专利名称：包括用于减小部件温度的系统和方法的双燃料发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机组件，更具体地说，涉及减小发动机组件的一个或多个部件的温度的系统和方法。
背景技术：
该部分提供关于本公开的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。内燃发动机可燃烧汽缸中的空气和燃料的混合物，从而产生驱动扭矩。有些发动机可燃烧气体燃料，如液化石油气或压缩天然气。在气体燃料操作期间。一些发动机部件的温度会大于燃烧汽油的发动机中经历的温度。在气体燃料操作期间所经历的温度升高可能导致发动机部件上增加的应力。
发明内容
本部分提供了本发明的总体概况，而不是其全部范围或其全部特征的广泛公开。一种方法可包括在发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中。所述方法可还包括在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能。进一步地，所述方法可包括在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料和从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到燃烧室中。此外，所述方法可包括在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料和汽油以为发动机供能。一种方法可包括在发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中。所述方法可还包括在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能。进一步地，所述方法可包括在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料到所述燃烧室中并在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料以为发动机供能。所述方法可进一步地包括在气体燃料模式期间通过将汽油喷射到所述燃烧室中来冷却直接喷射汽油燃料喷射器。一种发动机组件可包括发动机结构，气体燃料喷射系统，直接喷射汽油燃料喷射器和控制模块。所述发动机结构可限定燃烧室。气体燃料喷射系统可与燃烧室连通并可在气体燃料模式中喷射气体燃料到所述燃烧室中。直接喷射汽油燃料喷射器可与燃烧室连通并可在汽油燃料模式中喷射汽油到所述燃烧室中。控制模块可在气体燃料模式期间控制直接喷射汽油燃料喷射器以喷射汽油到所述燃烧室中从而冷却所述直接喷射汽油燃料喷射器。进一步的应用领域将从本文提供的说明书中变得清楚。该发明内容中的说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本公开的范围。本发明还提供了以下方案
I.一种方法，包括
在内燃发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中；在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能；
在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料和从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到所述燃烧室中；以及
在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料和汽油以为发动机供能。2.如方案I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式中在第一燃烧循环期间， 汽油被喷射到所述燃烧室中，在气体燃料模式中在第二燃烧循环期间，汽油不被喷射到所述燃烧室中。3.如方案2所述的方法，其特征在于，直接喷射汽油燃料喷射器在第一燃烧循环期间的温度高于第二燃烧循环期间的温度。4.如方案2所述的方法，其特征在于，在第一燃烧循环期间喷射汽油以保持直接喷射汽油燃料喷射器的温度低于预定阈值。5.如方案2所述的方法，其特征在于，当发动机速度大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。6.如方案2所述的方法，其特征在于，当发动机载荷大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。7.如方案I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机速度相关。8.如方案I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机载荷相关。9. 一种方法，包括
在内燃发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中；
在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能；
在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料到所述燃烧室中； 在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料以为发动机供能；以及在气体燃料模式期间通过将汽油喷射到所述燃烧室中来冷却直接喷射汽油燃料喷射器。10.如方案9所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式中在第一燃烧循环期间， 汽油被喷射到所述燃烧室中，在气体燃料模式中在第二燃烧循环期间，汽油不被喷射到所述燃烧室中。11.如方案10所述的方法，其特征在于，在第一燃烧循环期间喷射汽油以保持直接喷射汽油燃料喷射器的温度低于预定阈值。12.如方案10所述的方法，其特征在于，当发动机速度大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。13.如方案10所述的方法，其特征在于，当发动机载荷大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。14.如方案9所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机速度相关。15.如方案9所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机载荷相关。16. 一种发动机组件，包括
发动机结构，其限定燃烧室；
与所述燃烧室连通的气体燃料喷射系统，其在气体燃料模式中喷射气体燃料到所述燃烧室中；
与所述燃烧室连通的直接喷射汽油燃料喷射器，其在汽油燃料模式中喷射汽油到所述燃烧室中；以及
控制模块，其在气体燃料模式期间控制直接喷射汽油燃料喷射器以喷射汽油到所述燃烧室中从而冷却所述直接喷射汽油燃料喷射器。17.如方案16所述的发动机组件，其特征在于，在气体燃料模式中在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中，在气体燃料模式中在第二燃烧循环期间，汽油不被喷射到所述燃烧室中。18.如方案17所述的发动机组件，其特征在于，在第一燃烧循环期间喷射汽油以保持直接喷射汽油燃料喷射器的温度低于预定阈值。19.如方案17所述的发动机组件，其特征在于，当发动机载荷大于预定阈值时， 在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。20.如方案16所述的发动机组件，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机载荷相关。
本文描述的附图仅仅用于说明目的，并且决不意图限制本公开的范围。图I是根据本发明的发动机组件的示意图。
具体实施例方式现在将参考附图更充分地描述本公开的示例。以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开、应用或用途。提供了示例性实施例以向本领域技术人员完整充分地说明本公开的范围。给出了多种具体细节(诸如具体构件、设备和方法的示例)以完全地理解本公开的实施例。本领域技术人员将清楚，不需要运用这些具体细节，示例性实施例可以以多种不同的形式来实施并且也不应被解释为对本公开范围的限定。在一些示例性实施例中，众所周知的过程，众所周知的设备结构以及众所周知的技术不再详细地描述。当提及一个元件或层在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到另一元件或层，或者可以存在介于其间的元件或层。相反地，当提及一个元件“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在介于其间的元件或层。用于描述元件间关系的其它词汇应以相似的方式来解释(例如，“在……之间”相对“直接在……之间”，“邻近”相对“直接邻近”等等)。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项目的任何和所有组合。虽然术语第一、第二、第三等在本文可以用来描述不同的元件、构件、区域、层和/或区段，但是这些元件、构件、区域、层和/或区段不应当被这些术语所限定。这些术语可仅用以将一个元件、构件、区域、层或区段与另一元件、构件、区域、层或区段区分开。本文使用的例如“第一”、“第二”以及其它数字项的术语并不意味着顺序或次序，除非上下文中有清楚的表示。因此，下文所论述的第一元件、构件、区域、层或区段可以称为第二元件、构件、区域、层或区段，而不背离示例性实施例的教导。现在参照附图，示例性发动机组件10被示意性示出。发动机组件10可形成双燃料发动机组件，其能够以汽油或气体燃料操作，如液化石油气(LPG)或压缩天然气(CNG)。发动机组件10可包括发动机结构12，其限定缸孔14和喷射口 16，活塞18，进气歧管20，排气歧管22，气体燃料系统23和汽油燃料系统60。发动机结构12可包括限定缸孔14的发动机缸体和限定喷射口 16的缸盖。缸孔14和缸盖可协作限定燃烧室19。虽然发动机组件 10被示出为包括直列4缸发动机，应理解的是本发明同样适用于具有任何数量的汽缸和布置的发动机，其包括但不限于直列和V型发动机。活塞18可设置在汽缸孔14内以在其中往复移动。进气歧管20可与缸孔14连通以提供进入缸孔14的气流(箭头A表示)。排气歧管22可与缸孔14连通以输送废气离开缸孔14 (箭头E表示)。气体燃料系统23可形成LPG或CNG燃料组件，其包括气体燃料罐24，压力调节装置26，气体燃料供给线30，气体燃料轨道32和气体燃料喷射器34。气体燃料罐24可形成用于在其中存储LPG的LPG罐。替代地，气体燃料罐24可形成用于在其中存储CNG的CNG 罐。压力调节装置26可产生从气体燃料罐24流经气体燃料供给线30的气体燃料流(箭头 Fl表示)。气体燃料轨道32可包括与气体燃料供给线30连通的进口 38和与进口 38的连通的喷射通道40。气体燃料喷射器34可与喷射通道40连通。气体燃料轨道32可接收来自压力调节装置26的气体燃料流并分配气体燃料到气体燃料喷射器34。气体燃料喷射器34 可提供气体燃料到缸孔14。通过非限制性例子，气体燃料喷射器34可直接喷射气体燃料进入缸孔14。替代地，气体燃料喷射器34可喷射气体燃料进入喷射口 16，并且缸孔14内活塞18的往复运动可产生真空，其将来自喷射口 36的气体燃料吸入缸孔14。汽油燃烧系统60可包括汽油燃料罐62，汽油燃料泵64，汽油燃料轨72，汽油燃料喷射器74，主汽油燃料供给线70和副汽油燃料供给线78。汽油燃料泵64可与汽油燃料罐 62连通并可经由主汽油燃料供给线70向汽油燃料轨72提供汽油燃料流(由箭头F2示出)/ 加压汽油燃料。汽油燃料轨72可通过副汽油燃料供给线78向汽油燃料喷射器74提供加压汽油燃料。汽油燃料喷射器74均可包括与控制模块46连通的致动组件。在本非限制性实例中，汽油燃料喷射器74可形成直接喷射汽油燃料喷射器，在此汽油被直接喷射到燃烧室19 中。发动机组件10可进一步地包括控制模块46，冷却剂温度传感器48，油温传感器 50，气体燃料轨压力传感器52，气体燃料罐温度传感54和气体燃料罐压力传感器56。如此处使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)，电子电路，处理器(共享，专用，或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器，组合逻辑电路，和/或其他提供所述功能的适合部件。控制模块46可控制压力调节装置26，以及汽油燃烧泵64和汽油燃料喷射器74的操作。通过非限制性实例，控制模块46可经由向其发送的信号的脉宽调制(PWM)来控制压力调节装置26和其他部件的操作。冷却剂温度传感器48和油温传感器50可向控制模块46提供信号，其分别表示发动机结构12中的油温度和发动机结构12中的冷却剂温度。气体燃料轨压力传感器52，气体燃料罐温度传感器54和气体燃料罐压力传感器56可向控制模块46提供信号，其分别表示气体燃料轨32中的气体燃料的压力，气体燃料罐24中的气体燃料的温度，和气体燃料罐 24中的气体燃料的压力。在实施例中，发动机组件10可进一步包括额外的温度传感器58 (如燃烧室温度传感器或气体/汽油燃料喷油器温度传感器)来向控制模块46提供信号，其表示发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34，等等)，燃烧室 19，或发动机组件10的其他部件的温度。如上所述，发动机组件10可形成双燃料发动机组件，其在汽油(汽油燃料模式中) 或气体燃料(气体燃料模式中)均可操作。在汽油燃料模式中，来自汽油燃料罐62的汽油可被喷射到燃烧室19中。然后汽油可在燃烧室19中燃烧以使活塞18往复运动从而为发动机组件10供能。与汽油燃料模式相类似，在气体燃料模式中，来自气体燃料罐24的气体燃料可被喷射到燃烧室19中。然后气体燃料可在燃烧室19中燃烧以使活塞18往复运动从而为发动机组件10供能。喷射燃料(汽油或气体燃料)进入燃烧室19和燃烧燃料的事件可被称为燃烧循环。在气体燃料模式操作期间，发动机结构12和/或其组件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)的温度可能会超过在汽油燃料模式操作时的温度。气体燃料模式期间， 控制模块46可在燃烧循环或全部燃烧循环的子集期间控制汽油燃料喷射器74以喷射汽油到燃烧室19中以此来冷却发动机结构12，其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34 等)和/或发动机结构12的其他部件。仅作为举例，在气体燃料模式操作期间，汽油燃料喷射器74的温度可超过在汽油燃料模式操作时的温度，并且控制模块46可在燃烧循环或全部燃烧循环的子集期间控制汽油燃料喷射器74以喷射汽油到燃烧室19中以此来冷却汽油燃料喷射器74。另外或替代地，在汽油燃料模式操作期间，发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)的温度可能会超过气体燃料模式操作时的温度。在汽油燃料模式期间，控制模块46可在燃烧循环或全部燃烧循环的子集期间控制气体燃料喷射器34以喷射汽油到燃烧室19中以此来冷却发动机结构12，其部件(汽油燃料喷油器74，气体燃料喷射器34等)和/或其他发动机结构12的部件。仅作为举例，在汽油燃料模式操作期间，气体燃料喷射器34的温度可能会超过在气体燃料模式操作时的温度，并且控制模块 46可在燃烧循环或全部燃烧循环的子集期间控制气体燃料喷射器34喷射气体燃料到燃烧室19中以此来冷却气体燃料喷射器34。操作双燃料发动机组件(如发动机组件10)可包括确定操作模式，例如，气体燃料模式或汽油燃料模式。虽然下面讨论描述了在气体燃料模式操作期间汽油的喷射，例如，用来冷却发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)，本领域技术人员将认识到本发明构思了在汽油燃料模式操作期间气体燃料的喷射，例如，用来冷却发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)。在汽油燃料模式中，控制模块46可控制汽油燃烧系统60(如，汽油燃料喷射器74)以将汽油喷射到燃烧室19中。然后控制模块46可控制发动机组件10以在燃烧室19内燃烧汽油以为发动机供能。在气体燃料模式中，控制模块46可控制气体燃料系统23以将气体燃料喷射到燃烧室19中。然后控制模块46可控制发动机组件10以在燃烧室19内燃烧气体燃料以为发动机供能。在气体燃料模式中，控制模块46还可确定是否需要冷却发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)。在每个燃烧循环或燃烧循环的子集期间，控制模块46可通过将汽油喷射到燃烧室19中来冷却发动机结构12 (例如，直接喷射汽油燃料喷射器74)。仅作为举例，在每X个燃烧循环的一个中，控制模块46可控制直接喷射汽油燃料喷射器74以喷射汽油，其中X可为等于或大于I的任何数字。在汽油和气体燃料均被喷射进入燃烧室19的事件中，汽油和气体燃料可被燃烧以为发动机供能。控制模块46可尝试将气体燃料模式期间发动机组件10使用的汽油量减到最小。 此外，每个直接喷射汽油燃料喷射器74能够喷射的汽油为最小量(最小可喷射量)。在特定操作条件下，发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)可通过使用很少量(或甚至没有)的汽油而被冷却。在控制模块46确定了被喷射用来冷却发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)的汽油量低于最小可喷射量的事件中，控制模块46可控制直接喷射汽油燃料喷射器74跳过一个或多个燃烧循环，即，在每X个燃烧循环中的一个中喷射汽油，其中X为大于I的数字。仅作为举例，在气体燃料模式中，控制模块46可控制直接喷射汽油燃料喷射器74以在第一燃烧循环期间将汽油喷射到燃烧室19中，并在第二燃烧循环期间不将汽油喷射到燃烧室19中。作为进一步的非限制性实例，第一燃烧循环期间发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74， 气体燃料喷射器34等)的温度可高于第二燃烧循环期间的温度。为了冷却目的而喷射的汽油量，和/或喷射汽油期间的燃烧循环的子集，可基于多个不同的操作参数。这些参数可包括但不限于一个或多个燃烧室19的温度，发动机结构 12的温度和/或直接喷射汽油燃料喷射器74的温度。进一步地，为冷却目的而喷射的汽油量，和/或喷射汽油期间的燃烧循环的子集，可与发动机操作速度(“发动机速度”)和/或发动机载荷有关。发动机载荷为发动机组件10工作强度多大的估计并且可基于多个因素，其包括但不限于，发动机速度，节气门位置和气流。发动机结构12和/或其部件(汽油燃料喷射器74，气体燃料喷射器34等)的温度可随着发动机速度/载荷增加而增加，这可增加对冷却的需要。仅作为举例，当发动机速度大于预定阈值时汽油可被喷射到一个或多个燃烧室19中。另外或替代地，当发动机载荷大于预定阈值时汽油可被喷射到一个或多个燃烧室 19中。为了冷却目的而喷射的汽油量，和/或汽油喷射期间燃烧循环的子集，还可基于保持发动机结构12 (例如直接喷射汽油燃料喷射器74)的温度低于预定阈值。仅作为举例，为了冷却目的而喷射的汽油量，和/或喷射汽油期间燃烧循环的子集，可基于保持直接喷射汽油燃料喷射器74的温度低于250摄氏度。为了冷却目的而喷射的汽油量，和/或汽油喷射期间燃烧循环的子集，可被实验地建模或确定，然后编程到控制模块46中。另外或替代地，为了冷却目的而喷射的汽油量， 和/或汽油喷射期间燃烧循环的子集，可基于从与发动机组件10有关的传感器接收的信号，所述传感器例如，冷却剂温度传感器48,油温传感器50,气体燃料轨压力传感器52,气体燃料罐温度传感器54，气体燃料罐压力传感器56，温度传感器58，发动机速度传感器(未示出)，节气门位置传感器(未示出)和歧管绝对压力传感器(未示出)。
权利要求
1.一种方法，包括在内燃发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中；在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能；在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料和从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到所述燃烧室中；以及在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料和汽油以为发动机供能。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式中在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中，在气体燃料模式中在第二燃烧循环期间，汽油不被喷射到所述燃烧室中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，直接喷射汽油燃料喷射器在第一燃烧循环期间的温度高于第二燃烧循环期间的温度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在第一燃烧循环期间喷射汽油以保持直接喷射汽油燃料喷射器的温度低于预定阈值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当发动机速度大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当发动机载荷大于预定阈值时，在第一燃烧循环期间，汽油被喷射到所述燃烧室中。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机速度相关。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在气体燃料模式期间被喷射到所述燃烧室中的汽油量与发动机载荷相关。
9.一种方法，包括在内燃发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中；在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能；在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料到所述燃烧室中；在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料以为发动机供能；以及在气体燃料模式期间通过将汽油喷射到所述燃烧室中来冷却直接喷射汽油燃料喷射器。
10.一种发动机组件,包括发动机结构，其限定燃烧室；与所述燃烧室连通的气体燃料喷射系统，其在气体燃料模式中喷射气体燃料到所述燃烧室中；与所述燃烧室连通的直接喷射汽油燃料喷射器，其在汽油燃料模式中喷射汽油到所述燃烧室中；以及控制模块，其在气体燃料模式期间控制直接喷射汽油燃料喷射器以喷射汽油到所述燃烧室中从而冷却所述直接喷射汽油燃料喷射器。
全文摘要
本发明涉及包括用于减小部件温度的系统和方法的双燃料发动机。具体地，一种方法可包括在发动机的汽油燃料模式期间从直接喷射汽油燃料喷射器喷射汽油到内燃发动机的燃烧室中。所述方法可还包括在汽油燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧汽油以为发动机供能。进一步地，所述方法可包括在发动机的气体燃料模式期间从气体燃料喷射系统喷射气体燃料到燃烧室中并在气体燃料模式期间在所述燃烧室内燃烧气体燃料以为发动机供能。所述方法可进一步地包括在气体燃料模式期间通过喷射汽油到燃烧室中而冷却直接喷射汽油燃料喷射器。
文档编号F02D19/06GK102588125SQ20121000837
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者C.D.马里奥特, U.D.格里贝 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司