CN204340674U

CN204340674U - 燃料箱系统

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Publication number: CN204340674U
Application number: CN201420574851.2U
Authority: CN
Inventors: 托马斯·G.·莱昂内; 马克·艾伦·迪尔思
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: US9527718B2; US20150101704A1; US20170036904A1; RU2014139692A; US10370238B2; DE202014104743U1; RU2653644C2

Abstract

本实用新型提供了一种燃料箱系统包括：燃料箱，配置成储存液体燃料和能够部分地溶解在该液体燃料中的加压气体燃料；补给燃料导管，经由箱入口阀连接至燃料箱；第一高压补给燃料口，连接至补给燃料导管；低压补给燃料口，经由止回阀连接至补给燃料导管。通过这种方式，燃料箱中的燃料压力低于最大许用压力的时候，加压气体燃料或燃料的预加压混合物可在无需主动控制的情况下被添加到燃料箱中，并且每当燃料箱中的燃料压力和液体燃料液位低于阈值水平时，可主动控制将液体燃料添加到燃料箱中。由此，可向储存有液体燃料和能够部分地溶解在液体燃料中的加压气体燃料的燃料箱中添加加压气体燃料、液体燃料以及气体燃料和液体燃料的预加压混合物。

Description

燃料箱系统

技术领域

本实用新型涉及一种燃料箱系统。

背景技术

压缩天然气(CNG)为高辛烷值燃料，其有益于减少发动机爆震、在冷启动事件中减少碳氢化合物排放并在发动机操作期间减少二氧化碳排放。然而，CNG相较于诸如柴油或汽油的液态碳氢化合物燃料具有低能量密度。这通常要求将CNG封装在低温特性箱中(作为液体天然气(LNG))或高压箱(接近200至250大气压)中。

为了增加行程和储存在车辆中的总燃料量，CNG可与汽油或柴油结合使用，如此需要车辆在燃料之间切换来获得最佳性能。然而，空间限制并不允许所有车辆包括分开的燃料箱。更可取的系统可为将液体燃料和加压气体燃料共同储存在单个箱中的系统。具体地，在以相对较低压力(约100大气压)共同储存CNG与汽油或柴油时，CNG能够部分地溶解在汽油或柴油中。

将加压气体燃料与低压液体燃料的混合物储存在单个箱中为补给燃料带来了挑战。可能首先将液体燃料添加到箱中、然后通过加压气体燃料对该箱加压，或添加预加压燃料混合物。然而，在补给燃料之前完全清空该箱可能并非总是切合实际，并且预加压燃料混合物在加油站可能并非总是现成可用的。当补给燃料时和/或当燃料在加油站现成可用时，当前补给燃料系统不允许加压气体燃料或低压液体燃料或预加压燃料混合物添加到单个箱中。

实用新型内容

本实用新型的发明人已经认识到上述问题并开发出至少部分地解决这些问题的系统和方法。本实用新型的目的在于，提供一种燃料箱系统，可向其中储存有液体燃料和能够部分地溶解在液体燃料中的加压气体燃料的燃料箱中添加加压气体燃料、液体燃料以及气体燃料和液体燃料的预加压混合物。在一个实例中，燃料箱系统包括：燃料箱，配置成储存液体燃料和能够部分地溶解在该液体燃料中的加压气体燃料；补给燃料导管，经由箱入口阀连接至燃料箱；第一高压补给燃料口，连接至补给燃料导管；低压补给燃料口，经由止回阀连接至补给燃料导管。通过这种方式，燃料箱中的燃料压力低于最大许用压力的时候，加压气体燃料或燃料的预加压混合物可在无需主动控制的情况下被添加到燃料箱中，并且每当燃料箱中的燃料压力和液体燃料液位低于阈值水平时，可通过主动控制将液体燃料添加到燃料箱中。

根据本实用新型的一个实施例，第一高压补给燃料口配置成接收加压气体燃料以及液体燃料和气体燃料的预加压混合物。

根据本实用新型的一个实施例，还包括连接至补给燃料导管的第二高压补给燃料口，并且其中：第一高压补给燃料口配置成接收加压气体燃料，并且第二高压补给燃料口配置成接收液体燃料和气体燃料的预加压混合物。

根据本实用新型的一个实施例，低压补给燃料口配置成接收液体燃料。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：稳压罐，连接在低压补给燃料口和止回阀之间；液位传感器，连接在稳压罐内；以及补给燃料泵，连接在稳压罐和止回阀之间。

根据本实用新型的一个实施例，补给燃料泵配置成：响应于第一条件，将包含在稳压罐内的液体燃料泵入燃料箱中。

根据本实用新型的一个实施例，第一条件包括：补给液体燃料请求的检测；小于第一阈值的燃料箱压力；小于第二阈值的燃料箱液位；以及大于第三阈值的稳压罐液位。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括：次级蒸气箱，经由气体燃料管线连接至燃料箱；以及减压泵，连接至位于次级蒸气箱和燃料箱之间的气体燃料管线。

根据本实用新型的一个实施例，减压泵配置成：响应于第一条件，将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中。

根据本实用新型的一个实施例，第一条件包括：补给液体燃料请求的检测；以及小于第一阈值但大于第二阈值的燃料箱压力，第二阈值小于第一阈值。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括：连接至低压补给燃料口的补给燃料锁，补给燃料锁配置成允许在燃料箱压力低于阈值时向低压补给燃料口的通入。

根据本实用新型的一个实施例，液体燃料为汽油、汽油-醇混合物或柴油，并且加压气体燃料为压缩天然气。

在另一实例中，提供了一种用于为车辆燃料箱补给燃料的方法，包括：在将液体燃料和仅部分地溶解在液体燃料中的加压气体燃料储存在该箱中时，响应于第一条件，将液体燃料从稳压罐泵入燃料箱中。通过这种方式，在无需箱压力接近零的情况下，能够将液体燃料添加到燃料箱中，如此允许更多的机会将液体燃料添加到燃料箱中。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括：响应于第二条件，停止将液体燃料从稳压罐泵入燃料箱中。

根据本实用新型的一个实施例，第二条件包括小于第三阈值的稳压罐液位。

在又一实例中，提供了一种用于为车辆燃料箱补给燃料的方法，包括：在将液体燃料与仅部分地溶解在液体燃料中的加压气体燃料储存在燃料箱中时，响应于第一条件，将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中。通过这种方式，可消除混合燃料箱的高压，如此允许添加液体燃料而无需燃烧另外的气体燃料。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括：响应于第二条件，停止将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中；以及使得液体燃料能够被添加至燃料箱。

根据本实用新型的一个实施例，第二条件包括小于第二阈值的燃料箱压力。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的燃料箱系统中，可向储存有液体燃料和能够部分地溶解在液体燃料中的加压气体燃料的燃料箱中添加加压气体燃料、液体燃料以及气体燃料和液体燃料的预加压混合物。

通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式，本实用新型的上述优势和其他优势以及特征将会变得显而易见。

应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式介绍将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本实用新型的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地描述了内燃机的汽缸的示例性实施例。

图2示出了配置成对气体燃料和液体燃料的混合物运行的发动机和燃料系统的示意图。

图3示出了配置成以气体燃料和液体燃料的混合物运行的替代发动机和燃料系统的示意图。

图4示出了用于以液体燃料为图2的发动机系统补给燃料的示例性高层次流程图。

图5示出了用于以液体燃料为图3的发动机系统补给燃料的示例性高层次流程图。

具体实施方式

本实用新型涉及为包括燃料系统的车辆或发动机系统补给燃料的系统和方法，该燃料系统以液体燃料和气体燃料运行，这两种燃料共同储存在高压燃料箱中。该发动机系统可包括配置有如图1所示的进气口燃料喷射器和直接燃料喷射器的汽缸。该发动机系统可包括连接至具有图2所示的补给燃料系统的燃料系统的多缸发动机。可选地，该发动机系统可包括如图3所示的补给燃料系统。图4示出了一种用于向图2的发动机系统添加液体燃料的方法。另外地，图5示出了一种用于向图3的发动机系统添加液体燃料的方法。

图1示出了内燃机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。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来自车辆操作者130的输入进行控制。在该实例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号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，活塞138安置在其中。活塞138可连接至曲轴140以便将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传动系统连接至乘用车的至少一个驱动轮。此外，起动电机可经由飞轮连接至曲轴140以实现发动机10的启动操作。

汽缸14可经由一系列进气通道142、144、146接收进气。除汽缸14外，进气通道146可与发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括诸如涡轮增压器或机械增压器的增压设备。例如，图1示出了配置有涡轮增压器和沿着排气通道148布置的排气涡轮机176的发动机10，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。在增压设备配置为涡轮增压器的情况下，压缩机174可经由轴180至少部分地由排气涡轮机176驱动。然而，在其它实例中，诸如在发动机10配置有机械增压器的情况下，可选择地省略排气涡轮机176，其中压缩机174可由来自电机或发动机的机械输入驱动。包括节流板164的节流阀162可沿着发动机的进气通道配置用于改变提供至发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，节流阀162可如图1所示布置在压缩机174的下游或可以选择地配置在压缩机174的上游。

除汽缸14外，排气通道148可接收来自发动机10的其它汽缸的排气。废气传感器128被示出在排放控制设备178的上游连接至排气通道148。传感器128可为用于提供废气的空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(普通或宽范围排气氧传感器)、双态(two-state)氧传感器或排气氧传感器(EGO，如图所示)、加热式排气氧传感器(HEGO，加热式EGO)、氮氧化物(Nox)传感器、碳氢化合物(HC)传感器或一氧化碳(CO)传感器。排放控制设备178可以是三元催化转化器(TWC)、NOx收集器、多种其他排放控制设备或它们的组合。

发动机10的每个汽缸均可包括一个或多个进气阀和一个或多个排气阀。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。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。

进气阀150可经由致动器152由控制器12控制。类似地，排气阀156可经由致动器154由控制器12控制。在一些条件下，控制器12可改变提供至致动器152和154的信号以控制相应的进气阀和排气阀的开启和关闭。进气阀150和排气阀156的位置可由相应的阀门位置传感器(未示出)确定。阀门致动器可为电动阀致动类型或凸轮致动类型或两者的结合。可同时控制进气阀正时和排气阀正时，或者可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固定凸轮正时中的任意可能的正时。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮并且可利用可被控制器12操作的凸轮轮廓转换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变阀门正时(VVT)和/或可变阀门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变阀门操作。例如，可选地，汽缸14可包括由电动阀致动控制的进气阀以及经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气阀。在其他实施例中，进气阀和排气阀可通过常用的阀门致动器或致动系统或者可变阀门正时致动器或致动系统来控制。

汽缸14可以具有作为活塞138在底部中心与在顶部中心时的容积的比值的压缩比。通常，该压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在一些使用不同燃料的实例中，该压缩比可能增大。例如，这会发生在使用较高辛烷值的燃料或者具有较高潜在蒸发焓的燃料的时候。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆燃的影响，也会使压缩比提升。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸都可以包括用于引燃的火花塞192。点火系统190可以在选定操作模式下响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞192为燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，诸如在发动机10可以通过自动点火或者通过燃料喷射来引燃(这属于使用某些柴油发动机的情况)的情况下，可以省略火花塞192。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个用于向汽缸提供燃料的燃料喷射器。作为一个非限制性实例，汽缸14被示出包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166被示出直接连接至汽缸14用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地向汽缸14直接喷射燃料。通过这种方式，燃料喷射器166向燃烧室14中提供已知的燃料的直接喷射(此后被称为“DI”)。虽然图1将喷射器166示为侧喷射器，但其还可以定位在活塞的上方，诸如在火花塞192附近。当利用醇基燃料运行发动机时，由于一些醇基燃料的低挥发性，使得这样的位置可以改善混合和燃烧。可选地，喷射器可以定位在进气阀上方和附近以改善混合。可以从包括燃料箱、燃料泵、燃料轨和驱动器168的燃料系统172向燃料喷射器166输送燃料。可选地，燃料可以以低压通过单级燃料泵输送，在这种情况下直接燃料喷射的正时相比于使用高压燃料系统在压缩冲程期间会更加受限。此外，尽管没有示出，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。

燃料喷射器170被示出以向汽缸14的上游的进气口中提供已知为燃料的进气口喷射(此后被称作“PFI”)的结构布置在进气通道146中而非汽缸14中。燃料喷射器170可以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉宽成比例地喷射燃料。燃料可通过燃料系统172输送至燃料喷射器170。

在汽缸的单循环期间，可通过两个喷射器将燃料输送至汽缸。例如，每个喷射器可输送汽缸14中所燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器所输送的燃料的分配和/或相对量可随诸如下文描述的操作条件而变化。喷射器166和170之间的总喷射燃料的相对分配可被称作第一喷射比。例如，通过(进气口)喷射器170喷射更大量的燃料用于燃烧事件可为较大的进气口喷射与直接喷射的第一比值的实例，而通过(直接)喷射器166喷射更大量的燃料用于燃烧事件可为较小的进气口喷射与直接喷射的第一比值。需注意的是，这些仅仅是不同喷射比的实例，且可采用多种其他喷射比。另外，应当理解，可在开启进气阀事件期间、关闭进气阀事件期间(例如，大致在进气冲程之前，诸如在排气冲程期间)以及在开启和关闭进气阀操作期间输送进气口喷射燃料。类似地，可例如在进气冲程期间、以及部分地在先前的排气冲程期间、进气冲程期间和部分地在压缩冲程期间输送直接喷射燃料。此外，直接喷射燃料可作为单次喷射或多次喷射进行输送。这些可包括在压缩冲程期间的多次喷射、在进气冲程期间的多次喷射或在压缩冲程期间的一些直接喷射和进气冲程中的一些直接喷射的组合。当完成多次直接喷射，进气冲程(直接)喷射和压缩冲程(直接)喷射之间的总直接喷射燃料的相对分配可被称作第二喷射比。例如，在进气冲程期间喷射更大量的直接喷射燃料用于燃烧事件可为较大的进气冲程直接喷射的第二比，而在压缩冲程期间喷射更大量的燃料用于燃烧事件可为较小的进气冲程直接喷射的第二比的实例。注意，这些仅仅是不同喷射比的实例，且可使用不同其它喷射比。

由此，即便对于单个燃烧事件，所喷射的燃料可从进气口喷射器和直接喷射器在不同正时喷射。此外，对于单个燃烧事件，可在每个循环内将所输送的燃料多次喷射。多次喷射可在压缩冲程期间、进气冲程期间或它们的任意合适的组合期间执行。

正如所描述的，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽缸可类似地包括其自身的一组进气/排气阀、燃料喷射器、火花塞等。

燃料喷射器166和170可具有不同特性。这些特征包括规格差异，例如，一个喷射器可具有比另一喷射器更大的喷射器孔。其它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、不同的喷射特性、不同的位置等。此外，根据喷射器170与166之间的喷射燃料的分配比，可实现不同的效果。

燃料系统172可包括一个燃料箱或多个燃料箱。在燃料系统172包括多个燃料箱的实施例中，燃料箱可容纳具有相同燃料质量的燃料或者可容纳具有不同燃料质量的燃料，诸如不同燃料组分。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或上述的组合。在一个实例中，具有不同醇含量的燃料可能包括汽油、乙醇、甲醇或诸如E85(约85％的乙醇和15％的汽油)或M85(约85％的甲醇和15％的汽油)的醇混合物。其他含醇燃料可以是醇和水的混合物，醇、水和汽油的混合物等。在一些实施例中，燃料系统172可包括容纳诸如汽油的液体燃料且还容纳诸如CNG的气体燃料的燃料箱。燃料喷射器166和170可配置成喷射来自同一燃料箱的燃料、来自不同燃料箱的燃料、来自多个相同燃料箱的燃料或来自交叠集(overlapping set)的燃料箱的燃料。尽管图1将燃料喷射器166示出为直接燃料喷射器并将燃料喷射器170示出为进气口燃料喷射器，但在其它实施例中，喷射器166和170均可配置成进气口燃料喷射器或均可配置为直接燃料喷射器。

控制器12在图1中示出为微型计算机，包括微处理单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定实例中示为只读存储芯片110，ROM)、随机存取存储器(RAM)112、保持存储器(KAM)114和数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12还可以接收来自与发动机10连接的传感器的各种信号，包括来自空气质量流量传感器122感测的空气质量流量(MAF)、来自连接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT)、来自连接至曲轴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)和来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)的测量量。可通过控制器12从信号PIP生成发动机速度信号RPM。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可编程有表示可由处理器106执行的指令的计算机可读数据，其用于执行如下所述的方法以及预期但没有列出来的其他变型。可由控制器执行的示例性程序会在本文参照图3和图4进行描述。

图2示出了根据本实用新型的多缸发动机的示意图。如图1所示，内燃机10包括连接至进气通道144和排气通道148的汽缸14。进气通道144可包括节流阀162。排气通道148可包括排放控制设备178。

汽缸14可配置为汽缸盖201的一部分。在图2中，汽缸盖201被示出为具有处于线性结构的四个汽缸。在一些实例中，汽缸盖201可具有更多或更少的汽缸，例如具有六个汽缸。在一些实例中，汽缸可布置成V形结构或其它合适的结构。

汽缸盖201被示出连接至燃料系统172。汽缸14被示出连接至燃料喷射器166和170。虽然仅示出一个汽缸连接至燃料喷射器，但应当理解，包括在汽缸盖201中所有的汽缸14也可连接至一个或多个燃料喷射器。在该示例性实施例中，燃料喷射器166被描述为直接燃料喷射器且燃料喷射器170被描述为进气口燃料喷射器。每个燃料喷射器可配置成响应于来自控制器12的指令在发动机循环的特定时间点输送特定量的燃料。可在每个燃烧循环期间利用一个或两个燃料喷射器向汽缸14输送可燃燃料。燃料喷射正时和喷射量可作为发动机运行条件的函数进行控制。

燃料系统172包括燃料箱200。燃料箱200可包括诸如汽油、柴油、或汽油-醇混合物(例如，E10、E85、M15或M85)的液体燃料，并还可包括诸如CNG的气体燃料。燃料箱200可配置成相较于传统CNG储存(例如，200至250大气压)以相对较低压力将液体燃料和气体燃料储存在一起。例如，可能以100大气压的压力添加气体燃料。通过这种方式，气体燃料的一部分可溶解在液体燃料中。在100大气压下，CNG可溶解在汽油中至燃料箱200中的液体燃料组分的40％为CNG的程度。燃料箱200可包括压力传感器211、温度传感器212和液位传感器215。

燃料喷射器166可以以储存在燃料箱200中的液体燃料被输送至喷射器166的结构连接至燃料箱200。燃料喷射器166被示出连接至燃料轨205。燃料轨205可连接至燃料管线220。燃料轨205可包括一个或多个传感器，诸如压力传感器或温度传感器。燃料管线220连接至燃料箱200。燃料管线220可连接至燃料箱200的下部以便从燃料箱200抽取燃料。燃料管线可连接至燃料泵210。在某些情况下，可从燃料系统172中省略燃料泵210。在这种实施例中，储存在燃料箱200中的气体燃料的压力可被用以驱动液体燃料从燃料箱200经由燃料管线220至燃料轨205。在省略燃料泵210的实施例中，液体燃料阀可连接至燃料管线220以控制液体燃料流过燃料管线220。

燃料喷射器170可以以储存在燃料箱200中的气体燃料被输送至喷射器170的结构连接至燃料箱200。燃料喷射器170被示出连接至燃料轨206。燃料轨206可连接至燃料管线221。燃料轨206可包括一个或多个传感器，诸如压力或温度传感器。燃料管线221连接至燃料箱200。燃料管线221可连接至燃料箱200的上部以从燃料箱200抽取气体燃料。燃料管线221可连接至一个或多个燃料泵。燃料管线221可包括管线阀、压力释放阀、凝聚式过滤器和/或压力调节器。燃料轨206可配置成较高压力燃料轨，而燃料轨205可配置成较低压力燃料轨。燃料轨205可配置成以低于燃料箱200的压力容纳液体燃料。在这种实施例中，一些气体燃料可从液体燃料/气体燃料乳化液中蒸发。压力释放阀和/或吹扫管线可连接至燃料轨205，使得仅液体燃料通过燃料喷射器166喷射，并使得气体燃料被从燃料系统172去除和/或再循环。在一些实施例中，燃料喷射器166和170均可为进气口燃料喷射器，或者均可为直接燃料喷射器。可选地，液体燃料喷射器166可配置为进气口燃料喷射器且气体燃料喷射器170可为直接燃料喷射器。

燃料系统172被示出连接至补给燃料系统250。补给燃料系统250可经由箱入口阀218连接至燃料箱200。箱入口阀218可连接至补给燃料导管260。补给燃料导管260可包括高压补给燃料口255。高压补给燃料口255可配置成容纳加压气体燃料泵喷嘴或容纳配置成输送液体燃料与气体燃料的预加压混合物的燃料泵喷嘴。在某些情况下，可包括第二高压补给燃料口以允许兼容一种以上的高压燃料泵喷嘴。

向高压补给燃料口255的通入可由补给燃料锁257控制。在一些实施例中，补给燃料锁257可为油箱盖锁定机构。该油箱盖锁定机构可配置成将油箱盖自动锁定在关闭位置，以便无法开启油箱盖。例如，当燃料箱中的压力大于阈值时油箱盖可经由补给燃料锁257保持锁定。油箱盖锁定机构可为闩锁或离合器，当其接合时，会防止油箱盖的移动。该闩锁或离合器可例如通过螺线管电动锁定，或者可例如通过压力膜片机械锁定。

在一些实施例中，补给燃料锁257可为位于补给燃料导管260的注入口处的填料管阀。在这种实施例中，补给燃料锁257可防止补给燃料泵向补给燃料导管260中的插入。该填料管阀可例如通过螺线管电动锁定，或者例如通过压力膜片机械锁定。

在一些实施例中，补给燃料锁257可为诸如闩锁或离合器的补给燃料门锁，其锁定位于车辆的车身面板中的补给燃料门。补给燃料门锁可例如通过螺线管电动锁定，或者例如通过压力膜片机械锁定。

在补给燃料锁257采用电动机构锁定的实施例中，补给燃料锁257可例如在燃料箱压力降至低于压力阈值时通过来自控制器12的指令解锁。在补给燃料锁257采用机械机构锁定的实施例中，补给燃料锁257可例如在燃料箱压力降至低于阈值时通过压力阶差解锁。

补给燃料导管260可连接至低压燃料补给导管280。低压补给燃料导管280可连接至稳压罐(surge tank)270。稳压罐270可包括低压补给燃料口265和液体传感器275。低压补给燃料导管280可包括燃料泵285和止回阀290。燃料泵285可仅在燃料箱压力低于阈值时运行，并可仅在由液体传感器275感测到稳压罐270中存在液体燃料时运行。这样，燃料泵285可以不将空气/燃料混合物泵入燃料箱200中。此外，当燃料箱压力达到阈值时，燃料泵285可由控制器12关闭，引起液体燃料积聚在稳压罐270中。这可引起低压液体燃料分配器喷嘴与低压补给燃料口265相结合以将其自身关闭。向补给燃料口265的通入可由补给燃料锁267控制。补给燃料锁267可包括针对补给燃料锁257所述的实例中的一个。补给燃料锁257和267可包括不同机构，并可响应于不同箱压力阈值。针对图2中所描述系统的示例性补给燃料程序可在本文中参照图4进行描述。

图3示出了根据本实用新型的多缸发动机的替代示意图。正如本文和图2中所描述的，多缸发动机10包括连接至进气通道144和排气通道148并进一步连接至燃料系统172的汽缸14。燃料系统172配置成将液体燃料与加压气体燃料的混合物储存在燃料箱200中、并进一步将液体燃料输送至直接燃料喷射器166和将气体燃料输送至进气口燃料喷射器170。如本文参照图2所述，一些实施例可包括处于不同于图3中所述结构的结构中的燃料喷射器166和170。在图3所示的实施例中，燃料系统172连接至补给燃料系统350。

在图3中所描述的实施例中，补给燃料系统350通过箱入口阀218连接至燃料箱200。箱入口阀218可连接至补给燃料导管360。补给燃料导管360可包括高压补给燃料口355。高压补给燃料口355可配置成容纳加压气体燃料泵喷嘴或容纳配置成输送液体燃料与气体燃料的预加压混合物的燃料泵喷嘴。在一些实施例中，可包括第二高压补给燃料口以允许兼容一种以上的高压燃料泵喷嘴。在一些实施例中，向高压补给燃料口355的通入可由补给燃料锁357控制。

补给燃料管道360可连接至低压补给燃料管道370。低压补给燃料管道370可包括低压补给燃料口365和止回阀375。向低压补给燃料口365的通入可由补给燃料锁367控制。可选地，次级箱390可经由气体燃料管线380连接至燃料箱200。泵385可连接至气体燃料管线380。泵385可被致动以将气体燃料泵出燃料箱200并泵入次级箱390。在不含的次级箱390的情况下，液体燃料可仅在燃料箱200中的压力处于或接近零时被添加到燃料箱200中。如果燃料箱200中存在正压力，则止回阀375将促使液体燃料进入低压补给燃料口365以快速填充低压补给燃料管道370，引起低压液体燃料分配器喷嘴与低压补给燃料口365相结合以将其自身关闭。

然而，当补给燃料箱350中包括次级箱390时，燃料箱200被主动地减压以允许用低压液体燃料补给燃料。泵385可被致动以将气体燃料或燃料蒸气泵入次级箱390中。基于燃料箱200中的箱压力降至低于阈值，例如通过解锁补给燃料锁367可允许用低压液体燃料补给燃料。针对图3中所描述的系统的示例性补给燃料程序可在本文中参照图5进行描述。

图4示出了用于为混合液体烃类/气体燃料系统补给燃料的高层次(high-level)方法的示例性程序400。具体地，程序400描述了用于将液体燃料补给到混合燃料系统中的方法。程序400将在本文中参照图1和图 2描述的部件和系统进行描述，然而该方法可应用于其他系统而不偏离本实用新型的范围。程序400可通过控制器12实施并可作为可执行指令储存在非临时性存储器中。

程序400可通过在410处确定是否期望补给液体燃料而开始。确定是否期望补给液体燃料可包括来自车辆操作者的直接或间接补给液体燃料请求。直接补给燃料的请求可包括通过界面作出的明确的操作者的请求或检测操作者开启补给燃料门。间接补给液体燃料请求可包括靠近加油站的检测。向加油站的靠近可通过GPS或其它定位数据确定或基于车辆与加油站之间的直接通讯确定。如果未检测到直接或间接补给液体燃料请求，则方法400可进行至415。在415处，方法400可包括维持补给液体燃料锁267锁定。然后可结束方法400。

如果在410处检测到直接或间接补给液体燃料请求，则方法400可进行至420。在420处，方法400可包括确定是否满足适合补给液体燃料的条件。补给液体燃料的条件可包括燃料箱压力低于阈值和/或燃料箱液位低于阈值。燃料箱压力可通过诸如压力传感器211的压力传感器进行测量。燃料箱液位可通过诸如液位传感器215的液位传感器进行测量。可测量诸如燃料箱温度、环境温度、大气压力等的其它条件以确定是否能够将液体燃料添加到燃料箱200中。如果未满足补给液体燃料的条件(例如，燃料箱压力高于阈值)，则方法400可进行至415。在415处，方法400可包括维持补给液体燃料锁267锁定。然后可结束方法400。

如果在420处满足补给液体燃料的条件，则方法400可进行至430。在430处，方法400可包括开启补给液体燃料锁。这可允许车辆操作者或加油站服务员开启补给燃料门、移动油箱盖和/或将补给液体燃料喷嘴与低压补给燃料口265相接合。

继续在440处，方法400可包括确定稳压罐中是否存在液体燃料。例如，稳压罐270中的液体燃料的存在可通过诸如液体传感器275的液体传感器确定。如果稳压罐中无液体燃料，则方法400可进行至445。在445处，方法400可包括停用诸如图2中所示的燃料泵285的补给燃料泵。如果补给燃料泵当前未激活，则燃料泵可维持在停止状态。然后可结束方法 400。

如果在440处确定稳压罐中存在液体燃料，则方法400可进行至450。在450处，方法400可包括确定主燃料箱中的压力是否大于阈值。燃料箱压力可经由燃料箱压力传感器211确定。如果燃料箱压力大于阈值，则方法400可进行至445。在445处，方法400可包括停用诸如图2中所示的燃料泵285的补给燃料泵。如果补给燃料泵当前未激活，则燃料泵可维持在停止状态。然后可结束方法400。

如果在450处确定燃料箱压力小于阈值，则方法400可进行至460。在460处，方法400可包括确定主燃料箱中的液位是否高于阈值。燃料箱液位可经由液位传感器215确定。如果燃料箱液位大于阈值，则方法400可进行至445。在445处，方法400可包括停用诸如图2中所示的燃料泵285的补给燃料泵。如果补给燃料泵当前未激活，则燃料泵可维持在停止状态。然后可结束方法400。

如果在460处确定燃料箱液位小于阈值，则方法400可进行至470。在470处，方法400可包括激活补给燃料泵并将液体燃料从稳压罐泵送至主燃料箱。可持续将液体燃料从稳压罐泵送至主燃料箱直到稳压罐中不再含有液体燃料、直到燃料箱压力增加至高于阈值和/或直到燃料箱液位增加至高于阈值。方法400可重复440至470以便完成燃料箱填料。在一些实施例中，控制器12可确定可被添加至燃料箱200而不增加至高于压力阈值或液位阈值的燃料的量，并在液体燃料保持在稳压罐中的情形下持续燃料泵285的操作直到预定量的燃料已被添加至燃料箱。然后可结束方法400。

图1和图2中所描述的和在本文中描述的系统以及图4中所描述的和在本文中描述的方法可使得一种或多种方法成为可能。在一个实例中，用于为车辆燃料箱补给燃料的方法，包括：在将烃类液体燃料和仅部分地溶解在该烃类液体燃料中的气体燃料储存在该箱中时，响应于第一条件，将液体燃料从稳压罐泵入燃料箱中。第一条件可包括：检测补给液体燃料请求；小于第一阈值的燃料箱压力；小于第二阈值的燃料箱液位；以及大于第三阈值的稳压罐液位。该方法还可包括：响应于第二条件，停止将液体燃料从稳压罐泵入燃料箱中。第二条件可包括小于第三阈值的稳压罐液位。实施该方法的技术成果在于：每当燃料箱压力和燃料箱液位低于阈值时，可添加液体燃料。实施该方法可允许将液体燃料添加到燃料箱而不将空气/燃料混合物添加到燃料箱，从而避免可燃混合物在燃料箱内形成。

图5描述了用于向混合烃类/气体燃料系统补给燃料的高层次方法的示例性程序500。具体地，程序500描述了用于在混合燃料系统中补给液体燃料的方法。程序500将会在本文中参照图1和图3描述的部件和系统进行描述，然而该方法可应用于其他系统而不偏离本实用新型的范围。程序500可通过控制器12实施，并可作为可执行指令储存在非临时性存储器中。

程序500可在510处通过确定是否期望补给液体燃料而开始。确定是否期望补给液体燃料可包括来自车辆操作者的直接和/或间接补给燃料的请求。直接补给燃料的请求可包括通过界面作出的明确的操作者的请求或检测操作者开启补给燃料门。间接补给液体燃料请求可包括检测靠近加油站。向加油站的靠近可通过GPS或其它定位数据确定或基于车辆与加油站之间的直接通讯确定。如果未检测到直接或间接补给液体燃料请求，则方法500可进行至515。在515处，方法500可包括维持补给液体燃料锁367锁定。例如，这可包括经由电子机械传动器通过来自控制器的持续性信号维持补给燃料门与离合器的接合。然后可结束方法500。

如果在510处检测到直接或间接补给液体燃料请求，则方法500可进行至520。在520处，方法500可包括确定主燃料箱中的压力是否小于第一阈值。燃料箱压力可经由燃料箱压力传感器211来确定。如果燃料箱压力大于第一阈值，则方法500可进行至515。在515处，方法500可包括维持补给液体燃料锁367锁定。然后可结束方法500。

如果在520处确定燃料箱压力小于第一阈值，则方法500可进行至530。在530处，方法500可包括确定主燃料箱中的压力是否小于第二阈值，该第二阈值为比第一阈值更低的压力。第二阈值可基于次级箱390的容积和可被添加至次级箱390的气体燃料的量。燃料箱压力可经由燃料箱压力传感器211来确定。如果燃料箱压力小于第二阈值，则方法500可进行至540。在540处，方法500可包括允许补给液体燃料。允许补给液体燃料可包括开启补给液体燃料锁367。允许补给液体燃料还可包括或可选地包括通过界面发信号通知车辆操作者或液体燃料站服务员，如此指示允许补给液体燃料。可持续补给液体燃料直到燃料箱压力或燃料箱液位达到阈值、直到液体燃料返回到止回阀375、或直到液体燃料分配喷嘴从补给液体燃料口365脱离。然后可结束方法500。

如果在520处和530处确定燃料箱压力小于第一阈值且大于第二阈值，则方法500可进行至535。在535处，方法500可包括将蒸气从主箱泵送至次级箱。将蒸气从主箱泵送至次级箱可包括致动泵385。可持续将蒸气从主箱泵送至次级箱直到燃料箱200中的压力降至低于第二阈值、和/或直到注满次级箱390。在一些实施例中，泵385可从补给燃料系统350中省略。在这些实施例中，阀门可被开启以允许气体燃料和/或燃料蒸气从燃料箱200经由气体燃料管线380行进至次级箱390。

在将蒸气泵入次级箱390之后，方法500可进行至540。在540处，方法500可包括允许补给液体燃料。允许补给液体燃料可包括开启补给液体燃料锁367。允许补给液体燃料还可包括或可选地包括通过界面发信号通知车辆操作者或液体燃料站服务员，表示允许补给液体燃料。可持续补给液体燃料直到燃料箱压力或燃料箱液位达到阈值、直到液体燃料返回到止回阀375、或直到液体燃料分配喷嘴从补给液体燃料口365脱离。然后可结束方法500。

图1和图3中描述的和在本文中描述的系统以及图5中描述的和在本文中描述的方法可使得一种或多种方法成为可能。在一个实例中，用于为车辆燃料箱补给燃料的方法包括：在将烃类液体燃料和仅部分地溶解在烃类液体燃料中的加压气体燃料储存在该箱中时，响应于第一条件，将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中。第一条件可包括检测补给液体燃料请求；以及小于第一阈值但大于第二阈值的燃料箱压力，第二阈值小于第一阈值。该方法还可包括：响应于第二条件，停止将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中；以及使得液体燃料能够添加至燃料箱。第二条件可包括小于第二阈值的燃料箱压力。实施该方法的技术成果为即使在燃料箱压力高于最大可接受阈值的情况下，也允许将液体燃料添加至燃料箱的补给燃料策略。通过这种方式，当将液体燃料用于补给燃料时，可将液体燃料添加到箱中，而无需燃烧额外的气体燃料。

图1、图2和图3中描述和在本文中描述的系统及图4和图5中描述和在本文中描述的方法可使得一种或多种系统成为可能。在一个实例中，燃料箱系统包括：燃料箱，配置成储存烃类液体燃料和能够部分地溶解在烃类液体燃料中的加压气体燃料；补给燃料导管，经由箱入口阀连接至燃料箱；第一高压补给燃料口，连接至补给燃料导管；低压补给燃料口，经由止回阀连接至补给燃料导管。高压补给燃料口可配置成接收加压气体燃料及液体燃料和气体燃料的预加压混合物。该系统可进一步包括连接至补给燃料导管的第二高压补给燃料口，并且进一步地，第一高压补给燃料口可配置成接收加压气体燃料，且第二高压补给燃料口可配置成接收液体燃料和气体燃料的预加压混合物。低压补给燃料口可配置成接收液体燃料。该系统可进一步包括：稳压罐，连接在低压补给燃料口和止回阀之间；液位传感器，连接在稳压罐内；以及补给燃料泵，连接在稳压罐和止回阀之间。补给燃料泵可配置成：在第一条件期间，将包含在稳压罐中的液体燃料泵入燃料箱中。第一条件可包括：检测补给液体燃料请求；小于第一阈值的燃料箱压力；小于第二阈值的燃料箱液位；以及大于第三阈值的缓冲箱液位。该系统可进一步包括：次级蒸气箱，经由气体燃料管线连接至燃料箱；以及减压泵，连接至位于次级蒸气箱与燃料箱之间的气体燃料管线。减压泵可配置成：在第一条件期间，将气体燃料从燃料箱泵入次级蒸气箱中。第一条件可包括：检测补给液体燃料请求；以及小于第一阈值但大于第二阈值的燃料箱压力，第二阈值小于第一阈值。该系统可进一步包括连接至低压补给燃料口的补给燃料锁，该补给燃料锁配置成当燃料箱压力低于阈值时允许向低压补给燃料口的通入。实施该方法的技术成果为单个燃料箱储存液体燃料和可随着液体燃料进行补给的加压气体燃料、储存加压气体燃料和/或储存液体燃料和加压气体燃料的预加压混合物。通过这种方式，车辆可在无需额外的燃料箱的情况下具有液体燃料和加压气体燃料可同时用于燃烧的优势。

注意，本文包括的示例性控制和估计程序可用于各种发动机和/或车辆系统结构。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令储存在非临时性存储器中。本文所述的特定程序可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。这样，示出的各种行为、操作和/或功能可以在所示顺序执行、并行执行或者在一些情况下省略。类似地，处理顺序不一定需要实现本文所述示例性实施例的功能和优势，而是为了便于说明和描述而提供。所述行为、操作和功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略而重复执行。此外，所述行为、操作和/或功能可以图形地表示编程到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中的代码。

应当理解，本文公开的结构和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解，因为众多变型是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖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新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的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更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。

Claims

1.一种燃料箱系统，其特征在于，包括：

配置成储存液体燃料和能够部分地溶解在所述液体燃料中的加压气体燃料的燃料箱；

补给燃料导管，经由箱入口阀连接至所述燃料箱；

第一高压补给燃料口，连接至所述补给燃料导管；

低压补给燃料口，经由止回阀连接至所述补给燃料导管。

2.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其特征在于，所述第一高压补给燃料口配置成接收加压气体燃料以及液体燃料和气体燃料的预加压混合物。

3.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其特征在于，还包括连接至所述补给燃料导管的第二高压补给燃料口，并且其中：

所述第一高压补给燃料口配置成接收加压气体燃料，并且所述第二高压补给燃料口配置成接收液体燃料和气体燃料的预加压混合物。

4.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其特征在于，所述低压补给燃料口配置成接收液体燃料。

5.根据权利要求4所述的燃料箱系统，其特征在于，还包括：

稳压罐，连接在所述低压补给燃料口和所述止回阀之间；

液位传感器，连接在所述稳压罐内；以及

补给燃料泵，连接在所述稳压罐和所述止回阀之间。

6.根据权利要求4所述的燃料箱系统，其特征在于，进一步包括：

次级蒸气箱，经由气体燃料管线连接至所述燃料箱；以及

减压泵，连接至位于所述次级蒸气箱和所述燃料箱之间的所述气体燃料管线。

7.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其特征在于，进一步包括：

连接至所述低压补给燃料口的补给燃料锁，所述补给燃料锁配置成允许在燃料箱压力低于阈值时向所述低压补给燃料口的通入。