CN103670806B

CN103670806B - 可变压力气体燃料调节器

Info

Publication number: CN103670806B
Application number: CN201310431972.1A
Authority: CN
Inventors: R·D·普斯夫
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-22
Publication date: 2017-10-13
Anticipated expiration: 2033-09-22
Also published as: CN103670806A; US9243588B2; DE102013218680A1; RU2013142811A; US20140076283A1; RU2628138C2

Abstract

本发明涉及可变压力气体燃料调节器。本发明提供用于改变气体燃料车辆中燃料喷射压力的方法和系统。机械压力调节器可以被更改为基于电子压力反馈和发动机工况而将气体燃料的压力调节至变化的压力。在一个示例中，可以通过可控地使气体燃料流入或流出压力调节器的参考室而改变压力调节器的低压室中的调节压力，并且从参考室中排出的气体燃料可以被引导至发动机，用于燃烧。

Description

可变压力气体燃料调节器

技术领域

本申请涉及用于气体燃料车辆的可变喷射压力调节，其包括在停用燃料喷射器的条件期间气体燃料导轨降压。

背景技术

已经研发了可替代燃料以缓解传统燃料的价格上升，并且以便减少排气排放。例如，天然气已被认为是具有吸引力的可替代燃料。对于汽车应用来说，天然气可以被压缩，并且在高压力下作为气体被存储在汽缸中。然后压力调节器可以被用来在较低的压力下将压缩的天然气（CNG）供应至发动机燃烧室。压力调节器可以在固定的、恒定压力下提供该气体燃料至发动机，或其可以是能在变化的压力下提供气体燃料至发动机的可变压力调节器。

替代在固定的、恒定的压力下提供气体燃料至发动机的压力调节器，通过使用可变压力调节器提供气体燃料至发动机，可以实现多种优势。例如，改变气体燃料的压力增加了喷射器的动态范围（喷射器的动态范围是可以被喷射的燃料的“关闭率”）。在低燃料需求期间提供较低的燃料压力允许更长的燃料喷射脉冲宽度，这允许喷射更低的、可重复的质量。作为另一示例，当仅少量电压可用于打开喷射器时，改变气体燃料的压力能够在发动机冷启动期间使用较低的气体燃料压力，因为较低的喷射器打开电压可能足以用于在较低的喷射压力下喷射气体燃料。作为又一示例，改变压力可以允许不常发生的峰值燃料需求被满足，而不必使喷射器一直遭受喷射高压气体燃料的耐久性挑战。

虽然可变压力调节器有优势，但已知的可变压力调节器是昂贵的，并且易于不稳定。例如，在一些系统中，通过使调节器的参考室暴露于进气歧管压力而实现可变压力调节。然而，当进气歧管真空不在一定范围内时，对进气歧管压力的这种依赖限制了压力调节器的可操作性。在其他系统中，通过经由来自高压源的阀改变参考压力而实现压力可变性。作为另一示例，一种已知的可变压力调节器通过使调节器与燃料导轨之间的主阀周期性循环而改变气体燃料的压力。然而，依靠单个阀执行压力调节的系统可能不是足够稳健的，其中阀遭受高压气体燃料流。由于这些和其他原因，车辆可以包括向发动机提供固定的、恒定的压力的气体燃料的机械压力调节器。

发明内容

与上述的可变压力调节系统相比，发明人在此已经认识到，通过升高和降低机械压力调节器的调节压力（通过升高和降低参考室中的压力），气体燃料可以以有成本效益的方式在变化的压力下提供至发动机，而不损害稳定性。将调节器的低压室与参考室连接的通道可以包括这样的阀，其可以被控制成使气体燃料从高压室流至参考室，从而增加参考室的压力。另外，将参考室连接至发动机（例如，连接至进气歧管、曲轴箱、喷射器真空装置、真空泵真空装置或燃料蒸气率罐）或连接至大气的通道可以包括另一个阀以减小参考室的压力。通过控制这些阀，可以改变参考室中的压力，这进而改变从调节器的低压室被输送至发动机（例如，输送至发动机的燃料喷射器）的气体燃料的压力。阀可以通过电子压力反馈系统控制，并且可以是固定的孔或动力传动系控制模块（PCM）控制的电磁阀。以此方式将电子压力反馈控制系统放置在机械压力调节系统的顶部，能够通过控制这些阀实现被输送至发动机的气体燃料的压力变化。有利的是，阀可以是小的并且是便宜的，而系统仍可以胜过涉及使调节器与燃料导轨之间的主阀周期性循环的可变压力调节方法。

在一个示例中，用于调节发动机中气体燃料压力的方法包含，通过可控地使气体燃料流入和/或流出压力调节器的参考室而改变压力调节器的低压室中的调节压力。此方法可以通过使燃料流入或流出参考室，而使机械压力调节器能够将燃料压力调节至不同的压力。例如，可以通过控制升压阀以使气体燃料从低压室流入参考室来增加调节压力，并且可以通过控制降压阀以使气体燃料流出参考室来减小调节压力。发动机燃料导轨可以与调节器的低压室连通，并且因此调节压力可以是导致期望的燃料导轨压力被实现的压力。可以基于电子压力反馈（例如指示当前燃料导轨压力的燃料导轨压力传感器的反馈），以及基于发动机工况，控制阀。例如，在低负荷条件期间，期望在相对于当前燃料导轨压力更低的压力下喷射燃料。

以此方式，可变压力调节可以通过控制阀以使相对少量的气体燃料流入和流出压力调节器的参考室（与从调节器流至燃料导轨的气体燃料量相比）实现，而不是通过（或另外）使将燃料输送至燃料导轨的管道中的主阀周期性循环实现。因此，相对于利用周期性循环方法的系统而言，较小和较低成本的阀可以根据需要用在所要求保护的配置中，这会引起成本节约。另外，当降压阀打开时从参考室排出的气体燃料可以被引导至发动机用于燃烧，由此提高燃料效率。此外，在升压阀和降压阀的致动器被PCM控制的实施例中，该PCM具备至发动机的额外的燃料流的知识，并且能够适当地进行补偿。

在另一实施例中，用于气体燃料发动机的系统包含：气体燃料箱；压力调节器，其包括与燃料箱连接的高压室、与发动机燃料导轨连接的低压室以及参考室；第一阀，其控制从低压室到参考室的燃料流；以及第二阀，其控制从参考室到发动机的燃料流，阀的控制基于发动机燃料压力。

在另一实施例中，通过第二阀从参考室排至发动机的燃料被发动机燃烧。

在另一实施例中，阀的控制进一步基于电子压力反馈，其中电子压力反馈包含来自燃料导轨压力传感器的反馈。

在另一实施例中，响应于期望的燃料导轨压力而控制阀。

在另一实施例中，燃料是压缩的天然气（CNG）。

在另一实施例中，用于调节发动机中气体燃料喷射压力的方法包含：响应于对较高的燃料压力的需求，使气体燃料从压力调节器的低压室流至压力调节器的参考室；以及响应于对较低的燃料压力的需求，将气体燃料从参考室中排出。

在另一实施例中，使气体燃料从低压室流至参考室包含打开第一阀，并且其中将气体燃料从参考室中排出包含打开第二阀。

在另一实施例中，通过改变低压室中的调节压力，打开第一和第二阀改变发动机的燃料导轨的压力，燃料导轨与低压室流体连通。

在另一实施例中，该方法还包含在整个发动机运行期间，响应于变化的燃料压力需求而改变燃料导轨压力。

在另一实施例中，该方法还包含通过调节器将来自高压燃料箱的气体燃料的压力调节至调节压力，燃料箱与调节器的高压室流体连通。

在另一实施例中，响应于对较低的燃料压力的需求而从参考室中排出气体燃料包含，将气体燃料排至发动机用于燃烧。

在另一实施例中，该方法还包含，通过第三阀控制燃料从燃料箱流至调节器的高压室，以及通过第四阀控制燃料从调节器的低压室流至燃料导轨。

在另一实施例中，该方法还包含响应于较低的燃料压力的需求：关闭第一阀；打开第二阀，第二阀的打开量和打开持续时间基于当前的燃料导轨压力和期望的燃料导轨压力；并且在打开持续时间已经过去后，关闭第二阀；以及响应于较高的燃料压力的需求：关闭第二阀；打开第一阀，第一阀的打开量和打开持续时间基于当前的燃料导轨压力和期望的燃料导轨压力；并且在打开持续时间已经过去后，关闭第一阀。

当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本发明的以上优点和其它优点以及特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着辨别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过所附权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1A示出了发动机系统的示意图，该发动机系统被配置为以气体燃料以及不同化学和/或物理性质的一种或更多种其他燃料运行，该系统包括用于调节气体燃料导轨的压力的压力调节系统。

图1B示出了图1A的压力调节系统的细节图。

图2示出了用于运行图1A-B的压力调节系统的示例高水平流程图。

图3示出了用于控制图1A-B的压力调节系统的阀以实现期望的燃料导轨压力的示例高水平流程图。

图4示出了示例正时图，该正时图图示说明了图1A-B的压力调节系统的各种参数相对于时间之间的关系。

具体实施方式

提供用于诸如图1A的系统的车辆系统中的气体燃料的可变压力调节的方法和系统。车辆系统包括压力调节系统，诸如图1A-B中示出的系统，其可以根据图2和3的方法运行。例如，压力调节系统的阀可以根据图3的方法运行，以改变该系统的调节压力，这进而改变发动机燃料导轨的压力，从而提供气体燃料的可变喷射压力。在图4中示出了压力调节系统的各种参数相对于时间之间的关系。

图1A示出了车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8、控制系统14和燃料系统18。发动机系统8可以包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括节气门62，节气门62经由进气道42流体地连接至发动机进气歧管44。发动机排气装置25包括通向排气道35的排气歧管48，其中一旦排气经过排放控制装置70，排气道35就将排气送至大气。发动机10还可以包括包围曲轴（未示出）的曲轴箱79，曲轴通过汽缸30的活塞的运动来驱动。应认识到，其他部件可以被包括在发动机中，诸如各种各样的阀和传感器。

控制系统14被显示为接收来自多个传感器16（其各种示例在本文中描述）的信息，并将控制信号发送至多个执行器81（其各种示例在本文中描述）。作为一个示例，传感器16可以包括在进气装置中的MAP和MAF传感器124和125、位于排气装置中的排气传感器126和温度传感器127、连接至气体燃料管路的压力传感器33、连接至各自的燃料导轨的压力传感器102a和102b等。例如压力、温度、燃料水平、空燃比和成分传感器的其他传感器可以连接至车辆系统6中的各种位置。作为另一示例，执行器可以包括燃料泵、燃料喷射器66a和66b、节气门62、燃料箱阀和压力调节系统34的阀。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并响应于经处理的输入数据基于对应于一个或更多个程序在其中被编程的指令或代码而触发执行器。在本文中关于图2-3描述了示例控制程序。

燃料系统18可以包括一个或更多个燃料箱。在所描述的示例中，燃料系统是多燃料系统，其包括高压燃料箱20a和燃料箱20b，高压燃料箱20a被配置为经由压力调节系统34将气体燃料输送至燃料导轨52a，燃料箱20b被配置为将具有与气体燃料不同的化学和物理性质的燃料（例如，液体燃料）输送至燃料导轨52b。尽管所描述的示例包括用于两种不同燃料的单独的燃料导轨，但在一些示例中可以使用共同的燃料导轨。

燃料箱20a可以被配置为在高压下存储气体燃料，并经由高压燃料管路94、压力调节器38和经调节的压力燃料管路50将燃料输送至发动机10。例如，气体燃料可以是压缩的天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、吸附天然气（ANG）或氢燃料。燃料箱20a可以在10-700bar的压力范围内存储气体燃料（例如，用于LNG燃料的0-100+psi、用于ANG燃料的500psi、用于CNG燃料的3600psi或250bar和用于氢燃料的5000-10,000psi）。

与之相比，燃料箱20b可以存储液体燃料，诸如汽油、具有某一乙醇浓度范围的燃料、各种汽油乙醇燃料混合物（例如、E10，E85）和其组合。如图所示，燃料箱20b可以连接至用于给输送至燃料导轨的燃料加压的燃料泵21。另外，燃料箱20b可以连接至燃料蒸气存储滤罐27，其可以存储从燃料箱20b中排出的燃料蒸气。燃料蒸气滤罐27可以填充吸附剂，以在燃料箱重新加注操作和“运行损耗”（即在车辆运行期间蒸发的燃料）期间暂时地捕集燃料蒸气（包括气化的碳氢化合物）。在一个示例中，使用的吸附剂是活性炭。燃料蒸气滤罐27可以通过滤罐通风阀（CVV）95与大气连通。可以经由CVV95调整燃料蒸气滤罐27与大气之间的空气和蒸气流动。例如，当存储或捕集来自燃料箱20b的燃料蒸气时，CVV95可以将气体（例如，空气）送至大气。当抽取存储的燃料蒸气时，CVV95还可以允许新鲜空气被吸入滤罐中。例如在抽取操作期间，从滤罐27释放的燃料蒸气可以被引导至进气装置23（例如，节气门62或其他进气部件的上游或下游），并最终进入进气歧管44。可以通过连接在燃料蒸气滤罐与进气装置23之间的滤罐抽取阀（CPV）97调节蒸气流。

燃料箱20a可以经由加注燃料端口54重新加注气体燃料。止回阀55（或冗余的串联的两个止回阀）可以连接在燃料箱20a与加注燃料端口54之间，以确保正确的燃料流。同样，燃料箱20b可以经由加注燃料端口83重新加注液体燃料。燃料可以分别经由燃料导轨52a和52b从燃料箱20a和20b输送至发动机10的喷射器，例如示例喷射器66a和66b。尽管仅描述了与每个燃料导轨连接的单个喷射器，但应认识到可为每个汽缸30提供另外的喷射器。在一个示例中，其中燃料系统18包括直接喷射系统，喷射器66a和66b可以被配置为直接燃料喷射器。在可替换的实施例中，燃料系统18可以包括进气道喷射系统，其中喷射器66a和66b可以被配置为进气道燃料喷射器。在其他实施例中，每个汽缸可以包括一个或更多个喷射器，其包括直接喷射器和进气道喷射器。

在不期望液体燃料输送至发动机的条件期间（例如，在发动机关闭条件期间，或在期望仅气体燃料输送至发动机的条件期间），泵21可以不将燃料从燃料箱20b泵送至燃料导轨52b。燃料导轨52b中的燃料导轨压力传感器102b可以被配置为感测当前的燃料导轨压力，并将所感测的数值提供至控制系统14的控制器12。在一些示例中，可以基于由传感器102b感测的燃料导轨压力和/或基于其他参数数值控制泵21。

另外，在一些实施例中，止回阀（未示出）可以被设置在燃料箱20b与燃料导轨52b之间，以确保来自燃料箱20b的正确的燃料流。

燃料箱20a可以被连接至燃料箱阀32，燃料箱阀32用于调节被输送到燃料管路94内的气体燃料的压力。燃料箱阀32可以被配置为在与燃料箱的压力相似的压力下将气体燃料输送到燃料管路94内。可替换地，即使当期望高燃料喷射压力时，也可以激活燃料箱阀，并且可以控制阀下游的压力调节系统，以确保燃料导轨压力被调节至足够高的压力。这样的操作在如下示例中可能是更可取的，在该示例中高压气体燃料流经可以被包括在燃料管路94中的各种部件（例如，过滤器、阀等）将会使该部件退化。

燃料箱20a还可以被连接至压力调节系统34，以使气体燃料能够被提供至燃料导轨52a，并在可变压力下从那里被提供至喷射器66a。在一个示例中，燃料箱20a可以在10-700bar的压力范围内存储气体燃料，同时压力调节系统34可以将燃料导轨压力调节至2到40bar的可变范围（例如，用于CNG燃料的2到10bar）。

如在图1B的细节图中所示，压力调节系统34包括压力调节器38。压力调节器38包括高压室84、低压室86以及参考室88，其中高压室84经由燃料管路94接收来自燃料箱20a的气体燃料，低压室86提供压力经调节的气体燃料至燃料导轨52a。与机械压力调节器一样，压力调节器38包括隔板98和阀100。阀100相对于壁104中的孔的位置决定了气体从84到86的流速，其中壁104将高压室84与低压室86分开。阀100的位置取决于参考室88和低压室86中的压力，以及取决于由弹簧96提供的弹簧力，其中弹簧96的一端与压力调节器38的底部连接，而另一端与隔板98的底部连接。当参考室中的压力增加时，低压室86中需要更大的压力以实现阀100的任意给定位置。例如，当参考室中的压力超过阈值时，高压室可以通过孔与低压室连通，该阈值对应于隔板将阀100移动至在壁104之上的压力。当参考室中的压力减小时，低压室86中需要需要更低的压力以实现力平衡。然而，与将参考室压力控制为固定的、恒定的压力以便在低压室中实现固定的、恒定的调节压力的机械压力调节器不同，压力调节系统34包括升压和降压管道以及升压和降压阀，其能够改变参考室压力，参考室压力进而改变低压室中的调节压力。如图1A-B中所示，升压阀80被布置在升压管道90中，该升压管道90将低压室与参考室连接，而降压阀82被布置在降压管道92中，该降压管道92可以将参考室与进气歧管、曲轴箱、燃料蒸气滤罐、喷射器真空装置、真空泵真空装置或大气中的一个或更多个连接。在一些示例中，阀80和82中的任一个（但不是两个）可以用固定几何形状的漏孔代替，诸如音速阻风门、钟形口或锐缘孔。如下面对图2-3的方法所描述的，阀80和82可以被控制以改变参考室88中的压力，由此改变低压室86中的调节压力。例如，在一些发动机工况期间，期望从其当前数值增加燃料导轨压力，以便在更高压力下将燃料喷射到发动机汽缸内。升压阀80可以打开，以便使气体燃料从低压室86流入参考室88，由此增加参考室中的压力。由于隔板98朝向壁104的移动，参考室中压力的增加使低压室86中的燃料的压力（调节压力）升高。可替换地，在其他发动机工况期间，期望从其当前数值减小燃料导轨压力，以便在更低压力下将燃料喷射到发动机汽缸内。为此目的，降压阀82可以打开，以从参考室88排出气体燃料，由此减小参考室中的压力，并且由于隔板98远离壁104的移动，进而减小低压室86中燃料的调节压力。通过打开降压阀82而从参考室中排出的气体燃料可以通过管道92被引导至发动机系统8，例如被引导至进气歧管44、曲轴箱79、喷射器真空装置或真空泵真空装置，或者被引导至燃料蒸气存储滤罐27。可替换地，排出的气体燃料可以被排至大气。

应认识到，在阀80用固定几何形状的孔代替的实施例中，打开阀82导致参考室中可达到的最低压力，而关闭阀82导致参考室中可达到的最高压力。可替换地，如果阀82用固定几何形状的孔代替，打开阀80“覆盖”在阀82处的小漏孔并使参考室中的压力升高，而关闭阀80导致参考室中的所有压力排出并降低压力。

在不期望气体燃料输送至发动机的条件期间（例如，在发动机关闭的条件期间，或在期望仅液体燃料输送至发动机的条件期间），布置在燃料管路94中的燃料导轨锁闭阀36可以关闭，以便阻止压力调节器38与燃料导轨52a之间的连通。否则，燃料导轨锁闭阀36可以打开，使得燃料可以从压力调节器38输送至燃料导轨52a。与通过使压力调节器与燃料导轨中间的阀周期性循环而改变燃料导轨压力的系统中的阀相比，燃料导轨锁闭阀36可以是简单的阀，其仅可控为完全打开或或完全关闭状态，并且其不用于改变被输送至燃料导轨的燃料的压力。然而，在其他示例中，压力调节系统34可以基于来自燃料导轨压力传感器的反馈而使燃料导轨锁闭阀36周期性循环，使得阀在选择工况期间配合系统的其他压力调节机构工作或替代系统的其他压力调节机构。

压力调节系统34可以基于来自燃料导轨的电子反馈而调节燃料导轨压力。燃料导轨压力传感器102a可以被配置为感测当前的燃料导轨压力，并提供所感测的数值至控制系统14的控制器12。如果当前的燃料导轨压力不在基于发动机工况确定的期望燃料导轨压力的范围内，控制器可以控制阀80和82以实现期望的燃料导轨压力，并打开阀36以允许压力调节器与燃料导轨之间的流体连通。

在一些实施例中，止回阀（未示出）可以被设置在燃料箱20a与压力调节系统34之间，以确保来自燃料箱的正确的燃料流。燃料箱输出管路压力传感器（或压力变换器）33可以被设置在压力调节系统34的上游和燃料箱20a的下游，以便在通过压力调节系统34调节燃料的压力之前提供燃料管路94中的压力的估计。即，压力传感器33可以提供在压力调节器38的更高压力侧的燃料压力输入的估计。凝聚式过滤器（未示出）可以被设置在压力调节器38的更低压力侧，使得燃料导轨锁闭阀36被连接在压力调节器38与凝聚式过滤器之间。

现在转向图2，其描述了用于运行图1A-B的压力调节系统的示例方法200。应认识到，在方法200中提及的“燃料导轨压力”指的是与压力调节系统34和高压（气体）燃料箱连接的燃料导轨52a的压力，而不是与燃料箱20b连接的燃料导轨52b的压力。

在步骤202处，该方法包括基于发动机工况确定期望的燃料导轨压力。发动机工况可以包括例如发动机转速、扭矩需求、环境条件（例如，温度、压力、湿度等）、发动机温度、燃料箱中的燃料水平、发动机冷启动是否在进行等。例如，可以基于来自控制系统14的传感器16的输入而测量这些条件。在一个示例中，当发动机工况包括发动机冷启动时，期望的燃料喷射压力可以是较低的压力，即使当冷启动期间仅少量电压可用于打开喷射器时，也可以通过燃料喷射器实现该较低的压力。同样，当发动机工况包括低燃料需求时，例如在低负荷条件期间，期望的燃料喷射压力可以是更低的压力，以减少喷射器的磨损（例如，通过允许更长的脉冲宽度，并且因此实现更低质量喷射的可重复性）。与之相比，在峰值燃料需求条件期间，期望的燃料导轨压力可以是更高的压力。在这些条件下，期望的燃料导轨压力可以是更高的压力。在一个示例中，期望的燃料导轨压力可以被存储在控制系统14的存储器中。期望的燃料导轨压力的确定可以是在整个发动机系统8运行期间以固定间隔执行的程序，或当某些发动机运行参数数值变化时可以在中断的基础上执行。

在步骤204处，方法200包括确定期望的燃料导轨压力是否在当前燃料导轨压力的范围内。例如，通过接收来自燃料导轨压力传感器102a的在燃料导轨52a处的当前压力的感测数值，并经由控制器12对所感测的数值与存储的期望燃料导轨压力数值进行比较，控制系统14可以进行这个确定。所述范围可以是预定范围，并且发动机对燃料导轨压力变化的敏感性可以是确定预定范围的因素。可以存在可适用于所有期望的燃料导轨压力数值的一个预定范围，或可替换地，不同的期望的燃料导轨压力数值可以与不同的预定范围相关联。

如果在步骤204处的回答为是，则方法200进行到步骤208，以等待发动机工况的变化的检测，如将在下面进行描述的。例如，如果当前的燃料导轨压力在期望的燃料导轨压力的范围内，则可以不必调节压力调节系统的阀，以更改燃料导轨压力直至检测到导致期望的燃料导轨压力的数值变化的发动机工况的变化。

否则，如果在步骤204处的回答为否，则方法200进行到步骤206，以便例如通过在图3中示出的方法来控制压力调节系统的阀。如在下面对图3所描述的，这可以包括控制阀，以增加或减小调节压力，这进而可以增加或减小燃料导轨压力。应认识到，当压力调节系统的阀被控制为改变调节压力时，发动机可以以或可以不以不同的燃料运行，例如，来自图1A的燃料箱20b的燃料。

在步骤206之后，方法200继续至步骤208。在步骤208处，方法200包括确定是否已经检测到发动机工况的变化。可以在预定间隔或在中断的基础上进行确定。例如，一旦压力调节系统的阀已经开始被控制以实现期望的燃料导轨压力，压力调节器就可以将燃料导轨压力调节为固定的、恒定的压力。然后控制器可以间歇地评估发动机工况。当间歇的评估检测到发动机工况的变化（例如，可以影响期望的燃料导轨压力的变化，诸如操作者踩加速器踏板）时，在步骤208处的回答为是，并且方法200可以返回至步骤202，以便基于变化的发动机工况确定期望的燃料导轨压力。可替换地，在执行步骤206之后，压力调节器可以将燃料导轨压力调节为固定的、恒定的数值（例如，期望的燃料导轨压力），直至控制器产生指示发动机工况的变化已经被检测到的中断。当中断产生时，在步骤208处的回答为是，方法200可以返回至步骤202，以便基于变化的发动机工况确定期望的燃料导轨压力。

可以在整个发动机的运行期间连续执行方法200，由此确保当发动机工况变化时燃料导轨压力被调节至适当的数值。应认识到，在整个发动机运行期间，期望的燃料导轨压力可以变化多次，并且可以多次控制压力调节系统的阀，以实现不同的期望的燃料导轨压力。例如，在发动机冷启动时，可以控制阀，以将燃料导轨压力调节至第一期望的燃料导轨压力。在发动机暖机之后，发动机工况的变化可以导致期望的燃料导轨压力从第一期望的燃料导轨压力变化至第二期望的燃料导轨压力，并且可以控制阀，以便将燃料导轨压力调节至第二期望的燃料导轨压力。发动机工况的随后变化可以促进阀的进一步控制，以便将燃料导轨压力调节至第三期望的燃料导轨压力、第四期望的燃料导轨压力等。同样，应认识到，可以基于发动机是仅以气体燃料喷射、还是以气体燃料和液体燃料喷射、还是仅以液体燃料喷射运行来改变气体燃料导轨的期望压力。例如，在一些实施例中，在期望仅液体燃料喷射（例如，经由燃料导轨52b来自燃料箱20b）的条件期间，可以部分执行或完全不执行方法200。

在图3中示出了示例方法300，其用于控制压力调节系统（例如，图1A-B的压力调节系统34）的阀以实现期望的燃料导轨压力。在一个示例中，可以在方法200的步骤206处执行方法300。如在上面对方法200所描述的，应认识到，在方法300中提及的“燃料导轨压力”指的是与压力调节系统和高压（气体）燃料箱（例如，燃料导轨52a）连接的燃料导轨的压力，而不是与液体燃料箱（例如，燃料导轨52b）连接的燃料导轨的压力。

在步骤302处，方法300包括确定是需要压力增加还是需要压力减小，以实现期望的燃料导轨压力（例如，在方法200的步骤202处确定的期望的燃料导轨压力）。在一个示例中，控制器12可以执行这样的程序，其确定期望的燃料导轨压力和当前所感测的燃料导轨压力中的哪一个更高，哪一个更低。

如果期望的燃料导轨压力被确定为比所感测的燃料导轨压力更高，则在步骤302处的回答为增加，并且方法300继续至步骤304。在步骤304处，方法300包括确定升压阀的打开量和打开持续时间。打开持续时间可以是时间长度、若干事件或其他此类持续时间。打开量可以是打开程度，诸如打开面积量。在这个阶段确定的打开量和打开持续时间可以是导致期望的燃料导轨压力实现的数值。通过改变升压阀的打开量和打开持续时间，可以控制低压室中压力增加的速率。在一些示例中，期望最小化升压阀的打开量并最大化打开持续时间，以便缓慢地增加燃料导轨压力，并且由此可以在没有车辆操作者可注意到的影响的情况下确保平稳过渡。在其他实施例中，期望最大化升压阀的打开量并最小化打开持续时间，以实现尽可能快地增加燃料导轨压力（例如，在突然加速期间）。可替换地，升压阀可以是简单的阀，其可控制为完全打开或完全关闭。在这种情况下，打开量的确定可以包括确定阀应当（完全）打开，而打开持续时间可以是仅可控制的参数。

一旦升压阀的打开量和打开持续时间已经被确定，方法300就从步骤304进行到步骤306。在步骤306处，方法300包括关闭降压阀，并将升压阀打开至在304处确定的打开量。在一个示例中，打开和关闭升压阀和降压阀可以通过PCM控制的电磁致动器来执行。在另一示例中，每个阀可以通过另一种类型的致动器来打开和关闭。取决于降压阀的状态，关闭降压阀的步骤可以包括不进行动作（如果降压阀已经关闭）或关闭降压阀（如果降压阀打开）。同样，取决于升压阀的状态，将升压阀打开至打开量的步骤可以包括将升压阀从完全关闭的位置打开至打开量，或如果升压阀已经打开至一定程度则更改升压阀的打开量。

在步骤306之后，方法300进行到步骤308。在步骤308处，方法300包括确定打开持续时间是否已经过去。例如，控制器可以执行这样的程序，其将计数与对应于在预定间隔处的确定的打开持续时间的数字进行比较。如果确定打开持续时间没有过去，则在步骤308处的回答为否，并且方法300返回至步骤308，以便例如在预定间隔之后再次检查打开持续时间是否已经过去。一旦检查结果是打开持续时间已经过去的正持续时间，方法300就从步骤308继续至步骤310。可替换地，当升压阀打开时，控制器可以在每个时钟信号脉冲开始时使计数增加，并且当计数达到对应于在步骤304处确定的打开持续时间的数字时，控制器可以产生中断。中断时，方法300可以从步骤308进行至步骤310。

在步骤310处，方法300包括关闭升压阀。例如，控制器可以控制升压阀的致动器，从而关闭阀。在步骤310之后，方法300结束。

然而，如果在步骤302处期望的燃料导轨压力被确定为比所感测的燃料导轨压力更低，则回答为减小，并且方法300从步骤302继续至步骤312。在步骤312处，方法300包括确定降压阀的打开量和打开持续时间。在这个阶段确定的打开量和打开持续时间可以是导致期望的燃料导轨压力实现的数值。通过改变降压阀的打开量和打开持续时间，可以以与在上面关于升压阀所描述的相似的方式控制低压室中压力减小的速率。然而，与升压阀不同，降压阀被布置在这样的管道中，如在图1A-B中所示，该管道将压力调节器的参考室与进气歧管、曲轴箱、燃料蒸气滤罐、喷射器真空装置、真空泵真空装置、大气等中的一个或更多个连接。因此，取决于容纳减压阀的管道（例如，图1A-B的管道92）通向哪里，以及取决于发动机工况，降压阀的打开量和打开持续时间的确定会涉及另外的因素。可替换地，降压阀可以是简单的阀，其可控制为完全打开或完全关闭。在这种情况下，打开量的确定可以包括确定阀应当（完全）打开，而打开持续时间可以是仅可控制的参数。

一旦降压阀的打开量和打开持续时间已经被确定，方法300就从步骤312进行到步骤314。在步骤314处，方法300包括关闭升压阀，并将降压阀打开至在步骤312处确定的打开量。在一个示例中，打开和关闭升压阀和降压阀可以通过PCM控制的电磁致动器来执行。在另一示例中，每个阀可以通过另一种类型的致动器来打开和关闭。取决于升压阀的状态，关闭升压阀的步骤可以包括不进行动作（如果升压阀已经关闭）或关闭升压阀（如果升压阀打开）。同样，取决于降压阀的状态，将降压阀打开至打开量的步骤可以包括将降压阀从完全关闭的位置打开至打开量，或如果降压阀已经打开至一定程度则更改降压阀的打开量。

应认识到，当降压阀打开时，气体燃料从调节器的参考室中排出。在优选的实施例中，从参考室中排出的气体燃料被引导至发动机的进气歧管或被引导至燃料蒸气存储滤罐。然而，在其他实施例中，气体燃料可以被引导至其他地方，和/或可以被引导通过一个或更多个喷射器/文氏管/抽气管，以产生真空。

在步骤314之后，方法300进入到步骤316。在步骤316，方法300包括例如以在上面关于步骤308讨论的方式确定打开持续时间是否已经过去。如果确定打开持续时间没有过去，则在步骤316处的回答为否，并且方法300返回至步骤316。一旦确定打开持续时间已经过去，则在步骤316处的回答为是，并且方法300继续至步骤318。

在步骤318处，方法300包括关闭降压阀。例如，控制器可以控制降压阀的致动器，以关闭阀。在步骤318之后，方法300结束。

应认识到，当方法300结束时，不论方法涉及增加还是减小燃料导轨压力，升压阀和降压阀都关闭。因此，在执行方法300之后，压力调节器的参考室可以由于两个阀的关闭而被密封，并且调节器可以将燃料导轨压力调节为固定的、恒定的压力，例如，第一期望的燃料导轨压力，直至期望的燃料导轨压力发生变化（例如，由于根据方法200的发动机工况的变化）。例如由于发动机工况的变化，当期望的燃料导轨压力变化至第二期望的燃料导轨压力时，可以开始方法300，以改变压力调节器的参考室中的压力，从而将燃料导轨压力调节为第二期望的燃料导轨压力，而不是第一期望的燃料导轨压力。如在上面关于图2所描述的，在整个发动机运行期间，期望的燃料导轨压力可以变化多次，并且因此可以控制压力调节系统，以便多次改变压力调节器的调节压力，从而实现针对给定发动机工况的期望的燃料导轨压力。可替换地，在一些示例中，影响期望的燃料导轨压力的发动机工况可以在整个发动机运行期间（例如，在整个车辆行程期间）保持恒定，但可以从一种发动机运行改变至另一种发动机运行（例如，从一个发动机行程到另一个发动机行程，例如在夏日的车辆行程与在冬日的车辆行程，或从在低海拔处的车辆行程到在高海拔处的车辆行程）。在这些示例中，压力调节系统可以在整个第一发动机运行（或第一车辆行程）期间将燃料导轨压力调节为单一的期望的燃料导轨压力，而在整个第二发动机运行（或第二车辆行程）期间将燃料导轨压力调节为单一的不同的期望的燃料导轨压力。

图4描述了图示说明例如图1A-B的压力调节系统34的压力调节系统的各种参数相对于时间之间的关系的示例正时图。在图形410中描述了当前的燃料导轨压力，在图形420中描述了期望的燃料导轨压力，在图形430中描述了升压阀打开量，并在图形440中描述了降压阀打开量。每个图形描述了沿x轴的时间和沿y轴的各个运行参数。

在一个非限制性的示例中，在时刻t₀之前，压力调节系统已经将燃料导轨压力从之前的期望的燃料导轨压力或从在发动机启动时的燃料导轨压力调节至第一期望的燃料导轨压力。如图所示，在时刻t₀之前，升压阀和降压阀完全关闭（因为在此间隔期间当前的燃料导轨压力与期望的燃料导轨压力相等，并且不需要通过打开升压阀或降压阀来改变当前的燃料导轨压力）。

在时刻t₀处，期望的燃料导轨压力从第一期望的燃料导轨压力减小至第二期望的燃料导轨压力。为了将当前的燃料导轨压力减小至第二期望的燃料导轨压力，从时刻t₀到时刻t₁降压阀部分打开，如在图形440中所示。例如，降压阀的打开量和时刻t₀与时刻t₁之间的间隔可以对应于在方法300的步骤312处确定的打开量和打开持续时间。同时，从时刻t₀到时刻t₁升压阀保持完全关闭。在时刻t₁处，当前的燃料导轨压力达到第二期望的燃料导轨压力，并且降压阀关闭。

从时刻t₁到时刻t₂，期望的燃料导轨压力是第二期望的燃料导轨压力，并且当前的燃料导轨压力与第二期望的燃料导轨压力相等。这样，升压阀和降压阀在这个间隔期间完全关闭，因为当前的燃料导轨压力不需要被改变以实现期望的燃料导轨压力。然而，在时刻t₂处，期望的燃料导轨压力从第二期望的燃料导轨压力增加至第三期望的燃料导轨压力。如图所示，在这个示例中，第三期望的燃料导轨压力大于第二期望的燃料导轨压力，但小于第一期望的燃料导轨压力。

为了将当前的燃料导轨压力增加至第三期望的燃料导轨压力，从时刻t₂到时刻t₃升压阀部分打开，如在图形430中所示。例如，升压阀的打开量和时刻t₂与时刻t₃之间的间隔可以对应于在方法300的步骤312处确定的打开量和打开持续时间。在这个示例中，当前的燃料导轨压力达到第三期望的燃料导轨压力没有当前的燃料导轨压力达到第二期望的燃料导轨压力急迫。因此，从时刻t₂到时刻t₃升压阀的打开量小于从时刻t₀到时刻t₁降压阀的打开量，而与在从第一期望的燃料导轨压力到第二期望的燃料导轨压力的过渡期间降压阀的打开持续时间（时刻t₂与时刻t₃之间的间隔）相比，升压阀的打开持续时间（时刻t₂与时刻t₃之间的间隔）更大。以此方式，可以实现期望的燃料导轨压力，同时在如下发动机工况期间最小化阀的磨损，在所述发动机工况中从一个期望的燃料导轨压力到另一个期望的燃料导轨压力的更缓慢的过渡是可接受的。同时，从时刻t₂到时刻t₃降压阀保持完全关闭。

在时刻t₃处，当前的燃料导轨压力达到第三期望的燃料导轨压力，并且升压阀关闭。因为当前的燃料导轨压力与时刻t₃与时刻t₄之间的期望的燃料导轨压力（即，第三期望的燃料导轨压力）相等，并且不需要改变当前的燃料导轨压力以实现期望的燃料导轨压力，所以从时刻t₃到时刻t₄升压阀和降压阀都保持关闭。然而，在时刻t₄处，期望的燃料导轨压力从第三期望的燃料导轨压力增加至第四期望的燃料导轨压力。如图所示，在这个示例中，第四期望的燃料导轨压力大于第三期望的燃料导轨压力。

在这个示例中，对于当前的燃料导轨压力从第三燃料导轨压力过渡到第四燃料导轨压力的需求是迫切的（例如，由于快速加速至峰值扭矩输出的条件）。为了将当前的燃料导轨压力迅速增加至第四期望的燃料导轨压力，从时刻t₄到时刻t₅升压阀完全打开，如在图形430中所示。因为相对于降压阀和升压阀分别在时间间隔t₀到t₁和t₂到t₃期间的打开量而言，此处升压阀的打开量更大，相对于降压阀和升压阀分别在时间间隔t₀到t₁和t₂到t₃期间的打开持续时间而言，实现燃料导轨压力的期望增加的打开持续时间更短。因此，通过完全打开升压阀，期望的燃料导轨压力增加可以在需要时迅速实现，以满足发动机燃料压力需求。同时，从时刻t₄到时刻t₅降压阀保持完全关闭。

在时刻t₅处，当前的燃料导轨压力达到第四期望的燃料导轨压力，并且升压阀关闭。因为当前的燃料导轨压力与时刻t₅与时刻t₆之间的期望的燃料导轨压力（即，第四期望的燃料导轨压力）相等，并且不需要改变当前的燃料导轨压力以实现期望的燃料导轨压力，所以从时刻t₅到时刻t₆升压阀和降压阀都保持关闭。然而，在时刻t₆处，期望的燃料导轨压力从第四期望的燃料导轨压力减小至第五期望的燃料导轨压力。如图所示，第五期望的燃料导轨压力与第三期望的燃料导轨压力相等。然而，在这个示例中，相对于上述的当前的燃料导轨压力从第三燃料导轨压力过渡到第四燃料导轨压力而言，对于当前的燃料导轨压力从第四燃料导轨压力过渡到第五燃料导轨压力的需求较不迫切。因此，尽管在时刻t₆处所需的燃料导轨压力的变化的幅度与在时刻t₄处所需的燃料导轨压力的变化的幅度相同，但阀的打开量和持续时间在两个间隔之间不同。具体地，相对于在时刻t₃处的升压阀的打开量而言，此处的降压阀的打开量更小，而相对于升压阀的打开持续时间（时刻t₄到时刻t₅）而言，此处的降压阀的打开持续时间更大。

在时刻t₇处，当前的燃料导轨压力达到第五期望的燃料导轨压力，并且降压阀关闭（同时升压阀保持关闭）。应认识到，在时刻t₇之后，期望的燃料导轨压力可以变化另外的一次或更多次，并且可以控制升压阀和降压阀，以便在整个发动机和压力调节系统的运行期间实现每个新的期望的燃料导轨压力。

注意，本文中包括的示例控制和估算程序能够用于各种发动机和/或车辆系统构造。本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，图示说明的各种动作、操作或功能可以以所示顺序、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样地，不必要求所述处理顺序以实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点，但是为了便于图示和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的具体策略，所示出的动作或功能中的一个或更多个可以被重复执行。此外，所描述的动作可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。

应理解，本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本发明的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包括一个或更多个这样的元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求或在这个或相关的申请中提出新权利要求而被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围宽、窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims

1.一种用于调节发动机中气体燃料压力的方法，其包含：

通过打开被布置在将压力调节器的低压室与参考室连接的管道内的第一阀并且使燃料从所述低压室流到所述参考室，同时关闭被布置在将所述参考室与发动机进气歧管连接的管道内的第二阀，以增加所述压力调节器的低压室中的调节压力，并且然后在第一持续时间后关闭所述第一阀以便所述第一阀和所述第二阀都被关闭并且所述参考室被密封；

通过关闭所述第一阀同时打开所述第二阀以减小所述调节压力，并且然后在第二持续时间之后关闭所述第二阀，以便所述第一阀和所述第二阀都关闭并且所述参考室密封。

2.根据权利要求1所述的方法，其中打开所述第一阀使所述压力调节器的所述低压室与所述参考室连通，并且其中打开所述第二阀使所述参考室与所述发动机连通。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包含在所述调节压力下使气体燃料从所述低压室流至所述发动机的燃料导轨。

4.根据权利要求3所述的方法还包括，其还包含将气体燃料从高压燃料箱输送至所述压力调节器的高压室，当所述参考室中的压力超过阈值时，所述高压室通过孔与所述低压室连通。

5.一种用于气体燃料发动机的系统，其包含：

气体燃料箱；

压力调节器，其包括参考室、与所述燃料箱连接的高压室和与发动机燃料导轨连接的低压室；

第一阀，其控制从所述低压室到所述参考室的燃料流，所述第一阀被布置在当所述第一阀打开时将所述低压室与所述参考室流体地连接的管道内而不管所述低压室与所述高压室是否流体连通；以及

第二阀，其控制从所述参考室到所述发动机的燃料流，

其中，所述阀的控制基于发动机燃料压力。

6.根据权利要求5所述的系统，其中通过所述第二阀从所述参考室排至所述发动机的燃料被所述发动机燃烧。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述阀的控制进一步基于电子压力反馈。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述电子压力反馈包含来自燃料导轨压力传感器的反馈。