Способ для двигателя (варианты) и топливная система двигателя
Изобретение может быть использовано в системе управления двигателем внутреннего сгорания. Согласно изобретению на борту транспортного средства осуществляют идентификацию объема газового топлива в баке на основании объема жидкого топлива в баке, причем жидкое топливо и газовое топливо хранятся в одном топливном баке. При этом жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, а газовое топливо содержит по существу второе топливо. Идентификацию количеств первого топлива и второго топлива в баке осуществляют на основании растворимости второго топлива в первом топливе. Технический результат – предоставление водителю транспортного средства точной информации о количествах первого и второго топлив в топливном баке и возможность настройки работы двигателя на основании определенных количеств первого и второго топлива для достижения оптимальных показателей работы двигателя. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сжатый природный газ (CNG) является высокооктановым топливом, которое полезно для уменьшения детонации в двигателе, для снижения выбросов углеводородов при событиях холодного запуска и для снижения выбросов двуокиси углерода во время работы двигателя. Однако, CNG имеет низкую плотность энергии по сравнению с жидкими углеводородными видами топлива, такими как дизельное топливо или бензин. Для увеличения сортамента и общего количества топлива, хранимого на транспортном средстве, CNG может использоваться вместе с бензином и дизельным топливом, требуя, чтобы транспортное средство переключалось между видами топлива для оптимальных рабочих характеристик. Однако, включение в состав отдельных топливных баков может не быть применимым на транспортных средствах вследствие пространственных ограничений. Предпочтительная система может быть системой, которая хранит жидкое топливо и находящееся под давлением газовое топливо вместе в одном топливном баке. В частности, CNG является по существу растворимым в бензине или дизельном топливе, когда хранится вместе под относительно низким давлением (~100 фунтов на квадратный дюйм).
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали потенциальные проблемы у вышеприведенного подхода. А именно, когда первое топливо и второе топливо хранятся вместе в одном и том же топливном баке, каждое из видов топлива может быть частично растворимым в другом топливе, и сложно по-отдельности измерить количество каждого топлива, оставшегося в топливном баке. Например, измеренный объем жидкого топлива может содержать первое топливо и часть второго топлива, растворенного в первом топливе. Более того, температура, давление и состав топлива в топливном баке могут изменяться во время работы двигателя и по мере того, как расходуются части первого топлива и второго топлива. Соответственно, количество второго топлива, растворенного в первом топливе, может изменяться во время работы двигателя.
Согласно первому аспекту изобретения предложен способ для двигателя, содержащий этапы, исполняемые контроллером транспортного средства и на борту транспортного средства, на которых определяют объем жидкости на основании датчика уровня топлива; определяют объем газа на основании объема жидкости, причем объем жидкости содержит первое топливо и второе топливо, причем объем газа содержит второе топливо; определяют растворимость второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива; определяют количества первого и второго топлива на основании растворимости второго топлива; и настраивают работу двигателя на основании количеств первого и второго топлива.
Согласно одному варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором настраивают первый индикатор уровня топлива на основании количества первого топлива и настраивают второй индикатор уровня топлива на основании количества второго топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа определение растворимости второго топлива в первом топливе содержит этап, на котором обращаются к предопределенным данным растворимости второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа первое топливо содержит одно или более из бензина, спирта и дизельного топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа второе топливо содержит одно или более из метана, пропана, бутана и природного газа.
Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором настраивают операцию дозаправки топливом для топливной системы на основании количеств первого и второго топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа объем газа состоит по существу из второго топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа определение объема жидкости содержит определение объема жидкости в топливном баке, а определение объема газа содержит определение объема газа в топливном баке.
Согласно другому варианту осуществления способа определение количеств первого и второго топлива содержит определение количеств первого и второго топлива в топливном баке.
Согласно второму аспекту изобретения предложен способ для двигателя, имеющего контроллер, содержащий обеспечение контроллера инструкциями, исполняемыми, чтобы: во время первого состояния, определять растворимость второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива, определять количества первого и второго топлива в топливном баке на основании растворимости второго топлива, и настраивать первый и второй индикаторы топлива на основании количеств первого и второго топлива.
Согласно одному варианту осуществления способа определение количеств первого и второго топлива содержит этапы, на которых измеряют объем жидкого топлива в топливном баке, при этом жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, растворенное в первом топливе, и на основании объема жидкого топлива, рассчитывают объем газового топлива в топливном баке, при этом газовое топливо состоит по существу из второго топлива.
Согласно другому варианту осуществления способа первое состояние содержит те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака.
Согласно другому варианту осуществления способа первое состояние содержит те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке.
Согласно другому варианту осуществления способа первое состояние содержит те случаи, когда топливный бак дозаправляется.
Согласно другому варианту осуществления способа первое состояние содержит состояние после того, как двигатель включен.
Согласно третьему аспекту изобретения предложена топливная система двигателя, содержащая: топливный бак на борту транспортного средства, причем топливный бак содержит жидкое топливо и газовое топливо, хранимые в нем; датчик уровня жидкого топлива, а также датчик температуры и датчик давления, расположенные в топливном баке; и контроллер с исполняемыми командами для, во время первого состояния, измерения объема жидкого топлива в топливном баке датчиком уровня жидкого топлива, при этом жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо; измерения давления в топливном баке датчиком давления; измерения температуры топливного бака датчиком температуры; на основании объема жидкого топлива, расчета объема газового топлива в топливном баке, при этом газовое топливо содержит по существу второе топливо; определения растворимости второго топлива в первом топливе на основании давления и температуры; и на основании растворимости второго топлива в первом топливе, определения количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке.
Согласно одному варианту осуществления системы первое состояние содержит те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака.
Согласно другому варианту осуществления системы первое состояние содержит те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке.
Согласно другому варианту осуществления системы первое топливо содержит бензин, а второе топливо содержит природный газ.
Таким образом, технический результат может быть достигнут по той причине, что количество первого топлива и количество второго топлива могут точно определяться, чтобы давать точное указание топлива, оставшегося в топливном баке, водителю транспортного средства. Более того, работа двигателя может настраиваться на основании количества первого топлива и количества второго топлива для уменьшения выбросов двигателя, ослабления детонации в двигателе и повышения экономии топлива. Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 схематически изображает примерный цилиндр двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 2 показывает схематическое изображение двигателя по фиг. 1 и топливной системы, выполненной с возможностью работать на смеси газового топлива и жидкого топлива.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций примерного способа для эксплуатации двигателя и топливной системы по фиг. 1-2.
Фиг. 4 показывает примерную временную диаграмму для эксплуатации двигателя и топливной системы по фиг. 1-2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее описание относится к системам и способам для определения количества топлива в топливной системе для двигателя на борту транспортного средства. Топливо может содержать смешанное топливо, которое может содержать как жидкие виды топлива, так и газовые виды топлива, хранимые в одном и том же топливном баке. Примерная система двигателя внутреннего сгорания с топливной системой проиллюстрирована на фиг. 1 и 2. Фиг. 3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций для способа определения количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке. Фиг. 4 - примерная временная диаграмма, представляющая подачу газового топлива и/или жидкого топлива из топливной системы в двигатель во время различных условий эксплуатации двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 1, она изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой 13 управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В одном из примеров, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (например, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176 с приводом от отработавших газов, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува выполнено в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор 174 может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания топливо/воздушного соотношения отработавших газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода отработавших газов), двухрежимный датчик кислорода или EGO (как изображено), HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 152. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством исполнительного механизма 154. Во время некоторых условий, контроллер 12 может изменять сигналы, выдаваемые на исполнительные механизмы 152 и 154, для управления открыванием и закрыванием соответственных впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответственными датчиками положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь тип электрического клапанного привода или тип кулачкового привода, либо их комбинацию. Установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов может управляться одновременно, или может использоваться любая из возможности регулируемой установки фаз кулачкового распределения впускных клапанов, регулируемой установки фаз кулачкового распределения выпускных клапанов, сдвоенной независимой установки фаз кулачкового распределения или постоянной установки фаз кулачкового распределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапанов (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие электрического клапанного привода, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, в том числе, CPS и/или VCT. В других вариантах осуществления, впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового клапанного исполнительного механизма или привода, либо системой исполнительного механизма или привода с переменной установкой фаз клапанного распределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован с одной или более топливных форсунок для подачи топлива в него. В качестве неограничивающего примера, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 170. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала FPW-1, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может способствовать смешиванию и сгоранию при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана, чтобы способствовать смешиванию всасываемого воздуха и впрыскиваемого топлива. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 172, включающей в себя топливный бак, топливные насосы, направляющую-распределитель для топлива и формирователь 168. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в каком случае, установка момента непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, хотя и не показано на фиг. 1, топливный бак может иметь измерительный преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.
Топливная форсунка 170 показана расположенной скорее во впускном канале 146, нежели в цилиндре 14, в конфигурации, которая обеспечивает то, что известно в качестве оконного впрыска топлива (в дальнейшем указываемого ссылкой как «PFI»), в воздушное впускное окно выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW-2, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 171. Топливо может подаваться в топливную форсунку 170 топливной системой 172.
Топливо может подаваться обеими форсунками в цилиндр в течение одиночного цикла цилиндра. Например, каждая форсунка может подавать часть полного впрыска топлива, который подвергается сгоранию в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из каждой форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, таких как описанные ниже. Относительное распределение совокупного впрыскиваемого топлива среди форсунок 166 и 170 может указываться ссылкой как первое соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 170 (оконного впрыска) может быть примером более высокого первого соотношения оконного и непосредственного впрыска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания через форсунку 166 (непосредственного впрыска) может быть более низким первым соотношением оконного и непосредственного впрыска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска. Дополнительно, должно быть принято во внимание, что впрыскиваемое оконным впрыском топливо может подаваться во время события открытого впускного клапана, события закрытого впускного клапана (например, по существу после такта впуска, к примеру, во время такта выпуска), а также во время работы как с открытым, так и закрытым впускным клапаном. Подобным образом, непосредственно впрыскиваемое топливо, например, может подаваться во время такта впуска, а также частично во время предшествующего такта выпуска, во время такта впуска и частично во время такта сжатия. Кроме того, непосредственно впрыскиваемое топливо может подаваться в качестве одиночного впрыска или множественных впрысков. Таковые могут включать в себя многочисленные впрыски во время такта сжатия, многочисленные впрыски во время такта впуска или комбинацию некоторого количества непосредственных впрысков во время такта сжатия и некоторого количества во время такта впуска. Когда выполняются многочисленные непосредственные впрыски, относительное распределение совокупного непосредственно впрыскиваемого топлива между (непосредственным) впрыском такта впуска и (непосредственным) впрыском такта сжатия может указываться ссылкой как второе соотношение впрыска. Например, впрыск большего количества непосредственно впрыскиваемого топлива для события сгорания во время такта впуска может быть примером более высокого второго соотношения непосредственного впрыска такта впуска наряду с тем, что впрыск большего количества топлива для события сгорания во время такта сжатия может быть примером более низкого второго соотношения непосредственного впрыска такта впуска. Отметим, что таковые являются всего лишь примерами разных соотношений впрыска, и могут использоваться различные другие соотношения впрыска. Более того, соотношения впрыска могут настраиваться на основании одного или более условий эксплуатации двигателя, таких как нагрузка двигателя, число оборотов двигателя, давление в топливной системе, температура двигателя, и тому подобное. Таким образом, одно или оба из жидкого или газового видов топлива могут сжигаться в цилиндре двигателя.
По существу, даже для одиночного события сгорания, впрыскиваемое топливо может впрыскиваться с разными установками момента из форсунки оконного и непосредственного впрыска. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации.
Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.
Топливные форсунки 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Таковые включают в себя отличия по размеру, например, одна форсунка может иметь большее отверстие для впрыска, чем другая. Другие отличия включают в себя, но не в качестве ограничения, разные углы факела распыла, разные рабочие температуры, разное нацеливание, разную установку момента впрыска, разные характеристики факела распыла, разные расположения, и т.д. Сверх того, в зависимости от коэффициента распределения впрыскиваемого топлива среди форсунок 170 и 166, могут достигаться разные эффекты. Кроме того еще, топливные форсунки 166 и 170 каждая может включать в себя одну или более газовых топливных форсунок для впрыска газового топлива и одну или более жидкостных топливных форсунок для впрыска жидкого топлива.
Топливная система 172 может включать в себя один топливный бак или многочисленные топливные баки. В вариантах осуществления, где топливная система 172 включает в себя многочисленные топливные баки, топливные баки могут содержать в себе идентичное качество топлива или могут вмещать топливо с разными качествами топлива, такими как разные составы топлива. Эти отличия могут включать в себя разное содержание спирта, разное октановое число, разную теплоту испарения, разные топливные смеси и/или их комбинации, и т.д. В одном из примеров, топливо с разным содержанием спиртов могло бы включать в себя смеси бензина, этилового спирта, метилового спирта или спиртов, такие как E85 (которая является приблизительно 85% этилового спирта и 15% бензина) или M85 (которая приблизительно является 85% метилового спирта и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могли бы быть смесью спирта и воды, смесью спирта, воды и бензина, и т.д. В некоторых примерах, топливная система 172 может включать в себя топливный бак, который содержит в себе жидкое топливо, такое как бензин, и также содержит в себе газовое топливо, такое как CNG. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью впрыскивать топливо из одного и того же топливного бака, из разных топливных баков, из множества одних и тех же топливных баков или из перекрывающегося множества топливных баков. Несмотря на то, что фиг. 1 изображает топливную форсунку 166 в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска и топливную форсунку 170 в качестве топливной форсунки оконного впрыска, в других вариантах осуществления, обе форсунки 166 и 170 могут быть выполнены в качестве топливных форсунок оконного впрыска или могут быть обе выполнены в качестве топливных форсунок непосредственного впрыска.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106, порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 110 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112, дежурную память 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 140; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе.
Постоянное запоминающее устройство 110 запоминающего носителя может быть запрограммировано компьютерно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 106 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры, которые могут выполняться контроллером, описаны в материалах настоящей заявки и со ссылкой на фиг. 3 и 4.
Далее, с обращением к фиг. 2, она показывает принципиальную схему многоцилиндрового двигателя в соответствии с настоящим раскрытием. Как изображено на фиг. 1, двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, присоединенные к впускному каналу 144 и выпускному каналу 148. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройство 178 снижения токсичности выбросов. Система 13 управления, включающая в себя контроллер 12, может принимать сигналы с различных датчиков 16 и дополнительных датчиков, показанных на фиг. 1 и 2, и выводить сигналы на различные исполнительные механизмы 81, в том числе, дополнительные исполнительные механизмы, показанные на фиг. 1 и 2.
Цилиндры 14 могут быть выполнены в качестве части головки 201 блока цилиндров. На фиг. 2, показана головка 201 блока цилиндров с 4 цилиндрами в рядной конфигурации. В некоторых примерах, головка 201 блока цилиндров может иметь большее или меньшее количество цилиндров, например, шесть цилиндров. В некоторых примерах, цилиндры могут быть расположены в V-образной конфигурации или другой пригодной конфигурации.
Головка 201 блока цилиндров показана присоединенной к топливной системе 172. Цилиндр 14 показан присоединенным к топливным форсункам 166A и 166B, а также топливным форсункам 170A и 170B. Хотя показан только один цилиндр, присоединенный к топливным форсункам, должно быть понятно, что все цилиндры 14, заключенные в головке 201 блока цилиндров, также могут быть присоединены к одной или более топливных форсунок. В этом примерном варианте осуществления, топливные форсунки 166A и 166B изображены в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска, а топливные форсунки 170A и 170B изображены в качестве топливной форсунки оконного впрыска. Хотя только две форсунки непосредственного впрыска и две форсунки оконного впрыска показаны на фиг. 2, должно быть понятно, что двигатель 10 может содержать больше, чем две форсунки непосредственного впрыска и больше, чем две топливных форсунок оконного впрыска. Каждая топливная форсунка может быть выполнена с возможностью подавать специфичное количество газового и/или жидкого топлива в конкретный момент времени в цикле двигателя в ответ на команды из контроллера 12. Одна или более топливных форсунки могут использоваться для подачи сжигаемого топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла сгорания. Установка момента и количество впрыска топлива могут регулироваться в качестве функции условий эксплуатации двигателя.
Топливная система 172 включает в себя топливный бак 200. Топливный бак 200 может включать в себя жидкое топливо, такое как бензин или дизельное топливо или спиртобензиновая смесь (например, E10, E85, M15 или M85), и также может включать в себя газовое топливо, такое как CNG. Топливный бак 200 может быть выполнен с возможностью хранить жидкое топливо и газовое топливо вместе под относительно низким давлением по сравнению с традиционным хранением CNG (например, 200-250 атмосфер). Например, газовое топливо может добавляться до давления в 100 атмосфер. Таким образом, часть газового топлива может растворяться в жидком топливе. При 100 атмосферах, CNG может растворяться в бензине до точки, где 40% жидкой составляющей топлива в топливном баке 200 являются CNG. Топливный бак 200 может включать в себя датчик 211 давления, датчик 212 температуры и датчик 215 уровня жидкости. В одном из примеров, датчик уровня топлива может содержать поплавковый датчик. Более того, объем жидкого топлива в топливном баке может определяться по измеренному уровню жидкости.
Кроме того еще, когда смешанное топливо, такое как жидкое топливо и газовое топливо, хранится в топливном баке, общий объем жидкого топлива может содержать исходное жидкое топливо плюс часть газового топлива, растворенного в жидком топливе. Например, топливный бак, содержащий как дизельное топливо, так и природный газ, может включать в себя природный газ, растворенный в жидком дизельном топливе. В качестве еще одного примера, топливный бак может содержать природный газ и бензин, в том числе, природный газ, растворенный в бензине. Количество растворенного газового топлива в жидком топливе может определяться по растворимости газового топлива в жидком топливе. Более того, количество газового топлива и количество жидкого топлива в топливном баке могут определяться на основании растворимости газового топлива в жидком топливе.
Могут использоваться известные способы определения растворимости газов в жидкостях. Например, параметры растворимости, основанные на компонентах газового топлива и компонентах жидкого топлива, могут определяться в качестве функции температуры топливного бака и давления в топливном баке, и параметры растворимости могут использоваться для расчета оценки количества газового топлива, растворенного в жидком топливе. В еще одном примере, растворимости различных видов газового топлива в различных видах жидкого топлива могут определяться опытным путем в качестве функции температуры, давления и состава топлива, и эти данные растворимости могут храниться в легко подвергаемом обращению формате, таком как таблицы растворимости, и посредством графического изображения кривых растворимости. Так как бензин и другие виды топлива могут содержать сложную смесь многих химических компонентов, может быть труднее точно определять параметры растворимости, и измерение растворимостей первого топлива во втором топливе опытным путем может быть более практичным способом определения растворимостей.
Жидкое топливо и/или газовое топливо могут подаваться из топливного бака 200 в цилиндры 14 двигателя 10 с помощью топливной магистрали 220 для жидкого топлива и топливной магистрали 221 для газового топлива, направляющих-распределителей 205 и 206 для топлива и топливных форсунок 166A, 166B, 170A и 170B. В одном из примеров, газовое топливо может подаваться из топливного бака 200 в топливную магистраль 221 для газового топлива и направляющую-распределитель 205 для газового топлива. Газовое топливо, подаваемое в направляющую-распределитель 205 для газового топлива, может подвергаться оконному впрыску топлива в цилиндр 14 газовой топливной форсункой 170А и может подвергаться непосредственному впрыску в цилиндр 14 жидкостной топливной форсункой 166A. Жидкое топливо, включающее в себя растворенное газовое топливо в жидком топливе, может подаваться из топливного бака 200 посредством эксплуатации подкачивающего топливного насоса 210. Топливная магистраль 220 для жидкого топлива может быть присоединена к нижней части топливного бака 200, для того, чтобы извлекать жидкое топливо из топливного бака 200 с помощью подкачивающего топливного насоса 210. В некоторых случаях, подкачивающий топливный насос 210 может быть не включен в топливную систему 172. В таких вариантах осуществления, давление газового топлива, хранимого в топливном баке 200, может использоваться, чтобы выгонять жидкое топливо из топливного бака 200 в направляющую-распределитель 206 через топливную магистраль 220. В вариантах осуществления, где подкачивающий топливный насос 210 не включен в состав, дополнительный клапан для жидкого топлива может быть присоединен к топливной магистрали 220, чтобы управлять потоком жидкого топлива через топливную магистраль 220. Жидкое топливо может подаваться в топливную магистраль 220 для жидкого топлива и направляющую-распределитель 206 для жидкого топлива, где жидкое топливо может непосредственно впрыскиваться в цилиндр 14 через жидкостную топливную форсунку 166В и/или подвергаться оконному впрыску топлива в цилиндр 14 через жидкостную топливную форсунку 170B.
В одном из примеров, направляющая-распределитель 205 для газового топлива может содержать направляющую-распределитель для газового топлива DI для непосредственного впрыска газового топлива с помощью одной или более газовых топливных форсунок 166A DI и направляющую-распределитель для газового топлива PFI для оконного впрыска газового топлива через одну или более жидкостных топливных форсунок 170А PFI. Более того, направляющая-распределитель 206 для жидкого топлива может содержать направляющую-распределитель для жидкого топлива DI для непосредственного впрыска жидкого топлива через одну или более жидкостных топливных форсунок 166В DI и направляющую-распределитель для жидкого топлива PFI для оконного впрыска жидкого топлива через одну или более жидкостных топливных форсунок 170B PFI. Кроме того еще, топливный насос для газового топлива DI может быть предусмотрен выше по потоку от направляющей-распределителя для газового топлива DI для подачи газового топлива под давлением в направляющую-распределитель для газового топлива DI. Кроме того еще, топливный насос для жидкого топлива DI может быть предусмотрен выше по потоку от направляющей-распределителя для жидкого топлива DI для подачи жидкого топлива под давлением в направляющую-распределитель для жидкого топлива DI. Кроме того еще, одиночный топливный насос DI может использоваться для подачи как газового топлива, так и жидкого топлива. Хотя и не показано на фиг. 2, топливный насос для жидкого топлива DI может быть топливным насосом высокого давления, содержащим приводимый в действие соленоидом входной запорный клапан, поршень и выходной запорный клапан, для подачи жидкого топлива высокого давления в направляющую-распределитель для жидкого топлива DI. Впрыск жидкого топлива через нагнетательный насос для жидкого топлива DI может смазывать поршень топливного насоса DI для жидкого топлива, тем самым, уменьшая износ и ухудшение характеристик насоса и ослабляя NVH насоса.
Таким образом, растворенное газовое топливо в жидком топливе может впрыскиваться в качестве жидкого топлива в цилиндр 14. Более того, газовое топливо может впрыскиваться отдельно от жидкого топлива в цилиндр 14 через газовые топливные форсунки 166A и 170А. Другими словами, газовое топливо может впрыскиваться только через газовые топливные форсунки, а жидкое топливо может впрыскиваться только через жидкостные топливные форсунки. Кроме того, только газовое топливо может впрыскиваться посредством выключения впрыска жидкого топлива, или только жидкое топливо может впрыскиваться посредством выключения впрыска газового топлива. Газовое топливо может содержать сжатый природный газ (CNG) и метан в качестве неограничивающих примеров наряду с тем, что жидкое топливо может содержать бензин и дизельное топливо в качестве неограничивающих примеров.
Например, впрыск газового топлива может быть повышенным, так как газовое топливо может иметь более низкую стоимость, более низкую углеродную интенсивность (например, более низкое формирование CO2), более высокое октановое число, и тому подобное, относительно жидкого топлива. Однако, на высоких нагрузках двигателя (особенно при оконном впрыске топлива для газового топливом), впрыск только газового топлива без впрыска жидкого топлива может понижать пригодность к эксплуатации двигателя, так как газовое топливо может вытеснять воздух (например, всасываемый воздух, поступающий в цилиндр, и/или во впускном воздушном канале). Таким образом, при нагрузках двигателя, больших, чем пороговая нагрузка, может выполняться впрыск растворенного газового топлива в жидком топливе. Более того, при нагрузках двигателя, больших, чем пороговая нагрузка, и когда оконный впрыск топлива включен, может выполняться впрыск растворенного газового топлива в жидком топливе.
В качестве еще одного примера, впрыск жидкого топлива может давать повышенные охлаждение и смазку форсунок DI и/или топливного насоса DI относительно впрыска газового топлива. По существу, впрыск растворенного газового топлива в жидком топливе может выполняться при повышенных охлаждении и смазке форсунок DI и/или топливного насоса DI.
Топливная система 172 показана присоединенной к системе 250 дозаправки топливом. Система 250 дозаправки топливом может быть присоединена к топливному баку 200 через клапан 218 доступа в бак. Клапан 218 доступа в бак может быть присоединен к трубопроводу 260 дозаправки топливом. Трубопровод 260 дозаправки топливом может включать в себя отверстие 255 дозаправки топливом высокого давления. Отверстие 255 дозаправки топливом высокого давления может быть выполнено с возможностью принимать штуцер топливного насоса для находящегося под давлением газового топлива или штуцер топливного насоса, выполненный с возможностью подавать находящуюся под давлением смесь жидкого топлива и газового топлива. В некоторых случаях, второе отверстие дозаправки топливом высокого давления может быть включено в состав, чтобы предоставлять возможность совместимости с более чем одним типом штуцера топливного насоса высокого давления.
Доступ к отверстию 255 дозаправки топливом высокого давления может контролироваться замком 257 дозаправки топливом. В некоторых вариантах осуществления, замок 257 дозаправки топливом может быть запорным механизмом топливной крышки. Запорный механизм топливной крышки может быть выполнен с возможностью автоматически запирать топливную крышку в закрытом положении, так чтобы топливная крышка не могла открываться. Например, топливная крышка может оставаться запертой с помощью замка 257 дозаправки топливом, в то время как давление в топливном баке является большим, чем пороговое значение. Запорный механизм топливной крышки может быть защелкой или захватом, которые, когда введены в зацепление, предотвращают снятие топливной крышки. Защелка или захват могут запираться электрически, например, посредством соленоида или могут запираться механически, например, диафрагмой под давлением.
В некоторых вариантах осуществления, замок 257 дозаправки топливом может быть клапаном наливного патрубка, расположенным в устье трубопровода 260 дозаправки топливом. В таких вариантах осуществления, замок 257 дозаправки топливом может предотвращать вставку насоса дозаправки топливом в трубопровод 260 дозаправки топливом. Клапан наливного патрубка может запираться электрически, например, посредством соленоида, или запираться механически, например, диафрагмой под давлением.
В некоторых вариантах осуществления, замок 257 дозаправки топливом может быть замком лючка дозаправки топливом, таким как защелка или захват, который запирает лючок дозаправки топливом, расположенный на панели кузова транспортного средства. Замок лючка дозаправки топливом может запираться электрически, например, посредством соленоида, или запираться механически, например, диафрагмой под давлением.
В вариантах осуществления, где замок 257 дозаправки топливом запирается с использованием электрического механизма, замок 257 дозаправки топливом может отпираться командами контроллера 12. В вариантах осуществления, где замок 257 дозаправки топливом запирается с использованием механического механизма, замок 257 дозаправки топливом может отпираться с помощью градиента давления.
Трубопровод 260 дозаправки топливом может быть присоединен к трубопроводу 280 дозаправки топливом низкого давления. Трубопровод 280 дозаправки топливом низкого давления может быть присоединен к расширительному бачку 270. Расширительный бачок 270 может включать в себя отверстие 265 дозаправки топливом низкого давления и датчик 275 жидкости. Трубопровод 280 дозаправки топливом низкого давления может включать в себя топливный насос 285 и запорный клапан 290. Топливный насос 285 может работать, только когда давление в топливном баке находится ниже порогового значения, и может работать, только когда есть уровень жидкости в расширительном бачке 270, который считывается датчиком 275 жидкости. Таким образом, топливный насос 285 может не закачивать топливо/воздушную смесь в топливный бак 200. Кроме того, когда давление в топливном баке достигает порогового значения, топливный насос 285 может выключаться контроллером 12, заставляя жидкое топливо накапливаться в расширительном бачке 270. Это может побуждать штуцер заправочной колонки для жидкого топлива низкого давления, введенный в контакт с отверстием 265 дозаправки топливом низкого давления, самостоятельно выключаться. Доступ к отверстию 265 дозаправки топливом может контролироваться замком 267 дозаправки топливом. Замок 267 дозаправки топливом может содержать один из примеров, описанных для замка 257 дозаправки топливом. Замки 257 и 267 дозаправки топливом дополнительно могут содержать иные механизмы.
Таким образом, топливная система может содержать топливный бак на борту транспортного средства, топливный бак содержит жидкое топливо и газовое топливо, хранимые в нем, датчик уровня жидкого топлива, а также датчик температуры и датчик давления, расположенные в топливном баке, и контроллер с исполняемыми командами для измерения, во время первого состояния, объема жидкого топлива в топливном баке датчиком уровня жидкого топлива, при этом, жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, измерения давления в топливном баке датчиком давления, на основании объема жидкого топлива, расчета объема газового топлива в топливном баке, при этом, газовое топливо содержит по существу второе топливо, определения растворимости второго топлива в первом топливе на основании температуры и давления, и на основании растворимости второго топлива в первом топливе, определения количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке. Первое состояние может содержать те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака. Первое состояние может содержать те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке. Более того, первое топливо может содержать бензин, а второе топливо может содержать природный газ.
Далее, с обращением к фиг. 3, она иллюстрирует примерную блок-схему последовательности операций способа для способа 300 эксплуатации системы двигателя и топливной системы. Способ 300 может выполняться согласно стратегии управления контроллера 12 системы 13 управления. Более того, хотя способ 300 описан в материалах настоящей заявки для случая единственного топливного бака, способ 300 также может быть применен к случаю более чем одного топливного бака, в котором количества первого топлива и второго топлива определяются в многочисленных топливных баках. Кроме того еще, типы топлива в каждом топливном баке могут быть разными.
Способ 300 начинается на этапе 310, где измеряются и/или оцениваются условия эксплуатации двигателя, такие как состояние включения двигателя (EOC), температура двигателя, давление в топливной системе, крутящий момент двигателя, нагрузка двигателя, число оборотов двигателя (число оборотов в минуту, RPM), и тому подобное. Способ 300 продолжается на этапе 320, где могут оцениваться и/или измеряться различные условия топливной системы, такие как температура топливного бака, давление в топливном баке, уровень жидкости в топливном баке, и тому подобное. Более того, контроллер 12 может использовать эти измеренные и/или оцененные величины для расчета связанных параметров, таких как объем жидкости в топливном баке, объем топлива, впрыснутого в двигатель, время включения двигателя, изменение давления в топливном баке, изменение температуры топливного бака, и тому подобное.
Способ 300 продолжается на этапе 330, где он определяет, удовлетворено ли условие для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке. Условие для количественного определения растворимости топлива в топливном баке может удовлетворяться одним или более условий двигателя и/или топливной системы. Например, если топливный бак был только что дозаправлен, условие для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке может быть удовлетворено, так как мог измениться состав видов топлива в топливном баке. Дозаправка топливного бака может содержать определение, что уровень жидкости в топливном баке повысился от измеренного ранее уровня жидкости на большую, чем пороговая, величину, или что давление в топливном баке повысилось от измеренного ранее давления на пороговую величину. В качестве еще одного примера, если двигатель был только что включен, условие для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке может быть удовлетворено, так как водитель, в таком случае может уведомляться в отношении количества видов топлива, оставшихся в топливном баке каждый раз, когда включается двигатель. Узнавание количества видов топлива, оставшихся в топливном баке, может оказывать помощь водителю в принятии решения, необходима ли дозаправка топливного бака во время предстоящей поездки транспортного средства.
Более того, если истекшее время после предыдущего момента, когда топливо в топливном баке оценивалось количественно, может быть большим, чем пороговое время, условие для количественной оценки растворимости топлива в топливной баке может быть удовлетворено, так как существенное количество топлива могло быть израсходовано в течение истекшего времени, так что количество видов топлива в топливном баке может быть обновлено. Если изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления, или изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры, условие для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке может быть удовлетворено, так как некоторое количество первого топлива и/или некоторое количество второго топлива в топливном баке моли быть израсходованы или добавлены во время дозаправки. Например, во время дозаправки бака природным газом, давление в топливном баке может возрастать. Более того, температура топливного бака может повышаться вследствие повышения давления в топливном баке во время дозаправки. Кроме того еще, температура топливного бака может повышаться по мере того, как двигатель прогревается, или по мере того, как повышается температура окружающей среды, тем самым, уменьшая растворимость газового топлива в жидком топливе, а также уменьшая объем жидкого топлива и повышая давление в топливном баке.
Если объем топлива, впрыснутого в двигатель, является большим, чем пороговый объем, после количественной оценки видов топлива в топливном баке, состояние для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке может быть удовлетворено, так как количество первого топлива и второго топлива в топливном баке существенно уменьшилась. Более того, если объем жидкости в топливном баке является меньшим, чем пороговый объем, условие для количественного определения растворимости топлива в топливном баке может быть удовлетворено, так как опасность истощения топлива в топливном баке может возрастать, что может понижать ездовые качества и пригодность к эксплуатации транспортного средства.
Если, на этапе 330, условие для количественного определения растворимости топлива в топливном баке не удовлетворено, способ 300 продолжается на этапе 334, где водитель снабжается показанием количеств первого топлива и второго топлива в топливном баке без повторного расчета растворимости топлива2 в топливе1. Так как условие для количественной оценки растворимости топлива не удовлетворено на этапе 330, изменение объема топлива2, растворенного в топливе1 после предыдущего измерения растворимости топлива2 в топливе1, может быть очень малым по сравнению с тем, когда условие для количественной оценки растворимости топлива удовлетворено на этапе 330. По существу, показание водителю количеств топлива1 и топлива2 в топливном баке может быть основано на предыдущем измерении растворимости (например, предыдущем моменте, когда было удовлетворено условие для количественной оценки топлива), давлении в топливном баке и объеме жидкого топлива (например, на основании датчика уровня жидкого топлива).
После этапа 334, способ 330 продолжается на этапе 338, где работа двигателя настраивается на основании количества топлива1 и количества топлива2. На этапе 338, количества топлива1 и топлива2 основаны только на предыдущей растворимости топлива2 в топливе1, когда условие для количественной оценки растворимости топлива удовлетворялось в последний раз. Так как условие для количественной оценки растворимости топлива не удовлетворено, предыдущая растворимость может быть точным указанием текущей растворимости топлива, поскольку двигатель уже включен, изменение температуры топливного бака и давления после последнего раза, когда было удовлетворено условие для количественной оценки растворимости топлива, является меньшим, чем пороговое изменение, объем топлива, впрыснутого после последнего раза, когда было удовлетворено условие для количественной оценки растворимости топлива, является меньшим, чем пороговое время, объем жидкости в топливном баке является большим, чем пороговый объем, и тому подобное.
Возвращаясь на этап 330, если условие для количественной оценки растворимости топлива в топливном баке удовлетворено, способ 300 продолжается на этапе 340, где он рассчитывает объем газового топлива в топливном баке на основании измеренного уровня жидкости. В одном из примеров, объем жидкого топлива в топливном баке может рассчитываться на основании измеренного уровня жидкости. Объем газового топлива в топливном баке затем может рассчитываться посредством вычитания объема жидкого топлива в топливном баке из общего объема топливного бака. Объем газового топлива может содержать смесь паров первого топлива и второго топлива, например, паров бензина и природного газа, соответственно. Однако, концентрация паров бензина может быть относительно очень низкой по сравнению с концентрацией природного газа в газовой фазе, так что газовое топливо может состоять по существу из газообразного природного газа. Соответственно, объем газового топлива может соответствовать объему второго топлива в газовой фазе в топливном баке. Таким образом, количество второго топлива в газовой фазе может определяться из объема газового топлива.
Затем, способ 300 продолжается на этапе 350, где он определяет растворимость второго топлива в первом топливе. В случае смешанного топлива (например, более чем одного типа топлива и/или более чем одного типа фазы топлива), объем жидкости может содержать объем первого топлива и объем второго топлива, растворенного в первом топливе. Растворимость газовых видов топлива, таких как метан и природный газ в жидких видах топлива, таких как бензин или дизельное топливо, меняется в зависимости от температуры, давления и состава топлива. Например, по мере того, как температура возрастает, и/или по мере того, как снижается давление, растворимость газового топлива в жидком топливе может снижаться. Наоборот, по мере того, как температура снижается, и/или возрастает давление, растворимость газового топлива в жидком топливе может повышаться. Свойства растворимости газовых видов топлива в жидких видах топлива могут быть предопределенными и/или измеряться автономно в широком диапазоне температур и давлений, и для широкого диапазона типов и/или комбинаций топлива. Например, жидкое топливо может содержать бензин различных сортов (например, содержания этилового спирта, октанового числа, содержания бутана, и тому подобного) или дизельное топливо (например, обычное дизельное топливо, биодизельное топливо, и тому подобное), и тому подобное. Более того, газовое топливо может содержать природный газ, метан, пропан, бутан, и тому подобное. Например, первое топливо может содержать один или более жидких видов топлива, таких как бензин и/или дизельное топливо, а второе топливо может содержать газовое топливо, такое как природный газ или метан. Посредством сведения в таблицу предопределенных растворимостей газовых видов топлива в жидких видах топлива и хранения таблиц растворимости в качестве функции температуры и давления в бортовом контроллере транспортного средства, растворимость газового топлива в жидком топливе может определяться на борту транспортного средства при заданных температуре и давлении топлива. Например, со знанием температуры топливного бака и давления в топливном баке, может определяться растворимость второго топлива в первом топливе в топливном баке. Примерный график на этапе 350 способа 300 иллюстрирует примерные данные растворимости для второго топлива в первом топливе в диапазоне давлений и температур. В дополнительном примере, модели растворимости, известные в данной области техники, или известные методы подбора кривой по точкам могут применяться для содействия интерполяции и экстраполяции предопределенных данных растворимости. Таким образом, растворимость второго топлива в первом топливе может оцениваться простым образом, не увеличивая сложность и затраты на производство, такие как для установки сложных датчиков состава топлива.
Затем, способ 300 продолжается на этапе 360, где, на основании растворимости второго топлива в первом топливе, может определяться количество первого топлива и количество второго топлива в топливном баке. Например, со знанием растворимости второго топлива в первом топливе, может рассчитываться концентрация второго топлива в объеме жидкого топлива. Кроме того, количество второго топлива в объеме жидкого топлива может рассчитываться на основании концентрации второго топлива в жидком топливе. Соответственно, количество первого топлива может рассчитываться посредством вычитания количества второго топлива в жидком топливе из объема жидкого топлива. Более того, количество второго топлива может определяться прибавлением количества второго топлива в жидком топливе к количеству второго топлива, рассчитанному по объему газового топлива, определенному на этапе 340.
Затем, на этапе 370, способ 300 может предусматривать транспортное средств с индикацией количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке. Например, способ 300 может обновлять указатели уровня топлива и/или лампы/звуковую сигнализацию предупреждения о низком уровне топлива на водительской консоли, чтобы уведомлять водителя о количествах каждого типа топлива в одном или более топливных баков. Таким образом, водитель может настраивать маршрут поездки на основании количеств каждого типа топлива. Например, если количества одного или более типов топлива низки, водитель может сокращать маршрут поездки или может дозаправлять топливный бак. Таким образом, способ 300 может повышать пригодность к эксплуатации и ездовые качества транспортного средства, поскольку может уменьшать риск истощения топлива в топливном баке во время движения. Более того, на основании количества каждого типа топлива в топливном баке, водитель может настраивать стратегию дозаправки топливом. Например, если давление в топливном баке является низким, или если количество газового топлива является низким, топливный бак может дозаправляться на заправочной станции низкого давления вместо заправочной станции высокого давления, тем самым, уменьшая затраты на топливо и повышая удобство водителя транспортного средства.
Затем, на этапе 380, способ 300 может настраивать работу двигателя на основании количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке. Например, первое топливо может иметь иные режим детонации, стоимость топлива и экономию топлива, чем второе топливо. В качестве примера, топливо на природном газе может иметь более низкую стоимость, чем бензин, и работа двигателя может настраиваться, чтобы впрыскивать и сжигать главным образом топливо на природном газе, когда количество природного газа в топливном баке является более высоким. В еще одном примере, во время холодного запуска, работа двигателя может настраиваться, чтобы впрыскивать главным образом природный газ, для того чтобы понизить углеводородные выбросы. В качестве еще одного примера, работа двигателя может настраиваться, чтобы впрыскивать главным образом природный газ по сравнению с бензином для уменьшения детонации в двигателе. Настройка работы двигателя дополнительно может включать в себя настройку регулируемой установки фаз клапанного и/или кулачкового распределения, числа оборотов двигателя (в том числе, настройку стратегии переключения передач трансмиссии), топливо/воздушного соотношения, и тому подобного, чтобы сохранять или повышать ездовые качества транспортного средства.
Таким образом, посредством количественной оценки топлива1 и топлива2 в топливном баке на основании растворимости второго топлива в первом топливе, количества топлива1 и топлива2 могут определяться точнее по сравнению со случаем, когда количества топлива1 и топлива2 в топливном баке не основаны на растворимости второго топлива в первом топливе.
Хотя, в примерном способе 300, описаны два топлива, способ 300 также может быть применен к более, чем двум, типам топлива. Например, первый топливный бак может содержать в себе бензин и природный газ, а второй топливный бак может содержать в себе более высокооктановый бензин и природный газ. В качестве еще одного примера, второй топливный бак может содержать в себе бензин и пропан. Другие примерные комбинации топлива также могут быть предусмотрены, как описано выше.
Таким образом, способ может содержать, на борту транспортного средства, идентификацию объема газового топлива в баке на основании объема жидкого топлива в баке, причем жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, причем газовое топливо содержит по существу второе топливо, и идентификацию количеств первого топлива и второго топлива в баке на основании растворимости второго топлива в первом топливе. Способ дополнительно может содержать настройку первого индикатора уровня топлива на основании количества первого топлива в топливном баке и настройку второго индикатора уровня топлива на основании количества второго топлива в топливном баке. Измерение объема жидкого топлива может содержать измерение объема первого топлива и объема второго топлива, растворенного в первом топливе. Способ дополнительно может содержать измерение температуры топливного бака и измерение давления в топливном баке. Более того, определение растворимости второго топлива в первом топливе может содержать обращение к предопределенным данным растворимости второго топлива в первом топливе на основании температуры топливного бака и давления в топливном баке. Кроме того еще, первое топливо может содержать одно или более из бензина, спирта и дизельного топлива. Кроме того еще, второе топливо может содержать одно или более из метана, пропана, бутана и природного газа.
Способ дополнительно может содержать настройку работы двигателя на основании количества первого топлива и количества второго топлива, хранимых в топливном баке. Способ дополнительно может содержать настройку операции дозаправки топливом для топливной системы на основании количества первого топлива и количества второго топлива, хранимых в топливном баке. Кроме того, газовое топливо может главным образом составлять второе топливо.
Таким образом, способ эксплуатации двигателя может содержать определение растворимости второго топлива в первом топливе, определение количеств первого топлива и второго топлива в топливном баке на основании растворимости, и настройку первого и второго индикаторов топлива на основании количеств первого топлива и второго топлива в топливном баке. Определение количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке может содержать измерение объема жидкого топлива в топливном баке, при этом, жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, растворенное в первом топливе, и на основании объема жидкого топлива, расчет объема газового топлива в топливном баке, при этом, газовое топливо содержит по существу второе топливо. Первое состояние может содержать те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака. Более того, первое состояние может содержать те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке. Кроме того еще, первое состояние может содержать те случаи, когда топливный бак дозаправлен. Кроме того еще, первое состояние может содержать состояние после того, как включен двигатель.
Далее, с обращением к фиг. 4, она иллюстрирует примерную временную диаграмму 400 для эксплуатации системы двигателя и топливной системы, содержащей газовое топливо и жидкое топливо. Временная диаграмма 400 включает в себя временные диаграммы по условию для количественной оценки видов топлива 410, состоянию 420 двигателя, разности 430 температур топливного бака, после того, как топливо количественно оценивалось в прошлый раз посредством способа 300, количеству первого топлива 440, топлива1, в топливном баке, количеству второго топлива 450, топлива2, в топливном баке, впрыску топлива из топлива1 460, и впрыску топлива из топлива2 470. Также проиллюстрированы пороговая разность 434 температур, пороговое количество топлива1 444, и пороговое количество топлива2 454. В примере, показанном на временной диаграмме 400, топливо1 может представлять собой жидкое топливо, такое как бензин, а топливо2 может представлять собой газовое топливо, такое как природный газ.
В момент t1 времени, состояние двигателя переключается с Выключенного (OFF) на Включенное (ON) и, таким образом, удовлетворяется условие для количественной оценки видов топлива, как показано посредством 410. Так как двигатель Включен, двигатель начинает прогреваться, и температура в топливном баке начинает возрастать, тем самым, повышая ΔT, 430, после момента t1 времени. Более того, количество топлива1 440, и количество топлива2 450, могут определяться на основании измеренного объема жидкого топлива, рассчитанного объема газового топлива и растворимости топлива2 в топливе1 в объеме жидкого топлива согласно температуре топливного бака и давлению в топливном баке, как описано выше посредством способа 300.
Как показано на временной диаграмме 400, количество обоих, топлива1 и топлива2 высоки, будучи большими, чем пороговое количество топлива1 444, и пороговое количество топлива2 454, соответственно. По существу, работа двигателя может настраиваться, чтобы впрыскивать главным образом топливо2 (например, природный газ) во время холодного запуска для снижения выбросов двигателя. Более того, так как стоимость природного газа может быть меньшей, чем стоимость бензина, контроллер может продолжать эксплуатировать двигатель, впрыскивая главным образом природный газ относительно бензина, для того чтобы сокращать затраты на топливо. Вскоре после момента t1 времени, условие для количественной оценки сбрасывается в Нет (NO), поскольку количество топлива1 и количество топлива2 были определены.
Затем, в момент t2 времени, разность температур ΔT 430, после предыдущей количественной оценки видов топлива в топливном баке, возрастает выше порогового ΔT 434. По существу, удовлетворяется условие для количественной оценки видов топлива. Как описано, количество топлива1 440, и количество топлива2 450, могут определяться на основании измеренного объема жидкого топлива, рассчитанного объема газового топлива и растворимости топлива2 в топливе1 в объеме жидкого топлива согласно температуре топливного бака и давлению в топливном баке, согласно способу 300. В момент t2 времени, количество топлива2 450, (например, природного газа) понизилось ниже порогового количества топлива2 454, наряду с тем, что количество топлива1 (например, бензина) остается выше порогового количества топлива1 444. В ответ, контроллер 12 может настраивать работу двигателя для уменьшения впрыска топлива2 470, и увеличения впрыска топлива1 460, в двигателе. Более того, контроллер 12 может выдавать показание количества топлива1 и количества топлива2 водителю, например, через указатели уровня топлива в топливном баке. В ответ, водитель может настраивать стратегию дозаправки топлива и/или маршрут поездки. Например, по снабжению указанием низкого количества топлива2, водитель транспортного средства может укорачивать запланированный маршрут поездки, для того чтобы дозаправлять топливный бак. Более того, поскольку количество топлива2 является низким, давление в топливном баке может быть низким, так что может использоваться заправочная станция низкого давления, тем самым, снижая затраты на дозаправку топливом.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.
1. Способ для двигателя, содержащий этапы,
исполняемые контроллером транспортного средства и на борту транспортного средства, на которых
определяют объем жидкости на основании датчика уровня топлива;
определяют объем газа на основании объема жидкости, причем объем жидкости содержит первое топливо и второе топливо, причем объем газа содержит второе топливо;
определяют растворимость второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива;
определяют количества первого и второго топлива на основании растворимости второго топлива; и
настраивают работу двигателя на основании количеств первого и второго топлива.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором настраивают первый индикатор уровня топлива на основании количества первого топлива и настраивают второй индикатор уровня топлива на основании количества второго топлива.
3. Способ по п. 1, в котором определение растворимости второго топлива в первом топливе содержит этап, на котором обращаются к предопределенным данным растворимости второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива.
4. Способ по п. 1, в котором первое топливо содержит одно или более из бензина, спирта и дизельного топлива.
5. Способ по п. 1, в котором второе топливо содержит одно или более из метана, пропана, бутана и природного газа.
6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором настраивают операцию дозаправки топливом для топливной системы на основании количеств первого и второго топлива.
7. Способ по п. 1, в котором объем газа состоит по существу из второго топлива.
8. Способ по п.1, в котором определение объема жидкости содержит определение объема жидкости в топливном баке, а определение объема газа содержит определение объема газа в топливном баке.
9. Способ по п.8, в котором определение количеств первого и второго топлива содержит определение количеств первого и второго топлива в топливном баке.
10. Способ для двигателя, имеющего контроллер, содержащий обеспечение контроллера инструкциями, исполняемыми, чтобы:
во время первого состояния
определять растворимость второго топлива в первом топливе на основании датчика температуры топлива и датчика давления топлива,
определять количества первого и второго топлива в топливном баке на основании растворимости второго топлива и
настраивать первый и второй индикаторы топлива на основании количеств первого и второго топлива.
11. Способ по п. 10, в котором определение количеств первого и второго топлива содержит этапы, на которых
измеряют объем жидкого топлива в топливном баке, при этом жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо, растворенное в первом топливе, и
на основании объема жидкого топлива рассчитывают объем газового топлива в топливном баке, при этом газовое топливо состоит по существу из второго топлива.
12. Способ по п. 10, в котором первое состояние содержит те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака.
13. Способ по п. 10, в котором первое состояние содержит те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке.
14. Способ по п. 10, в котором первое состояние содержит те случаи, когда топливный бак дозаправляется.
15. Способ по п. 10, в котором первое состояние содержит состояние после того, как двигатель включен.
16. Топливная система двигателя, содержащая:
топливный бак на борту транспортного средства, причем топливный бак содержит жидкое топливо и газовое топливо, хранимые в нем;
датчик уровня жидкого топлива, а также датчик температуры и датчик давления, расположенные в топливном баке; и
контроллер с исполняемыми командами для,
во время первого состояния,
измерения объема жидкого топлива в топливном баке датчиком уровня жидкого топлива, при этом жидкое топливо содержит первое топливо и второе топливо;
измерения давления в топливном баке датчиком давления;
измерения температуры топливного бака датчиком температуры;
на основании объема жидкого топлива расчета объема газового топлива в топливном баке, при этом газовое топливо содержит по существу второе топливо;
определения растворимости второго топлива в первом топливе на основании давления и температуры и
на основании растворимости второго топлива в первом топливе определения количества первого топлива и количества второго топлива в топливном баке.
17. Система по п. 16, в которой первое состояние содержит те случаи, когда изменение температуры топливного бака является большим, чем пороговое изменение температуры топливного бака.
18. Система по п. 16, в которой первое состояние содержит те случаи, когда изменение давления в топливном баке является большим, чем пороговое изменение давления в топливном баке.
19. Система по п. 16, в которой первое топливо содержит бензин, а второе топливо содержит природный газ.
