專利名稱：用于多燃料車輛的車載燃料蒸汽分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛的燃燒燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)和操作該燃料輸送系統(tǒng) 的方法。
背景技術(shù)：
提出過使用兩種或多種不同燃料的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)示例中，在題目為 "Calculations of Knock Suppression in Highly Turbocharged Gasoline/Ethanol Engines Using Direct Ethanol Injection"("使用直接乙醇噴射的高渦輪增壓的 汽油/乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)中的爆震抑制計(jì)算")和"Direct Injection Ethanol Boosted Gasoline Engine: Biofuel Leveraging for Cost Effective Reduction of Oil Dependence and C02 Emissions"("直接噴射乙醇增壓的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)生物燃料用 于有成本效益地減少燃油依賴和C02排放")的Heywood (海伍德)等人的文章中描 述了能夠使用多種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。具體地，Heywood等人的文章描述了直接噴射乙醇 到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸以改進(jìn)進(jìn)氣的冷卻效果，同時(shí)依賴進(jìn)氣道噴射汽油提供整個(gè)行駛循環(huán)中 的大多數(shù)燃料。在該示例中，乙醇相比較于汽油，由于其較高的蒸發(fā)熱可以增加辛烷 值且增加進(jìn)氣冷卻，從而減少爆震對(duì)增壓和/或壓縮比的限制。該方法目的在于改進(jìn) 燃料經(jīng)濟(jì)性并增加可再生燃料的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到要求用戶使用兩種或多種分離的燃料(例如汽油和乙醇) 給發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)加燃料以實(shí)現(xiàn)Heywood等人描述的優(yōu)點(diǎn)是很困難的。為解決該問題，本 發(fā)明的發(fā)明人在此提供一種搡作用于車輛的燃燒燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的方法。 該方法可以包括從車載燃料蒸汽分離第一燃料和第二燃料，所述燃料蒸汽至少包括 醇類(alcohol)成分和烴類(hydrocarbon)成分，所述第一燃料具有比燃料蒸汽和 第二燃料高的醇類成分濃度；將分離的第一燃料從氣態(tài)冷凝到液態(tài)；輸送冷凝的液態(tài) 第一燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)；及在發(fā)動(dòng)機(jī)上燃燒至少冷凝的液態(tài)第一燃料。
通過將燃料蒸汽分離成富醇類和富烴類成分，可以實(shí)現(xiàn)增加發(fā)動(dòng)機(jī)性能和/或燃 料經(jīng)濟(jì)性的益處，而不要求車輛駕駛員使用兩種或多種分離的燃料給車輛加燃料。注 意通過施加熱和/或真空可以在車輛上從初始液態(tài)燃料混合物中產(chǎn)生這些燃料蒸汽。 另外，即使車輛不使用時(shí)，在加燃料操作中或在燃料系統(tǒng)的每天的加熱或冷卻中，可 以從燃料混合物中產(chǎn)生燃料蒸汽。本發(fā)明的發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到在一個(gè)方法中，將燃料蒸汽通過一種吸收裝置，該吸收 裝置吸收燃料蒸汽的烴類成分的吸收率高于吸收醇類成分，可以實(shí)現(xiàn)燃料蒸汽的分 離。然而，在其他的示例中，將燃料蒸汽的醇類成分通過一種選擇性滲透膜，該選擇 性滲透膜透過燃料蒸汽的醇類成分的透過率高于透過烴類成分，可以實(shí)現(xiàn)燃料蒸汽的 分離。
此外，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到可以使用成批處理方法分離這些燃料蒸汽，成批處理方法允 許使用兩個(gè)或多個(gè)吸收裝置的較連續(xù)的燃料蒸汽分離操作。在一個(gè)示例中，本發(fā)明提
供一種車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括具有進(jìn)氣通道的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；燃料存儲(chǔ)箱；配置為 通過燃料通道從燃料存儲(chǔ)箱接收燃料混合物且從燃料混合物中包含的低揮發(fā)性燃料 蒸發(fā)高揮發(fā)性燃料的蒸發(fā)器；具有并聯(lián)設(shè)置的至少第一吸收罐和第二吸收罐的蒸汽分 離系統(tǒng)；流體連通蒸發(fā)器的蒸汽形成區(qū)域與分離系統(tǒng)的第一和第二吸收罐的每個(gè)的入 口的蒸汽通道；流體連通發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道與第一和第二吸收罐的每個(gè)的出口的燃料 蒸汽排放(purging)通道；及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)配置為操作蒸發(fā)器以從低揮發(fā) 性燃料中蒸發(fā)高揮發(fā)性燃料；且在第一模式中，將高揮發(fā)性燃料通過第一吸收罐以在 第一吸收罐吸收高揮發(fā)性燃料的烴類部分，同時(shí)從第二吸收罐排放燃料蒸汽到發(fā)動(dòng)機(jī) 的進(jìn)氣通道；且在第二模式中，將高揮發(fā)性燃料通過第二吸收罐以在第二吸收罐吸收 燃料蒸汽的烴類部分，同時(shí)排放包括在第一模式中從第一吸收罐吸收的烴類部分的燃 料蒸汽到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道。
通過周期性地操作吸收裝置的至少一個(gè)來保留燃料蒸汽中的烴類，同時(shí)使至少另 一個(gè)吸收裝置排放先前存儲(chǔ)的烴類，可以實(shí)現(xiàn)較連續(xù)的蒸汽分離過程。


圖1示出用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示例燃料輸送流程的示意圖； 圖2示出燃料輸送系統(tǒng)的示例的示意圖3和圖4示出描述用于操作燃料輸送系統(tǒng)的示例控制策略的流程圖； 圖5和圖6詳細(xì)示出示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；
圖7示出描述用于調(diào)節(jié)輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料和富烴類燃料的相對(duì)量的示
例控制策略的流程圖8示出用于選擇提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的乙醇和汽油的比率的燃料控制圖9示出包括以高于烴類成分的通過率選擇性地通過燃料的醇類成分的燃料分
離膜的示例分離裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)120的燃料輸送流程IOO的示意圖。在一個(gè)示例中，發(fā)動(dòng)機(jī) 120可以包括在車輛推進(jìn)系統(tǒng)中，車輛推進(jìn)系統(tǒng)還可以包括變速器。注意實(shí)施流程100的具體硬件如參考圖2至圖4詳述。
燃料輸送流程ioo提供從車載初始燃料混合物中分離醇類燃料成分。在一個(gè)示例
中，通過對(duì)燃料混合物施加熱和/或在液態(tài)燃料混合物的蒸汽形成區(qū)域或自由表面施 加部分真空，具有高揮發(fā)性(例如高蒸汽壓力)的初始燃料混合物的部分可以蒸發(fā)或 揮發(fā)。通過將烴類成分選擇性吸收到固體上或通過選擇性滲透膜，該選擇性滲透膜運(yùn) 送燃料蒸汽的醇類成分比烴類成分多，可以從烴類成分中分離燃料混合物的高揮發(fā)性 蒸發(fā)部分的醇類成分。以此方式，可以從燃料混合物中分離富醇類燃料，相對(duì)于剩余 的富經(jīng)類燃料，以變化的量向發(fā)動(dòng)機(jī)提供富醇類燃料。
可以用在車載燃料存儲(chǔ)箱上保留的初始為液態(tài)的燃料混合物110執(zhí)行燃料輸送 流程IOO。在一個(gè)示例中，燃料混合物110可以包括具有汽油或柴油的烴類燃料和具 有乙醇和/或甲醇的醇類燃料的混合物。
注意基于烴類的燃料如汽油和柴油可以包括各種成分。例如，汽油可以包括烴類、 芳香烴、石蠟、環(huán)烷烴、及雜原子有機(jī)分子的混合物。為清晰起見，本文中使用的術(shù) 語烴類成分用于區(qū)分基于烴類的燃料如汽油或柴油和基于醇類的燃料如乙醇或甲醇， 應(yīng)理解該烴類成分可以附有芳香烴、石蠟、環(huán)烷烴、和/或雜原子有機(jī)分子。因此， 為清晰起見，燃料混合物的基于烴類的燃料部分的烴類成分附有的各種成分可以簡(jiǎn)單 地描述為烴類或烴類成分。
如在170所示，液態(tài)燃料混合物可以提供到如在130所示的蒸發(fā)或揮發(fā)階段以分 離成高揮發(fā)性蒸汽部分172 (例如具有高蒸汽壓力)與在174或176所示的低揮發(fā)性 液態(tài)部分(例如具有低蒸汽壓力)。與高揮發(fā)性蒸汽部分分離的低揮發(fā)性液態(tài)部分比 原來的燃料混合物具有更高的辛烷值，其中燃料混合物的較輕的烴類成分包括至少一 部分分離的高揮發(fā)性蒸汽部分。
經(jīng)170初始接收的燃料混合物的分離可以包括加熱燃料混合物以分離成至少包 括醇類和烴類成分的具有低沸點(diǎn)溫度(例如高蒸汽壓力)和/或髙蒸發(fā)率的高揮發(fā)性 部分和包括烴類的具有高沸點(diǎn)溫度(例如低蒸汽壓力)和/或低蒸發(fā)率的低揮發(fā)性部 分。例如，除了通過蒸發(fā)或揮發(fā)從燃料混合物中分離的醇類蒸汽之外，汽油的高揮發(fā) 性部分可以提供包括丁烷、戊烷、己烷，及如苯、甲苯、及二甲苯的芳香烴的蒸汽混 合物。
因此，應(yīng)理解在172所示的燃料混合物的高揮發(fā)性部分除了醇類蒸汽之外還可以 包括一些烴類蒸汽。此外，在一些示例中，可以在130的燃料混合物的蒸汽形成區(qū)域 施加部分真空以增加高揮發(fā)性部分從燃料混合物的蒸發(fā)率。通過在進(jìn)氣通道的截面減 小區(qū)域或進(jìn)氣節(jié)氣門的下游與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道連通的通道可以提供部分真空。
在140,在172所示的燃料混合物的高揮發(fā)性部分可以經(jīng)受如在140所示的附加 的分離。在一個(gè)示例中，經(jīng)172接收的高揮發(fā)性燃料部分的經(jīng)類成分可以如178和/ 或180所示與蒸汽的醇類成分分離，以便獲得如177所示的富醇類燃料成分。在一個(gè)
6非限制的示例中，通過在包含在吸收罐中的固體上吸收經(jīng)類成分，同時(shí)允許醇類成分 通過吸收罐而不被吸收，可以在140實(shí)現(xiàn)醇類成分與烴類成分的分離。在另一個(gè)非限 制示例中，選擇性滲透膜經(jīng)受高揮發(fā)性燃料蒸汽部分，從而選擇性滲透膜允許專門運(yùn) 送醇類成分或比烴類成分更快地運(yùn)送醇類成分通過滲透膜。另外，來自初始的燃料混 合物110的如在122所示的蒸發(fā)的蒸汽還可以進(jìn)行分離，而不必通過在130所示的蒸 發(fā)或揮發(fā)流程。
如本文所述，富醇類燃料成分是相對(duì)術(shù)語，指的是比燃料混合物第二成分具有更 高的醇類濃度的燃料混合物第一成分。注意術(shù)語富醇類不必指包括純醇類的燃料，但 還可以包括一些烴類成分。類似地，富烴類燃料成分是另一個(gè)相對(duì)術(shù)語，指的是比第 一富醇類成分具有更高的烴類濃度的燃料混合物第二成分。術(shù)語富烴類也不必指包括 純烴類的燃料，但可以包括一些醇類成分。
燃料混合物的高揮發(fā)性部分的富烴類成分如在180所示以氣態(tài)提供到發(fā)動(dòng)機(jī)，或 在160冷凝以如在182或184所示獲得液態(tài)。在160冷凝的富烴類成分如在184所示 以液態(tài)提供到發(fā)動(dòng)機(jī)?；蛘?，液態(tài)富烴類成分如在182所示返回到燃料混合物110。
燃料混合物的高揮發(fā)性部分的富醇類成分可以在150冷凝成如在179所示的液 態(tài)，且可以提供到發(fā)動(dòng)機(jī)120。在150和160所示的每個(gè)冷凝流程中，增加蒸汽的溫 度和/或壓力可以將燃料蒸汽冷凝到液態(tài)。另外，燃料混合物110如在186所示直接 以液態(tài)提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。
以此方式，發(fā)動(dòng)機(jī)120可以接收具有不同成分和/或狀態(tài)的多種不同的物質(zhì)。然 而，在一些示例中，這些物質(zhì)的一種或多種可以略去。例如，可以從燃料輸送流程中 略去在179、 180、 184、 176、和/或186所示的物質(zhì)的 一種或多種。在至少一個(gè)示例 中，液態(tài)的富醇類成分(例如179)、氣態(tài)的富烴類成分(例如180)、及液態(tài)的富 烴類成分(例如184、 176、或186)響應(yīng)于工況以變化的相對(duì)量提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。
在一些示例中，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供具有不同醇類濃度的兩種或多種不同的物質(zhì)，可以 使用分離的燃料噴射器以獨(dú)立地輸送燃料到不同的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。在一個(gè)示例中，第一 燃料噴射器可以用來提供富醇類液態(tài)燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)的第一位置，第二燃料噴射器可以 用來提供富烴類液態(tài)燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)的第二位置。例如，第一噴射器可以配置為用于輸 送富烴類燃料的進(jìn)氣道噴射器，而第二噴射器可以配置為用于輸送富醇類燃料的直接 噴射器。然而，在一些示例中，可以通過中間混合閥經(jīng)共同的燃料噴射器提供多種不 同的液態(tài)燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，如參考圖6所述，經(jīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道連通的燃料 蒸汽排氣閥燃料蒸汽(如在180所示)可以提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。不管這些不同燃料提供到 發(fā)動(dòng)機(jī)的具體方式，發(fā)動(dòng)機(jī)120可以如在188所示從環(huán)境接收進(jìn)氣，進(jìn)氣可以與燃料 混合?？諝夂腿剂匣旌衔锟梢栽诓煌陌l(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中燃燒以產(chǎn)生機(jī)械輸出和在190所 示的結(jié)果的排氣。
圖2示出包括實(shí)施圖1的燃料輸送流程的示例硬件的示例燃料輸送系統(tǒng)200。燃料系統(tǒng)200可以包括配置用于存儲(chǔ)液態(tài)燃料混合物IIO的燃料存儲(chǔ)箱210。燃料存儲(chǔ) 箱210可以包括用于向控制系統(tǒng)290提供包含在燃料存儲(chǔ)箱210中的燃料量的指示的 燃料傳感器216。燃料存儲(chǔ)箱210還可以包括用于向控制系統(tǒng)290提供燃料成分的指 示的燃料傳感器218。
在具體的示例中，如參考圖l詳述，燃料存儲(chǔ)箱210可以通過多個(gè)燃料路徑與發(fā) 動(dòng)機(jī)120連通。例如，來自存儲(chǔ)在燃料存儲(chǔ)箱210中的液態(tài)燃料混合物的蒸發(fā)的蒸汽 112可以經(jīng)燃料蒸汽通道212流向在240所示的蒸汽分離系統(tǒng)，通過將蒸發(fā)的蒸汽通 過一個(gè)或多個(gè)吸收罐242和244,可以從燃料蒸汽中去除烴類成分，使醇類成分通過 蒸汽分離系統(tǒng)240。吸收罐將在蒸汽中包含的烴類吸收到吸收固體上或在吸收罐中保 留的其他合適的材料上，可以從燃料蒸汽去除烴類成分。在一個(gè)非限制的示例中，為 選擇性地從包含在蒸汽中的醇類去除汽油成分，可以將蒸汽通過包括TENAX吸附床、 炭吸附床、或其他合適的材料的吸收罐，該材料具有對(duì)醇類的低親和力和對(duì)烴類及芳 香烴的高親和力。通過將吸收罐暴露到冷卻氣體中，如環(huán)境空氣中，吸收罐可以定期 地排放其吸收的成分，這可以促使吸收罐脫附汽油成分。在如圖9所示的蒸汽分離系 統(tǒng)240的替代的實(shí)施例中，依賴選擇性透過燃料分離膜而不是吸收到固體上。
燃料蒸汽通道212可以包括在214示意性示出的單向止回閥以減少或阻止燃料流 從通道272回到燃料存儲(chǔ)箱。燃料蒸汽通道212可以與燃料存儲(chǔ)箱的燃料蒸汽形成區(qū) 域流體連通，且可以放置在由燃料存儲(chǔ)箱確定的存儲(chǔ)體積的上部區(qū)域(相對(duì)于引力向 量)附近。以此方式，在加燃料操作或燃料混合物的每天加熱和冷卻中，源自燃料混 合物的燃料蒸汽可以傳遞到分離系統(tǒng)240,燃料分離系統(tǒng)240還可以配置為從蒸發(fā)器 230接收燃料蒸汽。
可以通過燃料通道270向燃料蒸發(fā)器230提供液態(tài)的燃料混合物，從而如參考 130先前描述通過施加熱和/或真空，可以執(zhí)行燃料混合物的高揮發(fā)性部分的蒸發(fā)或 揮發(fā)。燃料通道270可以包括止回閥271以減少或阻止燃料流從蒸發(fā)器230回到燃料 存儲(chǔ)箱中。蒸發(fā)器2 30可以與在232示意性示出的如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)、 或電加熱器的熱源熱連通。從熱源傳遞到蒸發(fā)器的熱量可以用來將燃料混合物加熱到 合適的溫度以有助于至少包括醇類成分的燃料混合物的高揮發(fā)性部分的揮發(fā)或蒸發(fā)。
通過改變熱源的操作參數(shù)(例如溫度或熱能動(dòng)力輸出)和/或在熱源和燃料混合 物之間的傳熱率，可以控制蒸發(fā)器的溫度以將燃料混合物的溫度保持在低于在燃料混 合物中包含的重?zé)N類易于蒸發(fā)的溫度。在一個(gè)示例中，通過改變經(jīng)通道232向蒸發(fā)器 230提供的工作流體的流率，可以調(diào)節(jié)熱源和燃料混合物之間的熱交換率。例如，基 本上在213所示的恒溫器可以向閥215提供燃料混合物溫度的指示以控制回路2 32中
的工作流體的流率。
包括燃料的低揮發(fā)性烴類部分(例如在圖1的174所示)的燃料混合物的液態(tài)部 分可以通過通道274返回到燃料存儲(chǔ)箱。燃料通道274可以包括閥234，控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)閥234以調(diào)節(jié)返回到燃料存儲(chǔ)箱的燃料流。在一些示例中，燃料通道274可以 包括在液態(tài)燃料返回到燃料存儲(chǔ)箱之前用于降低液態(tài)燃料的溫度的熱交換器。以此方 式，在燃料返回到燃料存儲(chǔ)箱的情況中可以減少燃料存儲(chǔ)箱中的燃料溫度的額外增 加。此外，在一些示例中，至少包括重?zé)N類(例如在圖1中的176所示)的燃料混合 物的低揮發(fā)性部分可以通過燃料通道276提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。
至少包括醇類成分的燃料混合物的高揮發(fā)性部分和潛在一些輕烴類(例如在圖1 中的l"所示)可以通過燃料蒸汽通道272提供到分離系統(tǒng)240,燃料蒸汽通道272 與蒸發(fā)器230的蒸汽形成區(qū)域流體連通。如在圖2中示意性地描述，燃料通道274和 /或276可以與燃料蒸發(fā)器的下部區(qū)域連通(例如通過排流)，燃料蒸汽通道272可 以與燃料蒸發(fā)器的上部區(qū)域連通，從而改進(jìn)重液態(tài)燃料混合物與輕氣態(tài)燃料混合物的 分離。另外，可以通過蒸汽通道272從進(jìn)氣歧管226在蒸發(fā)器上施加真空以進(jìn)一步有 助于從蒸發(fā)器230中去除高揮發(fā)性燃料蒸汽。在一個(gè)示例中，可以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣節(jié) 氣門以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道中的壓力，從而改變通過通道272施加到蒸發(fā)器的真 空。
在蒸發(fā)器230上產(chǎn)生的氣態(tài)燃料混合物可以通過與通道272連通的一個(gè)或多個(gè)蒸 汽通道提供到分離系統(tǒng)240。在該具體的示例中，分離系統(tǒng)240包括通過通道236和 235分別與燃料蒸汽通道272連通的兩個(gè)吸收罐242和244。如在188所示可以從環(huán) 境接收空氣，且空氣可以通過空氣通道238提供到通道236和可以通過空氣通道237 提供到通道235用于從吸收罐排放存儲(chǔ)的烴類。控制系統(tǒng)290可以調(diào)節(jié)在233所示的 閥以使吸收罐242通過通道238接收進(jìn)氣或通過通道236從蒸發(fā)器接收燃料蒸汽。類 似地，控制系統(tǒng)290可以調(diào)節(jié)在231所示的閥以使吸收罐244通過通道237接收進(jìn)氣 或通過通道235接收燃料蒸汽。阇233和閥231可以包括三向閥或用于使控制系統(tǒng) 290選擇與吸收罐連通的兩個(gè)流路中的 一個(gè)的其他合適的閥。
取決于閥243和閥241的位置，吸收罐242和吸收罐244可以通過蒸汽通道246 和245分別與冷凝器250連通，及可以通過蒸汽通道248和247分別與排放通道280 連通。在一個(gè)非限制的示例中，控制系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)閥231、 233、 241、及243的調(diào)節(jié) 以利用分離系統(tǒng)240的第一吸收罐以從烴類蒸汽成分中去除醇類蒸汽成分，可以使分 離系統(tǒng)的第二吸收罐排放吸收存儲(chǔ)在第二吸收罐的烴類成分。
現(xiàn)參考圖3,描述搡作分離系統(tǒng)240的示例控制策略的流程圖。若在310，烴類 可以從吸收罐242排放，則例程可以進(jìn)行到312。否則，例程繼續(xù)進(jìn)行到318。例如， 在310,控制系統(tǒng)可以判斷是否排放存儲(chǔ)在吸收罐242中的烴類。控制系統(tǒng)可以響應(yīng) 于相對(duì)于吸收罐的烴類存儲(chǔ)能力在吸收罐中包含的烴類的量的指示使吸收罐242排 放。這些指示可以包括自吸收罐先前的排放以來的時(shí)期、自先前排放以來通過吸收 罐的醇類的量、吸收罐的溫度、吸收罐的質(zhì)量、和/或吸收罐兩端的壓力差等。
例如，吸收罐242和244可以包括設(shè)置在吸收罐上游、吸收罐下游、及吸收罐上，且與控制系統(tǒng)2"通信以提供溫度指示的溫度傳感器。在另一個(gè)示例中，壓力傳感器 可以提供在吸收罐的上游和下游，且可以與控制系統(tǒng)290通信以提供通過吸收罐的壓 力降的指示。
吸收罐2"可以通過執(zhí)行操作312-314排放經(jīng)類。在312，可以調(diào)節(jié)閥233以開 啟到吸收罐242的空氣通道238和關(guān)閉蒸汽通道236。在314，可以調(diào)節(jié)閥243以關(guān) 閉蒸汽通道246和開啟到吸收罐242的通道248。在316,可以調(diào)節(jié)排放閥282以改 變排放到發(fā)動(dòng)機(jī)的烴類蒸汽的流率。以此方式，控制系統(tǒng)可以操作分離系統(tǒng)240以便 通過使空氣經(jīng)吸收罐242從環(huán)境流向進(jìn)氣歧管226的低壓從而使空氣帶出存儲(chǔ)的烴類 蒸汽來排放烴類。
若在318,烴類存儲(chǔ)在吸收罐242上，則例程可以進(jìn)行到320。否則，例程可以 進(jìn)行到3M。例如，在318,控制系統(tǒng)可以判斷是否在吸收罐242存儲(chǔ)烴類。在一個(gè) 示例中，若蒸發(fā)器230產(chǎn)生燃料蒸汽和/或吸收罐244接近其烴類存儲(chǔ)能力或進(jìn)行排 放時(shí)，控制系統(tǒng)可以在吸收罐242存儲(chǔ)烴類。在320,可以調(diào)節(jié)閥233以開啟到吸收 罐242的蒸汽通道236和關(guān)閉空氣通道238。在322,可以調(diào)節(jié)閥243以開啟到吸收 罐2"的蒸汽通道246和關(guān)閉通道248,從而控制蒸發(fā)器產(chǎn)生的燃料蒸汽通過吸收罐 242,在吸收罐242可以捕集燃料蒸汽的烴類成分，且醇類成分可以進(jìn)行到冷凝器250。
若在324,可以從吸收罐'244排放烴類，則例程可以進(jìn)行到326。否則，例程可 以進(jìn)行到332。例如，在324,控制系統(tǒng)可以判斷是否排放存儲(chǔ)在吸收罐244中的烴 類?？刂葡到y(tǒng)可以響應(yīng)于相對(duì)于吸收罐的烴類存儲(chǔ)能力在存儲(chǔ)罐中包含的烴類的量的 指示使吸收罐244排放。如參考吸收罐242先前描述，這些指示可以包括自吸收罐 的先前排放以來的時(shí)期、從通過吸收罐的燃料蒸汽冷凝的醇類的量、吸收罐的溫度、 吸收罐的質(zhì)量、和/或吸收罐兩端的壓力差等。
吸收罐244可以通過執(zhí)行操作326-330排放烴類。在326,可以調(diào)節(jié)閩231以開 啟到吸收罐244的空氣通道237且關(guān)閉蒸汽通道235。在328,可以調(diào)節(jié)閥241以關(guān) 閉蒸汽通道245且開啟到吸收罐244的通道247。在330,可以調(diào)節(jié)排放閥282以改 變排放到發(fā)動(dòng)機(jī)的烴類蒸汽的流率。以此方式，控制系統(tǒng)可以操作分離系統(tǒng)240以便 通過使空氣通過吸收罐244從環(huán)境流到發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓進(jìn)氣歧管，從而使空氣帶出存儲(chǔ) 的烴類蒸汽來排放烴類。
若在332,烴類存儲(chǔ)在吸收罐244,則例程可以進(jìn)行到334。否則，例程可以返 回。例如，在332,控制系統(tǒng)可以判斷是否在吸收罐244存儲(chǔ)烴類。在一個(gè)示例中， 若蒸發(fā)器230產(chǎn)生燃料蒸汽和/或吸收罐242接近其烴類存儲(chǔ)能力或進(jìn)行排放時(shí)，控 制系統(tǒng)可以在吸收罐244存儲(chǔ)烴類。在334,可以調(diào)節(jié)閥231以開啟到吸收罐244的 蒸汽通道235和關(guān)閉空氣通道237。在336,可以調(diào)節(jié)閥241以開啟到吸收罐244的 蒸汽通道245和關(guān)閉通道247，從而控制蒸發(fā)器產(chǎn)生的燃料蒸汽通過吸收罐244,在 吸收罐244可以捕集燃料蒸汽的烴類成分，且醇類成分可以進(jìn)行到冷凝器250。
10雖然圖3描述如何搡作吸收罐242和244以存儲(chǔ)或排放烴類。圖4描述如何協(xié)調(diào) 吸收罐242和244以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器產(chǎn)生的燃料蒸汽混合物的成批處理。在410,若在第 一吸收罐存儲(chǔ)的烴類燃料的量超過第一吸收罐的存儲(chǔ)閾值，則例程可以進(jìn)行到420。 否則，例程可以返回，其中第一吸收罐可以繼續(xù)存儲(chǔ)燃料混合物蒸汽的烴類部分，同 時(shí)將醇類成分通過到冷凝器。在420,第二吸收罐可以從排放操作轉(zhuǎn)換到存儲(chǔ)操作， 第一吸收罐可以排放存儲(chǔ)的烴類。
繼續(xù)參考圖4，在430,若判斷在第二吸收罐存儲(chǔ)的烴類的量超過第二吸收罐的 存儲(chǔ)閾值，則例程可以進(jìn)行到440。.否則，例程可以返回，第二吸收罐可以繼續(xù)存儲(chǔ) 燃料混合物蒸汽的烴類成分，同時(shí)將醇類成分通過到冷凝器。在440,第一吸收罐可 以從排放操作轉(zhuǎn)換到存儲(chǔ)操作，第二吸收罐可以排放存儲(chǔ)的烴類。以此方式，蒸發(fā)器 和/或燃料存儲(chǔ)箱產(chǎn)生的蒸發(fā)的燃料蒸汽可以通過至少兩個(gè)吸收罐的一個(gè)以去除烴 類，同時(shí)另一個(gè)吸收罐排放一批先前存儲(chǔ)的烴類封發(fā)動(dòng)機(jī)。注意在一些示例中，分離 系統(tǒng)240可以僅包括一個(gè)吸收罐。
經(jīng)一個(gè)或多個(gè)吸收罐(或其他合適的分離系統(tǒng))通過分離系統(tǒng)240的醇類蒸汽(例 如在圖1中的177所示)可以通過與通道245和246連通的蒸汽通道277提供到冷凝 器250。冷凝器250可以配置為將從分離系統(tǒng)接收的醇類蒸汽冷凝為在179所示的液 態(tài)。液態(tài)的醇類可以通過燃料通道279提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)示例中，冷凝器2S0可 以配置為增加施加到醇類蒸汽的壓力和/或溫度以促進(jìn)冷凝。冷凝器250可以通過具 有比從分離系統(tǒng)接收的醇類蒸汽更低的溫度的冷卻回路252接收工作流體。例如，工 作流體可以包括環(huán)境空氣或車載空調(diào)元件使用的制冷劑。在又一個(gè)示例中，可以使甩 熱電冷卻裝置冷卻在冷凝器上的醇類蒸汽。恒溫器253可以向調(diào)節(jié)通過冷卻回路252 的工作流體的流量的閥255提供冷凝器250中的醇類溫度的指示。如在圖2中示意性 描述，蒸汽通道277可以與冷凝器250的上部區(qū)域連通，用于接收液態(tài)醇類的燃料通 道279可以與冷凝器250的下部區(qū)域連通(例如排流)以促進(jìn)液態(tài)醇類和氣態(tài)醇類的 分離。
圖2提供將燃料混合物分離成比第二燃料(富烴類燃料)具有更高的醇類濃度和 更低的烴類濃度的第一燃料(富醇類燃料)的方法。至少包括液態(tài)醇類(例如圖1中 的179所示)的第一燃料可以通過基本上在222所示的第一燃料噴射系統(tǒng)提供到每個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。至少包括液態(tài)烴類(例如圖1中的176， 184、或186所示)的第二 燃料可以通過基本上在224所示的第二燃料噴射系統(tǒng)提供到每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。
在一個(gè)非限制的示例中，用于富醇類燃料的燃料噴射系統(tǒng)222可以包括與用于第 二燃料的燃料噴射系統(tǒng)224的噴射器分離的每個(gè)汽缸的噴射器，如圖6所示。然而' 在其他的示例中，富醇類燃料和富烴類燃料可以通過混合閥在單個(gè)噴射器上結(jié)合以允 許富醇類燃料和富烴類燃料的混合物以變化的比率提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。不管富醇類燃料和 富烴類燃料如何提供到發(fā)動(dòng)機(jī)，這些燃料可以燃燒以產(chǎn)生機(jī)械功，且可以通過排氣通
11道228從發(fā)動(dòng)機(jī)排出燃燒產(chǎn)物。
燃料輸送系統(tǒng)200可以包括各種燃料緩沖器(fuel buffers)以甚至在瞬態(tài)工況 下保持發(fā)動(dòng)機(jī)使用的富醇類燃料和/或富烴類燃料的合適的供應(yīng)。例如，可以沿著冷 凝器250的下游的燃料通道279提供燃料存儲(chǔ)箱206以存儲(chǔ)富醇類燃料。燃料存儲(chǔ)箱 206可以包括用于向控制系統(tǒng)290提供在燃料存儲(chǔ)箱206中存儲(chǔ)的富醇類燃料的量的 指示的傳感器205。燃料存儲(chǔ)箱206還可以包括用于提供存儲(chǔ)在燃料存儲(chǔ)箱206中的 燃料成分的指示的傳感器207,包括富醇類燃料中的醇類濃度的指示。在一些示例中， 可以提供用于富烴類燃料的燃料存儲(chǔ)箱208。燃料存儲(chǔ)箱208還可以包括用于提供在 燃料存儲(chǔ)箱208中存儲(chǔ)的富烴類燃料的量的指示的傳感器209和/或提供在燃料存儲(chǔ) 箱208中存儲(chǔ)的燃料的成分的指示的傳感器203。以此方式，控制系統(tǒng)可以確定可用 于發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料和富烴類燃料的量和/或成分。然而，在一些示例中，燃料存 儲(chǔ)箱206和/或208可以略去。
控制系統(tǒng)響應(yīng)于如傳感器205提供的富醇類燃料的低可用性的指示(例如當(dāng)燃料 存儲(chǔ)箱206逐漸變空時(shí))，可以增加在蒸發(fā)器230的蒸發(fā)率、在分離器240的分離、 和/或在冷凝器250的冷凝以增加醇類燃料成分從烴類燃料成分的分離率。類似地， 響應(yīng)于富醇類燃料的較大可用性的指示(例如當(dāng)燃料存儲(chǔ)箱206逐漸變滿時(shí))，可以 減少蒸發(fā)率、分離、和/或冷凝。通過增加混合的燃料到蒸發(fā)器的流率和/或通過增加 經(jīng)加熱回路232提供到蒸發(fā)器的熱量，可以增加燃料蒸汽產(chǎn)生率。通過減少混合的燃 料到蒸發(fā)器的流率和/或通過減少經(jīng)加熱回路232提供到蒸發(fā)器的熱量，可以減少燃 料蒸汽產(chǎn)生率。類似地，通過調(diào)節(jié)經(jīng)冷卻回路252流過冷凝器250的冷卻劑的流率可 以增加或減少醇類部分的冷凝率。
在又一個(gè)示例中，控制系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)每種燃料的使用率(例如通過燃料存儲(chǔ)量和 /或燃料噴射器脈沖寬度和噴射頻率的變化)，且可以調(diào)節(jié)燃料混合物的處理率(例 如蒸發(fā)、分離、及冷凝)，從而確保每種燃料成分有足夠的量可用于發(fā)動(dòng)機(jī)。
在又一個(gè)示例中，出于分離燃料成分的目的，當(dāng)控制系統(tǒng)確定燃料存儲(chǔ)箱210中 包含的燃料包括不足夠的醇類濃度，控制系統(tǒng)可以減少或停止在蒸發(fā)器230、蒸汽分 離器240、和/或冷凝器250上的各種操作。例如，燃料存儲(chǔ)箱210中包含的燃料包 括純汽油，控制系統(tǒng)可以關(guān)閉蒸發(fā)器230和冷凝器250以保存能量。在該情況下，燃 料可以通過通道201和276直接提供到發(fā)動(dòng)機(jī)，從而繞過蒸發(fā)器、分離器、和/或冷 ,器。
'控制系統(tǒng)還可以通過調(diào)節(jié)未在圖2中示出的中間閥和/或泵的操作，實(shí)現(xiàn)燃料流 率、流過回路232的工作流體的流率、及流過回路252的工作流體的流率的增加或減 少。例如，燃料通道270可以包括由控制系統(tǒng)290控制的燃料泵。在另一個(gè)示例中， 燃料通道276和279可以包括用于向燃料噴射系統(tǒng)提供足夠的燃料壓力的燃料泵。通 過增加泵功和/或壓力上升，可以增加提供到蒸發(fā)器的燃料的流率。通過開啟閥21S或增加提供到加熱回路232的泵功，可以增加工作流體的流率。以此方式，控制系統(tǒng) 可以調(diào)節(jié)燃燒輸送系統(tǒng)的各種參數(shù)以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的具體的燃料消耗率。另外，如在 201示意性地描述，可以提供燃料旁路以連接燃料存儲(chǔ)箱210與燃料通道276和/或 富烴類燃料存儲(chǔ)箱208。因此，在至少一定程度繞過蒸發(fā)器的情況下，包含在燃料存 儲(chǔ)箱210中的燃料混合物可以直接提供到發(fā)動(dòng)機(jī)，而不要求其首先通過蒸發(fā)器。響應(yīng) 于繞過蒸發(fā)器且用燃料混合物補(bǔ)充富烴類燃料的決定，控制系統(tǒng)可以減少輸送到發(fā)動(dòng) 機(jī)的富醇類燃料的量以考慮已包含在燃料混合物中的醇類。因此，在燃料存儲(chǔ)箱210 或208上的燃料成分傳感器可以向控制系統(tǒng)提供燃料噴射系統(tǒng)224噴射的燃料中包含 的醇類濃度的指示，且對(duì)通過燃料噴射系統(tǒng)222輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料的量進(jìn)行 適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。燃料噴射系統(tǒng)222和224如參考圖6詳述，從而燃料噴射器666A可以 從燃料噴射系統(tǒng)222接收燃料，燃料噴射器666B可以從燃料噴射系統(tǒng)224接收燃料。
圖5和圖6詳細(xì)提供發(fā)動(dòng)機(jī)120的示意圖。圖6示出多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)120的示例汽 缸，以及連接到汽缸的進(jìn)氣和排氣路徑。在圖6所示的示例實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)120通 過兩種不同的噴射器使用兩種不同的燃料(例如富醇類燃料和富烴類燃料)。例如， 發(fā)動(dòng)機(jī)120可以選擇性地使用包括汽油的富烴類燃料和包括乙醇和/或甲醇的富醇類 燃料。在其他的實(shí)施例中，單個(gè)噴射器(如直接噴射器)可以用來噴射汽油和醇類燃 料的混合物，通過控制器290經(jīng)混合閩可以調(diào)節(jié)混合物中兩種燃料量的比。
可以變化的相對(duì)量選擇性地使用汽油(或其他烴類)和醇類以利用醇類燃料(例 如通過直接噴射)提供的增加的進(jìn)氣冷卻，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的傾向。這種現(xiàn)象結(jié) 合增加的壓縮比、增壓和/或發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減小通過減少發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震限制可以用來獲 得相當(dāng)大的燃料經(jīng)濟(jì)性。
圖6示出對(duì)于至少一個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸具有兩個(gè)燃料噴射器的示例燃料噴射系 統(tǒng)。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)汽缸還包括兩個(gè)燃料噴射器。兩個(gè)燃料噴射器可以配置在各 種位置，如兩個(gè)進(jìn)氣道噴射器、 一個(gè)進(jìn)氣道噴射器和一個(gè)直接噴射器(如圖6所示)、 或兩個(gè)直接噴射器。發(fā)動(dòng)機(jī)120的燃燒室630如圖所示包括在其中定位有活塞636的 燃燒室壁632,活塞636連接到曲軸640。起動(dòng)機(jī)馬達(dá)(未示出)可以通過飛輪(未 示出)連接到曲軸640,或替代地可以使用直接發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。
燃燒室或汽缸630如圖所示通過相應(yīng)的進(jìn)氣門652a和652b (未示出)和排氣門 654a和654b (未示出)與進(jìn)氣歧管544和排氣歧管548連通。因此，雖然可以使用 每汽缸四個(gè)氣門，但在另一個(gè)示例中，可以使用每個(gè)汽缸一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門。 在又另 一個(gè)示例中，可以使用每汽缸兩個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門。
燃燒室630具有壓縮比，該壓縮比定義為當(dāng)活塞636在下止點(diǎn)時(shí)的燃燒室體積與 當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室的體積的比。在一個(gè)示例中，壓縮比接近9: 1、在10: 1 和ll: l之間、或在ll: 1和12: l之間、或更大。
燃料噴射器666A如圖所示直接連接到燃燒室630以成比例于經(jīng)電子驅(qū)動(dòng)器66SA
13從控制器290接收的信號(hào)脈寬dfpw直接輸送噴射的燃料到其中。雖然圖6示出噴射 器666A定位在汽缸的側(cè)壁，但是噴射器666A也可以位于活塞的頂部，如在火花塞 592的位置附近。由于一些基于醇類的燃料的低揮發(fā)性這樣的位置可以改進(jìn)混合和燃 燒。替代地，噴射器可以位于進(jìn)氣門上方和附近以改進(jìn)混合。
富醇類燃料可以通過高壓燃料噴射系統(tǒng)222輸送到燃料噴射器666A，該高壓燃 料噴射系統(tǒng)222如在圖2中示意性示出還包括燃料存儲(chǔ)箱、燃料泵或泵、及燃料導(dǎo)軌。 在另一個(gè)示例中，富醇類燃料在低壓下由單級(jí)燃料泵輸送，在該情況下，在壓縮沖程 中直接燃料噴射的正時(shí)比在使用高壓燃料系統(tǒng)時(shí)更受限制。
燃料噴射器666B如圖所示在該示例中連接到進(jìn)氣歧管544,而不是直接連接到 汽缸630。燃料噴射器666B可以成比例于經(jīng)電子驅(qū)動(dòng)器668B從控制器290接收的信 號(hào)脈寬Pfpw輸送富烴類燃料，如在圖2中所示為燃料噴射系統(tǒng)224。注意單個(gè)驅(qū)動(dòng) 器668可以用于兩個(gè)燃料噴射系統(tǒng)，或可以使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。燃料分離系統(tǒng)240包括 一個(gè)或多個(gè)用于存儲(chǔ)烴類蒸汽的吸收罐，該吸收罐如圖所示在構(gòu)型上與進(jìn)氣歧管544 連通?？梢允褂酶鞣N燃料系統(tǒng)和燃料蒸汽排放系統(tǒng)，例如，參考圖1和圖2在本文描 述的那些。
進(jìn)氣歧管544如圖所示通過節(jié)流板562與節(jié)氣門體658連通。在該具體的示例中， 節(jié)流板562連接到電動(dòng)馬達(dá)694以便橢圓形節(jié)流板562的位置可以經(jīng)電動(dòng)馬達(dá)694由 控制系統(tǒng)290控制。該配置可以稱為電子節(jié)氣門控制(ETC),這還可以在怠速控制 中使用。在替代的實(shí)施例(未示出)中，旁路空氣過道可以與節(jié)流板562并聯(lián)設(shè)置以 在怠速控制中經(jīng)空氣過道中定位的怠速控制旁通閥控制引入的空氣流。
排氣傳感器676如圖所示連接到催化轉(zhuǎn)化器570的上游的排氣歧管548，傳感器 676可以對(duì)應(yīng)于各種排氣傳感器。例如，傳感器676可以是用于提供排氣空燃比的指 示的合適的傳感器，如線性氧傳感器、UEGO、兩態(tài)氧傳感器、EGO、 HEGO、 HC或CO 傳感器。在該具體的示例中，傳感器676是向控制系統(tǒng)290提供信號(hào)EGO的兩態(tài)氧傳 感器，控制系統(tǒng)290可以將信號(hào)EGO轉(zhuǎn)化成兩態(tài)信號(hào)EGOS。信號(hào)EGOS的高壓狀態(tài)表 示排氣比化學(xué)計(jì)量比濃，信號(hào)EGOS的低壓狀態(tài)表示排氣比化學(xué)計(jì)量比稀。在反饋空 燃控制中可以有利地使用信號(hào)EGOS以在化學(xué)計(jì)量比均質(zhì)操作模式中保持平均的空燃 比在化學(xué)計(jì)量比。
無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)588響應(yīng)于來自控制系統(tǒng)290的點(diǎn)火提前信號(hào)SA經(jīng)火花塞592 選擇性地向燃燒室630提供點(diǎn)火火花?？刂葡到y(tǒng)290通過控制噴射正時(shí)、噴射量、噴 射式樣等可以促使燃燒室630以多種不同的燃燒模式操作，包括均質(zhì)空燃模式和分層 空燃模式。此外，可以在燃燒室中形成結(jié)合的分層和均質(zhì)混合物。在一個(gè)示例中，在 壓縮沖程中可以通過操作噴射器666A形成分層。在另一個(gè)示例中，在進(jìn)氣沖程(可 以是開啟氣門噴射)中通過搡作噴射器666A和666B中的一個(gè)或兩個(gè)可以形成均質(zhì)混 合物。在又一個(gè)示例中，在進(jìn)氣沖程(可以是關(guān)閉氣門噴射)之前通過操作噴射器
14666A和666B中的一個(gè)或兩個(gè)可以形成均質(zhì)混合物。在其他的示例中，在一個(gè)或多個(gè) 沖程(例如進(jìn)氣、壓縮、排氣等)中可以使用來自噴射器666A和666B中的一個(gè)或兩 個(gè)的多次噴射。如下文所述，在又一些示例中在不同工況下可以使用不同的噴射正時(shí) 和混合物組成?？刂葡到y(tǒng)290可以控制燃料噴射器666A和666B輸送的燃料量以便將 燃燒室630中的均質(zhì)、分層、或結(jié)合的均質(zhì)/分層空燃混合物選擇在化學(xué)計(jì)量比、比 化學(xué)計(jì)量比濃的值、或比化學(xué)計(jì)量比稀的值。排放控制裝置672如圖所示定位在催化 轉(zhuǎn)化器570的下游。排放控制裝置672可以是三元催化劑、NOx捕集器、或其組合。
控制系統(tǒng)290如圖所示為微計(jì)算機(jī)，包括微處理器單元602、輸入/輸出端口 "4、 可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)媒體，在該具體的示例中如圖所示為只讀存儲(chǔ)芯片 606、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器608、?；畲鎯?chǔ)器610、及常規(guī)數(shù)據(jù)總線。除了上述的那些信號(hào) 之外，控制系統(tǒng)290如圖所示從連接到發(fā)動(dòng)機(jī)120的傳感器接收各種信號(hào)，包括來自 連接到節(jié)氣門體658的質(zhì)量空氣流量傳感器500的引入的質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè) 量值；來自連接到冷卻套管514的溫度傳感器512的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來 自連接到曲軸640的霍爾效應(yīng)傳感器518的齒面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來自節(jié)氣位 置傳感器520的節(jié)氣門位置TP;來自傳感器522的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP;來自爆震 傳感器682的爆震的指示；來自傳感器680的絕對(duì)或相對(duì)環(huán)境濕度的指示。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速信號(hào)RPM由控制系統(tǒng)290從信號(hào)PIP以常規(guī)的方式產(chǎn)生，來自歧管壓力傳感器的歧 管壓力信號(hào)MAP提供進(jìn)氣歧管中的真空、或壓力的指示。在化學(xué)計(jì)量比搡作中，該傳 感器可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)荷載的指示。此外，該傳感器結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起可以提供引入 到汽缸中的進(jìn)氣(包括空氣)的估計(jì)值。在一個(gè)示例中，傳感器518還可以用作發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，曲軸每轉(zhuǎn)一圏產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等間隔脈沖。
在該具體的示例中，催化轉(zhuǎn)化器570的溫度Tcatl由溫度傳感器524提供，排放 控制裝置672的溫度Tcat2由溫度傳感器526提供。在替代的實(shí)施例中，溫度Tcatl 和溫度Tcat2可以從發(fā)動(dòng)機(jī)操作中推斷。
繼續(xù)參考圖6，示出可變凸輪軸正時(shí)系統(tǒng)。具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)120的凸輪軸530如 圖所示與搖臂532和534連通以驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門652a、 652b和排氣門6Ma、 6"b。凸輪 軸530直接連接到殼體536。殼體536形成具有多個(gè)齒538的齒輪。殼體536經(jīng)正時(shí) 鏈或正時(shí)帶(未示出)液壓連接到曲軸640。因此，殼體536和凸輪軸530以與曲軸 相同的轉(zhuǎn)速或曲軸轉(zhuǎn)速的倍數(shù)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。然而，如下文所述通過操作液壓連接，在 提前室642和延遲室644中的液壓壓力可以改變凸輪軸530到曲軸640的相對(duì)位置。 通過允許高壓液壓液進(jìn)入提前室642,可以提前凸輪軸530和曲軸640之間的相對(duì)關(guān) 系。因此，相對(duì)于曲軸640,進(jìn)氣門652a、 652b和排氣門654a、 654b比通常稍早開 啟和關(guān)閉。類似地，通過允許高壓液壓液進(jìn)入延遲室644,可以延遲凸輪軸530和曲 軸640之間的相對(duì)關(guān)系。因此，相對(duì)于曲軸640,進(jìn)氣門652a、 65^和排氣門6Ma、 654b比通常稍晚開啟和關(guān)閉。雖然該示例示出在其中同時(shí)控制進(jìn)氣門和排氣門正時(shí)的系統(tǒng)，可以使用可變進(jìn)氣 凸輪正時(shí)、可變排氣凸輪正時(shí)、雙獨(dú)立可變凸輪正時(shí)、或固定凸輪正時(shí)。此外，在不 同的工況下還可以使用可變氣門升程和/或凸輪軸廓線變換以提供不同的凸輪廓線。 此外，氣門機(jī)構(gòu)可以是滾柱指輪從動(dòng)件(roller finger follower)、直接作用式機(jī) 械葉片(bucket)、電機(jī)裝置、電液裝置、或搖臂的其他替代。
繼續(xù)參考可變凸輪正時(shí)系統(tǒng)，齒538連接到殼體5 36和凸輪軸5 30，允許經(jīng)凸輪 正時(shí)傳感器550測(cè)量相對(duì)凸輪位置以提供信號(hào)VCT到控制系統(tǒng)290。齒501、 502、 503、 及5(M優(yōu)選地用于凸輪正時(shí)的測(cè)量且是等間隔的(例如在V8雙排發(fā)動(dòng)機(jī)中彼此間隔 90度)，而齒505優(yōu)選地用于汽缸識(shí)別，如下文所述。此外，控制系統(tǒng)290可以向 常規(guī)的電磁閥(未示出)發(fā)送控制信號(hào)(LACT、 RACT)以控制進(jìn)入到提前室642、延 遲室644中的液壓液的流量，或控制液壓液兩個(gè)室都不進(jìn)入。
可以多種方式測(cè)量相對(duì)凸輪正時(shí)。總體上，在PIP信號(hào)的上升沿和從殼體536上 的多個(gè)齒538中的一個(gè)接收的信號(hào)之間的時(shí)間或轉(zhuǎn)角提供相對(duì)凸輪正時(shí)的測(cè)量。對(duì)于 具有兩排汽缸和五齒齒輪的V8發(fā)動(dòng)機(jī)的具體的示例，每轉(zhuǎn)一圈接收四次具體的一排 汽缸的凸輪正時(shí)的測(cè)量，其中額外的信號(hào)用于汽缸識(shí)別。
傳感器560還可以經(jīng)信號(hào)562提供排氣中的氧濃度的指示，信號(hào)562可以向控制 系統(tǒng)290提供指示02濃度的電壓。例如，傳感器560可以是HEGO、 UEGO、 EGO、或其 他類型的排氣傳感器。應(yīng)注意如上所述關(guān)于傳感器676和傳感器560可以對(duì)應(yīng)于各種 不同的傳感器。
圖6僅示出多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，且每個(gè)汽缸具有其各自的一組進(jìn)氣門/ 排氣門、燃料噴射器、火花塞等。例如，現(xiàn)參考圖5，發(fā)動(dòng)機(jī)120如圖所示具有四個(gè) 直列式汽缸，然而，發(fā)動(dòng)機(jī)120可以具有任何合適數(shù)目的汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)120可以包括 具有如渦輪增壓器519的壓縮裝置的增壓裝置，渦輪增壓器519具有連接在排氣歧管 548中的渦輪519a和連接在進(jìn)氣歧管544中的壓縮機(jī)519b。雖然圖5未示出中間冷 卻器，但可以選擇地包括一個(gè)中間冷卻器。渦輪519a通常通過驅(qū)動(dòng)軸515連接到壓 縮機(jī)519b?？梢允褂酶鞣N類型的渦輪增壓器裝置。例如，可以使用可變幾何禍輪增 壓器(VGT),在發(fā)動(dòng)機(jī)操作中控制系統(tǒng)290可以改變渦輪和/或壓縮機(jī)的幾何特性以 改變提供到發(fā)動(dòng)機(jī)120的增壓壓力。替代地或附加地，當(dāng)可變截面噴嘴放置在排氣管 路的渦輪的上游和/或下游(和/或進(jìn)氣管路中的壓縮機(jī)的上游或下游)時(shí)，可以使用 可變噴嘴渦輪增壓器(VNT)以通過渦輪增壓器改變氣體的有效膨脹或壓縮。還可以 使用其他的方法改變排氣中的膨脹，如廢氣門閥。圖5示出圍繞渦輪519a的示例旁 通閥520和圍繞壓縮機(jī)519b的示例旁通閥522，每個(gè)閥是通過控制系統(tǒng)290改變提 供到發(fā)動(dòng)機(jī)120的增壓壓力的控制器。在一些示例中，可以使用雙渦輪增壓器裝置和 /或順序渦輪增壓器裝置。在多個(gè)可調(diào)節(jié)渦輪增壓器和/或渦輪增壓器級(jí)的情況下，取 決于工況(例如歧管壓力、空氣流量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等)，期望改變通過渦輪增壓器的相對(duì)膨脹量。此外，在其他的示例中還可以使用機(jī)械增壓器。
圖7示出了描述控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料和富烴類燃料的輸送的示例方法的 流程圖。在710,可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料系統(tǒng)的工況。例如，控制系統(tǒng)可以從上述各 種傳感器獲得工況信息。工況可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)荷載、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、增 壓壓力、渦輪增壓器工況、環(huán)境條件、在車輛上存儲(chǔ)的分離和未分離的燃料量、可用 于輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的每種燃料的成分和量、駕駛員要求的發(fā)動(dòng)機(jī)性能(例如從加速器踏 板接收的輸入)、每種燃料類型的使用率、及其他工況。
在720,響應(yīng)于在710確定的工況，富烴類燃料和富醇類燃料可以變化的相對(duì)量 提供到發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，控制系統(tǒng)響應(yīng)于如增壓裝置提供的增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)荷載、及 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等的工況，相對(duì)于提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的如汽油的富烴類燃料的量，可以改變?nèi)?乙醇的富醇類燃料的量。當(dāng)選擇提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的每種燃料的相對(duì)量時(shí)，控制系統(tǒng)還可 以利用富醇類燃料和富烴類燃料的成分的指示。例如，當(dāng)富烴類燃料還包括一些醇類 時(shí)，相對(duì)于富烴類燃料，控制系統(tǒng)可以減少提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料的量。此外， 控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)提供到發(fā)動(dòng)機(jī)的富醇類燃料和富汽油燃料的量以便在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸 中燃燒目標(biāo)空燃比。
如參考圖6所述，在至少一些示例中，可以通過汽缸內(nèi)直接燃料噴射器直接向發(fā) 動(dòng)機(jī)汽缸提供富醇類燃料，可以通過一組分離的進(jìn)氣道噴射器或替代地通過分離的直 接噴射器向發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸提供富烴類燃料。在其他的示例中，通過包括設(shè)置在噴射器的 上游的混合閥的單個(gè)缸內(nèi)直接噴射器可以向每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸提供富烴類燃料和富醇 類燃料，以調(diào)節(jié)噴射器引入的每種燃料的相對(duì)量。
在730,若工況提供發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的指示，則在740相對(duì)于富烴類燃料的量，可以 增加向發(fā)動(dòng)機(jī)提供的富醇類燃料的量以減少或消除發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。在一些示例中，發(fā)動(dòng) 機(jī)可以包括通信地連接到控制系統(tǒng)的爆震傳感器以使控制響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的指示， 增加輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的醇類的相對(duì)量。最后，例程可以返回到開始。
圖8示出控制系統(tǒng)響應(yīng)于變化的工況選擇富醇類燃料和富汽油燃料的合適的比 率使用的示例映射。例如，如在810所示，響應(yīng)于增加的發(fā)動(dòng)機(jī)荷載、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、 發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、及可以影響發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的其他工況，相對(duì)于包括汽油的富烴類燃料，可 以增加如乙醇的富醇類燃料的比率。在一個(gè)示例中，圖8表示可以存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)上 的存儲(chǔ)器中的映射。
圖9示出參考圖2上述的分離器240的替代實(shí)施例的示意圖。在該具體的示例中， 通過燃料分離膜910可以從烴類成分中分離燃料蒸汽的醇類成分。燃料分離膜910可 以包括使燃料的醇類成分以與烴類成分不同的比率(例如更高的比率)通過分離膜的 任何合適的選擇性滲透膜。在一個(gè)非限制的示例中，燃料分離膜910可以包括MFION 或其他合適的材料。燃料分離膜910可以將分離器第一區(qū)域920和第二區(qū)域"0分離。 由于燃料分離膜910的選擇性，如通過通道272在區(qū)域920接收的燃料蒸汽的醇類成分可以高于烴類成分的比率通過燃料分離膜910并進(jìn)入?yún)^(qū)域930。在一些示例中，燃 料分離膜可以完全地從區(qū)域930排除烴類成分。至少通過膜的醇類成分可以通過通道 277提供到冷凝器250，而至少燃料蒸汽的烴類成分可以通過通道280提供到發(fā)動(dòng)機(jī) 的進(jìn)氣歧管。注意蒸汽分離器240可以接收通過通道272來自蒸發(fā)器230的燃料蒸汽 或可以接收通過與通道272流體連通的通道212來自燃料存儲(chǔ)箱210的燃料蒸汽。
應(yīng)注意，本文中包括的示例控制和估值例程可用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配 置。本文所述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一種或多種，如事件驅(qū)動(dòng)、 中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各種步驟、操作或功能可以按所示的順 序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或在一些情況下略去。類似地，處理的順序不是實(shí)現(xiàn)本文中所述 的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是為便于演示和說明而提供。取決于所使用 的具體策略，可以重復(fù)執(zhí)行所示步驟或功能中的一個(gè)或多個(gè)。此外，所述步驟可以在 圖形上表示編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的代碼。
應(yīng)理解，在本文中公開的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實(shí)施例不應(yīng) 被視為具有限制意義，因?yàn)榇罅康淖凅w是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、 I-4、 1-6、 V-12、對(duì)置4、及其他的發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括在本文中公開的 各種系統(tǒng)和配置，及其他特征、功能，和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見的組合及 子組合。
本申請(qǐng)的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見的特定組合及子組合。這些權(quán) 利要求可能引用"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等價(jià)。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為 包括對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的 元素。所公開的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過本申請(qǐng)權(quán) 利要求的修改或通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來請(qǐng)求保護(hù)。這樣的權(quán) 利要求，無論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價(jià)或不同，都應(yīng)被視為包括 在本申請(qǐng)的主題之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種操作用于車輛的燃燒燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的方法，所述方法包括從車載燃料蒸汽分離第一燃料和第二燃料，所述燃料蒸汽至少包括醇類成分和烴類成分，所述第一燃料具有比所述燃料蒸汽和第二燃料高的醇類成分濃度；將所述分離的第一燃料從氣態(tài)冷凝到液態(tài)；輸送所述冷凝的液態(tài)第一燃料到所述發(fā)動(dòng)機(jī)；及在所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒至少所述冷凝的液態(tài)第一燃料。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，從液態(tài)燃料混合物產(chǎn)生所述車載燃 料蒸汽。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)燃料混合物至少包括乙醇 和汽油。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括從車載熱源施加熱到所述 液態(tài)燃料混合物以在執(zhí)行所述分離之前產(chǎn)生所述燃料蒸汽。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括施加至少部分真空到所述 液態(tài)燃料混合物的蒸汽形成區(qū)域以在所述分離之前產(chǎn)生所述燃料蒸汽。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)燃料混合物包括高揮發(fā)性 部分和低揮發(fā)性部分，所述燃料蒸汽包括液態(tài)燃料混合物的高揮發(fā)性部分；所述方法 還包括在所述施加熱期間以液態(tài)保留所述液態(tài)燃料混合物的低揮發(fā)性部分。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括輸送所述液態(tài)燃料混合物的 低揮發(fā)性部分到發(fā)動(dòng)機(jī)，且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上燃燒所述液態(tài)燃料混合物的低揮發(fā)性部 分，所述低揮發(fā)性部分具有比所述第一燃料低的醇類成分濃度。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一燃料通過第一噴射器輸送 到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸，所述液態(tài)燃料混合物的低揮發(fā)性部分通過第二噴射器輸送到所述發(fā) 動(dòng)機(jī)的汽缸；所述方法還包括響應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，相對(duì)于所述低揮發(fā)性部分 的量，改變輸送到所述汽缸的第一燃料的量。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述工況包括發(fā)動(dòng)機(jī)荷載和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速中的至少一個(gè)。
10. —種車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括具有至少一個(gè)汽缸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；與所述汽缸連通的進(jìn)氣通道；配置為直接噴射第一燃料到所述汽缸的缸內(nèi)燃料噴射器； 配置為輸送第二燃料到所述汽缸的第二燃料噴射器；與所述缸內(nèi)燃料噴射器和所述第二燃料噴射器連接的燃料系統(tǒng)，所述燃料系統(tǒng)配 置為接收包括所述第一燃料和第二燃料的液態(tài)燃料混合物，及至少部分地將從所述液 態(tài)燃料混合物產(chǎn)生的燃料蒸汽分離成所述第一燃料和第二燃料，以便所述第一燃料具 有比所述第二燃料高的醇類成分濃度；及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)配置為響應(yīng)于工況，相對(duì)于所述第二燃料噴射器輸送的 所述第二燃料的量，改變所述缸內(nèi)燃料噴射器噴射的所述第一燃料的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及多燃料車輛的車載燃料蒸汽分離。提供一種用于車輛的燃燒燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)和操作該燃料輸送系統(tǒng)的方法。在一個(gè)示例中，該方法包括從車載燃料蒸汽分離第一燃料和第二燃料，所述燃料蒸汽至少包括醇類成分和烴類成分，所述第一燃料具有比燃料蒸汽和第二燃料高的醇類成分濃度；將分離的第一燃料從氣態(tài)冷凝到液態(tài)；輸送冷凝的液態(tài)第一燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)；及在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒至少冷凝的液態(tài)第一燃料。
文檔編號(hào)F02D19/08GK101457697SQ200810185558
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者羅斯·戴克斯特拉·珀西富爾, 馬克·艾倫·德思 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司