CN204458139U - 燃料系统 - Google Patents

燃料系统 Download PDF

Info

Publication number
CN204458139U
CN204458139U CN201520016017.6U CN201520016017U CN204458139U CN 204458139 U CN204458139 U CN 204458139U CN 201520016017 U CN201520016017 U CN 201520016017U CN 204458139 U CN204458139 U CN 204458139U
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
gaseous
liquid
pressure
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201520016017.6U
Other languages
English (en)
Inventor
托马斯·G·莱昂内
马克·艾伦·迪尔思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Application granted granted Critical
Publication of CN204458139U publication Critical patent/CN204458139U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0605—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel pressure or temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/061—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0668—Treating or cleaning means; Fuel filters
    • F02D19/0671—Means to generate or modify a fuel, e.g. reformers, electrolytic cells or membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0689—Injectors for in-cylinder direct injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686—Injectors
    • F02D19/0692—Arrangement of multiple injectors per combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本实用新型提供了一种燃料系统，其包括：位于车辆上的燃料箱，所述燃料箱包括溶解在液体燃料中的气体燃料；位于所述燃料箱下游的燃料喷射系统，所述燃料喷射系统包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器；以及在所述燃料箱和所述燃料喷射系统之间流体连接的燃料分离器。本实用新型使得发动机排放可以减少并且燃料经济性和发动机效率可以提高。

Description

燃料系统
技术领域
本实用新型涉及用于液体和气体燃料的分离以便喷射的系统和方法。
背景技术
压缩天然气(CNG)是有利于减少发动机爆震、减少冷启动情况下的碳氢化合物排放以及减少发动机运行期间的二氧化碳排放的高辛烷值燃料。然而，与诸如柴油燃料或汽油之类的液体碳氢化合物燃料相比，CNG的能量密度低。为了增加存储在车辆中的范围和总燃料量，CNG可以与汽油或柴油燃料相结合地使用，这需要车辆在燃料之间进行切换以实现最佳的性能。然而，由于空间限制，在车辆中包括分开的燃料箱——一个燃料箱用于气体燃料，一个燃料箱用于液体燃料——可能是不合适的。一个优选的系统可以是将液体燃料和加压的气体燃料在同一个燃料箱中存储在一起的系统。特别地，当以相对低压(～100psi)存储在一起时，CNG基本上可溶于汽油或柴油燃料。
发明人这里认识到了上述方法的潜在问题。即，由于从燃料箱供给的液体燃料可能含有液体燃料和溶解的气体燃料的混合物，所以燃料计量精度可能降低，并且气体燃料可以在燃料喷射期间形成泡沫。另外，气体燃料泡沫的形成可能不利地改变喷射的燃料在发动机中的分散，从而降低了燃料经济性和发动机效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种燃料系统以提高经济性和发动机效率。
一种至少部分地解决了上述问题的方法包括如下一种用于发动机的方法，该方法包括：在车辆上从燃料箱供给燃料到燃料分离器，其中燃料包括溶解在液体燃料中的气体燃料；在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解；以及在燃料分离器中使气体燃料与液体燃料分离。
根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括通过气体燃料喷射器将溶解的气体燃料喷射到发动机中，以及通过液体燃料喷射器将液体燃料喷射到发动机中。
根据本实用新型的一个实施例，使气体燃料从液体燃料中脱溶解包括通过燃料分离器中的聚结过滤器对燃料进行过滤。
根据本实用新型的一个实施例，使气体燃料从液体燃料中脱溶解包括使燃料压力降低到阈值压力以下。
根据本实用新型的一个实施例，过滤器的膨胀室中的压力低于100psi。
根据本实用新型的一个实施例，气体燃料在燃料喷射器上游与液体燃料分离。
根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括在发动机负荷低于阈值负荷时在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解和分离。
在另一个实施方式中，一种向发动机输送燃料的方法可以包括：在车辆上将燃料存储在燃料箱中，其中燃料包括溶解在液体燃料中的气体燃料；在第一条件期间，在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解并与液体燃料分离，并且将气体燃料和液体燃料供给至燃料喷射器；以及在第二条件期间，在绕过燃料分离器的同时将燃料从燃料箱供给至燃料喷射器。
根据本实用新型的一个实施例，第一条件包括当发动机负荷低于阈值发动机负荷时。
根据本实用新型的一个实施例，第一条件包括当发动机温度低于阈值发动机温度时。
根据本实用新型的一个实施例，第一条件包括当燃料系统压力低于阈值压力时或环境温度低于阈值温度时。
根据本实用新型的一个实施例，第二条件包括当发动机负荷高于阈值发动机负荷时、发动机温度高于阈值发动机温度时、燃料系统压力高于阈值燃料系统压力时或环境温度高于阈值温度时。
根据本实用新型的一个实施例，燃料喷射器包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器，并且方法还包括向气体燃料喷射器供给气体燃料以及向液体燃料喷射器供给液体燃料和混合燃料。
根据本实用新型的一个实施例，使气体燃料脱溶解包括使燃料分离器中的燃料压力降低到100psi以下。
根据本实用新型的一个实施例，使气体燃料脱溶解还包括通过聚结过滤器对燃料进行过滤。
在另一个实施方式中，一种燃料系统可以包括：位于车辆上的燃料箱，该燃料箱包括溶解在液体燃料中的气体燃料；位于燃料箱下游的燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器；以及在燃料箱和燃料喷射系统之间流体连接的燃料分离器。
根据本实用新型的一个实施例，还包括在燃料箱和燃料喷射系统之间流体连接的旁通阀，其中在旁通阀打开时，来自燃料箱的燃料在绕过燃料分离器的同时被供给至燃料喷射系统。
根据本实用新型的一个实施例，燃料分离器包括聚结过滤器和位于聚结过滤器下游的膨胀室，其中
膨胀室中的压力低于聚结过滤器上游的压力，并且
在通过聚结过滤器对燃料进行过滤时，气体燃料脱溶解进入膨胀室中，并且液体燃料聚结并保持在聚结过滤器的上游。
根据本实用新型的一个实施例，聚结过滤器包括烧结过滤器。
根据本实用新型的一个实施例，还包括控制器，控制器包括指令，指令能够被执行为：
在第一条件期间，在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解并与液体燃料分离，并且将气体燃料和液体燃料供给至燃料喷射器；以及
在第二条件期间，在绕过燃料分离器的同时将混合燃料从燃料箱供给至燃料喷射器。
这样，可以实现如下技术效果：在提供了更稳健且更精确的燃料喷射控制的同时保持了喷射的燃料在发动机汽缸中的一致的分布，使得发动机排放可以减少并且燃料经济性和发动机效率可以提高。本文的上述优点以及其他优点和特征将从单独地或者结合附图来理解时的下文详细描述中显而易见。
应当理解的是，提供上文的发明内容部分是为了以简化的形式引入将在详细的描述中进一步说明的一系列概念。其并不意在确定要求保护的主题的关键或必要特征，其中要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决了在上文中或者在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地描绘了内燃发动机的示例性汽缸。
图2示出了图1的发动机的示意图以及构造成以气体燃料和液体燃料的混合物运行的燃料系统。
图3示出了用于运行图1至图2的发动机和燃料系统的示例性方法的流程图。
图4示出了用于运行图1至图2的发动机和燃料系统的示例性时间线。
具体实施方式
本文涉及用于向发动机和燃料系统供给气体燃料和液体燃料的系统和方法。在图1和图2中示出了示例性的内燃发动机和燃料系统。图3示出了用于运行发动机和燃料系统以向发动机供给气体燃料和/或液体燃料的方法的流程图。图4是表示在各种发动机运行条件期间从燃料系统向发动机供给气体燃料和/或液体燃料的示例性时间线。
现在转向图1，其描绘了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施方式。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统13以及由车辆操作人员130经由输入装置132的输入来控制。在一个示例中，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(例如，燃烧室)14可以包括燃烧室壁136，活塞138定位在汽缸14中。活塞138可以连接于曲轴140，使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可以通过传动系统连接于乘用车辆的至少一个驱动轮。另外，启动机马达可以通过飞轮连接于曲轴140以实现发动机10的启动操作。
汽缸14能够通过一系列的进气通道142、144和146接收进气。除了汽缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施方式中，进气通道中的一个或多个可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器之类的增压装置。例如，图1示出了配置有涡轮增压器的发动机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以及沿着排气通道148布置的排气涡轮机176。压缩机174可以至少部分地由排气涡轮机176通过轴180驱动，其中增压装置配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10设置有机械增压器的示例中，排气涡轮机176可以被选择性地省略，在这种情况下压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入驱动。沿着发动机的进气通道可以设置有包括节流阀板164的节气门162，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流率和/或压力。例如，节气门162可以如图1所示地设置在压缩机174的下游，或者可替代地，设置在压缩机174的上游。
除了汽缸14之外，排气通道148还能够接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128示出为连接于排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是用于提供排气的空燃比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO传感器(如图中所描绘的)、HEGO(加热EGO)传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或以上所述的组合。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气阀门以及一个或多个排气阀门。例如，汽缸14示出为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀门150和至少一个排气提升阀门156。在一些实施方式中，包括汽缸14在内的发动机10的每个汽缸可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀门和至少两个排气提升阀门。
进气阀门150可以由控制器12通过致动器152来控制。类似地，排气阀门156可以由控制器12通过致动器154来控制。在一些条件期间，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气阀门和排气阀门的打开和关闭。进气阀门150和排气阀门156的位置可以由相应的阀门位置传感器(未示出)来确定。阀门致动器可以是电气阀门致动型或凸轮致动型，或者是这两种类型的组合。进气阀门正时和排气阀门正时可以被同时地控制，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固定凸轮正时中的任一种可能。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮或者可以使用可由控制器12操作以改变阀门操作的凸轮轮廓切换(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。例如，可替代地，汽缸14可以包括通过电气阀门致动的进气阀门和通过包括CPS和/或VCT在内的凸轮致动控制的排气阀门。在其他实施方式中，进气阀门和排气阀门可以通过公共的阀门致动器或致动系统或可变阀门正时致动器或致动系统来控制。
汽缸14可以具有压缩比，该压缩比为当活塞138位于下止点时的容量与活塞138位于上止点时的容量之比。常规地，该压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。这可以例如发生在使用高辛烷值燃料或具有高蒸发潜热焓的燃料时。如果使用直喷，那么由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可以增加。
在一些实施方式中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。点火系统190能够在选定的运行模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA通过火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施方式中，火花塞192可以省略，例如在发动机10可以通过自动点火或燃料喷射来开始燃烧的情况下——一些柴油发动机就是这种情况。
在一些实施方式中，发动机10的每个汽缸可以配置有用于向汽缸提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸14示出为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166示出为直接连接于汽缸14，用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW-1成比例地将燃料直接喷射到汽缸14中。通过这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸14提供所谓的直喷(下文中称为“DI”)。尽管图1示出了喷射器166为侧部的喷射器，但喷射器166也可以位于活塞的上方，例如位于火花塞192的位置附近。由于一些乙醇基燃料的低挥发性，当发动机以乙醇基燃料运行时，这种位置可以有助于混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于进气阀门的上方或附近以有助于进气和喷射燃料的混合。燃料可以从燃料系统172输送至燃料喷射器166，其中燃料系统172包括燃料箱、燃料泵、燃料轨和驱动器168。可替代地，燃料可以通过单级燃料泵以低压输送，在这种情况下，与使用高压燃料系统相比，压缩冲程期间的燃料直喷的正时可能更受限制。另外，尽管没有在图1中示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力转换器。
燃料喷射器170示出为以下述构型布置在进气通道146而非汽缸14中，即：向汽缸14上游的进气道提供所谓的进气道燃料喷射(下文中称为“PFI”)。燃料喷射器170可以与通过电子驱动器171从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW-2成比例地喷射燃料。燃料可以通过燃料系统172输送至燃料喷射器170。
燃料可以通过这两个喷射器在汽缸的单个循环期间被输送至汽缸。例如，每个喷射器可以输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射量的一部分。另外，从每个喷射器输送的燃料的分布和/或相对量可以随着例如下文描述的运行条件而变化。总喷射燃料在喷射器166和170之间的相对分布可以称为第一喷射比。例如，通过(进气道)喷射器170喷射较大量的燃料以用于燃烧可以是进气道喷射与直喷的较高第一喷射比的示例，而通过(直喷)喷射器166喷射较大量的燃料以用于燃烧可以是进气道喷射与直喷的较低第一喷射比。注意，这些喷射比仅仅是不同喷射比的示例，并且可以使用各种其他喷射比。另外，应当注意的是，进气道喷射的燃料可以在进气阀门打开事件期间、进气阀门关闭事件期间(例如，大致在吸气冲程前，例如在排气冲程期间)以及进气阀门打开操作和关闭操作期间被输送。类似地，直喷燃料可以例如在吸气冲程期间以及部分地在前一个排气冲程期间、在吸气冲程期间以及部分地在压缩冲程期间被输送。另外，直喷燃料可以被输送为单次喷射或多次喷射。这些喷射可以包括压缩冲程期间的多次喷射、吸气冲程期间的多次喷射、或压缩冲程期间的一些直喷以及吸气冲程期间的一些直喷的组合。当执行多次直喷时，总直喷燃料在吸气冲程(直喷)喷射与压缩冲程(直喷)喷射之间的相对分布可以称为第二喷射比。例如，在吸气冲程期间喷射较大量的直喷燃料以用于燃烧可以是吸气冲程直喷的较高第二喷射比的示例，而在压缩冲程期间喷射较大量的直喷燃料以用于燃烧可以是吸气冲程直喷的较低第二喷射比的示例。注意，这些喷射比仅仅是不同喷射比的示例，并且可以使用各种其他喷射比。另外，喷射比可以基于诸如发动机负荷、发动机转速、燃料系统压力、发动机温度等之类的一个或多个发动机运行条件被调节。通过这种方式，液体燃料和气体燃料中的一个或两个可以在发动机汽缸中燃烧。
这样，即使对于单次燃烧事件，喷射燃料也可以在进气道喷射器与直喷喷射器之间的不同正时被喷射。另外，对于单次燃烧，每个循环可以执行输送的燃料的多次喷射。该多次喷射可以在压缩冲程期间、吸气冲程期间或压缩冲程与吸气冲程的任何适当组合期间执行。
如上所述，图1示出了多缸发动机的仅仅一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气/排气阀门、一个或多个燃料喷射器、火花塞等。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。这些特性包括尺寸方面的不同，例如，一个喷射器可以具有比另一个喷射器大的喷射孔。其他的不同包括但不限于：不同的喷洒角度、不同的工作温度、不同的瞄向、不同的喷射正时、不同的喷洒特性、不同的位置等。另外，根据喷射燃料在喷射器170与166之间的分布比率，可以实现不同的效果。进一步地，燃料喷射器170和166可以各自包括用于喷射气体燃料的一个或多个气体燃料喷射器以及用于喷射液体燃料的一个或多个液体燃料喷射器。
燃料系统172可以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方式中，燃料箱可以盛放具有相同燃料质量的燃料，或者可以盛放具有不同燃料质量、例如不同燃料组分的燃料。这些不同可以包括不同的乙醇含量、不同辛烷值、不同蒸发热、不同燃料混合度、和/或上述不同的组合等。在一个示例中，具有不同乙醇含量的燃料可以包括汽油、乙醇、甲醇或乙醇混合物，例如E85(大约85％的乙醇和15％的汽油)或M85(大约85％的甲醇和15％的汽油)。其他含有乙醇的燃料可以是乙醇与水的混合物、乙醇与水和汽油的混合物等。在一些示例中，燃料系统172可以包括盛放诸如汽油之类的液体燃料并且也可以盛放诸如CNG之类的气体燃料的燃料箱。一部分气体燃料可以溶解在液体燃料中。液体燃料和气体燃料可以共同称为混合燃料，并且燃料箱200因此可以存储或盛放混合燃料。燃料喷射器166和170可以构造成从同一个燃料箱、从不同的燃料箱、从多个相同的燃料箱或者从交叠的一组燃料箱喷射燃料。尽管图1将燃料喷射器166描绘为直喷燃料喷射器并将燃料喷射器170描绘为进气道燃料喷射器，但在其他实施方式中，燃料喷射器166和170都可以构造为进气道燃料喷射器，或者都可以构造为直喷燃料喷射器。
控制器12在图1中示出为微型计算机，该微型计算机包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校正值的电子存储介质(在该特定示例中示出为只读存储芯片(ROM)110)、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114、以及数据总线。除了前面讨论过的信号之外，控制器12还可以接收来自连接于发动机10的传感器的各种信号，这些信号包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自连接于冷却水套118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接于曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)的表面点火拾取信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)信号；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根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110能够被编程为具有计算机可读数据，所述数据表示能够由处理器106执行的指令，所述指令用于执行下文中将描述的方法以及能够预见到但没有具体列出的其他变型。可以由控制器执行的示例性程序在本文结合图3和图4进行了描述。
现在转向图2，其示出了根据本公开的多缸发动机的示意图。如图1所描绘的，内燃发动机10包括连接于进气通道144和排气通道148的汽缸14。进气通道144可以包括节气门162。排气通道148可以包括排放控制装置178。包括控制器12的控制系统13可以接收来自各种传感器16以及图1和图2所示的另外的传感器的信号，并且将信号输出至包括图1和图2所示的另外的致动器在内的各种致动器81。
汽缸14可以构造成为汽缸盖201的一部分。在图2中，汽缸盖201示出为具有呈直线构型的4个汽缸。在一些示例中，汽缸盖201可以具有更多的或者更少的汽缸，例如，6个汽缸。在一些示例中，汽缸可以以V构型或其他合适的构型布置。
汽缸盖201示出为连接于燃料系统172。汽缸14示出为连接于燃料喷射器166A和166B以及燃料喷射器170A和170B。尽管仅仅一个汽缸示出为连接于燃料喷射器，但应当理解的是，包括在汽缸盖201中的所有汽缸14也都可以连接于一个或多个燃料喷射器。在该示例性实施方式中，燃料喷射器166A和166B描绘为直喷燃料喷射器，并且燃料喷射器170A和170B描绘为进气道燃料喷射器。尽管在图2中示出了仅仅两个直喷喷射器和两个进气道喷射器，但应当理解的是，发动机10可以包括多于两个直喷喷射器和多于两个进气道喷射器。每个燃料喷射器都可以构造成响应于来自控制器12的命令在发动机循环内的特定时间点输送特定量的气体燃料和/或液体燃料。可以使用一个或多个燃料喷射器在每个燃烧循环期间输送可燃烧的燃料至汽缸14。燃料喷射的正时和量可以根据发动机工作状况来控制。
燃料系统172包括燃料箱200。燃料箱200可以包括液体燃料，例如汽油、柴油燃料或汽油-乙醇混合物(例如，E10、E85、M15或M85)，并且也可以包括气体燃料，例如CNG。燃料箱200可以构造成在与常规的CNG存储(例如，200-250个大气压)相比相对较低的压力下将液体燃料和气体燃料存储在一起。例如，气体燃料可以被升高至100个大气压的压力。这样，一部分气体燃料可以溶解在液体燃料中。在100个大气压下，CNG可以在汽油中溶解至燃料箱200中的液体燃料成分的40％是CNG的程度。燃料箱200可以包括压力传感器211、温度传感器212和液位传感器215。
液体燃料和/或气体燃料可以通过液体燃料线路220和气体燃料线路211、燃料轨205和206以及燃料喷射器166A、166B、170A和170B从燃料箱200供给至发动机10的汽缸14。在一个示例中，可以通过将三通气体燃料切换阀224定位成将燃料箱200流体连接至气体燃料线路221和气体燃料轨205来从燃料箱200输送气体燃料。输送至气体燃料轨205的气体燃料可以是通过气体燃料喷射器170A喷射至汽缸14的进气道燃料，并且可以通过气体燃料喷射器166A直接喷射至汽缸14。液体燃料(包括液体燃料中溶解的气体燃料)可以通过操作燃料提升泵210从燃料箱200供给。液体燃料线路220可以连接于燃料箱200的下部以通过燃料提升泵210从燃料箱200吸取液体燃料。在一些情况下，燃料提升泵210可以从燃料系统172中省略。在这种实施方式中，存储在燃料箱200中的气体燃料的压力可以用来通过燃料线路220将液体燃料从燃料箱200驱动至燃料轨206。在省略了提升泵210的实施方式中，附加的液体燃料阀可以连接于燃料线路220以控制经过燃料线路220的液体燃料流。如果燃料分离器旁通阀226是打开的，则液体燃料可以通过旁通燃料线路228被输送至液体燃料线路220和液体燃料轨206，其中液体燃料可以通过液体燃料喷射器166B被直接喷射至汽缸14中和/或通过液体燃料喷射器170B被进气道喷射到汽缸14中。在燃料系统包括多于一个燃料箱并且燃料箱包括存储在其中的气体燃料和液体燃料的情况下，每个燃料箱可以流体连接于燃料分离器230以在燃料喷射前实现气体燃料和液体燃料的分离。
在一个示例中，气体燃料轨205可以包括DI气体燃料轨和PFI气体燃料轨，DI气体燃料轨用于通过一个或多个DI气体燃料喷射器166A直接喷射气体燃料，PFI气体燃料轨用于通过一个或多个PFI气体燃料喷射器170A进气道喷射气体燃料。在其他示例中，可以使用仅仅DI气体喷射系统或仅仅PFI气体喷射系统。另外，液体燃料轨206可以包括DI液体燃料轨和PFI液体燃料轨，DI液体燃料轨用于通过一个或多个DI液体燃料喷射器166B直接喷射液体燃料，PFI液体燃料轨用于通过一个或多个PFI液体燃料喷射器170B进气道喷射液体燃料。在其他示例中，可以使用仅仅DI液体喷射系统或仅仅PFI液体喷射系统。进一步地，DI气体燃料泵可以设置在DI气体燃料轨上游且位于气体燃料切换阀224下游，用于将加压的气体燃料输送至DI气体燃料轨。进一步地，DI液体燃料泵可以设置在DI液体燃料轨上游且位于旁通燃料线路228下游，用于将加压的液体燃料输送至DI液体燃料轨。进一步地，可以使用单个DI燃料泵来输送气体燃料和液体燃料两者。尽管没有在图2中示出，但DI液体燃料泵可以是高压燃料泵，其包括：螺线管启动的入口止回阀；活塞；以及用于向DI液体燃料轨输送高压液体燃料的出口止回阀。通过DI液体燃料喷射泵注入的液体燃料可以使液体DI燃料泵的活塞得到润滑，从而减小了泵的磨损和劣化并降低了泵的NVH。
如果燃料分离器旁通阀是关闭的，那么从燃料箱200供给的液体燃料可以被输送至燃料分离器230。作为示例，燃料分离器230可以包括聚结器或其他已知的用于使液体和气体分离的处理单元。燃料分离器230可以包括聚结过滤器234、位于聚结过滤器234的下游侧的膨胀室232、以及位于聚结过滤器234的上游侧的槽室236。液体燃料可以在燃料提升泵210的燃料压力下被供给至槽室236和/或聚结过滤器234。可以保持聚结过滤器234两端的压力差，其中膨胀室232中的压力可以小于槽室236中的燃料压力。例如，可以通过控制提升泵210供给足够的压力来保持压力差。另外，聚结过滤器可以包括烧结(fritted)过滤器，例如钢质烧结过滤器。膨胀室232也可以描述为混合室(manifold chamber)。
在一个示例中，可以通过止回阀242保持聚结过滤器234两端的压力差，其中止回阀242位于燃料分离器230的下游并且通过气体燃料泄压通道240流体连接于膨胀室232。止回阀242可以构造成在止回阀上游的压力超过阈值压力、例如超过进气歧管压力时打开。通过气体燃料泄压通道240，止回阀242的出口可以流体连接于进气歧管和/或发动机10的曲轴箱强制通风(PCV)系统。这样，分离出来的气体燃料可以被供给至进气歧管和/或发动机曲轴箱，在进气歧管和/或发动机曲轴箱处，分离出来的气体燃料可以被用来帮助减小油的黏度和润滑发动机部件。
例如，膨胀室232中的压力可以低于阈值压力。膨胀室232中的压力可以由压力传感器238测量并被通信至控制器12。在一个示例中，阈值压力可以包括低于100psi的压力。在100psi以下，CNG、甲烷和其他气体燃料的溶解度会减小，使得液体燃料中的溶解的气体燃料的量会非常低。例如，气体燃料的溶解度(每单位体积的液体燃料中溶解的气体燃料体积)可以是1mL/mL每大气压的气体燃料压力。因此，在进入燃料分离器230时，溶解在液体燃料中的气体燃料可以从液体燃料中脱溶解并挥发，并且可以被输送穿过聚结过滤器234进入膨胀室232中、离开燃料分离器230并且朝向气体燃料切换阀224输送。另外，将三通气体燃料切换阀224定位成将燃料分离器230流体连接于气体燃料轨205可以将脱溶解的气体燃料供给至气体燃料轨205。随后，脱溶解的燃料可以通过气体燃料喷射器170A和166A被喷射到汽缸14中。
气体燃料从液体燃料中的挥发可以降低液体和气体燃料的温度并且可以使聚结过滤器234冷却。另外，降低的液体燃料温度可以减少液体燃料的挥发，从而可以减少较轻的碳氢化合物燃料组分在脱溶解的气体燃料流中的夹带。液体燃料中的任何夹带的碳氢化合物组分、例如残留的丁烷、戊烷和己烷可以挥发并且被燃料分离器中的脱溶解的气体燃料夹带。因此，液体燃料的辛烷值可以略微升高，而气体燃料的辛烷值可以略微降低。另外，燃料分离器下游的气体燃料的再压缩可以使这些残留的碳氢化合物组分冷凝。
输送至燃料分离器230的液体燃料可以流动通过槽室236、离开燃料分离器230并且朝向旁通燃料线路228和液体燃料线路220流动。输送至燃料分离器230的液体燃料的一部分可以冷凝成液滴落在聚结过滤器234上和聚结过滤器234内。当液体燃料的液滴流动通过聚结过滤器234时，液滴可以汇聚并聚结，从而形成更大的液滴，这些更大的液滴可以通过重力被输送回到槽室236。
尽管在图2中，槽室236、聚结过滤器234和膨胀室232示出为以直线的方式布置，但也可以包括其他的布置方式。例如，槽室236、聚结过滤器234和膨胀室232可以以同心的构型布置，其中膨胀室被聚结过滤器234和槽室236包围，并且流入和流出燃料分离器230的燃料沿相对于该同心构型的轴向方向和/或径向方向流动。另外，槽室236可以通过聚结过滤器234流体连接于膨胀室232。
这样，液体燃料中的溶解的气体燃料可以在液体燃料被喷射到汽缸14中之前从液体燃料中脱溶解并分离。另外，气体燃料可以通过气体燃料喷射器170A和170B与液体燃料分开地被喷射到汽缸14中。换言之，气体燃料可以仅通过气体燃料喷射器被喷射，而液体燃料可以仅通过液体燃料喷射器被喷射。另外，可以通过关闭液体燃料喷射而仅仅喷射气体燃料，或者可以通过关闭气体燃料喷射而仅仅喷射液体燃料。作为非限制性示例，气体燃料可以包括压缩天然气(CNG)、甲烷、丙烷和丁烷中的一种或多种，而作为非限制性示例，液体燃料可以包括汽油、乙醇和柴油燃料中的一种或多种。
例如，由于相对于液体燃料而言，气体燃料可以具有较低的成本、较低的碳浓度(例如，较低的CO2产生量)、较高的辛烷值等，所以可以增加气体燃料的喷射。然而，在发动机高负荷下(特别是当进气道燃料喷射气体燃料时)，仅仅喷射气体燃料而不喷射液体燃料可能降低发动机运行能力，这是因为气体燃料会排出空气(例如，进入汽缸的进气和/或进气通道处的进气)并且降低发动机效率(例如，不利地改变燃空比)。因此，在发动机负荷大于阈值负荷时，可以执行液体燃料中的溶解的气体燃料的喷射。另外，在发动机负荷大于阈值负荷且当进气道燃料喷射开启时，可以执行液体燃料中的溶解的气体燃料的喷射。
当发动机工作状况和燃料系统状况可能导致源自于液体燃料中产生气体燃料泡沫的燃料输送问题时，可以执行溶解的气体燃料与液体燃料的分离。例如，在高燃料系统温度下(例如，高环境温度或高发动机舱温度下)，在低燃料系统压力下，液体燃料中的溶解的气体燃料可能在气体燃料被朝向汽缸输送通过燃料系统时形成泡沫。因此，在环境温度高于阈值环境温度、发动机舱温度高于阈值发动机舱温度或者燃料系统压力低于阈值燃料系统压力的情况下，燃料分离器旁通阀226可以关闭以引导液体燃料通过燃料分离器230，从而使溶解的气体燃料与液体燃料分离，以减少气体燃料泡沫的形成并提高燃料输送的可靠性和稳健性。可以通过安装在车辆发动机罩下方(例如，靠近燃料线路228、220或者靠近燃料分离器230，或者燃料箱200处的温度传感器212)、安装在车辆前保险杠上或者车辆前格栅后面的一个或多个温度传感器来测量环境温度和发动机舱温度。可以通过定位在燃料系统172处的一个或多个压力传感器来测量燃料系统压力。例如，可以通过燃料箱200处的压力传感器211、燃料分离器230处的压力传感器238、液体燃料线路220中的压力传感器223以及气体燃料轨205或液体燃料轨206中的压力传感器中的一个或多个来测量燃料系统压力。
也可以在发动机温度低于阈值发动机温度时的条件期间使溶解的气体燃料与液体燃料分离，这是因为当燃料液滴撞击发动机中的较冷的金属表面并且未能蒸发时，颗粒物排放会增加。另外，在发动机系统中的空气流体动力流夹带并且引导燃料喷雾更靠近发动机系统的壁、例如汽缸壁时的特定发动机转速和发动机负荷条件下，金属表面上的液体燃料的量也可能增加。因此，控制燃料喷射器喷雾模式可以有助于控制颗粒物排放可能存在时的特定工作状况期间的颗粒物排放的产生。在一个示例中，控制系统13可以使用查询表来预先确定可能出现颗粒物产生时的发动机负荷和发动机转速条件。因此，在这些预先确定的发动机负荷和发动机转速条件下，溶解的气体燃料可以与液体燃料分离，从而可以减少液体燃料喷射(并且可以增加气体燃料喷射)以减少颗粒物排放。
燃料系统172示出为连接于燃料加注系统250。燃料加注系统250可以通过燃料箱入口阀218连接于燃料箱200。燃料箱入口阀218可以连接于燃料加注管260。燃料加注管260可以包括高压燃料加注端口255。高压燃料加注端口255可以构造成容纳加压气体燃料泵喷嘴或容纳构造成输送液体燃料和气体燃料的预加压混合物的燃料泵喷嘴。在一些情况下，可以包括第二高压燃料加注端口以允许与多于一种类型的高压燃料泵喷嘴的兼容性。
可以通过燃料加注锁257调节对高压燃料加注端口255的进入。在一些实施方式中，燃料加注锁257可以是燃料盖锁定机构。燃料盖锁定机构可以构造成自动地将燃料盖锁定在关闭位置，使得燃料盖不能够打开。例如，燃料盖可以在燃料箱中的压力大于阈值时通过燃料加注锁257保持锁定。燃料盖锁定机构可以是闩锁或离合器，当被接合时，该闩锁或离合器防止燃料盖脱落。该闩锁或离合器例如可以通过螺线管被电气地锁定，或者例如可以通过压力膜片被机械地锁定。
在一些实施方式中，燃料加注锁257可以是位于燃料加注管260的口部处的注油管阀。在这种实施方式中，燃料加注锁257可以防止燃料加注泵插入到燃料加注管260中。注油管阀例如可以通过螺线管被电气地锁定，或者例如可以通过压力膜片被机械地锁定。
在一些实施方式中，燃料加注锁257可以是燃料加注门锁，例如锁定住位于车辆的车身面板中的燃料加注门的闩锁或离合器。燃料加注门锁例如可以通过螺线管被电气地锁定，或者例如可以通过压力膜片被机械地锁定。
在燃料加注锁257利用电气机构被锁定的实施方式中，燃料加注锁257可以通过来自控制器12的命令被解锁。在燃料加注锁257利用机械机构被锁定的实施方式中，燃料加注锁257可以通过压力梯度被解锁。
燃料加注管260可以连接于低压燃料加注管280。低压燃料加注管280可以连接于稳压罐270。稳压罐270可以包括低压燃料加注端口265和液体传感器275。低压燃料加注管280可以包括燃料泵285和止回阀290。燃料泵285可以仅仅在燃料箱压力在阈值以下时才运行，并且可以仅仅在如液体传感器275所感测到的在稳压罐270中具有液体燃料时才运行。这样，燃料泵285不会将空气/燃料混合物泵入燃料箱200中。另外，当燃料箱压力达到阈值时，燃料泵285可以被控制器12关闭，从而使液体燃料聚集在稳压罐270中。这可以使与低压燃料加注端口265接合的低压液体燃料分配器喷嘴将自身关闭。可以通过燃料加注锁267调节对燃料加注端口265的进入。燃料加注锁267可以包括针对燃料加注锁257所描述的示例中的一个。燃料加注锁257和267还可以包括不同的机构。
通过这种方式，燃料系统可以包括：位于车辆上的燃料箱，该燃料箱包括溶解在液体燃料中的气体燃料；位于燃料箱下游的燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器；以及在燃料箱与燃料喷射系统之间流体连接的燃料分离器。该燃料系统还可以包括在燃料箱与燃料喷射系统之间流体连接的旁通阀，其中在旁通阀打开时，来自燃料箱的燃料在绕过燃料分离器的同时被供给至燃料喷射系统。燃料分离器可以包括聚结过滤器和位于聚结过滤器下游的膨胀室，其中膨胀室中的压力低于聚结过滤器上游的压力，并且在过滤经过聚结过滤器的燃料时，气体燃料脱溶解到膨胀室中，并且液体燃料聚结并保留在聚结过滤器上游。聚结过滤器可以包括钢质烧结过滤器。另外，燃料系统还可以包括控制器，该控制器包括如下指令：所述指令能够被执行为在第一条件期间在燃料分离器中使气体燃料与液体燃料脱溶解并分离并将气体燃料和液体燃料供给至燃料喷射器，以及在第二条件期间在燃料绕过燃料分离器的同时将燃料从燃料箱供给至燃料喷射器。
现在转向图3，其示出了用于运行发动机系统和燃料系统的方法300的示例性流程图。方法300可以通过控制系统13的控制器12的控制策略来执行。方法300从310开始，在310处，测量和/或估测发动机工作状况，例如发动机运行条件(EOC)、发动机温度、燃料系统压力、发动机扭矩、发动机负荷、发动机转速(RPM)等。方法300继续到320，在320处，其确定发动机工作状况是否会增加颗粒物排放的产生。在324处，方法300确定发动机温度T发动机是否小于阈值发动机温度T发动机,TH。如果T发动机<T发 动机,TH，那么当液体燃料液滴撞击发动机的金属表面时可能无法蒸发，因而可能增加颗粒物排放的产生。如果T发动机不小于T发动机,TH，方法300则继续到328，在328处，基于发动机转速和负荷确定颗粒物产生。作为示例，方法300可以参考预先确定的发动机转速和负荷的查询表来确定在当前的发动机转速和负荷条件下颗粒物排放是否会增加。如果方法300确定在当前的发动机转速和负荷条件下颗粒物排放不会增加或者较低，则方法300继续到330。
在330处，方法300确定在燃料系统中是否可能发生气体燃料泡沫的形成。在334处，方法300确定环境温度T环境是否大于阈值环境温度T环境, TH。T环境也可以指的是如前所述的测量或估测的发动机舱温度或燃料系统温度。如果T环境>T环境,TH，那么在向发动机输送燃料期间，可能产生气体燃料泡沫，并且燃料输送的可靠性和稳健性可能降低。在一个示例中，由于液体燃料线路中的气体燃料泡沫的膨胀，燃料输送体积流率可能降低。在另一个示例中，气体燃料泡沫的形成可能导致液体燃料线路中或DI燃料泵处的气穴现象，从而降低了燃料输送可靠性并降低了发动机运行能力。在又一个示例中，燃料泡沫可能影响对燃料喷射器的燃料计量，因而改变空燃比并使发动机排放变差。如果T环境不大于T环境,TH，方法300则继续到338，在338处，其确定燃料系统压力P燃料系统是否小于阈值燃料系统压力P燃料系统,TH。如果P燃料系统<P燃料系统,TH，那么在向发动机输送燃料期间，可能产生气体燃料泡沫，并且燃料输送的可靠性和稳健性可能降低。如上所述，P燃料系统可以根据定位在燃料系统172处的一个或多个压力传感器来确定。例如，燃料系统压力可以由燃料箱200处的压力传感器211、燃料分离器230处的压力传感器238、液体燃料线路220中的压力传感器223以及气体燃料轨205或液体燃料轨206中的压力传感器中的一个或多个来测量。
如果在338处P燃料系统<P燃料系统,TH，方法300则继续到340，在340处，其确定发动机负荷是否小于阈值发动机负荷LoadTH。气体燃料的喷射(特别是通过进气道燃料喷射进行的喷射)可以排出发动机汽缸或发动机进气通道146中的进气。因此，在LoadTH以上的高发动机负荷下，排出发动机进气会减小可用的发动机扭矩并降低驱动能力，并且溶解的气体燃料不会与液体燃料分离以实现液体燃料中的溶解的气体燃料的喷射。如果发动机负荷不小于LoadTH，方法300则继续到360，在360处，其打开燃料分离器旁通阀226，从而将溶解的气体燃料和液体燃料引导至旁通燃料线路228和液体燃料线路220。另外，方法300可以将气体燃料切换阀224定位成将燃料箱200与气体燃料线路221流体连接。接下来，在364处，溶解的气体燃料与液体燃料的混合物可以通过液体燃料轨206和液体燃料喷射器170B和166B被喷射至发动机。由于方法300在320处确定发动机工作状况不导致颗粒物排放的产生，并且在330处确定发动机工况不导致气体燃料泡沫的产生，所以可以在保持了燃料输送可靠性和稳健性的同时将溶解的气体燃料与液体燃料的混合物喷射至发动机中。在364之后，方法300结束。
如果在324处T发动机<T发动机,TH，在328处颗粒物的产生可能增加，在334处T环境>T环境,TH，在338处P燃料系统<P燃料系统,TH，或者在340处发动机负荷<LoadTH，那么方法300进行以使气体燃料从液体燃料脱溶解并分离。在370处，方法300关闭燃料分离器旁通阀并将气体燃料切换阀224定位成将燃料分离器230与气体燃料线路221流体连接。接下来，在372处，方法300将溶解的气体燃料和液体燃料例如通过燃料提升泵210引导至燃料分离器230。可替代地，燃料箱210中的压力可以从燃料箱210输送燃料。在374处，气体燃料在燃料分离器230中与液体燃料脱溶解并分离。作为示例，聚结过滤器234两端的压力差可以使气体燃料脱溶解，由此，气体燃料流动经过聚结过滤器234到达膨胀室232，并且离开分离分离器230，经过气体燃料切换阀224，到达气体燃料线路221。作为示例，膨胀室中的压力可以低于阈值压力，例如低于100psi，以使气体燃料容易从液体燃料脱溶解。液体燃料液滴可以凝结在聚结过滤器234上，液体可以在该处聚结，然后落回到槽室236，大部分液体燃料在流出燃料分离器230到达液体燃料旁通线路228和液体燃料线路220之前聚集在槽室236中。在气体燃料和液体燃料在燃料分离器230中分离之后，气体燃料和液体燃料可以分别在376和378处通过气体燃料喷射系统和液体燃料喷射系统被分开地喷射到发动机中。在376和378之后，方法300结束。
通过这种方式，用于发动机的方法可以包括：在车辆中从燃料箱向燃料分离器供给燃料，其中燃料包括溶解在液体燃料中的气体燃料；在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解；以及在燃料分离器中使气体燃料与液体燃料分离。该方法还可以包括通过气体燃料喷射器将脱溶解的气体燃料喷射到发动机中以及通过液体燃料喷射器将液体燃料喷射到发动机中。另外，使气体燃料从液体燃料中脱溶解可以包括通过燃料分离器中的聚结过滤器对燃料进行过滤。更进一步地，使气体燃料从液体燃料中脱溶解可以包括使燃料压力降低至阈值压力以下。更进一步地，阈值压力可以包括100psi。更进一步地，气体燃料可以在燃料喷射器的上游与液体燃料分离。该方法还可以包括在发动机负荷低于阈值负荷时在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解并分离。
通过这种方式，向发动机输送燃料的方法可以包括：在车辆中将燃料存储在燃料箱中，其中燃料包括溶解在液体燃料中的气体燃料；在第一条件期间，在燃料分离器中使气体燃料从液体燃料中脱溶解并分离，并且将气体燃料和液体燃料供给至燃料喷射器；以及在第二条件期间，在燃料绕过燃料分离器的同时将燃料从燃料箱供给至燃料喷射器。第一条件可以包括发动机负荷低于阈值发动机负荷时。另外，第一条件可以包括发动机温度低于阈值发动机温度时。进一步地，第一条件可以包括燃料系统压力低于阈值压力时。第二条件可以包括发动机负荷大于阈值发动机负荷时，发动机温度高于阈值发动机温度时，以及燃料系统压力低于阈值燃料系统压力时。另外，燃料喷射器可以包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器，并且所述方法还可以包括向气体燃料喷射器供给气体燃料以及向液体燃料喷射器供给液体燃料。使气体燃料脱溶解可以包括使燃料分离器中的燃料压力降低至100psi以下。使气体燃料脱溶解还可以包括通过聚结过滤器对燃料进行过滤。
现在转向图4，其示出了用于运行发动机系统和燃料系统的示例性时间线400，燃料系统包括气体燃料和液体燃料。时间线400包括用于燃料分离器旁通阀状态910、气体燃料切换阀状态920、发动机负荷930、发动机温度940、环境温度950、燃料系统压力960以及气体喷射系统状态970的时间线。另外，时间线400包括LoadTH 934、T发动机,TH 944、T环境,TH 954以及P燃料系统,TH964。在时间t1之前，发动机负荷低于LoadTH，T发动机>T发动机,TH，T环境<T环境,TH，P燃料系统>P燃料系统,TH，并且气体喷射系统状态为打开。由于源自于发动机工作状况的颗粒物排放产生和气体燃料泡沫产生较低，所以燃料分离器旁通阀是打开的，并且气体燃料切换阀定位成将燃料箱流体连接于气体燃料线路。这样，可以通过液体燃料喷射系统向发动机喷射溶解的气体燃料与液体燃料的混合物。
在时间t1，例如在爬升陡坡时，发动机负荷增加到LoadTH以上。作为响应，燃料分离器旁通阀可以保持打开，并且气体燃料切换阀可以保留定位成将气体燃料线路流体连接于燃料箱以便能够喷射溶解的气体燃料与液体燃料的混合物。另外，由于高负荷下的气体燃料喷射可以排出进气，从而降低可用的发动机扭矩并降低发动机运行能力，所以气体燃料喷射系统状态可以切换至关闭。在其他示例中，响应于发动机负荷增加到LoadTH以上，气体燃料喷射可以减少。在时间t2，发动机负荷降低到LoadTH以下。作为响应，气体燃料喷射系统状态被切换至打开。相对于液体燃料而言，气体燃料喷射可以具有较低的成本、较低的碳浓度(例如，较低的CO2产生)、较高的辛烷值等。
在时间t3，T发动机降低到T发动机,TH以下。作为响应，燃料分离器旁通阀可以关闭，并且气体燃料切换阀可以定位成将燃料分离器流体连接于气体燃料线路。这样，溶解的气体燃料可以与液体燃料分离，并且气体燃料可以与液体燃料分开地被喷射。由于T发动机<T发动机,TH，所以当喷射出的液体燃料接触较冷的发动机金属表面时，颗粒物排放可能增加。气体燃料与液体燃料的分离可以增加气体燃料喷射，同时减少液体燃料喷射，从而减少颗粒物排放的产生。在时间t4，T发动机增加到T发动机,TH以上。作为响应，燃料分离器旁通阀打开并且气体燃料切换阀关闭以允许喷射溶解的气体燃料与液体燃料的混合物的喷射。
在时间t5，T环境升高到T环境,TH以上。作为响应，燃料分离器旁通阀可以关闭并且气体燃料切换阀可以定位成将燃料分离器与气体燃料线路流体连接。这样，溶解的气体燃料可以与液体燃料分离，并且气体燃料可以与液体燃料分开地被喷射。由于T环境>T环境,TH，所以当液体燃料中的溶解的气体燃料在燃料系统中被输送并且被喷射到发动机时，气体燃料泡沫的产生可能增加。气体燃料与液体燃料的分离可以使燃料系统中气体燃料泡沫的产生减少，从而增加燃料输送的可靠性和稳健性，同时分开地喷射气体燃料和液体燃料并且保持发动机运行能力和车辆驱动能力。在时间t6，T环 境降低到T环境,TH以下。作为响应，燃料分离器旁通阀打开并且气体燃料切换阀关闭以允许喷射溶解的气体燃料与液体燃料的混合物。
在时间t7，P燃料系统降低到P燃料系统,TH以下。作为响应，燃料分离器旁通阀可以关闭并且气体燃料切换阀可以定位成将燃料分离器与气体燃料线路流体连接。这样，溶解的气体燃料可以与液体燃料分离，并且气体燃料可以与液体燃料分开地被喷射。由于P燃料系统<P燃料系统,TH，所以当液体燃料中的溶解的气体燃料在燃料系统中被输送并且被喷射到发动机时，气体燃料泡沫的产生可能增加。气体燃料与液体燃料的分离可以使燃料系统中气体燃料泡沫的产生减少，从而增加燃料输送的可靠性和稳健性，同时分开地喷射气体燃料和液体燃料并且保持发动机运行能力和车辆驱动能力。在时间t8，P燃料系统升高到P燃料系统,TH以上。作为响应，燃料分离器旁通阀打开并且气体燃料切换阀关闭以允许喷射溶解的气体燃料与液体燃料的混合物。
注意，本文包括的示例性控制和估测程序可以与发动机和/或车辆系统构型使用。本文公开的控制方法和程序可以存储为非瞬态存储器中的可执行指令。本文描述的特定的程序可以表示诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等任何数量的处理策略中的一种或多种。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以示出的顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。类似地，处理顺序也不是一定需要实现本文描述的示例性实施方式的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供的。示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略而被反复地执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以以图形的方式表示要被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码。
将注意的是，本文公开的构型和程序在本质上是示例性的，并且这些具体的实施方式不应在限制性的意义上来理解，因为众多变型都是可以的。例如，上述方法能够应用于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构型以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的特定的组合和子组合。这些权利要求可能述及“一个”元件或“第一”元件或其等同称谓。这种权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的设置，既不要求两个或更多个这种元件，也不排除两个或更多个这种元件。通过对当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求，可以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。这种权利要求无论在范围上与原始权利要求相比是更宽、更窄、相同或是不同，也都应当被认作包括在本公开的主题内。

Claims (4)

1.一种燃料系统，其特征在于，包括：
位于车辆上的燃料箱，所述燃料箱包括溶解在液体燃料中的气体燃料；
位于所述燃料箱下游的燃料喷射系统，所述燃料喷射系统包括气体燃料喷射器和液体燃料喷射器；以及
在所述燃料箱和所述燃料喷射系统之间流体连接的燃料分离器。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，还包括在所述燃料箱和所述燃料喷射系统之间流体连接的旁通阀，其中在所述旁通阀打开时，来自所述燃料箱的燃料在绕过所述燃料分离器的同时被供给至所述燃料喷射系统。
3.根据权利要求2所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料分离器包括聚结过滤器和位于所述聚结过滤器下游的膨胀室。
4.根据权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述聚结过滤器包括烧结过滤器。
CN201520016017.6U 2014-01-10 2015-01-09 燃料系统 Expired - Fee Related CN204458139U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/152,869 2014-01-10
US14/152,869 US9464596B2 (en) 2014-01-10 2014-01-10 Systems and methods for separation of liquid and gaseous fuel for injection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204458139U true CN204458139U (zh) 2015-07-08

Family

ID=52812170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520016017.6U Expired - Fee Related CN204458139U (zh) 2014-01-10 2015-01-09 燃料系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9464596B2 (zh)
CN (1) CN204458139U (zh)
DE (1) DE202014106286U1 (zh)
MX (1) MX348952B (zh)
RU (1) RU2656174C2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9527718B2 (en) 2013-10-10 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Refueling systems and methods for mixed liquid and gaseous fuel
US9328677B2 (en) * 2013-10-10 2016-05-03 Ford Global Technologies, Llc Usage strategy for mixed gasoline and CNG fueled vehicles
US9327708B2 (en) 2014-04-24 2016-05-03 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for improving torque response of an engine
US9447740B2 (en) * 2014-06-23 2016-09-20 Caterpillar Inc. Engine system having hydraulically actuated gas injector
BR112018001321A2 (pt) 2015-08-17 2018-09-11 Cummins Filtration Ip, Inc. sistema de auto drenagem para um separador de água e combustível por vácuo e pressão laterais
RU2020113386A (ru) 2017-10-20 2021-11-22 Камминс Филтрейшен Айпи, Инк. Автоматическое отведение с помощью газожидкостного коалесцирующего фильтра
RU2753703C1 (ru) * 2020-10-05 2021-08-20 Павел Александрович Разумов Альтернативная система питания дизельных двигателей
US11339754B1 (en) 2021-05-07 2022-05-24 Saudi Arabian Oil Company Vehicle system with fuel separation system and method of using same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3512191C1 (de) * 1985-04-03 1986-11-06 Mannesmann Kienzle Gmbh Schwimmergesteuertes Ventil
US5117802A (en) 1991-04-11 1992-06-02 Durbin Enoch J Dual fuel system for combustion engines
US5411058A (en) 1992-12-22 1995-05-02 Welsh; James W. Method and apparatus for utilizing gaseous and liquid fuels in an internal combustion device
CN1114784C (zh) 1998-12-15 2003-07-16 丰田自动车株式会社 用于贮存溶解的甲烷基气体的系统
US6543423B2 (en) 2001-07-23 2003-04-08 Ford Global Technologies, Inc. Control system and method for a bi-fuel engine
US6971374B2 (en) * 2003-07-08 2005-12-06 Yamaha Marine Kabushiki Kaisha Fuel supply system for outboard motor
US8015951B2 (en) * 2006-03-17 2011-09-13 Ford Global Technologies, Llc Apparatus with mixed fuel separator and method of separating a mixed fuel
EP2307679A4 (en) 2008-05-23 2011-07-13 Energy Invest Partners Llc FUEL COMPOSITION
US8166956B2 (en) 2009-07-23 2012-05-01 Ford Global Technologies, Llc Engine with gaseous and/or liquid fuel injector
JP5115653B2 (ja) 2010-03-23 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料供給装置
US8315788B2 (en) 2010-05-19 2012-11-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for vehicle refueling
US20130073183A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Ethanol Boosting Systems Llc Open-valve Port Fuel Injection Of Alcohol In Multiple Injector Engines
US8978623B2 (en) 2011-12-23 2015-03-17 Caterpillar Inc. Dual fuel injector having fuel leak seals

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014153138A3 (zh) 2018-03-20
MX348952B (es) 2017-07-05
RU2656174C2 (ru) 2018-05-31
RU2014153138A (ru) 2016-07-20
US9464596B2 (en) 2016-10-11
MX2015000353A (es) 2015-07-16
DE202014106286U1 (de) 2015-03-23
US20150198118A1 (en) 2015-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204458139U (zh) 燃料系统
CN101963113B (zh) 发动机及其控制方法
CN104564393B (zh) 用于加注汽油与cng混合燃料的车辆的使用策略
CN104066960B (zh) 一种给柔性燃料内燃机添加燃料的设备及方法
CN101457697B (zh) 用于多燃料车辆的车载燃料蒸汽分离
CN104775920A (zh) 用于确定液体和气体燃料的量的系统和方法
CN104948310B (zh) 高压泵的快速零流量润滑方法
CN204253232U (zh) 燃料存储系统
AU2002245945B2 (en) Fuel delivery system
US7506638B2 (en) Fuel delivery system
CN104141548A (zh) 气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射
US10167822B2 (en) Dual fuel refueling
CN204340674U (zh) 燃料箱系统
CN104110328B (zh) 基于阻塞流速率的增强燃料喷射
CN104421027A (zh) 用于运行燃烧液化石油气的发动机的系统和方法
CN104775921A (zh) 稳健的直接喷射燃料泵系统
CN104214013A (zh) 气体燃料喷射器激活
CN104047739A (zh) 用于关闭燃料箱阀的系统和方法
CN104421020A (zh) 蒸汽净化辛烷值分离系统
CN104421029A (zh) 用于控制液化石油气发动机的燃料压力的方法
CN104213990A (zh) 气体燃料喷射器激活
CN104696040A (zh) 高压燃料泵的占空比的自适应获悉
CN104295379A (zh) 用于通过发动机增加真空产生的方法和系统
AU2005211674B2 (en) Fuel delivery system
CN102374043B (zh) 用于多燃料发动机的燃料系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150708

Termination date: 20200109