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CN104421013A - 用于气体和液体燃料喷射的方法和系统 - Google Patents

用于气体和液体燃料喷射的方法和系统 Download PDF

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CN104421013A CN201410387079.8A CN201410387079A CN104421013A CN 104421013 A CN104421013 A CN 104421013A CN 201410387079 A CN201410387079 A CN 201410387079A CN 104421013 A CN104421013 A CN 104421013A
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Abstract

本发明涉及用于气体和液体燃料喷射的方法和系统。提供了用于将液体和气体燃料(如丙烷)喷射到发动机的方法和系统。在一个例子中，在第一条件下，喷射来自燃料箱底部的液体燃料；在第二条件下，燃料箱底部的液体燃料被汽化，并且作为汽化的液体燃料喷射到发动机；以及在第三条件下，将燃料箱顶部的气体燃料喷射到发动机。

Description

用于气体和液体燃料喷射的方法和系统
技术领域
本申请涉及喷射气体和液体燃料(如丙烷)到内燃发动机。
背景技术
诸如丙烷的燃料可以以各种相(如，液态和气态)被输送到发动机。在一些例子中，只有液态丙烷可被输送到发动机；然而，在相对热的条件下，液态丙烷的喷射会是不利的。在其他的例子中，只有气态丙烷可被输送到发动机；然而，在相对冷的条件下，气态丙烷的喷射会是不有利的。在一些例子中，发动机系统可包括用于液体和气体燃料喷射系统的带有分隔箱的多相燃料系统，该系统会是昂贵的且需要大量的空间。
在美国专利5479906中描述了一种解决多相燃料系统中分隔箱的需求的方法。在这个例子中，描述了多相燃料供应系统。可经由多个进气道喷射器将液体燃料喷射到发动机，并且可在经过压力调节器之后经由单个进气道喷射器将气体燃料喷射到发动机。然而，美国专利5479906没有说明从燃料箱直接将气体燃料喷射到发动机而没有首先经过通常与汽化器集成的压力调节器。
发明内容
因此，发明人在此已经设计了一种至少部分解决上述问题的方法。在一个例子中，一种用于运转发动机的方法，其包括，在第一条件下，喷射液体燃料到发动机。该方法进一步包括，在第二条件下，将汽化的液体燃料喷射到发动机。该方法进一步包括，在第三条件下，将气体燃料喷射到发动机。例如，液体燃料可从燃料箱的底部引导至发动机，气体燃料可从燃料箱的顶部引导至发动机，而汽化的液体燃料可以是燃料箱的底部的液体燃料，其被引导通过汽化器以形成气体燃料。
因此，例如，发动机系统可包括包含单个燃料箱的多相燃料系统。燃料可以在某一时间以单相喷射或根据工况可同时使用多相燃料。例如，液体喷射可用于增加动力。汽化的液体燃料喷射可用于增加燃料经济性和/或可在相对热的环境条件期间使用。气体燃料喷射可在相对热的环境条件期间和/或当燃料率低时使用。以此方式，当降低成本且满足空间限制时，可采用多相燃料系统。
应当明白，提供上面的概要是以简化形式介绍一些概念，其将在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的示意图。
图2示出多相燃料系统的示意图。
图3示出表格，该表格列出了气体和液体燃料喷射的条件。
图4示出基于燃料储运考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的程序的流程图。
图5示出基于燃料经济性考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的程序的流程图。
图6示出基于燃料箱储运考虑图示说明确定燃料喷射类型的程序的流程图。
图7示出基于燃烧考虑图示说明确定燃料喷射类型的程序的流程图。
图8示出基于工况图示说明用于确定(一种或多种)燃料喷射类型的程序的流程图。
具体实施方式
下面的描述涉及用于包括多相燃料系统的发动机系统的系统和方法，如图1所示的发动机系统和图2所示的多相燃料系统。气体或液体燃料喷射是否理想可取决于各种条件，如图3的表格中所示。另外，每个条件可是燃料储运考虑、燃料经济性考虑、燃料箱储运考虑或燃烧考虑，如参照图4-7所示的流程图所述。根据工况，可经由进气道喷射器或直接喷射器将液体燃料喷射到发动机，或气体燃料(从燃料箱的顶部或燃料箱的底部的汽化燃料)可经由进气道喷射器喷射到发动机。在一些条件下，如参照图8所述，液体和气体燃料喷射可同时使用。
参照图1，内燃发动机10包括由电子发动机控制器12控制的多个汽缸，图1中示出一个汽缸。发动机10包括燃烧室(即汽缸)30和具有其中设置有活塞36的汽缸壁32，并且该活塞连接至曲轴40。燃烧室30被示出与进气歧管44和排气歧管48经由各自的进气门52和排气门54连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53来运转。可替代地，一个或更多个进气门和排气门可通过机电控制地气门线圈和电枢组件来运转。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55来确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57来确定。
所示的直接液体燃料喷射器66被定位成直接喷射液体燃料到汽缸30里，其为本领域技术人员所知的直接喷射。可替代地，液体燃料可被喷射到进气道，其为本领域技术人员所知的进气道喷射。直接液体燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例的输送液体燃料。液体燃料通过包含燃料箱、燃料泵、燃料轨的燃料系统(图2所示)输送至直接液体燃料喷射器66。
所示的进气道液体燃料喷射器81被定位成从燃料箱91喷射液体燃料到进气歧管44里。作为参考，所示的直接液体燃料喷射器80被定位成直接喷射液体燃料到汽缸30里。在一些例子中，进气道液体燃料喷射器81可定位在进气道中(其可以集成到汽缸盖或进气歧管)。在其他的例子中，液体燃料喷射器81可喷射液体燃料到进气歧管的中心区域中。进气道液体燃料喷射器81和直接液体燃料喷射器80二者都可向发动机10提供液体燃料。然而，在其他的例子中，液体燃料可仅经由进气道液体燃料喷射器81供应，而不经由直接液体燃料喷射器80。此外，在另外的一些例子中，液体燃料可仅经由直接液体燃料喷射器80供应，而不经由进气道液体燃料喷射器81。进气道液体燃料喷射器81和直接液体燃料喷射器80经由燃料轨90和燃料箱91接收液体燃料。
此外，所示的进气道气体燃料喷射器94被定位成从燃料箱91喷射气体燃料到进气歧管44中。在一些例子中，进气道气体燃料喷射器94可定为在汽缸盖的进气道中。在其他的例子中，气体燃料喷射器94可将气体燃料喷射到进气歧管的中心区域中。气体燃料喷射器94可向发动机10提供气体燃料。进气道气体燃料喷射器94经由燃料轨93和燃料箱91接受气体燃料。压力调节器86或汽化器控制由燃料箱91输送到燃料轨93的压力，并且当液体燃料从燃料箱91的底部引导至燃料轨93时，可以形成汽化的液体燃料。在此，燃料箱91中的气体压力可经由压力传感器60来感测；然而，在一些实施例中，燃料箱91中的气体压力可经由高压管路压力来推知。燃料轨90中的压力可经由压力传感器61来感测。
所示的进气歧管44与可选的电子节气门62连通，该节气门调节节流板64的位置以控制从空气进气口42到进气歧管44的空气流。所示的电子节气门62定位在进气歧管44和空气进气口42之间。
无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92提供点火火花至燃烧室30。所示的通用排气氧(UEGO)传感器126耦接到催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可替UEGO传感器126。
在一个例子中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一例子中，可使用每个都具有多个砖的多个排放控制装置。在一个例子中，转换器70可以是三元型催化剂。
控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(RAM)106、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。传感器12被示出，其从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，除了前面讨论的那些，还包括：来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；耦接至加速器踏板130用于感测由脚132所施加的力的位置传感器134；来自耦接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出)，用于由控制器12处理。在本说明的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴每转一圈产生预定数量的等距脉冲，从而可以确定发动机转速(RPM)。
在一些实施例中，发动机可耦接到混合动力车辆的电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有平行配置，串联配置，或它们的变化或组合。此外，在一些实施例中，可采用其它发动机配置，例如柴油发动机。
在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：循环包括：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般地，在进气冲程期间，排气门54关闭且进气门52打开。空气经由进气歧管44引入到燃烧室30，且活塞36移至汽缸的底部以增加燃烧室30内的体积。活塞36接近汽缸的底部且在其行程的终点(例如，当燃烧室30在最大体积时)的位置通常被本领域技术人员简称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝汽缸盖移动以压缩燃烧室30内的空气。活塞36处在其冲程的终点且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30在最小体积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在以下被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室里。在以下被称为点火的过程中，通过已知的点火装置(如火花塞92)点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推至下止点(BDC)。曲轴40将活塞移动转变为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，以释放燃烧的空气-燃料混合物到排气岐管48且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门开启和/或关闭的正时可以变化，例如，以提供正或负气门重叠、进气门延迟关闭或各种其它的例子。
图1和图2分别示出发动机系统100和多相燃料系统200的示意图。如上所述，发动机系统100包括控制器12和多相燃料系统。在高负荷条件期间，液体燃料的直接喷射提供多个优势。例如，在高负荷下以直接喷射和高温汽化引入液体燃料提供增加的空气充气的增压中冷、燃烧温度控制的稀释和抗爆震。另一方面，进气道喷射可在低负荷条件期间提供优势。例如，在低负荷下通过进气喷射引入高挥发性燃料可提供增强的起动性能、微粒排放减少和较少未汽化的燃料。此外，气体燃料可通过取代空气减少泵气损失。因此，通过在负荷转速图的各个区域上利用直接或进气道喷射液体燃料或进气道喷射气体燃料，两个燃料相所提供的益处基本可以最大化。
多相燃料系统200可包括一个或更多个燃料箱。在图2所示的例子中，燃料系统包括燃料箱202，该燃料箱经配置以容纳燃料，如汽油、柴油、丙烷、液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)、乙醇等。在一些实施例中，燃料箱202可以容纳多种燃料或混合燃料(例如，乙醇混合燃料)。在图2所示的例子中，燃料箱202在箱的底部部分204处容纳液体燃料，而顶部部分206可容纳相同燃料的气体形式。此外，至少一个压力传感器208和一个温度传感器210可安置在燃料箱202内，以分别测量燃料箱压力和温度，并将压力和温度数据输出至控制系统。
安置在燃料箱202中的燃料泵212经由液体燃料管路214从燃料箱泵出燃料。在一些例子中，如图2所示的例子，燃料在被引到至液体燃料轨218之前，可通过升压泵216。液体燃料轨218中燃料的温度和压力由安置在燃料轨内的温度传感器220和压力传感器222监测，并且经配置分别将温度和压力数据输出至控制系统。在一些例子中，如果燃料类型已知，则燃料箱温度可从燃料箱压力来推断。液体燃料被输送到一组液体燃料喷射器224，其将燃料喷射至发动机(如上面参照图1所述的发动机10)。如上所述，液体燃料喷射器224可以是一组进气道液体燃料喷射器或者可以是一组直接液体燃料喷射器。
燃料系统200还包括携带燃料从燃料轨218返回燃料箱202的燃料回流管路226。例如，使燃料从液体燃料轨218返回至燃料箱可提供液体燃料喷射器和/或液体燃料轨冷却。如图所示，燃料回流管路226包括回流阀228和调节返回至燃料箱202的燃料流的调节器230。
燃料系统200还包括第二燃料管路232，该管路引导气体燃料经由阀236从燃料箱202的顶部206到气体燃料轨234。气体燃料轨234中燃料的温度和压力由安置燃料轨内的温度传感器240和压力传感器238监测，并且经配置以分别将温度和压力数据输出至控制系统。气体燃料被输送到一组气体燃料喷射器242，其将气体燃料喷射至发动机(如上面参照图1所述的发动机10)。如上所述，气体燃料喷射器可以是进气道燃料喷射器。
另外，液体燃料可经由阀248从燃料箱202的底部204引导到汽化器244或压力调节器。例如，汽化器可通过发动机系统与冷却液循环进行热交换，使得液体燃料变暖和汽化，以形成汽化的液体燃料，该汽化的液体燃料以气态形式输送到发动机。
因此，多相燃料系统200可输送液体、气体或汽化的液体燃料到发动机。下面将更详细地描述，输送至发动机的燃料类型可取决于各种系统的工况。
图3示出表格，该表格列出了在具有多相燃料系统(如上所述的多相燃料系统200)的发动机系统中液体和气体燃料喷射的各种条件。各种条件可以包括燃料储运、燃料经济性、燃料箱储运和燃烧考虑，其进一步分别参照图4-7所示的流程图被描述。响应于各种条件，到发动机的液体燃料，汽化的液体燃料或气体燃料喷射可以是有利的。例如，在第一条件下，燃料箱的底部的液体燃料可被喷射到发动机；在第二条件下，汽化的液体燃料可被喷射到发动机，其中汽化的液体燃料是引导通过汽化器以形成气体燃料的燃料箱的底部的液体燃料；以及在第三条件下，燃料箱的顶部的气体燃料可被喷射到发动机。第一个条件可以包括：接收用于增加的燃料经济性的要求，接收高环境温度的指示，和/或接收冷却液温度高于阈值冷却液温度的指示。第二个条件可以包括：接收用于增加燃料经济性的要求，接收高环境温度的指示，和/或接收冷却液温度高于阈值冷却液温度的指示。第三个条件可以包括：接收高环境温度的指示，接收低燃料率的指示，和/或接收燃料箱温度高于阈值燃料箱温度的指示。另外，在某些情况下，如以下参照图8所述，可以同时使用不同类型的燃料喷射的组合。
继续图3，表格300示出在具有多相燃料系统(如上所述的多相燃料系统200)的发动机系统中，各种属性下的气体或液体燃料喷射是有利的。
当热时(如此热以至于不能作为液体而存在)，发动机舱的液体燃料(例如，丙烷)到达高于临界压力/温度时。在这种条件下，气体燃料喷射是有利的。液体喷射需要用于燃料喷射器/燃料轨冷却的燃料回流系统。在这种条件下，气体燃料喷射是有利的。由于燃料取代空气，气体燃料喷射限制了自然吸气发动机的功率；因此，在需要更大功率的情况下，液体燃料喷射是有利的。在所有温度下，液体喷射系统都需要燃料泵。如此，如果不需要燃料泵送，则气体燃料喷射是有利的。气体喷射系统不需要燃料泵高于适度暖的燃料箱温度。因此，气体燃料喷射是有利的。LPG燃料泵耐用性受到挑战(如黑死)，从而，气体燃料喷射是有利的。在高负荷运转时，液体喷射提供的增压中冷是有用的。在这种情况下，液体燃料喷射是有利的。液体燃料喷射需要针对热环境的燃料箱冷却，因此，气体燃料喷射是有利的。气体喷射需要适度温度之下的燃料泵和汽化器，因而，液体燃料喷射是有利的。气体燃料喷射需要屈服临界低温运转的汽化器的冷却液加热。因此，液体燃料喷射是有利的。最后，由于燃料轨需要再增压(recharging)，液体燃料喷射系统已经延迟了发动机的起动转动。在这种情况下，气体燃料喷射是有利的。
继续至图4，示出基于燃料储运考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的程序400的流程图。具体地，程序400确定了环境温度和汽化器冷却液温度。然后，基于所述环境温度和汽化器冷却液温度确定燃料喷射的类型。
在402处，确定系统工况。作为非限制性的例子，工况可以包括环境温度、发动机转速、发动机负荷、歧管空气压力、充气温度等。
一旦确定工况，则程序进行到404，在此确定环境温度。环境温度是车辆周围的空气温度，发动机系统被定位在车辆中。作为例子，环境温度可基于温度传感器的输出来确定。
一旦确定环境温度，在406处判断环境温度是否低于第一阈值温度。如果确定环境温度低于第一阈值温度，则在408处液体燃料被喷射到发动机。例如，在低温下，丙烷的蒸汽压力过低不能支持气体喷射；因此，在这样的条件下，液体燃料喷射是有利的。
另一方面，如果确定环境温度高于第一阈值温度，则程序进行到410，在此确定环境温度是否低于第二阈值温度。如果确定环境温度高于第二阈值温度，则程序进行到412，在此从燃料箱的顶部将气体燃料喷射到发动机。例如，在高温下，丙烷的蒸汽压力可能太高不能保持其作为液态用于液体喷射，从而使气体喷射是有利的。
相反，如果确定环境温度小于第二阈值温度，则程序进行到414，在此确定所述汽化器冷却液(或热)温度。汽化器冷却液温度可以是通过汽化器后的冷却液的温度。因此，在416处，如果确定汽化器冷却液温度过高(例如，大于阈值温度)，则程序进行到418，在此汽化的液体燃料被喷射到发动机。例如，从燃料箱的底部泵送液体燃料，并引导通过汽化器或压力调节器，以在到达气体燃料喷射器前形成汽化的液体燃料。通过这种方式，液体燃料可被汽化并同时为冷却液提供冷却。
另一方面，如果确定汽化器冷却液温度低于阈值温度，则程序进行到420，在此根据工况喷射燃料。例如，根据其他条件，可以喷射液体和/或气体燃料，如以下参照图5-7所述。
因此，根据各种燃烧条件，液体、气体或汽化的液体燃料可被喷射到发动机。例如，在低环境温度下，液体燃料喷射是有利的；在高环境温度下，气体燃料喷射是有利的；当环境温度非常高并用于汽化器冷却液冷却时，汽化的液体燃料喷射是有利的。
继续至图5，示出基于燃料经济性考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的示例500的流程图。具体地，程序500基于发动机是否在部分负荷下运转确定发动机负荷和选择燃料喷射类型。
在502处，确定系统工况。作为非限制性的例子，工况可以包括环境温度、发动机转速、发动机负荷、歧管空气压力、充气温度等。
一旦确定工况，则程序进行到504，在此确定发动机负荷。例如，可确定发动机在部分负荷或低负荷或高负荷下运转。在一些例子中，至少部分基于进气歧管空气流(如，质量空气流量(MAF)传感器)可以确定发动机负荷。
在506处，判断发动机是否在部分负荷下运转。如果确定发动机在部分负荷下运转，则程序继续到508，在此汽化的液体燃料被喷射到发动机。例如，在部分负荷下，汽化的液体燃料的进气道喷射取代更多的空气，从而增加歧管空气压力(MAP)，并因此减少泵送损失。以这种方式，可提高燃料经济性。此外，在另一例子中，燃料箱顶部的及时气体燃料(或蒸汽)可以首先使用，以努力节省箱内提升泵的运行成本。然而，一旦燃料喷射压力下降至2.5巴以下，或者需要停止使用箱蒸汽，或者可以使用不同燃料源的较大部分。第二，可以打开燃料箱的提升泵以便将液体燃料泵送至汽化器/调节器。这将在宽范围的条件下，除了在冷环境下和发动机冷却液是冷时，提供汽化的液体燃料。第三，可以使用液体燃料喷射。
另一方面，如果确定发动机在部分负荷下不运转，则程序进行到510，在此确定发动机是否在高负荷下运转。如果确定发动机在高负荷下运转，则程序进行到512，在此液体燃料被喷射到发动机。例如，在高负荷下通过喷射液体燃料至发动机，可由发动机输出最大功率。然而，在一些例子中，如果燃料轨温度接近或高于96℃的临界温度，因为燃料轨中的燃料密度变的未知(由于其为或可达到超临界)，则可使用气体燃料喷射。例如，因为液体燃料喷射可成为潜在的罕见事件，所以液体喷射可需要用于特殊目的的命令，如喷射器耐用性、辅助的直接启动(例如，启动/停止)、爆震预防和诊断。
相反，如果确定发动机在高负荷下没有运转，则程序进行到514，在此根据发动机系统的工况喷射燃料。例如，根据其它条件可喷射液体和/或气体燃料，如本文中参照图4、图6和图7所述。
因此，当发动机在部分负荷下运转，汽化的液体燃料喷射可以被采用，使得可以提高燃料经济性。
继续至图6，示出基于燃料箱储运考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的程序600的流程图。具体地，程序600基于燃料箱温度是小于还是大于阈值温度来确定燃料箱的温度和选择燃料喷射的类型。
在602处，确定系统工况。作为非限制性的例子，工况可以包括环境温度、发动机转速、发动机负荷、歧管空气压力、充气温度等。
一旦确定工况，则程序进行到604，在此确定燃料箱温度。例如，燃料箱温度可基于安置在燃料箱中的温度传感器的输出。
在606处，判断燃料箱的温度是否低于阈值温度。作为例子，阈值温度可以是气体燃料喷射不可能时的温度。例如，针对气体燃料喷射，使离开燃料箱的顶部的燃料作为蒸汽来将燃料箱冷却到燃料温度和蒸汽压力下降至其中对于气体燃料喷射的压力太低的点的点。因此，如果确定燃料箱温度低于阈值温度，则程序进行到608，在此汽化的液体燃料被喷射到发动机。例如，在喷射到发动机之前，来自燃料箱的液体燃料被引导到汽化器以形成汽化的液体燃料。
另一方面，如果确定燃料箱温度大于阈值温度，则程序进行到610，在此根据发动机系统的工况喷射燃料。例如，根据其它条件可以喷射液体和/或气体燃料，如本文中参照图4、图5和图7所述。
因此，就燃料箱储运考虑而言，当燃料箱温度低于阈值温度时，汽化的液体燃料喷射到发动机，使得不会发生进一步燃料箱冷却，且气体燃料喷射仍可以进行。
继续至图7，示出基于燃烧考虑图示说明用于确定燃料喷射类型的程序700的流程图。具体地，程序700确定工况(如增压空气温度、发动机功率输出和燃料率)。基于所述工况，为每个条件(例如，液体或气体)选择最有利的燃料喷射类型。
在702处，确定系统工况。作为非限制性的例子，工况可以包括环境温度、发动机转速、发动机负荷、歧管空气压力、充气温度等。
一旦确定工况，则程序运行到704，在此确定增压空气的温度。例如，增压空气的温度可基于安置在进气歧管中的温度传感器的输出来确定。
在706处，判断增压空气温度是否大于阈值增压空气温度。例如，阈值增压空气温度是基于期望的工况的可变温度。如果确定增压空气温度高于阈值温度，则程序进行到708，在此液体燃料被喷射到发动机。例如，以液体的形式喷射燃料允许燃料在进气口或汽缸中燃烧发生蒸气，从而发生增压中冷。以这种方式，增压空气的温度可以降低到期望的温度。
另一方面，如果确定增压空气温度低于阈值温度，则程序进行到710，在此确定发动机输出功率。在712处，判定发动机功率是否小于阈值功率。例如，阈值功率可以是可变的并且可以是期望的功率，如最大功率。如果确定发动机功率小于阈值功率，则程序进行到708，在此液体燃料被喷射到发动机。例如，与气体燃料喷射相比，液体燃料喷射取代更少的空气，从而增加空气充气，并且因此增加功率。进一步地，液体燃料的直接喷射优于进气道喷射，因为直接喷射取代较少的空气，从而增加空气充气，并且因此增加功率。
另一方面，如果确定发动机功率输出大于阈值功率，则程序进行到714，在此确定燃料率。作为例子，燃料率可以是发动机消耗燃料的速率。因此，燃料率例如可以是每分钟或每英里消耗的加仑数。在716处，判断燃料率是否小于阈值燃料率。如果确定燃料率小于阈值燃料率，则程序进行到718，在此气体燃料被喷射到发动机。例如，气体燃料是从燃料箱的顶部获取。例如，因为燃料率低，在燃料箱没有冷却太多时，气体燃料可从燃料箱的顶部获取。
相反，如果确定发动机功率输出大于阈值功率，则程序进行到720，在此根据发动机系统的工况喷射燃料。例如，根据其它条件可喷射液体和/或气体燃料，如以上参照图4-6所述。
因此，根据各种燃烧条件液体或气体燃料可以被喷射到发动机。例如，为了冷却增压空气并增加发动机功率输出，液体燃料喷射是有利的。当燃料率低时，气体燃料喷射是有利的。
继续至图8，示出基于工况图示说明用于确定(一种或多种)燃料喷射类型的程序800的流程图。具体地，程序800确定上述参照图4-7所示的流程图示出的各种燃料喷射考虑。基于各种燃料喷射考虑，选择燃料喷射的一种或多种有利类型。
在802处，确定系统工况。作为非限制性的例子，工况可以包括环境温度、发动机转速、发动机负荷、歧管空气压力、充气温度等。
一旦确定工况，则程序进行到804，在此确定燃料储运考虑。如以上参考图4所述，燃料储运考虑可包括如环境温度和汽化器冷却液温度的条件。在806处，确定燃料经济性考虑。如以上参考图5所述，燃料经济性考虑可以包括如发动机负荷的条件。在808处，确定燃料箱储运考虑。如以上参考图6所述，燃料箱储运考虑可以包括如燃料箱温度的条件。在810处，确定燃烧考虑。如以上参考图7所述，燃烧考虑可包括增压空气温度、发动机功率输出和燃料率。
在812处，基于以上确定的燃料考虑，喷射液体、气体和汽化的液体燃料中的一种或更多种。例如，根据需要每种类型的燃料喷射可同时使用。作为一个例子，燃料箱的顶部的一些气体燃料可用于实现燃料箱冷却，但是其余的燃料可以是用于增加功率的液体燃料。作为另一示例，可以尽可能的使用液体燃料喷射以保持发动机舱的燃料冷却。然而，如果加热燃料箱，其结果是，燃料箱的顶部的气体燃料可以被喷射。此外，为了提高燃料经济性，一些液体燃料可引导通过汽化器，以形成喷射到发动机的汽化的液体燃料。
通过这种方式，基于本文所述的各种工况，可以使用一种或更多种类型的燃料喷射。例如，可以同时使用液体和气体燃料喷射，可以同时使用液体和汽化的液体燃料喷射，或者可以同时使用液体、气体和汽化的液体燃料喷射。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所描述的具体程序可以表示任意数量的处理策略中的一个或更多个，如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种行为、操作或功能可按所示的顺序执行、并行地执行或在某些情况下省略。同样，处理的顺序并不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供。根据使用的特定策略，一个或更多个示出的行为或功能可以重复地执行。此外，所述的行为可以图形化表示被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介质中的代码。
应当认识到，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸及其它发动机类型。本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不必也不排除两个或更多个这样的元件。在这个或相关的申请中，通过修改本权利要求或提出新权利要求，所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于运转发动机的方法，其包含： 
在第一条件下，喷射液体燃料到所述发动机； 
在第二条件下，喷射汽化的液体燃料到所述发动机；以及 
在第三条件下，喷射气体燃料到所述发动机。 
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：在所述第二条件下，经由汽化器汽化来自燃料箱的底部液体燃料以形成所述汽化的液体燃料，并且其中，在所述第三条件下，所述气体燃料来自所述燃料箱的顶部。 
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：进气道喷射所述汽化的液体燃料和所述气体燃料。 
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括：进气道喷射和直接喷射所述液体燃料中的至少一种。 
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一条件包括用于增加功率的要求。 
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：在所述第一条件期间，增加增压冷却。 
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二条件包括：高环境温度和用于提高燃料经济性的要求中的至少一个。 
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括，在所述第二条件期间，降低通过汽化器的冷却液的温度，所述汽化器汽化液体燃料。 
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三条件包括：高环境温度和低燃料率中的至少一个。 
10.根据权利要求1所述的方法，其还包括：在所述第三条件期间，降低燃料箱温度。 
11.根据权利要求1所述的方法，其中同时发生所述第一条件、所述第二条件和所述第三条件中的两个或更多个。 
12.一种用于发动机系统的方法，其包含： 
响应于增压空气温度大于阈值增压空气温度，将液体燃料喷射到所述发动机系统的发动机； 
响应于冷却液温度大于阈值冷却液温度，将汽化的液体燃料喷射到所述发动机；以及 
响应于燃料箱温度大于阈值箱温度，将气体燃料喷射到所述发动机。 
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：响应用于增加功率的要求喷射液体燃料。 
14.根据权利要求12所述的方法，其还包括：响应高环境温度和用于增加燃料经济性的要求中的至少一个喷射汽化的液体燃料。 
15.根据权利要求12所述的方法，其还包括：响应高环境温度和低燃料率中的至少一个喷射气体燃料。 
16.根据权利要求12所述的方法，其还包括引导液体燃料通过所述汽化器以形成所述汽化的液体燃料。 
17.一种发动机系统，其包含： 
燃料箱； 
第一组气道燃料喷射器，其用于将气体燃料和汽化的液体燃料从所述燃料箱喷射到所述发动机系统的发动机； 
第二组气道燃料喷射器，其用于将液体燃料从所述燃料箱喷射到所 述发动机； 
一组直接燃料喷射器，其用于将液体燃料从所述燃料箱喷射到所述发动机；和 
具有计算机可读指令的控制系统，用于：在第一条件下，喷射所述燃料箱底部的液体燃料；在第二条件下，喷射汽化的液体燃料；其中所述汽化的液体燃料是来自所述燃料箱的所述底部由汽化器汽化的液体燃料；且在第三条件下，喷射所述燃料箱顶部的气体燃料。 
18.根据权利要求17所述的发动机系统，其中所述第一条件包括：所述控制系统接收增加功率的要求和接收增压空气温度大于阈值增压空气温度的指示的一个或多个。 
19.根据权利要求17所述的发动机系统，其中所述第二条件包括：所述控制系统接收提高燃料经济性的要求、接收高环境温度的指示以及接收冷却液温度大于阈值冷却液温度的指示的一个或多个。 
20.根据权利要求17所述的发动机系统，其中所述第三条件包括：所述控制系统接收高环境温度的指示、接收低燃料率的指示以及接收燃料箱温度大于阈值箱温度的指示的一个或多个。 
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