多燃料输送系统的制作方法
【专利摘要】一种用于向内燃机供给燃料的方法和一种用于将各种燃料类型输送到发动机的燃料系统，该燃料系统构造成容纳液体燃料诸如汽油、乙醇或者它们的掺和物，以及容纳气态燃料诸如CNG、LNG或者LPG。所述发动机构造成基于指定的液体燃料中的任意燃料进行操作，并且能够在液体和气态燃料之间转换。燃料系统包括共用的输送布置，用于选择性地将燃料输送到发动机各汽缸的燃烧室中，输送布置包括构造用于一致地操作的流体输送喷射器和液体配量装置。同一共同流体输送喷射器用于仅气态燃料的输送、仅液体燃料的输送（经由空气辅助输送过程）或者包括气态燃料和液体燃料的燃料混合物的输送。
【专利说明】多燃料输送系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机基于多种燃料的操作。具体地，本发明涉及用于能够使用多种燃料类型的内燃机的燃料系统。
[0002]本发明同样涉及能够基于多种燃料类型操作的内燃机。
[0003]另外，本发明涉及内燃机的燃料系统，该燃料系统被构造用于多种燃料类型到内燃机的输送。
[0004]再另外，本发明涉及用于将燃料输送到内燃机的方法，所述燃料是选自发动机构造成操作所基于的多种燃料类型中选取的一种或者多种燃料类型。
【背景技术】
[0005]【背景技术】的如下讨论仅旨在促进本发明的理解。该讨论并非确认或承认所引用的任何材料是或属于在本申请的 优先权日:期的公知常识。
[0006]由于现存燃料的可用性和多样性，现在以及将来可能均要求车辆能够利用多于一种的燃料类型来操作。特别地，车辆能够依据可用的燃料而使用各种液体和/或气态燃料或者这样的燃料的混合物将是有利的。在燃料供应可能不确定的边远地区，这是特别重要的。另外，由于在一些区域燃料配给基本设施的缓慢发展，一些车辆需要使用气态燃料和液体燃料两者以克服可用性问题。在这样的情况下，车用发动机可能需要基于气态燃料和液体燃料的组合或者液体燃料的混合物来运行。此外，一些发动机可能需要同时使用两种分别的燃料。
[0007]因此，提供能够使用超过一种燃料类型的发动机是有益的。另外，任何这样的发动机会需要被构造成基于气态燃料和液体燃料的组合来运行，并且另外可选地分别基于任一种燃料来运行。
[0008]已经有各种建议用于将两种不同的燃料输送到发动机。
[0009]一种这样的提议公开在US 2002/0195088中，其涉及用于将主燃料和辅助燃料供给到内燃机的双燃料系统。所述双燃料系统利用了构造用于间接燃料喷射的共用燃料喷射器，用于将燃料输送到发动机的进气管道中。所述共用燃料喷射器被连接到两个单独的燃料回路，一个是主燃料的燃料回路，而另一个是辅助燃料的燃料回路。每个燃料回路均具有单独的燃料轨，共用燃料喷射器连接到燃料轨。燃料喷射器具有彼此隔离的两个单独的燃料路径，并且每个燃料路径与相应的燃料轨连通。由于燃料喷射器构造成提供两个单独的燃料路径，两种燃料能够在共同的喷射事件中被输送。但是，两种燃料被分别配量，并被输送通过单独的输送端口，虽然在共用的燃料喷射器内亦如此。因此，两种燃料既不被输送通过同一输送端口，而且在被输送到发动机进气管道之前亦不汇集；即当发动机以双燃料模式操作时，两种燃料在被输送到发动机进气管道中之前不存在混合。
[0010]本发明，在其至少一个应用中，寻求使得发动机能够使用多于一种的燃料类型，并且分别基于任一种燃料类型来操作以及基于两种燃料类型的组合来操作。
[0011]任何这样的发动机将优选地还构造成基于气态燃料和液体燃料的组合来运行，并 且可选地，还分别基于任一种燃料来运行。
【发明内容】
[0012]根据本发明的第一方面，提供了一种用于向内燃机供给燃料的方法，该方法包括:提供第一流体的供给和第二流体的供给，并且选择性地将所述第一流体或者所述第二流体或者其混合物通过共用的输送布置输送到发动机，其中所述第一流体和第二流体中的至少一种包括用于在燃烧室中燃烧的燃料。
[0013]优选地，第一流体包括液体燃料。液体燃料可以包括汽油、酒精燃料诸如乙醇或者甲醇，或者它们的掺合物。
[0014]优选地，第二流体包括气体。
[0015]气体可以包括并不意图用作燃料的气态燃料或者气态流体。后者可以例如包括空气或者惰性气体。
[0016]如在此使用的，术语“气态燃料”指代压缩气体燃料，诸如压缩天然气(CNG)和氢气(H2),以及液化的气态燃料，诸如液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)。
[0017]该方法可以进一步包括提供第三流体的供给并且选择性地将第三流体输送到燃烧室。
[0018]该方法可以包括选择性地在第二流体和第三流体之间切换。
[0019]该方法还可包括选择性地输送第二流体和第三流体的混合物。
[0020]优选地，共用的输送布置包括至少一个输送端口，其中包括第一流体或者第二流体或者它们的混合物的流体的输送在输送事件中经由至少一个输送端口执行。典型地，共用的输送布置包括单个输送端口，其中输送事件中的流体输送完全地通过所述单个输送端口。但是，在一些情况中，共用的输送布置可以包括若干输送端口，其中包括第一流体或者第二流体或者它们的混合物的流体输送在输送事件中经由若干输送端口执行。在这样的示例中，输送的流体将在相关的输送端口之间分配。因此，如果例如输送的流体包括流体的混合物，则一定比例的流体混合物将被输送通过每个输送端口。包括流体混合物的不同流体不会被彼此分开地输送通过不同的输送端口，而是流体混合物会在相关的输送端口之间分离。这种情形的一个示例可能是:流体混合物需要以分布式方式输送到燃烧室，其中流体混合物中的一部分在燃烧室中沿一个方向指向，而流体中的另外部分在燃烧室中沿另一方向指向。如果输送的流体仅包括第一流体或者第二流体，则适用同样的情形，其中相关的流体在输送端口之间分配。
[0021]共用的输送布置可以构造成执行液体配量和流体输送两者的功能。在仅涉及气态燃料的燃料供给要求中，共用的输送布置操作以执行流体输送的功能，而不执行液体配量的功能，因为不需要液体配量。
[0022]优选地，共用的输送布置具有液体配量部和流体输送部。
[0023]优选地，液体在存在气体的情况下由液体配量部输送到流体输送部中作为配量量(metered quantity)的液体,并且气体在喷射事件期间被作为配量量输送。利用该布置，输送液体和气体两者的配量量。
[0024]所述喷射事件可能涉及输送液体和气体，其中被输送的气体的量被调节以允许所述量的液体随同气体被输送。[0025]优选地，液体在存在气体的情况下由液体配量部输送到流体输送部中作为配量量的液体，并且气体在喷射事件期间被输送为配量量，其中配量量的气体被调节以允许所述量的液体随同气体被输送。
[0026]调节喷射事件以补偿喷射时要输送的液体的量可以采取适当的形式，包括例如调节喷射事件的持续时间、调节喷射事件期间的气体压力、调节喷射的流体量，或者它们的任
意组合。
[0027]更具体地，在一种布置中，喷射事件的持续时间被调节以在喷射期间补偿被喷射的液体对于流速的影响。在另一布置中，喷射事件期间的气体压力被调节以在喷射期间补偿被喷射的液体对于流速的影响。在再一布置中，喷射的液体的量被调节以在喷射期间补偿被喷射的液体对于流速的影响。
[0028]优选地，喷射的气体的量由喷射事件的持续时间控制。
[0029]优选地，共用的输送布置包括被构造成协同操作的流体输送装置和液体配量装置，其中液体由液体配量装置配量并被输送到流体输送装置，并且气体在喷射事件期间由流体输送装置配量。以这种方式，液体配量装置和流体输送装置协作以提供共同的输送组件。利用这样的布置，流体输送装置提供了流体输送部，而液体配量装置提供了液体配量部。但是应该理解，共用的输送布置可以包括构造成执行液体配量和流体输送两者的功能的单个装置。
[0030]流体输送布置可以构造用于直接喷射、或者间接喷射，诸如端口燃料喷射或多点燃料喷射。
[0031]优选地，流体输送装置构造成具有用于流体输送的输送端口，其中流体输送是单种流体或者流体的混合物。
[0032]如在此使用的，术语“输送端口 ”被采用为包括开放和闭合用于控制流体输送的路径。
[0033]优选地，输送端口包括位于流体输送装置内的单个输送端口。但是，在某些情况下，流体输送装置可以包括若干输送端口，其中包括第一流体或者第二流体或者它们的混合物的流体的输送在输送事件中经由若干输送端口执行。
[0034]优选地，流体输送装置被构造用于被输送的流体到发动机燃烧室内的直接喷射。
[0035]其中共用的输送布置包括被构造成协同操作的流体输送装置和液体配量装置，流体输送装置和液体配量装置之间的相互作用被设计成实现液体通过输送布置的一致传输。
[0036]液体和气体的配量可以是不同的顺序，以使液体的配量在喷射事件之前完成，或者存在一些重叠以使在喷射事件的至少部分期间发生液体的配量。
[0037]换句话说，在一种布置中，液体在喷射事件之前被配量并且气体在喷射事件期间被配量。在另一布置中，液体的配量在某部分与液体和气体的混合物到燃烧室内的输送相重叠；即，液体的配量在某部分与从输送布置到燃烧室的混合物的输送相重叠。
[0038]优选地，要输送的液体的量以及要随同液体输送的气体的相应量基于要输送的液体的量来确定。
[0039]在喷射事件中要输送的液体的量的确定可通过任意合适的方式完成。典型地，该确定依据发动机的工作参数和负荷需要(在机动车辆的情况中包括传动装置需要)来完成。
[0040]优选地，在喷射事件中要输送的液体的量的确定通过适于控制执行根据本发明的方法的燃料系统的操作的控制系统来进行，该控制系统诸如是发动机控制单元(ECU)。
[0041]在一个布置中，所述方法还包括参考“查找”图或表以确定流体的选定量对于流体输送装置的气体流动的特性影响。
[0042]在另一布置中，可以使用数学方程式来表示选定量的流体对于流体输送装置的气体流动的特性影响。
[0043]优选地,要随同液体燃料输送的气态燃料的相应量的确定通过基于要输送的液体的量的预测来进行。该预测可以通过参考“查找”图或表来进行。
[0044]典型地，ECU将参考“查找”图或表以基于液体燃料的量确定需要的气态燃料的量。
[0045]液体可以包括单种液体或者多种液体的混合物。混合物可以根据液体的工作或性能要求来掺合。
[0046]气体可以包括单种流体或者多种流体的混合物。
[0047]液体可以包括液体燃料。
[0048]在一种形式中，气体可以包括气态燃料。如在此使用的，术语“气态燃料”指代压缩气体燃料，诸如压缩天然气(CNG)和氢气(H2),以及液化的气态燃料，诸如液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)。
[0049]典型地，液体燃料和气态燃料包括烃类燃料。烃类燃料可以包括CNG、LNG、LPG、氢、汽油、柴油、乙醇和它们中的任意一种或多种的混合物。
[0050]在另一形式中，气体可以包括非燃料的气态流体。气态流体可以包括仅有助于被输送的双流体(液体和气态流体的混合物)的体积的非活动流体。气态流体可以例如包括通过废气再循环过程(EGR)可得到的发动机排气的一部分、二氧化碳或者惰性气体。替代地，气态流体可以包括在被输送的流体混合物内的有效流体。气态流体可以例如包括氧化剂，诸如空气。
[0051]该方法可以在空气辅助燃料输送系统中执行，其中输送的空气(如气态流体)的所述量被配量。
[0052]流体输送布置在每个发动机循环可以使用一次或多次。
[0053]通往共用的输送布置的气体供给的压力可以根据发动机的燃料供给需求而变化。较高的气体压力可用以实现所需的气态燃料流率。较低的气体压力可以在气体用于液体燃料的输送时使用。这可以有助于降低空气压缩机的工作压力，其中空气压缩机用以将压缩空气供给作为气体辅助液体燃料输送过程的气体。另外，较低的压力可以在需要较低的气态燃料流率时使用。
[0054]根据本发明的第二方面，提供了一种用于向内燃机供给燃料的方法，该方法包括提供第一燃料的供给和第二燃料的供给，以及选择性地将第一燃料或者第二燃料或者它们的混合物通过共用的输送布置输送到发动机。
[0055]根据本发明的第三方面，提供了一种用于向内燃机供给燃料的方法，该方法包括提供液体燃料的供给和气态燃料的供给，以及选择性地将液体燃料或者气态燃料或者它们的混合物通过共用的输送布置输送到发动机。
[0056]根据本发明第三方面的方法可以进一步包括提供气体的供给并且选择性地将气体输送到燃烧室，其中气体并不是燃料。在这一布置中，气体是独立于气态燃料的流体。气体可以例如包括空气或者惰性流体。[0057]气体可以选择性地作为与液体燃料的混合物被输送到燃烧室。
[0058]气体可以选择性地作为与气态燃料的混合物被输送到燃烧室。
[0059]该方法可以包括选择性地在气态燃料和气体之间切换。
[0060]根据本发明的第四方面，提供了一种用于发动机的燃料系统，该燃料系统依照根据本发明第一、第二或第三方面的方法将燃料输送到发动机。
[0061]根据本发明的第五方面，提供了一种用于发动机的燃料系统，所述燃料系统包括用于第一流体的第一流体回路和用于第二流体的第二流体回路，所述第一流体回路和第二流体回路与共用的输送布置连通用于将燃料输送到发动机，其中被输送的燃料包括通过所述共用的输送布置输送到发动机的所述第一流体或者所述第二流体或者它们的混合物。
[0062]优选地，第一流体回路被构造用于液体燃料的输送。
[0063]优选地，第二流体回路被构造用于气态燃料的输送。
[0064]优选地，燃料系统包括构造用于压缩空气到共用的输送布置的输送的第三流体回路。
[0065]优选地，第二流体燃料回路和第三流体回路沿着共同路径选择性地与共用的输送布置连通，据此到共用的输送布置的输送能够选择性地在第二流体燃料回路和第三流体回路之间切换。
[0066]优选地，该燃料系统还包括适于控制流体输送装置和液体配量装置的操作的控制部件。
[0067]优选地，控制部件包括如电子控制单元(E⑶)。
[0068]流体输送布置可以构造用于直接喷射、或者间接喷射，诸如端口燃料喷射或多点燃料喷射。
[0069]根据本发明的第六方面，提供了一种内燃机，该内燃机适于依照如上限定的根据本发明的方法被供给燃料。
[0070]根据本发明的第七方面，提供了一种内燃机，该内燃机具有如上文中限定的根据本发明的燃料系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0071]参考下面关于如附图中所示的本发明一个具体实施例的描述，将更好地理解本发明，在其中:
[0072]图1是根据所述实施方式的燃料系统的示意图；以及
[0073]图2是在根据第一实施方式的喷射系统中使用的流体喷射器的截面图。
【具体实施方式】
[0074]本实施方式涉及将各种燃料类型输送到发动机的燃料系统10，其中选定的燃料类型典型地根据它们的可用性来选择。燃料系统10能够构造成容纳液体燃料和气态燃料，液体燃料诸如是汽油、乙醇或者它们的渗合物，气态燃料诸如是CNG、LNG或者LPG。发动机构造成基于指定的液体燃料中的任意燃料来操作，并且能够在液体和气态燃料之间转换。
[0075]燃料系统10能够选择性地操作以输送仅气态燃料、仅液体燃料(经由空气辅助输送过程)，或者包括气态燃料和液体燃料的燃料混合物。[0076]当输送到燃烧室中的燃料包括气态燃料和液体燃料的混合物时，液体燃料的量包括配量量，并且气态燃料的量包括取决于输送的液体燃料的配量量的控制量。更具体地，气态燃料的量通过预测来调整。
[0077]在本实施方式中，燃料系统10构造用于直接喷射式火花点燃发动机，但本发明可以应用于压燃式发动机。本发明也可被用于间接喷射，诸如端口燃料喷射或者多点燃料喷射。
[0078]在所示的布置中，发动机包括多缸发动机，燃料系统10包括相应的共用的输送布置11，用于选择性地将流体输送到每个发动机气缸的燃烧室中。当然，本发明也可被用于单缸发动机。
[0079]在示出的布置中，每个共用的输送布置11包括构造用于协同工作的至少一个流体输送装置12和至少一个液体配量装置31，如将稍后说明的。流体输送装置12包括流体输送喷射器。利用这一布置，共用的输送布置11包括含有流体输送装置12和液体配量装置31的共用输送组件。
[0080]本实施方式的特征在于，到每个燃烧室中的燃料输送通过同一流体输送装置。换句话说，该同一流体输送装置12的使用与燃料类型无关。更具体地，根据发动机在任何时间的燃料供给要求，流体输送装置12用于仅气态燃料的输送、仅液体燃料的输送(经由空气辅助输送过程)或者包括气态燃料和液体燃料的燃料混合物的输送。
[0081]燃料系统10包括液体燃料回路15、气态燃料回路17和压缩空气回路19，这些回路均与每个流体输送装置12连通。这三个回路共用一些共同的部件，如将稍后清楚的。在本实施方式中，气态燃料回路17和压缩空气回路19构造成基于互斥方式操作；即在任一时间点，气态燃料回路17或者压缩空气回路19中仅任一个能够操作，如将稍后清楚的。在其它实施方式中，燃料系统可以构造成在同一喷射事件中输送气态燃料和空气两者；即，气态燃料回路17和压缩空气回路19可以独立于彼此地操作，用于相应的气体(气态燃料或者空气)到共同的流体输送装置12的输送。
[0082]共用的输送布置11可以将来自气态燃料回路17的气态燃料或者来自压缩空气回路19的加压空气(air under pressure)作为推动剂,用于将来自液体燃料回路15的配量量的液体输送到发动机的相应燃烧室。
[0083]流体输送装置12构造成适应选定的气态燃料的所需输送流率。这可以通过气态燃料的物理特性和供给压力的组合来实现。然后，对于气态燃料的喷射量的控制通过对(一个或多个)喷射事件的持续时间的控制来提供。
[0084]适于用作流体输送装置12的合适流体输送喷射器在图2中示出，并且将稍后描述。
[0085]液体燃料回路15包括液体燃料供给(未示出)，该液体燃料供给包括燃料箱、液体燃料泵21、燃料过滤器23、压力传感器25、压差调节器27、燃料返回路径28和液体压力阀29。
[0086]液体燃料回路15另外包括液体配量装置31，用于将配量量的液体燃料输送到每个流体输送装置12。更具体地，每个液体配量装置31布置成将配量量的液体燃料输送到相应的流体输送装置12。液体配量装置31安装于被整合在液体回路15中的液体燃料轨33中，用以接收液体燃料并且将其传输到液体配量装置31。[0087]气态燃料回路17包括气态燃料供给，气态燃料供给包括燃料箱41、过滤器43、调整气态燃料的供给压力的压力调节器45以及压力和温度传感器49。
[0088]压缩空气回路19包括加压空气的供给51。在所示的布置中，空气供给51包括空气压缩机53，空气压缩机53通过空气压缩机节气阀57与发动机的进气歧管55连通。
[0089]气态燃料回路17和压缩空气回路19选择性地沿着共同路径61与流体输送装置12连通，共同路径61整合了其中整合有流体输送装置12的气体轨63。
[0090]燃料系统10还包括用于控制燃料系统的工作的控制部件71，诸如电子控制单元(EOT)。具体地，E⑶71控制流体输送装置12和液体配量装置31的操作。另外，E⑶71控制阀73和阀75，气态燃料回路17能够通过阀73选择性地与共同路径61连通，压缩空气能够通过阀75选择性地与共同路径61连通。在本实施方式中，控制布置在于在发动机操作期间的任一时刻，仅气态燃料回路17或者压缩空气回路19能够与流体输送装置12连通。
[0091]E⑶71接收来自各个的传感器的输入信号，这些信号提供了与发动机的工作状态和传动装置需要有关的信息。E⑶输出各种控制信号，特别包括与流体输送装置12和液体配量装置31的操作有关的控制信号。
[0092]E⑶71能够改变液体配量装置31的工作参数，以配量所需的到流体输送装置12中的液体燃料的量。
[0093]E⑶71另外能改变流体输送装置12的工作参数，以配量所需量的被喷射的来自气态燃料回路17的气态燃料或者来自压缩空气回路19的空气(如根据发动机的燃料供给需求可能的情况)。
[0094]ECU71基于来自各种传感器的提供与发动机的工作状态和传动装置需要有关的信息的输入信号来确定燃料供给需求。具体地，ECU71确定要传输到发动机的燃料类型，这必需考虑到可用的燃料类型以及发动机的工作参数和负荷要求。
[0095]在该实施方式中，燃料供给能够是以下情形中的任一种:(a)仅气态燃料；(b)仅液体燃料(经由空气辅助输送过程)；或者(C)包括气态燃料和液体燃料的燃料混合物。重要的是，无论通过何种手段供给燃料均使得燃料通过同一流体输送喷射器15 (并且通过其同一输送端口)被输送到发动机，该流体输送喷射器15能够处理各不同燃料到发动机的喷射。
[0096]如果燃料供给要求仅是气态燃料，则液体回路15和压缩空气回路19两者均是非活动的，并且仅气态燃料被供给到流体输送喷射器31。
[0097]如果燃料供给要求仅是液体燃料，则气态燃料回路17是非活动的，并且液体回路15和压缩空气回路19协同操作。液体回路15将配量量的液体燃料通过液体配量装置31供给到流体输送装置12，并且压缩空气回路19将加压空气供给到流体输送装置12，其中在喷射事件期间，空气被用以将配量的液体燃料传输到燃烧室中。以这种方法，液体燃料通过空气辅助过程来输送。
[0098]如果燃料供给要求是包括气态燃料和液体燃料的燃料混合物，则压缩空气回路19是非活动的，并且液体燃料回路15和气态燃料回路17协同操作。液体回路15将配量量的液体燃料通过液体配量装置31供给到流体输送喷射器15，气态燃料回路17将加压的气态燃料供给到流体输送喷射器15，其中在喷射事件期间，气态燃料用以将配量的液体燃料传输到燃烧室中。利用这一布置，液体燃料的配量和气态流体的配量被单独地执行。具体地，液体配量装置31对液体燃料配量，而气态流体通过流体输送装置12的操作来配量，其中配量功能由流体输送装置12的开度规范(opening regime,具体地包括开口定时)来控制。此外，通过共用的输送布置11输送的流体量可以是系统内的差压以及流体的质量流率特性的函数。
[0099]E⑶71操作液体配量装置31，以将所需量的液体燃料输送到流体输送装置12中。ECU71另外预测输送必需比例的气态燃料所需的气态燃料流量，并且相应地操作流体输送装置12。
[0100]具体地，E⑶参考“查找”图或表，以确定流体输送装置12的工作参数，从而输送必需量的气态燃料。具体地，ECU在输送预测的气态燃料流量必需的持续时间上操作流体输送装置12。
[0101]“查找”图或表的输入可以包括多种因素，诸如液体燃料流量、发动机转速以及如由压力和温度传感器49确定的气态燃料的压力和温度。“查找”图或表考虑到流体输送装置12的特性来提出。另外还可以允许与闭环系统映射，其中从一个或多个传感器提供反馈，诸如例如氧传感器。
[0102]另外，保持并控制在液体供给和气体供给之间的差压，以便能够通过液体配量装置31实现可控的流率。在这方面，液体燃料回路15中的压差调节器27调整所供给的压缩空气和液体燃料的压力，以使液体燃料的压力处于高于压缩空气压力的预定水平，从而能够在压缩空气的压力下配量液体燃料。
[0103]现在参考图2，示出了适于用作流体输送装置12的燃料喷射器组件80。
[0104]流体输送组件80包括主体81，主体81具有主体部83和在端部87处终止的尖端部85，端部87整合有阀89，阀89能够将配量量的流体输送通过与该阀相对应的输送端口90。主体81整合有用于将流体运送到端部87的中心通道91。中心通道91具有与阀89连通的远端95和用于接收配量量的液体燃料和非配量流量的气体(或者是来自气态流体回路17的气态流体或者是来自压缩空气回路的空气，如根据燃料供给要求可能的情况)的近端97。
[0105]通道91的近端97与主体部83内的空间101连通。
[0106]通道91、空间101和容积103 —起用于输送布置11的保持腔室104的作用，配量量的液体燃料能够被输送到保持腔室104中。主体部83还整合有被构造成接收相应的液体配量装置31 (图2中未示出)的头部105，液体配量装置31能够操作以选择性地将液体燃料以配量量输送到保持腔室104中。
[0107]主体81还被构造成接收加压气体(或者是来自气态流体回路17的气态流体或者是来自压缩空气回路19的空气，如根据燃料供给要求可能的情况)。气体经由容积103以未配量状态输送到输送装置12中。
[0108]气态流体在流过输送装置12及其保持腔室104时运送形成的流体混合物，用于通过尖端部85的端部87喷射，其中阀89配量通过相应的输送端口 90喷射的流体混合物的量。随着流体混合物流过输送端口 90，混合物中的液体被雾化。
[0109]优选地，流体输送装置12和液体配量装置31之间的接口被设计成实现液体通过共用的输送布置11的一致传输。
[0110]在喷射事件之后，在共用的输送布置11中可能残留有一些残余的液体燃料。理想的是，将共用的输送布置11构造成实现从中通过的液体的一致传输，并且共用的输送布置优选地设计成实现该目标。
[0111]为实现液体通过共用的输送布置11的一致传输的目的，在喷射事件终了时的残余燃料可以典型地小于最大输送燃料的大约60%。
[0112]流体输送装置12和液体配量装置31之间的接口可以参考这样的构造特征来设计，诸如使液体输送到保持腔室104中的一点和与空间101连通的通道91的近端97之间的间隙，和/或使液体输送到保持腔室104中的一点与阀89之间的距离。使液体输送到保持腔室104中的一点与通道91的近端97之间的间隙能够变化，但可以是大约IOmm或更小。在所示的布置中，所述间隙是大约1.5mm到2_，但这当然可以改变。在使液体输送到保持腔室104中的一点与阀89之间的距离也能够变化，但可以是大约60mm或更小。
[0113]典型地，阀89包括中空通道，以传输位于在阀89开口时形成的喷射器出口附近的液体燃料。
[0114]重要的是，流体输送装置12需要选择成且构造成允许气态流体的符合要求的配量和输送。在实践中，标准的直接喷射液体燃料喷射器不会如上述的用于共用的输送布置11的输送装置12那样合适。此外，值得再次明确的是，在不同情况下，输送装置12需要能够配量和/或输送流体至发动机的燃烧室，其功能视发动机运转所基于的燃料的具体类型而定。如先前提及的，液体燃料的配量和气体的配量单独地执行。在所示的布置中，液体燃料通过液体配量装置31配量，液体配量装置31定位在头部105上并且可操作以将配量量的液体燃料输送到输送装置12的保持腔室104中。另外，气体通过阀89的操作来配量，其中配量功能由阀的开度规范(特别地包括开口的定时)来控制。
[0115]如先前提及的，依赖于发动机的燃料供给要求，气体可以包括气态燃料或者空气。在仅包括液体燃料的燃料供给要求中，气体将包括空气，以提供空气辅助输送过程。在压燃式发动机的燃料供给要求中，其中该压燃式发动机构造用于以气态燃料和液体燃料作为用于压缩点火的引燃燃料的双燃料操作，气体将包括气态燃料，而液体燃料可以是柴油。通过这样的布置，气态燃料还将用以传输来自输送装置12的保持腔室104的液体燃料，用于喷射通过尖端部85的端部87 (以类似于空气辅助输送过程中的空气的方式)。
[0116]经由燃料混合物的燃料供给能够在一些应用中提供优点，包括更好的可燃性和更好的燃烧。
[0117]特别有用的燃料混合物可以包括柴油和CNG，其中柴油成分提供压缩点火。通常认为直至约95%的CNG和5%的柴油的燃料混合物仍会实现压缩点火(依据发动机载荷)。
[0118]燃料系统10可以操作以从一种燃料类型的输送切换到另一燃料类型。
[0119]根据本实施方式的燃料系统能够用于以两冲程和四冲程循环操作的发动机。此夕卜，它们能够用于火花点火式发动机和压燃式发动机。
[0120]在其它实施方式中，液体燃料回路15可以构造成输送液体，而非燃料。液体可以例如包括水。水可能因各种原因被输送到燃烧室中，包括由于爆燃压缩(knocksuppression)、汽缸压力的控制和燃烧过程控制。
[0121]在仍另外的实施方式中，气态燃料之外的气体可以输送到燃烧室中。气体可以包括仅有助于被输送的双流体(是液体和气态流体的混合物)的体积的非活动流体。气体可以例如包括通过废气再循环过程(EGR)可得到的发动机排气的一部分、二氧化碳或者惰性气体。替代地，气体可以包括在被输送的流体混合物内的有效流体。气体可以例如包括氧化齐U，诸如空气。
[0122]依据上文所述，显而易见的是，本实施方式提供了使发动机能够基于各种燃料类型进行操作的有效方式，其中选定的燃料类型典型地基于它们的可用性来选择。发动机构造成基于指定的燃料类型中的任意类型进行操作，并且能够在液体和气态燃料之间转换。这样的布置在其中燃料可用性变化的情况中可能是特别有利的。举例来说，可能存在其中发动机基于一个燃料类型进行操作的情形。随着燃料耗尽且需要再加注燃料，可能使相同的燃料类型在相关场所不可获得。在这样的情况下，可以改变发动机的燃料供给模式，以使其能够基于在该场所中可得到的另一指定的燃料类型进行操作。因此，发动机能够继续操作，即使燃料可用性发生变化。
[0123]应理解，本发明的范围并不局限于所述实施方式的范围。
[0124]在所述和所示出的实施方式中，燃料系统设置用于两种燃料供给(诸如汽油的液体燃料，以及诸如CNG的气态燃料)以及压缩空气的供给。
[0125]如前所述，根据本发明的燃料系统可以用于将各种燃料类型的输送到发动机。发动机能够构造成基于指定的液体燃料的中的任一种进行操作，并且可选地，能够在液体和气态燃料之间切换。燃料系统可以例如构造成适应至少一个液体燃料类型(和可能地若干不同的液体燃料类型)以及至少一个气态燃料类型(和可能地若干不同的气态燃料类型)，并且在各种燃料类型之间切换。装配有构造用于基于各种燃料类型来操作的发动机的车辆将典型地具有:多个存贮系统(诸如储罐)，用于分别地保持各种燃料类型；和燃料系统，能够根据需求将多种燃料类型输送到发动机。
[0126]另外，在所述的实施方式中，流体输送组件80包括单输送端口 90。其它的布置也是可能的；例如，流体输送组件可以构造成具有若干输送端口，其中输送的流体被分配在输送端口之间。因此，如果例如输送的流体包括流体的混合物，则一定比例的流体混合物将被输送通过每个输送端口。包括流体混合物的不同流体不会被彼此独立地输送通过不同的输送端口，而是流体混合物会在相关的输送端口之间分离。
[0127]在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外地要求，词语“包括”或其变形将理解为包括指定的整体或者整体组，而不排除任何其它的整体或整体组。
【权利要求】
1.一种用于向内燃机供给燃料的方法，所述方法包括:提供第一流体的供给和第二流体的供给，并且选择性地将所述第一流体或者所述第二流体或它们的混合物通过共用的输送布置输送到发动机，其中所述第一流体和第二流体中的至少一个包括用于在燃烧室中燃烧的燃料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流体包括液体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述液体包括液体燃料。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述第二流体包括气体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述气体包括气态燃料。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述气体包括并不旨在用作燃料的气态燃料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括提供第三流体的供给并且选择性地将所述第三流体输送到燃烧室。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括选择性地在所述第二流体和第三流体之间切换。
9.根据权利要求7或8所述的方法，进一步包括选择性地输送所述第二流体和第三流体的混合物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一流体或者所述第二流体或者它们的混合物在输送事件中被输送通过共同的输送装置，其中所述第一流体和第二流体中的至少一个包括用于在所述发动机的燃烧室中燃烧的燃料。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述共用的输送布置构造成执行液体配量和流体输送这两者的功能。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述共用的输送布置具有液体配量部和流体输送部。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述液体在存在气体的情况下由所述液体配量部输送到所述流体输送部中作为配量量的液体，并且所述气体在喷射事件期间被输送作为配量量，据此，输送了所述液体和气体两者的配量量。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述喷射事件包括输送所述液体和所述气体，其中被输送的所述气体的量被调节以允许所述量的液体随同所述气体被输送。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述液体在存在气体的情况下由所述液体配量部输送到所述流体输送部中作为配量量的液体，并且所述气体在所述喷射事件期间被输送为配量量，其中所述配量量的气体被调节以允许所述量的液体随同所述气体被输送。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，调节所述喷射事件以补偿在喷射期间被输送的液体的所述量包括如下中的至少一种:调节所述喷射事件的持续时间，调节在所述喷射事件期间所述气体的压力，调节被喷射的流体的量，或者它们的任意组合。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述共用的输送布置包括被构造成协同操作的流体输送装置和液体配量装置，其中所述液体由所述液体配量装置配量并被输送到所述流体输送装置，并且所述气体在所述喷射事件期间由所述流体输送装置配量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体输送布置被构造用于直接喷射。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述流体输送装置构造成具有用于流体输送的输送端口，其中所述流体输送是单种流体或者流体的混合物的输送。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述输送端口包括位于所述流体输送装置内的单个输送端口。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述流体输送装置被构造用于被输送的所述流体到发动机燃烧室内的直接喷射。
22.根据权利要求17到21中任一项所述的方法，其中，所述流体输送装置和所述液体配量装置之间的相互作用实现所述液体通过所述输送布置的一致输送。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液体和所述气体的配量可以是不同的顺序，以使所述液体的配量在喷射事件之前完成。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中，所述液体和所述气体的配量使得存在一些重叠，以使所述液体的配量在喷射事件的至少一部分期间发生。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定要输送的液体的量，并且要随同所述液体输送的气体的相应量基于要输送的液体的所述量来确定。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法在空气辅助燃料输送系统中执行，其中在所述气态流体被配量时输送空气的所述量。
27.一种用于向内燃机供给燃料的方法，所述方法包括提供第一燃料的供给和第二燃料的供给，以及选择性地将所述第一燃料或者所述第二燃料或者它们的混合物通过共用的输送布置输送到发动机。
28.一种用 于向内燃机供给燃料的方法，所述方法包括提供液体燃料的供给和气态燃料的供给，并且选择性地将所述液体燃料或者所述气态燃料或者它们的混合物通过共用的输送布置输送到发动机。
29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括提供气体的供给并且选择性地将所述气体输送到燃烧室，其中所述气体不是燃料。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述气体作为与所述液体燃料的混合物被选择性地输送到燃烧室。
31.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述气体作为与所述气态燃料的混合物被选择性地输送到燃烧室。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的方法，进一步包括选择性地在所述气态燃料和所述气体之间切换。
33.一种用于发动机的燃料系统，所述燃料系统利用根据前述权利要求中任一项所述的方法将燃料输送到发动机。
34.一种用于发动机的燃料系统，所述燃料系统包括用于第一流体的第一流体回路和用于第二流体的第二流体回路，所述第一流体回路和第二流体回路与共用的输送布置连通用于将燃料输送到发动机，其中所述燃料包括通过所述共用的输送布置输送到发动机的所述第一流体或者所述第二流体或者它们的混合物。
35.根据权利要求34所述的燃料系统，其中，所述第一流体回路被构造用于液体燃料的输送。
36.根据权利要求34或35所述的燃料系统，其中，所述第二流体回路被构造用于气态燃料的输送。
37.根据权利要求34、35或36所述的燃料系统，进一步包括第三流体回路，所述第三流体回路被构造用于压缩空气到所述共用的输送布置的输送。
38.根据权利要求34至37中任一项所述的燃料系统，其中，所述第二流体燃料回路和所述第三流体回路沿着共同路径选择性地与所述共用的输送布置连通，据此到所述共用的输送布置的输送能够选择性地在所述第二流体燃料回路和所述第三流体回路之间切换。
39.根据权利要求34至38中任一项所述的燃料系统，其中，所述燃料系统还包括适于控制所述流体输送装置和液体配量装置的操作的控制部件。
40.根据权利要求39所述的燃料系统，其中，所述控制部件包括如电子控制单元(ECU)。
41.根据权利要求34至39中任一项所述的燃料系统，其中，所述流体输送布置被构造用于直接喷射。
42.根据权利要求34至41中任一项所述的燃料系统，其中，所述共用的输送布置包括被构造成协同操作的流体输送装置和液体配量装置，其中所述液体由所述液体配量装置配量并被输送到所述流体输送装置，并且所述气体在所述喷射事件期间由所述流体输送装置配量。
43.根据权利要求42所述的燃料系统，其中，所述流体输送装置构造成具有用于流体输送的输送端口，其中所述流体输送是单种流体或者流体的混合物的输送。
44.根据权利要求43所述的燃料系统，其中，所述输送端口包括位于所述流体输送装置内的单个输送端口。
45.根据权利要求43或44所述的燃料系统，其中，所述流体输送装置被构造用于被输送的所述流体到发动机燃烧室内用于直接喷射。
46.一种适于利用根据权利要求1至32中任一项所述的方法供给燃料的内燃机。
47.一种具有根据权利要求33至46中任一项所述的燃料系统的内燃机。
【文档编号】F02B69/04GK103890346SQ201280042977
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月4日
【发明者】D.J.卡利 申请人:奥比托澳大利亚有限公司