双态液化石油气发动机总成 【技术领域】
本发明涉及发动机总成， 更具体地说涉及双态液化石油气发动机总成。背景技术 本节中的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息并且可能不构成现有技术。
液化石油气 (LPG) 发动机总成可以包括附接到燃料喷射器的燃料轨， 燃料喷射器 将液体燃料喷射入燃烧室或者喷射入与燃烧室相连通的喷射口中。LPG 发动机总成还可以 包括使燃料自燃料箱流经燃料轨的燃料泵。在温热条件下， 燃料轨中的燃料会被加热到蒸 气状态。 因此， 燃料泵可以在发动机起动前使燃料流经燃料轨， 从而对燃料轨中的燃料蒸气 进行吹扫 （purge） 。 这种对燃料轨中的燃料蒸气进行的吹扫会增加发动机起动所需的时间。
在燃料箱的加注事件中， 可能会升高燃料箱的温度和压力。升高的燃料箱压力会 增加用燃料加注燃料箱所需的加注压力和 / 或加注时间。
发明内容
一种液化石油气 （LPG） 燃料组件， 该组件可以包括 ： 液体 LPG 燃料喷射系统和蒸气 LPG 燃料喷射系统。液体 LPG 燃料喷射系统可以与 LPG 燃料箱和发动机的燃烧室相连通。 蒸气 LPG 燃料喷射系统可以与 LPG 燃料箱和发动机的进气歧管相连通。
一种发动机总成， 该总成可以包括 ： 发动机结构、 进气歧管、 和 LPG 燃料组件。 发动 机结构可以限定燃烧室， 进气歧管可以与燃烧室相连通。LPG 燃料组件可以包括 ： 容纳 LPG 燃料的 LPG 燃料箱、 与 LPG 燃料箱和燃烧室相连通的液体 LPG 燃料喷射系统、 以及与 LPG 燃 料箱和进气歧管相连通的蒸气 LPG 燃料喷射系统。
一种方法， 该方法可以包括 ： 在第一工况期间， 自与 LPG 燃料箱相连通的气化器向 发动机进气歧管提供蒸气 LPG 燃料， 并且在第二工况期间， 自 LPG 燃料箱向发动机的燃烧室 提供液体 LPG 燃料。
本发明还涉及以下技术方案。
方案 1. 一种液化石油气燃料组件， 包括 ： 液体液化石油气燃料喷射系统， 其与液化石油气燃料箱和发动机的燃烧室相连通 ； 以 及 蒸气液化石油气燃料喷射系统， 其与所述液化石油气燃料箱和所述发动机的进气歧管 相连通。
方案 2. 如方案 1 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述液体液化石油气 燃料喷射系统包括与所述液化石油气燃料箱和所述燃烧室相连通的燃料喷射器。
方案 3. 如方案 2 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述液体液化石油气 燃料喷射系统包括 ： 液化石油气燃料泵， 其与所述液化石油气燃料箱相连通 ； 以及 液化石油气燃料轨， 其与所述液化石油气燃料泵和所述燃料喷射器相连通， 其中， 所述液化石油气燃料泵可操作以自所述液化石油气燃料箱向所述液化石油气燃料轨提供液体 液化石油气燃料。
方案 4. 如方案 2 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述蒸气液化石油气 燃料喷射系统包括 ： 气化器， 其与所述液化石油气燃料箱相连通 ； 以及 流量控制装置， 其位于所述气化器和所述进气歧管之间并与它们相连通， 所述燃料组 件可在第一模式和第二模式下运行， 在所述第一模式下所述流量控制装置提供所述气化器 与所述进气歧管之间的连通， 在所述第二模式下所述燃料喷射器向所述燃烧室提供液体液 化石油气。
方案 5. 如方案 4 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述流量控制装置在 所述第一模式期间提供从所述气化器到所述进气歧管的流动路径， 并且从所述气化器到所 述进气歧管的压降提供蒸气液化石油气从所述气化器到所述进气歧管的流动。
方案 6. 如方案 5 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述气化器包括减压 结构， 当液化石油气燃料流经所述气化器时， 所述减压结构降低液化石油气燃料的压力， 从 而使液化石油气燃料从液体状态转变为蒸气状态。 方案 7. 如方案 6 所述的液化石油气燃料组件， 其特征在于， 所述气化器位于所述 液化石油气燃料箱内并且包括导热结构， 所述导热结构自所述液化石油气燃料箱内的液体 液化石油气燃料中吸收热量， 从而使所述气化器中的液体液化石油气燃料从液体状态转变 为蒸气状态。
方案 8. 一种发动机总成， 包括 ： 发动机结构， 其限定燃烧室 ； 进气歧管， 其与所述燃烧室相连通 ； 以及 液化石油气燃料组件， 所述组件包括 ： 液化石油气燃料箱， 其容纳液化石油气燃料 ； 液体液化石油气燃料喷射系统， 其与所述液化石油气燃料箱和所述燃烧室相连通 ； 以 及 蒸气液化石油气燃料喷射系统， 其与所述液化石油气燃料箱和所述进气歧管相连通。
方案 9. 如方案 8 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述液体液化石油气燃料喷射 系统包括与所述液化石油气燃料箱和所述燃烧室相连通的燃料喷射器。
方案 10. 如方案 9 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述液体液化石油气燃料喷 射系统包括 ： 液化石油气燃料泵， 其与所述液化石油气燃料箱相连通 ； 以及 液化石油气燃料轨， 其与所述液化石油气燃料泵和所述燃料喷射器相连通， 其中， 所述 液化石油气燃料泵可操作以自所述液化石油气燃料箱向所述液化石油气燃料轨提供液体 液化石油气燃料。
方案 11. 如方案 9 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述蒸气液化石油气燃料喷 射系统包括 ： 气化器， 其与所述液化石油气燃料箱相连通 ； 以及 流量控制装置， 其位于所述气化器和所述进气歧管之间并与它们相连通， 所述燃料组
件可在第一模式和第二模式下运行， 在所述第一模式下所述流量控制装置提供所述气化器 与所述进气歧管之间的连通， 在所述第二模式下所述燃料喷射器向所述燃烧室提供液体液 化石油气。
方案 12. 如方案 11 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述流量控制装置在所述第 一模式期间提供从所述气化器到所述进气歧管的流动路径， 从所述气化器到所述进气歧管 的压降提供蒸气液化石油气从所述气化器到所述进气歧管的流动。
方案 13. 如方案 12 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述气化器包括减压结构， 当液化石油气燃料流经所述气化器时， 所述减压机构降低液化石油气燃料的压力， 从而使 液化石油气燃料从液体状态转变为蒸气状态。
方案 14. 如方案 13 所述的发动机总成， 其特征在于， 所述气化器位于所述液化石 油气燃料箱内并且包括导热结构， 所述导热结构从所述液化石油气燃料箱内的液体液化石 油气燃料中吸收热量， 从而使所述气化器中的液体液化石油气燃料从液体状态转变为蒸气 状态。
方案 15. 一种方法， 包括 ： 在第一工况期间， 自与液化石油气燃料箱相连通的气化器向发动机的进气歧管提供蒸 气液化石油气燃料 ； 以及 在第二工况期间， 自所述液化石油气燃料箱向所述发动机的燃烧室提供液体液化石油 气燃料。
方案 16. 如方案 15 所述的方法， 还包括 ： 利用位于所述液化石油气燃料箱和所述 进气歧管之间的流量控制装置来控制所述蒸气液化石油气燃料流向所述进气歧管的流量。
方案 17. 如方案 16 所述的方法， 还包括 ： 在所述第一工况期间， 通过将所述液化 石油气燃料箱内的热量传递至所述气化器以使液体液化石油气转变为蒸气液化石油气， 来 降低所述液化石油气燃料箱内的温度。
方案 18. 如方案 17 所述的方法， 其特征在于， 所述提供液体液化石油气燃料包 括： 在第二工况期间， 经由燃料轨将液化石油气燃料分配到燃料喷射器， 并且经由所述燃料 喷射器将液体液化石油气燃料喷射入所述燃烧室。
方案 19. 如方案 18 所述的方法， 其特征在于， 所述第一工况包括燃料轨温度高于 燃料轨温度阈值， 其中所述燃料轨温度阈值表示液化石油气燃料从液体状态转变为蒸气状 态。
方案 20. 如方案 19 所述的方法， 其特征在于， 所述第二工况包括所述燃料轨温度 小于或等于所述燃料轨温度阈值。
从本文提供的描述中， 本发明的进一步的应用范围将变得显而易见。应当理解的 是， 本发明的描述和具体实例仅仅是为了说明的目的， 而不是意图限制本发明的范围。 附图说明
本文中所述的附图仅仅是为了说明的目的， 而不是意图以任何方式限制本发明的 范围。
图 1 是根据本发明的发动机总成的示意图。
图 2 是例示出根据本发明的发动机总成的运行的流程图。具体实施方式
以下的描述在性质上仅仅是示例性的， 而不是意图限制本发明、 其应用或用途。 应 当理解的是， 在所有附图中相应的附图标记表示类似的或相应的部件和特征。
现在参见图 1， 图中示意性示出了示例性的发动机总成 10。发动机总成 10 可以构 成液化石油气 (LPG) 发动机总成， 该发动机总成包括 ： 限定气缸孔 14 和喷射口 16 的发动机 结构 12、 活塞 18、 进气歧管 20、 排气歧管 22、 和燃料组件 23。发动机结构 12 可以包括 ： 限 定气缸孔 14 的气缸体、 和限定喷射口 16 的气缸盖。虽然图中所示发动机总成 10 包括直列 四缸发动机， 但应当理解的是， 本发明同样适用于具有任意气缸数量和排列的发动机， 包括 但不限于直列式发动机和 V 形发动机。
活塞 18 可以布置在气缸孔 14 内以在其中往复移动。进气歧管 20 可以与气缸孔 14 相连通， 从而将空气流 ( 由箭头 A 所指 ) 提供至气缸孔 14 中。排气歧管 22 可以与气缸 孔 14 相连通， 从而将排气 ( 由箭头 E 所指 ) 运离气缸孔 14。
燃料组件 23 可以构成 LPG 燃料组件， 该组件包括 ： 燃料箱 24、 燃料泵 26、 电动机 28、 第一燃料供给管路 30、 燃料轨 32、 燃料喷射器 34、 燃料回流管路 44、 气化器 45、 第二燃料 供给管路 46、 和流量控制装置 47。燃料泵 26 和电动机 28 可以位于燃料箱 24 内。燃料箱 24 可以构成 LPG 箱并且可以将 LPG 存储在其中。燃料泵 26 可以由电动机 28 驱动， 并且可 以产生自燃料箱 24 经过第一燃料供给管路 30 的燃料流 ( 由箭头 F 所指 )。 燃料泵 26、 电动机 28、 第一燃料供给管路 30、 燃料轨 32、 燃料喷射器 34、 和燃料回 流管路 44 可以构成液体 LPG 燃料喷射系统。燃料轨 32 可以包括 ： 与第一燃料供给管路 30 相连通的进口 38、 与进口 38 相连通的喷射通道 40、 和与喷射通道 40 相连通的出口 42。燃 料轨 32 可以接收来自燃料泵 26 的燃料流并且经过喷射通道 40 将燃料分配到燃料喷射器 34。燃料喷射器 34 可以向汽缸孔 14 提供燃料。作为非限制性的实例， 燃料喷射器 34 可以 将燃料直接喷射入汽缸孔 14 中。 可替代地， 燃料喷射器 34 可以将燃料喷射入喷射口 16 中， 并且活塞 18 在汽缸孔 14 中的往复运动可以产生将燃料自喷射口 16 吸入汽缸孔 14 中的真 空。燃料回流管 44 可以与出口 42 和燃料箱 24 相连通， 并且可以使燃料自燃料轨 32 返回 至燃料箱 24。
气化器 45、 第二燃料供给管路 46、 和流量控制装置 47 可以构成蒸气 LPG 燃料喷射 系统。气化器 45 可以设置在燃料箱 24 内并且与之相连通。第二燃料供给管路 46 可以与 气化器 45 和进气歧管 20 相连通。流量控制装置 47 可以与气化器 45 和进气歧管 20 相连 通， 并且位于气化器 45 和进气歧管 20 之间。作为非限制性的实例， 流量控制装置 47 可以 位于气化器 45 和第二燃料供给管路 46 之间、 位于第二燃料供给管路 46 和进气歧管 20 之 间、 或者位于第二燃料供给管路 46 内。
当燃料经过气化器 45 时， 气化器 45 可以将离开燃料箱 24 的燃料从液体转变为蒸 气。气化器 45 可以包括减压结构 48， 该减压结构可将经过气化器 45 的燃料的压力从燃料 箱压力降低至蒸气压力， 从而使流经气化器 45 的燃料从液体转变为蒸气。减压结构 48 可 以包括 ： 孔口、 喷嘴、 和 / 或机械阀 ( 例如球阀或针阀 )。燃料箱压力可以基于燃料箱 24 中 所容纳燃料的燃料温度和类型而变化。作为非限制性的实例， 若燃料温度是在 -10 摄氏度 到 40 摄氏度的范围并且燃料箱 24 中所容纳燃料的类型是丙烷， 则燃料箱压力可以是在 350
kPa 到 1,400 kPa 的范围。同样还是作为非限制性的实例， 蒸气压力可以小于 1,200 kPa， 更具体地， 蒸气压力可以约为 300 kPa。
气化器 45 可以包括导热结构 49， 该导热结构从燃料箱 24 内的燃料中吸收热量， 从而使气化器 45 中的燃料从液体转变为蒸气。导热结构 49 可以包括 ： 壳体和 / 或换热器 ( 例如管翅片式换热器、 板翅片式换热器、 或壳管式换热器 )。 气化器 45 可以位于燃料箱 24 的底部， 因为液体燃料在燃料箱 24 底部的浓度高于在燃料箱 24 顶部的浓度。
流量控制装置 47 可以自气化器 45 向进气歧管 20 提供燃料蒸气。当流量控制装 置 47 允许燃料经过时， 从燃料箱 24 到进气歧管 20 的压降可以使燃料从燃料箱 24 流经气 化器 45 和流量控制装置 47 而到达进气歧管 20。流量控制装置 47 可以将来自气化器 45 的 燃料分配入向进气歧管 20 所提供的空气中。作为非限制性的实例， 流量控制装置 47 可以 将燃料分配到经过第二燃料供给管路 46 而进入进气歧管 20 的空气中。可替代地， 流量控 制装置 47 可以附接到进气歧管 20， 从而将燃料直接分配入进气歧管 20。
作为非限制性的实例， 流量控制装置 47 可以包括电子燃料喷射器。可替代地， 流 量控制装置 47 可以包括安装到进气歧管 20 的混合器。在此方面， 当空气进入进气歧管 20 时， 通过在流量控制装置 47 中的空气阀可以产生文丘里效应 (Venturi effect)。 文丘里效 应可以产生作用于流量控制装置 47 中的弹簧加载隔膜的压降， 从而与流经进气歧管 20 的 空气的量成比例地分配燃料。 发动机总成 10 还可以包括 ： 控制模块 50、 冷却剂温度传感器 51、 油温度传感器 52、 燃料箱温度传感器 54、 和燃料箱压力传感器 56。本文中使用的术语 “模块” 是指专用集 成电路 (ASIC)、 电子电路、 执行一个或多个软件或固件程序的处理器 ( 共享的、 专用的、 或 成组的 ) 和存储器、 组合逻辑电路、 和 / 或提供所述功能的其他合适元件。控制模块 50 可 以控制电动机 28、 燃料喷射器 34、 和流量控制装置 47 的运行。作为非限制性的实例， 控制 模块 50 可以通过对向电动机 28、 燃料喷射器 34、 和流量控制装置 47 所发送的信号进行脉 冲宽度调制 (PWM) 来控制它们的运行。
冷却剂温度传感器 51 和油温度传感器 52 可以向控制模块 50 提供分别指示发动 机结构 12 中的油温度和发动机结构 12 中的冷却剂温度的信号。燃料箱温度传感器 54 和 燃料箱压力传感器 56 可以向控制模块 50 提供分别指示燃料箱 24 中的燃料温度和燃料箱 24 中的燃料压力的信号。
在图 2 所示的控制逻辑中， 例示了燃料组件 23 的运行。 在步骤 102， 当开始发动机 起动时， 控制模块 50 可以确定燃料轨 32 的温度是否高于燃料轨的温度阈值。燃料轨的温 度阈值可以是燃料轨 32 中的燃料从液体转变为蒸气的温度。可以利用开发测试来预先确 定燃料轨的温度阈值。
控制模块 50 可以基于来自冷却剂温度传感器 51 的冷却剂温度、 来自油温度传感 器 52 的油温度、 和发动机停机时间段来确定燃料轨 32 的温度。发动机停机时间段可以是 发动机总成 10 关闭的时段。控制模块 50 可以基于发动机总成 10 被最初关闭时冷却剂温 度与油温度之间的预定关系、 发动机停机时间段、 和燃料轨 32 的温度来确定燃料轨 32 的温 度。
若燃料轨 32 的温度高于燃料轨温度阈值， 则在步骤 104， 控制模块 50 可以使燃料 喷射器 34 和流量控制装置 47 在第一模式下运行。当在第一模式下运行时， 在步骤 106， 燃
料喷射器 34 可以停止向喷射口 16 提供液体燃料， 并且流量控制装置 47 可以向进气歧管 20 提供燃料蒸气。当在第一模式下运行时， 流量控制装置 47 可以提供从气化器 45 到进气歧 管 20 的流动路径。在燃料轨 32 的温度高于燃料轨温度阈值时， 控制模块 50 可以继续使燃 料喷射器 34 和流量控制装置 47 在第一模式下运行。
当流量控制装置 47 通过允许燃料自燃料箱 24 流到进气歧管 20 而经由气化器 45 抽吸燃料时， 气化器 45 可以将燃料箱 24 中的液体燃料转变为蒸气。当燃料流经气化器 45 并被气化器 45 气化时， 气化器 45 可以从燃料箱 24 中吸收热量。吸收的热量可以等于使燃 料流从液体转变为蒸气所需的气化热。因此， 流量控制装置 47 可以通过允许燃料箱 24 中 的液体燃料流经气化器 45 来降低燃料箱 24 的温度。
这样， 提供了一种双态 LPG 发动机总成， 该发动机总成使得在从液体 LPG 燃料喷射 系统中吹扫燃料蒸气时能够利用蒸气 LPG 燃料喷射系统来实现发动机运行。在从液体 LPG 燃料喷射系统中吹扫燃料蒸气时能够实现发动机运行， 可以缩短在热起动 ( 即， 发动机在 环境温度较热时起动 ) 期间发动机起动所需的时间。
在步骤 108， 控制模块 50 可以确定燃料箱 24 的温度是否高于燃料箱温度阈值。 燃 料箱温度阈值可以是导致符合工业标准的填充压力和 / 或填充时间的燃料箱 24 的最高温 度。可以利用开发测试预先确定燃料箱温度阈值。 若燃料箱 24 的温度高于燃料箱温度阈值， 则在步骤 104， 控制模块 50 可以使燃料 喷射器 34 和流量控制装置 47 在第一模式下运行。如上所述， 燃料喷射器 34 可以停止向喷 射口 16 提供液体燃料， 流量控制装置 47 可以在第一模式下向进气歧管 20 提供燃料蒸气。 在燃料箱 24 的温度高于燃料箱温度阈值时， 控制模块 50 可以继续使燃料喷射器 34 和流量 控制装置 47 在第一模式下运行。
这样， 本发明的 LPG 发动机总成可以降低燃料箱的温度， 由此降低燃料箱的压力。 降低燃料箱的压力则可以降低用燃料填充燃料箱所需的填充压力和 / 或填充时间。
若燃料箱 24 的温度低于或等于燃料箱温度阈值， 则在步骤 110， 控制模块 50 可以 使燃料喷射器 34 和流量控制装置 47 从在第一模式下运行转变为在第二模式下运行。当在 第二模式下运行时， 在步骤 112， 燃料喷射器 34 可以向喷射口 16 提供燃料， 并且流量控制 装置 47 可以停止向进气歧管 20 提供燃料。当燃料轨 32 的温度和燃料箱 24 的温度分别低 于或等于燃料轨温度阈值和燃料箱温度阈值时， 控制模块 50 可以继续使燃料喷射器 34 和 流量控制装置 47 在第二模式下运行。
这样， 当从燃料轨吹扫掉燃料蒸气时， 本发明的 LPG 发动机总成可以从蒸气 LPG 燃 料喷射系统转换为液体 LPG 燃料喷射系统。在此转换期间， 发动机可以仅以燃料蒸气、 仅以 液体燃料、 或以其组合来运行。作为非限制性的实例， 提供给发动机的燃料可以是 100% 的 蒸气与 0% 的液体、 0% 的蒸气与 100% 的液体、 以及这之间的任意百分比的蒸气与液体。 该转 换可以采用与蒸发排放 (EVAP) 系统将所收集的燃料蒸气释放到进气歧管中用于燃烧时所 采用方法相类似的方法来实施。
此外， 发动机可以用燃料蒸气与液体燃料的混合物来连续运行。这可以在开始使 燃料流经液体 LPG 燃料喷射系统以降低燃料箱的温度时发生。