基于阻塞流速率的增強(qiáng)燃料噴射的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于通過(guò)限制的聲波阻塞流速率，調(diào)整噴射氣體燃料量的方法。因?yàn)殡S著罐壓力減小，所述聲波阻塞流速率持續(xù)減小，所述方法包括基于系統(tǒng)變量計(jì)算通過(guò)所述限制的聲波阻塞流速率，以及迫使CNG噴射速率小于通過(guò)所述限制的聲波阻塞流速率。由此，到燃料噴射器的質(zhì)量流速率可以被基本最大化，以基本最小化流空燃料罐的時(shí)間，尤其是在氣體儲(chǔ)存罐的含量為低時(shí)所述罐的最后量流空期間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于阻塞流速率的增強(qiáng)燃料噴射

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本描述的領(lǐng)域涉及用氣體燃料運(yùn)行的車(chē)輛燃料系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)動(dòng)車(chē)輛以壓縮天然氣（CNG)運(yùn)行是已知的。CNG通過(guò)限制（restriction)和壓 力調(diào)節(jié)器引導(dǎo)以向發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射器供應(yīng)恒定壓力的CNG。
[0003] 以CNG運(yùn)行的機(jī)動(dòng)車(chē)輛的問(wèn)題是在氣罐流空時(shí)，供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射器的CNG 不再是恒定壓力。因此，因?yàn)槿剂瞎蘖骺諏?dǎo)致差的駕駛性能和困難的排放控制，所以輸送到 發(fā)動(dòng)機(jī)的CNG量的精確控制變得困難。
[0004] 解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方案是當(dāng)CNG壓力(例如罐壓力或燃料噴射壓力)下降到低于 預(yù)定值時(shí)，要求氣罐再注滿(mǎn)。這種類(lèi)型的方案導(dǎo)致頻繁的罐再注滿(mǎn)和車(chē)輛運(yùn)行范圍的限制。
[0005] 在另一個(gè)方案中，由于車(chē)輛能夠以CNG或汽油運(yùn)行，當(dāng)CNG罐壓力下降到低于期望 值時(shí)，CNG輸送被切斷并且只有汽油供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)。再次，在所述罐中的CNG保持不用直到 下次再注滿(mǎn)再運(yùn)行車(chē)輛。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述方法的問(wèn)題并解決了該問(wèn)題。尤其是，通過(guò)限制 (restriction)的流速率是在阻塞聲波流，而在阻塞區(qū)域的流速度以聲波速度保持恒定。本 發(fā)明人進(jìn)一步意識(shí)到在罐內(nèi)壓力減小時(shí)，聲波阻塞流速率（以質(zhì)量計(jì)）不斷減小。本發(fā)明人 意識(shí)到的方案是計(jì)算聲波阻塞質(zhì)量流速率和控制總是低于這個(gè)值的平均氣體噴射速率。接 著，因?yàn)楫?dāng)燃料噴射速率低于聲波限制質(zhì)量流速率時(shí)，發(fā)生壓力調(diào)節(jié)，所以到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣 體燃料噴射的精確控制是可實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)一步示例中，本發(fā)明人基本最大化到燃料噴射器 的質(zhì)量流速率，以基本最小化燃料罐流空的時(shí)間，同時(shí)又維持燃料噴射器的平均質(zhì)量流速 率小于通過(guò)限制輸送到燃料噴射器的氣體燃料的質(zhì)量流速率，所述限制在一個(gè)實(shí)施例中位 于調(diào)節(jié)器中，但是在其他實(shí)施例中也可以位于燃料系統(tǒng)內(nèi)的其他位置中。在另一個(gè)示例中， 本發(fā)明人通過(guò)液體燃料噴射器填加液體燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)中的噴射；以及控制氣體燃料噴射器 和液體燃料噴射器，以基本實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)操作-例如期望的空氣/燃料控制或期望的 轉(zhuǎn)矩控制。
[0007] 應(yīng)當(dāng)理解所提供的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是以簡(jiǎn)化形式介紹本發(fā)明的精選構(gòu)思，其將在具 體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。然而，這并不意味著指明所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或基本特征，所 述發(fā)明主題范圍由附屬的權(quán)利要求唯一限定。而且，所要求的主題不限于解決上述或本公 開(kāi)任何部分中的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 通過(guò)單獨(dú)參考【具體實(shí)施方式】或結(jié)合繪圖參考【具體實(shí)施方式】，通過(guò)閱讀在本文作為

【具體實(shí)施方式】的實(shí)施例示例，將更加全面理解本文描述的優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0009] 圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0010] 圖2是根據(jù)本公開(kāi)的氣體燃料系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意圖；
[0011] 圖3示出圖2的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的詳細(xì)視圖；
[0012] 圖4示出顯示阻塞聲波流的調(diào)節(jié)器排放的曲線(xiàn)圖；
[0013] 圖5是基于阻塞聲波流調(diào)整氣體燃料噴射的示例方法的流程圖；
[0014] 圖6是用于車(chē)輛上加壓罐流空的示例方法的流程圖；
[0015] 圖7示出根據(jù)圖5和6方法的模擬運(yùn)行序列。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本說(shuō)明涉及基于所計(jì)算的聲波阻塞流速率，調(diào)整噴射的氣體燃料量，并且與液體 燃料一起向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料，以便滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的期望負(fù)荷。因?yàn)樗龇椒ㄉ婕鞍l(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)， 所以圖1-3示出發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)示例性系統(tǒng)的示意圖。接著，圖4示出在阻塞聲波流階段，通過(guò)限 制的示例流速率，其中所述流速度保持恒定。在圖5和6中，用于調(diào)整流速率，以基本最小 化燃料罐流空的時(shí)間，同時(shí)又維持燃料噴射器的平均質(zhì)量流速率小于通過(guò)限制輸送到燃料 噴射器的氣體燃料質(zhì)量流速率的示例方法的流程圖被包括以圖示說(shuō)明所述方法。接著，圖7 示出當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有端口氣體燃料噴射器時(shí)，根據(jù)圖5和6方法的模擬運(yùn)行序列。因此，圖7 的序列可以根據(jù)圖5和6的方法，由解決圖4的問(wèn)題的圖1-3的系統(tǒng)提供。如本文所使用， 基本最小化或最大化流包括分別增大或下降所述流到接近最大或最小水平。作為另一個(gè)示 例，基本實(shí)現(xiàn)期望的值可以包括收斂于期望值的5%內(nèi)。
[0017] 參照?qǐng)D1，包括多個(gè)汽缸的內(nèi)燃機(jī)10由電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12控制，其中所述多個(gè) 汽缸中的一個(gè)如圖1所示。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括燃燒室30和汽缸壁32,以及被安置在其中并被 連接到曲軸40的活塞36。燃燒室30被示出經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54連通進(jìn)氣歧 管44和排氣歧管48。每個(gè)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)可以由進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53操作?？商?代地，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的一個(gè)或多個(gè)可以由機(jī)電控制氣門(mén)線(xiàn)圈和銜鐵組件操作。進(jìn)氣凸輪 51的位置可以由進(jìn)氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可以由排氣凸輪傳感器57 確定。
[0018] 直接液體燃料噴射器66被示出安置成將液體燃料直接噴射到燃燒室30中，其被 本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱(chēng)為直接噴射?？商娲兀后w燃料可以被噴射到進(jìn)氣口，其被本領(lǐng)域人 員稱(chēng)為端口噴射。直接液體燃料噴射器66輸送與控制器12的脈沖寬度成正比的液體燃 料。液體燃料被燃料系統(tǒng)(未示出)輸送到直接液體燃料噴射器66中，所述燃料系統(tǒng)包括燃 料罐、燃料泵和燃料軌(未示出）。
[0019] 端口氣體燃料噴射器81被示出安置成將氣體燃料噴射到進(jìn)氣歧管44中。僅供參 考，直接氣體燃料噴射器80被示出安置成將氣體燃料直接噴射到汽缸30中。在某些示例 中，端口氣體燃料噴射器81可以被安置在汽缸蓋的進(jìn)氣口中。在其他示例中，氣體燃料噴 射器81可以將氣體燃料噴射到進(jìn)氣歧管的中心區(qū)域中。端口氣體燃料噴射器81和直接氣 體燃料噴射器80均可以向發(fā)動(dòng)機(jī)10提供氣體燃料。然而在其他示例中，氣體燃料可以經(jīng) 由端口氣體燃料噴射器81單獨(dú)供應(yīng)，而沒(méi)有直接氣體燃料噴射器80。此外，在又一示例中， 氣體燃料可以經(jīng)由直接氣體燃料噴射器80單獨(dú)供應(yīng)，而沒(méi)有端口氣體燃料噴射器81。一般 來(lái)說(shuō)，雙燃料輸送系統(tǒng)經(jīng)配置，使得液體燃料被直接噴射到燃燒室30中，而氣體燃料被端 口噴射到進(jìn)氣歧管44中。
[0020] 端口氣體燃料噴射器81和直接氣體燃料噴射器80經(jīng)由燃料軌90和儲(chǔ)存罐91接 收氣體燃料。壓力調(diào)節(jié)器86控制被儲(chǔ)存罐91輸送到燃料軌90的壓力。在這里，儲(chǔ)存罐91 中氣體的壓力經(jīng)由傳感器60感測(cè)，然而在某些實(shí)施例中，儲(chǔ)存罐91中氣體的壓力可以經(jīng)由 高壓管線(xiàn)壓力推斷。燃料軌90中氣體的壓力經(jīng)由壓力傳感器61感測(cè)。
[0021] 進(jìn)氣歧管44被示出連通可選的電子節(jié)氣門(mén)62,所述電子節(jié)氣門(mén)調(diào)節(jié)節(jié)流板64的 位置，以控制從進(jìn)氣口 42到進(jìn)氣歧管44的空氣流。電子節(jié)氣門(mén)62被示出安置在進(jìn)氣歧管 44與進(jìn)氣口 42之間。
[0022] 無(wú)分電器的點(diǎn)火系統(tǒng)88響應(yīng)于控制器12經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火 花。通用排氣氧（UEG0)傳感器126被示出聯(lián)接到催化變換器70上游的排氣歧管48。可替 換地，雙態(tài)排氣含氧傳感器可以代替UEG0傳感器126。
[0023] 在一個(gè)示例中，變換器70可以包括多個(gè)催化劑磚。在另一個(gè)示例中，多個(gè)排放控 制裝置可以被使用，其中每個(gè)排放控制裝置具有多個(gè)磚。在一個(gè)示例中，變換器70可以是 三元催化劑。
[0024] 控制器12在圖1中被示為常規(guī)的微型計(jì)算機(jī)，其包括：微處理器單元102、輸入/ 輸出端口 104、只讀存儲(chǔ)器106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、保活存儲(chǔ)器110以及常規(guī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)。 控制器12被示出從被聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除了之前所述的那些信號(hào) 之外，所述信號(hào)和傳感器包括：被聯(lián)接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 溫度（ECT);被聯(lián)接到加速踏板130,用于感測(cè)由腳132施加的力的位置傳感器134 ;從被聯(lián) 接到進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力（MAP)的測(cè)量；來(lái)自霍爾效應(yīng)傳感器 118感測(cè)曲軸40的位置的發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器；來(lái)自傳感器120的進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量測(cè) 量結(jié)果；以及來(lái)自傳感器58的節(jié)氣門(mén)位置的測(cè)量結(jié)果。大氣壓力也可以被感測(cè)(傳感器未 示出），供控制器12處理。在本說(shuō)明的優(yōu)選方面，發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器118在曲軸的每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 預(yù)定數(shù)量的等間隔脈沖，從所述脈沖可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的速度（RPM)。
[0025] 在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被聯(lián)接到混合動(dòng)力車(chē)輛中的電機(jī)/電池系統(tǒng)?；旌?動(dòng)力汽車(chē)可以具有并行配置、串聯(lián)配置或者其變體或組合。進(jìn)一步地，在某些實(shí)施例中，其 他發(fā)動(dòng)機(jī)配置可以被采用，例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0026] 在運(yùn)行期間，發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的每個(gè)汽缸通常經(jīng)受四個(gè)沖程循環(huán)：所述循環(huán)包括進(jìn)氣 沖程、壓縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程。通常，在進(jìn)氣沖程期間，排氣門(mén)54關(guān)閉，而進(jìn)氣門(mén) 52打開(kāi)?？諝饨?jīng)由進(jìn)氣歧管44被引入燃燒室30,并且活塞36運(yùn)動(dòng)到所述汽缸的底部，以 便增大在燃燒室30內(nèi)的容積。活塞36接近所述汽缸的底部并在其沖程結(jié)束的位置(例如， 當(dāng)燃燒室30在其最大容積時(shí)）通常被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱(chēng)為下止點(diǎn)（BDC)。在壓縮沖程期 間，進(jìn)氣門(mén)52和排氣門(mén)54被關(guān)閉?；钊?6向所述汽缸蓋運(yùn)動(dòng)，以便壓縮在燃燒室30內(nèi)的 空氣。在活塞36在其沖程末端并最接近汽缸蓋的點(diǎn)(例如，當(dāng)燃燒室30在其最小容積時(shí)） 通常被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱(chēng)為上止點(diǎn)（TDC)。在下文被稱(chēng)為噴射的過(guò)程中，燃料被引入所述 燃燒室。在下文被稱(chēng)為點(diǎn)火的過(guò)程中，被噴射的燃料通過(guò)已知的點(diǎn)火手段，例如火花塞92 被點(diǎn)火，產(chǎn)生燃燒進(jìn)行點(diǎn)火。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體推動(dòng)活塞36返回BDC。曲軸40 將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門(mén)54打開(kāi)，將被燃燒 的空氣-燃料混合物釋放到排氣歧管48,并且活塞返回到TDC。需要指出，上述僅僅作為示 例示出，并且進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的打開(kāi)和/或關(guān)閉正時(shí)可以改變，以便提供例如正的或負(fù)的 氣門(mén)重疊，延遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，或各種其他示例。
[0027] 圖1和2示出發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括控制器12和氣 體燃料系統(tǒng)218。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括具有多個(gè)汽缸30的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體11。在 高負(fù)荷條件期間，直接噴射提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，利用直接噴射引入含氧的液體燃料，以及 在高負(fù)荷的高蒸發(fā)熱量提供針對(duì)增大的空氣充氣的充氣冷卻、用于燃燒溫度控制的稀釋以 及抗爆震性能。另一方面，端口噴射可以提供在低負(fù)荷條件期間的優(yōu)點(diǎn)。例如，在低負(fù)荷通 過(guò)進(jìn)氣噴射引入高揮發(fā)性燃料可以提供增強(qiáng)的起動(dòng)性能、顆粒物減排以及更少未汽化的燃 料。此外，氣體燃料可以降低置換空氣的泵送損耗。因此，通過(guò)在速度-負(fù)荷圖的各個(gè)區(qū)域 采用直接噴射或者端口噴射，由兩種系統(tǒng)提供的益處可以最大化。
[0028] 氣體燃料系統(tǒng)218可以包括一個(gè)或多個(gè)燃料罐。在示出的示例中，燃料系統(tǒng)包括 燃料罐91，所述燃料罐經(jīng)配置沿第一燃料管線(xiàn)249輸送具有第一化學(xué)和物理特性的第一燃 料，所述第一燃料管線(xiàn)249是高壓燃料管線(xiàn)。存儲(chǔ)在燃料罐91中的燃料可以經(jīng)由燃料軌90 被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸30的噴射器81。在一個(gè)不例中，所述氣體燃料系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一 個(gè)或多個(gè)閥，所述一個(gè)或多個(gè)閥調(diào)節(jié)燃料罐91的燃料到噴射器81的供應(yīng)。各種燃料系統(tǒng) 組件，例如閥、壓力調(diào)節(jié)器、過(guò)濾器和傳感器也可以沿燃料管線(xiàn)249聯(lián)接。燃料罐91可以容 納多個(gè)燃料或燃料混合物。例如，所述燃料可以是例如壓縮天然氣（CNG)或氫燃料的氣體 燃料。在第二燃料罐(未示出）的示例中，第二燃料可以是液體燃料，例如汽油、液體丙烷、具 有一系列乙醇濃度的燃料、各種汽油-乙醇混合燃料(例如，EKKE85)以及上述的組合。
[0029] 在示出的示例中，燃料系統(tǒng)218和相關(guān)組件可以經(jīng)配置向發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸輸送氣體燃 料。因此，燃料罐91可以被聯(lián)接到壓力調(diào)節(jié)器86和電磁閥236,以實(shí)現(xiàn)被提供給噴射器81 的燃料的固定低壓。罐閥232 (例如，止回閥）可以被安置在燃料罐91與壓力調(diào)節(jié)器86之 間，以確保正確的噴射壓力。如已經(jīng)指出，在某些實(shí)施例中，罐壓力傳感器60可以被包括， 以檢測(cè)所述罐內(nèi)的壓力。然而在其他實(shí)施例中，罐輸出管線(xiàn)壓力傳感器233可以被安置在 壓力調(diào)節(jié)器86的上游和燃料罐91的下游，以便在壓力調(diào)節(jié)器86的壓力調(diào)節(jié)之前提供燃料 壓力的估算。就是說(shuō)，壓力傳感器233可以提供壓力調(diào)節(jié)器86的較高壓力側(cè)的燃料壓力輸 入的估算。注油端口 237可以被安置在罐閥232的上游和壓力調(diào)節(jié)器86的上游，以允許加 燃料。也被稱(chēng)為鎖斷閥或管線(xiàn)閥的電磁閥236可以被聯(lián)接在也被稱(chēng)為低壓燃料管250的壓 力調(diào)節(jié)器86與燃料軌90之間。在另一個(gè)示例中，減壓閥（未示出）可以被聯(lián)接到壓力調(diào)節(jié) 器86下游的燃料管線(xiàn)250。包括手動(dòng)控制的減壓閥可以提供運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)，而由動(dòng)力總成控制 模塊（PCM)控制的減壓閥可以提供在冷起動(dòng)條件期間的優(yōu)點(diǎn)。例如，在冷起動(dòng)條件期間，當(dāng) 例如點(diǎn)火后發(fā)動(dòng)機(jī)還沒(méi)有預(yù)熱時(shí)，當(dāng)高燃料軌壓力存在時(shí)，向內(nèi)打開(kāi)噴射器可能不會(huì)打開(kāi)。 因此，PCM可以被編程以致動(dòng)減壓閥，從而降低高燃料軌壓力，以允許向內(nèi)打開(kāi)噴射器的開(kāi) 口。在又一示例中，氣體燃料系統(tǒng)218可以可選包括旁通管線(xiàn)251，所述旁通管線(xiàn)251被布 置，以便當(dāng)罐壓力低于預(yù)定壓力時(shí)，圍繞在壓力調(diào)節(jié)器86中的限制引導(dǎo)罐91的氣體燃料。 因此，所述方法可以包括當(dāng)罐壓力低于預(yù)定壓力時(shí)，將所述罐的氣體燃料圍繞在調(diào)節(jié)器中 的限制聯(lián)接。因此，在低燃料罐壓力運(yùn)行期間，所述壓力調(diào)節(jié)器及其限制被旁通。在一個(gè)實(shí) 施例中，旁通閥可以被包括，所述旁通閥被設(shè)計(jì)當(dāng)高壓管線(xiàn)中存在高壓(例如，超過(guò)250psi) 時(shí)被打開(kāi)或保持打開(kāi)，這阻止在所述噴射器出現(xiàn)非常高的壓力。聚結(jié)過(guò)濾器(未示出）可以 被安置在壓力調(diào)節(jié)器86的較低壓力側(cè)，使得燃料軌鎖斷閥236被聯(lián)接在壓力調(diào)節(jié)器86與 所述聚結(jié)過(guò)濾器之間。
[0030] 在一個(gè)示例中，燃料罐91可以存儲(chǔ)壓力范圍在10-700巴(例如，對(duì)于CNG燃料，是 3000-6000psi，以及對(duì)于氫燃料，是5000-10, OOOpsi)的氣體燃料，而壓力調(diào)節(jié)器86可以將 燃料軌壓力調(diào)節(jié)到10-40巴(例如，對(duì)于CNG燃料是2-10巴）的固定范圍。應(yīng)當(dāng)明白，雖然 圖2僅示出氣體燃料系統(tǒng)218,但是發(fā)動(dòng)機(jī)10也經(jīng)配置運(yùn)行來(lái)自附加燃料罐(未示出）的液 體燃料。
[0031] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)14,控制系統(tǒng)14包括控制器12,控制器 12被示出接收多個(gè)傳感器16 (本文所述的各個(gè)示例）的信息和向多個(gè)致動(dòng)器18發(fā)送控制 信號(hào)(本文所述的各個(gè)不例）。作為一個(gè)不例，傳感器16可以包括進(jìn)氣中的MAP和MAF傳感 器，位于排氣中的排氣傳感器和溫度傳感器，被聯(lián)接到燃料軌90和經(jīng)配置提供燃料軌壓力 的估算的壓力傳感器61，被聯(lián)接到燃料軌90和經(jīng)配置提供燃料軌溫度的估算的溫度傳感 器203,被聯(lián)接到燃料罐91和經(jīng)配置提供燃料罐溫度的估算的溫度傳感器214等。其他傳 感器，例如壓力、溫度、燃料水平、空氣/燃料比和成分傳感器可以被聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10 中的各個(gè)位置。作為另一個(gè)示例，所述致動(dòng)器可以包括燃料噴射器81、電磁閥236、壓力調(diào) 節(jié)器86、節(jié)氣門(mén)62、罐閥232以及減壓閥（未示出）。所述控制器可以接收各種傳感器的輸 入數(shù)據(jù)、處理所述輸入數(shù)據(jù)以及基于對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)程序的指令或被程序化的代碼，觸 發(fā)所述致動(dòng)器作為對(duì)被處理的輸入數(shù)據(jù)的響應(yīng)。示例程序在圖5-6中示出。
[0032] 如圖3的詳細(xì)視圖所示，壓力調(diào)節(jié)器86包括高壓室384、低壓室386以及基準(zhǔn)室 388,所述高壓室384經(jīng)由高壓燃料管249接收燃料罐91的氣體燃料，所述低壓室386向燃 料軌90提供壓力調(diào)節(jié)的氣體燃料。在示出的示例實(shí)施例中，壓力調(diào)節(jié)器86是包括膜片398 和閥300的機(jī)械壓力調(diào)節(jié)器。閥300相對(duì)于將高壓室384和低壓室386隔開(kāi)的壁304中的 孔口或小孔的位置確定從384到386通過(guò)限制的氣體的質(zhì)量流速率，其中所述限制被結(jié)合 到所述燃料壓力調(diào)節(jié)器中。閥300的位置取決于基準(zhǔn)室388和低壓室386中的壓力，并且 取決于彈簧396提供的彈簧力，所述彈簧396 -端與壓力調(diào)節(jié)器86底部聯(lián)接，另一端與膜 片398的底部聯(lián)接。在某些實(shí)施例中，基準(zhǔn)室388可以向大氣打開(kāi)，從而使用大氣壓力作為 基準(zhǔn)壓力。然而在其他實(shí)施例中，基準(zhǔn)室388可以被聯(lián)接到進(jìn)氣歧管壓力。在又一實(shí)施例 中，所述基準(zhǔn)壓力可以被控制以調(diào)整可變壓力調(diào)節(jié)器。如本文所述，壓力調(diào)節(jié)器86是將基 準(zhǔn)室壓力控制到固定、恒定壓力以實(shí)現(xiàn)低壓室中的固定、恒定調(diào)節(jié)壓力的機(jī)械壓力調(diào)節(jié)器。
[0033] 被布置在燃料管250中的燃料軌鎖斷閥236可以被關(guān)閉，以阻止在到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣 體燃料輸送不是期望的條件期間(例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)條件期間，或在到發(fā)動(dòng)機(jī)的單獨(dú)液體 燃料輸送是期望的條件期間），壓力調(diào)節(jié)器86與燃料軌90之間的連通。除此以外，燃料軌 鎖斷閥236可以被打開(kāi)，以便燃料可以從壓力調(diào)節(jié)閥86被輸送到燃料軌90。燃料軌鎖斷閥 236可以是簡(jiǎn)單的只能控制到全開(kāi)或全閉狀態(tài)并且不用作改變被輸送到所述燃料軌的燃料 壓力的閥。
[0034] 圖4示出壓力調(diào)節(jié)器86上游的限制入口的結(jié)果，其中所述調(diào)節(jié)器輸出被繪制為兩 種調(diào)節(jié)器排放類(lèi)型的氣體流速率的函數(shù)。在402處的第一曲線(xiàn)和阻塞聲波流相對(duì)應(yīng)，其進(jìn) 一步示出對(duì)質(zhì)量流速率沒(méi)有增大的壓力調(diào)節(jié)器86下游壓力的減小。例如，接近191b/hr的 堅(jiān)直線(xiàn)是聲阻塞點(diǎn)的特性。這在罐壓力下降到低水平，例如低于500psi時(shí)會(huì)發(fā)生，以便罐 91的氣體燃料的質(zhì)量流速率變得阻塞。因此，如果從噴射器81被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料 的平均質(zhì)量流速率超過(guò)流過(guò)限制的氣體燃料的質(zhì)量流速率，則壓力傳感器61的燃料軌壓 力和壓力傳感器60的罐壓力（或來(lái)自高壓燃料管線(xiàn)249中的壓力傳感器233)會(huì)急劇下降， 如圖4所示。因此，由于所述調(diào)節(jié)器上游的流限制，氣體燃料系統(tǒng)218不再向噴射器81輸 送壓力。作為參考，在404處的第二曲線(xiàn)示出在實(shí)際感興趣的區(qū)域中沒(méi)有阻塞聲波流的罐 的氣體燃料的質(zhì)量流速率。這個(gè)曲線(xiàn)清楚表明儲(chǔ)存罐具有可以根據(jù)本文所述的方法被用于 向發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10提供動(dòng)力的某些氣體燃料剩余。例如，如下所述，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可以通過(guò) 計(jì)算聲波阻塞流速率或通過(guò)限制被輸送到噴射器的質(zhì)量流速率排出剩余在罐91中的氣體 燃料的供應(yīng)，以及進(jìn)一步調(diào)整噴射速率低于聲波阻塞流速率，以便執(zhí)行CNG的最大使用量， 尤其是在儲(chǔ)存罐中的壓力是低時(shí)。
[0035] 轉(zhuǎn)向所述方法的控制，圖5和6示出兩種方法的示例性流曲線(xiàn)圖，控制器可以基于 所述聲波阻塞流速率調(diào)整CNG噴射速率。在圖5中，方法500基于所計(jì)算的取決于罐壓力 的通過(guò)限制的聲波阻塞流速率，使用CNG管道系統(tǒng)的物理特性計(jì)算最大質(zhì)量流速率。接著， 在圖6中，方法600感測(cè)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷以及使用所計(jì)算的通過(guò)限制的聲波阻塞流速率 調(diào)整CNG噴射量，以便基本最大化CNG輸送量。最后，根據(jù)這里所述的方法，以及取決于和 可用CNG量相比的期望發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，控制器12進(jìn)一步提供在車(chē)輛上的用于共同供應(yīng)燃料的 第二燃料(例如汽油、電力等)，以便實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行(例如期望的空氣/燃料控制、期 望的轉(zhuǎn)矩控制或怠速)。
[0036] 因?yàn)樗枋龅姆椒ㄓ?jì)算聲波阻塞流速率以調(diào)整CNG噴射流速率，所以流計(jì)算的簡(jiǎn) 要描述是按次序的。當(dāng)氣體速度被阻塞時(shí)，除了上游壓力（P〇)和溫度（V以外，所述質(zhì)量 流速率取決于所述氣體燃料通過(guò)的壓力調(diào)節(jié)器86中的孔或限制的橫截面面積（A)。然而， 如上所述，所述速率不取決于下游壓力。所述質(zhì)量流速率的方程式由： 陶7]，，治產(chǎn)給出
[0038] 其中^ = ?是質(zhì)量流速率（kg/s)，C是無(wú)量綱排出系數(shù)，A是排出孔橫截面面積 (m2)，k是取決于氣體(例如，對(duì)于甲燒，k=1.307)的同一性的指定熱容比（cp/c v)，Ρ(ι是限 制上游的氣體密度（kg/m3)，^是上游壓力（Pa)，以及?；是氣體的上游溫度（Κ)。雖然SI單 位被設(shè)置用于所述方程式的每個(gè)變量，其他單位也是可能的。上述方程式可以基于在上游 壓力源中存在的壓力和溫度，用于計(jì)算特定氣體的穩(wěn)定狀態(tài)質(zhì)量流速率。雖然溫度被包括 在這里，但是在某些情況下，所述質(zhì)量流速率可能取決于上游溫度的程度較弱。
[0039] 在502處，方法500包括根據(jù)所測(cè)量的罐壓力，確定各種上游系統(tǒng)變量，比如氣體 燃料的密度、壓力和溫度，以及排出孔的橫截面面積。接著在504處，基于所確定的上游系 統(tǒng)變量，方法500進(jìn)一步包括例如通過(guò)使用剛才描述的方程式，計(jì)算CNG的聲波流速率。因 為所述方法通過(guò)保持被噴射器輸送的CNG的質(zhì)量流速率小于被輸送到噴射器的流過(guò)限制 的CNG的質(zhì)量流速率，在506處，方法500包括確定被所述噴射器輸送的CNG的平均質(zhì)量 流速率。接著，在508處，方法500包括比較兩種質(zhì)量流速率并且基于聲波阻塞流速率調(diào)整 CNG的噴射，以基本最大化所述噴射器的CNG量。這可以被完成以最小化液體汽油消耗，汽 油在某些情況下比CNG更貴。因此，通過(guò)最大化作為汽油的替代燃料的CNG的使用，運(yùn)行車(chē) 輛的成本可以有利降低。如上所述，在某些情況下，所輸送的CNG量可以提供用于期望發(fā)動(dòng) 機(jī)負(fù)荷的動(dòng)力的一部分。因此，雖然未在圖5中明確指明，但是所述方法可以使用例如被直 接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的液體燃料進(jìn)一步提供剩余部分。
[0040] 在圖6中，說(shuō)明方法600的流程圖被示出，其中，控制器12基于所計(jì)算的聲波阻塞 流速率在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以基本最大化所使用的CNG量。因此，方法600包括運(yùn)行 發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)在通過(guò)限制將罐的氣體燃料聯(lián)接到燃料噴射器流空氣體燃料罐；以及進(jìn)一步控 制所述燃料噴射器至發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量流速率平均小于通過(guò)限制被輸送到所述燃料噴射器的 所述氣體燃料的質(zhì)量流速率。
[0041] 在602處，方法600包括監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況。例如，在某些工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在例 如由位置傳感器134所指示的低負(fù)荷下運(yùn)行，所述位置傳感器134被聯(lián)接到加速踏板130 感測(cè)由腳部132施加的力。當(dāng)是這種情況，并且控制器12基于所述聲波阻塞流速率確定足 夠的氣體燃料可用于噴射時(shí)，控制器12可以只輸送氣體燃料向發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。然而在其 他工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在更高負(fù)荷運(yùn)行，使得基于所述條件，被噴射的氣體燃料可以供應(yīng)用 于運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力的僅一部分。因此，在這個(gè)時(shí)候，控制器12可以啟動(dòng)用于直接噴射到 汽缸中的第二液體燃料系統(tǒng)，以便基于檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷共同向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料，同時(shí) 供應(yīng)足夠的液體燃料以彌補(bǔ)剩余差額。
[0042] 因?yàn)槁暡ㄗ枞魉俾释ǔＨQ于氣體燃料系統(tǒng)的管道配置以及上游壓力，在某些 實(shí)施例中，所述罐的質(zhì)量流速率可以被校驗(yàn)為給定管道配置中的罐壓力的函數(shù)。因此，由 于通過(guò)限制被輸送到噴射器的所述氣體燃料的質(zhì)量流速率可以從氣體燃料罐壓力確定，在 604處，方法600包括確定罐中的氣體燃料的壓力。如上面詳細(xì)描述的，所述罐壓力在某些 實(shí)施例中可以由罐壓力傳感器60確定，或在某些實(shí)施例中由被安置在燃料罐91下游的罐 輸出管線(xiàn)壓力傳感器233確定，以提供罐壓力的估算。
[0043] 基于在圖5中描述的所計(jì)算的聲波阻塞流速率以及所檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)狀況，在 606處，方法600包括比較被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的平均質(zhì)量流速率和從氣體罐壓力計(jì)算的通過(guò) 限制的聲波阻塞流速率。接著，基于所述比較，如果噴射器的平均質(zhì)量流速率大于通過(guò)限制 的聲波受限質(zhì)量流速率，則在608處，方法600包括用于降低到發(fā)動(dòng)機(jī)的CNG噴射速率的指 令，以便降低CNG噴射量。相反，如果控制器12確定噴射器的質(zhì)量流速率小于通過(guò)限制的 質(zhì)量流速率，則在610處，方法600包括例如通過(guò)增大被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料的量，調(diào) 整噴射量，以便基本最大化所述質(zhì)量流速率，同時(shí)保持噴射器的平均質(zhì)量流速率小于通過(guò) 限制的聲波受限質(zhì)量流速率。通過(guò)這種方式，控制系統(tǒng)14可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況和所檢測(cè)到 的罐壓力，使用在車(chē)上的氣體燃料的平衡，同時(shí)又基本最小化燃料罐流空的時(shí)間。這對(duì)于在 當(dāng)氣體儲(chǔ)存罐的含量是低時(shí)，所述罐的最后量流空階段是特別有利的。
[0044] 圖7示出當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有端口氣體燃料噴射器沒(méi)有直接氣體燃料噴射器時(shí)，根據(jù)圖 5和6方法的模擬運(yùn)行序列。圖7的序列可以根據(jù)圖5和6的方法由圖1-3的系統(tǒng)提供。 堅(jiān)直標(biāo)記在時(shí)間T0-T5被示出，以識(shí)別在序列階段感興趣的特定時(shí)間。
[0045] 圖7頂部的第一曲線(xiàn)表示發(fā)動(dòng)機(jī)輸入功率，其被示為進(jìn)氣歧管壓力隨時(shí)間的變 化。Y軸線(xiàn)表示發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力并且進(jìn)氣歧管壓力在Y軸線(xiàn)箭頭方向增大。X軸線(xiàn)表 示時(shí)間以及時(shí)間從圖7左側(cè)到圖7右側(cè)增大。水平標(biāo)記702表示環(huán)境空氣壓力。高于環(huán)境 壓力的壓力在水平標(biāo)記702之上。低于環(huán)境壓力的壓力在水平標(biāo)記702之下。
[0046] 圖7頂部的第二曲線(xiàn)表示液體燃料噴射量隨時(shí)間的變化。Y軸線(xiàn)表示被噴射到發(fā) 動(dòng)機(jī)的液體燃料的量并且噴射液體燃料的量沿Υ軸線(xiàn)箭頭方向增大。X軸線(xiàn)表示時(shí)間以及 時(shí)間從圖7左側(cè)到圖7右側(cè)增大。
[0047] 圖7頂部的第三曲線(xiàn)表示經(jīng)由端口氣體燃料噴射器被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料 噴射量隨時(shí)間的變化。Υ軸線(xiàn)表示經(jīng)由端口或中心噴射器噴射的氣體燃料的量。噴射到發(fā) 動(dòng)機(jī)的氣體燃料的量在Υ軸線(xiàn)箭頭的方向增大。X軸線(xiàn)表示時(shí)間以及時(shí)間從圖7左側(cè)到圖 7右側(cè)增大。將在下面描述并且通常取決于氣體罐壓力的阻塞聲波流706的一部分也在第 三曲線(xiàn)中示出，以便說(shuō)明所述方法。
[0048] 在根據(jù)本公開(kāi)的方法中，氣體燃料的能量速率(或功率）和液體燃料的能量速率 (或功率)可以例如響應(yīng)于踏板位置傳感器134被添加，以達(dá)到供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸入功率。 因此，根據(jù)本方法的一個(gè)實(shí)施例，低成本燃料(例如，氣體燃料）可以被優(yōu)選使用，同時(shí)高成 本燃料(例如，液體燃料)被保存。例如在圖7中，由圖7頂部的第一曲線(xiàn)中的進(jìn)氣歧管壓力 指示的發(fā)動(dòng)機(jī)輸入功率可以通過(guò)將液體燃料噴射量添加到氣體燃料噴射量進(jìn)行估算，其中 所述液體燃料噴射量和圖7頂部的第二曲線(xiàn)中液體燃料的能量速率成正比，所述氣體燃料 噴射量和圖7頂部的第三曲線(xiàn)中氣體燃料的能量速率成正比。因此，如圖所示，所述方法可 以在車(chē)輛運(yùn)行期間運(yùn)行以?xún)?yōu)選使用便宜的氣體燃料，而保存較貴的液體燃料。
[0049] 圖7頂部的第四曲線(xiàn)表示阻塞聲波流706與在剛才描述的第四曲線(xiàn)中示出的氣體 燃料噴射量之間的差異的曲線(xiàn)。Υ軸線(xiàn)表示兩個(gè)質(zhì)量流之間的差異，其中在水平線(xiàn)之上的 值表示正的差異(例如，阻塞聲波流大于氣體燃料噴射量）以及在水平線(xiàn)之下的值表示負(fù)的 差異(例如，阻塞聲波流小于氣體燃料噴射量)。X軸線(xiàn)表示時(shí)間以及時(shí)間從圖7左側(cè)到圖7 右側(cè)增大。
[0050] 因?yàn)樗龇椒ㄈQ于確定到噴射器的質(zhì)量流速率，以便調(diào)整當(dāng)優(yōu)化CNG使用時(shí)的 噴射速率，在一個(gè)實(shí)施例中，阻塞聲波流706對(duì)氣體燃料噴射量的簡(jiǎn)單對(duì)比提供了 CNG的噴 射是要增大還是減小的指示。例如，在710處，噴射的氣體燃料量大于阻塞聲波流706,這以 已經(jīng)描述的方式存在問(wèn)題，由于當(dāng)這個(gè)情況發(fā)生時(shí)，壓力傳感器的讀數(shù)將急劇下降。響應(yīng)于 所述條件的高噴射速率，控制器12可以降低噴射器81噴射的CNG量，其中控制器12降低 CNG噴射的量進(jìn)一步從第三繪圖中的兩個(gè)曲線(xiàn)的簡(jiǎn)單對(duì)比確定。根據(jù)所述方法，在712處示 出的CNG降低的量剛剛超出所指示的差值。雖然在這里被示為時(shí)間的曲線(xiàn)，控制器12還可 以包括用于計(jì)算平均CNG噴射速率的指令，當(dāng)執(zhí)行最大平均CNG噴射速率時(shí)，所述平均CNG 噴射速率和通過(guò)限制的聲波阻塞流速率比較。例如，在某些實(shí)施例中，噴射的平均CNG速率 可以指的是在若干發(fā)動(dòng)機(jī)事件上的平均CNG速率(或許曲柄旋轉(zhuǎn)720° )，而不是在時(shí)間上 的平均，由于燃料噴射是不連續(xù)的過(guò)程。作為另一個(gè)示例，在720處，噴射的氣體燃料量小 于阻塞聲波流706,這表示在罐的含量流空時(shí)，噴射的氣體燃料的量不是基本最大化的CNG 的使用。因此，CNG噴射的速率可以增大，以便增大CNG的使用并更快使所述氣體燃料罐的 含量流空。例如，所述控制系統(tǒng)可以被編程，以增大CNG的使用到阻塞聲波流706的85%，以 便保持線(xiàn)720在線(xiàn)706之下，以調(diào)節(jié)燃料噴射的壓力又適應(yīng)燃料系統(tǒng)可變性。基于這種差 異，722示出基于已經(jīng)描述的兩個(gè)質(zhì)量流速率的對(duì)比，CNG噴射被增大的量的示例上限。因 為所述方法被設(shè)計(jì)保持噴射速率低于如果閥300完全打開(kāi)時(shí)可用的最大聲波速率，在另一 個(gè)實(shí)施例中，控制器12可以被編程，將氣體燃料流安全地保持在與運(yùn)行在線(xiàn)402上相對(duì)的 線(xiàn)402的左邊，這基本最大化被用于這個(gè)過(guò)程中的氣體燃料的量。通過(guò)這種方式，壓力調(diào)節(jié) 器86基本不會(huì)達(dá)到極限或飽和，并且因此可以在燃料管理過(guò)程期間實(shí)現(xiàn)壓力控制。
[0051] 圖7頂部的第五曲線(xiàn)表示氣體燃料軌/儲(chǔ)存罐壓力隨時(shí)間的變化。Y軸線(xiàn)表示氣 體燃料儲(chǔ)存罐內(nèi)的燃料壓力并且燃料壓力在Y軸線(xiàn)箭頭方向增大。X軸線(xiàn)表示時(shí)間以及時(shí) 間從圖7左側(cè)到圖7右側(cè)增大。水平標(biāo)記704表示氣體燃料罐的含量被耗盡到噴射器的質(zhì) 量流速率例行超出通過(guò)限制的聲波阻塞流速率的點(diǎn)的第一閾值(例如，400psi )。因此，在 這期間，控制器12可以在發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷是低時(shí)調(diào)整CNG到發(fā)動(dòng)機(jī)的流量。水平標(biāo)記708 表示液體燃料噴射被啟動(dòng)提供在發(fā)動(dòng)機(jī)中的期望燃燒的第二閾值壓力。在一個(gè)示例中，水 平標(biāo)記708表示比設(shè)計(jì)提供期望水平的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩更少的到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料期望流量 的氣體燃料壓力。雖然液體燃料噴射被示出在與氣體燃料罐的含量下降到低于第一水平標(biāo) 記704相比更晚的時(shí)間被啟動(dòng)，但是在某些實(shí)施例中，液體燃料噴射可以變成基本同時(shí)被 啟動(dòng)。而且，控制器可以經(jīng)配置基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷輸送液體和氣體燃料(例如，通過(guò)共同加燃 料)的組合，以便始終提供期望水平的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。氣體燃料壓力在所述氣體燃料壓力達(dá)到 X軸線(xiàn)時(shí)是環(huán)境壓力。除了這點(diǎn)外，氣體燃料罐可以被停用直到該罐下次被填滿(mǎn)。
[0052] 至于在時(shí)間I表示不同運(yùn)行階段的堅(jiān)直標(biāo)記，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力是相對(duì)低的， 表示低的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。液體燃料噴射量基本是零，以及發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅以氣體燃料運(yùn)行，雖然發(fā) 動(dòng)機(jī)可以在較早時(shí)間用液體燃料運(yùn)行(例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段)。氣體燃料噴射器被啟動(dòng) 以及存儲(chǔ)在氣體燃料罐中的氣體燃料處于較高水平。
[0053] 在時(shí)間?；與時(shí)間?\之間，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力增大，表示發(fā)動(dòng)機(jī)以較高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù) 荷運(yùn)行。在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力增大時(shí)，噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管或汽缸進(jìn)氣口的氣體燃料 量增大，以便可以提供期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。在氣體燃料在由發(fā)動(dòng)機(jī)消耗時(shí)，端口氣體燃料噴 射器保持啟動(dòng)以及氣體燃料罐中的壓力減小。
[0054] 在時(shí)間?\處，發(fā)動(dòng)機(jī)輸入功率超出閾值，例如由達(dá)到較高壓力的進(jìn)氣歧管壓力表 示，在此液體燃料噴射器被啟動(dòng)。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率是高時(shí)，液體燃料噴射器可以供應(yīng)與 氣體燃料組合的被輸送到汽缸中的燃料的至少一部分。因此，噴射的液體燃料量在時(shí)間Τ1 與時(shí)間Τ2之間增大，以增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出以滿(mǎn)足期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。然而，在氣體燃料被消 耗時(shí)，氣體燃料罐壓力繼續(xù)降低。
[0055] 在時(shí)間Τ2處，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力下降到液體燃料噴射器被停用的水平。在氣體 燃料被消耗時(shí)，氣體燃料噴射器保持啟動(dòng)以及氣體燃料罐壓力繼續(xù)減小。
[0056] 在時(shí)間Τ2與時(shí)間Τ3之間，進(jìn)氣歧管壓力可以增大以及隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小。例 如，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可以響應(yīng)于駕駛員要求轉(zhuǎn)矩增大或減小。因此，在氣體燃料被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī) 時(shí)，氣體燃料噴射器保持啟動(dòng)。在氣體燃料在由發(fā)動(dòng)機(jī)消耗時(shí)，存儲(chǔ)在氣體燃料儲(chǔ)存罐中的 氣體燃料量繼續(xù)減小。
[0057] 在時(shí)間Τ3處，存儲(chǔ)在氣體燃料罐中的氣體燃料的壓力減小到低于由水平標(biāo)記704 表示的預(yù)定閾值的水平。在低于由水平標(biāo)記704表示的閾值壓力的壓力，少于期望量的燃 料可以從氣體燃料儲(chǔ)存罐流向發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，以早已描述的方式，CNG噴射量可以被調(diào)整以 基本最大化CNG的使用。閾值壓力704可以針對(duì)不同工況改變。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管 壓力增大時(shí)，閾值壓力704可以增大。在時(shí)間Τ 3處，端口或中心氣體燃料噴射器保持啟動(dòng)， 并且氣體燃料繼續(xù)流向發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0058] 在時(shí)間T3與時(shí)間T4之間，供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料量通過(guò)向發(fā)動(dòng)機(jī)噴射液體燃料 擴(kuò)大。因此，當(dāng)氣體燃料壓力下降到低于水平標(biāo)記708時(shí)，液體燃料噴射器被啟動(dòng)，以便向 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸供應(yīng)燃料。通過(guò)這種方式，燃燒穩(wěn)定性和空氣-燃料比控制可以被控制到期望 的水平。另外，在進(jìn)氣歧管壓力隨著增大的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，較少的氣體燃料能夠被引入 到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中。因此，在進(jìn)氣歧管壓力增大時(shí)，作為進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種燃料的比例的 液體燃料量增大。在進(jìn)氣歧管壓力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，更多的氣體燃料可以被引入到 發(fā)動(dòng)機(jī)中，因此，被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的液體燃料的比例減小。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的氧傳感器 可以被用于校正液體燃料量，以便在氣體和液體燃料的組合混合物與空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸 時(shí)提供期望的空氣-燃料混合物。在氣體燃料在由發(fā)動(dòng)機(jī)消耗時(shí)，存儲(chǔ)在氣體儲(chǔ)存罐中的 氣體燃料壓力繼續(xù)減小。
[0059] 在時(shí)間Τ4處，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力增大到大于環(huán)境空氣壓力的水平，因此在端口 或中心氣體燃料噴射器臨時(shí)增大供應(yīng)的液體燃料量時(shí)，所述端口或中心氣體燃料噴射器減 少流入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體燃料量。根據(jù)所述方法，當(dāng)氣體燃料降低，使得其下降到低于所計(jì) 算的阻塞聲波流速率時(shí)，控制器12可以增大噴射的CNG量，以便更快使燃料噴射器的含量 流空。然而，在某些實(shí)施例中，當(dāng)歧管壓力是高時(shí)，氣體燃料噴射器還可以在這期間被停用， 這是因?yàn)橥Ｓ盟鰵怏w燃料噴射器減小了環(huán)境空氣進(jìn)入氣體儲(chǔ)存罐的可能性。通過(guò)這種方 式，在較高的進(jìn)氣歧管壓力和較低的儲(chǔ)存罐壓力時(shí)，可以阻止空氣進(jìn)入儲(chǔ)存罐。當(dāng)壓縮機(jī)加 壓進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣時(shí)，所述進(jìn)氣歧管壓力可以達(dá)到高于環(huán)境壓力的壓力。
[0060] 在時(shí)間τ4后不久，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力減小到低于環(huán)境壓力的水平。由于所述進(jìn) 氣歧管壓力低于環(huán)境壓力，所以只要噴射器的質(zhì)量流速率下降到低于通過(guò)限制到噴射器的 質(zhì)量流速率，所述進(jìn)入進(jìn)氣歧管可以有助于儲(chǔ)存罐的氣體燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)。因此，通過(guò) 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中的低壓提供的幫助，在氣體儲(chǔ)存罐中的燃料壓力可以下降。在氣體燃料 量繼續(xù)減小時(shí)，液體燃料噴射器繼續(xù)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。
[0061] 在時(shí)間1~5處，氣體儲(chǔ)存罐中的壓力下降到環(huán)境壓力以及氣體燃料噴射器停用，以 便阻止環(huán)境空氣進(jìn)入氣體儲(chǔ)存罐。進(jìn)一步地，當(dāng)氣體燃料罐的壓力達(dá)到環(huán)境壓力時(shí)，所述停 用氣體燃料噴射器阻止真空在氣體儲(chǔ)存罐中的形成，以便在大氣層與氣體燃料罐之間沒(méi)有 流量被引入。在時(shí)間1~ 5后，液體燃料噴射器向發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供燃料，以及液體燃料量與可 以由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力反映的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相關(guān)。在其他示例中，如果需要，氣體儲(chǔ)存罐可 以降低到預(yù)定的真空度。通過(guò)這種方式，氣體燃料罐中的壓力可以下降，以便氣體儲(chǔ)存罐中 的所有燃料可以被用于提供運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的能量。進(jìn)一步地，只使用氣體燃料運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)到 只使用液體燃料運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)之間的平滑運(yùn)行過(guò)渡以這種方式提供。
[0062] 所描述的方法的優(yōu)點(diǎn)包括到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料噴射的精確控制，尤其是當(dāng)儲(chǔ)存罐 的含量為低時(shí)。由此，噴射出的質(zhì)量流速率可以被最大化，以基本最小化使燃料罐流空的時(shí) 間。進(jìn)一步地，通過(guò)限制噴射器的CNG的平均質(zhì)量流速率小于通過(guò)限制(或到噴射器）的質(zhì) 量流速率，以及與液體燃料共同加燃料以實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行-例如期望的空氣/燃料 控制或期望的轉(zhuǎn)矩控制，氣體燃料系統(tǒng)的平衡可以被耗盡。
[0063] 在一個(gè)示例中，用于在使氣體燃料罐流空時(shí)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括，將來(lái)自罐的 氣體燃料通過(guò)具有限制的壓力調(diào)節(jié)器聯(lián)接到燃料噴射器，以及僅在選定的低罐壓力條件期 間(例如，低于閾值)，調(diào)整從所述燃料噴射器的氣體燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射，以生成低于所述 氣體燃料通過(guò)所述限制的阻塞聲波質(zhì)量流速率的質(zhì)量流速率，以及在氣體燃料噴射的調(diào)整 期間，基于所調(diào)整的氣體噴射量和期望的空氣-燃料比，進(jìn)一步調(diào)整到發(fā)動(dòng)機(jī)的液體燃料 噴射，以便保持在期望空氣-燃料比周?chē)鷶[動(dòng)的燃燒。氣體燃料噴射的調(diào)整可以基于保持 質(zhì)量流速率低于閾值量的聲波水平，以便在燃料罐壓力下降到相對(duì)低的水平直到更充分使 罐流空時(shí)，保持氣體燃料噴射繼續(xù)。尤其是，在燃料罐壓力下降時(shí)，噴射可以被調(diào)整，以對(duì)應(yīng) 降低與聲波流水平成正比的通過(guò)小孔的流速率。
[0064] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本文所述的例行程序可以表示任意數(shù)量的燃料 噴射調(diào)整控制中的一個(gè)或多個(gè)。因此，示出的各個(gè)步驟或行動(dòng)可以以示出的順序執(zhí)行，并行 執(zhí)行，或在某些情況下可以省略。同樣，控制命令不一定是實(shí)現(xiàn)本文描述的目標(biāo)、特征和優(yōu) 點(diǎn)所需要的，提供在本文中的目的是為了便于說(shuō)明和描述。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 意識(shí)到，一個(gè)或多個(gè)示出的步驟或行動(dòng)可以根據(jù)所使用的特定策略被重復(fù)執(zhí)行，以及可以 表示存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的代碼。
[〇〇65] 這樣就完成了描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)閱讀將會(huì)想到很多沒(méi)有偏離本發(fā)明的 精神和范圍的變體和更改。例如，以天然氣、汽油、柴油或替代燃料配置運(yùn)行的13、14、15、 V6、V8、V10和V12發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在流空氣體燃料罐時(shí)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括： 將來(lái)自所述罐的氣體燃料通過(guò)限制聯(lián)接到燃料噴射器；以及 控制從所述燃料噴射器到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量流速率平均小于所述氣體燃料通過(guò)所述 限制的阻塞聲波質(zhì)量流速率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括基本最大化所述燃料噴射器的所述質(zhì)量 流速率，以基本最小化燃料罐流空的時(shí)間，同時(shí)保持所述燃料噴射器的所述質(zhì)量流速率平 均小于所述氣體燃料通過(guò)所述限制的所述阻塞聲波質(zhì)量流速率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體燃料通過(guò)所述限制的所述質(zhì)量流速率由 氣體燃料罐壓力確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述氣體燃料通過(guò)所述限制的質(zhì)量 流速率是基于所述氣體燃料以基本恒定速度的基本阻塞聲波流速率和相關(guān)于氣體燃料罐 壓力的質(zhì)量流速率流過(guò)所述限制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述燃料噴射器被聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述燃料噴射器被直接聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述限制被結(jié)合在燃料壓力調(diào)節(jié)器中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包括當(dāng)罐壓力低于預(yù)定壓力時(shí)，圍繞所述限 制并且圍繞所述調(diào)節(jié)器聯(lián)接所述罐的氣體燃料。
9. 一種用于在流空氣體燃料罐時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括： 將來(lái)自所述罐的氣體燃料通過(guò)限制聯(lián)接到氣體燃料噴射器； 控制從所述燃料噴射器到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量流速率平均小于所述氣體燃料通過(guò)所述 限制的阻塞聲波質(zhì)量流速率； 通過(guò)液體燃料噴射器將液體燃料噴射到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中；以及 控制所述氣體燃料噴射器和所述液體燃料噴射器以基本實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是以期望的空氣/燃料比 的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括基本最大化所述燃料噴射器的所述質(zhì) 量流速率，以基本最小化燃料罐流空的時(shí)間，同時(shí)基本保持所述燃料噴射器的所述質(zhì)量流 速率小于所述氣體燃料通過(guò)所述限制的阻塞聲波質(zhì)量流速率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氣體燃料噴射器被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管， 以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸送氣體燃料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述氣體燃料噴射器被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，以 將氣體燃料直接輸送到所述燃燒室中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述限制被結(jié)合在燃料壓力調(diào)節(jié)器中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括當(dāng)罐壓力低于預(yù)定壓力時(shí)，圍繞所述 限制和所述調(diào)節(jié)器聯(lián)接所述罐的所述氣體燃料。
17. -種用于在流空氣體燃料罐時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括： 將來(lái)自所述罐的氣體燃料通過(guò)限制和壓力調(diào)節(jié)器聯(lián)接到氣體燃料噴射器； 基本最大化所述燃料噴射器的所述質(zhì)量流速率，以基本最小化燃料罐流空的時(shí)間，同 時(shí)基本保持所述燃料噴射器的所述質(zhì)量流速率小于所述氣體燃料通過(guò)所述限制的聲波受 限質(zhì)量流速率； 通過(guò)液體燃料噴射器將液體燃料噴射到所述發(fā)動(dòng)機(jī)中；以及 控制所述液體燃料噴射器以基本實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是以期望的空氣/燃料 比的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述期望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)期望的怠速的發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】F02D19/02GK104110328SQ201410160162
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】R·D·皮爾西弗, S·吉多, E·巴迪羅, D·薩伯瓦爾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司