CN105569850A - 将液化石油气供应至燃料直接喷射发动机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了将液化石油气供应至燃料直接喷射发动机的方法和系统，说明了用于将燃料供应至内燃发动机的直接喷射燃料泵的方法。在一个示例中，可调节被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力和/或温度以确保液体燃料被供应至直接喷射燃料泵，使得发动机空燃比误差的可能性可被减小。

Description

将液化石油气供应至燃料直接喷射发动机的方法和系统

技术领域

本发明涉及将液化石油气供应至燃料直接喷射发动机的方法和系统。

背景技术

液化石油气(LPG)可被直接喷射至发动机汽缸。液化石油气在液态下可被供应至燃料直接喷射器，并且液体可在其被喷射至汽缸后在汽缸内汽化以冷却汽缸内容物并且支持汽缸内的燃烧。通过冷却汽缸内容物，发动机可以更不易于发动机爆震，使得发动机可在较高压缩比下操作以改进发动机效率。因此，发动机操作可从用LPG操作发动机中获益；然而，在燃料系统中，如果LPG的压力过低或如果其变为超临界，则LPG的状态可变为气体。在超临界状态中，确定被喷射至发动机的燃料量将变得更为困难。另外，将燃料喷射至发动机可消耗更多能量，因为在超临界状态下燃料泵泵送燃料可以是较低效率的。因此，将LPG供应至发动机的利益可以消失或减少。

发明内容

本文公开了至少部分地克服上述问题并且获得确保燃料被供应至直接喷射燃料泵的技术效果的一种途径。特别地，该途径提供一种方法，其包括：响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值而增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。

通过响应于直接喷射燃料泵容积效率而增加供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却，能够维持液体燃料流至直接喷射燃料泵，使得发动机燃料供应误差的可能性可被减少。特别地，供应至直接喷射燃料泵的燃料可被冷却，使得燃料不达到超临界状态，在该状态下，其质量可能难以确定。另外，在一些示例中，被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力可以增加，使得燃料不达到超临界状态。

所公开的系统和方法可提供若干优势。例如，该途径可提供改进的发动机空气燃料比控制。另外，该途径可提供用于使用较少能量将燃料供应至发动机。此外，该途径可减少燃料系统组件的劣化。

应当理解的是，上述发明内容被提供以简化的形式介绍所选择的概念，这些概念将在下面的具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确立所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述提到的或本公开中的任何部分提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了耦接至发动机的示例性燃料系统的示意图；

图2示出了燃料变为超临界的温度和压力的曲线图；

图3示出了用于将LPG燃料供应至直接喷射燃料泵的示例性预示的顺序；

图4示出了用于将LPG燃料供应至直接喷射燃料泵的控制器的方框图；以及

图5示出了用于将燃料诸如LPG供应至直接喷射燃料泵的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及将液化石油气(LPG)或类似燃料供应至内燃发动机。发动机可以是具有燃料直接喷射的发动机，在该发动机中，燃料直接喷射至如图1所示的发动机汽缸中。所喷射的燃料可以具有如图2所示的属性。LPG或可替换的燃料可通过调节压力和温度被供应至发动机，在该压力和温度下，燃料被馈送至如图3所示的直接喷射燃料泵。燃料温度和压力可经由如图4所示的控制器进行调节。最终，图5示出这样的方法，即通过该方法，LPG可被提供至直接喷射燃料泵和发动机汽缸。

图1示出耦接至内燃发动机110的直接喷射燃料系统100，该系统可被配置为车辆的推进系统。内燃发动机110可包括多个燃烧室或汽缸112。LPG燃料能够经由缸内直接喷射器120被直接提供至汽缸112。如图1示意性地指示，发动机110能够接收进气并且其能够排出燃烧的燃料和空气的产物。

燃料能够经由喷射器120通过一般在150处指示的燃料系统而被提供至发动机110。在该具体示例中，燃料系统150包括用于储存车辆车载的燃料的燃料储存箱152、低压燃料泵130(例如，燃料提升泵)、高压燃料泵或直接喷射燃料泵140、燃料导轨158、和各种燃料通道154、155和156。在图1所示的示例中，燃料通道154将燃料从低压泵130运送至燃料滤清器106。在燃料到达直接喷射燃料泵140之前，燃料通道155将燃料从燃料滤清器106运送至燃料冷却室137。燃料通道156将燃料从燃料喷射泵140运送至燃料导轨158。

燃料冷却室137包括从燃料通道155供应燃料的燃料喷射器123。燃料喷射器可将燃料喷射至燃料冷却室137中，在燃料冷却室中，加压的燃料膨胀为蒸汽并且冷却流入至直接喷射燃料泵140中的液体燃料。膨胀的燃料可经由进气道燃料喷射器121被喷射至发动机110，该进气道燃料喷射器121将汽化的燃料喷射至发动机进气歧管或汽缸进气流道中。可选地，膨胀的燃料可退出燃料冷却室137并且经由通道133返回至燃料箱152。燃料喷射器123经由通过控制器170提供的脉冲宽度调制电压而打开和关闭。如果车辆装配有辅助汽油系统，则这种气体燃料也可被输送至燃料蒸汽抽取系统，其在适当位置以用于气体燃料系统。

燃料导轨158可将燃料分配至多个燃料喷射器120中的每个。多个燃料喷射器120中的每个可被定位在发动机110的对应汽缸112中，使得在燃料喷射器120的操作期间，燃料被直接喷射至每个对应的汽缸112中。可替换地(或者另外)，发动机110可包括定位在每个汽缸的进气端口处的燃料喷射器，使得在燃料喷射器的操作期间，燃料被喷射至每个汽缸的进气端口内。在所示的示例中，发动机110包括四个汽缸。然而，将意识到发动机可包括不同数量的汽缸。

低压燃料泵130能够由控制器170操作以将燃料经由燃料通道154提供至燃料喷射泵140。低压燃料泵130能够被配置为所谓的燃料提升泵。作为一个示例，低压燃料泵130能够包括电动泵马达，由此贯穿泵的压力增量和/或通过泵的容积流速可通过改变被提供至泵马达的电功率来控制，从而增加或减少马达速度。例如，当控制器170减少被提供至泵130的电功率时，容积流速和/或贯穿泵130的压力增量可被减少。通过增加被提供至泵130的电功率，容积流速和/或贯穿泵的压力增量可被增加。作为一个示例，能够从交流发电机或车辆上车载的其他能量储存装置(未示出)获得被供应至低压泵马达的电功率，由此控制系统能够控制用于为低压泵130提供功率的电气负荷。因此，通过改变经由导体182提供至低压燃料泵130的电压和/或电流，可以通过控制器170调节被提供至燃料喷射泵140并且最终被提供至燃料导轨的燃料的流速和压力。

低压燃料泵130可以与止回阀104流体连通以促进燃料递送，防止燃料回流并且维持燃料管路压力。特别地，止回阀104包括球和弹簧机构，其在规定的压差下安置和密封以将燃料递送至止回阀104的下游。在一些示例中，燃料系统150可包括与低压燃料泵130流体连通的一系列止回阀以进一步阻止燃料泄漏回流至阀的上游。止回阀104与燃料滤清器106流体连通。燃料滤清器106可以移除燃料内可能包含的小杂质，这些小杂质潜在地限制燃料流。燃料可从滤清器106被递送至燃料喷射器123和高压燃料泵(例如，燃料喷射泵)140。燃料喷射泵140可将从燃料滤清器接收的燃料的压力从由低压燃料泵130产生的第一压力水平增加至高于第一水平的第二压力水平。燃料喷射泵140可经由燃料管路156将高压燃料递送至燃料导轨158。可以基于车辆的工况调节直接喷射燃料泵140的操作，以便减少可被车辆驾驶员明确感知的噪声/振动/粗糙性(NVH)。

直接喷射燃料泵140能够被控制器170控制，以将燃料经由燃料通道156提供至燃料导轨158。如一个非限制性示例，燃料喷射泵140可利用被指示为142的流量控制阀、螺线管致动的“溢流阀”(SV)或燃料容积调节器(FVR)，以使控制系统能够改变每个泵冲程的有效泵容积。燃料喷射泵140可通过发动机110被机械地驱动，这与马达驱动的低压燃料泵或燃料提升泵130不同。直接喷射燃料泵140的泵活塞144能够经由凸轮146接收来自发动机曲轴或凸轮轴的机械输入。以这种方式，根据凸轮驱动的单个汽缸泵的原理能够操作燃料喷射泵140。

如图1所示，燃料传感器148被放置在燃料提升泵130下游的通道154内。燃料传感器148可测量燃料成分并且可基于燃料容量(fuelcapacitance)操作，或者基于燃料传感器的感测容积内的介电流体的摩尔数操作。例如，燃料中的乙醇(例如液体乙醇)量可基于燃料容量确定(例如当利用燃料酒精混合物时)。燃料传感器148可被用于确定燃料的汽化水平，因为燃料蒸汽在感测容积内具有比液体燃料更小的摩尔数。因此，当燃料容量下降时，可以指示燃料汽化。如参见图4和图5更详细描述的，燃料传感器148可被用于确定燃料的燃料汽化水平，使得控制器170可调节燃料提升泵输出压力，以便减少燃料提升泵130内的燃料汽化。

此外，在一些示例中，直接喷射燃料泵140可按燃料传感器148操作以确定燃料汽化的水平。例如，燃料喷射泵140的活塞汽缸组装件形成填充有流体的电容器。因此，活塞汽缸组装件允许燃料喷射泵140为燃料成分传感器中的电容元件。在一些示例中，燃料喷射140的活塞汽缸组装件可以是系统内最热点，使得燃料蒸汽首先形成于其中。在该示例中，直接喷射燃料泵140可被利用为用于检测燃料汽化的传感器，因为燃料汽化在出现于系统内的其他地方之前可出现在活塞汽缸组装件处。

如图1所示，燃料导轨158包括燃料导轨压力传感器162，其用于向控制器170提供燃料导轨压力的指示。发动机转速传感器164能够用于向控制器170提供发动机转速的指示。发动机转速的指示能够用于识别燃料喷射泵140的速度，因为泵140例如经由曲轴或凸轮轴被发动机110机械地驱动。排气传感器166能够用于向控制器170提供排气成分的指示。如一个示例，气体传感器166可包括通用或宽域排气传感器(UEGO)。排气传感器166能够被控制器用作反馈，以调节经由喷射器120被递送至发动机的燃料量。以这种方式，控制器170能够将递送至发动机的空燃比控制为所需的空燃比。

此外，控制器170可从其他发动机传感器接收其他发动机/排气参数信号，诸如发动机冷却剂温度、发动机转速、节气门位置、绝对歧管压力、排放控制装置温度等。此外，控制器170可基于从燃料传感器148、压力传感器162和发动机转速传感器164以及其他传感器接收的信号来提供反馈控制。例如，控制器170可发送信号以调节电流水平、电流突变率(ramprate)、燃料喷射泵140的电磁阀(SV)142的脉冲宽度等，以基于来自燃料传感器148、压力传感器162、发动机转速传感器164等的信号而调节燃料喷射泵140的操作、燃料压力调节器的燃料压力设定点和/或燃料喷射量和/或正时。

控制器170能够独立地致动喷射器120和喷射器123中的每个。控制器170和其他合适的发动机系统控制器能够包括控制系统。在该具体示例中，控制器170包括电子控制单元，该电子控制单元包括输入/输出装置172、中央处理单元(CPU)174、只读存储器(ROM)176或非暂时存储器、随机存取存储器(RAM)177以及保活存储器(KAM)178中的一个或多个。储存介质ROM176能够编程有计算机可读数据，该数据表示可由处理器174执行的非暂时指令以用于执行下述方法以及可被预计但未具体列出的其他变体。

如所示，直接喷射燃料系统100是非回流式燃料系统，并且可以是机械非回流式燃料系统(MRFS)或电子非回流式燃料系统(ERFS)。在MRFS的情况中，燃料导轨压力可以经由定位在燃料箱152处的压力调节器(未示出)控制。在ERFS中，压力传感器162可被安装在燃料导轨158处，以测量相对于歧管压力的燃料导轨压力。来自压力传感器162的信号可被反馈至控制器170，该控制器为燃料喷射泵140调制电压，以用于将所需燃料压力和燃料流速供应至喷射器。

虽然在图1中未示出，但在其他示例中，直接喷射燃料系统100可包括返回管路，由此来自发动机的过量燃料经由燃料压力调节器返回以经由返回管路到达燃料箱。燃料压力调节器可被耦接于具有返回管路的管路内，以在所需压力下调节被递送至燃料导轨158的燃料。为了在所需水平下调节燃料压力，燃料压力调节器可将过量燃料经由返回管路返回至燃料箱152。将意识到，可以调节燃料压力调节器的操作以改变所需燃料压力，从而适应操作条件。

因此，图1的系统提供一种车辆系统，其包括：发动机；将燃料供应至发动机的直接喷射燃料泵，直接喷射燃料泵包括燃料冷却室；与冷却室流体连通的冷却喷射器；将燃料供应至直接喷射燃料泵的提升泵；以及包括指令的控制器，该指令被储存在非暂时存储器内以便响应于直接喷射燃料泵的容积效率而增加流至燃料冷却室的燃料。车辆系统还包括用于响应于直接喷射燃料泵的容积效率而增加提升泵的输出压力的指令。车辆系统包括其中直接喷射燃料泵的容积效率是确定液体燃料正被供应至直接喷射燃料泵的基础。车辆系统还包括与燃料冷却室流体连通的进气道燃料喷射器。车辆系统还包括在燃料冷却室和燃料箱之间提供流体连通的燃料通道。车辆系统包括其中控制器包括用于确定直接喷射燃料泵容积效率误差的额外指令。

现在参见图2，其示出了两种不同燃料变为超临界的温度和压力的示例性曲线图。燃料诸如丙烷或丁烷在所选温度和压力下可变为超临界。燃料在其超临界时不具有确定的气相或液相。此外，燃料的浓度可以是难以确定的，因此，使得难以喷射所需质量的燃料以满足发动机功率要求。因此，可能难以确保喷射所需量的燃料以减少发动机燃料加注误差的可能性。

图2的曲线图具有表示压力的Y轴，并且压力沿Y轴箭头的方向增加。图2的曲线图还包括表示温度的X轴，并且温度沿X轴箭头的方向增加。

曲线202表示分离的相线，其中丙烷是液体或气体。丙烷在高于曲线202的条件下时处于液态，并且在低于曲线202的条件下时处于气态。丙烷在高于206的温度和压力下到达超临界状态。水平线226表示丙烷变为超临界的温度。垂直线220表示丙烷变为超临界的温度。

曲线204表示分离的相线，其中丁烷是液体或气体。丁烷在其处于高于曲线204的条件下时处于液态，并且在其处于低于曲线204的条件下时处于气态。丁烷在高于208的温度和压力下到达超临界状态。水平线224表示丁烷变为超临界的压力。垂直线222表示丁烷变为超临界的温度。在大于222的温度下，丁烷是超临界的，在大于224的压力下，丁烷是超临界的。

因此，可取的是将丙烷保持在小于220的温度和小于226的压力，使得可以准确地确定和调节被供应至发动机的丙烷的质量。类似地，可取的是将丁烷保持在小于224的温度和小于224的压力，使得可以准确地确定和调节被供应至发动机的丁烷的质量。

应当注意的是，控制直接喷射泵容积效率不同于使用温度和压力测量来指示所需的直接喷射泵压力或冷却调节。依赖于这些测量的系统需要采用最大挥发性燃料。本发明确实接近最小增压并且冷却以将直接喷射燃料泵保持在全容积效率。

现在转到图3，示出了用于将LPG燃料供应至直接喷射燃料泵的示例性预示性顺序。根据图5的方法，通过图1的系统可以提供图3的顺序。沿每个曲线图的X轴的双S表示时间线中的不连续或中断。垂直标记T0—T5表示在操作序列期间的感兴趣的时间。

图3的第一曲线图是直接喷射燃料泵容积效率对时间的曲线图。Y轴表示直接喷射燃料泵容积效率，并且容积效率沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间并且时间沿X轴箭头的方向增加。水平线302表示阈值直接喷射泵容积效率。当直接喷射燃料泵容积效率高于水平线302时，燃料在超临界状态中未被供应至直接喷射燃料泵。当直接喷射燃料泵容积效率低于水平线302时，至少一些燃料可以在超临界状态中被供应至直接喷射燃料泵。

图3的第二曲线图是冷却喷射器燃料流状态与时间的曲线图。Y轴表示冷却喷射器(例如，图1的123)燃料流状态。当轨迹在接近Y轴箭头的较高水平时，冷却燃料喷射器是流动的燃料。当轨迹在接近X轴的较低水平时，冷却燃料喷射器不是流动的。X轴表示时间并且时间沿X轴箭头的方向增加。

图3的第三曲线图是提升或低压燃料泵输出压力与时间的曲线图。Y轴表示低压泵输出压力，并且压力沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间沿X轴箭头的方向增加。

图3的第四曲线图是进气道燃料喷射器燃料流状态与时间的曲线图。Y轴表示进气道燃料喷射器(例如，图1的121)燃料流状态。当轨迹在接近Y轴箭头的较高水平时，进气道燃料喷射器是流动的燃料。当轨迹在接近X轴的较低水平时，进气道燃料喷射器不是流动的燃料。X轴表示时间，并且时间沿X轴箭头的方向增加。

图3的第五曲线图是燃料直接喷射器燃料流状态与时间的曲线图。Y轴表示燃料直接喷射器(例如，图1的120)燃料流状态。当轨迹在接近Y轴箭头的较高水平时，燃料直接喷射器是流动的燃料。当轨迹在接近X轴箭头的较低水平时，燃料直接喷射器不是流动的燃料。X轴表示时间，并且时间沿X轴箭头的方向增加。

图3的第六曲线图是环境温度与时间的曲线图。Y轴表示环境温度，并且环境温度沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间沿X轴箭头的方向增加。

图3的第七曲线图是发动机负荷与时间的曲线图。Y轴表示发动机负荷，并且发动机负荷沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间沿X轴箭头的方向增加。

在时间T0处，环境温度低并且直接喷射燃料泵的容积效率高于阈值302。冷环境温度可允许燃料(例如LPG)在液态中被供应至直接喷射燃料泵，而不经由冷却喷射器提供对燃料的冷却。因此，冷却喷射器流为零，并且进气道燃料喷射(PFI)被停用。提升泵以较低的中间水平将燃料供应至直接喷射燃料泵。启用直接燃料喷射器，并且燃料被直接喷射至发动机汽缸。

在时间T1处，发动机负荷响应于驾驶员需求扭矩(未示出)的增加而增加。在较高负荷下操作发动机可增加燃料温度，因为提升泵可增加其输出以在较高负荷下将更大量的燃料供应至发动机，并且因为直接喷射燃料泵可以紧密靠近在较高负荷下增加热输出的发动机。直接喷射燃料泵容积效率被减少，并且提升泵压力增加以响应于减少的直接喷射燃料泵容积效率。增加提升泵出口处的压力经操作以在燃料进入直接喷射燃料泵时确保其保持在液态。具体地，加压燃料允许燃料在较高燃料温度下保持在液态。冷却喷射器和进气道燃料喷射器保持停用。冷却喷射器被停用，因为在低环境温度下操作冷却喷射器可导致在燃料冷却室处形成冰。

在时间T2处，发动机负荷保持在较高水平，但直接喷射燃料泵容积效率由于提升泵压力的增加而大于阈值302。冷却喷射器保持关闭，并且进气道燃料喷射器也保持关闭。环境温度保持为低，并且燃料继续被直接喷射到发动机。

在时间T2之后并且在时间T3之前，发动机负荷减少，并且提升泵压力减少，这是因为提升泵泵送的燃料不如在较高发动机负荷下泵送的燃料多。因此，减少了燃料加热。

在时间线断开之后并且在时间T3之前，环境温度增加至较高水平，并且发动机负荷处于低水平。进气道燃料喷射器被启用，并且冷却喷射器关闭；然而，在一些示例中，在进气道燃料喷射器经由冷却喷射器供应燃料的情况下，可以启用冷却喷射器。由于直接燃料喷射器关闭，直接喷射燃料泵不将燃料供应至直接燃料喷射器，但直接喷射燃料泵的容积效率处于较高值，因为燃料以液态被供应至直接喷射燃料泵。提升泵在较低的中间压力下供应燃料。

在时间T3处，发动机负荷增加，并且直接喷射燃料泵容积效率减少至小于阈值302。此外，启用了直接燃料喷射器和直接喷射燃料泵(未示出)。同样地，环境温度保持在较高水平。因此，冷却喷射器经启用以将燃料供应至冷却室，该冷却室允许燃料膨胀并且冷却进入直接喷射燃料泵的燃料。提升泵压力保持在恒定值，因为其在较高环境温度下可以更有效地提供冷却，在较高环境温度下，提升泵将实现高压以避免燃料变为超临界。另一方面，液体燃料蒸发并且冷却进入直接喷射燃料泵的燃料，而无需提升燃料压力。进气道燃料喷射器保持启用，并且用于冷却进入直接喷射燃料泵的燃料的燃料经由进气道燃料喷射器被供应至发动机。

在时间T3和时间T4之间，响应于冷却进入直接喷射燃料泵的燃料，直接喷射燃料泵容积效率增加至大于水平302。发动机负荷还继续增加。

在时间T4处，发动机负荷到达较高水平，在该水平中，响应于增加的驾驶员需求(未示出)，进气道燃料喷射器被停用以允许最大发动机功率输出。如果进气道燃料喷射器保持启用，则燃料汽化将限制空气引入至发动机汽缸。冷却喷射器显示为被停用；然而，如果喷射至冷却室的燃料可返回至燃料箱，则冷却喷射器可保持启用。直接燃料喷射器保持启用，并且提升泵压力增加以响应于直接喷射燃料泵容积效率减少至小于水平302。环境温度保持在较高水平。

在时间T5处，响应于减少的驾驶员需求(未示出)，发动机负荷减少。提升泵压力减小以减少能量消耗，并且响应于减少的发动机负荷和较高环境温度，重新启用冷却喷射器和进气道燃料喷射器。自发动机负荷处于中等水平起，燃料直接喷射器保持启用。操作冷却喷射器允许提升泵将液体燃料供应至直接喷射燃料泵。因此，直接喷射燃料泵以高容积效率操作。

以这种方式，供应至直接喷射燃料泵的燃料可经冷却和/或加压以允许直接喷射燃料泵以高容积效率操作。冷却燃料可允许提升泵以较少电能操作。此外，当冷却燃料可导致冰积聚时，或当燃料可以不经进气道喷射以使发动机功率可到达最大水平时，可以增加提升泵压力。

现在参见图4，示出了用于将LPG或其他类似燃料供应至直接喷射燃料泵和发动机的示例性控制器的方框图。图4的控制器可作为可执行指令被包括在图1的系统中。

在402处，发动机转速输入控制器400。可经由发动机位置传感器确定发动机转速。通过将发动机一转中的泵冲程数目乘以发动机转速，发动机转速可被转换为多个泵冲程。在404处，直接喷射燃料泵命令输入控制器400。直接喷射燃料泵控制在直接喷射燃料泵的入口处的阀的位置，该阀调节由直接喷射燃料泵所泵送的燃料的容积。在406处，燃料喷射体积(例如，每个冲程的整个容积)输入控制器400。直接喷射燃料泵容积可经预定并被储存在控制器存储器内。在408处，燃料导轨压力输入控制器400。燃料导轨压力可经由燃料压力传感器诸如图1的162被确定。

在412处，基于发动机转速的输入、直接喷射燃料泵命令的输入、直接喷射体积的输入以及燃料导轨压力的输入，控制器400确定直接喷射燃料泵容积效率。

方框412涉及质量计算的守恒(容积的不守恒)。然而，输出的是容积效率。确定喷射质量、存储质量以及泵送质量。如果燃料导轨超临界，则浓度在一定程度上是不确定的，但对于恒定燃料导轨压力的情况，该因素明显极大地减少。通常能够计算喷射器质量流速：sqrt(喷射_压力)*浓度*常数，或者可选地可以计算为：空气流速/UEGO_AFR。通过保持燃料直接喷射器泵入口的次临界，可以计算其质量传递。如果直接燃料喷射泵的质量传递明显减少，则可以推断出直接喷射燃料泵入口浓度下降并且压力或燃料冷却可以被增大。可取的是保持泵入口的次临界，同时允许泵出口(燃料导轨)为超临界。

递送至燃料导轨158的理论燃料容积可包括在100％燃料喷射泵效率下被递送至燃料导轨158的燃料容积，并且可以根据等式(1)确定：

以100％效率进入燃料导轨的燃料容积＝(泵冲程数量*泵命令*每个冲程的整个容积)(1)

使用等式(1)，可以计算出在预定时间段内例如在预定数量的泵冲程内以100％效率被递送至轨道的燃料容积。例如，因为直接喷射燃料泵以高频率循环，所以预定数量的泵冲程可包括多个泵冲程，使得可以准确地计算燃料容积。可以根据泵设计、泵的类型和/或泵操作来预定每个冲程的整个容积。

接着，根据等式(2)确定被喷射至发动机的实际燃料容积：

所喷射的燃料容积＝∑_i[(喷射的所需燃料质量)*燃料浓度](2)

在等式(2)中，喷射的所需燃料质量乘以燃料浓度得到了喷射的所需燃料容积，其对所有i个喷射器/汽缸求和，以确定喷射至发动机的总的燃料容积。为了前后一致，基于与等式(1)相同的时间段或泵冲程数量计算等式(2)。

注意，如果燃料导轨内的燃料继续超临界，则可能不能具有关于其浓度的准确读数。在该情况中，可将燃料导轨压力控制为高恒定压力——高达接近超临界压力。如果燃料导轨压力是恒定的，则可以忽略燃料导轨中的质量存储变化。接着，根据等式(3)确定由被泵送至燃料导轨158的燃料所产生的燃料导轨压力增量：

燃料导轨压力增量＝进入燃料导轨的净燃料容积|有效模量(3)

可选地，燃料导轨压力增量可被表达为等式(3a)所示的关系：

因此，可以根据这样的差异来确定进入燃料导轨的净燃料容积，该差异即根据等式(1)的被递送至燃料导轨的理论燃料容积乘以泵容积效率与根据等式(2)的被喷射至发动机的燃料容积之间的差异。有效模量表征为针对被递送至燃料导轨的给定容积的净燃料容积在燃料导轨处的压力增量。有效模数可以取决于燃料导轨设计(例如，容积、构造材料等)、燃料成分、燃料系统条件(温度、压力等)等。例如，典型的有效模量可以是1.5MPa/0.25cc的燃料，并且典型的体积模量(bulkmodulus)可以是1.5MPa。可以根据等式(4)计算进入燃料导轨的净燃料容积：

进入轨道的净燃料容积＝(以100％效率进入轨道的燃料容积*泵容积效率)-所喷射的燃料容积(4)

因此，将等式(1)和(2)代入(3)得到等式(5)：

燃料导轨压力增量＝((以100％效率进入轨道的燃料容积*泵容积效率)-所喷射的燃料容积)*有效模量)(5)

接着，通过根据等式(6)和(7)求解等式(5)来确定直接喷射泵容积效率：

因此，根据等式(7)，可以根据412处测量的数量计算泵容积效率。直接喷射燃料泵容积效率被输入到求和节点414。

在410处，所需直接喷射燃料泵容积效率被输入至控制器400。所需直接喷射燃料泵容积效率可以根据经验确定并储存至存储器。在一个示例中，所需直接喷射燃料泵容积效率是指示正被泵送的液体燃料的值(例如，大于90％的值)。直接喷射燃料泵是非常有效的泵，除非其正泵送可压缩气体。因此，直接喷射燃料泵容积效率可以是用于确定直接喷射燃料泵是否被供应处于超临界状态的燃料或液体燃料的基础。在一个示例中，直接喷射燃料泵在泵送液体的情况下可以92％的效率操作。因此，如果实际的直接喷射燃料泵容积效率少于90％的容积效率，则可确定直接喷射燃料泵正被供应处于超临界状态的燃料。通过从所需直接喷射燃料泵容积效率中减去实际的直接喷射燃料泵容积效率，确定实际的直接喷射燃料泵容积效率和所需的直接喷射燃料泵容积效率之间的差异。求和节点414的输出被输入以控制路径逻辑选择器块415。然而，在一些示例中，可以去除块415，使得提升泵压力和冷却喷射器输出被一起调节。

在415处，方法400判断是否调节提升泵输出压力或冷却喷射器流以将供应至直接喷射燃料泵的燃料驱动为液态。如果求和节点的输出为零加或减预定量，则即不调节提升泵压力，也不调节冷却喷射器。然而，如果该值为正并且大于预定量，则调节提升泵压力或冷却喷射。在一个示例中，415处的逻辑基于包括环境温度、发动机负荷和燃料流速的条件来选择调节提升泵压力或冷却喷射器流。如果环境温度低，则燃料压力在直接喷射燃料泵处增加，因为操作冷却喷射器可在燃料冷却室内形成结冰条件。通过增加燃料压力，燃料可从超临界状态转变回到液态。

另一方面，如果环境温度高，则可以操作冷却喷射器，除了在高发动机负荷条件下之外。然而，如果当发动机以高负荷操作时通过冷却喷射器的燃料可返回到燃料箱，则可以操作冷却喷射器，同时增加提升泵压力。如果当环境温度高时发动机以低负荷操作，则可以致动冷却喷射器，并且可将燃料部分地或仅经由一个或多个进气道燃料喷射器供应至发动机。如果发动机在环境温度为高的中等负荷下操作，则可以启用燃料直接喷射器，同时启用冷却喷射器，并且同时燃料同样经由进气道燃料喷射器被供应至发动机。如果提升泵压力被调节，则直接喷射燃料泵容积效率误差从求和节点414进入到比例增益416和积分增益418。否则，如果冷却喷射器流被调节，则直接喷射燃料泵容积效率误差从求和节点414进入到比例增益块440。

在比例增益块416处，比例增益乘以直接燃料喷射体积效率以提供一部分提升泵电压或功率调节。类似地，在积分增益块418处，积分增益乘以直接燃料喷射体积效率以提供一部分提升泵电压或功率调节。比例和积分相乘的结果被添加并提供至求和节点420。

在求和节点420处，将求和的比例和积分误差校正添加至来自块422的直接喷射燃料泵开环命令。可以从经验上确定直接喷射燃料泵开环命令并将其储存至控制器存储器中以作为经由发动机转速和负荷索引的表中的条目。表输出提升泵命令电压或功率，该提升泵命令电压或功率连同比例和积分误差校正被提供至提升泵130。以这种方式，如果直接燃料喷射燃料泵并未供应液体燃料，则可以增加提升泵压力。

在比例增益块440处，比例增益乘以直接燃料喷射体积效率，以提供由图1的喷射器121提供的发动机每转中冷却燃料流率。在440处的比例增益可以与418处的比例增益明显不同。比例相乘的结果被提供至燃料喷射流率与占空比传递函数。该传递函数将冷却燃料流率转换成被供应至冷却喷射器的占空比。在一个示例中，冷却喷射器以固定频率被供应电压并且调节该频率的占空比以调节冷却燃料流率。冷却燃料喷射器123被供应占空比并且进入直接喷射燃料泵的燃料通过从直接喷射燃料泵转移至冷却室的一部分燃料而冷却。测量进入冷却套管137的液体燃料121的喷射器可被限制，直到冷却套管压力可以经由气体喷射器121降低至一定水平。或者换句话说，当液体喷射器121增加其流率时，气体燃料喷射器121需要增加其流率。

现在参见图5，示出了用于将燃料诸如LPG供应至直接喷射燃料泵的方法。图5的方法可被包括在图1所示的系统内作为储存在非暂时存储器内的可执行指令。此外，图5的方法可提供图4所示的操作序列。

在502处，方法500经由低压或提升泵将来自燃料箱的燃料泵送至直接喷射燃料泵。低压泵可经电驱动并且泵速度可经由控制通过图1所示的控制器施加至泵的电压、电流或功率来控制。低压泵的电压可被调节至将燃料压力上升至某水平的水平，该燃料压力的水平足以使液体燃料供应至直接喷射燃料泵以在化学计量条件下在所需发动机转速和负荷下操作发动机，而不使燃料压力增加至超过液体燃料被供应至直接喷射燃料泵并且满足发动机的燃料加注要求的压力。在一个示例中，提升泵电压基于发动机转速和负荷被开环地命令。特别地，索引这样的表，该表基于发动机转速和负荷输出凭经验确定的提升泵电压的值，并且该表输出由控制器施加的所需提升泵电压。方法500在输出提升泵电压后前进至504。

在504处，方法500确定如图4的412处所述的直接喷射燃料泵容积效率。直接喷射燃料泵的容积效率可以是直接喷射燃料泵是否正被供应的液体燃料(例如，期望的)或气态或超临界状态的燃料(例如，不太期望的)的估计。通过了解供应至直接喷射燃料泵的燃料的状态，如果正被供应至直接喷射燃料泵的燃料处于超临界状态，则可采取减轻操作以加压或冷却进入直接喷射燃料泵的燃料。方法500在确定直接喷射燃料泵容积效率后前进至506。

在506处，方法500确定燃料直接喷射器泵的容积效率误差。在一个示例中，方法500从所需直接喷射燃料泵容积效率中减去实际或估计的直接喷射燃料泵容积效率以确定直接喷射燃料泵容积效率误差。方法500在确定直接喷射燃料泵容积效率后前进至508。

在508处，方法500判断直接喷射燃料泵容积效率误差是否大于第一阈值。在一个示例中，第一阈值可以是基于这样的容积效率的容积效率误差，在所述容积效率下，直接喷射燃料泵泵送少量的气体或未知状态的燃料(例如，8％容积效率误差)。如果是这样，则答案为是，并且方法500前进至520。否则，答案为否，并且方法500前进至510。

在510处，方法500判断直接喷射燃料泵容积效率误差是否大于第二阈值。在一个示例中，第二阈值可以是基于这样的容积效率的容积效率误差，在所述容积效率下，直接喷射燃料泵主要泵送液体燃料(例如，2％容积效率误差)。如果是这样，则答案为是，并且方法500前进至514。否则，答案为否，并且方法500前进至512。

在514处，方法500对经由提升泵供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力未做改变，因为就将液体燃料供应至直接喷射燃料泵方面，额外的压力可增加电能消耗而不提供任何额外的利益。同样地，方法500未通过增加被蒸发以冷却进入直接喷射燃料泵的燃料的燃料量而增加燃料冷却。方法500在提升泵压力和冷却燃料流被维持在其现有值后前进至退出。如果发动机在高功率模式下操作，则优选地使经由直接染料喷射器喷射的燃料的比例最大化。因此，可增加燃料压力以便燃料保持次临界。然而，在热环境条件下，燃料冷却可以是必要的。燃料冷却使经由气体进气道燃料喷射器进入发动机的燃料部分上升。并且在低负荷条件下，冷却可引起比经由高提升泵电功率提升直接喷射器泵入口压力所消耗的电功率更低的电功率消耗。

在512处，方法500减少被供应至直接喷射燃料泵的燃料压力和/或被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。当估计出直接喷射燃料泵接收液体燃料时，燃料压力和/或燃料冷却可被降低以减少将液体燃料供应至直接喷射燃料泵所使用的能量。在一个示例中，当直接喷射燃料泵容积效率误差小于阈值时，被供应至直接喷射燃料泵的电压可减少预定量。同样地，响应于直接喷射燃料泵容积效率误差小于阈值，由冷却喷射器喷射至冷却室的燃料量可减少预定量。以这种方式，被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力和温度可被降低，以减少供应直接喷射燃料泵液体燃料所消耗的能量。冷却量经由减少被供应至冷却喷射器的燃料脉冲宽度命令而被降低。提升泵压力通过减少供应至低压或提升泵的电压而被降低。方法500在减少燃料冷却和/或燃料压力后前进至退出。

在520处，方法500选择是冷却进入直接喷射燃料泵的燃料还是降低进入直接喷射燃料泵的燃料的压力。可选地，进入直接燃料喷射的燃料可使其压力增加并且使其温度降低。在一个示例中，方法500选择是对进入如图4的412处所述的直接喷射燃料泵的燃料进行冷却还是加压。另外，如果提升泵具有较高容量并且可以供应比发动机能够消耗的燃料更多的燃料，则冷却燃料流率可被增加至这样的水平，在该水平，液体燃料被供应至直接喷射燃料泵，同时直接燃料喷射器供应发动机的燃料要求。方法500在选择对进入直接喷射燃料泵的燃料进行冷却或加压以确保燃料在液态下被供应至直接喷射燃料泵后前进至522。

在522处，方法500判断燃料是否基于520处的选择被冷却或加压。如果确定燃料被冷却和加压，则方法500前进至524和526。如果方法500判断仅需要燃料冷却，则方法500前进至526。如果方法500判断仅需要燃料加压(例如，增加燃料压力)，则方法500前进至524。

在524处，方法500基于直接喷射燃料泵容积效率误差而按比例增加燃料压力。特别地，增加被供应至提升泵的电压，以与直接喷射燃料泵容积效率误差成比例地提升被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力。在一个示例中，比例增益可被储存在存储器内。方法500在增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力后前进至退出。

在526处，方法500通过增加经过冷却喷射器的燃料流而增加燃料冷却。冷却喷射器将燃料喷射至燃料冷却室中，在该冷却室内，所述燃料在冷却了进入直接喷射燃料泵的燃料后可以返回至燃料箱，或者用于冷却的燃料可经由一个或多个进气道燃料喷射器被喷射至发动机。具体地，通过冷却喷射器的燃料流可经由增加被供应至冷却喷射器的电压的占空比而增加。通过增加占空比，冷却喷射器可在每个发动机循环中被开启更长时间，使得可以增加进入直接喷射燃料泵的燃料的冷却。在一个示例中，在发动机循环(例如，发动机的两转)期间流经冷却喷射器的燃料量可以与直接喷射燃料泵容积效率误差成比例地增加。方法500在增加流经冷却喷射器的燃料量后前进至退出。

以这种方式，递送至直接喷射燃料泵的燃料的温度可降低，并且供应至燃料直接喷射器泵的燃料的压力可增加，以确保液体燃料被供应至直接喷射燃料泵。另外，如果直接喷射燃料泵的容积效率为高，则燃料冷却可以连同燃料压力一起减少以减少将液体燃料供应至直接喷射燃料泵所用的能量。

因此，图5的方法提供了一种方法，其包括：响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值，增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。该方法还包括响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值，增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力。该方法还包括确定容积效率误差，并且响应于容积效率误差而调节被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。

在一些示例中，该方法包括其中经由将燃料喷射至冷却室中而执行被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。该方法还包括经由进气道燃料喷射器将燃料供应至发动机。该方法还包括将燃料返回至燃料箱。该方法包括其中容积效率基于发动机转速、直接喷射燃料泵命令以及燃料喷射体积。

在一些示例中，图5的方法提供一种方法，其包括：在第一模式中，增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却以响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值，而不增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料压力；以及在第二模式中，增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的压力以响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值，而不降低被供应至直接喷射燃料泵的燃料的温度。该方法包括其中在环境温度小于阈值温度下执行第二模式。

此外，该方法包括其中在环境温度大于阈值温度下执行第一模式。该方法还包括其中在发动机负荷大于阈值负荷下执行第二模式。该方法还包括经由燃料蒸发来冷却被供应至直接喷射燃料泵的燃料。该方法还包括进气道喷射燃料，该燃料被供应以冷却进入直接喷射燃料泵的燃料。该方法还包括将被供应以冷却进入直接喷射燃料泵的燃料的燃料返回至燃料箱。

注意，本文所包括的示例性控制和估算程序可用于不同的发动机和/或车辆系统配置。本文所描述的控制方法和程序可作为非暂时存储器中的可执行指令被储存并且可以通过包括控制器的控制系统结合不同的传感器、致动器和其他发动机硬件而被实施。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的、等等。因此，示出的不同动作、操作和/或功能可以所示的顺序执行、并行执行、或在某些情况下被省略。同样地，未必需要按所述处理顺序实现本文所述的示例性实施例的特征和优势，所述处理顺序被提供以便于说明和描述。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略被重复执行。此外，所述动作、操作和/或功能可以图形方式表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括不同发动机硬件组件的系统中的指令结合电子控制器而被实施。

应当理解的是，因为许多变体是可行的，所以本文公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括不同系统和配置以及本文公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

以下的权利要求特别地指出被视为新颖和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”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这些元件的并入，既不要求也不排除两个或多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过本权利要求书的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而加以保护。这样的权利要求，无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同，同样被视为包括于本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值而增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述直接喷射燃料泵容积效率小于所述阈值而增加被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料的压力。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括确定容积效率误差，并且响应于所述容积效率误差而调节被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料的冷却。

4.根据权利要求1所述的方法，其中经由将燃料喷射至冷却室而执行被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料的冷却。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括经由进气道燃料喷射器将所述燃料供应至发动机。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括将所述燃料返回至燃料箱。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述容积效率基于发动机转速、直接喷射燃料泵命令以及燃料喷射体积。

8.一种方法，其包括：

在第一模式中，响应于直接喷射燃料泵容积效率小于阈值而增加被供应至直接喷射燃料泵的燃料的冷却，而不增加被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料压力；以及

在第二模式中，响应于直接喷射燃料泵容积效率小于所述阈值而增加被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料的压力，而不降低被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料的温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在环境温度小于阈值温度的情况下执行所述第二模式。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在环境温度大于所述阈值温度的情况下执行所述第一模式。

11.根据权利要求8所述的方法，其中在发动机负荷大于阈值负荷的情况下执行所述第二模式。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括经由燃料蒸发来冷却被供应至所述直接喷射燃料泵的燃料。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括进气道喷射燃料，该进气道喷射燃料被供应以冷却进入所述直接喷射燃料泵的燃料。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括使燃料返回至燃料箱，所述燃料被供应以冷却进入所述直接喷射燃料泵的燃料。

15.一种车辆系统，其包括：

发动机；

将燃料供应至所述发动机的直接喷射燃料泵，所述直接喷射燃料泵包括燃料冷却室；

与所述冷却室流体连通的冷却喷射器；

将燃料供应至所述直接喷射燃料泵的提升泵；以及

控制器，其包括储存在非暂时存储器中的指令，所述指令用于响应于所述直接喷射燃料泵的容积效率而增加至所述燃料冷却室的燃料流。

16.根据权利要求15所述的车辆系统，还包括用于响应于所述直接喷射燃料泵的所述容积效率而增加所述提升泵的输出压力的指令。

17.根据权利要求15所述的车辆系统，其中所述直接喷射燃料泵的所述容积效率是用于确定液体燃料正被供应至所述直接喷射燃料泵的基础。

18.根据权利要求15所述的车辆系统，还包括与所述燃料冷却室流体连通的进气道燃料喷射器。

19.根据权利要求15所述的车辆系统，还包括在所述燃料冷却室和燃料箱之间提供流体连通的燃料通道。

20.根据权利要求15所述的车辆系统，其中所述控制器包括用于确定直接喷射燃料泵容积效率误差的额外指令。