CN107781065A - 燃料供应系统、内燃机系统和向内燃机供应lpg燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料供应系统、内燃机系统和向内燃机供应液化石油气(LPG)燃料的方法。提供用于内燃机系统(具体为机动车辆的内燃机系统)的燃料供应系统的方法和系统,所述燃料供应系统具有用于存储LPG燃料的至少一个LPG箱和至少一个直接喷射单元,所述直接喷射单元具有直接喷射燃料分配器和能够经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀。为了改进向内燃机系统供应LPG燃料,燃料供应系统包括被插入在LPG箱与直接喷射燃料分配器之间的升压泵。升压泵的排出侧通过至少一个管路被直接连接至直接喷射燃料分配器,并且直接喷射阀的每一个均具有从阀座向外升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分。

Description

燃料供应系统、内燃机系统和向内燃机供应LPG燃料的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月25日提交的德国专利申请号102016215972.0的优先权。上面提及的申请的整个内容在此以引用方式被完全并入本文用于所有目的。
技术领域
本说明书大体涉及用于内燃机系统(具体为机动车辆的内燃机系统)的燃料供应系统的方法和系统,所述燃料供应系统具有至少一个用于存储LPG燃料的LPG箱和至少一个直接喷射单元,所述直接喷射单元具有直接喷射燃料分配器和能够经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀。
背景技术
一些内燃机系统能够利用液体液化石油气(液化石油气;LPG,在下面被称为LPG燃料)或利用汽油和/或汽油燃料混合物(例如,醇燃料混合物)运转。在一些示例中,如果LPG燃料被用完,汽油向内燃机的供应可以被用作备用供应。通常,这种内燃机系统包括用于存储LPG燃料的LPG箱和用于将LPG燃料直接喷射到内燃机的燃烧室内的至少一个直接喷射单元。直接喷射单元包括燃料分配器和能够经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀。LPG燃料通过高压泵被供给到燃料分配器。例如,从EP2143916A1了解到对应的内燃机系统。
然而,发明人在此已经认识这类系统的潜在问题。作为一个示例,在热启动状况下,直接喷射单元内(诸如直接喷射阀和燃料轨道内)的LPG燃料会从液体变为气体。因此,对应装备的机动车辆不能被启动,或可能在运转期间熄火。例如,在热启动期间,高压泵可以在液体LPG被喷射之前运转一持续时间(例如,1-2分钟),导致不可接受地长的启动时间。增加高压泵上游的LPG燃料的压力至大约50巴可以使得高压泵能够供应LPG燃料。然而,目前不存在能够承受如此高的上游压力的可用的高压泵。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过一种用于内燃机的燃料供应系统来解决,所述燃料供应系统包括:LPG箱,所述LPG箱用于存储LPG燃料;直接喷射单元,所述直接喷射单元包括直接喷射燃料分配器和经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀,其中所述直接喷射阀均具有从阀座向外升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分;以及升压泵,所述升压泵被联接在所述LPG箱与所述直接喷射燃料分配器之间,所述升压泵的排出侧通过至少一个管路被直接联接至所述直接喷射燃料分配器。以此方式,通过包括升压泵而非高压泵以用于向直接喷射燃料分配器输送LPG燃料,总体车辆重量和车辆成本可以被降低。
作为一个示例,燃料供应系统可以进一步包括用于存储汽油的燃料箱、用于将燃料喷射到内燃机的进气管内的进气道喷射单元、和燃料切换阀。燃料切换阀可以具有汽油被供给到进气道喷射单元的第一切换状态和LPG燃料被供给到进气道喷射单元的第二切换状态。通过在切换状态之间致动燃料切换阀,可以改变被供给到进气道喷射单元的燃料(LPG燃料或汽油)。例如,当LPG箱中的LPG燃料的量低(例如,小于阈值)时,燃料切换阀可以被致动到第一切换状态以为进气道喷射单元提供汽油。相比之下,当LPG箱中的LPG燃料的量较高(例如,大于或等于阈值)时,燃料切换阀可以被致动到第二切换状态以为进气道喷射单元提供LPG燃料。例如,当发动机在热启动状况下时,LPG燃料可以经由进气道喷射单元而非直接喷射单元进行喷射。在另一示例中,当发动机的功率水平高(例如,高于阈值)时,LPG燃料可以经由直接喷射单元和进气道喷射单元两者进行喷射。以此方式,即使当热启动状况存在时,LPG燃料向内燃机的供应可以被增加,从而允许机动车辆被启动并且熄火的发生被减少。
应当理解,提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念,这些概念在具体实施方式中被进一步描述。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被随附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是根据本公开的内燃机系统的示例性实施例的示意图示。
图2是根据本公开的内燃机系统的另一示例性实施例的示意图示。
图3是根据本公开的内燃机系统的另一示例性实施例的示意图示。
图4是用于控制燃料供应系统在不同的燃料和燃料喷射单元之间进行选择的第一示例方法的流程图。
图5是用于控制燃料供应系统在不同的燃料和燃料喷射单元之间进行选择的第二示例方法的流程图。
图6是用于在车辆运转期间在不同的燃料和燃料喷射单元之间进行切换的预测性示例时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于可以被包括在车辆中的内燃机系统的燃料供应系统的系统和方法。在图1-3中示出了在燃料供应系统的配置方面不同的内燃机系统的示例实施例。例如,在图1和图2中示出的燃料供应系统配置使得LPG燃料能够经由直接喷射和进气道燃料喷射两者来输送,并且使得汽油能够经由进气道燃料喷射而非直接喷射来输送。相比之下,在图3中示出的燃料供应系统配置允许汽油经由直接喷射被额外地输送。关于图4和图5描述了用于诸如通过基于发动机工况而在多种燃料和多个燃料喷射单元之间进行切换来控制燃料供应系统的示例方法。例如,图4的方法可以被用来控制在图1和图2中示出的燃料供应系统配置,而图5的方法可以被用来控制在图3中示出的燃料供应系统配置。在图6中示出了预测性示例,其示出燃料供应系统可以在发动机运转期间如何被控制以便随着状况改变而在多种燃料和多个燃料喷射单元之间进行切换。
根据本公开的用于内燃机系统的燃料供应系统包括用于存储LPG燃料的至少一个LPG箱、至少一个直接喷射单元,所述直接喷射单元具有直接喷射燃料分配器和能够经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀,并且燃料供应系统包括升压泵,所述升压泵被插入在LPG箱与直接喷射燃料分配器之间。升压泵的排出侧可以通过至少一个管路被直接联接至直接喷射燃料分配器,并且直接喷射阀均具有从阀座向外升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分。通过燃料供应系统,向内燃机(例如,被增压或不被增压的火花点火式发动机)供应LPG燃料是可能的。内燃机系统能够被用来驱动机动车辆(诸如陆地车辆(例如,客车或重型货车))、轨道车辆、船舶或飞行器。
根据本公开,不产生高压的升压泵代替高压泵被用来供应直接喷射阀。通过升压泵,液体(具体为已经在压力下的液化气体(例如,LPG燃料))内的压力能够被增加。例如,升压泵能够被设计为活塞式压缩机。升压泵在本文中也可以被称为压力提升泵。在一些示例中,燃料供应系统包括一个升压泵,但是在其他示例中,一个或多个额外的升压泵可以被包括。包括升压泵而非高压泵具有重量的有利降低和成本的降低。
升压泵能够将要被供给到直接喷射燃料分配器的LPG燃料内的压力增加至在从大约30巴到大于50巴、替代地从大约35巴到大于45巴的范围内的值,这取决于LPG箱中的压力,LPG箱中的压力具体取决于环境温度和LPG箱的加注液位。具体地,升压泵可以增加其排出侧的压力大约30巴。由升压泵产生的压力显著低于由高压泵产生的压力(例如,大约150巴)。由于要被供给到直接喷射燃料分配器的LPG燃料的较低压力,均具有从阀座向内升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分的常规直接喷射阀由于在LPG燃料的如此低的压力下利用所述阀可实现的LPG燃料的不足的雾化而不再能够被可靠地使用。LPG燃料的不足的雾化将会损害内燃机的燃烧室中的LPG燃料的燃烧,并且因此损害内燃机系统的效率。
替代地,本公开设想了向外打开的直接喷射阀的使用,所述向外打开的直接喷射阀均具有从阀座向外升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分。在根据本公开的低LPG燃料压力下,这样的直接喷射阀具有良好的雾化性质和良好的流动性质。这里,根据本公开的直接喷射阀向外打开的闭合部分能够形成用于LPG燃料源自直接喷射阀的阀打开的至少一个冲击表面和/或至少一个引导表面。此外,在其静止打开状况下,这样的向外打开的直接喷射阀确保比常规(向内打开的)喷射阀更高的燃料体积流量(例如,高Q_stat)。由于这种较高的体积流量,喷射的持续时间能够被保持适当地短,这在常规喷射阀的情况下将不会是可能的。此外,根据本公开的直接喷射阀提供了相应燃烧室中的所喷射的燃料与吸入的空气在相对低的压力下的良好混合,增加了燃烧效率并且增加了内燃机系统的效率。
根据有利的改进,燃料供应系统可以进一步包括用于存储汽油的至少一个燃料箱、用于将汽油喷射到内燃机的进气管内的至少一个进气道喷射单元、和具有为直接喷射单元和进气道喷射单元两者供给LPG燃料的切换状态的至少一个燃料切换阀。因此,可以通过将燃料切换阀切换到对应的切换位置(例如,切换状态)而专门地或额外地为内燃机供应汽油。汽油可以通过箱泵从燃料箱中被泵送到燃料切换阀。汽油能够从那里被直接供给到进气道喷射单元的燃料分配器。替代地,燃料供应系统能够以这样的方式进行设计:源自燃料切换阀的汽油经由升压泵被传到直接喷射燃料分配器并且经由减压器被传到进气道喷射单元的燃料分配器。进气道喷射单元包括喷射阀,所述喷射阀均被布置在内燃机的进气管上,并且能够经由进气道喷射单元的燃料分配器来供应燃料。
燃料切换阀能够通过电子开环和/或闭环控制系统(诸如内燃机系统的控制器)被电气地控制,以便对燃料切换阀进行切换。例如,燃料切换阀可以是二位三通阀。当LPG燃料已经几乎或完全被用完(例如,在阈值燃料量之下)时,能够向内燃机供应汽油。在一些示例中,汽油可以通过进气道喷射单元被供给到内燃机。然而,在其他示例中,汽油可以经由升压泵和直接喷射单元被额外地供应给内燃机。
根据另一有利改进,燃料供应系统可以进一步包括至少一个减压器。在一些示例中,诸如在图1和图2中示出的示例燃料供应系统配置中,减压器可以被联接在LPG箱与燃料切换阀之间。燃料切换阀和减压器两者都可以被布置在升压泵的排出侧(如在图2中示出的)或抽吸侧(如在图1中示出的)。燃料切换阀上游的LPG燃料的压力由此以这样的方式被降低:当燃料切换阀在对应的切换位置中时能够向进气道喷射单元的喷射阀供应LPG燃料。为此目的,LPG燃料内的压力能够通过减压器被降低诸如至大约5巴。这使向直接喷射燃料分配器和进气道喷射单元的燃料分配器两者供应LPG燃料成为可能,即使在内燃机的最大负载期间也允许非常好的燃料供应。此外,在热启动期间能够通过进气道喷射单元向内燃机供应LPG燃料,其中气态燃料能够存在于直接喷射单元中。在其他示例中,减压器可以被联接在燃料切换阀与进气道喷射单元之间,其中诸如在图3中示出的示例燃料供应系统配置中,燃料切换阀和减压器两者都被布置在升压泵的抽吸侧。通过减压器,来自燃料切换阀并且要被供给到进气道喷射单元的燃料(例如,LPG或汽油)的压力能够被降低。如果LPG箱或燃料箱内的压力超过某一值,那么这会是必要的。
现在转向附图,图1示出了可以被包括在机动车辆中的内燃机系统1的示例性实施例的示意图示。在附图中,图1-3的完全相同或功能上完全相同的部件由相同的参考符号表示,并且不会被重新介绍。
内燃机系统1包括具有多个气缸3的内燃机2。虽然在图1的示例中示出了三个气缸,但是在其他示例中,内燃机2可以包括不同数量的气缸。内燃机系统1进一步包括具有三个进气管5的进气管道4,一个进气管5被联接至每个气缸3,进气能够通过所述进气管5被吸入到气缸内。向气缸提供的进气量可以使用节气门6来改变,所述节气门6可以以开环和/或闭环方式来调整。节气门6可以包括节流板和节气门位置传感器。例如,节气门6的节流板的位置可以由控制系统190的控制器112经由向与节气门6一起被包括的电动马达或致动器提供的信号来改变,这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式,节气门6可以被运转以改变向气缸3提供的进气。关于节流板的位置的反馈可以由节气门位置传感器经由节气门位置信号TP被提供给控制器112。
此外,内燃机系统1包括用于向内燃机2供应燃料的燃料供应系统7。燃料供应系统7包括用于存储LPG燃料的LPG箱8和直接喷射单元9,所述直接喷射单元9具有直接喷射燃料分配器10和三个直接喷射阀11(在本文中也被称为直接喷射器)。直接喷射阀11被直接联接至每个气缸3,用于以所谓的燃料的直接喷射(在下文中也被称为“DI”)的方式将液体燃料直接喷射到所述气缸3中。直接喷射阀11均具有从阀座(未示出)向外升起以打开相应的直接喷射阀11的闭合部分(未示出),每个直接喷射阀11经由直接喷射燃料分配器10供应燃料。
燃料供应系统7进一步包括升压泵12,所述升压泵12被联接在LPG箱8与直接喷射燃料分配器10之间。如图所示,升压泵12的排出侧通过管路13被直接联接至直接喷射燃料分配器10。升压泵12被配置为使得升压泵12的排出侧的燃料压力在从30巴到50巴的范围内,具体地,在从35巴到45巴的范围内。
燃料供应系统7进一步包括用于存储非LPG火花点火燃料(诸如汽油)的燃料箱14。箱泵(未示出)被布置在燃料箱14中,通过所述箱泵能够在比由升压泵产生的更低的压力下(例如,在大约5巴下)从燃料箱14中泵出汽油。此外,燃料供应系统7包括进气道喷射单元15,所述进气道喷射单元15以所谓的进气道燃料喷射(在下文中也被称为“PFI”)的方式将燃料喷射到内燃机2的进气管5内。进气道喷射单元15包括燃料分配器16和三个进气道喷射阀17(在本文中也被称为进气道喷射器),所述三个进气道喷射阀17能够通过所述分配器供应燃料。在PFI期间,雾化的燃料与空气混合,然后,在相应的进气门打开时,空气-燃料混合物被拉入到气缸3内。
燃料箱可以包括用于给汽油燃料加压的电子提升泵。燃料供应系统7可以进一步包括燃料切换阀18。例如,燃料切换阀18可以是电动致动的二位三通电磁阀。在图1中图示的示例中,燃料切换阀18的切换状态(例如,位置)为使得汽油经由燃料切换阀18从燃料箱14被供应到进气道喷射单元15,而LPG燃料不经由燃料切换阀18从LPG箱8流动并流至进气道喷射单元15。在图1中示出的切换状态在本文中可以被称为第一切换状态。在燃料切换阀18的在本文中可以被称为第二切换状态的另一个切换状态下(例如,当燃料切换阀18被致动以从汽油切换到LPG燃料时),LPG燃料经由升压泵12被供应到直接喷射单元9,并且经由燃料切换阀18被供给到进气道喷射单元15。为了经由燃料切换阀18向进气道喷射单元15供应LPG燃料,燃料供应系统7可以包括减压器19,所述减压器19被联接在LPG箱8与燃料切换阀18之间。减压器19降低要被供给到进气道喷射单元15的LPG燃料的压力,使得向进气道喷射单元15输送的LPG燃料的压力为大约5巴或更小。在图1的示例中,燃料切换阀18和减压器19被布置在升压泵12的抽吸侧(例如,升压泵12的将燃料吸入到泵内的一侧)。
应当理解,每个气缸3可以包括被联接至其用于向相应的气缸提供火花的火花塞。例如,由火花塞提供的火花可以在选定的运转模式下点燃燃料(LPG和/或汽油)。
控制系统190被示为从多个传感器116(在本文中描述其各种示例)接收信息,并向多个致动器118(在本文中描述其各种示例)发送控制信号。作为一个示例,传感器116可以包括被联接至内燃机系统1中的各种位置的各种压力、温度、空燃比和成分传感器。例如,发动机冷却液温度传感器的输出可以被用来提供热启动状况的指示。曲轴位置传感器(诸如霍尔效应传感器)可以被用来产生发动机转速信号RPM。联接至进气管道4的质量空气流量(MAF)传感器和/或歧管绝对压力(MAP)传感器的输出可以被用来确定发动机负载。另外,LPG燃料液位传感器可以被联接至LPG箱8,以提供LPG箱8中容纳的LPG燃料量(例如,液位)的指示。作为另一示例,致动器118可以包括直接喷射阀11、进气道喷射阀17、升压泵12、燃料切换阀18和节气门6。
控制系统190的控制器112可以被配置为常规的微型计算机,包括微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保活存储器、控制器局域网络(CAN)总线等。控制器112可以被配置为动力传动系统控制模块(PCM)。控制器112可以接收来自各种传感器116的输入数据,处理输入数据,并且响应于经处理的输入数据基于对应于一个或多个程序被编程在其中的指令或代码来触发致动器118。示例控制程序在本文中关于图4进行描述。
图2示出了根据本公开的内燃机系统20的第二示例性实施例的示意图示。内燃机系统20与在图1中示出的内燃机系统1仅在燃料供应系统21的布置方面不同。相比于图1的燃料切换阀18和减压器19被布置在升压泵12的抽吸侧的燃料供应系统7,图2的燃料供应系统21的燃料切换阀18和减压器19被布置在升压泵12的排出侧(例如,升压泵12的经由管路13将加压的燃料排出到直接喷射燃料分配器10的一侧)。为了避免重复,内燃机系统20的其他方面在上面关于图1进行描述。
图3示出了根据本公开的内燃机系统22的第三示例性实施例的示意图示。内燃机系统22与在图1中示出的内燃机系统1和在图2中示出的内燃机系统20仅在燃料供应系统23的布置方面不同。相比于均示出了被联接在燃料切换阀18的上游的减压器19的图1的燃料供应系统7和图2的燃料供应系统21,在图3的燃料供应系统23中,减压器19被联接在燃料切换阀18与进气道喷射单元15之间,其中燃料切换阀18被布置在减压器19的上游。在图3中示出的燃料切换阀18的切换位置中(例如,第一切换状态),汽油被供给到直接喷射单元9和进气道喷射单元15两者。在燃料切换阀18的另一个切换位置中(例如,第二切换状态)(例如,当燃料切换阀18被致动以从汽油切换到LPG燃料时),LPG燃料被供给到直接喷射单元9和进气道喷射单元15两者。为了避免重复,内燃机系统22的其他方面在上面关于图1进行描述。
因此,在图1和图2中示出的内燃机系统提供了燃料供应系统,基于燃料切换阀的切换状态,燃料供应系统可以经由PFI为内燃机的气缸提供汽油、和经由DI为内燃机的气缸提供LPG燃料或经由DI和PFI为内燃机的气缸提供LPG燃料。在图3中示出的内燃机系统提供了燃料供应系统,基于燃料切换阀的切换状态,燃料供应系统可以经由PFI和DI为内燃机的气缸提供汽油、或经由DI和PFI为内燃机的气缸提供LPG燃料。因此,图1和图2的燃料供应系统中可用的燃料输送组合不同于图3的燃料供应系统中可用的燃料输送组合。因此,类似但不同的控制程序(例如,方法)可以被用来基于发动机工况而在不同的燃料和/或燃料喷射位置之间进行改变。
在图4中示出了用于在燃料和燃料喷射单元之间进行切换的第一示例方法400。具体地,方法400可以被用来控制在图1和图2中示出的示例燃料供应系统配置。另外,方法400可以包括从有限的一组状况中识别燃料供给状况(例如,四个选项中挑选一个),如在下面进一步描述的。用于执行方法400和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如,图1-3的控制器112)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从内燃机系统的传感器(诸如在上面参照图1-3描述的传感器(例如,传感器116))接收的信号来执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器(诸如燃料切换阀(例如,图1-3的燃料切换阀18))来根据在下面描述的方法调整发动机运转。
方法400在402处开始,并且包括估计和/或测量发动机工况。工况可以被估计、被测量和/或被推测,并且可以包括例如LPG箱(例如,图1和图2的LPG箱8)中的LPG燃料量(例如,燃料液位)、发动机状态(例如,发动机是否开启)、燃料切换阀的切换状态、环境状况(例如,温度和压力)、发动机冷却液温度、发动机转速和发动机负载。
在404处,确定LPG燃料量是否小于阈值量。阈值量可以是对应于在其之下不存在足够的LPG燃料可用来使发动机可靠地运转的量的正的非零值。例如,LPG箱可以是空的或几乎空的。例如,LPG燃料量可以基于联接至LPG箱的LPG燃料液位传感器的输出来确定。
如果LPG燃料量不小于阈值量(例如,它大于或等于阈值量),方法400进入到406,并且可选地包括致动燃料切换阀以使得LPG燃料能够流至内燃机系统的进气道喷射单元(例如,图1和图2的进气道喷射单元15)。例如,如果燃料切换阀处于在图1和图2中图示的使得汽油能够流至进气道喷射单元的位置(例如,第一切换状态),那么燃料切换阀可以被致动以便向进气道喷射单元输送LPG燃料。如果燃料切换阀已经被设置为使得LPG燃料能够流至进气道喷射单元(例如,在第二切换状态下),那么燃料切换阀将不会被致动并且将会保持处于其切换位置。
在408处,确定热启动状况是否存在。例如,如果发动机启动在发动机最近被运转、到达运转温度并关闭之后被请求,则热启动状况则会存在。因此,如果(例如,如通过发动机冷却液温度传感器测量的)发动机温度大于当发动机启动被请求时的阈值温度,则热启动状况会存在。阈值温度可以是在其之上内燃机系统的直接喷射单元(例如,图1和图2的直接喷射单元9)中的全部或一些LPG燃料会处于气态的正的非零温度。在热启动状况下,经由DI的燃料输送可以导致发动机熄火或不启动,因为气态LPG燃料不能被输送(或不能以足够高的量被输送)用于可靠地发生燃烧。
如果热启动状况不存在,诸如当发动机已经开启并且正在运转时(例如,自发动机启动以后已经逝去一持续时间)或当在发动机启动时发动机温度低时,则方法400进入到410,并且包括经由DI输送LPG燃料。因此,LPG燃料将会经由升压泵(例如,图1和图2的升压泵12)从LPG箱被供应到直接喷射单元。升压泵可以充分增加LPG燃料的压力(例如,至大约35巴),以便经由向外打开的直接喷射阀(例如,图1和图2的直接喷射阀11)输送到内燃机的气缸。LPG燃料经由DI的输送可以被称为第一燃料供给状况。
如果在408处热启动状况存在,方法400进入到412,并且包括经由PFI输送LPG燃料。在热启动状况期间,进气道喷射单元内的LPG燃料可以保持液态,因为相比直接喷射单元,进气道喷射单元可以与热的发动机更热隔离。LPG燃料可以在先经过减压器(例如,图1和图2的减压器19)和燃料切换阀之后被提供给进气道喷射单元。在一些示例中,诸如图1的示例配置中,LPG燃料可以使用LPG箱的压力来提供。在其他示例中,诸如在图2的示例配置中,LPG燃料可以经由升压泵泵送。LPG燃料经由PFI的输送可以被称为第二燃料供给状况。当LPG燃料经由PFI来输送时,升压泵可以同时将液体LPG燃料泵送到直接喷射单元内。当热启动状况不再存在时,诸如在发动机已经利用经由PFI输送的LPG燃料运转预定持续时间(例如,2-5分钟)之后,发动机然后可以被转变为在LPG燃料经由DI输送的第一燃料供给状况下运转。
在414处,可以确定发动机功率是否大于阈值。该阈值可以是在其之上发动机可以被认为处于高功率运转模式的非零的正发动机功率量。例如,如果发动机转速大于阈值发动机转速和/或发动机负载大于阈值发动机负载,所述阈值发动机转速和阈值发动机负载都可以是非零的正值阈值,发动机则会正在高功率模式下运转。发动机功率阈值可以进一步取决于发动机的额定功率和直接喷射阀的尺寸。例如,随着发动机的额定功率增加,发动机功率阈值可以增加/减小(例如,阈值可以转变为较高/较低的功率量),并且随着直接喷射阀的尺寸增加,发动机功率阈值可以增加(例如,阈值可以转变为较高的功率量)。
如果发动机功率不大于阈值,方法400进入到416,并且包括经由DI输送LPG燃料,如上面在410处描述的。例如,在发动机未在高功率模式下运转的情况下,单独经由DI供给燃料会不足以实现所请求的功率水平。因此,在热启动不(或不再)存在并且发动机未在高发动机功率模式下运转的情况下,发动机可以继续在第一燃料供给状况下运转。在416之后,方法400结束。
如果在414处发动机功率大于阈值,方法400进入到418,并且包括经由DI和PFI输送LPG燃料。例如,在高功率模式下,LPG燃料的PFI可以被用来补充直接喷射的LPG燃料,以便输送比直接喷射单元单独能够输送的更大的燃料量。通过经由DI和PFI两者输送LPG燃料,可以满足高发动机功率水平(例如,高于在414处限定的阈值)。LPG燃料经由DI和PFI两者的输送可以被称为第三燃料供给状况。在一个示例中,要经由进气道喷射器和直接喷射器输送的LPG燃料的量被经验地确定,并且被存储在预定的查找表或函数中。例如,一个表可以对应于确定进气道喷射量,并且另一个表可以对应于确定直接喷射量。两个表可以被索引到发动机工况,诸如发动机转速和发动机负载以及其他发动机工况。此外,表可以输出在每个气缸循环经由PFI和DI喷射到发动机气缸的LPG燃料的量。因此,LPG燃料可以被用来在各种工况下为发动机供给燃料,其中输送方法(DI和/或PFI)基于工况(例如,热启动状况、高发动机功率模式)优化。在418之后,方法400结束。
返回到404,如果LPG燃料量小于阈值量,方法400进入到420,并且可选地包括致动燃料切换阀以使得汽油(例如,如被存储在图1和图2的燃料箱14中的汽油)能够流至进气道喷射单元。例如,如果燃料切换阀处于使得汽油能够流至进气道喷射单元的第一切换状态,那么燃料切换阀将不会被致动并且将会保持处于其切换位置。如果燃料切换阀被替代地设置为使得LPG燃料能够流至进气道喷射单元(例如,在第二切换状态下),那么燃料切换阀可以被致动以便向进气道喷射单元输送汽油而非LPG燃料。
在422处,方法400包括经由PFI输送汽油。例如,汽油可以在经过燃料切换阀之后经由燃料箱内的燃料泵(诸如提升泵)被输送给进气道喷射单元。汽油经由PFI的输送可以被称为第四燃料供给状况。发动机可以继续在第四燃料供给状况下运转,直至LPG箱被再加注并且LPG燃料量不再在阈值量之下。在422之后,方法400结束。
继续到图5,示出了用于在燃料和燃料喷射单元之间进行切换的第二示例方法500。具体地,方法500可以被用来控制在图3中示出的示例燃料供应系统配置(例如,燃料供应系统23)。相比于在图1和图2中示出的示例燃料供应系统配置,在图3中示出的示例燃料供应系统配置额外地使得汽油能够经由DI来输送,并且因此,额外的燃料供给状况可以是可能的。因此,方法500可以包括从可以比图4的方法400的有限的一组状况更大的有限的一组状况中识别燃料供给状况(例如,六个选项中挑选一个)。
方法500在502处开始,并且包括估计和/或测量发动机工况。工况可以被估计、被测量和/或被推测,并且可以包括例如LPG箱(例如,图3的LPG箱8)中的LPG燃料量(例如,燃料液位)、发动机状态(例如,发动机是否开启)、燃料切换阀的切换位置、环境状况(例如,温度和压力)、发动机冷却液温度、发动机转速和发动机负载。
在504处,确定LPG燃料量是否小于阈值量。阈值量可以是对应于在其之下不存在足够的LPG燃料可用来使发动机可靠地运转的量的正的非零值。例如,LPG箱可以是空的或几乎空的。LPG燃料量可以例如基于被联接至LPG箱的LPG燃料液位传感器的输出来确定。阈值量可以是与如在上面关于图4的方法400(例如,在404处)描述的相同的阈值量。
如果LPG燃料量不小于阈值量(例如,它大于或等于阈值量),方法500进入到506,并且可选地包括致动燃料切换阀以使得LPG燃料能够流至内燃机系统的进气道喷射单元(例如,图3的进气道喷射单元15)和直接喷射单元(例如,图3的直接喷射单元9)。例如,如果燃料切换阀处于在图3中图示的使得汽油能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元两者的位置(例如,第一切换状态),那么燃料切换阀可以被致动以便向进气道喷射单元和直接喷射单元输送LPG燃料。如果燃料切换阀已经被设置为使得LPG燃料能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元(例如,在第二切换状态下),那么燃料切换阀将不会被致动并且将会保持处于其切换位置。
在508处,确定热启动状况是否存在。例如,如果发动机启动在发动机最近被运转、到达运转温度并关闭之后被请求,热启动状况则会存在。因此,如果发动机冷却液温度大于阈值温度,热启动状况则会存在,如在上面参照图4的方法400(例如,在408处)描述的。
如果热启动状况不存在,诸如当发动机已经开启并且正在运转时或当在发动机启动时发动机冷却液温度低时,方法500进入到510,并且包括经由DI输送LPG燃料。因此,LPG燃料将会经由升压泵(例如,图3的升压泵12)从LPG箱被供应到直接喷射单元。升压泵可以充分增加LPG燃料的压力(例如,至大约35巴),以便经由向外打开的直接喷射阀(例如,图3的直接喷射阀11)输送到内燃机的气缸。如在图4的方法400中,LPG燃料经由DI的输送可以被称为第一燃料供给状况。
如果在508处热启动状况存在,方法500进入到512,并且包括经由PFI输送LPG燃料。在热启动状况期间,进气道喷射单元内的LPG燃料可以保持液态,因为相比直接喷射单元,进气道喷射单元可以与热的发动机更热隔离。LPG燃料可以在先经过减压器(例如,图3的减压器19)和燃料切换阀之后被提供给进气道喷射单元。在一些示例中,诸如图3的示例配置中,LPG燃料可以使用LPG箱的压力来提供。如在图4的方法400中,LPG燃料经由PFI的输送可以被称为第二燃料供给状况。当LPG燃料经由PFI来输送时,升压泵可以同时将液体LPG燃料泵送到直接喷射单元内。当热启动状况不再存在时,诸如在发动机已经利用经由PFI输送的LPG燃料运转一预定持续时间(例如,2-5分钟)之后,发动机然后可以被转变为在LPG燃料经由DI来输送的第一燃料供给状况下运转。
在514处,可以确定发动机功率是否大于第一阈值。该第一阈值可以是在其之上发动机可以被认为处于高功率运转模式的非零的正发动机功率量,如在上面参照图4(例如,在414处)描述的。例如,第一阈值可以是与如在图4的在414处的相同的阈值。
如果发动机功率不大于第一阈值,方法500进入到516,并且包括经由DI输送LPG燃料,如上面在510处描述的。例如,在发动机未在高功率模式下运转的情况下,单独经由DI供给燃料会不足以实现所请求的功率水平。因此,在热启动状况不(或不再)存在并且发动机未在高发动机功率模式下运转的情况下,发动机可以继续在第一燃料供给状况下进行运转。在516之后,方法500结束。
如果在514处发动机功率大于第一阈值,方法500进入到518,并且包括经由DI和PFI输送LPG燃料。例如,在高功率模式下,LPG燃料的PFI可以被用来补充直接喷射的LPG燃料,以便输送比直接喷射单元单独能够输送的更大的燃料量。通过经由DI和PFI两者输送LPG燃料,可以满足高发动机功率水平(例如,高于第一阈值)。在一个示例中,要经由进气道喷射器和直接喷射器输送的LPG燃料的量被经验地确定,并且被存储在预定的查找表或函数中。例如,一个表可以对应于确定进气道喷射量,并且另一个表可以对应于确定直接喷射量。两个表可以被索引到发动机工况,诸如发动机转速和发动机负载以及其他发动机工况。此外,表可以输出在每个气缸循环经由PFI和DI喷射到发动机气缸的LPG燃料的量。如关于图4的方法400描述的,LPG燃料经由DI和PFI两者的输送可以被称为第三燃料供给状况。因此,LPG燃料可以被用来在各种工况下为发动机供给燃料,其中输送方法(DI和/或PFI)基于工况(例如,热启动状况、高发动机功率模式)优化。在518之后,方法500结束。
返回到504,如果LPG燃料量小于阈值,方法500进入到520,并且可选地包括致动燃料切换阀以使得汽油(例如,如被存储在图3的燃料箱14中的汽油)能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元。例如,如果燃料切换阀处于使得汽油能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元两者的第一切换状态,那么燃料切换阀将不会被致动并且将会保持处于其切换位置。如果燃料切换阀被替代地处于第二切换状态并且设置为使得LPG燃料能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元两者,那么燃料切换阀可以被致动到第一切换状态以便向进气道喷射单元和直接喷射单元输送汽油而非LPG燃料。
在522处,确定发动机功率是否小于第二阈值,所述第二阈值可以小于在514处限定的第一阈值。第二阈值可以是在其之下发动机可以被认为处于低功率运转模式的非零的正发动机功率量。例如,如果发动机转速小于第二阈值发动机转速和/或发动机负载小于第二阈值发动机负载,所述第二阈值发动机转速和第二阈值发动机负载都可以是比在上面参照图4的414限定的相应阈值更低的非零的正值阈值,发动机则会正在低功率运转模式下运转。
如果发动机功率小于第二阈值,意味着发动机正在低功率模式下运转,方法500进入到524,并且包括经由PFI输送汽油。例如,汽油可以在经过燃料切换阀和减压器之后经由燃料箱内的燃料泵(诸如提升泵)被输送给进气道喷射单元。如在上面关于图4的方法400描述的,汽油经由PFI的输送可以被称为第四燃料供给状况。发动机可以继续在第四燃料供给状况下进行运转,直至LPG箱被再加注并且LPG燃料量不再在阈值之下或发动机不再在低功率模式下运转,如下面描述的。在524之后,方法500结束。
如果在522处发动机功率不小于第二阈值,方法500进入到526,并且包括确定发动机功率是否大于(如在514处限定的)第一阈值。因此,可以确定发动机是否正在高功率模式下运转。如果发动机功率不大于第一阈值,则可以假设发动机功率在第一阈值与第二阈值之间(并且发动机未正在低功率模式或高功率模式下运转)。如果发动机功率不大于第一阈值,方法500进入到528,并且包括经由DI输送汽油。例如,汽油可以通过燃料切换阀流至升压泵。在燃料压力通过升压泵被增加(例如,至大约35巴)之后,它可以被输送到直接喷射单元。汽油经由DI到内燃机气缸的输送可以被称为第五燃料供给状况。在528之后,方法500结束。
如果替代地发动机功率在第一阈值之上,方法500进入到530,并且包括经由DI和PFI输送汽油。类似于在518处,发动机可以正在高功率模式下运转。在高功率模式下,汽油的PFI可以被用来补充直接喷射的汽油,以便输送比直接喷射单元单独能够输送的更大的燃料量。通过经由DI和PFI两者输送汽油,可以满足高发动机功率水平(例如,高于上面在514处限定的第一阈值)。在一个示例中,要经由进气道喷射器和直接喷射器输送的汽油的量被经验地确定,并且被存储在预定的查找表或函数中。例如,一个表可以对应于确定进气道喷射量,并且另一个表可以对应于确定直接喷射量。两个表可以被索引到发动机工况,诸如发动机转速和发动机负载以及其他发动机工况。此外,表可以输出在每个气缸循环经由PFI和DI喷射到发动机气缸的汽油的量。例如,所喷射的汽油量可以不同于针对相同运转参数(例如,在518处)所喷射的LPG燃料量。汽油经由DI和PFI两者的输送可以被称为第六燃料供给状况。在530之后,方法500结束。
因此,图4的方法400和图5的方法500提供了一种用于确定内燃机的燃料供给状况并且响应于此而在一个或多个燃料喷射单元(直接喷射单元和/或进气道喷射单元)处提供燃料(例如,LPG燃料或汽油)的方法。在一个示例中,该方法可以包括确定第一燃料供给状况,并且响应于此,经由直接喷射单元为发动机气缸提供LPG燃料;确定第二燃料供给状况,并且响应于此,经由进气道喷射单元为发动机气缸提供LPG燃料;确定第三燃料供给状况,并且响应于此,经由直接喷射单元和进气道喷射单元两者为发动机气缸提供LPG燃料;确定第四燃料供给状况,并且响应于此,经由进气道喷射单元为发动机气缸提供汽油;确定第五燃料供给状况,并且响应于此,经由直接喷射单元为发动机气缸提供汽油;以及确定第六燃料供给状况,并且响应于此,经由直接喷射单元和进气道喷射单元两者为发动机气缸提供汽油。在一些示例中,在第一燃料供给状况和第三燃料供给状况时或期间,经由直接喷射单元提供LPG燃料发生,并且在第一、第四、第五和第六状况不存在时和/或在第二燃料供给状况和第三燃料供给状况时或期间,经由进气道喷射单元提供LPG燃料发生。类似地,在第四和第六燃料供给状况时或期间和/或在第一、第二、第三和第五状况不存在时,经由进气道喷射单元提供汽油发生。
另外,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出和热启动状况不存在的指示(诸如基于温度传感器的输出和发动机状态)确定第一燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量大于阈值和热启动状况不存在的指示,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动升压泵、以及致动直接喷射阀,以针对给定发动机运转参数提供期望量的直接喷射的LPG燃料。作为第二示例,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出和热启动状况存在的指示确定第二燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量不大于阈值和热启动状况存在的指示,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动升压泵、以及致动进气道喷射阀,以针对给定发动机运转参数提供期望量的进气道喷射的LPG燃料。作为第三示例,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出、热启动状况不存在的指示、和发动机功率水平的指示(诸如基于曲轴转速传感器和/或质量空气流量传感器的输出)确定第三燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量大于阈值、热启动状况不存在的指示、和发动机功率水平大于第一阈值,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动升压泵、以及致动直接喷射阀以针对给定发动机运转参数提供期望量的直接喷射的LPG燃料,并且以一脉冲宽度致动进气道喷射阀以针对给定发动机运转参数提供期望量的进气道喷射的LPG燃料。作为第四示例,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出确定第四燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量小于阈值,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动存储汽油的燃料箱内的燃料泵、以及致动进气道喷射阀,以针对给定发动机运转参数提供期望量的进气道喷射的汽油。取决于正在被使用的燃料供应系统的配置,用于确定第四燃料供给状况的指令可以进一步包括发动机功率水平小于第二阈值的指示。作为第五示例,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出和发动机功率水平的指示确定第五燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量小于阈值和发动机功率水平小于第一阈值并且大于或等于第二阈值,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动存储汽油的燃料箱内的燃料泵、致动升压泵、以及致动直接喷射阀,以针对给定发动机运转参数提供期望量的直接喷射的汽油。作为第六示例,被存储在存储器中的指令可以包括,根据LPG燃料液位传感器的输出和发动机功率水平的指示确定第六燃料供给状况,并且响应于LPG燃料量小于阈值和发动机功率水平大于第一阈值,可选地以一脉冲宽度致动燃料切换阀、致动存储汽油的燃料箱内的燃料泵、致动升压泵、以及致动直接喷射阀以针对给定发动机运转参数提供期望量的直接喷射的汽油,并且以一脉冲宽度致动进气道喷射阀以针对给定发动机运转参数提供期望量的进气道喷射的汽油。
在一些示例中,该方法可以包括基于是第一燃料供给状况、第二燃料供给状况、还是第三状况存在的确定来确定是否经由直接喷射和进气道喷射中的一个或多个供应LPG燃料。另外,该方法可以包括基于是第四燃料供给状况、第五燃料供给状况、还是第六燃料供给状况存在的确定来确定是否经由直接喷射和进气道喷射中的一个或多个供应汽油。第一、第二、第三、第四、第五和第六燃料供给状况不能同时发生,并且基于燃料供应系统的配置,不是所有燃料供给状况都可以是可能的,但是燃料供给状况中的至少一个必然在行驶周期中的给定时刻存在。因此,在一些示例中,控制器可以包括用于区别第一、第二、第三与第四燃料供给状况的指令。在其他示例中,控制器可以包括用于区别第一、第二、第三、第四、第五和第六燃料供给状况的指令。区别包括从有限的一组状况识别燃料供给状况(例如,取决于燃料供应系统的配置,四个选项中挑选一个或六个选项中挑选一个)。另外,区别包括基于发动机工况(例如,LPG燃料量、启动时的发动机温度、和发动机功率水平)选择并排除选项两者。例如,当发动机在热启动状况下时,第一、第三、第五和第六燃料供给状况不存在(例如,被排除)。控制器然后可以基于LPG燃料量区别第二燃料供给状况与第四燃料供给状况,其中当LPG燃料量大于或等于阈值时,第二燃料供给状况被选择,而当LPG燃料量小于阈值时,第四燃料供给状况被选择。当热启动状况不存在时,第二燃料供给状况可以被排除。控制器然后可以基于LPG燃料量和发动机功率水平区别其余可能的燃料供给状况。例如,响应于LPG燃料量小于阈值,第一燃料供给状况和第三燃料供给状况可以被进一步排除,而响应于LPG燃料量大于或等于阈值,第四、第五和第六燃料供给状况可以被进一步排除。在LPG燃料供给量大于或等于阈值的示例中,控制器可以然后基于发动机功率水平区别第一燃料供给状况与第三燃料供给状况,其中响应于发动机功率水平小于或等于第一阈值,第一燃料供给状况被选择(而第三燃料供给状况被排出),而响应于发动机功率水平大于第一阈值,第三燃料供给状况被选择(而第一燃料供给状况被排出)。以此方式,来自有限的一组状况的唯一一个燃料供给状况可以针对给定发动机运转参数被识别。
现在转向图6,示出了用于响应于发动机工况而在内燃机系统的燃料供应系统(诸如在图1-3中示出的示例燃料供应系统)的不同燃料和燃料喷射位置之间进行切换的时间线的示例曲线图600。以曲线602示出了发动机功率,以曲线606示出了发动机冷却液温度(ECT),以曲线610示出了LPG箱液位,以曲线614示出了燃料切换阀位置,以曲线616示出了直接喷射单元激活,并且以曲线618示出了进气道喷射单元激活。此外,在其之上发动机正在高功率模式下运转的第一发动机功率阈值由虚线604指示,在其之下发动机正在低功率模式下运转的第二发动机功率阈值由虚线605指示,在其之上热启动状况可以存在的发动机冷却液温度由虚线608指示,并且在其之下用汽油而非LPG燃料为发动机系统供应燃料的LPG箱液位阈值由虚线612指示。对于所有以上内容,X-轴表示时间,其中时间沿着X-轴从左侧向右侧增加。Y-轴表示针对每个曲线的标记参数,其中对于曲线602、606和610,值从底部向顶部增加。对于曲线614,Y-轴表示燃料切换阀(例如,图1-3的燃料切换阀18)是使得LPG(例如,第二切换状态)还是汽油(例如,第一切换状态)能够流至进气道喷射单元。对于曲线616和618,Y-轴表示直接喷射单元和进气道喷射单元是分别被激活还是被停用,其中激活指的是被用来向发动机供应燃料,而停用指的是不被用来向发动机供应燃料。例如,当被激活时,燃料可以被输送到燃料喷射单元,并且燃料喷射单元的燃料喷射器可以被致动以向发动机提供燃料。
在时间t1之前,响应于车辆操作者的扭矩需求,发动机开启,并且运转。发动机是暖的,并且处于运转温度,如通过以曲线606示出的相对高的发动机冷却液温度示出的。响应于LPG箱液位(例如,LPG箱(诸如图1-3的LPG箱8)中的LPG燃料的量)在LPG箱液位阈值(虚线612)之下,燃料切换阀被设置为允许汽油流至进气道喷射单元(并且在一些示例(诸如图3的示例配置)中,也流至直接喷射单元)。在一些示例(诸如在图1和图2中示出的示例配置)中,燃料供应系统不被配置为向直接喷射单元供应汽油。因此,不管发动机功率需求如何,汽油都将会经由进气道喷射单元被提供给发动机,如以曲线618(实线)示出的。然而,在其他示例(诸如在图3中示出的示例配置)中,燃料供应系统可以向进气道喷射单元和直接喷射单元两者供应汽油。因此,响应于发动机功率最初在第一功率阈值(虚线604)与第二功率阈值(虚线605)之间,汽油将会经由直接喷射单元被提供给发动机(虚线段616a)。然后,响应于发动机功率在t1之前降至第二功率阈值(虚线605)之下,进气道喷射单元将会被激活(虚线段618a)并且直接喷射单元将会被停用(虚线段616a),以便经由进气道喷射单元提供汽油。
在时间t1处,发动机被关闭,其中发动机功率降至零(曲线602)。当发动机关闭时,进气道喷射单元被停用(曲线618),因为没有燃料被供应给发动机。当发动机关闭时,LPG燃料供给事件发生,并且LPG燃料箱液位增加(曲线610)。当发动机在时间t2处被重新启动时,响应于LPG燃料箱液位在LPG箱液位阈值(虚线612)之上,燃料切换阀被致动到第二切换状态,以使得LPG燃料能够流至进气道喷射单元和直接喷射单元。此外,在时间t2处,发动机冷却液温度(曲线606)在阈值温度(虚线608)之上,指示热启动状况存在。响应于热启动状况,进气道喷射单元被激活(曲线618)并且直接喷射单元保持被停用(曲线616),以便经由进气道喷射单元而非直接喷射单元向发动机供应LPG燃料,直接喷射单元可含有气态LPG燃料。
在时间t3处,燃料供应系统通过激活直接喷射单元(曲线616)并且停用进气道喷射单元(曲线618)而切换为经由直接喷射单元提供燃料。例如,在热启动后的预定持续时间已经逝去之后,燃料供应系统可以转变为经由直接喷射单元提供燃料。LPG燃料经由升压泵(例如,图1-3的升压泵12)被提供给直接喷射单元,所述升压泵升高LPG燃料的压力至大约30-50巴以便经由向外打开的直接喷射阀进行喷射。
在时间t4处,发动机功率(曲线602)超过第一功率阈值(虚线604),并且发动机转变为高功率运转模式。作为响应,进气道喷射单元被激活(曲线618),以便经由除了直接喷射外的进气道喷射提供LPG燃料。LPG燃料可以在首先经过减压器(例如,减压器19)之后被输送到进气道喷射单元,所述减压器可以在LPG燃料到达进气道喷射单元之前降低LPG燃料的压力。经由直接喷射单元和进气道喷射单元输送的LPG燃料的比例可以使用查找表或函数来确定,如关于图4描述的。与当发动机功率需求不高(例如,不在第一功率阈值之上)时相比,当发动机在高功率模式下运转时,LPG燃料箱液位(曲线610)可以以更快的速率降低。
在时间t5处,发动机功率(曲线602)降至第一功率阈值(虚线604)之下。因此,发动机不再在高功率模式下运转。因此,不再需要经由进气道喷射单元喷射的补充的LPG燃料来满足发动机功率需求,并且进气道喷射单元被停用(曲线618)。LPG燃料继续经由直接喷射单元来提供,其中LPG燃料箱液位(曲线610)随着发动机运转而逐渐降低。
以此方式,内燃机可以经由燃料供应系统来供应LPG燃料。LPG燃料可以经由直接喷射和/或进气道燃料喷射来输送。对于直接喷射,LPG燃料的压力可以通过比常规高压泵便宜的升压泵来升高,并且然后经由向外打开的直接喷射阀而被喷射到气缸。另外,当直接喷射单元处的LPG燃料可以是气态时,LPG燃料可以在热启动状况下经由进气道燃料喷射来供应,由此实现发动机启动并且防止发动机熄火。此外,当发动机正在高功率下运转时,LPG燃料也可以经由进气道燃料喷射来供应,作为对直接喷射的LPG燃料的补充。随着回落,诸如当存储LPG燃料的LPG箱为空时,取决于燃料供应系统的配置,汽油可以通过进气道燃料喷射或直接喷射被供应给内燃机,其中控制器致动燃料切换阀以在两种燃料之间进行切换。因此,燃料供应可以基于发动机工况和发动机需求来进行优化,以便有效地为发动机提供燃料。
经由升压泵提供燃料至向外打开的直接喷射阀的技术效果是燃料压力可以被充分升高用于直接喷射,同时车辆成本和重量可以被降低。
注意,本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件执行。在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多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序、并行地被执行,或者在一些情况下被省略。同样,实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需求所述处理顺序,但是为了便于图释和说明而提供。取决于所使用的特定策略,所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外,所描述的动作、操作和/或功能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的非临时性存储器的代码,其中通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
应认识到,在本文中所公开的配置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、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和配置和其他的特征、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。
以下权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求,无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同,都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于内燃机的燃料供应系统,其包括:
LPG箱,所述LPG箱用于存储LPG燃料;
直接喷射单元,所述直接喷射单元包括直接喷射燃料分配器和经由所述分配器被供应燃料的直接喷射阀,其中所述直接喷射阀的每一个均具有从阀座向外升起以打开相应的直接喷射阀的闭合部分;以及
升压泵,所述升压泵被联接在所述LPG箱与所述直接喷射燃料分配器之间,所述升压泵的排出侧通过至少一个管路被直接联接至所述直接喷射燃料分配器。
2.根据权利要求1所述的燃料供应系统,其进一步包括:
燃料箱,所述燃料箱用于存储汽油;
进气道喷射单元,所述进气道喷射单元用于将所述汽油喷射到所述内燃机的进气管内;以及
燃料切换阀,所述燃料切换阀具有为所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者供给所述LPG燃料的切换状态。
3.根据权利要求2所述的燃料供应系统,其进一步包括被插入在所述LPG箱与所述燃料切换阀之间的减压器,并且其中所述燃料切换阀和所述减压器被布置在所述升压泵的所述排出侧或抽吸侧。
4.根据权利要求2所述的燃料供应系统,其进一步包括被插入在所述燃料切换阀与所述进气道喷射单元之间的减压器,并且其中所述燃料切换阀和所述减压器被布置在所述升压泵的抽吸侧。
5.根据权利要求1所述的燃料供应系统,其中所述升压泵被配置为在范围从30巴到50巴的压力下在所述升压泵的所述排出侧上提供燃料。
6.一种用于机动车辆的系统,其包括:
内燃机,所述内燃机包括多个气缸;
进气管道,所述进气管道用于向所述内燃机供应空气;
多个进气管,每个进气管被联接在所述进气管道与所述多个气缸中的一个之间;
燃料供应系统,所述燃料供应系统用于向所述内燃机供应燃料,所述燃料供应系统包括容纳LPG燃料的LPG箱、用于直接向所述多个气缸供应燃料的直接喷射单元、用于经由所述多个进气管向所述多个气缸供应燃料的进气道喷射单元、升压泵、和被联接在所述LPG箱与所述进气道喷射单元之间的减压器;以及
控制器,所述控制器具有被存储在存储器上的计算机可读指令,该计算机可读指令用于:
基于所述LPG箱中的燃料量、所述内燃机的状态和所述内燃机的功率中的一个或多个,区别燃料供给状况;以及
响应于识别的燃料供给状况,调整运转。
7.根据权利要求6所述的系统,其进一步包括用于存储汽油的燃料箱以及具有第一切换状态和第二切换状态的燃料切换阀,并且其中所述控制器具有进一步的计算机可读指令以:
在第一燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第二切换状态,并且经由所述直接喷射单元向所述内燃机供应所述LPG燃料;
在第二燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第二切换状态,并且经由所述进气道喷射单元向所述内燃机供应所述LPG燃料;
在第三燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第二切换状态,并且经由所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者向所述内燃机供应所述LPG燃料;以及
在第四燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第一切换状态,并且经由所述进气道喷射单元向所述内燃机供应汽油。
8.根据权利要求7所述的系统,其中在所述第一切换状态下为所述直接喷射单元供给所述LPG燃料并且为所述进气道喷射单元供给所述汽油,在所述第二切换状态下为所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者供给所述LPG燃料。
9.根据权利要求7所述的系统,其中:
所述第一燃料供给状况包括所述LPG燃料箱中的所述燃料量大于或等于阈值、热启动状况不存在、和所述内燃机的所述功率小于或等于第一阈值功率;
所述第二燃料供给状况包括所述LPG燃料箱中的所述燃料量大于或等于所述阈值、和热启动状况存在;
所述第三燃料供给状况包括所述LPG燃料箱中的所述燃料量大于或等于所述阈值、所述热启动状况不存在、和所述内燃机的所述功率大于所述第一阈值功率;以及
所述第四燃料供给状况包括所述燃料箱中的所述燃料量小于所述阈值。
10.根据权利要求9所述的系统,其中在所述第一切换状态下为所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者供给所述汽油,而在所述第二切换状态下为所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者供给所述LPG燃料,并且其中所述控制器包括进一步的计算机可读指令以:
在第五燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第一切换状态,并且经由所述直接喷射单元向所述内燃机供应汽油;以及
在第六燃料供给状况下,将所述燃料切换阀致动到所述第一切换状态,并且经由所述直接喷射单元和所述进气道喷射单元两者向所述内燃机供应汽油。
11.根据权利要求10所述的系统,其中:
所述第四燃料供给状况进一步包括所述内燃机的所述功率小于第二阈值功率,所述第二阈值功率小于所述第一阈值功率;
所述第五燃料供给状况包括所述燃料箱中的所述燃料量小于所述阈值、和所述内燃机的所述功率在所述第一阈值功率和第二阈值功率处或在所述第一阈值功率与第二阈值功率之间;以及
所述第六燃料供给状况包括所述LPG箱中的所述燃料量小于所述阈值、和所述内燃机的所述功率大于所述第一阈值功率。
12.一种方法,其包括:
响应于LPG箱中的燃料液位,在向发动机气缸的直接喷射器输送LPG燃料与汽油之间调整燃料切换阀;以及
向所述发动机气缸的进气道喷射器输送汽油。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包括:
响应于所述LPG箱的所述燃料液位在阈值燃料液位处或之上,将所述燃料切换阀从第一切换状态致动到第二切换状态,并且为所述发动机提供所述LPG燃料;以及
响应于所述LPG箱的所述燃料液位小于所述阈值燃料液位,维持所述燃料切换阀处于所述第一切换状态,并且为所述发动机提供所述汽油。
14.根据权利要求13所述的方法,其进一步包括:
当所述燃料切换阀处于所述第二切换状态并且为所述发动机提供所述LPG燃料时:
确定所述发动机是否在热启动状况下;以及
响应于所述发动机不在所述热启动状况下,致动升压泵以在经由所述直接喷射器将所述LPG燃料直接喷射到所述发动机气缸内之前增加所述LPG燃料的压力;以及
响应于所述发动机在所述热启动状况下,在经由所述进气道喷射器将所述LPG燃料喷射到所述发动机气缸的进气管内之前利用减压器降低所述LPG燃料的所述压力。
15.根据权利要求14所述的方法,其进一步包括:
响应于所述发动机不在所述热启动状况下并且进一步响应于所述发动机的功率水平大于第一较高阈值,经由所述直接喷射器将所述LPG燃料直接喷射到所述发动机气缸内并且经由所述进气道喷射器将所述LPG燃料喷射到所述发动机气缸的所述进气管内。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述热启动状况包括当发动机启动被请求时所述发动机的温度大于阈值温度。
17.根据权利要求13所述的方法,其进一步包括:
当所述燃料切换阀被维持在所述第一切换状态下并且为所述发动机提供所述汽油时:
致动存储所述汽油的燃料箱内的燃料泵,以从所述燃料箱泵送所述汽油;以及
经由所述进气道喷射器将从所述燃料箱泵送的所述汽油喷射到所述发动机气缸的进气管内以及经由所述直接喷射器将所述汽油直接喷射到所述发动机气缸内中的一者或多者。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述第一切换状态使得所述汽油能够流至所述进气道喷射器并且使得所述LPG燃料能够流至所述直接喷射器,而所述第二切换状态使得所述LPG燃料能够流至所述进气道喷射器和所述直接喷射器两者。
19.根据权利要求17所述的方法,其中所述第一切换状态使得所述汽油能够流至所述进气道喷射器和所述直接喷射器两者,而所述第二切换状态使得所述LPG燃料能够流至所述进气道喷射器和所述直接喷射器两者。
20.根据权利要求19所述的方法,其中:
响应于所述发动机的功率水平大于第一较高阈值,从所述燃料箱泵送的所述汽油经由所述进气道喷射器被喷射到所述发动机气缸的所述进气管内并且经由所述直接喷射器被直接喷射到所述发动机气缸内;
响应于所述发动机的所述功率水平小于第二较低阈值,从所述燃料箱泵送的所述汽油仅经由所述进气道喷射器被喷射到所述发动机气缸的所述进气管内;以及
响应于所述发动机的所述功率水平小于或等于所述第一较高阈值并且大于或等于所述第二较低阈值,从所述燃料箱泵送的所述汽油仅经由所述直接喷射器被直接喷射到所述发动机气缸内。
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