CN102192032A - 冷启动燃料控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在冷启动期间控制液化石油气(LPG)到燃料供应系统的喷射器的供应的燃料控制系统。该燃料控制系统包括压力调节器和冷启动燃料控制阀，该冷启动燃料控制阀用来在LPG压力低于压力调节器的额定设定点压力时调节到喷射器的燃料。该冷启动燃料控制阀可与燃料锁止阀并联或串联。该系统可配置成在LPG压力低于额定设定点压力时将有限离散量的LPG供应到喷射器，以允许LPG在通过喷射器喷射之前蒸发。本发明还提供了在非冷启动和正常运行期间对冷启动燃料控制阀的操作，以及一种使用燃料控制系统启动运行于液化石油气上的发动机的方法。

Description

冷启动燃料控制系统
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2010年3月5日提交的第61/311,092号美国临时专利申请的权益，该申请的全部教导和公开内容通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明一般地涉及燃料控制系统，特别地涉及可配置成改善燃烧发动机的冷启动的燃料控制系统，本发明更特别地涉及使用液化石油气(LPG)的燃烧发动机。
背景技术
用于车辆应用中的液化石油气(LPG)通常以饱和液体状态存储在罐或瓶中，并且燃料被当作液体送入燃料控制系统。被送到系统的液体的压力直接取决于罐内燃料的温度和燃料的成分。
如果罐压力低于系统额定设定点(例如，在额定操作期间供应到燃料喷射器的压力)，燃料喷射器上游的压力调节器将处于非激活状态。这是因为压力已经低于压力调节器被配置成使燃料压力下降的额定设定点。如此一来，液体燃料将被引入喷射器，并且发动机将由于燃烧室内过度富含燃料的燃料-空气混合物而不能启动。这是由这种事实造成的：绝大多数LPG燃料的液体浓度为蒸气浓度的大约150-200倍。
当大量的丁烷存在于燃料中、环境温度冷、燃料冷、发动机冷、和/或使用高压喷射系统时，这通常就是个问题。如此一来，当车辆在寒冷的冬季月份被保留在室外时，这就成为了特殊的问题。
传统解决此问题的方法是将燃料系统压力额定设定点调至罐内燃料的蒸气压力之下。这可通过手动地调节燃料压力设置而在现有系统上实现。然而，如果系统使用该手动调节方法，如此做可需要系统硬件的其他改变以增加燃料流量(即增加附加喷射器到系统、更大的喷射器、其他附加硬件)，进而避免对系统性能产生不利影响，比如来自缩减压力引起的限制燃料流、来自更低系统压力的瞬时响应、更差的燃料控制、密封系统能力的丧失等引起的最大发动机功率的减少。
本发明的实施方式提供了一种系统，该系统避免调节燃料系统压力额定设定点的需要，以在燃料压力低于系统标准条件下运行时的压力额定设定点时启动内燃机的冷启动。
发明内容
考虑到上文，本发明的实施方式提供了一种新的、改进的液化石油气(LPG)燃料控制系统，以控制从LPG罐供给发动机的燃料，其克服了现有技术现存的一个或多个问题。该系统提供了改进的冷启动操作，以避免在LPG流过下游喷射器之前因未能蒸发LPG而引起大量流入发动机。
本发明的实施方式将通过限制液体燃料的流动而允许系统自动地补偿不同的混合燃料，以在冷启动期间不依赖于额定燃料压力设置的情况下获得预定燃料压力设定点。这种实施方式也允许系统适于改变条件以便优化系统性能，比如增加因系统的温度增加而引起的燃料流动以及特别是流过其中的燃料。其他喷射系统将需要系统压力设置的手动改变以及可能的其他硬件配置，以获得在整个燃料运行范围内的期望系统性能。
在一个实施方式中，系统在冷启动操作期间使用流体地位于压力调节器上游的冷启动燃料控制阀，以调节液态LPG到下游系统特别是喷射器的供给，以调节液态LPG的压力，从而允许LPG蒸发。
在更具体的实施方式中，系统可包括与冷启动燃料控制阀串联或并联连接的燃料锁止阀。燃料锁止阀通常由仅处于全开或全闭位置之间的系统电子控制器所控制。在更具体的实施方式中，燃料锁止阀包括具有第一流动面积的第一孔，并且冷启动燃料控制阀包括具有第二流动面积的第二孔，该第二流动面积小于第一流动面积。甚至更具体的实施方式具有由第一孔直径限定的第一流动面积，该第一孔直径是限定第二流动面积的第二孔直径的大约2至6倍大。
在一个实施方式中，第一流动面积由大约0.2到0.3英寸的第一直径限定，第二流动面积由大约0.05到0.1英寸的第二直径限定。
在一个实施方式中，系统包括与冷启动燃料控制阀可操作地连接的控制器，以及至少一个用于检测LPG的至少一个特性的传感器。控制器根据LPG的特性可操作地控制冷启动燃料控制阀。在更具体的实施方式中，控制器与用于检测冷启动燃料控制阀下游的LPG的温度和压力的温度传感器和压力传感器连接。在更具体的实施方式中，控制器还与发动机冷却剂温度传感器连接。控制器基于燃料控制阀下游的LPG的温度和压力以及发动机冷却剂的温度控制冷启动燃料控制阀。该控制器可配置成在LPG的温度和压力以及发动机冷却剂的温度在各自的阈值之下时仅以冷启动辅助模式操作。
在一个实施方式中，至少一个LPG喷射器处于压力调节器的下游，并使温度和压力传感器处于喷射器的上游。可使用一个或多个喷射器的喷射器配置。
在一个实施方式中，系统包括压力调节器下游的至少一个LPG喷射器。控制器可配置成具有冷启动辅助模式。控制器可配置成打开冷启动燃料控制阀达预定时间周期，以允许离散量的LPG流过冷启动燃料控制阀。控制器然后可配置成关闭冷启动燃料控制阀，直至LPG喷射器和冷启动燃料控制阀之间的压力下降到预定冷启动压力最小值之下为止。控制器配置成再次打开冷启动燃料控制阀以允许第二离散量的LPG流过冷启动燃料控制阀，在此时控制器关闭冷启动燃料控制阀。离散量的LPG充分低以保持压力足够低，以允许在冷启动条件(冷启动条件是指使LPG压力调节器不可操作使得LPG在流过LPG压力调节器时不再蒸发的条件)期间蒸发LPG。在LPG流过喷射器之前被蒸发的离散量的LPG坐落的部分称为取样部分。
在另一个实施方式中，冷启动燃料控制阀的运行可在发动机的正常运转期间继续。在此实施方式中，冷启动燃料控制阀在此正常运转期间起控制LPG压力的功能，如此一来就消除了对LPG压力调节器的需要。优选地，这种实施方式包括热交换器，以执行LPG压力调节器的热交换部分在其他实施方式中所起的相同功能。
一种启动在液化石油气上运行的发动机的方法包括如下的步骤，该方法使用具有压力调节器和压力调节器上游的冷启动燃料控制阀的燃料控制系统。首先，系统对LPG的温度和压力进行取样，以确定是否需要冷启动辅助。当LPG的温度和压力均在各自的预定阈值之下时就被确定了。如果需要冷启动话，该方法还包括仅将离散量的LPG供应到冷启动燃料控制阀下游的系统喷射器装置的步骤。这防止系统将液态LPG供应到喷射器装置。将离散量的LPG供应到喷射器装置、即冷启动辅助阀的下游的步骤也可用来提供LPG，以对LPG温度和压力进行取样，进而确定是否需要冷启动辅助。
在冷启动辅助运行期间，方法也可包括如下步骤：监测供应到喷射器装置的离散量的LPG的压力；然后在供应到喷射器装置的离散量的LPG的压力低于预定冷启动压力最小值时将第二离散量的LPG供应到喷射器装置。
另外的方法可包括在对LPG的温度和压力进行取样期间对发动机冷却剂温度进行取样以及在发动机冷却剂温度低于发动机冷却剂温度阈值时确定需要冷启动的步骤。
根据本发明的附加方法可包括在确定需要冷启动辅助之后对LPG的温度和压力进行取样的步骤。更特别的方法可包括在LPG的温度或压力在各自的阈值之上时终止冷启动辅助。当发动机的冷却剂温度被监测时，冷启动辅助可在LPG的温度、LPG的压力或发动机冷却剂的温度在各自的阈值之上时终止。
对LPG的温度和压力进行的取样允许系统能通过限制液态燃料的流动自动地补偿不同燃料的混合，以在不依赖LPG压力调节器提供的额定燃料压力设置的情况下，导致预定的冷启动燃料压力设定点。这也允许系统适于改变条件，以便通过分析LPG特性比如蒸气压力的变化来优化系统性能。
在另一个实施方式中，在发动机的初始冷启动期间执行的方法在发动机的正常运行期间被继续。在这种方法中，冷启动燃料控制阀的操作控制LPG的压力，从而可消除LPG压力调节器。
本发明的其他方面、目标和优点通过结合附图进行描述的如下详细描述变得清楚明白。
附图简要说明
加入说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的若干方面，其与说明内容一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的与燃料控制系统连接的发动机的第一实施方式的示意性描述，该第一实施方式可配置成提供具有与燃料锁止阀串联的冷启动燃料控制阀的冷启动辅助；
图2是根据本发明实施方式的与燃料控制系统连接的发动机的第二实施方式的示意性描述，该第二实施方式可配置成提供具有与燃料锁止阀并联的冷启动燃料控制阀的冷启动辅助；
图3是图示根据本发明实施方式的图1和2的燃料控制系统在初始启动期间执行的不同步骤的简化流程图；
图4是根据本发明实施方式的与燃料控制系统连接的发动机的第三实施方式的示意性描述，该第三实施方式可配置成提供冷启动辅助和无需单独的压力调节器的情况下通过冷启动燃料控制阀调节的正常发动机运行；
尽管将连同某些优选实施方式对本发明进行描述，但并非打算将本发明限于这些实施方式。相反地，意图覆盖包含在附加权利要求所限定的本发明精神和范围内的所有备选、改进和等效方案。
具体实施方式
图1是根据本发明实施方式具有燃料控制系统102的发动机100的示例性实施方式的示意性描述。燃料控制系统102控制燃料从储油罐104(也称作瓶)到发动机100的供应，以最大化发动机性能。这可基于不同的发动机参数，比如燃料温度、燃料压力、发动机温度、曲轴位置、进气歧管压力等，通过提供最优的燃料-空气比率获得。在示出的实施方式中，供应到发动机100的主燃料是存储在罐104中的液化石油气(LPG)。
本系统可配置成克服与使用LPG的冷启动发动机相关的长期存在的问题。更特别地，系统避免在冷启动期间需要将LPG压力调节器106的额定设定点压力调至更低值，以提高LPG在被供应到燃料喷射器108、110之前的蒸发。
本系统的燃料喷射器108、110可配置成控制上游蒸气LPG而非液态LPG的燃料流动。这特别要归因于这种事实：液态LPG具有大约200倍的蒸气LPG的浓度。如此一来，如果喷射器配置成使用蒸气LPG操作，如果它们喷射相同量的液态LPG，它们将喷射过多的200倍的LPG到节气门体112，其产生燃料浓度极高的燃料-空气混合物，使得燃料将不在发动机100内燃烧，从而阻止发动机100运行。
在简要介绍的基础上，将更加完整地描述图1所示系统的操作。
燃料控制系统102包括与多个传感器和装置连接的电子控制单元(ECU)114，以用于监测发动机和其他系统参数，然后用来基于这些参数控制发动机100的运行。图示实施方式中的ECU114的一个特殊功能是控制LPG被供应到发动机100的速率或者燃料是否能被供应到发动机100。本发明的图示实施方式的燃料控制系统102，特别是ECU114，可配置成具有冷启动辅助模式以辅助在冷启动条件期间启动发动机100。
为此，燃料控制系统102包括与ECU 114可操作地连接并受ECU 114控制的冷启动燃料控制阀116。冷启动燃料控制阀116用来控制冷启动操作期间的燃料流动，如下文将更完整地描述的那样。燃料锁止阀118布置在冷启动燃料控制阀116的下游并与燃料控制阀116串联。燃料锁止阀118被用来提供一种用于快速和完全地切断从罐104到发动机100的燃料流动的方法，以考虑到发动机的停止或其他安全因素。
在典型的配置中，燃料锁止阀118的孔直径将处于冷启动燃料控制阀116的孔直径的2-6倍，这可导致4-36倍大的流动面积。例如，在一个实施方式中，燃料锁止阀118的孔直径在大约0.2英寸到0.3英寸，更优选地为大约0.25英寸，而冷启动燃料控制阀116具有大约0.05英寸到0.1英寸的孔直径，更优选地为大约0.0625英寸。
燃料锁止阀118和冷启动燃料控制阀之间的进一步区别在于燃料锁止阀118通常可配置成仅在全开或全闭下操作的两状态阀，而冷启动燃料控制阀116可配置成在全开和全闭之间的多个状态下操作，以调节通过其中的燃料流动，而非配置成简单地允许燃料禁止流动或全部流动，如同燃料锁止阀118中的那样。
冷启动燃料控制阀116和燃料锁止阀118均插入在LPG压力调节器106和燃料罐104之间。如上所述，该系统具有串联的阀116和阀118。如此一来，从罐流入发动机100的所有LPG必须流过阀116和阀118。喷射器108、110经由燃料流动管路120(将LPG压力调节器106和节气门体112流体地连接起来)被流体地连通到LPG压力调节器106。在LPG与空气混合之后，燃料-空气混合物通过进气歧管122传给发动机。
在一些实施方式中，燃料流动管路120可与置于喷射器和LPG压力调节器106之间的分配块(也称作燃料共轨)的一部分连接或形成为所述一部分。燃料然后从这种分配块流到喷射器。喷射器可被安装到节气门体112或节气门体112之上的适配器。
从LPG压力调节器106到喷射器108、110的流动通道可包括蓄液器，以集水坑136的形式示出。该蓄液器增加压力调节器106和喷射器108、110之间的流动通道的体积，以辅助液态LPG在冷启动辅助操作期间的蒸发。在其他实施方式中，蓄液器可采用其他形式，比如凝结过滤器。优选地，蓄液器也可构造并布置成防止液态LPG沿流动通道流到喷射器108、110。蓄液器可包括排泄阀或其他构件以在不同的维修时期倒空蓄液器。
冷启动带来的主要问题是当LPG的温度降低时蒸气压力也降低。在冷启动操作中，LPG的蒸气压力可在LPG压力调节器106的额定设定点压力之下，使得LPG压力调节器106不可操作，以使LPG蒸发成蒸气，如上所讨论的那样。如此，LPG将以流体形式直接从LPG压力调节器106传送到节气门体112，并且更特别地传送到其中的喷射器108、110，其引起燃料过浓的问题，如前面讨论的那样。
在本发明的一个实施方式中，系统使用燃料压力传感器和燃料温度传感器(图示为燃料压力/温度传感器124)以及发动机冷却剂温度传感器126，以确定是否需要冷启动辅助。如果需要冷启动辅助，本系统通过对进入系统的液态LPG的节流来解决此冷启动问题，如同下文更全面地讨论的那样。
液态LPG的节流将控制燃料压力到预定冷启动设定点，直至此节流通过控制冷启动燃料控制阀116不再需要为止。节流通过重复地允许有限离散量的液态LPG流过冷启动燃料控制阀116而得以完成。
ECU 114基于燃料温度和压力以及发动机冷却剂温度在冷启动操作期间启动冷启动操作以及控制冷启动燃料控制阀116。在一个实施方式中，如果相关参数的传感数据中的任何一个，比如发动机冷却剂温度、燃料温度或燃料压力大于预定值，系统将不再进入冷启动辅助模式，并且系统将正常地操作，以便系统基于LPG压力调节器106的额定设定点压力依赖LPG调节器106来控制LPG的蒸发。
然而，如果所有的相关参数在预定阈值之下，系统将使用冷启动辅助模式操作。一旦发动机100经由冷启动辅助模式启动并运行，LPG压力调节器106内的热交换器能加热液态LPG。一旦发动机100充分地加热，以使得LPG压力调节器106内的热交换器足以能够提高燃料温度以便LPG的蒸气压力大于LPG压力调节器106的额定设定点压力，就不再需要冷启动辅助。
在冷启动辅助模式期间，ECU 114将控制冷启动燃料控制阀116，以允许有限的并通常离散量的液体通过冷启动燃料控制阀并进入喷射器108、110和冷启动燃料控制阀116之间的系统部分。在冷启动辅助期间，冷启动燃料控制阀116下游的系统内的预定冷启动压力未被超过，从而防止LPG保持在液态状态。该冷启动压力将在LPG的蒸气压力以及LPG压力调节器106的额定设定点压力之下。
图2是本发明的备选实施方式的示意性描述。该实施方式大体上类似于先前的实施方式，除了冷启动燃料控制阀216和燃料锁止阀218彼此并行的布置之外，从而LPG可根据系统的特定操作模式通过冷启动燃料控制阀216或燃料锁止阀218被单独地供给。
该并行布置提供了优势：冷启动燃料控制阀216可被独立地配置而无需考虑担忧在正常的、非冷启动辅助运行期间由于冷启动燃料控制阀216的小孔引发的不适当的流动限制而引起的发动机功率的任何减少。在此配置中，冷启动燃料控制阀216无需具有足够的控制精度，以允许足够的流量来获得发动机功率的期望最大水平。冷启动燃料控制阀216仅需要为冷启动辅助模式配置并因此被优化。
在该系统的运行期间，锁止阀218在所有的冷启动操作期间保持闭合，并仅在燃料控制系统202已确定冷启动操作不需要发生或不再需要发生之后打开。燃料锁止阀218必须保持闭合，直至正常操作防止LPG旁通过冷启动燃料控制阀以允许系统的下游部分在冷启动操作期间充满液态LPG为止。一旦发动机10已经足够地暖机，燃料锁止阀218将打开以允许标准燃料流到系统以及冷启动燃料控制阀216将如期望地那样开启或闭合。在优选实施方式中，冷启动燃料控制阀216被闭合，使得燃料锁止阀218的闭合将导致发动机停机操作。
应当注意地是，尽管在图1和图2中示出的实施方式在可在汽油和LPG中运行的的混合系统中示出，本发明的实施方式可用于严格限于LPG的系统中。这样，这些说明应当视为示例而非限制。此外，尽管图1和图2的示意性说明图示了使用节气门体喷射系统的示意性系统，本发明的其他实施方式可用于不使用中心节气门体喷射的端口喷射系统中。
在一些实施方式中，比如类似于图1所示的实施方式中，冷启动燃料控制阀116可配置成具有足够的控制精度以在冷启动形势下启动发动机100，但是由于本实施方式中的冷启动燃料控制阀116与燃料锁止阀118串联，它必须能允许在正常运行期间的足够燃料流量，以达到最大的发动机功率。
冷启动燃料控制阀116可以是电磁阀或具有小孔的比例致动器。然而，该概念并不限于电磁阀或比例致动器，可在进入系统的整个液体量上给系统必要控制的任何类型的阀可以得以使用。
在一些实施方式中，冷启动燃料控制阀116可用于图1所示燃料锁止阀的场合。然而，在其他实施方式中，电磁阀/致动器直接驻留在图1中示出的燃料锁止阀118的上游或如图2中示出的那样与燃料锁止阀并联，这样就允许轻易地修改现有系统已包括冷启动辅助。这在具有燃料锁止阀或不具有足够精度或控制(为冷启动辅助所必须的流量变化提供)的控制器的系统中特别有用。
在优选的实施方式中，燃料温度/压力传感器124驻留在LPG压力调节器106的下游但在喷射器108、110的上游。这允许已经包括这些传感器的标准系统在不需要添加附加传感器到其中的情况下被使用。然而，在其他实施方式中，用于收集有关LPG信息的一些传感器可位于冷启动燃料控制阀116的上游。
被允许流过冷启动燃料控制阀116的离散量的液态LPG可基于发动机的检测参数特别是通过传感器124检测的燃料温度和压力以及通过传感器126检测的发动机冷却剂温度等三个主要参数而变化。更特别地，当燃料温度增加和/或发动机冷却剂温度增加时，更多的液态LPG可被允许流过冷启动燃料控制阀116。
现在回到图3，将描述上文图示的本发明的系统的操作。开始，试图在步骤300发生时启动发动机的点火。通常，这在操作员开启钥匙(图1和图2的点火开关130)时执行。在以下的步骤中，系统将检查以确定是否需要冷启动辅助模式。
特别地，在步骤302，ECU 114打开燃料锁止阀118(在图1的实施方式中，但不在图2的实施方式中)，然后或同时地打开冷启动燃料控制阀116以允许小量的液态LPG进入或喷入其下游的系统内。系统然后将在步骤304对使用发动机传感器以及燃料压力/温度传感器124和/或冷却剂温度传感器126所获得的特殊发动机和燃料参数或特性进行取样。这些值然后将在步骤306与预定阈值进行比较以确定是否需要冷启动辅助。
如果任一参数大于参数阈值，系统将确定不需要冷启动辅助，并且系统将如步骤308所指示的那样正常运行。在图1的实施方式中，冷启动燃料控制阀116和燃料锁止阀118将被打开。在图2的实施方式中，冷启动燃料控制阀216将保持闭合(或者可如上所述打开)，并且燃料锁止阀218将被打开。
但是，如果在步骤306中确定所有参数在预定阈值之下，就是说，燃料过冷、燃料压力过低、以及在一个实施方式中，发动机冷却剂温度太过低，系统将确定需要冷启动辅助模式。
在一些实施方式中，并且如步骤310所示，燃料锁止阀118和/或冷启动燃料控制阀116将被失效预定时间，发动机将转而允许系统清理自步骤302开始在取样期间进入系统的任何液体。然而，这并非是所有的实施方式所必需的。
在冷启动辅助模式中，系统在步骤312监测LPG压力，当它小于最小值时，ECU 114将在步骤316控制冷启动燃料控制阀116，以节流进入系统下游部分的液态LPG。在图1的实施方式中，燃料锁止阀118将被打开，因为它与冷启动燃料控制阀116串联。在一个实施方式中，冷启动燃料控制阀116将打开和关闭以通过对进入系统下游部分的液态LPG节流来控制燃料压力，进而将压力维持在期望的冷启动设定点压力处(例如，将重复的小束液态LPG提供给系统的下游部分)。
这将继续，直至发动机传感器和燃料压力/温度传感器124指示冷启动燃料压力控制不再需要为止，就是说，在步骤312，LPG压力大于最小的冷启动压力阈值为止。在此点，LPG压力调节器106将接管压力控制，并且系统将基于额定设定点压力正常地运转，如步骤30所图示。一旦发动机100的发动机冷却剂已经充分暖和以将足够的热交换提供给液态LPG以允许LPG在LPG压力调节器106内蒸发时这就通常会发生。
本领域技术人员从前文描述将会显而易见地得到：在冷启动辅助期间，冷启动燃料控制阀116被操作地用来重复地允许小量的、离散量的液态LPG进入冷启动燃料控制阀下游但喷射器108、110上游的系统。在一个实施方式中，在此时间周期期间，喷射器108、110在标准运行条件下经由ECU 114操作。更特别地，喷射器108、110按需求被打开和关闭(通常使用脉冲带宽调制)，以将燃料提供给发动机100。
在此冷启动辅助期间，冷启动燃料控制阀116在各预定量的液态LPG流过冷启动燃料控制阀116并被喷入系统的下游部分之后保持闭合。这防止了系统的下游部分充满液态LPG并注满系统。如果冷启动燃料控制阀116保持敞开，系统下游部分内的LPG的压力达到罐压。遗憾的是，罐压在冷启动条件期间相对于液态LPG的蒸气压力太大，并且罐压防止液态LPG在喷射器108、110上游的系统内蒸发。
由于冷启动燃料控制阀116闭合和发动机100运行，喷射器108、110被操作用来打开和关闭以允许燃料以蒸气形式被供应到发动机100。当燃料被供应到发动机100时，冷启动燃料控制阀116下游系统内的预定离散量的LPG将蒸发并溢出喷射器108、110，并被发动机100使用。蓄液器通过提供相对于标准系统增加量的液体LPG助于液态LPG的蒸发。ECU 114将继续监测系统参数，更典型地是系统下游部分内的LPG的压力，如关于步骤312在上文讨论的那样。
如果ECU 114确定冷启动辅助需要继续并且系统下游部分内的压力降至过低，例如在上文就步骤312所讨论的冷启动压力最小值之下，ECU114将使冷启动燃料控制阀116再次打开。这将使另外离散量的液态LPG被喷入系统316的下游部分。然而，仅有有限离散量的LPG允许流入系统的下游部分，以防止注满或防止液态LPG蒸发的条件。这个过程将继续重复(即，冷启动燃料控制阀的打开和关闭)，直至ECU 114确定不再需要冷启动辅助为止。
图3示出了系统将对参数取样以确定仅当LPG的压力大于冷启动压力最小值时是否需要继续冷启动辅助。然而，ECU 114将独立地监测，以便在相关参数超过阈值的任何时刻开始正常运转。
图4示出了使用冷启动燃料控制阀116的本发明的再一个实施方式，该实施方式不仅提供上述的冷启动辅助，而且在发动机启动之后连续的、正常运行期间在无需单独的LPG压力调节器的情况下控制LPG压力。这种实施方式使用冷启动燃料控制阀116以在非冷启动和正常运行期间基于检测的发动机参数将LPG的压力调节到预定设定点，其类似于上述的冷启动操作。
然而，与上述实施方式中的操作不同，ECU 114从来不决定完全开启冷启动燃料控制阀116(从而允许图1的LPG压力调节器控制LPG压力)，因为在先前实施方式中没有压力调节器。相反地，ECU 114将控制冷启动燃料控制阀116以允许有限的、通常离散量的液体通过冷启动燃料控制阀116，并进入喷射器108、110和冷启动燃料控制阀116之间的系统部分。该压力被检测并且ECU 114调节冷启动燃料控制阀116的节流速率，以将压力维持在其预定水平。在实施方式中，系统包括热交换器406，其起类似于上述图1的压力调节器106的热交换器部分的作用。
所有参考文献，包括出版物、专利申请以及本文引证的专利由此通过参考被相同程度地引入，类似于各参考通过引用被单独地、详细地引入，并且以全文内容提出。
术语“一”、“一个”、“这个”以及类似引用在描述本发明的上下文(尤其在以下权利要求的上下文)中的使用旨在解释为覆盖单数和复数，除非另外作了标示或者从上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”旨在解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)，除非另外指出。本文数值范围的叙述仅仅用来充当落在范围内的各独立值独立引用的速记方法，除非另外标示，并且各独立值被结合到说明书中，好像它被独立地引证一样。本文所描述的所有方法可以任何适宜次序执行，除非另外作了标示或者从上下文明显矛盾。任一和所有实例或示例性语言(例如，“比如”)的使用仅仅意在更好地阐明本发明，而非对发明的范围作出限制，除非另外地要求。说明书中的非语言应当解释为：指示任何非要求的单元是实践本发明必不可少的。
本文中介绍了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。这些优选实施方式的变形对于阅读过前文描述的本领域普通技术人员而言是显而易见的。发明人希望熟练的技术人员适当地使用这些变形，并且发明人可以预见到本发明以不同于文中详细描述的方式实现。因此，本发明包括适用法律所允许的附加权利要求中所列举主题的所有修改和等价形式。此外，除非在本文中另有说明或者通过上下文可以清楚地得出另外相反的含义，否则在所有可能变形的上述元素中的任意组合均被本发明涵盖在内。

Claims (30)

1.一种液化石油气(LPG)燃料控制系统，其用于控制从LPG罐供应到发动机的燃料，所述燃料控制系统包括：
压力调节器；以及
在所述压力调节器上游与所述压力调节器流体地连接的冷启动燃料控制阀。
2.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括在所述压力调节器上游与所述压力调节器流体地连接的燃料锁止阀。
3.如权利要求2所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料锁止阀包括具有第一流动面积的第一孔，并且所述冷启动燃料控制阀包括具有第二流动面积的第二孔，所述第二流动面积小于所述第一流动面积。
4.如权利要求3所述的燃料控制系统，其特征在于，所述第一流动面积由第一直径限定，所述第一直径是限定所述第二流动面积的第二直径的大约3至36倍。
5.如权利要求3所述的燃料控制系统，其特征在于，所述第一流动面积由大约0.2到0.3英寸的第一直径限定，并且其中所述第二流动面积由大约0.05到0.1英寸的第二直径限定。
6.如权利要求2所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料锁止阀和冷启动燃料控制阀被并联布置。
7.如权利要求2所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料锁止阀和冷启动燃料控制阀被串联布置。
8.如权利要求7所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料锁止阀流体地置于压力调节器和冷启动燃料控制阀之间。
9.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括与所述冷启动燃料控制阀可操作地连接的控制器，以及至少一个用于检测LPG的至少一个特性的传感器，所述控制器被设定程序为基于LPG的特性控制所述冷启动燃料控制阀。
10.如权利要求9所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器与用于检测所述冷启动燃料控制阀下游的温度和压力的温度传感器和压力传感器连接。
11.如权利要求10所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器还与发动机冷却剂温度传感器连接，所述控制器被设定程序为基于燃料控制阀下游的温度和压力以及发动机冷却剂的温度控制所述冷启动燃料控制阀。
12.如权利要求10所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括压力调节器下游的至少一个LPG喷射器，其中所述控制器可配置成具有冷启动辅助模式，所述控制器配置成打开冷启动燃料控制阀达预定时间周期，以允许离散量的LPG流过所述冷启动燃料控制阀，所述控制器配置成保持所述冷启动燃料控制阀闭合，直至LPG喷射器和冷启动燃料控制阀之间的LPG压力下降到预定冷启动压力最小值之下为止，所述控制器配置成再次打开所述冷启动燃料控制阀以允许第二离散量的LPG流过冷启动燃料控制阀，在此之后控制器关闭冷启动燃料控制阀，所述离散量的LPG充分低以保持压力足够低从而允许LPG的蒸发。
13.如权利要求6所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括与所述冷启动燃料控制阀可操作地连接的控制器以及用于检测LPG的特性的传感器，所述控制器基于LPG的所述特性可操作地控制冷启动燃料控制阀，其中所述控制器与所述燃料锁止阀可操作地连接，并且其中在冷启动辅助模式期间，所述控制器保持所述燃料锁止阀闭合。
14.如权利要求7所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括与所述冷启动燃料控制阀可操作地连接的控制器以及用于检测LPG的特性的传感器，所述控制器基于LPG的所述特性可操作地控制冷启动燃料控制阀，其中所述控制器与所述燃料锁止阀可操作地连接，并且其中在冷启动辅助模式期间，所述控制器保持所述燃料锁止阀开启。
15.如权利要求10所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括置于所述压力调节器下游的至少一个LPG喷射器，所述温度和压力传感器置于所述喷射器的上游。
16.如权利要求12所述的燃料控制系统，其特征在于，所述冷启动辅助模式在LPG的蒸气压力低于所述压力调节器的额定设定点压力时发生。
17.如权利要求12所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器配置成在所述冷启动燃料控制阀和所述至少一个喷射器之间重复地喷射离散量的LPG，直至所述冷启动燃料控制阀下游的LPG的LPG温度、所述冷启动燃料控制阀下游的LPG的压力或发动机冷却剂的温度中的至少一个超过阈值为止。
18.一种液化石油气(LPG)燃料控制系统，其用于控制从LPG罐供应到发动机的燃料，所述燃料控制系统包括：
冷启动燃料控制阀；
所述冷启动燃料控制阀下游的喷射器；
用于检测LPG温度的第一温度传感器；
用于检测LPG压力的压力传感器；
与所述第一温度传感器、所述压力传感器和所述冷启动燃料控制阀连接的控制器，所述控制器配置成将第一离散量的LPG喷入系统的取样部分中，所述系统的取样部分位于冷启动燃料控制阀和喷射器之间。
19.如权利要求18所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器配置成如果参数低于阈值则以冷启动辅助模式运行，当所述系统的取样部分内的压力下降至冷启动压力最小值时，所述控制器打开所述冷启动燃料控制阀以将第二离散量的LPG喷入所述系统的取样部分中。
20.如权利要求19所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括插入在冷启动燃料控制阀和取样部分之间的压力调节器，并且其中所述控制器配置成一旦LPG压力或LPG温度中的至少一个超过各自的预定阈值就打开所述冷启动燃料控制阀并允许所述压力调节器调节LPG的压力。
21.如权利要求18所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器配置成如果参数在阈值之上则以非冷启动辅助模式操作，所述控制器对冷启动燃料控制阀节流以将离散量的LPG喷入所述系统的取样部分中，以将所述系统的取样部分内的压力保持在预定阈值。
22.如权利要求21所述的燃料控制系统，其特征在于，所述燃料控制系统还包括插入在所述冷启动燃料控制阀和所述取样部分之间的热交换器，并且其中所述控制器配置成对所述冷启动燃料控制阀节流以调节LPG7的压力。
23.如权利要求21所述的燃料控制系统，其特征在于，所述控制器配置成对所述冷启动燃料控制阀节流以调节LPG的压力。
24.一种使用燃料控制系统启动运行于液化石油气上的发动机的方法，所述方法包括：
对LPG的温度和压力进行取样；
当LPG的温度和压力均在各自的预定阈值之下时，确定需要冷启动辅助；
如果需要冷启动辅助以防止液态LPG供应到喷射器装置，则仅将离散量的LPG供应到冷启动燃料控制阀下游的系统的喷射器装置。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：监测供应到喷射器装置的离散量的LPG的压力，然后在供应到所述喷射器装置的离散量的LPG的压力低于预定冷启动压力最小值时将第二离散量的LPG供应到所述喷射器装置。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在对LPG的温度和压力进行取样期间对发动机冷却剂温度进行取样，以及在发动机冷却剂温度低于发动机冷却剂温度阈值时确定需要冷启动。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在确定需要冷启动辅助之后对LPG的温度和压力进行取样的步骤。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述燃料控制系统包括压力调节器，所述方法还包括以下步骤：在LPG的温度或压力在各自的阈值之上时终止冷启动辅助。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述燃料控制系统包括压力调节器，所述方法还包括以下步骤：在LPG的温度、LPG的压力或发动机冷却剂的温度在各自的阈值之上时终止冷启动辅助。
30.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
当LPG的温度或压力中的至少一个在各自的阈值之上时，确定不需要冷启动辅助；
对冷启动燃料控制阀进行节流以仅将离散量的LPG供应到所述冷启动燃料控制阀下游的系统的喷射器装置，以便将到喷射器装置的LPG压力控制到预定阈值。
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