冷啟動燃料控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】冷啟動燃料控制系統(tǒng)
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?01110087100.9、申請日為2011年3月4日、發(fā)明名稱為“冷啟動燃料控制系統(tǒng)”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0003]本專利申請要求2010年3月5日提交的第61/311,092號美國臨時專利申請的權(quán)益，該申請的全部教導(dǎo)和公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明一般地涉及燃料控制系統(tǒng)，特別地涉及可配置成改善燃燒發(fā)動機(jī)的冷啟動的燃料控制系統(tǒng)，本發(fā)明更特別地涉及使用液化石油氣(LPG)的燃燒發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0005]用于車輛應(yīng)用中的液化石油氣(LPG)通常以飽和液體狀態(tài)存儲在罐或瓶中，并且燃料被當(dāng)作液體送入燃料控制系統(tǒng)。被送到系統(tǒng)的液體的壓力直接取決于罐內(nèi)燃料的溫度和燃料的成分。
[0006]如果罐壓力低于系統(tǒng)額定設(shè)定點(diǎn)(例如，在額定操作期間供應(yīng)到燃料噴射器的壓力)，燃料噴射器上游的壓力調(diào)節(jié)器將處于非激活狀態(tài)。這是因?yàn)閴毫σ呀?jīng)低于壓力調(diào)節(jié)器被配置成使燃料壓力下降的額定設(shè)定點(diǎn)。如此一來，液體燃料將被引入噴射器，并且發(fā)動機(jī)將由于燃燒室內(nèi)過度富含燃料的燃料-空氣混合物而不能啟動。這是由這種事實(shí)造成的:絕大多數(shù)LPG燃料的液體濃度為蒸氣濃度的大約150-200倍。
[0007]當(dāng)大量的丁烷存在于燃料中、環(huán)境溫度冷、燃料冷、發(fā)動機(jī)冷、和/或使用高壓噴射系統(tǒng)時，這通常就是個問題。如此一來，當(dāng)車輛在寒冷的冬季月份被保留在室外時，這就成為了特殊的問題。
[0008]傳統(tǒng)解決此問題的方法是將燃料系統(tǒng)壓力額定設(shè)定點(diǎn)調(diào)至罐內(nèi)燃料的蒸氣壓力之下。這可通過手動地調(diào)節(jié)燃料壓力設(shè)置而在現(xiàn)有系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。然而，如果系統(tǒng)使用該手動調(diào)節(jié)方法，如此做可需要系統(tǒng)硬件的其他改變以增加燃料流量(即增加附加噴射器到系統(tǒng)、更大的噴射器、其他附加硬件)，進(jìn)而避免對系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響，比如來自縮減壓力引起的限制燃料流、來自更低系統(tǒng)壓力的瞬時響應(yīng)、更差的燃料控制、密封系統(tǒng)能力的喪失等引起的最大發(fā)動機(jī)功率的減少。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)避免調(diào)節(jié)燃料系統(tǒng)壓力額定設(shè)定點(diǎn)的需要，以在燃料壓力低于系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)條件下運(yùn)行時的壓力額定設(shè)定點(diǎn)時啟動內(nèi)燃機(jī)的冷啟動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]考慮到上文，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種新的、改進(jìn)的液化石油氣(LPG)燃料控制系統(tǒng)，以控制從LPG罐供給發(fā)動機(jī)的燃料，其克服了現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)存的一個或多個問題。該系統(tǒng)提供了改進(jìn)的冷啟動操作，以避免在LPG流過下游噴射器之前因未能蒸發(fā)LPG而引起大量流入發(fā)動機(jī)。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施方式將通過限制液體燃料的流動而允許系統(tǒng)自動地補(bǔ)償不同的混合燃料，以在冷啟動期間不依賴于額定燃料壓力設(shè)置的情況下獲得預(yù)定燃料壓力設(shè)定點(diǎn)。這種實(shí)施方式也允許系統(tǒng)適于改變條件以便優(yōu)化系統(tǒng)性能，比如增加因系統(tǒng)的溫度增加而引起的燃料流動以及特別是流過其中的燃料。其他噴射系統(tǒng)將需要系統(tǒng)壓力設(shè)置的手動改變以及可能的其他硬件配置，以獲得在整個燃料運(yùn)行范圍內(nèi)的期望系統(tǒng)性能。
[0012]在一個實(shí)施方式中，系統(tǒng)在冷啟動操作期間使用流體地位于壓力調(diào)節(jié)器上游的冷啟動燃料控制閥，以調(diào)節(jié)液態(tài)LPG到下游系統(tǒng)特別是噴射器的供給，以調(diào)節(jié)液態(tài)LPG的壓力，從而允許LPG蒸發(fā)。
[0013]在更具體的實(shí)施方式中，系統(tǒng)可包括與冷啟動燃料控制閥串聯(lián)或并聯(lián)連接的燃料鎖止閥。燃料鎖止閥通常由僅處于全開或全閉位置之間的系統(tǒng)電子控制器所控制。在更具體的實(shí)施方式中，燃料鎖止閥包括具有第一流動面積的第一孔，并且冷啟動燃料控制閥包括具有第二流動面積的第二孔，該第二流動面積小于第一流動面積。甚至更具體的實(shí)施方式具有由第一孔直徑限定的第一流動面積，該第一孔直徑是限定第二流動面積的第二孔直徑的大約2至6倍大。
[0014]在一個實(shí)施方式中，第一流動面積由大約0.2到0.3英寸的第一直徑限定，第二流動面積由大約0.05到0.1英寸的第二直徑限定。
[0015]在一個實(shí)施方式中，系統(tǒng)包括與冷啟動燃料控制閥可操作地連接的控制器，以及至少一個用于檢測LPG的至少一個特性的傳感器。控制器根據(jù)LPG的特性可操作地控制冷啟動燃料控制閥。在更具體的實(shí)施方式中，控制器與用于檢測冷啟動燃料控制閥下游的LPG的溫度和壓力的溫度傳感器和壓力傳感器連接。在更具體的實(shí)施方式中，控制器還與發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度傳感器連接?？刂破骰谌剂峡刂崎y下游的LPG的溫度和壓力以及發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度控制冷啟動燃料控制閥。該控制器可配置成在LPG的溫度和壓力以及發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度在各自的閾值之下時僅以冷啟動輔助模式操作。
[0016]在一個實(shí)施方式中，至少一個LPG噴射器處于壓力調(diào)節(jié)器的下游，并使溫度和壓力傳感器處于噴射器的上游?？墒褂靡粋€或多個噴射器的噴射器配置。
[0017]在一個實(shí)施方式中，系統(tǒng)包括壓力調(diào)節(jié)器下游的至少一個LPG噴射器?？刂破骺膳渲贸删哂欣鋯虞o助模式。控制器可配置成打開冷啟動燃料控制閥達(dá)預(yù)定時間周期，以允許離散量的LPG流過冷啟動燃料控制閥?？刂破魅缓罂膳渲贸申P(guān)閉冷啟動燃料控制閥，直至LPG噴射器和冷啟動燃料控制閥之間的壓力下降到預(yù)定冷啟動壓力最小值之下為止?？刂破髋渲贸稍俅未蜷_冷啟動燃料控制閥以允許第二離散量的LPG流過冷啟動燃料控制閥，在此時控制器關(guān)閉冷啟動燃料控制閥。離散量的LPG充分低以保持壓力足夠低，以允許在冷啟動條件(冷啟動條件是指使LPG壓力調(diào)節(jié)器不可操作使得LPG在流過LPG壓力調(diào)節(jié)器時不再蒸發(fā)的條件)期間蒸發(fā)LPG。在LPG流過噴射器之前被蒸發(fā)的離散量的LPG坐落的部分稱為取樣部分。
[0018]在另一個實(shí)施方式中，冷啟動燃料控制閥的運(yùn)行可在發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間繼續(xù)。在此實(shí)施方式中，冷啟動燃料控制閥在此正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間起控制LPG壓力的功能，如此一來就消除了對LPG壓力調(diào)節(jié)器的需要。優(yōu)選地，這種實(shí)施方式包括熱交換器，以執(zhí)行LPG壓力調(diào)節(jié)器的熱交換部分在其他實(shí)施方式中所起的相同功能。
[0019]—種啟動在液化石油氣上運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的方法包括如下的步驟，該方法使用具有壓力調(diào)節(jié)器和壓力調(diào)節(jié)器上游的冷啟動燃料控制閥的燃料控制系統(tǒng)。首先，系統(tǒng)對LPG的溫度和壓力進(jìn)行取樣，以確定是否需要冷啟動輔助。當(dāng)LPG的溫度和壓力均在各自的預(yù)定閾值之下時就被確定了。如果需要冷啟動話，該方法還包括僅將離散量的LPG供應(yīng)到冷啟動燃料控制閥下游的系統(tǒng)噴射器裝置的步驟。這防止系統(tǒng)將液態(tài)LPG供應(yīng)到噴射器裝置。將離散量的LPG供應(yīng)到噴射器裝置、即冷啟動輔助閥的下游的步驟也可用來提供LPG，以對LPG溫度和壓力進(jìn)行取樣，進(jìn)而確定是否需要冷啟動輔助。
[0020]在冷啟動輔助運(yùn)行期間，方法也可包括如下步驟:監(jiān)測供應(yīng)到噴射器裝置的離散量的LPG的壓力;然后在供應(yīng)到噴射器裝置的離散量的LPG的壓力低于預(yù)定冷啟動壓力最小值時將第二離散量的LPG供應(yīng)到噴射器裝置。
[0021]另外的方法可包括在對LPG的溫度和壓力進(jìn)行取樣期間對發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度進(jìn)行取樣以及在發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度低于發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度閾值時確定需要冷啟動的步驟。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的附加方法可包括在確定需要冷啟動輔助之后對LPG的溫度和壓力進(jìn)行取樣的步驟。更特別的方法可包括在LPG的溫度或壓力在各自的閾值之上時終止冷啟動輔助。當(dāng)發(fā)動機(jī)的冷卻劑溫度被監(jiān)測時，冷啟動輔助可在LPG的溫度、LPG的壓力或發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度在各自的閾值之上時終止。
[0023]對LPG的溫度和壓力進(jìn)行的取樣允許系統(tǒng)能通過限制液態(tài)燃料的流動自動地補(bǔ)償不同燃料的混合，以在不依賴LPG壓力調(diào)節(jié)器提供的額定燃料壓力設(shè)置的情況下，導(dǎo)致預(yù)定的冷啟動燃料壓力設(shè)定點(diǎn)。這也允許系統(tǒng)適于改變條件，以便通過分析LPG特性比如蒸氣壓力的變化來優(yōu)化系統(tǒng)性能。
[0024]在另一個實(shí)施方式中，在發(fā)動機(jī)的初始冷啟動期間執(zhí)行