冷啟動燃料控制系統的制作方法
【專利說明】冷啟動燃料控制系統
[0001 ] 本申請是申請號為201110087100.9、申請日為2011年3月4日、發明名稱為“冷啟動燃料控制系統”的中國發明專利申請的分案申請。
[0002]相關專利申請的交叉引用
[0003]本專利申請要求2010年3月5日提交的第61/311,092號美國臨時專利申請的權益，該申請的全部教導和公開內容通過引用結合到本文中。
技術領域
[0004]本發明一般地涉及燃料控制系統，特別地涉及可配置成改善燃燒發動機的冷啟動的燃料控制系統，本發明更特別地涉及使用液化石油氣(LPG)的燃燒發動機。
【背景技術】
[0005]用于車輛應用中的液化石油氣(LPG)通常以飽和液體狀態存儲在罐或瓶中，并且燃料被當作液體送入燃料控制系統。被送到系統的液體的壓力直接取決于罐內燃料的溫度和燃料的成分。
[0006]如果罐壓力低于系統額定設定點(例如，在額定操作期間供應到燃料噴射器的壓力)，燃料噴射器上游的壓力調節器將處于非激活狀態。這是因為壓力已經低于壓力調節器被配置成使燃料壓力下降的額定設定點。如此一來，液體燃料將被引入噴射器，并且發動機將由于燃燒室內過度富含燃料的燃料-空氣混合物而不能啟動。這是由這種事實造成的:絕大多數LPG燃料的液體濃度為蒸氣濃度的大約150-200倍。
[0007]當大量的丁烷存在于燃料中、環境溫度冷、燃料冷、發動機冷、和/或使用高壓噴射系統時，這通常就是個問題。如此一來，當車輛在寒冷的冬季月份被保留在室外時，這就成為了特殊的問題。
[0008]傳統解決此問題的方法是將燃料系統壓力額定設定點調至罐內燃料的蒸氣壓力之下。這可通過手動地調節燃料壓力設置而在現有系統上實現。然而，如果系統使用該手動調節方法，如此做可需要系統硬件的其他改變以增加燃料流量(即增加附加噴射器到系統、更大的噴射器、其他附加硬件)，進而避免對系統性能產生不利影響，比如來自縮減壓力引起的限制燃料流、來自更低系統壓力的瞬時響應、更差的燃料控制、密封系統能力的喪失等引起的最大發動機功率的減少。
[0009]本發明的實施方式提供了一種系統，該系統避免調節燃料系統壓力額定設定點的需要，以在燃料壓力低于系統標準條件下運行時的壓力額定設定點時啟動內燃機的冷啟動。
【發明內容】
[0010]考慮到上文，本發明的實施方式提供了一種新的、改進的液化石油氣(LPG)燃料控制系統，以控制從LPG罐供給發動機的燃料，其克服了現有技術現存的一個或多個問題。該系統提供了改進的冷啟動操作，以避免在LPG流過下游噴射器之前因未能蒸發LPG而引起大量流入發動機。
[0011]本發明的實施方式將通過限制液體燃料的流動而允許系統自動地補償不同的混合燃料，以在冷啟動期間不依賴于額定燃料壓力設置的情況下獲得預定燃料壓力設定點。這種實施方式也允許系統適于改變條件以便優化系統性能，比如增加因系統的溫度增加而引起的燃料流動以及特別是流過其中的燃料。其他噴射系統將需要系統壓力設置的手動改變以及可能的其他硬件配置，以獲得在整個燃料運行范圍內的期望系統性能。
[0012]在一個實施方式中，系統在冷啟動操作期間使用流體地位于壓力調節器上游的冷啟動燃料控制閥，以調節液態LPG到下游系統特別是噴射器的供給，以調節液態LPG的壓力，從而允許LPG蒸發。
[0013]在更具體的實施方式中，系統可包括與冷啟動燃料控制閥串聯或并聯連接的燃料鎖止閥。燃料鎖止閥通常由僅處于全開或全閉位置之間的系統電子控制器所控制。在更具體的實施方式中，燃料鎖止閥包括具有第一流動面積的第一孔，并且冷啟動燃料控制閥包括具有第二流動面積的第二孔，該第二流動面積小于第一流動面積。甚至更具體的實施方式具有由第一孔直徑限定的第一流動面積，該第一孔直徑是限定第二流動面積的第二孔直徑的大約2至6倍大。
[0014]在一個實施方式中，第一流動面積由大約0.2到0.3英寸的第一直徑限定，第二流動面積由大約0.05到0.1英寸的第二直徑限定。
[0015]在一個實施方式中，系統包括與冷啟動燃料控制閥可操作地連接的控制器，以及至少一個用于檢測LPG的至少一個特性的傳感器。控制器根據LPG的特性可操作地控制冷啟動燃料控制閥。在更具體的實施方式中，控制器與用于檢測冷啟動燃料控制閥下游的LPG的溫度和壓力的溫度傳感器和壓力傳感器連接。在更具體的實施方式中，控制器還與發動機冷卻劑溫度傳感器連接。控制器基于燃料控制閥下游的LPG的溫度和壓力以及發動機冷卻劑的溫度控制冷啟動燃料控制閥。該控制器可配置成在LPG的溫度和壓力以及發動機冷卻劑的溫度在各自的閾值之下時僅以冷啟動輔助模式操作。
[0016]在一個實施方式中，至少一個LPG噴射器處于壓力調節器的下游，并使溫度和壓力傳感器處于噴射器的上游。可使用一個或多個噴射器的噴射器配置。
[0017]在一個實施方式中，系統包括壓力調節器下游的至少一個LPG噴射器。控制器可配置成具有冷啟動輔助模式。控制器可配置成打開冷啟動燃料控制閥達預定時間周期，以允許離散量的LPG流過冷啟動燃料控制閥。控制器然后可配置成關閉冷啟動燃料控制閥，直至LPG噴射器和冷啟動燃料控制閥之間的壓力下降到預定冷啟動壓力最小值之下為止。控制器配置成再次打開冷啟動燃料控制閥以允許第二離散量的LPG流過冷啟動燃料控制閥，在此時控制器關閉冷啟動燃料控制閥。離散量的LPG充分低以保持壓力足夠低，以允許在冷啟動條件(冷啟動條件是指使LPG壓力調節器不可操作使得LPG在流過LPG壓力調節器時不再蒸發的條件)期間蒸發LPG。在LPG流過噴射器之前被蒸發的離散量的LPG坐落的部分稱為取樣部分。
[0018]在另一個實施方式中，冷啟動燃料控制閥的運行可在發動機的正常運轉期間繼續。在此實施方式中，冷啟動燃料控制閥在此正常運轉期間起控制LPG壓力的功能，如此一來就消除了對LPG壓力調節器的需要。優選地，這種實施方式包括熱交換器，以執行LPG壓力調節器的熱交換部分在其他實施方式中所起的相同功能。
[0019]—種啟動在液化石油氣上運行的發動機的方法包括如下的步驟，該方法使用具有壓力調節器和壓力調節器上游的冷啟動燃料控制閥的燃料控制系統。首先，系統對LPG的溫度和壓力進行取樣，以確定是否需要冷啟動輔助。當LPG的溫度和壓力均在各自的預定閾值之下時就被確定了。如果需要冷啟動話，該方法還包括僅將離散量的LPG供應到冷啟動燃料控制閥下游的系統噴射器裝置的步驟。這防止系統將液態LPG供應到噴射器裝置。將離散量的LPG供應到噴射器裝置、即冷啟動輔助閥的下游的步驟也可用來提供LPG，以對LPG溫度和壓力進行取樣，進而確定是否需要冷啟動輔助。
[0020]在冷啟動輔助運行期間，方法也可包括如下步驟:監測供應到噴射器裝置的離散量的LPG的壓力;然后在供應到噴射器裝置的離散量的LPG的壓力低于預定冷啟動壓力最小值時將第二離散量的LPG供應到噴射器裝置。
[0021]另外的方法可包括在對LPG的溫度和壓力進行取樣期間對發動機冷卻劑溫度進行取樣以及在發動機冷卻劑溫度低于發動機冷卻劑溫度閾值時確定需要冷啟動的步驟。
[0022]根據本發明的附加方法可包括在確定需要冷啟動輔助之后對LPG的溫度和壓力進行取樣的步驟。更特別的方法可包括在LPG的溫度或壓力在各自的閾值之上時終止冷啟動輔助。當發動機的冷卻劑溫度被監測時，冷啟動輔助可在LPG的溫度、LPG的壓力或發動機冷卻劑的溫度在各自的閾值之上時終止。
[0023]對LPG的溫度和壓力進行的取樣允許系統能通過限制液態燃料的流動自動地補償不同燃料的混合，以在不依賴LPG壓力調節器提供的額定燃料壓力設置的情況下，導致預定的冷啟動燃料壓力設定點。這也允許系統適于改變條件，以便通過分析LPG特性比如蒸氣壓力的變化來優化系統性能。
[0024]在另一個實施方式中，在發動機的初始冷啟動期間執行