專利名稱：發動機及其控制方法
發動機及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機的系統及其控制方法，尤其涉及用于將氣體和/或液體燃 料輸送至內燃發動機的燃料噴射系統的方法和裝置。
背景技術：
內燃發動機能夠以多于一種燃料類型運轉，例如汽油和壓縮天然氣(CNG)。多燃料 發動機可利用每種燃料類型的優點以改善排放、里程、動力等。由于不同燃料的價格隨著時 間不同有所變化，多燃料發動機也可以較低成本運轉。一種以液體和氣體燃料運轉的多燃 料發動機為每種燃料提供了獨立組噴射硬件。這樣，能夠為每種燃料類型提供精確的噴射 控制，并且容易地處理不同燃料類型間的切換。然而，發明人已經認識到盡管由于重疊的硬件設立在不同燃料類型之間切換是相 對簡單的，但是該種切換會花費較長時間生效。在一個極端情況下，在從一種燃料類型切換 至另一種燃料類型期間一些發動機停止燃燒及發動機旋轉。在切換期間可運轉其它發動 機，但是會經歷較差的排放以及增加失火的風險。這些困難會阻礙發動機充分利用每種燃 料的特性，因為切換的成本會超過切換帶來的節省。
發明內容一種解決上述問題的方法包括安裝在車輛中的發動機帶有將氣體燃料和液體燃 料輸送至汽缸的燃料噴射器，使得燃料噴射器進口至少部分面向路面。燃料噴射器的指向 能夠使得快速地從液體燃料切換至氣體燃料，因為氣體燃料能夠上升至噴射器并且可優先 地噴射。例如，可甚至在完全清除燃料導軌中的液體燃料之前開始燃料噴射器的氣體燃料 噴射。這樣，能夠以較少的燃料噴射硬件切換燃料，并且進一步改善切換期間的燃燒性。同 樣，當發動機遇到變化的工況時能夠開始更多的切換。當發動機安裝在車輛內時尤為如此， 因為當車輛加速、減速以及遇到不同地形時發動機可能在許多工況間循環。而且，解決上述問題的補充方法包括控制帶有燃料輸送系統的發動機的方法，該 燃料輸送系統輸送液體燃料至汽缸的第一直接燃料噴射器并且輸送氣體燃料至汽缸的第 二燃料噴射器。該方法包括輸送液體燃料至汽缸的第一直接噴射器；在第一狀況期間選擇 性地輸送液體燃料至汽缸的第二噴射器；在第二狀況期間選擇性地輸送氣體燃料至汽缸的 第二噴射器，第二狀況不同于所述第一狀況；及當將第二噴射器從液體燃料切換至氣體燃 料時以及當將第二噴射器從氣體燃料切換至液體燃料時調節第一噴射器的噴射。這樣，通過調節第一噴射器的運轉，能夠補償第二噴射器內的燃料類型的切換。例 如，當將第二噴射器從液體燃料切換至氣體燃料時，可停止第二噴射器的噴射并且增加第 一噴射器的噴射以使得在進入切換時維持由發動機產生的動力大小。通過停止輸送液體燃 料、開始輸送氣體燃料、并且以第二第二噴射器的少量噴射為第二燃料噴射器排出液體燃 料來使燃料輸送系統從液體燃料切換至氣體燃料。通過減少第一噴射器的噴射、重新開始 第二噴射器的噴射、并且使用高壓氣體燃料以推動液體燃料通過浮閥并且穿過液體燃料系
5統內的減壓閥來完全排出燃料導軌的液體燃料來完成該切換。如另一示例，當將第二噴射器從氣體燃料切換至液體燃料時，可停止第二噴射器 的噴射并且可增加第一噴射器的噴射以使得在進入切換時維持由發動機產生的動力大小。 通過停止輸送氣體燃料、開始輸送液體燃料并且由排出第二噴射器的少量氣體燃料，將供 應第二噴射器的燃料輸送系統從氣體燃料切換至液體燃料。在重新開始第二噴射器的噴射 時，通過減少第一噴射器的噴射來完成該切換。應理解上面的概述提供用于以簡化的形式引入將在詳細描述中進一步描述的選 擇的概念。不意味著確認所保護的本發明主題的關鍵的或實質的特征，本實用新型的范圍 將由本申請的權利要求唯一地界定。此外，所保護的主題不限于克服上文或本公開的任何 部分中所述的任何缺點的實施方式。
圖1描繪了車輛系統內的內燃發動機的一個汽缸的示例實施例。圖2顯示了包括用于輸送液體燃料和氣體燃料的單燃料導軌的燃料輸送系統。圖3顯示了包括液體燃料導軌和氣體燃料導軌的燃料輸送系統。圖4顯示了依照本發明在選擇的狀況下用于在第一噴射器上調節液體燃料噴射 速度并且選擇性地將液體燃料和氣體燃料中的一種輸送至第二噴射器的高級流程圖。圖5顯示了用于將燃料輸送系統從液體燃料切換至氣體燃料以及從氣體燃料切 換至液體燃料的高級流程圖。
具體實施方式下面的描述涉及用于控制正在路面上行駛的車輛中安裝的發動機的系統和方法， 該發動機能夠以獨立地和/或同時噴射進燃燒室內的氣體燃料和液體燃料運轉。例如，發 動機(例如圖1中說明的那個)可包括將液體燃料直接噴射進燃燒室內的第一直接噴射器 和將燃料噴射進通向汽缸的進氣道內的第二噴射器，其中第二噴射器的進氣嘴至少部分面 向路面。可通過包含單燃料導軌(例如圖2中所說明)的燃料系統輸送氣體燃料和液體燃 料，或通過包含液體燃料導軌和氣體燃料導軌的燃料輸送系統(如圖3中所說明)輸送燃 料。此外，發動機可包括帶有控制燃料輸送系統的程序(如圖4-5中所說明)的控制系統。 在一個具體示例中，程序包括輸送液體燃料至第一噴射器，取決于發動機工況選擇性地將 液體燃料和氣體燃料中的一種輸送至第二噴射器，以及當將第二噴射器從液體燃料切換至 氣體燃料和當將第二噴射器從氣體燃料切換至液體燃料時調節第一噴射器噴射。圖1描繪了內燃發動機100的燃燒室或汽缸的示例實施例。發動機100可至少部 分由包括控制器12的控制系統控制。發動機100的燃燒室(汽缸)14可包括帶有定位于 其內的活塞138的燃燒室壁136。活塞138可連接至曲軸140以便使活塞的往復運動轉換 成曲軸的旋轉運動。曲軸140可經由中間傳動系統連接至車輛的至少一個驅動輪。此外， 起動馬達可經由飛輪連接至曲軸140以開始發動機100的起動運轉。汽缸14可經由多個進氣道144和146接收進氣。進氣道146可與除了汽缸14之 外的發動機100的其它汽缸連通。在一些實施例中，進氣道中一個或多個可包括例如渦輪 增壓器或機械增壓器的增壓裝置。可沿發動機的進氣道設有包括節流板164的節氣門162用于改變提供至發動機汽缸的進氣流速和/或進氣壓力。排氣道148能夠從除了汽缸14之 外的發動機100的其它汽缸接收排氣。排氣傳感器128顯示為連接至排氣道148。傳感器 128可為用于提供排氣空燃比指示的任何適合的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用 或寬域排氣氧傳感器)、雙態氧傳感器或EGO (排氣氧傳感器)、HEGO (加熱型EGO)、氮氧化 物、碳氫化合物或一氧化碳傳感器。排放控制裝置70顯示為沿排氣傳感器126下游的排氣 道48設置。排放控制裝置(未顯示，例如帶有溫度傳感器的催化轉化器)可在排氣道148 的下游。發動機100的每個汽缸可包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽 缸14顯示為包括位于汽缸14的上部區域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升 閥156。在一些實施例中，發動機100的每個汽缸(包括汽缸14)可包括位于該汽缸上部區 域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。在一些實施例中，發動機100的每個汽 缸可包括用于發動燃燒的火花塞192。然而，在一些實施例中，可省略火花塞192，例如在發 動機100可由自動點火或在一些柴油發動機時的燃料噴射發動燃燒的情況下。在一些實施例中，發動機100的每個汽缸可配置有用于為其提供燃料的一個或多 個燃料噴射器。如一個非限制性示例，燃料噴射器166顯示為直接地連接至汽缸14用于將 燃料與經由電子驅動器168從控制器12接收的FPW-I信號的脈沖寬度成比例地噴射進燃 燒室內。這樣，燃料噴射器166將燃料以稱為燃料直接噴射(DI)的方式提供至汽缸14內。 盡管圖1中的燃料噴射器166顯示為側噴射器，其也可位于活塞的頂部，例如靠近火花塞 192的位置。可從液體燃料供應系統190將燃料輸送至燃料噴射器166。如非限制性示例， 液體燃料可為柴油、汽油、乙醇或它們的組合。燃料噴射器170顯示為以提供稱之為燃料進氣道噴射(PFI)的方式噴射進汽缸14 的進氣道上游的配置設置在進氣道146內，而非汽缸14內。在一個示例位置中，燃料噴射 器170顯示為總體上顛倒在進氣道146底部，這樣當安裝在車輛內時燃料噴射器進口至少 部分面向路面。在一個替代實施例中，燃料噴射器170可正面向下安裝在進氣道146上方， 這樣當安裝在車輛內時燃料噴射器進口至少部分離開路面。燃料噴射器170可經由電子驅 動器171與從控制器12接收的FPW-2信號的脈沖寬度成比例地噴射燃料。燃料可從燃料 輸送系統130 (包含液體燃料供應系統190、氣體燃料供應系統180和導軌系統160)輸送至 燃料噴射器170。燃料輸送系統130在由控制器12的指導下可選擇性地輸送液體燃料和氣 體燃料至燃料噴射器170。如非限制性示例，氣體燃料可包括蒸發液體燃料、CNG、氫、LPG、 LNG等或它們的組合。圖1中控制器(或控制系統)12顯示為微型計算機，包括微處理器單元106、輸入 /輸出端口 108、用于可執行的程序和檢定值的電子存儲介質(在本具體例子中顯示為只讀 存儲器芯片110)、隨機存取存儲器112、保活存儲器114和數據總線。控制器12可從連接 至發動機100的傳感器接收多種信號，除了之前論述的那些信號，還包括來自質量空氣流 量傳感器124的引入質量空氣流量(MAF)測量值、來自連接至冷卻套筒118的溫度傳感器 116的發動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸140霍爾效應傳感器120(或其他類型)的 脈沖點火感測信號(PIP)、來自節氣門位置傳感器的節氣門位置TP和來自傳感器122的絕 對歧管壓力信號MAP。發動機轉速信號RPM可由控制器12從脈沖點火感測PIP信號生成。如上所述，圖1僅顯示了多汽缸發動機的一個汽缸，并且每個汽缸可類似地包括
7其自有組進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。圖2顯示了能夠選擇性地經由單燃料導軌將液體燃料和氣體燃料輸送至內燃發 動機的多個燃料噴射器的燃料輸送系統的示例實施例。燃料輸送系統130包含氣體燃料供 應系統180、液體燃料供應系統190和導軌系統160。導軌系統160將燃料輸送系統130連 接至噴射器170，其中作為非限制性示例，噴射器170a，170b, 170c和170d可輸送燃料至發 動機100的不同汽缸。氣體燃料供應系統180包括氣體燃料源，其在一個示例實施例中包括氣體燃料箱 240和閥門210。氣體燃料箱240可為包含高壓氣體燃料的加壓燃料箱，其中“高壓”為導 軌大于液體燃料進入導軌系統160時的壓力。可選的壓力傳感器244可測量氣體燃料箱 240內的壓力并且將數據傳送至電子控制單元(E⑶)290 (其可為控制器12)。閥門210通 過供應管道218連接至氣體燃料箱240并且通過供應管道208連接至導軌系統160。閥門 210 (由ECU 290控制)控制氣體燃料242從氣體燃料箱240流至導軌系統160。在示例實 施例中，閥門210可包括電磁閥和止回閥，其中止回閥的位置允許從氣體燃料箱240流至導 軌系統160并且防止從導軌系統160流至氣體燃料箱240。在其它示例實施例中，閥門210 可省略止回閥并且可僅為由E⑶290控制的電磁閥。在另一實施例(未顯示)中，氣體燃 料供應系統180可供應不同氣體燃料源，例如蒸發的液體燃料源。液體燃料供應系統190包括液體燃料源、閥門212和222、止回閥235和減壓閥 236。在示例實施例中，液體燃料源包括裝有液體燃料238的液體燃料箱230、燃料傳感器 233和泵232。液體燃料238可從進口 234抽取進泵232內并且釋放至供應管路227內。泵 232由E⑶290控制。可選高壓泵(可由E⑶290控制)可插入至泵232下游以增加進入 導軌燃料160內的液體燃料壓力。燃料傳感器233可為液面傳感器以探測燃料箱230內的 存儲量并且將存儲量傳送至E⑶290。液體燃料箱230還可包括用于讓處于大氣壓下的空 氣或燃料蒸汽流進或流出燃料箱的通風孔。在液體燃料源和閥門212和222之間設有單向止回閥235以在輸送燃料至導軌系 統160時防止液體燃料流回液體燃料源。連接在液體燃料源和閥門212和222之間的減壓 閥236提供返回路徑用于迫使液體燃料流出導軌系統160。減壓閥236打開的閾值可大于 由液體燃料源產生的壓力并且小于氣體噴射的最小壓力。當液體燃料從液體燃料源流至導 軌系統160時關閉減壓閥236。在示例實施例中，每個閥門212和222包含浮閥。浮閥包 含在液體中懸浮但在氣體中下沉的球。當浮閥中的球下沉時，其阻止穿過閥門的路徑，并且 閥門關閉。液體燃料可流過浮閥，但是氣體燃料不能流過浮閥。在其它實施例中，各個閥門 212和222可為E⑶290控制的電磁閥。在另外的實施例中，閥門212和222可組合為單個 閥門供給燃料導軌。在又一實施例中，閥門212和222可為止回閥，液體燃料蓄積器可連接 至導軌系統160，并且減壓閥236可省略。燃料噴射器170可經由導軌系統160從液體燃料系統190接收液體燃料并且從氣 體燃料供應系統180接收氣體燃料。在圖2中，導軌系統160包含燃料導軌204和壓力傳 感器205，其中導軌204具有用于來自供應管路214和224的液體燃料的進口和用于來自 供應管路208的氣體燃料的進口，壓力傳感器205用于將燃料導軌的壓力傳送至E⑶290。 發動機100和燃料輸送系統130安裝在車輛中以使得燃料導軌204的底部至少部分面向車 輛將行駛的路面，燃料導軌204的頂部至少部分面向離開該路面，路面由箭頭250指示。燃料導軌通常為管狀體積，從而取決于車輛傾斜度，燃料導軌優選地在每個端部具有排出管 以更好地從燃料導軌排出液體燃料。供應管路214和224(作用為燃料導軌204的進口和 排出管)位于燃料導軌204的底部，其中供應管路214的進口位于供應管路224的進口的 相對端。供應管路208將氣體燃料供應系統180的輸出連接至燃料導軌204。壓力傳感器 205測量燃料導軌204內的壓力并且將壓力數據傳送至E⑶290。燃料噴射器170安裝在燃 料導軌204的頂部，這樣燃料噴射器的進氣嘴至少部分面向路面。當燃料噴射器170噴射液體燃料，泵232和可選高壓泵運轉，閥門212、222和235 打開，并且閥門236和210關閉。液體燃料從液體燃料箱230穿過供應管路234、227、220、 214和224流進燃料導軌204。燃料導軌204充滿加壓液體燃料，燃料噴射器170與經由電 子驅動器171從控制器12接收的信號FPW-2的脈沖寬度成比例地噴射加壓液體燃料。當燃料噴射器170噴射液體燃料時，泵232和可選高壓泵關閉，閥門212、222和 235關閉，并且閥門236和210打開。氣體燃料從氣體燃料箱240穿過供應管路218和208 流進燃料導軌204。燃料導軌204裝有加壓氣體燃料，燃料噴射器170與經由電子驅動器 171從控制器12接收的信號FPW-2的脈沖寬度成比例地噴射加壓氣體燃料。為了從液體燃料切換至氣體燃料，停止燃料泵232和可選燃料泵并且打開閥門 210。在切換期間，燃料導軌204可同時含有氣體燃料206和液體燃料216。高壓氣體燃料 206流入并且上升至燃料導軌204頂部。燃料導軌204頂部的噴射器170的位置和指向加 速從液體燃料切換至氣體燃料，因為上升的氣體燃料優先地輸送至噴射器170。甚至可在燃 料導軌完全清除液體燃料之前開始由燃料噴射器噴射氣體燃料。應用高壓氣體燃料迫使液 體燃料216從燃料導軌204穿過含有減壓閥326的路徑流回至液體燃料箱230。當氣體燃 料到達浮閥212和222時完成切換。浮閥212和222在排出液體燃料時浮閥212和222密 封，防止氣體燃料進入液體燃料供應系統190。為了從氣體燃料切換至液體燃料，關閉閥門210并且打開燃料泵232和可選燃料 泵。在液體燃料216流入燃料導軌204內時，燃料導軌204內的剩余的氣體燃料206被輸 送至噴射器170。因為燃料導軌保持了相對于液體燃料較小量的氣體燃料，可快速地將氣體 燃料從燃料導軌204排出。參考圖4-5在下面描述用于切換發動機的燃料噴射的額外的細節。圖3顯示了燃料輸送系統130的可替代實施例。在該實施例中，通過液體燃料導 軌對特定燃料噴射器供應液體燃料并且通過氣體燃料導軌對其供應氣體燃料。燃料輸送系 統130包含氣體燃料供應系統180、液體燃料供應系統190和導軌系統160，其中氣體燃料 供應系統180和液體燃料供應系統190相對于圖2沒有改變。導軌系統160包含液體燃料導軌310、氣體燃料導軌320、壓力傳感器312和322、 出口管路326、浮閥315和止回閥350。導軌系統160供應液體燃料和氣體燃料至噴射器 170。液體燃料經由液體進口 316輸送至噴射器170并且氣體燃料經由氣體進口 352輸送 至噴射器170。壓力傳感器312和322分別測量液體燃料導軌310和氣體燃料導軌320內 的壓力。當閥門210關閉和/或當氣體燃料箱240內的壓力低于液體燃料導軌310內的壓 力時，可選止回閥350防止液體燃料進入氣體燃料導軌320。當液體燃料導軌310內的壓力 低于氣體燃料導軌320內的壓力時，可選浮閥315防止氣體燃料進入液體燃料導軌310。當氣體燃料導軌320內的壓力大于液體燃料導軌310內的壓力時，燃料噴射器170以氣體燃料運轉。當氣體燃料導軌310內的壓力低于液體燃料導軌310內的壓力時，燃料 噴射器170以液體燃料運轉。因此，燃料導軌可用完壓力而不會中斷燃料流至燃料噴射器 170。圖4說明了程序400的高級流程圖，可通過發動機控制器(例如12)執行程序400 以執行連接至具有汽缸14的發動機100的燃料輸送系統130的控制方法，其中汽缸14具 有燃料噴射器166和燃料噴射器170。在一個示例中，該方法包括在第一組選擇狀況期間， 以將液體燃料輸送至噴射器166并且將液體燃料輸送至噴射器170的第一模式運轉。在第 二組狀況期間(該第二組狀況不同于第一組狀況)，方法包括以將液體燃料輸送至噴射器 166并且將氣體燃料輸送至噴射器170第二模式的運轉。當將噴射器170從液體燃料切換 至氣體燃料并且當將噴射器170從氣體燃料切換至液體燃料時，可調節噴射器166的噴射 速度。返回程序400，在402處，方法包括測量和/或估算發動機工況。狀況評估可包括 氣體燃料存儲液面、液體燃料存儲液面、發動機狀況(例如起動或關閉)、車輛速度、發動機 轉速、發動機負荷、液體燃料醇組份、大氣壓力、歧管壓力(MAP)、空氣溫度、排氣空燃比、催 化劑溫度等。在404處，程序比較駕駛員要求的模式與燃料輸送系統130的當前模式。例如，駕 駛員可要求僅使用液體燃料，或駕駛員要求使用液體燃料和氣體燃料的混合物。如果駕駛 員要求模式不同于當前模式，隨后程序前進至450。如果駕駛員要求模式符合當前模式，隨 后程序前進至406。在406，程序確定燃料輸送系統130所需模式。所需模式可基于增壓水平、燃料成 本、催化劑保護和/或在402處測量和/或估算的發動機工況中任一個。區分性能、排放和 運轉目標可指示不同的所需燃料混合。因此，在一個示例中，程序基于競爭目標確定所需模 式。例如，可使用優先編碼器或查值表。作為競爭運轉目標的示例，輕載的發動機可指示使 用更多的氣體燃料，但是如果壓力傳感器244指示這里沒有氣體燃料，則可僅使用液體燃 料。發動機僅使用液體燃料的示例狀況可包括下面狀況中一個或多個當駕駛員要求液體 燃料時、當氣體燃料壓力低于閾值時和當重度發動機負荷時。在發動機以氣體燃料和液體 燃料運轉的示例狀況可包括下面狀況中一個或多個當駕駛員要求氣體燃料時和當液體燃 料水平低于閾值時。如其它示例，CNG可較汽油便宜并且CNG具有更高的辛烷值，因此可優選地噴射 CNG。CNG的高辛烷值(130辛烷值)減少了發動機爆震的可能性，但CNG會不能夠提供駕駛 員所要求的全部動力(例如在節氣門全開狀況下)。當發動機需要高動力時，所需燃料混合 物可只為液體燃料、或氣體燃料和液體燃料的組合。程序從406前進至410。在410處，程序確定燃料輸送系統的當前模式是否為氣體燃料流至進氣道燃料噴 射器170并且液體燃料流至直接噴射器166。如果為真，則程序繼續至430。如果為假，程 序繼續至412，其中程序確定燃料輸送系統的當前模式是否為液體燃料流至進氣道燃料噴 射器170并且液體燃料是否流至直接燃料噴射器。在420處，程序確定爆震的條件是否出現，其可包括例如確定爆震是否由爆震傳 感器指示。如果探測到爆震條件，程序前進至422處，其中可對直接噴射器166增加液體燃 料噴射速度并且對進氣道燃料噴射器170減小燃料噴射速度。通過直接噴射進汽缸內，蒸
10發的熱量可用于減少或消除爆震條件。如果爆震狀況沒有出現，則維持當前燃料加注程度 并且程序繼續至440。在424處，程序確定直接噴射器166的噴射速度是否處于直接噴射器166的閾值 或之上。如果為假，程序繼續至440。如果為真，程序繼續至426。在426處，程序改變燃料輸送系統的所需模式以使得輸送氣體燃料至進氣道燃料 噴射器170并且輸送液體燃料至直接噴射器166。程序繼續至440處。在430處，程序確定由發動機產生的動力是否低于所要求的動力。如果發動機動 力為足夠，在438處，進氣道燃料噴射器170的氣體燃料的噴射速度可增加并且直接噴射器 166的液體燃料噴射速度可增加。程序從438前進至440。返回430，如果發動機動力不夠， 例如有限的動力，程序前進至432處，在該處可增加直接噴射器166的液體燃料噴射速度并 且可減小進氣道燃料噴射器170的氣體燃料噴射速度。程序從432處前進至434。在434處，程序確定直接噴射器166的噴射速度是否處于或高于直接噴射器166 的閾值。如果為假，程序前進至440。如果為真，程序前進至436處。在436處，程序改變燃料輸送系統的所需模式以使得輸送液體燃料至進氣道燃料 噴射器170并且輸送液體燃料至直接噴射器166。程序繼續至440。在440處，程序確定燃料輸送系統的所需模式是否與燃料輸送系統的當前模式相 同。如果為真，程序前進至460處，其中維持運轉模式并且隨后退出程序。如果為假，程序 繼續至450。在450處，安排燃料輸送系統的模式用于從液體燃料切換至氣體燃料或從氣體燃 料切換至液體燃料。在模式切換期間，控制從450轉至程序500。在模式切換之后，控制轉 回至程序450。更新運轉模式和當前模式并且隨后離開程序。應了解地是程序500可為編 碼嵌入程序400的子程序或一組步驟。圖5說明了程序500的高級流程圖，程序500在將進氣道燃料噴射器170從液體 燃料切換至氣體燃料或從氣體燃料切換至液體燃料期間控制燃料輸送系統130。在502處，程序確定發動機工況是否允許進氣道燃料噴射器170停止噴射燃料。如 果為假，程序前進至510。如果為真，程序前進至504，在該處(通過控制FPW-2信號)停止 進氣道燃料噴射器170的噴射并且(通過控制FPW-I信號)增加直接噴射器166的噴射。 在一個示例中，程序在燃料切換期間停止進氣道燃料噴射器170的噴射以減小燃料導軌上 的瞬時狀況，其中噴射器可接收氣體燃料和液體燃料的混合物和/或當不同噴射器接收不 同的燃料混合物。當停止進氣道燃料噴射器170上的噴射時，通過增加直接噴射器166的 噴射，可在進入切換時維持由發動機100產生的動力大小。同樣，在502處檢查示例發動機 工況是否直接噴射器166可噴射足夠多的額外燃料以補償由進氣道燃料噴射器170噴射的 缺少的燃料以維持進入切換時發動機的功率。在510處，程序確定計劃的進氣道燃料噴射器170切換是否是從氣體燃料切換至 液體燃料。如果為真，程序前進至530。如果為假，程序前進至520，在520處程序確定計 劃的進氣道燃料噴射器170切換是否從液體燃料切換至氣體燃料。如果為真，程序前進至 540。如果為假，程序退出。在540處，程序通過停止從液體燃料源輸送液體燃料開始從輸送液體燃料切換至 輸送氣體燃料至進氣道燃料噴射器170。在示例實施例中，停用液體燃料泵232和可選的燃料泵。接下來，在542處，通過打開燃料閥210開始輸送氣體燃料以使得高壓氣體燃料可開 始填充燃料導軌和/或燃料噴射器170。應用高壓燃料氣體將推動液體燃料通過浮閥并且 離開燃料導軌，但是少量的液體燃料可能會收集在噴射器內。在544處，可通過噴射少量的 燃料穿過進氣道燃料噴射器170排出進氣道燃料噴射器170內殘留的液體燃料。從進氣道 燃料噴射器170內排出液體燃料會非常快地發生，因為安裝在燃料導軌頂部的噴射器的進 氣嘴至少部分地面向路面。這種配置能夠使得氣體燃料上升至噴射器并且優先地被噴射。 在546處，甚至是在燃料導軌完全排出液體燃料之前，可開始進氣道燃料噴射器170的氣體 燃料噴射。高壓氣體燃料將最終將所有的液體燃料推出燃料導軌之外。如果在504處進氣 道燃料噴射停止并且直接噴射增加，可調節直接噴射。當重新開始進氣道燃料噴射器170 的噴射時減少直接噴射器166的噴射可能夠使得在退出切換時維持由發動機產生的功率。 切換至氣體燃料可進一步包括將與燃料類型相關的變量和狀態更新至氣體值。例如，對于 液體燃料和氣體燃料的直接噴射器166的噴射速度可不同。如另一個示例，當進氣道燃料 噴射器170正在噴射氣體燃料或液體燃料時，直接噴射器166的噴射速度可不同。當所有 狀態均更新時，程序可退出。在530處，程序通過停止輸送氣體燃料開始從輸送氣體燃料切換至輸送液體燃料 至進氣道燃料噴射器170。在示例實施例中，關閉閥門210以使得阻止高壓氣體燃料進入燃 料導軌。接下來，在532處，通過打開液體燃料泵232和可選的燃料泵開始輸送液體燃料以 使得可輸送液體燃料至燃料導軌。在534處，可通過噴射少量的燃料穿過進氣道燃料噴射 器170抽取進氣道燃料噴射器170內殘留的氣體燃料。程序可監視燃料導軌204內的壓力 以確定何時將所有的氣體燃料從燃料導軌204內排出。當清除足夠量的氣體燃料時，打開和關閉燃料噴射器170可導致燃料導軌內的壓 力波動。如果在燃料導軌204內存在一些氣體燃料，打開和關閉燃料噴射器170不會導致 燃料導軌內的壓力波動。在示例實施例中，壓力傳感器205可用于測量燃料導軌內的壓力。 當已經從燃料導軌內清除足夠量的氣體燃料時，可重新開始進氣道燃料噴射器170的液體 燃料噴射。如果在504處進氣道燃料噴射停止并且直接噴射增加，可調節直接噴射。當重 新開始進氣道燃料噴射器170的噴射時減少直接噴射器166的噴射可能夠使得在退出切換 時維持由發動機產生的功率。切換至氣體燃料可進一步包括將與燃料類型相關的變量和狀 態更新至液體值。當所有狀態均更新時，程序可退出。這樣，通過選擇性地調節連接至汽缸的其它噴射器，能夠將汽缸的噴射器從液體 燃料切換至氣體燃料，或反之亦然。本領域技術人員可了解，下面在流程圖中描述的具體程序可代表任意數量處理策 略(例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以以所說明的 順序執行、并行執行所說明的各種步驟或功能，或在一些情況下有所省略。同樣，處理的順 序也并非實現此處所描述的實施例所必需的，而只是為了說明和描述的方便。盡管沒有明 確說明，可根據使用的具體策略，可重復實現一個或多個說明的步驟或功能。此外，這些附 像化表示了編程入控制器12中的計算機可讀存儲介質的編碼。應了解，此處公開的配置與例程實際上為示例性，且這些具體實施例不應認定為 是限制性，因為可能存在多種變形。例如，上述技術可應用于V-6、1-4、I-6、V-12、對置4缸、 和其他發動機類型。本發明的主題包括多種系統與配置以及其它特征、功能和/或此處公開的性質的所有新穎和非顯而易見的組合與子組合。 本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和次組 合。這些權利要求可引用“一個”元素或“第一”元素或其等同物。這些權利要求應該理解 為包括一個或多個這種元素的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特 征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現有權利要求或通過在這個或 關聯申請中提出新的權利要求得到主張。這些權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更 寬、更窄、相同或不相同，也被認為包括在本發明主題內。
1權利要求
一種用于在路面上行駛的系統，包含具有汽缸的發動機，所述汽缸具有燃料噴射器，通過燃料輸送系統為所述燃料噴射器供應氣體燃料和液體燃料，所述燃料噴射器安裝在所述車輛中使得所述燃料噴射器進口至少部分面向所述路面。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述燃料輸送系統包括選擇性地輸送液體 燃料和氣體燃料至所述燃料噴射器的燃料導軌。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述燃料輸送系統包括液體燃料導軌和氣 體燃料導軌，所述液體燃料導軌輸送液體燃料，并且所述氣體燃料導軌輸送氣體燃料至所 述噴射器。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述燃料輸送系統還包含液體燃料供應系 統、氣體燃料供應系統和導軌系統；所述導軌系統包括連接至所述氣體燃料系統并連接至所述液體燃料系統的燃料導軌；所述氣體燃料系統包括閥門和氣體燃料源，所述閥門連接至所述燃料導軌并連接至所 述氣體燃料源的輸出，所述氣體燃料供應系統選擇性地輸送處于高壓的氣體燃料；所述液體燃料供應系統包括液體燃料源、止回閥、減壓閥和浮閥，所述液體燃料供應系 統在壓力低于所述氣體燃料壓力下選擇性地輸送液體燃料； 所述液體燃料源連接至所述止回閥和所述減壓閥；所述止回閥連接至所述浮閥和所述減壓閥并且具有一定指向使得穿過所述止回閥的 液體燃料可從所述液體燃料源流至所述浮閥；所述減壓閥連接至所述浮閥和所述止回閥并且具有一定指向使得當所述導軌系統內 的壓力大于由所述液體燃料源產生的壓力并且低于由所述氣體燃料源產生的壓力時穿過 所述減壓閥的液體燃料可從所述浮閥流至所述液體燃料源； 所述浮閥連接至所述導軌系統。
5.一種控制具有汽缸的發動機的方法，所述汽缸具有第一直接燃料噴射器和第二燃 料噴射器，通過燃料輸送系統為所述第二燃料噴射器供應氣體燃料和液體燃料中一種或多 種，所述第一直接燃料噴射器供應液體燃料，所述方法包含輸送液體燃料至所述汽缸的所述第一直接噴射器； 在第一狀況期間選擇性地輸送液體燃料至所述汽缸的所述第二噴射器； 在第二狀況期間選擇性地輸送氣體燃料至所述汽缸的所述第二噴射器，所述第二狀況 不同于所述第一狀況；及當將所述第二噴射器從液體燃料切換至氣體燃料時以及當將所述第二噴射器從氣體 燃料切換至液體燃料時調節所述第一噴射器的噴射。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一狀況包括當駕駛員要求液體燃料 時、當氣體燃料壓力低于閾值時、或當發動機負載較大時；所述第二狀況包括當駕駛員要求氣體燃料或當液體燃料存儲液面低于閾值時。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，當將所述第二噴射器從液體燃料切換至氣 體燃料時調節所述第一噴射器的噴射包括當停止所述第二噴射器的噴射時增加所述第一 噴射器的噴射，這樣在切換中維持由所述發動機產生的動力大小，當將所述第二噴射器從液體燃料切換至氣體燃料時調節所述第一噴射器的噴射包括當重新開始所述第二噴射器 的噴射時減少所述第一噴射器的噴射，這樣在切換中維持由所述發動機產生的動力大小。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，當將所述第二噴射器從氣體燃料切換至液 體燃料時調節所述第一噴射器的噴射包括當停止所述第二噴射器的噴射時增加所述第一 噴射器的噴射，這樣在切換中維持由所述發動機產生的動力大小，當將所述第二噴射器從 氣體燃料切換至液體燃料時調節所述第一噴射器的噴射包括當重新開始所述第二噴射器 的噴射時減少所述第一噴射器的噴射，這樣在切換中維持由所述發動機產生的動力大小。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包含響應于爆震調節所述第一噴射器和 所述第二噴射器的噴射，當向所述第一和第二噴射器輸送液體燃料時，調節所述第一噴射 器的噴射包括增加所述第一噴射器的噴射，并且調節所述第二噴射器的噴射包括減少所述 第二噴射器的噴射，還包含當所述第一噴射器的噴射高于閾值時和當出現爆震狀況時從 輸送液體燃料切換至氣體燃料至所述第二噴射器。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，從輸送液體燃料切換至氣體燃料至所述第 二噴射器包括停止所述第二噴射器的噴射；停止所述燃料輸送系統的液體燃料輸送； 開始所述燃料輸送系統的氣體燃料輸送； 排出所述第二噴射器的氣體燃料；及重新開始所述第二噴射器的噴射；停用與所述燃料輸送系統相關的液體燃料泵以停止 所述燃料輸送系統的液體燃料輸送；及打開與所述燃料輸送系統相關的氣體燃料閥以開始所述燃料輸送系統的氣體燃料輸送。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，從輸送氣體燃料切換至輸送液體燃料至所 述第二噴射器包括停止所述第二噴射器的噴射； 停止所述燃料輸送系統的氣體燃料輸送； 開始所述燃料輸送系統的液體燃料輸送； 排出所述第二噴射器的液體燃料； 重新開始所述第二噴射器的噴射關閉與所述燃料輸送系統相關的氣體燃料閥以停止所述燃料輸送系統的氣體燃料輸 送；及啟動與所述燃料輸送系統相關的液體燃料泵以開始所述燃料輸送系統的液體燃料輸送。
12.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包含監視燃料導軌壓力以確定何時從所述燃料導軌抽取氣體燃料，并且應用高壓氣體以從 所述燃料導軌抽取液體燃料同時輸送氣體燃料至所述燃料導軌。
13.—種控制具有汽缸的發動機的方法，所述汽缸具有第一直接燃料噴射器和第二燃 料噴射器，通過燃料輸送系統為所述第二燃料噴射器供應氣體燃料和液體燃料中一種或多 種，所述第一直接燃料噴射器供應液體燃料，所述方法包含輸送液體燃料至所述汽缸的所述第一直接噴射器；在第一狀況期間選擇性地輸送液體燃料至所述汽缸的所述第二噴射器； 在第二狀況期間選擇性地輸送氣體燃料至所述汽缸的所述第二噴射器，所述第二狀況 不同于所述第一狀況；當將所述第二噴射器從液體燃料切換至氣體燃料時以及當將所述第二噴射器從氣體 燃料切換至液體燃料時增加所述第一噴射器的噴射并且停止所述第二噴射器的噴射；及 當重新開始所述第二噴射器時減少所述第一燃料噴射器的噴射。
全文摘要
本發明在一個示例中，描述了一種用于在路面上行駛的系統。該系統包括具有汽缸的發動機。汽缸具有燃料噴射器，通過燃料輸送系統為燃料噴射器供應氣體燃料和液體燃料。燃料噴射器安裝在車輛中使得燃料噴射器進口至少部分面向路面。燃料噴射器的方位能夠使得快速地從液體燃料切換至所述氣體燃料，因為氣體燃料上升至噴射器并且可優先地噴射。此外，描述了在氣體燃料噴射和液體燃料噴射之間切換運轉的多種方法。本發明的優點在于能夠以較少的燃料噴射硬件切換燃料，并且進一步改善切換期間的燃燒性。
文檔編號F02D41/40GK101963113SQ201010229220
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月12日 優先權日2009年7月23日
發明者J·N·阿勒瑞, R·D·普斯夫 申請人:福特環球技術公司