃料管路，其被耦接在所述一組直接燃料噴射器與燃料箱之間，第一燃料管路被配置為向所述一組直接燃料噴射器供應(yīng)液體燃料；一組進(jìn)氣道燃料噴射器，其與所述一組汽缸連通；第二燃料管路，其被耦接在所述一組進(jìn)氣道燃料噴射器與燃料箱之間，第二燃料管路被配置為向所述一組進(jìn)氣道燃料噴射器供應(yīng)加壓氣體燃料；以及控制器，其被配置為具有存儲(chǔ)在非臨時(shí)性存儲(chǔ)器中且可由處理執(zhí)行如下動(dòng)作的指令:響應(yīng)于燃料箱中的壓力低于壓力閾值，使用來(lái)自所述一組直接燃料噴射器的燃料而不使用來(lái)自所述一組進(jìn)氣道燃料噴射器的燃料運(yùn)轉(zhuǎn)所述一組汽缸。以此方式，發(fā)動(dòng)機(jī)可以只以直接噴射的液體燃料運(yùn)轉(zhuǎn)，且同時(shí)維持足夠的辛烷可用性。
[0007]在另一示例中，一種用于具有被配置為存儲(chǔ)液體燃料和能夠部分地溶在液體燃料中的加壓氣體燃料的燃料箱的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包括:響應(yīng)于燃料箱中的壓力低于壓力閾值，僅將液體燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)；以及響應(yīng)于燃料箱的液面低于液面閾值，僅將加壓氣體燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)。以此方式，如果需要，可以基于當(dāng)前的燃料可用性，維持發(fā)動(dòng)機(jī)以液體燃料、加壓氣體燃料或兩種燃料的組合來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。
[0008]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖參照以下【具體實(shí)施方式】時(shí)，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將是易于理解。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被所附于【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示意地描述了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的示例實(shí)施例。
[0011]圖2示出了被配置為以氣體燃料與液體燃料的混合物運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖3示出了用于圖1和圖2中所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料系統(tǒng)的燃料使用策略的示例高級(jí)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明涉及用于包括以液體燃料和氣體燃料二者運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃料使用策略的系統(tǒng)和方法，其中這兩種燃料被一起存儲(chǔ)在高壓燃料箱中。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括被配置為具有如圖1所示的進(jìn)氣道燃料噴射器和直接燃料噴射器的汽缸。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括耦接至具有如在2中所描述的燃料輸送系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。圖3圖示說(shuō)明了用于圖1和圖2中所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃料使用策略的示例方法。
[0014]圖1描述了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置132來(lái)自車輛操作者130的輸入控制。在這個(gè)示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸(即燃燒室)14可以包括燃燒室壁136，活塞138被設(shè)置在其中。活塞138可以被耦連至曲軸140，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦連至乘客車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，起動(dòng)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦連至曲軸140，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0015]汽缸14能夠經(jīng)由一系列進(jìn)氣通道142、144和146接收進(jìn)氣空氣。除了汽缸14之夕卜，進(jìn)氣通道146還能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸連通。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣通道可以包括升壓裝置，諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出了被配置為具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)10，其中渦輪增壓器包括在進(jìn)氣通道142和144之間布置的壓縮機(jī)174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。壓縮機(jī)174可以經(jīng)由軸180至少部分地由排氣渦輪176提供動(dòng)力，在此情況下升壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)10裝備有機(jī)械增壓器的其他示例中，排氣渦輪176可以可選地被省略，在此情況下壓縮機(jī)174可以由來(lái)自馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸入提供動(dòng)力。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可以沿發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道被提供，以用于改變提供給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣的流速和/或壓力。例如，如在圖1中示出的，節(jié)氣門162可以被布置在壓縮機(jī)174的下游，或可以替代性地被提供在壓縮機(jī)174的上游。
[0016]除了汽缸14之外，排氣通道148還能夠從發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸接收排氣。排氣傳感器128被顯示為耦連至排放控制裝置178上游的排氣通道148。傳感器128可以是用于提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋?傳感器、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如所示出的)、HEGO (加熱型EGO) >NOx,HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。
[0017]發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)或更多個(gè)排氣門。例如，汽缸14被顯示為包括位于汽缸14的上部區(qū)域的至少一個(gè)進(jìn)氣提升閥150和至少一個(gè)排氣提升閥156。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區(qū)域的至少兩個(gè)進(jìn)氣提升閥和至少兩個(gè)排氣提升閥。
[0018]進(jìn)氣門150可以由控制器12經(jīng)由致動(dòng)器152控制。類似地，排氣門156由控制器12經(jīng)由致動(dòng)器154控制。在一些情況期間，控制器12可以改變提供給致動(dòng)器152和154的信號(hào)，從而控制相應(yīng)進(jìn)氣門和排氣門的打開(kāi)和關(guān)閉。進(jìn)氣門150和排氣門156的位置可以由相應(yīng)的氣門位置傳感器(未示出)確定。氣門致動(dòng)器可以是電動(dòng)氣門致動(dòng)型或凸輪致動(dòng)型或其組合?？梢酝瑫r(shí)控制進(jìn)氣和排氣門正時(shí)，或者可以使用可變進(jìn)氣凸輪正時(shí)、可變排氣凸輪正時(shí)、雙獨(dú)立的可變凸輪正時(shí)或固定凸輪正時(shí)的可能性中的任一個(gè)。每個(gè)凸輪致動(dòng)系統(tǒng)可以包括一個(gè)或更多個(gè)凸輪，并且可以使用可以由控制器12運(yùn)轉(zhuǎn)以改變氣門運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)。例如，汽缸14可以替代地包括經(jīng)由電動(dòng)氣門致動(dòng)控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪致動(dòng)控制的排氣門。在其他實(shí)施例中，進(jìn)氣和排氣門可以由共同的電動(dòng)氣門致動(dòng)器或致動(dòng)系統(tǒng)或者可變氣門正時(shí)致動(dòng)器或致動(dòng)系統(tǒng)控制。
[0019]汽缸14能夠具有一定壓縮比，其為活塞138在下止點(diǎn)時(shí)與在上止點(diǎn)時(shí)的容積之t匕。通常，壓縮比在9:1至10:1的范圍內(nèi)。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增加壓縮比。例如，當(dāng)使用更高的辛烷燃料或具有更高的潛熱焓的燃料時(shí)，這種情況可以發(fā)生。如果使用直接噴射，則由于其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的影響，同樣可以增加壓縮比。
[0020]在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括用于使燃燒開(kāi)始的火花塞192。在所選運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，響應(yīng)于來(lái)自控制器12的火花提前信號(hào)SA,點(diǎn)火系統(tǒng)190能夠經(jīng)由火花塞192向燃燒室14提供點(diǎn)火火花。然而，在一些實(shí)施例中，火花塞192可以被省略，諸如在發(fā)動(dòng)機(jī)10可以通過(guò)自動(dòng)點(diǎn)火或通過(guò)燃料噴射來(lái)開(kāi)始燃燒的情況下，這可以是一些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。