用于加注汽油与cng混合燃料的车辆的使用策略的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于加注汽油与CNG混合燃料的车辆的使用策略。
【背景技术】
[0002]压缩天然气(CNG)是有益于减少发动机爆震、有益于减少冷起动事件中的碳氢化合物排放以及有益于减少发动机运转期间的二氧化碳排放的高辛烷燃料。然而，相比于液体燃料(诸如柴油燃料或汽油)，CNG具有较低的能量密度。这通常需要将CNG封装在低温性气瓶(以液化天然气(LNG)的形式)中或封装在高压箱(近似200-250个大气压)中。
[0003]为了增加距离以及车辆中存储的总燃料量，CNG可以结合汽油或柴油燃料使用，从而需要车辆针对最佳性能在燃料之间切换。然而，对于所有车辆而言，空间限制不允许包括独立的燃料箱。优选系统可以是将液体燃料和加压气体燃料一起存储在单个箱中的一个系统。具体地，当在相对低的压力(?10atm)下被存储在一起时，CNG能够部分地溶在汽油或柴油燃料中。
[0004]将加压气体燃料与液体燃料的混合物存储在单个箱内对燃料使用提出了挑战，以便获得使加压气体燃料和液体燃料都可用于燃烧的益处。虽然已经针对具有多个燃料箱的车辆开发了燃料使用策略，但是这些方案不足以控制具有单个混合燃料箱的车辆的燃料使用。在一些示例中，液体燃料运转可以取决于燃料箱压力在阈值之上，以便将液体燃料分配到燃料轨道。另外，例如，液相成分可以含有CNG与汽油或柴油燃料的混合物。这种混合物具有与任一单独的CNG或汽油/柴油燃料不同的性质，并且必须在车辆的燃料使用策略中予以考虑。
【发明内容】
[0005]发明人在此已经认识到上述问题，并且已经开发了至少部分地解决这些问题的系统和方法。在一个不例中，一种用于发动机的方法，包括:响应于燃料箱中的压力低于压力阈值，仅将液体燃料喷射到发动机汽缸内，燃料箱存储液体燃料和部分地溶在液体燃料中的加压气体燃料。以此方式，可以节省加压气体燃料，因此维持燃料系统内的压力梯度，并且允许加压气体燃料例如在冷起动状况期间的明智使用。
[0006]在另一示例中，一种用于内燃发动机的燃料系统，包括:燃料箱，其被配置为存储液体燃料和能够部分地溶在液体燃料中的加压气体燃料；一组直接燃料喷射器，其与一组汽缸连通；第一燃料管路，其被耦接在所述一组直接燃料喷射器与燃料箱之间，第一燃料管路被配置为向所述一组直接燃料喷射器供应液体燃料；一组进气道燃料喷射器，其与所述一组汽缸连通；第二燃料管路，其被耦接在所述一组进气道燃料喷射器与燃料箱之间，第二燃料管路被配置为向所述一组进气道燃料喷射器供应加压气体燃料；以及控制器，其被配置为具有存储在非临时性存储器中且可由处理执行如下动作的指令:响应于燃料箱中的压力低于压力阈值，使用来自所述一组直接燃料喷射器的燃料而不使用来自所述一组进气道燃料喷射器的燃料运转所述一组汽缸。以此方式，发动机可以只以直接喷射的液体燃料运转，且同时维持足够的辛烷可用性。
[0007]在另一示例中，一种用于具有被配置为存储液体燃料和能够部分地溶在液体燃料中的加压气体燃料的燃料箱的发动机的方法，其包括:响应于燃料箱中的压力低于压力阈值，仅将液体燃料喷射到发动机汽缸内；以及响应于燃料箱的液面低于液面阈值，仅将加压气体燃料喷射到发动机汽缸内。以此方式，如果需要，可以基于当前的燃料可用性，维持发动机以液体燃料、加压气体燃料或两种燃料的组合来运转的能力。
[0008]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是易于理解。
[0009]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被所附于【具体实施方式】的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0010]图1示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例实施例。
[0011]图2示出了被配置为以气体燃料与液体燃料的混合物运转的发动机和燃料系统的示意图。
[0012]图3示出了用于图1和图2中所描述的发动机和燃料系统的燃料使用策略的示例高级流程图。
【具体实施方式】
[0013]本发明涉及用于包括以液体燃料和气体燃料二者运转的燃料系统的发动机系统的燃料使用策略的系统和方法，其中这两种燃料被一起存储在高压燃料箱中。该发动机系统可以包括被配置为具有如图1所示的进气道燃料喷射器和直接燃料喷射器的汽缸。该发动机系统可以包括耦接至具有如在2中所描述的燃料输送系统的燃料系统的多缸发动机。图3图示说明了用于图1和图2中所描述的发动机系统的燃料使用策略的示例方法。
[0014]图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即燃烧室)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦连至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦连至乘客车辆的至少一个驱动轮。另外，起动马达可以经由飞轮耦连至曲轴140，以实现发动机10的起动运转。
[0015]汽缸14能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。除了汽缸14之夕卜，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了被配置为具有涡轮增压器的发动机10，其中涡轮增压器包括在进气通道142和144之间布置的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，在此情况下升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在诸如发动机10装备有机械增压器的其他示例中，排气涡轮176可以可选地被省略，在此情况下压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道被提供，以用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，如在图1中示出的，节气门162可以被布置在压缩机174的下游，或可以替代性地被提供在压缩机174的上游。
[0016]除了汽缸14之外，排气通道148还能够从发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器128被显示为耦连至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO (如所示出的)、HEGO (加热型EGO) >NOx,HC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其组合。
[0017]发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0018]进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地，排气门156由控制器12经由致动器154控制。在一些情况期间，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号，从而控制相应进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动型或凸轮致动型或其组合。可以同时控制进气和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立的可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一个。每个凸轮致动系统可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用可以由控制器12运转以改变气门运转的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。例如，汽缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气和排气门可以由共同的电动气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。
[0019]汽缸14能够具有一定压缩比，其为活塞138在下止点时与在上止点时的容积之t匕。通常，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，可以增加压缩比。例如，当使用更高的辛烷燃料或具有更高的潜热焓的燃料时，这种情况可以发生。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，同样可以增加压缩比。
[0020]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于使燃烧开始的火花塞192。在所选运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火系统190能够经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射来开始燃烧的情况下，这可以是一些柴油发动机的情况。