辆的示例的系统框图，该车辆带有设有双 燃料发动机的传动系； 图5是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的系统框图，该车辆带有包含天 然气发动机的传动系； 图6是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的系统框图，该车辆带有包含天 然气和液体燃料1C发动机的传动系；以及 图7是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的系统框图，该车辆带有包含天 然气发动机和电动机的传动系。
【具体实施方式】
[0022] 本公开包含一种发动机控制模块算法和燃料系统，用于在低发动机需求/负荷下 优先使用诸如天然气（NG)等气体燃料来运转车辆。本公开还包含一种方法和车辆系统，用 于使用天然气燃料与液体燃料同时燃烧，以便使用车辆上储存的基本上所有天然气，从而 与在某个压力以下不使用天然气的车辆相比，延长了车辆的驾驶里程。应理解的是，本公开 的示例适合于在任何工作压力下使用，并且可以在CNG储罐/容器中操作性地设置有NG吸 收剂或者未操作性地设置NG吸收剂的情况下实施。
[0023] 在一个示例中，该方法利用截止压力与最低压力之间的压力下的可供使用的天然 气(到目前为止一直未使用）。截止压力在双燃料车辆上会导致从天然气自动切换成替代 燃料(例如，汽油、柴油等等）（或者在混合动力车辆上自动切换成电动力)，截止压力总体上 设置成相对高的值，以便满足高发动机需求和期望的车辆性能。举一个示例，在双燃料卡 车上，截止压力可以设置在400psi，这大约是高压3型储罐(工作压力为3600psi)的总 压力的九分之一。而且，如果这个示例中的双燃料卡车设有低压储罐(工作压力是700-750 psi)，则400psi的截止压力占总压力的一半以上。
[0024] 应理解的是，截止压力总体上是相对于发动机的最大输出功率决定的。输出功率 是指每单元时间输出的能量数量。由于有能量守恒的物理定律，所以从发动机输出的功率 会受到供应给发动机的能量速率的限制。供应给天然气发动机的大多数能量的形式是储存 在天然气中的化学能量，通过在发动机中燃烧而释放这个能量。可供使用的化学能量的数 量与可以使用的天然气的质量成正比。因此，供应给发动机的能量速率与天然气流动到发 动机时的质量流率成正比。
[0025] 在本公开的示例中，天然气流动到发动机的最大质量流率与供应给气体燃料喷射 器的天然气的压力有关。由于气体燃料喷射器具有在发动机的每个燃烧周期可以传递的最 大天然气体积，所以供给到气体燃料喷射器中的燃料轨里面的天然气的压力决定了每个燃 烧周期喷射到汽缸中的燃料的最大质量(假设燃料轨中的天然气的温度没有大幅变化)。虽 然是用单数形式提到气体燃料喷射器，但是应当理解的是，可以使用多个气体燃料喷射器。 在本公开的一个示例中，燃料轨中的天然气的压力与天然气储罐中的压力大约相同。这样， 发动机的最大输出功率与天然气容器中的天然气的压力有关。本文中使用的截止压力是天 然气容器中的压力，该压力将给发动机供给充分质量流率的天然气，以实现发动机的最大 输出功率。在一些现有的双燃料发动机中，在天然气容器中的压力已经下降到截止压力以 下之后，就不会使用天然气容器中剩余的天然气。
[0026] 然而，与此鲜明对照的是，在本公开的一个示例中，当发动机的功率需求较低时， 在截止压力以下也可以使用天然气。在车辆的典型使用模式的很大一部分中，可以用低于 天然气发动机的最大输出功率的功率来操作车辆。在截止压力以下使用天然气容器中剩余 的天然气部分，使得车辆不用再加燃料就能驾驶车辆的距离能够延长。
[0027] 在本公开的另一个示例中，液体燃料可以与天然气组合以供同时燃烧。如果发动 机的功率需求大于用低压天然气产生的功率，则通过增加与天然气同时燃烧的液体燃料， 就能够增加发动机的输出功率。本文中使用的同时燃烧是指，随着至少一部分液体燃料在 燃烧室燃烧，相同燃烧室中的至少一部分天然气同时燃烧。这样，这些燃料中有一种可以先 开始在燃烧室中燃烧，然后另一种燃料才开始在燃烧室中燃烧，只要每种燃料至少有一部 分的燃烧暂时重叠即可。
[0028] 在一个示例中，百分之百的汽油得到的发动机的最大输出功率可以大于天然气与 汽油的混合物得到的最大输出功率。这样，在这个示例中，对于低于百分之百的需求部分， 可以使用天然气与汽油燃料组合。
[0029]本发明的发明人在本文中公开，可以良好地利用截止压力与最低压力之间的压力 下的可供使用的可能相当大数量的天然气。本文中使用的最低压力是指天然气容器中的压 力，该压力将为发动机供给充分质量流率的天然气，以使发动机保持运转，并且实现发动机 的预定最低输出功率。在使用补充液体燃料的示例中，可以将天然气消耗到非常低的压力。 发动机的预定最低输出功率低于发动机的最大输出功率。在一个示例中，最大输出功率可 以大约是360hp(马力）（268千瓦（kW))，并且预定最低输出功率可以是大约25hp(18. 6 kW)。如果是在非常低的功率下怠速运转的非常高效的小型发动机，则最低压力可以接近大 气压一一例如在1psig下。在使用补充液体燃料的示例中，天然气的消耗压力可能不足以 使发动机单靠天然气保持运转。因此，在使用补充液体燃料的示例中，即使是大型发动机的 最低压力也可能接近大气压(表压为零)。
[0030]在一个示例中，CNG储罐中可以包含合适的天然气吸收剂，以便在低压下能有更多 的天然气可供使用。吸收式天然气储罐中针对限定的操作条件选择使用合适的吸收剂，这 种吸收式天然气储罐会缓慢地释放/解吸天然气，在发动机需求较低的情况下或者在启动 过程中，可以使用天然气作为燃料。如果在发动机冷启动时，尤其是温度在冰点以下的时候 (这时候混合动力功能可能较低)，使用天然气可能是有利的。应理解的是，天然气的解吸速 率可能比气体的消耗速率慢。在这样的情况下，当天然气的消耗速率大于解吸速率时，天然 气容器中的天然气压力可能会下降。在发动机不消耗天然气的时候，或者在天然气的消耗 速度比解吸速率慢的时候，天然气的压力可能会上升。在本公开的示例中，如果当压力恢复 时传动系控制器将发动机切回到天然气模式，则最终消耗的储罐中的天然气可能更多。传 动系控制器的控制可能会有滞后，以免在最低压力附近频繁地切换到低功率天然气模式和 切换出低功率天然气模式。
[0031] 在本公开的一个示例中，传动系控制器可以对燃料轨压力做出响应，并且根据对 传动系的需求，从替代动力切换成天然气动力。低功率需求的驾驶状况可能是(例如）在交 通灯处停止、怠速位置、启动、交通堵塞等等。
[0032] 在一个示例中，低压的范围可以是从大约大气压(大约14. 7psi)到大约400psi; 或者在另一个示例中，从大约70psi到大约150psi。
[0033] 本公开有利地增加了车辆的驾驶里程。而且，使用天然气能减少车辆的排放。本 公开可能有利于混合动力电动车辆，在混合动力电动车辆中，在零度以下的条件下，车辆可 能很难靠电池启动。
[0034] 本公开的示例有利地提供了使用上的灵活性，同时维持或者改善了双/多燃料或 混合动力电池/天然气车辆中的车辆性能。
[0035] 本文中使用的模块或控制器这个术语可以指代如下装置、是如下装置的一部分， 或者包含如下装置：专用集成电路（ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列 (FPGA)、执行代码用的处理器(共用、专用或群组)、提供所说明的功能性的其他合适的硬件 部件、或者一些或所有上述装置的组合(诸如系统级芯片）。模块这个术语可以包含能存储 由处理器执行的代码的存储器(共用、专用或群组)。
[0036] 本文中使用的代码这个术语可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、 例程、功能模块、类、和/或对象。本文中使用的共用这个术语是指多个模块中的一些或所 有代码可以使用单个(共用）处理器来执行。另外，多个模块中的一些或所有代码可以通过 单个(共用)存储器来存储。本文中使用的群组这个术语是指单个模块中的一些或所有代码 可以使用一个群组的处理器来执行。另外，单个模块中的一些或所有代码可以使用一个群 组的存储器来存储。
[0037] 本文中说明的装置和