多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料系統(tǒng)保護(hù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及以多個(gè)燃料供給模式運(yùn)行的多燃料系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]采用天然氣作為車輛的替代燃料來(lái)取代常規(guī)液體燃料，像汽油和柴油。存在許多促使使用天然氣的因素，其中的兩個(gè)因素是成本和排放物。在能量當(dāng)量基礎(chǔ)上，天然氣比基于石油的燃料便宜。由于生產(chǎn)持續(xù)超過(guò)新石油儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)，原油價(jià)格持續(xù)上漲。相反，因?yàn)樯a(chǎn)落后于新儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)，天然氣的儲(chǔ)量持續(xù)增加，保持其該價(jià)格遠(yuǎn)低于石油的價(jià)格。用天然氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)比用汽油或柴油作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更少的排放物。由于比以往更加嚴(yán)格的排放物標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正尋求天然氣來(lái)滿足這些新標(biāo)準(zhǔn)。然而用于天然氣車輛的燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施不如用于常規(guī)液體燃料的燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施廣泛，這是影響天然氣車輛尤其是消費(fèi)汽車的應(yīng)用的一個(gè)因素。目前可用的燃料補(bǔ)給站限于城市地區(qū)和主要運(yùn)輸走廊，這限制了行進(jìn)的范圍且需要車輛運(yùn)行者安排有計(jì)劃地加燃料的旅途。由于這些原因，在重型柴油卡車運(yùn)輸行業(yè)中較多采用天然氣，因?yàn)檫@些車輛通常沿著天然氣走廊運(yùn)行和/或使用私人燃料補(bǔ)給設(shè)施。然而，由于上述促使使用天然氣的因素，汽車制造商正開(kāi)始將天然氣燃料系統(tǒng)整合在現(xiàn)有的汽油燃料系統(tǒng)旁且使得內(nèi)燃機(jī)適應(yīng)多于一種的燃料，這些在本公開(kāi)內(nèi)容中被稱為“多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)”。在本公開(kāi)內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)“天然氣”和“氣體”被可交換地使用且被理解為氣體燃料的優(yōu)選實(shí)施例，但是除了天然氣之外還可采用其他氣體燃料，諸如，乙烷、甲烷、丙烷、生物氣、填埋氣體、二甲醚、氫氣及它們的混合物。
[0003]在一個(gè)這樣的多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，有將液體燃料直接地引入到燃燒室內(nèi)的直接噴射燃料系統(tǒng)，以及在進(jìn)氣閥上游將天然氣引入到進(jìn)氣空氣內(nèi)的天然氣端口噴射燃料系統(tǒng)。在此發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在端口噴射天然氣燃料供給模式時(shí)，液體燃料在未被致動(dòng)的直接燃料噴射器內(nèi)保持閑置。在此模式下，由于直接燃料噴射器的噴嘴位于燃燒室內(nèi)，因此可能的是，來(lái)自端口噴射的燃料的燃燒的熱量使得直接燃料噴射器內(nèi)的液體燃料的溫度升高到一個(gè)閥值溫度以上，使得噴射器被損壞或碳沉積物開(kāi)始形成。這些碳沉積物的形成導(dǎo)致直接燃料噴射器的污染，該污染影響液體燃料噴射的性能。
[0004]在另一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，有液體燃料直接噴射系統(tǒng)和端口燃料噴射系統(tǒng)。根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行模式，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以用直接燃料噴射系統(tǒng)或端口燃料噴射系統(tǒng)或同時(shí)用兩個(gè)燃料噴射系統(tǒng)供給燃料。如果發(fā)動(dòng)機(jī)是多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，則用于給發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料且被遞送到直接燃料噴射系統(tǒng)和端口燃料噴射系統(tǒng)的液體燃料可以是相同的燃料或不同的燃料。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，以分層充氣模式從直接噴射系統(tǒng)供給燃料是有利的，且在高負(fù)載或高速度下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以以預(yù)混合模式從端口噴射系統(tǒng)供給燃料。當(dāng)用來(lái)自端口噴射系統(tǒng)的燃料運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)、當(dāng)液體燃料保持閑置在內(nèi)部時(shí)，直接燃料噴射器可被污染。
[0005]2010年12月14日授予Pott等人的美國(guó)專利N0.7，853，397 (’397專利)公開(kāi)了一種運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，所述內(nèi)燃機(jī)利用通過(guò)高壓直接噴射器噴射的常規(guī)液體燃料(諸如汽油或乙醇)和利用被引入到進(jìn)氣空氣歧管或端口中的氣體燃料(諸如天然氣或液化石油氣)來(lái)運(yùn)行。在氣體燃料運(yùn)行中，由于缺乏液體燃料的通過(guò)，因此存在高壓直接噴射器變熱且隨后被損壞的危險(xiǎn)或位于內(nèi)部的燃料形成對(duì)噴射器性能具有不利影響的沉積物。為了避免這些問(wèn)題，確定高壓燃料噴射器的負(fù)載特性且如果此負(fù)載在限制值以上則轉(zhuǎn)換到液體燃料運(yùn)行，或液體燃料運(yùn)行被帶入氣體運(yùn)行，以使得高壓噴射器內(nèi)的液體燃料被吹掃且噴射器被冷卻?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)溫度(運(yùn)行參數(shù))，從加權(quán)特性圖中得出燃料噴射器上的熱負(fù)載，對(duì)該熱負(fù)載時(shí)間積分以確定負(fù)載特性值?！?397專利的方法不確定高壓噴射器的溫度，而是確定代表噴射器上的經(jīng)驗(yàn)熱負(fù)載的存儲(chǔ)能量。結(jié)果，在氣體運(yùn)行期間，雖然燃料噴射器的溫度在臨界值(在該臨界值以上沉積物開(kāi)始形成)以下，但是基于存儲(chǔ)的能量會(huì)不必要地消耗液體燃料?！?397專利的方法僅在氣體運(yùn)行期間確定高壓噴射器上的熱負(fù)載，而不為所有燃料供給模式(氣體運(yùn)行、液體燃料運(yùn)行和混合燃料運(yùn)行)連續(xù)地確定熱負(fù)載。即，在氣體運(yùn)行期間，當(dāng)確定熱負(fù)載在限定值以上時(shí)，使液體燃料流動(dòng)通過(guò)高壓燃料噴射器以吹掃燃料和冷卻噴射器。流動(dòng)通過(guò)噴射器的液體燃料的量是基于冷卻噴射器所預(yù)期的預(yù)定最小體積，而不是將燃料噴射器的溫度減少到沉積物開(kāi)始形成的臨界值以下所需要的體積。此外，在氣體運(yùn)行期間，這導(dǎo)致不必要的和增加的液體燃料運(yùn)行。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)缺少用于保護(hù)多燃料系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的直接噴射燃料系統(tǒng)的技術(shù)，該技術(shù)減少或最小化被引入以保護(hù)直接噴射燃料系統(tǒng)的直接噴射的燃料的量。因此，對(duì)于可以通過(guò)直接噴射系統(tǒng)也可以借助于另一種燃料系統(tǒng)供給燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，存在對(duì)當(dāng)用其他燃料系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)保護(hù)直接噴射燃料系統(tǒng)的改進(jìn)的方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一種保護(hù)多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中直接噴射的燃料噴射器的改進(jìn)的方法，該方法包括:用通過(guò)直接噴射燃料噴射器所引入的直接噴射的燃料和第二燃料中的至少一種選擇性地運(yùn)行所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；當(dāng)用所述第二燃料為所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料時(shí)，當(dāng)確定所述直接噴射燃料噴射器需要冷卻、直接噴射的燃料的齡期(age)大于一個(gè)預(yù)定值、傳動(dòng)狀態(tài)(transmiss1n status)已經(jīng)變化、發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉事件已經(jīng)發(fā)生以及驅(qū)動(dòng)模式識(shí)別預(yù)測(cè)將發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉事件中的至少一個(gè)時(shí)，選擇性地命令燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)，其中所述燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)包括:(a)暫停用所述第二燃料供給燃料并且在第一預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)噴射所述直接噴射的燃料；(b)在第二預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)換回用所述第二燃料為所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料；其中選擇所述第一預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)和所述第二預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)以將扭矩?cái)_動(dòng)保持在預(yù)定閾值之下；并且重復(fù)步驟(a)和(b)，直到確定不再需要所述燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)。在該技術(shù)中，可暫停將第二燃料供給至一個(gè)或多個(gè)汽缸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，暫停將第二燃料供給至所有汽缸。該第二燃料可以是第二直接噴射的燃料，或者可以是熏蒸的燃料。該第二燃料可包括甲烷和天然氣中的至少一種。直接噴射的燃料包括汽油和乙醇-汽油混合物中的一種。
[0008]一種用于保護(hù)多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料系統(tǒng)的改進(jìn)的裝置，包括:一個(gè)直接燃料噴射器，該直接燃料噴射器用于將直接噴射的燃料引入到所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)；一個(gè)第二噴射器，該第二噴射器用于引入第二燃料；以及一個(gè)電子控制器，該電子控制器被編程為:用通過(guò)所述直接噴射燃料噴射器所引入的直接噴射的燃料和第二燃料中的至少一種選擇性地運(yùn)行所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；當(dāng)用所述第二燃料為所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料時(shí)，當(dāng)確定所述直接噴射燃料噴射器需要冷卻、直接噴射的燃料的齡期大于一個(gè)預(yù)定值、傳動(dòng)狀態(tài)已經(jīng)變化、發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉事件已經(jīng)發(fā)生以及驅(qū)動(dòng)模式識(shí)別預(yù)測(cè)將發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉事件中的至少一個(gè)時(shí)，選擇性地命令燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)，其中所述電子控制器命令所述燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)，包括:(a)暫停用所述第二燃料供給燃料并且在在第一預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)噴射所述直接噴射的燃料；(b)在第二預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)換回用所述第二燃料為所述多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料；其中選擇所述第一預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)和所述第二預(yù)定數(shù)目的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)以將扭矩?cái)_動(dòng)保持在預(yù)定閾值之下；并且重復(fù)步驟(a)和(b)，直到確定不再需要所述燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的內(nèi)燃機(jī)的示意圖。
[0010]圖2是根據(jù)針對(duì)圖1的內(nèi)燃機(jī)的第一實(shí)施方案的燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的流程圖。
[0011]圖3是在針對(duì)圖2的燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的快速轉(zhuǎn)換事件期間的熏蒸的燃料質(zhì)量分?jǐn)?shù)和直接噴射的燃料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的曲線圖。
[0012]圖4是根據(jù)針對(duì)圖1的內(nèi)燃機(jī)的第二實(shí)施方案的燃料系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參考圖1的示意圖，示出了包括直接噴射系統(tǒng)110和熏蒸系統(tǒng)120的內(nèi)燃機(jī)100。直接噴射系統(tǒng)110包括至少一個(gè)直接燃料噴射器130和燃料供應(yīng)系統(tǒng)140。示出了直接噴射器130位于汽缸蓋220中央，在其他實(shí)施方案中，直接噴射器130可被側(cè)部安裝在汽缸柱230的壁內(nèi)。盡管僅僅例示了一個(gè)燃燒室230，但在典型的實(shí)施方案中有多