利用连续改变供给到喷射器的燃料压力的电子压力调节器,为汽油发动机或柴油发动机供给通常为LPG、甲烷、氨以及气体的系统

摘要

一种用于为汽油发动机或柴油发动机供给LPG/甲烷、氨或气体的系统，该系统可连接于设在车辆上的电子控制单元(8)，系统装备有：气体箱(1)；阀(2)，用于输送气体的输送管路(3)、用于将气体供给到发动机的轨道(6)、压力和温度传感器(7)；汽油喷射器(10)以及气体喷射器(11)，该系统的特征在于，为实现供给到喷射器(11)的气体压力的连续变化，系统还包括带有喷射器(4)的电子压力调节器和热交换器(5)、以及偏离并调节压力的控制单元(9)，在利用LPG/甲烷或氨或气体的发动机的操作过程中，控制单元(9)设计成从发动机的电子控制单元(8)中接收随喷射时间、发动机转速变化的电信号，以及由兰姆达探测器和/或由加速器的变阻器发送的信号；所述控制并调节压力的控制单元(9)还设计成处理所述信号并以可变频率将所述信号发送到压力调节器和热交换器(5)的喷射器(4)，为此，喷射器(4)设计成连续变化并以恒定渐进量调节为所述气体喷射器(11)供给的燃料的压力。

说明书

技术领域

本发明涉及用于为汽油发动机或柴油发动机供给气体的系统，尤其涉及用于当输出功率和其它操作参数变化时，调节随发动机所需的燃料量变化的、与汽油或柴油不同的气体或其它燃料的供给压力的系统。

背景技术

在目前的通常用于为汽油发动机或柴油发动机供给气相和液相的LPG、甲烷、氨以及气体的系统中，以预定的固定压力进行供给。在不同的操作步骤中发动机所需的、并且随所需功率变化的燃料量，借助特意设置的电子控制单元而改变，该电子控制单元作用于喷射时间，即作用于喷射器的打开时间。

该系统涉及测绘系统以及尤其是控制气体的电子控制单元的特性图，根据所需功率，在预先设定的范围中确定喷射器应保持打开的先验时间，从而为各种类型的发动机提供所需的合适的燃料(通常为LPG、甲烷、氨以及气体)量。

通常，对于为发动机供给液相的燃料，使用总是以预先设定的固定压力输送燃料的泵，而对于供给气相的燃料，使用隔膜减压器/蒸发器。

例如，所述系统的示例从名为拜尔肯有限公司(Biocom PTY)提交的、国际专利号WO92/08888中已知，该专利描述了双重供给系统以及用于控制所述系统的方法，其中，燃料通过喷射器喷射到喷射管道，一组阀通过输送管道将选定的燃料供给到喷射器，而过量的燃料借助返回管道返回到燃料箱。电子控制单元根据主燃料的发动机参数、为选定的燃料确定喷射时间，且根据相对于首要燃料的次级燃料的特征修正时间。

此外，从其它专利中已知类似的双重供给系统的示例，例如：

柯拜斯(Kabasin)等人的美国专利号4502453；

能源研究和开发公司(Energy Research and Development Corp.)的澳大利亚专利号669444；

拜尔肯有限公司(Biocom PTY Ltd)的PCTAU 91/00532；以及

能源研究和开发公司的澳大利亚专利号672494；

所有上述的专利以及在市场上所售的系统通过改变喷射时间，使燃料量适应发动机在不同使用阶段所需，并且当考虑液相供给时，通过提供预先设定固定压力的泵供给将燃料发送到发动机所需的压力，而当考虑气相供给时，则使用隔膜减压器/蒸发器。

所描述的并且在市场上可得到的系统存在某些缺点：

就利用泵以及以固定压力对压力进行机械调节来说，它们并不是非常先进的，当燃料需求增加时，由于机械压力调节器介入的延迟，压力会下降，从而使发动机的性能下降，反之，在使用隔膜减压器/蒸发器进行气相供给的情形中，由于需要刺激隔膜以供给气体，气体供给的响应会发生延迟；

它们不满足当前的电子喷射供给系统的需要，这是因为，通过利用气体的控制单元作用于喷射器的打开时间，以临时或特别方式实施特性图测绘无法满足新型的燃料喷射发动机正常工作所需的所有无限小变化，以致于相对于初始特性图供给的燃料量的小变化足以使发动机的初始控制单元转变为“保护”状态；

它们必须要测绘系统的电子控制单元(已有所述)的特性图，从而对于供给的发动机类型最优化渗碳作用，以致于发动机的初始控制单元接收尤其来自兰姆达探测器的信号并将信号发送到初始“汽油”喷射器；在气体操作过程中，信号通过并发送到电阻器以进行仿真，从而“蒙蔽”(“hoodwink”)初始控制单元，然后传送到气体的控制单元，该控制单元按序转换信号并将它们发送到气体喷射器，改变喷射时间，从而使打开时间保证气体燃料发动机的可接受的功能性。

发明内容

根据本发明，通过沿供给燃料到发动机的管路安装压力调节器克服所描述的缺点，该压力调节器通过喷射器由电子控制单元合适地调整。

本发明的特有特征在于，通过使发动机的初始特性图保持不变，电子控制压力调节器根据以下参数，通过管理可变频率喷射器的电子控制，渐进并连续地改变燃料喷射到发动机的压力：

-汽油发动机工作所需的喷射时间；

-发动机转速；以及

-由于由驾驶员施加到加速器踏板上的压力和按压踏板的速度所产生的，由兰姆达探测器或由加速器的变阻器发送的信号。

附图说明

现在，将参照附图，在本发明的说明性但非限制性的实施例中描述本发明，其中：

图1A示出当由发动机的控制单元发送的参数，即喷射时间和发动机转速变化时，燃料的压力的百分数变化的图表；

图1B示出系统的示意图，喷射器、带有相应喷射器的压力调节器以及用于利用气相的LPG运行的燃料系统的电子控制单元的定位；

图2示出系统的示意图，喷射器、带有相应喷射器的压力调节器以及用于以高压利用气相的LPG运行的燃料系统的电子控制单元的定位；

图3示出系统的示意图，喷射器、带有相应喷射器的压力调节器以及用于利用液相的LPG/氨运行的燃料系统的电子控制单元的定位；

图4示出系统的示意图，喷射器、带有相应喷射器的压力调节器以及用于利用甲烷运行的燃料系统的电子控制单元的定位；

图5示出随发动机转速以及汽油喷射时间变化的气相的LPG的压力变化的图表；

图6示出随发动机转速以及汽油喷射时间变化的液相的LPG/氨的压力变化的图表(由泵供给的压力＝3巴)；

图7示出随发动机转速以及汽油喷射时间变化的甲烷的压力变化的图表；

图8示出，仅仅借助非限制示例，随着泵的流以及压力调节器的喷射器的频率的变化，通过用于压力调节的控制单元获得的液相的LPG/氨的压力变化；以及

图9示出，仅仅借助非限制示例，随着泵的流的变化，通过用于压力调节的控制单元获得的液相的LPG/氨的压力变化。

具体实施方式

参照图1B，汽油发动机的以气相的LPG工作的系统包括：

LPG燃料箱1；

阀2；

输送管路3，该输送管路用于输送LPG；

喷射器4；

压力调节器5，该压力调节器具有热交换器，来自发动机的热水在其中循环；

轨道6，该轨道将LPG供给到发动机；

压力和温度传感器7；

电子控制单元8，该电子控制单元设在车辆上；以及

用于偏离并调整压力的控制单元9，该控制单元用于汽油喷射器10或气体喷射器11的供给。

压力调节器/热交换器5的总体由本体构成，喷射器4以及热交换器5插在本体中，喷射器4用于调节并蒸发气体，由于来自发动机的热水的通过，热交换器5以高于凝固点的温度保持气体。

在操作过程中，用于偏离并调节压力的控制单元9接收来自发动机的电子控制单元8的、随喷射时间、发动机转速变化的电信号以及由兰姆达探测器和/或加速器的变阻器发送的信号；所述信号由用于控制并调节压力的电子控制单元9处理，并且以可变频率发送到压力调节器和热交换器5的喷射器4，该喷射器连续变化并且以恒定的渐进量调节燃料(为气体喷射器11供给该燃料)的压力，因此确保当发动机利用汽油工作时，发动机的正常工作。

通过打开喷射器，压力变化以渐进且连续的方式发生，从而保持总是适合于确保车辆的控制单元8所需的合适燃料量的压力，当发动机的需求根据时间和燃料量变化时，保持总是适合于需要的在轨道中的燃料压力。

根据本发明的系统设想：根据驾驶员的需求，用于压力调节的控制单元9通过电子压力调节器，或通过由加速器的变阻器发送的信号，自动增加或减少燃料压力，从而满足发动机的需求，同时伴随由车辆的兰姆达探测器探测的稀混合物或浓混合物而产生的由汽车的控制单元8设定的喷射时间的变化。

图2中示出适合于在高压下、利用气相的LPG操作发动机的系统的方案。与图1中所说明的系统相比，本方案考虑为发动机供给气相的LPG，且本方案具有设置在阀2与压力调节器和热交换器5之间的过滤器12、泵13以及减压器14。当气体压力变得不足时，本方案的系统确保通过控制用于压力调节的控制单元9自动致动泵，从而尤其是(但非排它性)在低室外温度的条件下保证发动机正常工作所需的压力。

在伴随由车辆的兰姆达探测器探测的稀混合物或浓混合物而产生的汽车的控制单元8的喷射时间变化的同时，本发明的系统致使用于压力调节的控制单元9自动增加或减少燃料压力从而满足发动机的需求。

在适合于用液相的LPG或氨操作的方案(图3)中，系统包括：

燃料箱1；

燃料泵13；

阀2；

输送管路3，该输送管路用于将燃料输送到发动机；

喷射器4；

压力调节器5；

轨道6，该轨道用于将燃料供给到发动机；

电子控制单元8，该电子控制单元设在车辆上；以及

用于偏离并调节压力的控制单元9，该控制单元用于汽油喷射器10或LPG/氨喷射器11的供给。

相对于适合于用气相的燃料进行操作的系统，在供给有液相的LPG/氨的情形中，系统以及操作仅仅存在较小变化。在操作过程中，用于偏离并调节压力的控制单元9从初始控制单元8接收随喷射时间、发动机转速变化的电信号，以及由兰姆达探测器和/或加速器的变阻器发送的信号。这些信号由用于控制并调节压力的电子控制单元9处理，并且以可变频率发送到压力调节器5的喷射器4，该喷射器连续变化并且以恒定的渐进量调节燃料(为LPG/氨的喷射器11供给该燃料)的压力，因此确保总体类似于以汽油运行的发动机的发动机的正常工作。

在供给液相的LPG的情形中，通过打开喷射器，压力变化通过压力调节器以渐进且连续的方式发生，从而保持总是适合于车辆的控制单元8需求的燃料的压力，当发动机的需求根据时间和燃料量变化时，保持总是适合于需要的在轨道中的燃料压力。在此情形中，在存在低渗碳的情形中，汽车的控制单元8延长喷射时间。因此，用于压力调节的控制单元9通过电子压力调节器增加燃料压力，从而适应发动机的需求。相反，如果供给充分，汽车的控制单元8减少喷射时间，且用于压力调节的控制单元9通过电子压力调节器降低燃料压力。

根据本发明，有利的是，通过改变由泵供给的压力可获得相同的结果。再次通过在此所描述的用于压力调节的控制单元9调节为泵本身供给的流强度，进行所述改变。

在操作过程中，用于偏离并调节压力的控制单元9同时且分别地、不仅管理压力调节器5的喷射器4而且管理燃料泵13的流，从而获得宽的压力范围，该压力范围用于管理根据发动机的转换成气体的需求进行的燃料调节。

此外，这能够根据渗碳作用，调节将燃料供给到液相的LPG/氨的喷射器的压力，且实际上还能够在完全打开或关闭压力调节喷射器之后，增加或减少供给到LPG/氨的喷射器的压力。例如所述特征确保在发动机对于动力有突然需求(例如，当超车时)的情况中，获得为气体喷射器供给的LPG/氨的高压，或者当发动机用在最小负载情况中时，减小压力。

位于燃料箱内或多阀凸缘内的燃料泵13在液体喷射系统中是必不可少的，以保证必须强制进入的燃料循环，这是因为如果从其中抽出燃料泵，则燃料会转变成气相，从而产生点火失败的问题以及随后点亮发动机故障警示灯，以致于由用于液相的喷射器喷射的燃料将不足以保证发动机本身的正常工作。

在为发动机供给甲烷的情形中，在图4中所说明的系统总体类似于在图1中所描述的系统，且具体地说该系统包括：

-用于甲烷的燃料箱1；

-阀2；

-输送管路3，该输送管路用于输送甲烷；

-喷射器4；

-压力调节器5；

-减压器12，该减压器具有热交换器，来自发动机的热水在其中循环；

-轨道6，该轨道将甲烷供给到发动机；

-压力和温度传感器7；

-电子控制单元8，该电子控制单元设在车辆上；以及

-偏离并调节压力的控制单元9，该控制单元用于汽油喷射器10或甲烷喷射器11的供给。

在操作过程中，用于偏离并调节压力的控制单元9从发动机的初始控制单元8中接收随喷射时间、发动机转速变化的电信号，以及由兰姆达探测器和/或加速器的变阻器发送的信号。所述信号由用于偏离并调节压力的控制单元9处理，并且伴随完全点燃甲烷所需的给定延迟、以可变频率发送到压力调节器5的喷射器4，喷射器4以预定的恒定压力(例如可以是大约15巴)从减压器12中接受甲烷，该喷射器连续变化并且以恒定的渐进量调节甲烷(喷射器11供给甲烷)的压力，因此确保总体类似于以汽油运行的发动机的发动机的正常工作。

对于为发动机供给甲烷的情况，通过打开喷射器，压力变化以渐进且连续的方式发生，从而保持总是适合于确保车辆的控制单元8所需的合适燃料量的压力，当发动机的需求根据时间和甲烷量变化时，保持总是适合于需要的在轨道中的燃料压力。在此情形中，在存在低渗碳的情形中，汽车的控制单元8延长喷射时间。因此，用于压力调节的控制单元9增加燃料压力，从而适应发动机的需求。相反，如果供给充分，汽车的控制单元8减少喷射时间，且用于压力调节的控制单元9降低燃料压力。

仅借助在图5中的非限制示例示出的是，当发动机转速、喷射时间及因此基本上是发动机的动力需求变化时，LPG(为气体喷射器11供给LPG)的压力的变化，该LPG的压力通过压力调节器5由喷射器4所控制(已有描述)。应注意到地是，所述压力范围是从500r.p.m.所需的1.0巴到6500r.p.m.所需的2.1-2.2巴。

仅借助在图6中的非限制示例示出的是，当发动机转速、喷射时间及因此基本上是发动机的动力需求变化时，由液相的LPG/氨(为气体喷射器11供给LPG/氨)的泵所产生的压力的变化，该压力通过压力调节器5由喷射器4所控制(已有所述)。应注意到地是，所述压力范围是从500r.p.m.所需的-1.0巴到6500r.p.m.所需的+2.0巴。

仅借助在图7中的非限制示例示出的是，当发动机转速、喷射时间及因此基本上是发动机的动力需求变化时，甲烷(为气体喷射器11供给甲烷)的压力的变化，该甲烷的压力通过压力调节器5由喷射器4所控制(已有所述)。应注意到地是，所述压力范围是从500r.p.m.所需的5.0巴到6500r.p.m.所需的13.5巴。

仅借助在图8中的非限制示例示出的是，当发动机转速、喷射时间和/或由于加速器的变阻器的信号变化而产生的浓混合物或稀混合物并因此基本上是发动机的动力需求变化时，随泵13的流和压力调节器5的喷射器4的频率变化、通过用于压力调节的控制单元9获得的液相的LPG/氨(为气体喷射器11供给LPG/氨)的压力变化。可注意到的是，所述压力增加/减小的范围是从0.3巴到4.4巴。

仅借助在图9中的非限制示例示出的是，当发动机转速、喷射时间和/或由于加速器的变阻器的信号变化而产生的浓混合物或稀混合物并因此基本上是发动机的动力需求变化时，随泵13的流的变化、通过用于压力调节的控制单元9获得的液相的LPG/氨(为气体喷射器11供给LPG/氨)的压力变化。可注意到的是，所述压力增加/减小的范围是从1.8巴到4.8巴。