Система двигателя
Предложены способ и система для работы двигателя, который питается топливом, имеющим низкую сверхкритическую температуру. В одном из примеров, способ подает избыточное топливо в направляющую-распределитель для топлива непосредственного впрыска, чтобы охлаждать часть топливной системы, которая находится возле топливных форсунок непосредственного впрыска. Тепло отбирается из направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска в топливный бак, где тепло отводится посредством впрыска паров топлива в двигатель. (Фиг. 1)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системе для улучшения работы двигателя внутреннего сгорания, который работает на сжиженном нефтяном газе. Подход может быть особенно полезным для работы двигателей в диапазоне условий окружающей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сжиженный нефтяной газ (LPG), содержащий главным образом пропан, может использоваться в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания. LPG имеет относительно низкую сверхкритическую температуру около 96°C. Если LPG поднято до температур, больших, чем его критическая температура, оно может подаваться в двигатель при неизвестной плотности, между газообразным и жидким состояниями. Если LPG подается в двигатель при температурах, меньших, чем его критическая температура, он может подаваться в топливные форсунки двигателя в жидком состоянии. LPG, выходящий из топливной форсунки, может выходить из топливной форсунки и быстро испаряться в газообразное состояние. Подача LPG в жидком состоянии может быть желательной, так как жидкое топливо может подаваться непосредственно в цилиндр, где оно испаряется и охлаждает топливно-воздушную смесь цилиндра, так чтобы двигатель мог допускать дополнительное опережение зажигания и был менее предрасположенным к детонации в двигателе (см. например, US 6,227,173, опубл. 08.05.2001, МПК F02B 43/00, F02M 21/02). Однако температуры в моторном отсеке могут достигать уровней, более высоких, чем критическая температура LPG. Следовательно, могут быть условия, когда LPG изменяет состояние на сверхкритическое перед тем, как оно впрыскивается в двигатель. Изменение состояния топлива с жидкого на сверхкритическое может давать в результате ошибки топливно-воздушного соотношения и увеличение предрасположенности двигателя к детонации, когда газовое топливо впрыскивается в двигатель.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Изобретатели в материалах настоящего описания выявили вышеуказанные недостатки и предложили систему двигателя, содержащую
двигатель, содержащий цилиндр;
содержащую топливную форсунку впрыска во впускной канал, подающую газовое топливо в цилиндр, и топливную форсунку непосредственного впрыска, подающую жидкое топливо в цилиндр, причем топливная система дополнительно содержит топливный насос непосредственного впрыска, подающий первое топливо в топливную форсунку непосредственного впрыска; и
контроллер, содержащий исполняемые команды, хранимые в постоянной памяти, для ввода в работу и вывода из работы топливной форсунки впрыска во впускной канал и топливной форсунки непосредственного впрыска в ответ на температуру топливной системы.
В одном из вариантов предложена система, в которой температура топливной системы является температурой топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска.
В одном из вариантов предложена система, в которой температура топливной системы является температурой топлива в топливном баке.
В одном из вариантов предложена система, в которой топливная форсунка впрыска во впускной канал вводится в работу в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру.
В одном из вариантов предложена система, в которой топливная форсунка непосредственного впрыска выводится из работы в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая турбонагнетатель и дополнительные команды для увеличения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки непосредственного впрыска.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно содержащая турбонагнетатель и дополнительные команды для уменьшения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки впрыска во впускной канал.
Также предложен способ работы двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют подачу сжиженного нефтяного газа (LPG) в жидкой фазе непосредственно в цилиндр двигателя в ответ на температуру топливной системы, являющуюся меньшей, чем пороговый уровень; и прекращают подачу LPG непосредственно в цилиндр и подачу LPG во впускное отверстие цилиндра в ответ на температуру топливной системы, являющуюся большей, чем пороговый уровень.
Посредством впрыскивания паров топлива из топливного бака возможно обеспечить технический результат, состоящий в охлаждении топлива, подаваемого в топливный насос и направляющую-распределитель для топлива непосредственного впрыска, так чтобы снизить вероятность перехода топлива в сверхкритическую или газовую фазу. Например, если топливо, накачиваемое из насоса непосредственного впрыска топлива, начинает приближаться к температуре, где топливо меняет состояние с жидкости на газ, часть топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска может возвращаться в бак для хранения топлива, чтобы отводить тепло из направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска. Если давление в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска за некоторое время до того, как топливо возвращается в топливный бак, поддерживается в то время, когда топливо возвращается в топливный бак, согласованный впрыск топлива может поддерживаться наряду с тем, что тепло отводится из направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска. Тепло, отведенное из направляющей-распределителя для топлива и возвращенное в топливный бак, может повышать температуру топливного бака, тем самым, вырабатывая пары топлива. Тепло в топливном баке может понижаться посредством впрыска паров топлива из топливного бака в двигатель. Таким образом, тепло может отводиться из топливной системы, так чтобы топливо могло оставаться в жидком состоянии в топливных форсунках непосредственного впрыска.
Настоящее описание может давать несколько преимуществ. В частности, подход может уменьшать ошибки топливно-воздушного соотношения посредством предоставления топливу возможности впрыскиваться в известном состоянии. Кроме того, подход может отводить тепло из системы непосредственного впрыска топлива, чтобы предоставлять возможность впрыска топлива в жидком состоянии. Кроме того еще, подход также может улучшать способ, которым наддув выдается в двигатель.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящего описания, будут полнее понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящего описания как описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели, когда воспринимаются по отдельности или со ссылкой на чертежи, где:
фиг. 1 - схематичное изображение двигателя;
фиг. 2 - примерная система для подачи топлива в двигатель;
фиг. 3 - блок-схема последовательности операций примерного способа работы двигателя; и
фиг. 4 - примерная последовательность работы двигателя согласно способу по фиг. 3.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание имеет отношение к улучшению работы двигателя, который сжигает LPG. Двигатель может быть включен в систему, как описано на фиг. 1. Топливо может подаваться в двигатель посредством топливной системы, как описанная на фиг. 2. LPG может подаваться в двигатель в жидком или газообразном состоянии согласно способу по фиг. 3. Способ по п. 3 может давать работу двигателя, как указанная на фиг. 4.
Со ссылкой на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Установка фаз распределения кулачка 51 впускного клапана и кулачка 53 выпускного клапана может перемещаться относительно коленчатого вала 40 посредством фазировщика 38 кулачка выпускного клапана и фазировщика 39 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.
Топливная форсунка 67 непосредственного впрыска показана расположенной для впрыска жидкого топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как впрыск во впускной канал. Топливная форсунка 67 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 67 топливной системой (фиг. 2), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. Газовое топливо также может подаваться в цилиндр 30 через топливную форсунку 66 впрыска во впускной канал. В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с возможным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44.
Компрессор 162 турбонагнетателя сжимает воздух из воздухозаборника 42 перед подачей воздуха во впускной коллектор. Компрессор 162 турбонагнетателя вращается посредством энергии выхлопных газов двигателя, подаваемой на турбину 164. Вал 161 механически присоединяет компрессор 162 турбонагнетателя к турбине 164. Перепускная заслонка 72 для выхлопных газов может избирательно открываться и закрываться, чтобы регулировать скорость вращения компрессора 162. Перепускная заслонка 72 для выхлопных газов предоставляет выхлопным газам возможность обходить турбину 164, когда компрессор 162 является приближающимся к верхней скорости вращения компрессора.
Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 выхлопных газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.
Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности выхлопных газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 выхлопных газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, двигателя в V-образной или I-образной конфигурации.
Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, показана примерная топливная система. Электрические соединения между устройствами показаны в качестве пунктирных линий. Соединения по текучей среде между устройствами показаны сплошными линиями.
Топливная система 200 включает в себя топливный бак 224 для хранения LPG. Топливо, хранимое в топливном баке 224, может выкачиваться из топливного бака 224 посредством всасывающего насоса 222. Работа всасывающего насоса 222 управляется контроллером 12. Например, контроллер 12 может увеличивать электрический ток во всасывающий насос 222 для повышения давления на выходе всасывающего насоса. Контроллер 12 может уменьшать электрический ток во всасывающий насос 222, чтобы понижать давление на выходе всасывающего насоса. Всасывающий насос 222 подает LPG в топливный насос 212 непосредственного впрыска через топливный канал или трубопровод 260.
Топливный насос 212 непосредственного впрыска может выдавать жидкое топливо в направляющую-распределитель 207 для топлива и топливные форсунки 67 непосредственного впрыска, когда температура топлива в направляющей-распределителе 207 для топлива меньше, чем пороговая температура. Посредством подачи жидкого топлива в двигатель, коэффициент полезного действия и рабочие характеристики двигателя могут улучшаться, поскольку двигатель может допускать большее опережение зажигания и более высокие давления наддува. Жидкое топливо меняет состояние на газовое топливо внутри цилиндра двигателя, тем самым, охлаждая топливно-воздушную смесь в цилиндре. Более низкая температура заряда в цилиндре предоставляет искровому зажиганию возможность подвергаться опережению по сравнению с установкой момента зажигания для такого же топлива, впрыскиваемого в газообразном состоянии. Обратный клапан 251 может избирательно открываться и закрываться в ответ на температуру топлива, указываемую датчиком 238 температуры. Датчик 238 может сочетать измерение как температуры направляющей-распределителя для топлива, так и давления в направляющей-распределителе для топлива. Открывание обратного клапана 251 предоставляет топливу возможность возвращаться в топливный бак 224 через топливный канал 270. В некоторых примерах, CNG в топливном канале 267 или направляющей-распределителе 207 для топлива может испаряться после того, как вращение двигателя остановлено, а разогрев двигателя повышается. Поэтому, обратный клапан 251 может открываться для удаления газообразного топлива из тракта подачи жидкого топлива.
В некоторых примерах, топливные форсунки 67 непосредственного впрыска могут быть заменены форсунками впрыска во впускной канал для впрыска LPG в жидком состоянии. Однако рабочие характеристики двигателя могут понижаться, если топливные форсунки 67 непосредственного впрыска заменены топливными форсунками впрыска во впускной канал.
Газообразное топливо, сформированное посредством охлаждения испарением в топливном баке 224, может подаваться в топливные форсунки 66 впрыска во впускной канал и направляющую-распределитель 205 для топлива впрыска во впускной канал через топливный канал или трубопровод 265. Трубопровод 265 может содержать в себе регулятор 291 давления для понижения давления в баке до постоянного или командного уровня. Продолжительность времени импульса, подаваемая контроллером 12 для управления топливными форсунками 66 впрыска во впускной канал, может регулироваться в ответ на давление газообразного топлива, указываемое датчиком 245 давления. Датчик 245 может сочетать оба измерения, давления в направляющей-распределителе для топлива и температуры направляющей-распределителя для топлива. В качестве альтернативы, газообразное топливо может подаваться через испаритель 293, который питается топливом через трубопровод 260. Запорный клапан 295 предотвращает возврат паров топлива в топливный бак 224.
Контроллер 12 управляет обратным клапаном 251, чтобы возвращать избыточный или испаренный LPG в топливный бак 224. Контроллер 12 также избирательно эксплуатирует топливные форсунки 67 непосредственного впрыска и топливные форсунки 66 впрыска во впускной канал. Дополнительно, контроллер 12 регулирует клапан-регулятор расхода на входе насоса 212 непосредственного впрыска топлива для управления давлением на выходе насоса непосредственного впрыска.
Таким образом, система по фиг. 1 и 2 предусматривает систему двигателя, содержащую: двигатель, включающий в себя цилиндр; топливную систему, включающую в себя топливную форсунку впрыска во впускной канал, подающую газовое топливо в цилиндр, и топливную форсунку непосредственного впрыска, подающую жидкое топливо в цилиндр, топливная система также включает в себя топливный насос непосредственного впрыска, подающий первое топливо в топливную форсунку непосредственного впрыска; и контроллер, включающий в себя исполняемые команды, хранимые в постоянной памяти, для ввода в работу и вывода из работы топливной форсунки впрыска во впускной канал и топливной форсунки непосредственного впрыска в ответ на температуру топливной системы.
Система двигателя также включает в себя те случаи, когда температура топливной системы является температурой топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска. Система двигателя также включает в себя те случаи, когда температура топливной системы является температурой топлива в топливном баке. Система двигателя включает в себя те случаи, когда топливная форсунка впрыска во впускной канал вводится в работу в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру. Система двигателя включает в себя те случаи, когда топливная форсунка непосредственного впрыска выводится из работы в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру. Система двигателя дополнительно содержит турбонагнетатель и дополнительные команды для увеличения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки непосредственного впрыска. Система двигателя дополнительно содержит турбонагнетатель и дополнительные команды для уменьшения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки впрыска во впускной канал.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, показан способ работы двигателя. Способ по фиг. 3 может храниться в качестве выполняемых команд в постоянной памяти контроллера 12. Дополнительно, способ по фиг. 3 может предусматривать последовательность работы, показанную на фиг. 4.
На этапе 302, способ 300 определяет условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, скорость вращения двигателя, нагрузку двигателя, крутящий момент двигателя, температуру хладагента двигателя, температуру головки блока цилиндров двигателя, давление топлива и температуру окружающей среды. Способ 300 переходит на этап 304 после того, как определены условия работы двигателя.
На этапе 304, способ 300 оценивает, является или нет температура (измеренная или логически выведенная) топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска большей, чем первая пороговая температура. В одном из примеров, первая пороговая температура может быть критической температурой топлива. В еще одном примере, первая пороговая температура может быть температурой, которая меньше, чем критическая температура топлива на заданную температуру (например, на 10°C меньшей, чем критическая температура LPG (96°C)). Если способ 300 делает вывод, что температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска больше, чем первая пороговая температура, ответом является да, и способ 300 переходит на этап 306. Иначе, ответом является нет, и способ 300 переходит на этап 308.
На этапе 306, способ 300 возвращает топливо в форсунках непосредственного впрыска обратно в топливный бак. В одном из примеров, обратный клапан для топлива открывается, и топливо возвращается в топливный бак. Например, клапан 251 по фиг. 2 может по меньшей мере частично открываться, чтобы возвращать часть топлива, подаваемого в направляющую-распределитель 207 для топлива непосредственного впрыска, в топливный бак 224. Способ 300 переходит на этап 308 после того, как топливо возвращено в топливный бак. Операция 306 может выполняться перед началом жидкостного впрыска в прогретый двигатель. Очистка направляющей-распределителя для топлива может проводиться всасывающим насосом, обеспечивающим поток топлива для очистки. Топливный насос непосредственного впрыска может не выдавать необходимый поток для очистки до того, как двигатель запущен. Таким образом, топливо может очищаться посредством всасывающего насоса, подающего топливо в топливный насос непосредственного впрыска.
На этапе 308, способ 300 оценивает, является или нет температура в топливных форсунках непосредственного впрыска большей, чем вторая пороговая температура. В одном из примеров, вторая пороговая температура может быть большей, чем первая пороговая температура, указанная на этапе 306. Например, вторая пороговая температура может быть критической температурой топлива, подаваемого в топливные форсунки непосредственного впрыска. Если способ 300 делает вывод, что температура в топливных форсунках непосредственного впрыска больше, чем вторая пороговая температура, ответом является да, и способ 300 переходит на этап 310. Иначе, ответом является нет, и способ 300 переходит на этап 330.
Следует отметить, что другие температуры в топливной системе могут быть заменены на температуру топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска. Например, температура топлива на входе топливного насоса непосредственного впрыска или в топливном баке могут замещаться или условно обязываться быть большими, чем пороговые температуры, чтобы давать ответ да и осуществлять переход согласно ответу да.
На этапе 310, способ 300 впрыскивает газообразное топливо в двигатель через форсунки впрыска во впускной канал. Газообразное топливо является топливом, которое испарено в топливном баке, или испаренным топливом, возвращенным в топливный бак из направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска. Продолжительность времени импульса форсунок впрыска во впускной канал регулируется в ответ на условия работы, в том числе, скорость вращения двигателя, требование крутящего момента двигателя и давление в направляющей-распределителе впрыска во впускной канал топлива (например, давление топлива). Испаренный LPG может использоваться для работы двигателя, когда фаза или состояние топлива, выходящего из топливного насоса непосредственного впрыска может быть газообразным или неопределенным. Способ 300 переходит на этап 312 после того, как начинается впрыск газообразного топлива в двигатель. В качестве альтернативы, газообразное топливо может подаваться в газовые форсунки через испаритель топлива, если давления в топливном баке недостаточно для обеспечения расчетного уровня давления газового впрыска.
На этапе 312, способ 300 прекращает впрыск топлива в цилиндры двигателя, если топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры двигателя. Непосредственный впрыск топлива может останавливаться посредством закрывания форсунок непосредственного впрыска. Дополнительно, интенсивность потока топлива через топливный насос непосредственного впрыска может уменьшаться почти до нуля посредством регулировки работы клапана-регулятора на входе топливного насоса непосредственного впрыска. Уменьшение количества топлива, прокачиваемого через топливный насос непосредственного впрыска может помогать дополнительно понижать температуру топлива в топливном насосе. В качестве альтернативы, насос непосредственного впрыска топлива может оставаться осуществляющим накачку наряду с тем, что обратный клапан открыт для охлаждения направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска посредством проводящего охлаждения. Способ 300 переходит на этап 314 после того, как прекращен непосредственный впрыск топлива в двигатель.
На этапе 314, способ 300 уменьшает наддув двигателя (например, давление воздуха, подаваемое во впускной коллектор двигателя или область между дросселем и компрессором) на основании впрыска в двигатель испаренного LPG. Предел наддува двигателя понижается по сравнению с наддувом, выдаваемым в двигатель, когда двигатель работает на жидком LPG. LPG в газовой фазе может не охлаждать смесь заряда цилиндра так же, как когда впрыскивается LPG в жидкой фазе. Следовательно, наддув двигателя может ослабляться для снижения вероятности детонации в двигателе. В одном из примеров, наддув может ослабляться посредством открывания перепускной заслонки для выхлопных газов турбонагнетателя. Способ 300 переходит на этап 316 после того, как настроен наддув двигателя.
На этапе 316, способ 300 регулирует работу двигателя на основании впрыска LPG в жидкой или газовой фазе. Если LPG в жидкой фазе впрыскивается в двигатель, установка момента зажигания подвергается опережению по сравнению с установкой момента зажигания, если бы двигатель эксплуатировался в подобным условиях на LPG в газовой фазе. Кроме того, регулировки установки фаз кулачкового распределения, регулировки подъема клапанов и другие регулировки могут применяться в зависимости от того, впрыскивается ли в двигатель LPG в жидкой или газовой фазе. Способ 300 переходит на выход после того, как исполнительные механизмы двигателя настроены для компенсации фазы впрыскиваемого топлива.
На этапе 330, способ 300 начинает непосредственный впрыск жидкого топлива в двигатель через форсунки непосредственного впрыска. Впрыскиваемое количество топлива меняется по мере того, как меняется потребный крутящий момент двигателя и скорость вращения двигателя. Жидкое топливо подается из тог же самого топливного бака, который подает газообразное топливо. Способ 300 переходит на этап 332 после того, как начинается впрыск жидкого топлива в двигатель через форсунки непосредственного впрыска.
На этапе 332, способ 300 повышает наддув, подаваемый в двигатель. Величина наддува двигателя повышается для повышения рабочих характеристик двигателя. Поскольку впрыск жидкого LPG может предоставлять двигателю возможность работать на более высоких скоростях вращения и требованиях крутящего момента двигателя, не сталкиваясь с детонацией в двигателе, пределы давления наддува для двигателя повышаются. Давление наддува может повышаться посредством закрывания перепускной заслонки для выхлопных газов турбонагнетателя. Способ 300 переходит на этап 334 после того, как повышены пределы наддува двигателя.
На этапе 334, способ 300 оценивает, является или нет температура в направляющей-распределителе для топлива впрыска во впускной канал топлива большей, чем пороговая температура, или является ли температура в топливном баке большей, чем пороговая температура. Дополнительно, способ 300 может оценивать, является или нет давление во впускном коллекторе меньшим, чем давление в направляющей-распределителе для топлива впрыска во впускной канал. Если температуры в направляющей-распределителе впрыска во впускной канал топлива или топливном баке являются большими, чем пороговые температуры, и/или если давление во впускном коллекторе меньше, чем давление в направляющей-распределителе для топлива впрыска во впускной канал, ответом является да, и способ 300 переходит на этап 338. Иначе, ответом является нет, и способ 300 переходит на этап 336.
На этапе 336, способ 300 останавливает или предохраняет топливо от впрыска в двигатель через топливные форсунки впрыска во впускной канал. Поток топлива через топливные форсунки впрыска во впускной канал может останавливаться посредством закрывания топливных форсунок впрыска во впускной канал. Способ 300 переходит на этап 320 после того, как были закрыты форсунки впрыска во впускной канал.
На этапе 338, способ 300 подводит часть топлива, подаваемого в двигатель, через топливные форсунки впрыска во впускной канал. В одном из примеров, топливные форсунки впрыска во впускной канал эксплуатируются на более низких нагрузках двигателя, так чтобы топливо могло втягиваться во впускной коллектор, когда давление во впускном коллекторе находится на более низком уровне. Впрыскиваемое во впускной канал газообразное топливо может черпаться через топливный бак или испаритель. Таким образом, двигатель может одновременно питаться газообразным и жидким топливом (например, газообразным и жидким LPG). Способ 300 переходит на этап 320 после того, как избирательно задействованы топливные форсунки впрыска во впускной канал.
Таким образом, газообразное топливо и жидкое топливо могут происходить из единого топливного бака, чтобы обеспечивать улучшенную работу двигателя. Кроме того, жидкое и газовое топливо подаются в разные форсунки, которые выдают топливо в двигатель в местоположениях, которые в большей степени пригодны для состояния топлива, выдаваемого в двигатель. Например, газовое топливо выдается в топливные форсунки впрыска во впускной канал наряду с тем, что жидкое топливо выдается в форсунки непосредственного впрыска.
Таким образом, способ по фиг. 3 предусматривает работу двигателя, содержащую: подачу сжиженного нефтяного газа (LPG) в жидкой фазе непосредственно в цилиндр двигателя в ответ на температуру топливной системы, являющуюся меньшей, чем пороговый уровень; и прекращение подачи LPG непосредственно в цилиндр и подачу LPG во впускное отверстие цилиндра в ответ на температуру топливной системы, являющуюся большей, чем пороговый уровень. Способ включает в себя те случаи, когда температура топливной системы является температурой топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска. Способ включает в себя те случаи, когда LPG, подаваемый во впускное отверстие, подается в газовой фазе.
В некоторых примерах, способ дополнительно содержит регулировку времени открывания топливной форсунки впрыска во впускной канал в ответ на давление LPG, подаваемого во впускное отверстие. Способ дополнительно содержит повышение предела наддува двигателя при подаче LPG в жидкой фазе непосредственно в цилиндр. Способ дополнительно содержит понижение предела наддува двигателя при подаче LPG во впускное отверстие цилиндра. Способ включает в себя те случаи, когда температура топливной системы является температурой топлива в топливном баке.
Способ по фиг. 3 также предусматривает работу двигателя, содержащую: подачу сжиженного нефтяного газа (LPG) в жидкой фазе непосредственно в цилиндр двигателя через направляющую-распределитель для топлива, без удаления LPG в топливный бак, в ответ на температуру LPG в направляющей-распределителе для топлива, являющуюся меньшей, чем пороговая температура; и удаление LPG из направляющей-распределителя для топлива в топливный бак в ответ на LPG в направляющей-распределителе для топлива, находящийся на большей, чем пороговая, температуре; и ввод в работу топливной форсунки впрыска во впускной канал и впрыскивание по меньшей мере части удаленного LPG в газовой фазе в двигатель через топливную форсунку впрыска во впускной канал в ответ на температуру в топливной системе.
Способ по фиг. 3 также включает в себя те случаи, когда температура в топливной системе является температурой LPG в направляющей-распределителе для топлива. Способ включает в себя те случаи, когда температура в топливной системе является температурой топлива в топливном баке. Способ дополнительно содержит прекращение подавать LPG в жидкой фазе непосредственно в цилиндр в ответ на ввод в работу топливной форсунки впрыска во впускной канал. Способ дополнительно содержит продолжение подавать LPG в жидкой фазе непосредственно в цилиндр, в то время как топливная форсунка впрыска во впускной канал введена в действие. Способ дополнительно содержит повышение предела наддува двигателя в ответ на подачу LPG в жидкой фазе непосредственно в цилиндр.
Далее, со ссылкой на фиг. 4, показана последовательность работы двигателя. Примерная последовательность работы двигателя по фиг. 4 может обеспечиваться посредством системы, показанной на фиг. 1 и 2, выполняющей способ по фиг. 3. Вертикальные метки T0-T6 представляют интересующие моменты времени в течение последовательности работы.
Первый график сверху по фиг. 4 представляет температуру топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет температуру топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска, и температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска возрастает в направлении стрелки оси Y. Горизонтальная линия 402 представляет пороговую температуру топлива непосредственного впрыска (например, сверхкритическую температуру LPG и первую пороговую температуру). Горизонтальная линия 404 представляет еще одну пороговую температуру топлива непосредственного впрыска (например, температуру ниже критической температуры LPG и четвертую пороговую температуру).
Второй график сверху по фиг. 4 представляет состояние непосредственного впрыска в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет состояние непосредственного впрыска, и состояние непосредственного впрыска является включенным (например, непосредственный впрыск топлива), когда кривая состояния непосредственного впрыска находится на верхнем уровне. Состояние непосредственного впрыска является выключенным (например, нет непосредственного впрыска топлива), когда кривая состояния непосредственного впрыска находится на нижнем уровне.
Третий график сверху по фиг. 4 представляет состояние впрыска во впускной канал в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет состояние впрыска во впускной канал, и состояние впрыска во впускной канал является включенным (например, впрыск во впускной канал топлива), когда кривая состояния впрыска во впускной канал находится на верхнем уровне. Состояние впрыска во впускной канал является выключенным (например, нет впрыска во впускной канал топлива), когда кривая состояния впрыска во впускной канал находится на нижнем уровне.
Четвертый график сверху по фиг. 4 представляет состояние обратного клапана непосредственного впрыска в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет рабочее состояние обратного клапана непосредственного впрыска, который направляет топливо из направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска в топливный бак в ответ на температуру направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска. Обратный клапан непосредственного впрыска открыт, когда кривая обратного клапана для топлива непосредственного впрыска находится на верхнем уровне. Обратный клапан непосредственного впрыска закрыт, когда кривая обратного клапана для топлива непосредственного впрыска находится на нижнем уровне.
Пятый график сверху по фиг. 4 представляет собой состояние двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Ось Y представляет состояние двигателя, и состояние двигателя является включенным, когда кривая состояния двигателя находится на верхнем уровне. Состояние двигателя является заглушенным, когда кривая состояния двигателя находится на нижнем уровне.
В момент T0 времени, двигатель является работающим и сжигающим топливно-воздушную смесь, как указано состоянием двигателя, находящимся на верхнем уровне. Температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска находится на температуре, которая меньше, чем пороговые значения 402-404. LPG в жидком состоянии впрыскивается непосредственно в двигатель, поскольку состояние непосредственного впрыска является включенным, как указано кривой на верхнем уровне. LPG в газообразном состоянии не впрыскивается во впускной канал в двигатель, поскольку состояние впрыска во впускной канал является выключенным, как указано кривой на нижнем уровне.
В момент T1 времени, состояние работы двигателя переходит на нижний уровень, чтобы указывать, что вращение двигателя остановлено. Двигатель может останавливаться в ответ на запрос водителя, или двигатель может быть остановлен автоматически. Состояние непосредственного впрыска также переходит на нижний уровень, чтобы указывать, что топливо не впрыскивается непосредственно при останове двигателя. Впрыск во впускной канал топлива также остается остановленным, и состояние клапана подачи топлива испарителя остается закрытым. Температура в топливных форсунках непосредственного впрыска находится ниже пороговых значений 402-408 температуры.
Между моментом T1 времени и моментом T2 времени, температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска возрастает в ответ на тепло, оставшееся внутри двигателя, во время останова двигателя. Температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска возрастает выше пороговых температур 402 и 404. Состояние двигателя, состояние впрыска во впускной канал, состояние непосредственного впрыска и состояние обратного клапана для топлива непосредственного впрыска остаются неизменными.
В момент T2 времени, состояние двигателя переходит на верхний уровень, чтобы указывать, что двигатель запущен в ответ на требование водителя (не показано). Состояние впрыска во впускной канал также переходит с нижнего уровня на верхний уровень, чтобы указывать, что введен в действие впрыск во впускной канал топлива. Состояние непосредственного впрыска топлива остается на нижнем уровне, чтобы указывать, что непосредственный впрыск топлива выведен из работы. Температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска остается выше пороговых значений 402 и 404 температуры. Обратный клапан непосредственного впрыска также открыт, чтобы предоставлять топливному насосу непосредственного впрыска возможность возвращать топливо и пары в топливный бак. Дополнительно, отдача топливного насоса непосредственного впрыска может регулироваться (например, повышаться), чтобы способствовать охлаждению топливного насоса непосредственного впрыска и направляющей-распределителя для топлива непосредственного впрыска.
Как может наблюдаться, во время горячего замачивания двигателя (например, останова двигателя, в то время как двигатель прогрет), тепло двигателя может повышать температуру в топливных форсунках непосредственного впрыска до температуры, где LPG меняет состояние с жидкого на парообразное. Испаренное топливо возвращается в топливный бак и впрыскивается в окна цилиндров, когда двигатель перезапускается, и температура в топливных форсунках непосредственного впрыска больше, чем пороговое значение 402.
В момент T3 времени, температура топлива на форсунках непосредственного впрыска снижается до температуры, более низкой, чем температура на этапе 402. Топливные форсунки непосредственного впрыска вводятся в действие в ответ на температуру топлива на форсунках непосредственного впрыска ниже, чем температура 402. Кроме того, обратный клапан для топлива непосредственного впрыска закрывается, когда вводится в работу топливный насос непосредственного впрыска. Таким образом, вводятся в действие как топливные форсунки впрыска во впускной канал, так и топливные форсунки непосредственного впрыска.
Между моментом T2 времени и моментом T4 времени, пары топлива текут из топливного бака в двигатель. Пары топлива, втягиваемые из топливного бака, отводят тепло из топливного бака. Отбирание паров топлива из топливного бака понижает температуру топлива на направляющей-распределителе для топлива форсунок непосредственного впрыска, как показано.
В момент T4 времени, температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска снизилась до меньшей, чем пороговые значения 402 и 404. Форсунки непосредственного впрыска остаются введенными в действие, а форсунки впрыска во впускной канал выводятся из работы в ответ на температуру в топливных форсунках непосредственного впрыска, являющуюся меньшей, чем пороговое значение 404. Двигатель остается работающим. Таким образом, двигатель может переключаться с впрыска LPG в газовой фазе на впрыск LPG в жидкой фазе.
Между моментом T4 времени и моментом T5 времени, температура топлива в топливных форсунках непосредственного впрыска убывает, а затем начинает возрастать. Состояние непосредственного впрыска, состояние впрыска во впускной канал, состояние обратного клапана непосредственного впрыска и состояние двигателя остаются неизменными. Температура топлива в форсунках непосредственного впрыска может возрастать после того, как двигатель работает на низкой нагрузке вскоре после работы на более высокой нагрузке.
В момент T5 времени, температура топлива в форсунках непосредственного впрыска возросла до выше уровня 404. Кроме того, температура топливного насоса непосредственного впрыска является приближающейся к, но не достигла уровня 402. Обратный клапан для топлива непосредственного впрыска остается закрытым, и топливные форсунки впрыска во впускной канал вводятся в действие, чтобы отбирать пары газового топлива из топливного бака в ответ на повышение температуры топлива в форсунках непосредственного впрыска до уровня выше 404. Состояние непосредственного впрыска и состояние двигателя остаются на прежних уровнях.
В момент T6 времени, температура топлива в форсунках непосредственного впрыска остыла до ниже уровня 404. Поэтому, топливные форсунки впрыска во впускной канал выводятся из работы и закрываются, чтобы предоставлять возможность впрыска большей доли жидкого топлива, которая может предоставлять возможность дополнительного опережения зажигания, не порождая детонацию в двигателе. Состояние непосредственного впрыска и состояние двигателя остаются на прежних уровнях.
Таким образом, топливо может возвращаться в топливный бак, когда температура топлива в форсунках непосредственного впрыска больше, чем пороговый уровень, не вводя в действие топливные форсунки впрыска во впускной канал. Кроме того, топливные форсунки впрыска во впускной канал могут вводиться в действие, чтобы предоставлять двигателю возможность потреблять LPG в газовой фазе и уменьшать тепловую энергию в баке для хранения топлива, когда введены в действие форсунки непосредственного впрыска.
Как следует принимать во внимание рядовым специалистам в данной области техники, процедура, описанная на фиг. 3, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, рядовой специалист в данной области техники будет осознавать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I4, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.
1. Система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий цилиндр;
топливную систему, содержащую топливную форсунку впрыска во впускной канал, подающую газовое топливо в цилиндр, и топливную форсунку непосредственного впрыска, подающую жидкое топливо в цилиндр, причем топливная система дополнительно содержит топливный насос непосредственного впрыска, подающий первое топливо в топливную форсунку непосредственного впрыска; и
контроллер, содержащий исполняемые команды, хранимые в постоянной памяти, для ввода в работу и вывода из работы топливной форсунки впрыска во впускной канал и топливной форсунки непосредственного впрыска в ответ на температуру топливной системы.
2. Система двигателя по п. 1, в которой температура топливной системы является температурой топлива в направляющей-распределителе для топлива непосредственного впрыска.
3. Система двигателя по п. 1, в которой температура топливной системы является температурой топлива в топливном баке.
4. Система двигателя по п. 1, в которой топливная форсунка впрыска во впускной канал вводится в работу в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру.
5. Система двигателя по п. 1, в которой топливная форсунка непосредственного впрыска выводится из работы в ответ на температуру топливной системы, превышающую пороговую температуру.
6. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая турбонагнетатель и дополнительные команды для увеличения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки непосредственного впрыска.
7. Система двигателя по п. 1, дополнительно содержащая турбонагнетатель и дополнительные команды для уменьшения наддува посредством турбонагнетателя в ответ на ввод в работу топливной форсунки впрыска во впускной канал.
РИСУНКИ
