CN101418752A

CN101418752A - 用于内燃机的lpg供给的方法和组件

Info

Publication number: CN101418752A
Application number: CNA2007101812675A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·塞拉特
Original assignee: Mtm Co Ltd
Current assignee: M T M 有限公司; Mtm Co Ltd
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: CN101418752B

Abstract

本发明公开了一种将LPG供给内燃机(1)的方法和组件(2)，根据该方法和组件，在发动机的一些操作时刻过程，确定供给到喷射器(4)的LPG的温度被确定，并且确定对于每个温度值的最大最优压力的相对应值，从而使得LPG保持在气相；调整喷射器进来的LPG的真实压力，从而使得与最大最优确定压力大体相等，并且来自喷射器的燃气流根据发动机入口的调整的有效压力和LPG温度的有效压力而被调整。

Description

用于内燃机的LPG供给的方法和组件

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的LPG供给的方法。

背景技术

用于内燃机的LPG供给系统一般涉及供给装置的使用，该供给装置包括LPG箱(部分是液体且部分是气相的)，通过发动机冷却液体加热的减压器和蒸发器组件，以及两个在不同的节点都连接到箱子的分离的燃气供给系统，以吸取一个气态的LPG和另一个液态的LPG。已知的供给系统也包括选择组件，用于当发动机冷却液体温度低于确定的临界值时，启动气相燃气供给(或者LPG)时的气路，并且一旦冷却液体的温度超过上面的临界值时，则启动液相供给LPG的气路。换句话说，一旦冷却液能够供给用于气化液态LPG的热能，选择组件控制从气态到液态供给的切换。

前面说明的已知的供给系统，即使从制造的角度来看也非常复杂，特别是对于两个燃气不同的供给系统和选择组件。

发明内容

本发明的目的是给出一种为内燃机供给LPG的方法，能够容易且经济地解决上面的问题，并且同时允许发动机在任何工作条件下以最大的性能工作。

根据本发明，提供了一种将LPG供给到内燃机的方法，该方法包括将以气态形式的可变流率的LPG通过喷射器装置向发动机发送的步骤，其特征在于，在发动机工作的多个时间内确定供给到喷射器装置的LPG的各个温度，以对于大多数所述LPG温度确定匹配的最优最大压力值，从而使得LPG保持为燃气状态，并且以使得有效压力大体与确定的最优最大值大体相等的方式调节进入到燃料喷射器装置的有效LPG压力。

另外，本发明涉及用于将LPG供给内燃机的组件。

根据本发明，提供了将LPG供给到内燃机的组件，该组件包括喷射器装置，用于将以气相的可变的LPG流供给到发动机，其特征在于，进一步包括第一确定装置，用于确定在与发送到所述喷射器装置的LPG的温度相对应的发动机的多个操作时刻；第二确定装置，对于上面的LPG的温度的至少部分，用于确定LPG的最大最优压力的相应值，从而使得LPG保持为气相；以及调节装置，用于调整进入喷射器装置的LPG的有效压力，从而使得该有效压力与确定的最大最优压力值相对应的值大体相等。

附图说明

参考附图对本发明进行说明，其中这些附图所表示的例子不是限制性的应用实施例，图中：

图1是用于发动机LPG供给组件的优选应用的方块图；

图2显示了图1示意显示的特定的组件并且是剖面图；以及

图3至5是指示了在图1所示的组件在工作过程中的一些显著的变量的图。

具体实施方式

图1中，标记1整体被指定为车辆(未显示)的内燃机，该车辆优选是运货车(goods moving vehicle)，例如叉式升降机(forklift)，不失一般性，本说明书中以叉式升降机为例。

发动机1被改变成只利用气态的LPG，并且通过供给组件2供给，该供给组件2包括箱体3，LPG以液相形式从该箱体取出，已知类型的一个或多个喷射器4(示意显示)，该喷射器适合在发动机1的容室1a内供给有效的燃气流Qg。容室1a也被供给可控的空气流，该空气流是通过已知的节流调节系统或者装置(用数字6指示)来供给。一直参考图1，组件2进一步包括到喷射器4的LPG压力控制装置7，和根据LPG在喷射器4的入口的温度通过喷射器4自身供给的LPG燃气流控制装置8，发动机1的操作条件下面更好的解释。

该装置7包括存储块9，LPG压力/温度界限曲线(在图3中标记为A)在该存储块内存储。如图3所示的图中，界限曲线A将LPG是液相的区域10和LPG是气相的区域11分开。

该装置7还包括确定块12，用于确定发送到喷射器4的LPG的温度。在公开的例子内，该块12能够确定上面提到的温度，通过在上游喷射器4的选取和/或在喷射器自身内选取，或者根据电机1的冷却液的温度和/或LPG的流速，这两种方法都可以。在最后的情况下，冷却液管道13将发动机1连接到块12。随在车辆点火启动时且随发动机的转速rpm(由N表示的曲线)改变的LPG温度变化由图4中线T表示。块9和12连接到块15，该块15是装置7的一部分，并且能够确定用于块12接收的每个温度值的燃气压力限制值。为了以气相形式供给LPG，通过利用获取每个温度值的安全操作用最大最优压力值的可变安全校正因数，上面的限制值被块15自身所减小。

在优选实施例中，操作的最大最优压力值构成了图3中线B的部分。

参考图1，装置7还包括用于对抗和调节的块18，该块18适用于检查传送到喷射器4的LPG的压力，从而使得该压力在每时刻与确定的最大最优压力值大致相等。

根据图2所显示的，块18包括压力截取阀/压力减小阀19，该阀19具有入口20和出口21，该入口20连接到LPG箱3或到不同压力室，该出口21连接到喷射器4，阀19还包括连接到出口21的容室23，并且通过通道24与入口20相通。阀19进一步包括防水室25和关闭物28(shutter)，该防水室25通过弹性隔膜27从容室23分开，该关闭物28由隔膜27携带并且在隔膜和弹簧的作用下在关闭位置(如图2所示)和开启位置之间移动，其中，在该关闭位置处容室23通过关闭通道24而与入口20隔开，在该开启位置处可以允许LPG在入口20和容室23之间流动。

一直参考图2，块18包括常闭的单-稳定调节电磁阀31，该阀31具有连接到入口20的入口和与容室25连通的出口。容室25连接到另一个常闭的单-稳定调节电磁阀32，该阀32的出口连接到出口21。电磁阀31和32被控制并且通过控制单元33选择性地启动，该控制单元连接到与出口21连接的压力传感器35用于接受供给到喷射器4的LPG的有效压力值，该控制单元还连接到块15用于接受最大最优压力值。

控制单元33包括比较块34，在比较接受到的两个压力值后，该比较块发出差值信号，根据该差值信号，控制单元33启动电磁阀31和32中的一个或者另一个。

LPG有效压力的时间趋势在图4中通过曲线C表示(仅仅用于例示)。

一直参考图1，喷射器4是通过合理的控制单元37来控制，以将最优的LPG流供给到发动机1，在优选说明的例子中，燃气流的趋势在图4中用曲线F表示。

控制单元37是装置8的一部分，该装置8也包括传感器35和第二压力传感器39，以将对应于供给到喷射器4的LPG的有效压力信号和对应于容室1a内的压力信号分别供给到控制单元37，一般已知为过程图(Pmap)。

根据两个接受的信号，特别是在两个信号之间的连接、喷射器制造特征和确定的温度的基础上，控制单元37控制喷射器的打开度和开启时间，从而使得发动机1总是供给有所需的LPG流。还是一直参考图1，装置8进一步包括控制单元41，以在一些操作条件中限制容室1a内的压力。特别地，控制单元41包括存储块，在该存储块内存储容室1a的多个Pmap压力最大值。所有这些最大压力值限定了图4中的曲线D。根据进入到喷射器4的LPG有效压力值、喷射器的尺寸特征、通过控制单元37确定的传送到发动机1的容室1a的LPG流的值、和确定的LPG的温度值，来数值地确定最大压力值。方便地，控制单元41根据图5中的曲线确定每个操作时刻容室1a中可以接受的最大压力值的值，其中图5中的曲线表示根据燃气流、和进入到喷射器4的LPG自身的温度和压力的变化的容室1a的最大压力值。图5中的曲线图仅仅只是了一部分曲线：每一个是对应于进入到喷射器4的LPG压力的确定值和温度确定值的等压线。，曲线被设置成沿图5中的箭头K所指示的方向压力逐渐增大。

容室1中的压力、真实的燃气压力和温度、喷射器和燃气流的特征之间相关联的数学关系式如下。

Qg = \frac{S \cdot Pg}{\sqrt{RT}} \cdot \sqrt{2 \cdot \frac{k}{k - 1} \cdot [{(\frac{Pmap}{Pg})}^{\frac{2}{k}} - {(\frac{Pmap}{Pg})}^{\frac{k + 1}{k}}]}

其中，Pg是指从传感器38读取的有效燃气压力，Pmap是指从传感器39读取的容室1a内的压力，Qg是指传送到发动机的LPG流，S是指喷嘴的等价截面，R和T分别是弹性常量和燃气温度，K是燃气膨胀的多变指数(polytropic exponent)。当变量是固定时，根据在先数学关系，计算使喷射器供应所需燃气流的容室1a最大压力。

另外，控制单元41进一步包括比较块45，该比较块将在容室1a内的即时压力值与相应的计算得最大值进行比较，并且当检测到温度值超过计算值时，发出信号到操作节流装置6的控制块45，从而限制容室1a的压力小于最大的计算值，由此限制发动机1的动力。在控制操作的过程中，容室1a内的压力值通过图4中的曲线E指示。

发动机1启动之后的组件2的操作结合图1和图3-5中的图谱进行说明。当启动发动机1以及经过多个下面的时刻直到达到运行的状况时，块12确定供给到喷射器4的燃气温度，同时传感器35和39检测在喷射器2的入口和发动机的容室1a内的LPG的压力。在每个操作时刻和至少对于其中的部分时刻内，块12将温度值发送到块15。参考存储在块9内的曲线A，块15确定LPG的最大最优压力值。通过取曲线A上的压力限制值并且用获取图3的线B所限定的优化压力用一系列值的可变安全校正因数来减小它，从而获得最大最优压力值。在每个时刻，块18通过将其引至靠近相应的最大最优压力值来调整发送到喷射器的燃气有效压力。该调整实现如下：传感器35收集在出口21处的LPG有效压力，并且将该值发送到控制单元33，该控制单元33将它与确定的最大最优压力值进行比较。如果收集的压力比相应的最大最优压力值大，控制单元33启动将容室25连接到出口21的电磁阀32。通过这样做，在容室35内的压力下降直到与容室21内的压力值相等。对于在隔膜27和弹簧29上的压力差，关闭物28从关闭位置移动，以能够产生压降。另一方面，当至出口21的压力比相应的最大最优压力值小时，控制单元33启动电磁阀31，以增大容室25内的压力，由于在隔膜27上的更大的压力差的作用下而使得关闭物从开启位置移动，以产生压力增大。通过这样做，在出口31内的LPG有效压力具有总是接近确定的最大最优值的值，没有显著的差异。

在说明的每个操作时刻内，传感器35和39收集压力值，并且发送到控制单元37，该控制单元根据温度调整喷射器的时序和开度，从而供给所需的LPG量。当在次临界(sub-critical)的条件工作时候，通过喷射器4的燃气流的物理限制是通过控制单元41来管理的，该控制单元根据发动机容室1a的压力、LPG有效压力、供给到喷射器的燃气流和燃气温度、来确定某些操作时刻容室1a内的可接受的最大压力值。当在容室1a的压力超过该值时，控制单元41作用在装置6上，以调整节流体，以控制在容室1a内的压力值，从而将压力保持在限制值或者小于该值。

清楚的是，在容室1a内的最大压力必须考虑到，当该值能够被保持高于小(more higher than less)时，燃气流是所需的燃气流。无论如何，一旦没有增压发动机，通过空气压力确定容室1a内的压力的限制值。在接着进行的基础上，清楚地是，即时收集供给燃气的温度并且确定对应于目标值自身的燃气的每个温度值接近限制值，以允许总是以气相燃气限制条件操作，这意味着利用最优的效率，而没有利用液相的LPG。

类似地，喷射器根据如直接检测到的供给有效压力和供给的燃气有效温度，允许在正常的操作期间和当喷射器工作或者在接近次临界条件下工作时，对发送到发动机的燃气流进行精确的控制和调整。在最后一种条件下，说明的组件2能够通过在空气-LPG入口容室内的压力而干涉发动机的控制和发动机的供给动力，这是根据喷射器前和后的压力，几何特性，温度和进入喷射器的有效燃气流来实现的。这特别地重要，并且在发动机点燃之后的接着的瞬间内具有特定的值，如图4中的变量所指示。

事实上，在该瞬间内，燃气压力随着温度增大，直到在程序过程中选择最大值。该最大值时根据通过发动机和喷射器特性所需的燃气流。

对有上面的所述，清楚地是，在不背离权利要求所限的范围的前提下可以对方法和组件2进行修改。特别地，不同于仅用于例示方式所指示的曲线和比率可以用于确定最优最大压力，燃气流和容室1a内的压力。

Claims

1.一种用于将LPG供给内燃机的方法，该方法包括通过喷射器(4)装置将气相的可变流速的LPG传送向发动机的阶段，其特征在于，在发动机工作的多个时刻，确定供给到喷射器装置的LPG的各个温度，以确定用于几乎一些所述LPG的温度的、匹配的最优最大压力值，从而使得LPG保持在气态，并且以使得有效压力大体与确定的最优最大值大体相等的方式调节进入到燃料喷射器装置的有效LPG压力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过直接检测上述喷射器装置的入口或内部的LPG的一个对应温度，来确定上述温度中的每个。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于严格相同时刻的上述发动机的冷却液体的温度，来确定LPG的上述温度中的每个。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过存储LPG的界限曲线和获取用于上述确定温度的至少一部分的、对应压力值的曲线，来实现LPG的所述压力最优最大值的检测，所述界限曲线使液相的燃气区域与气相的燃气区域分隔开。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据上述温度，减小通过确定的减小因数和变量所获取的上述压力值，以获得上述最大最优压力值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有效压力的调节是通过在每个所述时刻内检测传送到喷射器的燃气的压力，将所述检测的压力与相对应的最大最优压值相比较，并且选择性地启动用于校正所述有效压力的第一和第二电磁阀来实现。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述时刻，至少通过所述燃气有效压力的作用，通过改变喷射器的开启时间来控制所述LPG流。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在这些时刻中的至少一部分，LPG燃气流也通过在所述发动机的LPG—空气入口的容室内的压力和LPG的所述有效压力之间的比率来控制。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在上述工作时刻中的至少一些中，至少根据所述有效压力和传送到LPG—空气入口的上述容室的LPG流的压力，使LPG—空气入口的所述容室内的所述压力被限制在确定的阈值之下。

10.一种用于将LPG供给到内燃机的组件，该组件包括喷射器装置，用于将气相的可变LPG流供给到发动机，其特征在于，进一步包括第一确定装置，用于确定与传送到所述喷射器装置的LPG的温度相对应的多个发动机的操作时刻；第二确定装置，用于确定对于上述LPG的温度的至少一部分的、LPG的最大最优压力的对应值，从而使得LPG保持在气相；和调节装置，用于调整进入到喷射器装置的LPG的有效压力，以便与确定的最大最优压力值的对应值大体相等。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述第二确定装置包括：存储装置，用于存储LPG的界限曲线，该界限曲线从液相的燃气区域分离气相的燃气区域；以及计算装置，该计算装置用于确定该曲线和确定对应压力值的所述温度的至少一些。

12.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述调节装置包括截取阀，该截取阀包括：适于连接到LPG箱的入口，适于连接到所述喷射器装置的出口；与所述出口和所述入口相连通的第一容室；通过挠性隔膜与所述第一容室分开的第二容室；和关闭物，其通过所述隔膜控制，并且在关闭位置和打开位置间可移动，在关闭位置处将上述第一容室与所述入口分开，在打开位置处允许所述入口和所述第一容室之间的燃气流通；放置在所述入口和所述第二容室之间的第一校正电磁阀，放置在所述第二容室和所述出口之间的第二校正电磁阀，控制装置设置用于选择性地操作所述第一和第二电磁阀。

13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，所述控制装置包括比较装置，用于在每个所述时刻将在所述出口内的LPG的压力值与所述最大最优压力值相比较，并且用于根据所述比较向一个或者另一个所述电磁阀发送启动信号。

14.如权利要求10所述的组件，其特征在于，还包括：确定装置，用于在所述时刻的至少一部分中，至少根据所述压力有效值和传送到LPG—空气入口的所述容室内的压力值，来确定LPG—空气入口的容室内的压力的阈值；以及限制装置，以将入口的所述容室的压力限制在所述阈值之下。