CN104421029A - 用于控制液化石油气发动机的燃料压力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制液化石油气发动机的燃料压力的方法。提供了用于调整输送到燃料输送系统的燃料喷射器的气体燃料的相的方法和系统。在一个示例中，方法可包括在不同发动机工况期间调整燃料输送系统中的燃料压力，从而以液相和气相中的每一个输送燃料。所述燃料压力可以基于所述燃料的温度、组成和期望的相。

Description

用于控制液化石油气发动机的燃料压力的方法

技术领域

本发明涉及用于控制液化石油气(LPG)发动机的燃料压力的方法。

背景技术

替代燃料已被开发来减轻常规燃料的上涨价格且用于减少排气排放。例如，一些气体燃料已被确认为有吸引力的替代燃料。对于汽车应用，天然气或石油气可以在饱和压力下作为液体(液化石油气或LPG)压缩并存储在汽缸中。LPG主要由丁烷和丙烷组成，尽管确切的比率可以变化。LPG可以与直接喷射和/或进气道喷射燃料系统使用。在某些发动机工况下，在液相或气相中会期望从燃料输送系统喷射的LPG。然而，随着该燃料系统中燃料温度改变，LPG可以不期望的相被输送到发动机汽缸(例如，燃烧室)和/或燃料进气道。例如，当需要气相时，LPG可以处于液相。

其他的解决维持LPG在所期望的相中的尝试包括利用分离的气体LPG存储箱和液体LPG存储箱或者调整燃料输送系统参数，以维持LPG在一个相中。一种示例方法是由卡特(Carter)等人在US8,443,785中示出。其中，控制LPG燃料系统中的泵，以维持LPG在液相中。

发明内容

然而，发明人在此已经认识到关于此类系统的潜在问题。作为一个示例，在一些发动机工况下，LPG会期望处在气相而不是液相中。例如，在冷启动状况期间，为了减少颗粒物质或碳烟形成，LPG会期望处在气相中。因此，上面描述的系统仅提供一种用于维持LPG在单个液相中的方法。

在一个示例中，上述问题可以由一种用于在不同发动机工况期间调整燃料输送系统中的燃料压力以输送处于液相和气相中的每一个的燃料的方法来解决。燃料压力可以基于其中喷入燃料的汽缸中的温度、压力以及期望的燃料相。在一个示例中，燃料是气体燃料，如LPG。调整燃料压力可包括调整燃料输送系统中的燃料泵的操作，以在燃料压力下输送燃料到燃料喷射器。例如，在诸如增压空气温度高于阈值的第一条件期间，可调整燃料泵以增加燃料压力高于阈值压力，以从输送气相的燃料转变到输送液相的燃料。在诸如冷启动状况的第二条件期间，可调整燃料泵减小燃料压力低于阈值压力，以从输送液相的燃料转变到输送气相的燃料。以这种方式，从燃料输送系统喷射的LPG可在第一组发动机工况期间以液相喷射，且在第二组发动机工况期间以气相喷射。因此，输送到发动机汽缸的LPG可维持在所期望的相中且在各相之间转变，以增加发动机效率且控制并减少发动机排放。

应当理解，提供上述概述是以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定所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由紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。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中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是经配置在气体燃料上操作的发动机系统的示意图。

图2是经配置在气体燃料上操作的多汽缸发动机的示意图。

图3是用于基于发动机工况调整气体燃料的燃料相的方法的流程图。

图4是基于发动机工况调整燃料输送压力从而以期望的相输送气体燃料的图形示例。

具体实施方式

下面描述涉及用于调整输送到燃料输送系统(如图1-2中所示的燃料输送系统)的燃料喷射器的气体燃料的相的系统和方法。气体燃料的相基于燃料输送系统中的燃料压力。通过调整燃料输送系统中的燃料泵的操作，可以调整燃料压力，以便以期望的相输送燃料到燃料喷射器。图3示出用于基于发动机工况调整气体燃料的燃料相的方法。在第一组发动机工况期间，燃料可以气相输送到燃料喷射器。在第二组发动机工况期间，燃料可以液相输送到燃料喷射器。图4示出基于发动机工况调整燃料输送压力，从而以期望的相输送气体燃料到燃料喷射器的示例。在一个示例中，第一组发动机工况可包括发动机温度低于阈值温度，并且第二组发动机工况可包括增压空气温度高于阈值温度。以这种方式调整燃料的相可增加发动机效率，同时也减少颗粒物质产生和发动机爆震。

图1示出内燃机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132的来自车辆操作员130的输入控制。在此示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即燃烧室)14可包括燃烧室壁136，其中活塞138定位燃烧室壁136中。活塞138可耦接到曲轴140，使得该活塞的往复运动转化成该曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统耦接到客车的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可经由飞轮耦接到曲轴140，以启用发动机10的起动操作。

汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。进气通道146可以与除汽缸14之外的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置，如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，其中该涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180供能，其中该升压装置经配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，如其中发动机10提供有机械增压器，可以任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入供能。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道被提供用于改变提供至发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节气门162可设置在如图1中所示的压缩机174下游，或者可以替代地提供在压缩机174上游。

排气通道148可以从除汽缸14之外的发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是任何合适的用于提供排气空气/燃料比的指示的传感器，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(加热的EGO)或者NO_x、HC、或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NO_x捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被示出包括至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156，该至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156位于汽缸14的上部区域。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于该汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可以经由致动器152由控制器12控制。类似地，排气门156可以经由致动器154由控制器12控制。在一些条件期间，控制器12可以改变提供至致动器152和154的信号，以控制各自进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各自的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动类型或凸轮致动类型或者其组合。可以同时控制进气门正时和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或双独立固定凸轮正时的可能性的任何一个。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮，并且可利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。例如，汽缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统控制，或者由可变气门正时致动器或致动系统控制。

汽缸14可以具有压缩比，该压缩比是当活塞138在下止点与上止点时的容积比。常规地，该压缩比是在9:1至10:1的范围中。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增加该压缩比。例如当使用较高辛烷燃料或具有较高的潜在的汽化焓的燃料时，此可以发生。如果由于其对发动机爆震的影响使用直接喷射，也可以增加压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的火花塞192。在选定的操作模式下，点火系统190可以响应来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192提供点火火花到汽缸14。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞192，如其中可与一些柴油发动机的情况相同，发动机10可以通过自动点火或者通过燃料的喷射开始燃烧。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器用于向其提供燃料。作为非限制性示例，汽缸14被示出包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被示出直接耦接到汽缸14用于将与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例的燃料直接喷射到其中。以这种方式，燃料喷射器166提供被称为到燃烧室汽缸14中的燃料的直接喷射(以下称为“DI”)。虽然图1示出喷射器166作为侧喷射器，其也可以位于活塞的上面，如靠近火花塞192的位置。当由于一些醇基燃料的较低挥发性导致用醇基燃料操作发动机时，此类位置可以改进混合和燃烧。可替代地，该喷射器可以位于进气门的上面或靠近该进气门，以改进混合。燃料可以从燃料系统172输送到燃料喷射器166，该燃料系统172包括燃料箱、燃料泵、燃料轨和驱动器168。在一个示例中，燃料系统172可以是高压燃料系统。可替代地，燃料可以由单级燃料泵在较低压力下输送，在此情况下，直接燃料喷射的正时可以在压缩冲程期间比如果使用高压燃料系统更多限制。进一步地，虽然未示出，该燃料箱可具有提供信号到控制器12的压力传感器。

燃料喷射器170被示出布置在进气通道146中，而不是在汽缸14中，在一种提供被称为到汽缸14上游的进气道中的燃料的进气道喷射(以下称为“PFI”)的配置中。燃料喷射器170可喷射与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例的燃料。燃料可由燃料系统172输送到燃料喷射器170。

燃料可在汽缸的单个循环期间由一个或两个喷射器输送到汽缸。例如，每个喷射器可输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，从每个喷射器输送的燃料的分布和/或相对量可随工况变化。在另一示例中，燃料可仅由燃料喷射器166输送。在一些实施例中，发动机可仅包括直接喷射燃料系统或进气道喷射燃料系统中的一种。

如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可类似地包括其自己的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。

燃料喷射器166和170可具有不同的特点。这些包括尺寸上的差异，例如，一个喷射器可具有比另一喷射器更大的喷射孔。其他差异包括但不限于，不同的喷射角度、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷射特点、不同的位置等。

控制器12在图1中示出作为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在此特定示例中用于如只读存储器(ROM)芯片110所示的可执行程序和和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除前面所讨论的那些信号以外，还包括：来自质量空气流量传感器122引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中真空或压力的指示。

存储介质只读存储器110可以用计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示由处理器106执行下面所述方法以及预期的但未具体列出的其他变量的可执行的指令。在图3处描述了可由该控制器执行的示例例程。

图2示出根据本公开的多汽缸发动机的示意图。如图1中所述，内燃机10包括耦接到进气通道144和排气通道148的汽缸14。进气通道144可包括节气门162。排气通道148可包括排放控制装置178。

汽缸14可配置为汽缸盖201的一部分。在图2中，汽缸盖201被示出具有以直列式配置的4个汽缸。在一些示例中，汽缸盖201可具有更多或更少汽缸，例如六个汽缸。在一些示例中，汽缸可以V型配置或其他合适的配置来布置。

汽缸盖201被示出耦接到燃料系统172。汽缸14被示出耦接到燃料喷射器166和170。虽然仅示出耦接到燃料喷射器的一个汽缸，但是应该理解，汽缸盖201中包括的所有汽缸14也可耦接到一个或多个燃料喷射器。在此示例实施例中，燃料喷射器166可示为直接燃料喷射器，而燃料喷射器170可示为进气道燃料喷射器。每个燃料喷射器可经配置响应来自控制器12的命令在发动机循环中的具体时间点处输送具体一些燃料。在每个燃烧循环期间可利用一个或两个燃料喷射器输送可燃燃料到汽缸14。燃料喷射的正时和量可根据发动机工况控制。将在下面且关于图3-4进一步讨论燃料喷射的正时和量的控制。在图1-2中所示的实施例中，发动机10包括直接燃料喷射器166和进气道燃料喷射器170二者。然而，在替代实施例中，发动机10可仅包括直接燃料喷射器或进气道燃料喷射器170之一。例如，发动机10可仅包括直接燃料喷射器，且因此进气道燃料喷射器170不包括在该发动机系统中。

燃料喷射器170和燃料喷射器166被示出耦接到燃料轨206。燃料轨206可耦接到燃料管线221。燃料管线221可进一步耦接到燃料箱240。燃料管线221可包括泄压阀250。另外，燃料泵241可耦接到燃料箱240和燃料管线221。燃料泵241可以是提升泵。另外，较高压力直接喷射燃料泵252可定位在燃料管线221中。在一个示例中，如图1中所示，燃料泵252是在燃料轨206的上游。在另一示例中，燃料泵252可定位在燃料轨206的下游且邻近燃料喷射器166和/或燃料喷射器170。在又一示例中，每个燃料喷射器可包括直接在相应燃料喷射器上游的或直接并入相应燃料喷射器的专用燃料喷射器燃料泵。在一些实施例中，专用燃料喷射器燃料泵可以是除了燃料泵252之外或代替燃料泵252的燃料泵。以这种方式，燃料泵241、燃料泵252和任选地专用燃料喷射器燃料泵中的一个或多个可控制从燃料喷射器170和/或166喷入汽缸14中的燃料的压力。

进一步地，泄压阀254可定位在燃料泵252下游的燃料管线221中。在一些实施例中，压力控制阀也可定位在燃料泵252的下游。燃料轨206可包括多个传感器，包括温度传感器和压力传感器。类似地，燃料管线221和燃料箱240可包括多个传感器，包括温度传感器和压力传感器。燃料箱240也可包括加燃料端口。

如下面进一步讨论的，燃料泵241和/或燃料泵252可经配置调整沿燃料管线221输送到燃料轨206且到燃料喷射器170或166中的一个或多个的燃料的压力。在一些实施例中，燃料泵241可充当提升泵，并且燃料泵252可经配置调整输送到燃料喷射器170和/或166中的一个或多个的燃料的压力。因此，燃料泵252可控制输送到汽缸14和/或汽缸14进气道的燃料的输送压力。控制器(例如，图1中所示的控制器12)可调整燃料泵252和/或燃料泵241的操作，以在期望的燃料输送压力和随后以期望的相(例如，液体或气体)输送燃料到汽缸14和/或汽缸14的进气道。例如，调整燃料泵252和/或燃料泵241的操作可包括调整泵操作，以增加或减少燃料压力。

控制器可进一步控制泄压阀250和/或泄压阀254的操作。例如，当以液相输送燃料转变到以气相输送燃料时，可调整燃料泵252，以减少沿燃料管线221输送的燃料的压力。为了迅速降低压力和燃料系统172中燃料的相的转变，该控制器可打开泄压阀254(且有时打开泄压阀250)一段持续时间。该持续时间可以基于一个时间量，以降低燃料压力到燃料转变到气相下的压力。

燃料箱240可包含气体燃料，如LPG。在其他实施例中，燃料箱240可包含另一气体燃料，如CNG、甲烷、氢气等。在燃料箱240包含气体燃料的实施例中，燃料箱阀可耦接到在燃料泵241上游的燃料管线221。另外，燃料管线阀可耦接到该燃料箱阀上游的燃料管线221。压力调节器也可耦接到该燃料管线阀上游的燃料管线221。燃料管线221也可耦接到聚结过滤器且可进一步包括在燃料轨206上游的泄压阀。对于关于图3-4在下面进一步描述的方法，参考包括LPG的气体燃料系统。然而，在替代实施例中，类似的方法可用在包括诸如CNG、甲烷、氢气等替代气体燃料的燃料系统中。在一个示例中，燃料箱240包含液相的LPG。进一步地，在此示例中，燃料箱240可以是仅燃料系统172的燃料箱。因此，燃料箱240可称为单个液体燃料箱。在另一实施例中，燃料系统172可包括多于一个的燃料箱。然而，多于一个的燃料箱可包括液相的LPG，使得两个燃料箱都包括相同相的LPG。在又一示例中，燃料系统172可以是双燃料系统，其包括另一类型的燃料，如汽油。

如图2中所示，燃料系统172包括直接燃料喷射器166和进气道燃料喷射器170。在此示例中，每个燃料喷射器166和170经配置以喷射液相和气相的气体燃料。当在各相之间转变时，例如，从气体转变到液体时，可以存在一个时间段，其中燃料是气相和液相的混合物。在此转变时间段期间，控制器可调整诸如燃料脉冲宽度的燃料喷射参数，以说明过渡相，如下面进一步讨论的。在替代实施例中，每个汽缸14可包括两个直接燃料喷射器和/或两个进气道燃料喷射器。例如，每个汽缸可包括用于喷射液相的气体燃料的第一直接燃料喷射器和用于喷射气相的气体燃料的第二直接燃料喷射器。因此，燃料系统172可包括专用的液相燃料喷射器和专用的气相燃料喷射器。在此实施例中，第一燃料喷射器可以是第一气体系统的一部分，并且第二燃料喷射器可以是第二液体系统的一部分。因此，当在输送作为液体或气体的燃料之间转变时，该转变时间段由于分离的液体系统和气体系统可以被减少或者不存在。进一步地，控制器可以不需要在该转变期间逐渐调整脉冲宽度，因为每个分离的液体燃料喷射器和气体燃料喷射器可具有不同的脉冲宽度。

图1-2的系统为发动机汽缸提供：第一燃料喷射器，其直接耦接到发动机汽缸用于喷射燃料到发动机汽缸；燃料输送系统，其经由第一燃料喷射器耦接到发动机汽缸，所述燃料输送系统包括单个燃料箱和经配置调整燃料输送压力的燃料泵；和控制器，其具有用于在第一组发动机工况期间调整燃料泵以在第一燃料输送压力下以第一相输送燃料且在不同的第二组发动机工况期间调整燃料泵以在第二燃料输送压力下以第二相输送燃料的计算机可读指令，所述第一燃料输送压力和第二输送压力基于燃料的温度和各自相。该系统进一步包括第二燃料喷射器，其耦接到发动机汽缸的进气道用于喷射燃料到该进气道中。该燃料输送系统经由第二燃料喷射器进一步耦接到发动机汽缸。

诸如LPG的气体燃料可经由燃料输送系统(例如，图1-2中所示的燃料系统172)输送到发动机汽缸和/或发动机汽缸进气道进行燃烧。LPG可以液相或气相进行输送。例如，LPG可以液体形式存储在燃料箱(例如，图2中所示的燃料箱240)中。然后，燃料泵(例如，图2中所示的燃料泵241和/或燃料泵252)可从燃料箱泵送LPG且到燃料输送管线、燃料轨和燃料喷射器(例如，燃料管线221、燃料轨206和燃料喷射器170和/或166)。LPG在燃料输送管线中的压力(例如，燃料输送压力)可确定LPG的相。例如，在恒定燃料温度下，LPG可以是在第一压力下的液相中且在第二压力下的气相中，所述第一压力高于第二压力。更具体地，在恒定温度下，增加LPG的压力高于阈值将LPG从气相转换成液相。相反地，在恒定燃料温度下，减小LPG的压力低于阈值将LPG从液相转变到气相。该阈值可以是在具体燃料温度下的阈值压力，其中LPG在该阈值压力下从液体转变到气体或者从气体转变到液体。

在给定温度和压力下的LPG的相可进一步基于LPG的组成(composition)。如上面所介绍的，LPG是丁烷和丙烷的混合物。LPG的不同组成包含不同比率或百分比的丁烷和丙烷。在一个示例中，LPG的组成可包含60％丙烷和40％丁烷。在另一示例中，LPG的组成可包含80％丙烷和20％丁烷。随着LPG的组成改变，LPG的压力-温度关系改变，从而改变LPG的相位图。因此，在一个温度下，LPG可在针对LPG的不同组成的不同压力下在液相和气相之间转变。

输送到发动机汽缸的LPG的相可以进一步基于正喷射LPG到其中的发动机汽缸的温度和压力。例如，如果该汽缸的温度是在足够高的温度，喷入该汽缸的液体LPG可以在进入该汽缸时转化成气体LPG(例如，蒸汽)。

期望的用于燃料喷射的燃料相(例如，LPG的相)可以基于发动机工况确定。例如，在第一组条件下，可以期望喷射气相的LPG。在一个示例中，第一组条件可包括冷启动条件，其中发动机温度低于阈值。在冷启动条件期间喷射气相的LPG可降低颗粒物质(例如，碳烟)形成。另外，第一组条件可包括在某些喷射正时期间，其中会发生增加的碳烟形成(例如，碳烟形成的量超过阈值水平)。在另一示例中，第一组条件可包括其中需要在汽缸中增加混合和/或完全燃烧的条件。另外，第一组条件可包括较低发动机负荷和/或较低发动机转速。

在第二不同组条件下，可能期望喷射液相的LPG。在一个示例中，第二组条件可包括热启动条件，其中发动机温度高于阈值。在另一示例中，第二组条件可包括进气空气或增压空气温度大于阈值温度。在此示例中，可需要增加的增压空气冷却，以降低发动机爆震。喷射液相的LPG至发动机可提供附加冷却，从而降低爆震的可能性。因此，第二组条件可包括具有增加的发动机爆震机会的条件。

以这种方式，基于发动机工况，发动机控制器(例如，图1中所示的控制器12)可确定期望的LPG的燃料相。然后，基于LPG在燃料输送系统中的温度，该控制器可确定需要的压力(例如，输送压力)，从而以期望的相输送LPG。如上面所讨论的，LPG的压力-温度关系可以基于LPG的组成。在一个示例中，LPG的组成可以是已知的，并且压力-温度表或图可存储在该控制器中。然后，基于期望的LPG相和LPG温度，该控制器可在该压力-温度表中查找所需的燃料输送压力。在另一示例中，可测量或估计LPG的组成。在此示例中，存储在该控制器中的查找表可包括LPG组成、温度和压力。然后，基于期望的LPG相、LPG温度和大致LPG组成，该控制器可在该查找表中查找所需的燃料输送压力。在又一示例中，LPG的组成可以是未知的。在此情况下，可针对燃料组成的范围包括压力-温度图或表。例如，如果期望的LPG相是液相，该控制器可在当前燃料温度下对于LPG组成的范围查找其中维持LPG在液相中的最小燃料压力。

确定的燃料输送压力可以进一步基于正喷射LPG到其中的汽缸的压力和/或温度。如上所述，汽缸的温度和/或压力可以在喷射LPG到该汽缸中时改变LPG的相。因此，在喷射LPG到该汽缸中之后，可进一步调整确定的燃料输送压力，以维持LPG在期望的相中。

在确定期望的燃料输送压力之后，控制器可通过调整燃料输送系统中的燃料泵(如图2中所示的燃料泵252和/或燃料泵241)的操作调整LPG压力。调整燃料泵的操作可包括调整燃料泵，以增加或减少离开该燃料泵的燃料的压力。例如，控制器可调整燃料泵，以在确定的燃料输送压力下输送LPG。然后，调整燃料泵的压力输出可以调整在该燃料泵下游的LPG的相。在调整燃料输送压力和LPG的相之后，该控制器可调整附加的发动机工况。例如，可基于LPG的相调整附加燃料喷射参数，如燃料喷射量。具体地，如果与液相相比LPG处在气相中，可喷射较大量(例如，容积)的LPG。例如，该控制器可调整喷射器保持打开的时间量和喷射燃料(例如，该喷射器的脉冲宽度)。因此，脉冲宽度可以基于喷射的燃料的相。用于气体燃料的脉冲宽度可以比用于液体燃料的脉冲宽度更长。

以这种方式，用于发动机的方法包括在不同发动机工况期间调整燃料输送系统中的燃料压力，从而以液相和气相中的每一个输送燃料，所述燃料压力基于燃料的温度和期望的相。调整燃料压力包括调整燃料输送系统中燃料泵的操作，以在该燃料压力下输送燃料到燃料喷射器。在一个示例中，调整燃料压力包括增加该燃料压力高于阈值压力，以从以气相输送燃料转变到以液相输送燃料。在另一示例中，调整燃料压力包括减少该燃料压力低于阈值压力，以从以液相输送燃料转变到以气相输送燃料，所述阈值压力基于对于其中燃料在液相和气相之间转变的燃料的温度的燃料压力以及燃料的组成。

燃料压力进一步基于发动机汽缸的温度和压力，发动机汽缸的温度和压力是基于从曲轴位置得到的增压空气温度、空气充气和汽缸容积(喷射期间)，以及相对曲轴位置的活塞位置而测量的温度和压力或估计的温度和压力中的一者。该方法进一步包括响应增压空气温度高于阈值温度，调整燃料压力以输送液相的燃料。另外，该方法包括响应发动机温度低于阈值温度、发动机转速低于阈值速度或发动机负荷低于阈值负荷中的一个或多个，或者响应发动机在诸如冷启动或热重启的特殊条件下操作，调整燃料压力以在气相中输送燃料。

该方法进一步包括基于燃料压力和以气相或以液相喷射燃料，调整喷入发动机汽缸的燃料的量。如上面所讨论的，在一个示例中，燃料是液化石油气(LPG)，并且LPG以液相存储于单个燃料箱中。

现在转向图3，方法300被示出用于基于发动机工况调整气体燃料的燃料相。具体地，可在不同发动机工况期间调整燃料输送系统(如图1-2中所示的燃料系统172)中的燃料压力，从而以气相或液相输送燃料。如上面所讨论的，燃料压力可以基于燃料的温度和期望的相。用于执行方法300的指令可存储在发动机控制器(如图2中所示的控制器12)上。下面的方法参照LPG燃料系统进行描述。然而，在替代实施例中，该方法可用在具有诸如CNG燃料系统的替代气体燃料系统的发动机中。在其他实施例中，该方法可用在具有双燃料系统的发动机中。该双燃料系统可包括气体燃料系统和其他类型的燃料系统。

该方法通过估计和/或测量发动机工况在302处开始。发动机工况可包括发动机转速和负荷、发动机温度、增压空气温度、燃料系统条件(例如，燃料压力、燃料温度、燃料泵设置)、发动机汽缸温度和压力、喷射正时等。在304处，该方法包括确定LPG的期望的燃料相。如上所述，期望的燃料相可以基于发动机工况。在一个示例中，在冷启动条件期间且/或当转速和/或负荷小于阈值转速和/或负荷时，期望的燃料相可以是气相。在另一示例中，当发动机转速高于第二阈值转速时，期望的燃料相可以是气相。在其中需要增加的汽缸混合、增加的完全燃烧机会和/或减少的颗粒物质形成的其他条件期间，期望的燃料相可以是气相。在另一示例中，在热启动条件期间且/或当增压空气温度(例如，进入汽缸的空气的温度)大于阈值温度时，期望的燃料相可以是液相。阈值温度可以基于其中增加发动机爆震的可能性的温度。因此，在具有增加的爆震的可能性的条件期间，期望的燃料相可以是液相。

在306处，该方法包括基于期望的燃料相、当前燃料温度以及喷射时汽缸中的压力和温度，确定期望的燃料输送压力。如上所述，控制器可包括查找表，该查找表包括基于燃料温度和/或燃料组成的燃料压力。例如，期望的燃料输送压力可以基于LPG温度和LPG组成或者可能的LPG组成的范围。在一个示例中，LPG温度是LPG燃料系统中的测量温度。因此，该方法在306处可包括在控制器中的查找表中查找燃料输送压力。在一些示例中，该方法在306处可包括基于(一个或多个)汽缸的温度和/或压力修改确定的燃料输送压力。例如，如果期望的燃料相是液体燃料相，则期望的燃料输送压力可以是第一压力。然而，如果发动机汽缸的温度是在高于液体-气体转变温度的温度，则一旦其喷入汽缸中，LPG可以转变到气相。因此，控制器可调整燃料输送压力到高于第一压力的第二压力，以在喷入汽缸中时维持LPG处在液相中。汽缸的温度和压力可以是测量的温度和压力或者基于增压空气温度所估计的温度和压力之一。例如，如果不可以测量汽缸的温度和/或压力，可以基于喷射时的增压空气温度、增压空气质量和汽缸容积估计这些值。在其他示例中，汽缸温度和压力的模型可以用来调整确定的LPG压力，该模型基于增压空气温度和附加发动机工况，如汽缸增压空气和汽缸容积(基于曲轴和/或活塞位置)。

在308处，该方法包括确定燃料(例如，LPG)是否处在期望的燃料相(例如，液相或气相)。在一些示例中，可以测量LPG的相。在其他示例中，可以基于LPG的温度和压力推断LPG的相。如果LPG处在期望的燃料相，该方法继续到310，以维持燃料泵操作且由此维持LPG在期望的相中。例如，如果期望的燃料相是气相且LPG经确定是在气相中，控制器可维持泵操作，从而维持燃料输送压力并维持LPG在气相中。在其他示例中，LPG可以处在期望的相；然而，LPG可以接近转变到不期望的相。在此示例中，可以稍微调整在310处的泵操作，以维持LPG是用于当前LPG温度的期望的相。此可以移动LPG压力进一步远离阈值或转变压力，其中LPG在该转变压力处改变相。

可替代地，在308处，如果LPG不处在期望的燃料相，该方法继续到312。在312处，控制器可调整燃料泵，以在期望的燃料输送压力下输送燃料，如在306处确定的。调整燃料泵以在期望的压力下输送燃料可由此将燃料从初始相转变到期望的相。初始相可以是在燃料泵调整之前的LPG的相。在一个示例中，初始相可以是液相，并且期望的相可以是气相。在此示例中，控制器可调整燃料泵，以减小LPG燃料输送压力(例如，在燃料泵下游的LPG压力)低于阈值压力。该阈值压力可以是对于当前燃料温度的燃料压力，在当前燃料温度下LPG从液相转变到气相。在另一示例中，初始相可以是气相，并且期望的相可以是液相。在此示例中，控制器可调整燃料泵，以增加LPG燃料输送压力高于阈值压力。

在314处，该方法可包括基于期望的燃料相调整燃料喷射。例如，如果与液相相比LPG处在气相中，可喷射较大量(例如，容积)的LPG。在另一示例中，可调整脉冲宽度(例如，喷射器处于打开的时间量)。例如，当喷射处在气相中燃料时的脉冲宽度可以比当喷射处在液相中燃料时的脉冲宽度更长。在其他实施例中，可基于期望的燃料相在314处调整附加的发动机操作参数。例如，可基于LPG是处在液相还是气相调整火花参数，如由火花输送的火花正时和/或点火能量。

在又一示例中，该方法在314处可包括基于正喷射的燃料的相调整喷射正时。例如，在(例如，无升压系统的)自然吸气发动机中，气体进气道燃料喷射可降低动力，因为以气体形式的燃料占据比液体燃料更多的空间，从而降低容积效率。在进气道燃料喷射/直接喷射的正常吸气系统中，可以在高动力需求下使用直接喷射，以在进气门和排气门关闭之后喷射燃料。因此，可以移走汽缸中的较少空气，从而使发动机能够维持增加的容积效率且不遭受动力损失。

图4示出调整燃料输送压力以改变其中燃料输送到燃料输送系统的燃料喷射器的相的图形示例。具体地，曲线图400在曲线402处示出燃料输送压力的变化，在曲线404处示出燃料温度的变化，在曲线406处示出燃料相的变化，在曲线408处示出汽缸温度的变化，在曲线410处示出发动机温度的变化，在曲线412处示出增压空气温度的变化，且在曲线414处示出对燃料喷射的变化。如上面所讨论的，在一个示例中，燃料是气体燃料，如LPG，并且燃料输送系统包括用液相的LPG填充的单个液体燃料箱(如图2中所示的燃料系统172的燃料箱240)。在此示例中，燃料输送系统不包括用气相的LPG(例如，气态石油气)填充的附加燃料箱。然而，在一些示例中，燃料输送系统可包括用液相的LPG填充的附加燃料箱。

该燃料输送系统包括燃料泵，用于调整在该燃料泵下游的燃料输送系统中LPG的压力。此压力可以在这里称为燃料输送压力。该燃料输送压力可以基于燃料输送系统中LPG的温度、LPG的期望的相(例如，液相或气相)、LPG的组成(例如，丙烷与丁烷的比)以及在一些示例中发动机汽缸的温度和/或压力。LPG的期望的相可以基于各种发动机工况，如上所述。在图4中所示的示例中，基于发动机温度和增压空气温度(例如，用于燃烧的进入汽缸的空气的温度)确定期望的LPG相。在替代示例中，可使用附加的或替代的发动机工况来确定期望的LPG燃料相。

另外，曲线图400在曲线414处示出对燃料喷射的调整。对燃料喷射的调整可以由喷射的燃料量的变化示出，所述喷射的燃料量的变化可对应于燃料喷射器的脉冲宽度的变化。在此示例中，单个燃料喷射器可喷射处在液相和气相中的燃料。如下面进一步描述，当燃料处在气相中时喷射的燃料的脉冲宽度和量可以比当燃料处在液相中时更大。在另一实施例中，每个汽缸可包括两个相应的燃料喷射器，用于喷射液相的燃料的第一喷射器和用于喷射气相的燃料的第二喷射器。

在时间t1之前，燃料输送系统中的燃料(例如，LPG)处在液相中(曲线406)。此外，发动机可以是处于冷启动条件，如由发动机温度低于阈值温度T1所指示的(曲线410)。响应于冷启动条件，发动机控制器确定期望的燃料相是气相。控制器在时间t1处调整燃料泵，以降低燃料输送压力(曲线402)且由此将燃料从液相转变到气相(曲线406)。在时间t2处，燃料输送压力处在期望的压力且燃料处在气相中。在时间t2处的最后燃料输送压力连同燃料温度(曲线404)和汽缸温度(曲线408)可以基于期望的气体燃料相。在一些实施例中，燃料输送压力可以仅基于燃料温度和燃料的组成。在其他实施例中，如图4所示，燃料输送压力可以基于燃料温度、燃料的组成和汽缸温度。燃料输送压力也可以基于附加参数(如汽缸压力)。

在时间t1之前，燃料喷射器正在与第一燃料量对应的第一脉冲宽度416下喷射燃料。在将燃料从液相转变到气相之后，燃料喷射器在与第二燃料量对应的第二脉冲宽度418下喷射燃料。第二脉冲宽度418和第二燃料量比第一脉冲宽度416和第一燃料量更大。在时间t1和时间t2之间，该燃料系统从喷射液相的燃料转变到喷射气相的燃料。在此时间期间，脉冲宽度可以逐渐从第一脉冲宽度416增加到第二脉冲宽度418。在替代实施例中，可以使用用于喷射液相的燃料和喷射气相的燃料的专用的燃料喷射器。在此实施例中，液相和气相之间可以存在较小转变时间段。

在时间t3处，发动机温度增加高于阈值温度T1，使得发动机不再处于冷启动条件。在时间t4处，增压空气温度增加高于阈值温度T2(曲线412)。在响应时，控制器调整燃料泵，以增加燃料输送压力(曲线402)且将燃料输送系统中的燃料从气相转变到液相。由于燃料温度在时间t4处比在时间t1处处于更高水平，燃料输送压力的增加可以比其在时间t1处的更高。在时间t5处，燃料已经完全转变到液相(曲线406)。在时间t6处，汽缸温度增加(曲线408)。因此，控制器可调整燃料泵以进一步增加燃料输送压力，以维持燃料处在液相中。例如，以这种方式增加燃料输送压力可确保燃料一旦喷入汽缸进行燃烧就保持处在液相中。

如在图4处所示，方法包括：在第一条件期间，调整燃料泵，从而以第一相从燃料箱输送燃料且输送到燃料喷射器。在一个示例中，第一条件包括冷启动条件、需要在燃烧室(例如，汽缸)中增加混合的条件或需要完全燃烧的条件中的一个或多个。该方法进一步包括：在第二条件期间，调整燃料泵，从而以第二相从燃料箱输送燃料且输送到燃料喷射器，其中第二相不同于第一相。在一个示例中，第二条件包括需要增加的增压空气冷却的条件或具有增加的发动机爆震的可能性的条件中的一个或多个。

在图4中所示的示例中，第一相是气相，而第二相是液相。如在时间t4处所示，该方法包括通过调整燃料泵以增加燃料输送压力，从第一相转变到第二相，其中从第一相到第二相的转变响应于增压空气温度大于阈值温度，所述阈值温度基于增加发动机爆震的可能性的温度。如在时间t1处所示，该方法包括通过调整燃料泵以减少燃料输送压力，从第二相转变到第一相，其中从第二相到第一相的转变响应于冷启动条件、减小的发动机转速或减小的发动机负荷中的一个或多个。

在一个示例中，调整燃料泵以输送第一相的燃料包括调整燃料泵，以在第一燃料输送压力下输送燃料，其中第一燃料输送压力基于第一相和燃料的温度且进一步包括基于汽缸温度和压力调整第一燃料输送压力。在另一示例中，调整燃料泵以输送第二相的燃料包括调整燃料泵，以在第二燃料输送压力下输送燃料，其中第二燃料输送压力基于第二相和燃料的温度且进一步包括基于汽缸温度和压力调整第二燃料输送压力。

如上面所讨论的，燃料箱可以是用于燃料系统的单个燃料箱，并且该燃料箱可包含液化石油气(LPG)。另外，燃料喷射器可以是直接燃料喷射器或进气道燃料喷射器中的一个或多个。

以这种方式，气体燃料可基于不同发动机工况以液相和气相中每一个输送到燃料系统的燃料喷射器。气体燃料可存储在液体燃料箱中，该燃料箱是燃料系统的唯一燃料箱。在其他实施例中，该燃料系统可包含多于一个的液体燃料箱，但所有液体燃料箱可存储相同相(例如，液相)的燃料。如上所述，在一个示例中，气体燃料是LPG。在第一组发动机工况下，可喷射气相的LPG。第一组条件可包括冷启动条件和/或减小的发动机转速和/或负荷的条件。由于在这些条件期间燃烧气相的LPG，可以降低颗粒物质形成，同时增加更完全燃烧的机会。在第二不同的组发动机工况下，可以喷射液相的LPG。第二组条件可包括热启动条件和/或增压空气温度大于阈值温度。由于喷射液相的LPG，液体LPG可提供附加的增压空气冷却，从而降低发动机爆震。如上所述，发动机控制器可调整燃料系统中的燃料泵，以调整LPG的燃料输送压力，从而调整LPG的相。因此，通过调整燃料输送压力以输送期望的相的燃料实现技术效果，其中期望的相基于发动机工况。由于在不同发动机工况下输送液相和气相的燃料，可以增加发动机效率，同时降低发动机爆震和颗粒物质形成。

注意本文所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置使用。本文描述的具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略执行。同样地，不必须需要该处理顺序来实现本文所述的示例实施例的特征和优点，但为了便于说明和描述而提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个取决于正使用的特定策略可以重复执行。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化表示要编入发动机控制系统中计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。

将理解本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为是有限制意义的，因为许多变体都是可能的。例如，上面技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。

下列权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应该理解为包括一个或多个此类元素的合并，既不要求也不排除两个或更多此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合和子组合可以通过本权利要求书的修改或者通过本申请或相关申请中新权利要求的提交来要求保护。此类权利要求无论在范围比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同也被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：

在不同发动机工况期间调整燃料输送系统中的燃料压力，以输送处在液相和气相中的每一个的燃料，所述燃料压力基于所述燃料的温度和期望的相。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述燃料压力包括调整所述燃料系统中的燃料泵的操作，以在所述燃料压力下输送燃料至燃料喷射器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述燃料压力包括增加所述燃料压力高于阈值压力，从而以所述气相输送所述燃料转变为以所述液相输送所述燃料。

4.根据权利要求3所述的方法，其中调整所述燃料压力包括降低所述燃料压力低于所述阈值压力，从而以所述液相输送所述燃料转变为以所述气相输送所述燃料，所述阈值压力基于所述燃料在所述液相和所述气相之间的转变处的所述燃料的温度的所述燃料压力和所述燃料的组成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料压力进一步基于发动机汽缸的温度和压力，所述发动机汽缸的温度和压力是基于测量的温度和压力或从曲轴位置得到的增压空气温度、空气充气和汽缸容积，以及相对于所述曲轴位置的活塞位置而估计的温度和压力中的一个。

6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括调整所述燃料压力，以响应增压空气温度高于阈值温度以所述液相输送燃料。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括调整所述燃料压力，以响应发动机温度低于阈值温度、发动机转速低于阈值转速或发动机负荷低于阈值负荷中的一个或多个以所述气相输送燃料。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述燃料压力和所述燃料以所述气相还是以所述液相被喷射，调整喷入发动机汽缸中的燃料量。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料是液化石油气，即LPG，并且所述LPG以所述液相被存储在单个燃料箱中。

10.一种发动机方法，其包括：

在第一条件期间，调整燃料泵，从而以第一相从燃料箱输送燃料且输送到燃料喷射器；以及

在第二条件期间，调整所述燃料泵，从而以第二相从所述燃料箱输送燃料且输送到所述燃料喷射器，所述第二相不同于所述第一相。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一相是气相，并且所述第二相是液相。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一条件包括冷启动条件、需要在燃烧室中增加混合的条件或需要完全燃烧的条件中的一个或多个。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二条件包括需要增加的增压空气冷却的条件或具有增加的发动机爆震的可能性的条件中的一个或多个。

14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括通过调整所述燃料泵增加燃料输送压力，从所述第一相转变到所述第二相，从所述第一相到所述第二相的转变响应于增压空气温度大于阈值温度，所述阈值温度基于增加发动机爆震的可能性的温度。

15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括通过调整所述燃料泵减少燃料输送压力，从所述第二相转变到所述第一相，从所述第二相到所述第一相的转变响应于冷启动条件、发动机转速或减小的发动机负荷中的一个或多个。

16.根据权利要求10所述的方法，其中调整所述燃料泵以所述第一相输送燃料包括调整所述燃料泵以在第一燃料输送压力下输送燃料，所述第一燃料输送压力基于所述燃料的所述第一相和温度且进一步包括基于汽缸温度和压力调整所述第一燃料输送压力。

17.根据权利要求10所述的方法，其中调整所述燃料泵以所述第二相输送燃料包括调整所述燃料泵以在第二燃料输送压力下输送燃料，所述第二燃料输送压力基于所述燃料的所述第二相和温度且进一步包括基于汽缸温度和压力调整所述第二燃料输送压力。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述燃料箱是用于燃料系统的单个燃料箱，其中所述燃料箱包含液化石油气，即LPG，并且其中所述燃料喷射器是直接燃料喷射器或进气道燃料喷射器中的一个或多个。

19.一种用于发动机的系统，其包括：

发动机汽缸；

第一燃料喷射器，其直接耦接到所述发动机汽缸用于喷射燃料到所述发动机汽缸中；

燃料输送系统，其经由所述第一燃料喷射器耦接到所述发动机汽缸，所述燃料输送系统包括单个燃料箱和经配置调整燃料输送压力的燃料泵；以及

具有计算机可读指令的控制器，用于：在第一组发动机工况期间，调整所述燃料泵以在第一燃料输送压力下以第一相输送燃料，且在不同的第二组发动机工况期间，调整所述燃料泵以在第二燃料输送压力下以第二相输送燃料，所述第一燃料输送压力和所述第二燃料输送压力基于所述燃料的温度和各自相。

20.根据权利要求19所述的系统，其进一步包括第二燃料喷射器，其耦接到所述发动机汽缸的进气道，用于喷射燃料到所述进气道中，并且其中所述燃料输送系统经由所述第二燃料喷射器进一步耦接到所述发动机汽缸，并且其中所述控制器包括计算机可读指令，用于当所述燃料处在气相中时在所述发动机汽缸的进气门和排气门二者都关闭时从所述第二燃料喷射器喷射所述燃料。