Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к регулированию давления впрыска в транспортных средствах, работающих на газообразном топливе.
Уровень техники
Альтернативные виды топлива были разработаны в целях снижения растущих цен на традиционные виды топлива, а также снижения выброса отработавших газов. Например, эффективным альтернативным видом топлива считается природный газ. Для применения в двигателях внутреннего сгорания природный газ может храниться в сжатом виде в баллонах при высоком давлении. В этом случае для подачи сжатого природного раза (CNG) в камеру сгорания двигателя при более низком давлении применяется регулятор давления. Регулятор давления может осуществлять подачу газообразного топлива под определенным постоянным давлением в двигатель или это может быть регулятор переменного давления, обеспечивающий подачу газообразного топлива в двигатель под переменным давлением.
Регуляторы постоянного давления широко применяют в транспортных средствах, работающих на газообразном топливе, однако они имеют ряд недостатков. Подача топлива под постоянным, фиксированным давлением ограничивает динамический диапазон соответствующей топливной форсунки. В этой связи даже при низком потреблении топлива количество впрыскиваемого топлива остается одинаковым. Это приводит к тому, что топливная форсунка подвержена воздействию высоких давлений во время работы, что влияет на долговечность форсунки. Использование регулятора переменного давления, напротив, может увеличить динамический диапазон (или коэффициент рабочего регулирования) форсунки. Подача топлива под низким давлением при низком потреблении топлива обеспечивает большую длительность импульса впрыска топлива, которая, в свою очередь, позволяет впрыскивать меньшую стабильную массу топлива. Кроме того, изменение давления газообразного топлива позволяет использовать газообразное топливо при низком давлении во время холодного запуска двигателя, когда для открывания форсунок может быть использовано только минимальное напряжение. Кроме того, изменение давления может удовлетворить редко возникающую максимальную потребность в топливе, не снижая долговечности форсунки при каждом впрыске газообразного топлива под высоким давлением.
Несмотря на указанные потенциальные преимущества, известные регуляторы переменного давления являются дорогостоящими и имеют склонность к нестабильности. Например, в некоторых системах регулирование переменного давления достигается за счет подачи в камеру опорного давления регулятора давления впускного коллектора. Однако такая зависимость от давления во впускном коллекторе ограничивает функциональность регулятора давления в случае, когда разрежение во впускном коллекторе находится за пределами определенного диапазона. В других системах изменение давления достигают за счет изменения давления в камере опорного давления посредством клапана источника высокого давления. В качестве другого примера, один известный регулятор переменного давления осуществляет изменение давления газообразного топлива путем выполнения рабочего цикла основного клапана между регулятором и топливной рампой. Однако системы, регулирование давления в которых основано на использовании единственного клапана, через который проходит подача газообразного топлива высокого давления, могут не обладать достаточной надежностью. Кроме того, для приведения клапана в действие такие системы требуют использования электронной обратной связи по давлению.
Раскрытие изобретения
В одном примере некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены с помощью системы для двигателя, работающего на газообразном топливе, включающей в себя: бак для газообразного топлива; первый регулятор давления, имеющий камеру высокого давления, соединенную с баком для газообразного топлива, камеру низкого давления, соединенную с топливной рампой двигателя, и камеру опорного давления (эталонную); второй регулятор давления, соединенный с камерой опорного давления; первый клапан для управления потоком топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя; второй клапан для управления потоком топлива из второго регулятора давления в камеру опорного давления. Система также содержит контроллер с запоминающим устройством, на котором сохранены инструкции для регулировки клапанов на основании требуемого давления в топливной рампе. Таким образом, первый клапан может быть задействован для подачи газообразного топлива в топливную рампу двигателя под давлением, определенным характеристиками первого регулятора давления. Затем, при повышении требуемого давления в топливной рампе, может быть задействован второй клапан. Приведение в действие второго клапана позволяет газообразному топливу поступать через второй регулятор давления в камеру опорного давления, что приводит к увеличению давления в камере опорного давления и камере низкого давления при давлении, определенном характеристиками второго регулятора давления. Таким образом, система обеспечивает по крайней мере два различных давления в топливной рампе таким образом, что максимальная потребность в топливе может быть удовлетворена без необходимости постоянно поддерживать максимальное давление в топливной рампе.
В другом примере осуществления изобретения некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены с помощью способа регулирования давления газообразного топлива в двигателе, в котором повышают регулирующее давление в камере низкого давления первого регулятора давления путем управляемого увеличения потока газообразного топлива в камеру опорного давления первого регулятора через второй регулятор. Таким образом, в топливной рампе могут быть установлены несколько различных давлений с помощью изменения давления в камере опорного давления первого регулятора. Управление расходом газообразного топлива может осуществляться с помощью клапанов при изменении требуемого давления в топливной рампе, не учитывая механическую обратную связь по давлению для приведения в действие или отключения клапанов.
В еще одном примере осуществления изобретения некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены с помощью способа холодного запуска двигателя, в котором закрывают клапан, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой высокого давления первого регулятора газообразного топлива, и открывают клапан, соединяющий топливную рампу с камерой опорного давления первого регулятора газообразного топлива через второй регулятор газообразного топлива. Таким образом, газообразное топливо, уже имеющееся в топливной рампе, может быть использовано для установления низкого давления впрыска, которое может быть использовано при минимальном напряжении для открывания топливных форсунок, поскольку низкое давление впрыска требует низкого напряжения на форсунках.
Вышеуказанные и прочие преимущества, а также характеристики настоящего описания ясно выражены в следующем подробном описании при рассмотрении отдельно или со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными вариантами, которые решают некоторые из проблем, описанных выше или в какой-либо другой части данного описания.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведено схематическое изображение системы двигателя, работающего на газообразном топливе.
На Фиг. 2A приведено схематическое изображение системы регулирования давления газообразного топлива в рампе.
На Фиг. 2B приведено схематическое изображение системы регулирования давления газообразного топлива в рампе.
На Фиг. 3 представлена примерная высокоуровневая блок-схема для управления клапанами системы регулирования давления с Фиг. 2A-B.
Фиг. 4 представляет собой пример временной диаграммы, иллюстрирующий изменение различных параметров системы регулирования давления с Фиг. 2A-B во времени.
На Фиг. 5A приведено схематическое изображение системы регулирования давления газообразного топлива в рампе.
На Фиг. 5B приведено схематическое изображение системы регулирования давления газообразного топлива в рампе.
Фиг. 6 представляет собой примерную высокоуровневую блок-схему для управления клапанами системы регулирования давления с Фиг. 5A-B.
Фиг. 7 представляет собой пример временной диаграммы, иллюстрирующий изменение различных параметров системы регулирования давления с Фиг. 5A-B во времени.
Осуществление изобретения
Предложены системы и способы для регулятора переменного давления с целью управления давлением газообразного топлива в топливной рампе транспортного средства, работающего на газообразном топливе, например, транспортного средства с Фиг. 1. Регулятор переменного давления может содержать один или несколько регуляторов давления газа, соединенных с одним или несколькими клапанами, как изображено на Фиг. 2A-2B и 5A-5B. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, например, такую, как представлено на Фиг. 3 и 6. Примеры временных диаграмм для реализации данных систем и процедур управления показаны на Фиг. 4 и 7. Таким образом, несколько значений давления впрыска топлива могут быть установлены с помощью недорогих механических устройств.
На Фиг. 1 приведено схематическое изображение системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства включает в себя систему 8 двигателя, систему 14 управления и топливную систему 18. Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий несколько цилиндров 30. Двигатель 10 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссельную заслонку 62, соединенную по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий к выпускному каналу 35, который выбрасывает выхлопные газы в атмосферу через устройство 70 снижения токсичности выхлопа. Двигатель 10 может также иметь картер 79, в котором установлен коленчатый вал (не показан), при этом коленчатый вал может быть приведен в движение путем перемещения поршней цилиндров 30. Следует понимать, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, например, различные клапаны и датчики.
Система 14 управления, как показано, принимает данные от множества датчиков 16 (различные примеры которых указаны в данном документе) и отправляет сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых рассмотрены в данном описании). В качестве одного примера датчики 16 могут включать в себя датчик 124 абсолютного давления в коллекторе двигателя (MAP) и датчик 125 массового расхода воздуха (MAF) на впуске, датчик 126 выхлопных газов и датчик 127 температуры на выпуске, датчик 128 температуры в двигателе, датчик 33 давления, соединенный с топливопроводом для газообразного топлива, датчик 102 давления, соединенный с топливной рампой для газообразного топлива и т.д. Другие датчики, например, датчики давления, температуры, уровня топлива, воздушно-топливного соотношения и состава смеси, могут быть установлены в различных местах в транспортном средстве 6. В качестве другого примера исполнительные механизмы могут включать в себя топливный насос 21, топливную форсунку 66, дроссель 62, клапан 32 топливного бака и клапаны системы 34 регулирования давления. Возможные варианты систем регулирования давления описаны далее со ссылкой на Фиг. 2A-2B и Фиг. 5A-5B. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные сигналы от различных датчиков, обрабатывать входные сигналы и запускать исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные сигналы на основании инструкции или кода, записанного в нем, в соответствии с одной или несколькими процедурами. Примеры процедур управления приведены в данном документе со ссылкой на Фиг. 3 и 6.
Топливная система 18 может включать в себя один или несколько топливных баков. В соответствии с изображенным вариантом осуществления топливная система содержит топливный бак 20 под высоким давлением, предназначенный для подачи газообразного топлива в топливную рампу 52 посредством системы 34 регулирования давления. Топливный бак 20 может быть предназначен для хранения газообразного топлива под высоким давлением и подачи топлива в двигатель 10 через топливопровод 94 высокого давления, систему 34 регулирования давления и топливопровод 50 с регулируемым давлением. Например, газообразное топливо может представлять собой сжатый природный газ (CNG), сжиженный нефтяной газ (LPG), адсорбированный природный газ (ANG) или водородное топливо. В топливном баке 20 может храниться газообразное топливо под давлением в диапазоне от 10 до 700 бар (например, 0-100+ фунтов/дюйм2 для сжиженного природного газа (LNG), 500 фунтов/дюйм2 для ANG, 3600 фунтов/дюйм2, или 250 бар, для CNG и 5000-10000 фунтов/дюйм2 для водородного топлива).
Топливный бак 20 может быть дозаправлен газообразным горючим через топливоприемное отверстие 54. Контрольный клапан 55 (или два последовательных контрольных клапана, используемых для дублирования) могут быть установлены между топливным баком 20 и топливоприемным отверстием 54 для обеспечения правильного потока топлива. Топливо может быть подано из топливного бака 20 в форсунки двигателя 10, например, в форсунку 66, через топливную рампу 52. Несмотря на то, что изображена только одна форсунка, соединенная с топливной рампой 52, следует понимать, что для каждого цилиндра 30 предусмотрены дополнительные форсунки. В одном варианте осуществления, в котором топливная система 18 представляет собой систему прямого впрыска, форсунка 66 может представлять собой форсунку прямого впрыска. В другом варианте осуществления топливная система 18 представляет собой систему впрыска во впускные каналы, в которой форсунка 66 может представлять собой форсунку впрыска во впускные каналы. В других вариантах осуществления каждый цилиндр может включать в себя одну или несколько форсунок, включая форсунку прямого впрыска и форсунку впрыска во впускные каналы.
Топливный бак 20 может быть соединен с клапаном 32 топливного бака для регулирования давления газообразного топлива, подаваемого топливопровод 94. Клапан 32 топливного бака может быть выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в топливопровод 94 под давлением, аналогичным давлению в баке. В качестве альтернативы клапан топливного бака может быть задействован даже при потребности в высоком давлении впрыска топлива, причем управление системой регулирования давления, расположенной ниже по потоку относительно клапана, может быть воплощено таким образом, чтобы обеспечить регулирование давления в топливной рампе до достаточно высокого значения давления. Данный процесс может быть предпочтительным в вариантах осуществления, в которых поток газообразного топлива под высоким давлением, проходящий через различные компоненты, которые могут быть включены в топливопровод 94 (например, фильтры, клапаны и т.д.), может привести к износу компонентов.
Топливный бак 20 может быть также соединен с системой 34 регулирования давления для обеспечения подачи газообразного топлива в топливную рампу 52 и из нее - в форсунку 66 при различных значениях давления. В одном варианте осуществления в топливном баке 20 может храниться газообразное топливо под давлением в диапазоне от 10 до 700 бар, при этом система 34 регулирования давления может регулировать давление в топливной рампе в различных диапазонах от 2 до 40 бар (например, от 2 до 10 бар для CNG). Как изложено далее со ссылкой на Фиг. 2A-2B и 5A-5B, система 34 регулирования давления может быть соединена с трубопроводом 92 сброса давления. Трубопровод 92 сброса давления может соединять камеру опорного давления с одним или несколькими из следующих компонентов или сред, такими как впускной коллектор, картер, угольный фильтр паров топлива, вакуум эжектора, вакуум вакуумного насоса или атмосфера.
Топливная система 18 может также включать в себя топливный бак 22, выполненный с возможностью подавать в топливную рампу 53 топливо, имеющее химические и физические свойства, отличные от свойств газообразного топлива (например, жидкое топливо). Несмотря на то, что представленные варианты осуществления включают в себя отдельные топливные рампы для двух различных видов топлива, в некоторых вариантах может быть использована общая топливная рампа. В топливном баке 22 может храниться жидкое топливо, например, бензин, топливо с различными концентрациями спирта, различные топливные смеси этанола и бензина (например, E10, E85) и/или их сочетания. Как показано, топливный бак 22 может быть соединен с топливным насосом 21 для подачи в топливную рампу 53 топлива под давлением. Топливный бак 22 может содержать датчик 114 давления и топливоприемное отверстие 83, которое может быть использовано для дозаправки топливного бака 22 жидким топливом.
Топливная рампа 53 может быть соединена с топливной форсункой 67. Топливо может быть подано из топливного бака 22 на форсунку 67 через топливную рампу 53. Несмотря на то, что изображена только одна форсунка, соединенная с каждой топливной рампой, следует понимать, что для каждого цилиндра 30 предусмотрены дополнительные форсунки. В одном варианте осуществления, в котором топливная система 18 представляет собой систему прямого впрыска, форсунка 67 может представлять собой форсунку прямого впрыска. В другом варианте осуществления топливная система 18 представляет собой систему впрыска во впускные каналы, в которой форсунка 67 может представлять собой форсунку впрыска во впускные каналы. В других вариантах осуществления каждый цилиндр может иметь одну или несколько форсунок как прямого впрыска, так и впрыска во впускные каналы.
Насос 21 может не подкачивать топливо из топливного бака 22 в топливную рампу 53, когда подача жидкого топлива в двигатель нежелательна (например, при выключенном двигателе или когда необходима только подача газообразного топлива в двигатель). Датчик 103 давления в топливной рампе, установленный на топливной рампе 53, может быть предназначен для определения текущего значения давления в топливной рампе и передачи полученного значения на контроллер 12 системы 14 управления. В некоторых вариантах осуществления управление насосом 21 может быть воплощено на основании давления в топливной рампе, измеренного датчиком 103 и/или на основании других значений параметров. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления контрольный клапан (не показан) может быть расположен между топливным баком 22 и топливной рампой 53 для обеспечения правильного потока топлива из топливного бака 22.
На Фиг. 2A и 2B представлены детальные чертежи примеров систем регулирования давления, например, системы 34 регулирования давления, представленной на Фиг. 1. Другие варианты осуществления изобретения представлены на Фиг. 5A и 5B и описаны далее. Система 34 регулирования давления включает в себя регулятор 200 высокого давления и регулятор 201 низкого давления. Регулятор 200 высокого давления содержит камеру 84 высокого давления, в которую через трубопровод 94 поступает газообразное топливо из топливного бака 20, камеру 86 низкого давления, из которой газообразное топливо, регулируемое по давлению, поступает через топливопровод 50 с регулируемым давлением в топливную рампу 52 и камеру 88 опорного давления. Аналогично механическому регулятору давления регулятор 200 высокого давлению имеет мембрану 98 и клапан 100. Положение клапана 100 относительно отверстия в стенке 104, разделяющей камеру 84 высокого давления и камеру 86 низкого давления, определяет скорость потока газа из камеры 84 высокого давления в камеру 86 низкого давления. Положение клапана 100 зависит от давления в камере 88 опорного давления и камере 86 низкого давления, а также силы сжатия, создаваемой пружиной 96, соединенной с нижней частью регулятора 38 с одного конца и нижней частью мембраны 98 с другого конца. Когда давление в камере опорного давления повышается, в камере 86 низкого давления необходимо более высокое давление для достижения какого-либо заданного положения клапана 100. Например, камера высокого давления может сообщаться с камерой низкого давления через отверстие, если давление в камере опорного давления превышает пороговое значение, которое соответствует давлению, при котором мембрана перемещает клапан 100 в область выше стенки 104. Когда давление в камере опорного давления понижается, в камере 86 низкого давления необходимо создать более низкое давление для достижения равновесия сил.
Однако в отличие от механических регуляторов давления, которые устанавливают постоянное, фиксированное давление в камере опорного давления, чтобы обеспечить постоянное, фиксированное регулирующее давление в камере низкого давления, система 34 регулирования давления соединяет регулятор 201 низкого давления с камерой 88 опорного давления, обеспечивая изменение давления в камере опорного давления, при этом давление в камере опорного давления, в свою очередь, изменяет регулирующее давление в камере 86 низкого давления.
В большинстве случаев, когда бак 20 для газообразного топлива соединен с системой 34 регулирования давления, камера 84 высокого давления содержит газообразное топливо под более высоким давлением, чем в камере 86 низкого давления. Газообразное топливо, содержащееся в баке 20 для газообразного топлива под высоким давлением, может быть подано в камеру 84 высокого давления через топливопровод 94 высокого давления. Количество газообразного топлива в камере 84 высокого давления может быть затем направлено в камеру 86 низкого давления через клапан 100 таким образом, что давление газообразного топлива в камере 86 низкого давления будет ниже, чем в камере 84 высокого давления. Таким образом, газообразное топливо может быть направлено в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52 под давлением более низким, чем в топливопроводе 94 высокого давления и баке 20 для газообразного топлива.
В вариантах осуществления, изображенных на Фиг. 2A и 2B, система 34 регулирования давления содержит основной клапан 205. В данных вариантах осуществления система 34 регулирования давления имеет вспомогательный топливопровод 210. Как показано, регулятор 201 низкого давления и вспомогательный клапан 215 соединены со вспомогательным топливопроводом 210. Как показано, трубопровод 92 сброса давления также соединен со вспомогательным топливопроводом 210. Трубопровод 92 сброса давления может иметь отверстие 220 с постоянным или изменяемым размером. В некоторых вариантах осуществления отверстие 220 может быть заменено регулируемым клапаном.
Регулятор 201 низкого давления может включать в себя каналы для входного давления, выходного давления и опорного давления. Как показано на Фиг. 2A и 2B, трубопровод может соединять камеру опорного давления регулятора низкого давления с атмосферой. В других вариантах осуществления регулятор 201 низкого давления может иметь независимо создаваемое опорное давление. В данных вариантах осуществления трубопровод сброса давления, обеспечивающий постоянный сброс давления, может не понадобиться, поскольку регулятор низкого давления может быть способен повышать и понижать давление на участке ниже по потоку, в камере 88 опорного давления.
В примере с Фиг. 2A основной клапан 205 соединен с топливопроводом 94 высокого давления выше по потоку от отвода для вспомогательного топливопровода 210. Основной клапан 205 может быть приведен в действие и отключен с помощью сигналов контроллера 12. Если была подана команда открыть основной клапан 205, то газообразное топливо в топливопроводе 94 высокого давления может поступать в камеру 84 высокого давления регулятора 200 высокого давления и в регулятор 201 высокого давления через вспомогательный топливопровод 210.
В варианте осуществления изобретения с Фиг. 2A вспомогательный клапан 215 соединен со вспомогательным топливопроводом 210 ниже по потоку от регулятора 201 низкого давления. При открытом основном клапане 205, если вспомогательный клапан 215 открыт, газообразное топливо может быть подано из регулятора низкого давления в камеру 88 опорного давления регулятора 200 высокого давления. Таким образом, давление в камере опорного давления может быть повышено. Повышенное давление в камере опорного давления увеличивает давление топлива в камере 86 низкого давления (регулирующее давление), благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повышает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. Если после этого закрывается вспомогательный клапан 215, то газообразное топливо может быть откачано из камеры опорного давления через отверстие 220 в трубопровод 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере опорного давления может вернуться на стационарный уровень, что снижает регулирующее давление в камере 86 низкого давления. Это, в свою очередь, понижает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. Газообразное топливо, выпущенное из камеры опорного давления с помощью закрывания вспомогательного клапана 215, может быть направлено в систему 8 двигателя через трубопровод 92 сброса давления, например, во впускной коллектор 44, картер 79, вакуум эжектора, вакуум вакуумного насоса или угольный фильтр 27 паров топлива. В качестве альтернативы откачанное газообразное топливо может быть удалено в атмосферу.
В варианте осуществления изобретения с Фиг. 2B основной клапан 205 соединен с топливопроводом 50 с регулируемым давлением выше по потоку от регулятора 200 высокого давления. Основной клапан 205 может быть приведен в действие и отключен сигналами контроллера 12. В случае соединения с топливопроводом с регулируемым давлением, основной клапан 205 может быть использован в качестве блокирующего клапана топливной рампы и может быть закрыт для предотвращения сообщения между системой 34 регулирования давления и топливной рампой 52, когда подача газообразного топлива в двигатель нежелательна (например, при выключенном двигателе, или когда необходима только подача жидкого топлива в двигатель). В противном случае, основной клапан 205 может быть открыт, чтобы топливо могло поступать из системы 34 регулирования давления в топливную рампу 52. В отличие от клапанов в системах, которые изменяют давление в топливной рампе за счет циклической работы клапана, расположенного между регулятором давления и топливной рампой, основной клапан 205 может быть простым клапаном, который можно переключать между полностью открытым и полностью закрытым положениями, и который не используется для изменения давления топлива, подаваемого в топливную рампу. Однако в других вариантах осуществления система 34 регулирования давления может управлять рабочим циклом основного клапана 205 на основании обратной связи от датчика давления в топливной рампе таким образом, чтобы клапан работал совместно с другими механизмами регулирования давления систем или заменял их при выбранных рабочих условиях.
В примере осуществления изобретения с Фиг. 2B вспомогательный клапан 215 соединен со вспомогательным топливопроводом 210 выше по потоку от регулятора 201 низкого давления. При открытом основном клапане 205, если вспомогательный клапан 215 открыт, газообразное топливо может поступать из топливного бака в регулятор низкого давления и далее в камеру опорного давления 88 регулятора 200 высокого давления. Таким образом, может быть повышено давление в камере опорного давления, что увеличивает давление топлива в камере 86 низкого давления (регулирующее давление), благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повышает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. Если после этого закрывается вспомогательный клапан 215, то газообразное топливо может быть откачано из камеры опорного давления через отверстие 220 в трубопровод 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере опорного давления может быть возвращено к стационарному уровню, что понижает регулирующее давление в камере 86 низкого давления. Это, в свою очередь, понижает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. При закрывании клапана 215 пополнение камеры 88 опорного давления прекращается, и давление в камере 88 опорного давления будет выровнено относительно давления в трубопроводе 92. Газообразное топливо, выпущенное из камеры 88 опорного давления через трубопровод 92 сброса давления, может быть направлено в систему 8 двигателя, например, во впускной коллектор 44, картер 79, вакуум эжектора, вакуум вакуумного насоса или угольный фильтр 27 паров топлива. В качестве варианта откачанное газообразное топливо может быть удалено в атмосферу.
Следует понимать, что термины «регулятор высокого давления» и «регулятор низкого давления» (и/или «регулятор более высокого давления» и «регулятор более низкого давления») использованы в данном документе для того, чтобы охарактеризовать регуляторы в зависимости от относительных давлений газообразного топлива на выходах регуляторов. Другими словами, в большинстве случаев давление газообразного топлива, выходящего из регулятора высокого давления, отрегулировано таким образом, чтобы оно было больше давления газообразного топлива, выходящего из регулятора низкого давления. В одном варианте регулятор высокого давления может устанавливать давление на 7 бар, а регулятор низкого давления может устанавливать давление на 3 бар. В вариантах, изображенных на Фиг. 2A и 2B, если основной клапан 205 открыт, а вспомогательный клапан 215 закрыт, то газообразное топливо, выходящее из камеры 86 низкого давления, будет иметь на выходе давление, равное 7 бар. Если после этого открывается вспомогательный клапан 215, то газообразное топливо может быть подано в камеру опорного давления 88 под давлением 3 бар. В свою очередь, газообразное топливо, выходящее из камеры 86 низкого давления, будет иметь на выходе давление, равное 10 бар.
Система 34 регулирования давления может регулировать давление в топливной рампе на основании электронной обратной связи от топливной рампы. Датчик 103 давления в топливной рампе может быть выполнен с возможностью определения текущего значения давления в топливной рампе и передачи полученного значения на контроллер 12 системы 14 управления. Если текущее давление в топливной рампе находится вне пределов диапазона требуемого давления в топливной рампе, определенного на основании условий работы двигателя, то контроллер может осуществить управление клапанами 205 и 215 с целью создания требуемого давления в топливной рампе. Пример процедуры управления для возможных систем регулирования давления, изображенных на Фиг. 2A и 2B, представлена на Фиг. 3.
Регуляторы переменного давления, представленные на Фиг. 2A и 2B (а также регуляторы переменного давления, представленные на Фиг. 5A и 5B) могут задействовать систему для двигателя, работающего на газообразном топливе и включающую в себя бак для газообразного топлива; первый регулятор давления с камерой высокого давления, соединенной с баком для газообразного топлива, камерой низкого давления, соединенной с топливной рампой двигателя, и камерой опорного давления; второй регулятор давления, соединенный с камерой опорного давления; первый клапан для управления потоком топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя; второй клапан для управления потоком топлива из второго регулятора давления в камеру опорного давления; и контроллер с запоминающим устройством, на котором сохранены инструкциями для регулировки клапанов на основании требуемого давления в топливной рампе. В некоторых вариантах осуществления первый регулятор давления может быть регулятором высокого давления, а второй регулятор давления может быть регулятором низкого давления. Система может также включать в себя первый топливопровод, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой высокого давления, и второй топливопровод, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой опорного давления посредством второго регулятора давления и второго клапана, и может также включать в себя трубопровод для сброса давления, соединенный со вторым топливопроводом ниже по потоку от второго регулятора давления и второго клапана и выше по потоку от камеры опорного давления. Контроллер может также иметь запоминающее устройство, на котором сохранены инструкции для приведения в действие второго клапана (при задействованном первом клапане) при повышении требуемого давления в топливной рампе. Кроме того, контроллер также может содержать инструкции для отключения второго клапана (при задействованных первом и втором клапанах) при понижении требуемого давления в топливной рампе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения топливо, выходящее из камеры опорного давления по трубопроводу сброса давления, может быть направлено в двигатель для сгорания. Система может также включать в себя первый топливопровод, соединяющий камеру низкого давления с топливной рампой двигателя, и второй топливопровод, соединяющий топливную рампу двигателя с камерой опорного давления посредством второго регулятора давления и второго клапана, и может также включать в себя трубопровод сброса давления, соединенный со вторым топливопроводом ниже по потоку от второго регулятора давления и второго клапана и выше по потоку от камеры опорного давления. Контроллер может также иметь запоминающее устройство, на котором сохранены инструкции для приведения в действие второго клапана при повышении требуемого давления в топливной рампе, а также инструкции для отключения второго клапана при понижении требуемого давления в топливной рампе.
Таким образом, первый клапан может быть задействован для подачи газообразного топлива в топливную рампу двигателя под давлением, определенным характеристиками первого регулятора давления. Затем при повышении требуемого давления в топливной рампе может быть задействован второй клапан. Приведение в действие второго клапана позволяет газообразному топливу поступать через второй регулятор давления в камеру опорного давления, тем самым увеличивая давление в камере опорного давления и камере низкого давления до значения, определенного характеристиками второго регулятора давления. Таким образом, система обеспечивает по крайней мере два различных давления в топливной рампе таким образом, что максимальная потребность в топливе может быть удовлетворена без необходимости постоянно поддерживать максимальное давление в топливной рампе.
Фиг. 3 представляет собой логическую схему процедуры 350 работы регулятора давления газа в системе подачи газообразного топлива, например, в топливной системе, представленной на Фиг. 1, включающей в себя регулятор давления газообразного топлива, например, систему 34 регулирования давления, представленную на Фиг. 2A и 2B. Процедура 350 может быть выполнена контроллером 12 и может быть запущена во время работы транспортного средства или при включении зажигания. Процедура 350 может начинаться на этапе 355, на котором происходит определение условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут быть измерены, оценены или логически определены и могут включать в себя различные параметры работы транспортного средства, например, скорость транспортного средства, а также различные параметры работы двигателя, например, режим работы двигателя, скорость вращения двигателя, температуру двигателя, температуру выхлопных газов, уровень наддува, давление в коллекторе (MAP), массовый расход воздуха (MAF), крутящий момент, потребляемую мощность и т.д.
Затем на этапе 360 процедура 350 может предусматривать проверку, находится ли транспортное средство в рабочем режиме потребления газообразного топлива, или транспортное средство в скором времени перейдет в режим потребления газообразного топлива. Режим работы от газообразного топлива может представлять собой режим потребления только газообразного топлива, режим потребления двух видов топлива, гибридный режим работы от электричества и газообразного топлива или другой рабочий режим, в котором происходит впрыск газообразного топлива в по крайней мере один цилиндр сгорания.
Если транспортное средство не работает от газообразного топлива и транспортное средство не будет переведено в режим потребления газообразного топлива, то процедура 350 может перейти к этапу 365. На этапе 365 процедура 350 может предусматривать закрывание или удержание в закрытом положении основного и вспомогательного клапанов подачи газообразного топлива (например, основного клапана 205 подачи газообразного топлива и вспомогательного клапана 215 подачи газообразного топлива, как показано на Фиг. 2A и 2B). Если один или оба клапана открыты, то контроллер 12 может закрыть клапаны, перекрыв сообщение между баком 20 для газообразного топлива и рампой 52 для газообразного топлива. После этого процедура 350 завершается.
Если транспортное средство работает от газообразного топлива или будет переведено в режим потребления газообразного топлива, то процедура 350 может перейти к этапу 370. На этапе 370 процедура 350 может предусматривать открывание основного клапана 205 подачи газообразного топлива. Открывание основного клапана 205 подачи газообразного топлива позволяет соединить бак 20 для газообразного топлива и рампу 52 для газообразного топлива и допустить поступление газообразного топлива в топливопровод 50 с регулируемым давлением под давлением, определенным регулятором 200 высокого давления.
На этапе 375 процедура 350 предусматривает проверку, превышает ли требуемое давление в топливной рампе пороговое значение. Требуемое давление в топливной рампе может быть вычислено или оценено на основании условий работы двигателя, например, режима работы двигателя, доступных уровней топлива, крутящего момента двигателя, потребляемой двигателем мощности и т.д. Пороговое значение давления в топливной рампе может быть заранее заданным значением или может быть вычислено как функция от текущих условий работы двигателя. Если требуемое давление в топливной рампе не превышает пороговое значение, то процедура 350 переходит к этапу 380.
На этапе 380 процедура 350 может предусматривать закрывание или поддержание в закрытом состоянии вспомогательного клапана 215 подачи газообразного топлива. Таким образом, регулятор 201 низкого давления может быть отсоединен от камеры 88 опорного давления. Если газообразное топливо было направлено в камеру 88 опорного давления, то топливо может быть затем выведено из камеры 88 опорного давления через отверстие 220 по трубопроводу 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере 88 опорного давления будет практически равно атмосферному. Это, в свою очередь, приведет к падению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 от стенки 104. В свою очередь, газообразное топливо, поступающее в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52, будет подано под давлением, практически равным заранее заданному значению для регулятора 200 высокого давления. После этого процедура 350 завершается.
Если требуемое давление в топливной рампе превышает пороговое значение, то процедура 350 переходит к этапу 385. На этапе 385 процедура 350 может предусматривать открывание или поддержание в открытом состоянии вспомогательного клапана 215 подачи газообразного топлива. Таким образом, регулятор 201 низкого давления может быть соединен с камерой 88 опорного давления. Газообразное топливо из бака 20 для газообразного топлива может быть подано в регулятор 201 низкого давления через вспомогательный топливопровод 210. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления на величину, практически равную заранее заданному значению для регулятора 201 низкого давления. Это также приведет к повышению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повысит давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. Давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52, может быть практически равно сумме заранее заданных значений регулятора 200 высокого давления и регулятора 201 низкого давления. После этого процедура 350 завершается.
Процедура 350 может также предусматривать проверку, продолжает ли требуемое давление в топливной рампе превышать пороговое значение. Если требуемое давление в топливной рампе продолжает превышать пороговое значение, то процедура 350 может предусматривать поддержание основного и вспомогательного клапанов подачи газообразного топлива в открытом состоянии. После этого процедура 350 завершается. Если требуемое давление в топливной рампе упало ниже порогового значения, то процедура 350 может предусматривать закрывание вспомогательного клапана 215 подачи газообразного топлива. Таким образом, регулятор 201 низкого давления может быть отсоединен от камеры 88 опорного давления. Газообразное топливо может быть затем отведено из камеры 88 опорного давления через отверстие 220 по трубопроводу 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере 88 опорного давления будет практически равным атмосферному давлению или давлению, наблюдаемому в трубопроводе 92 сброса давления. Это, в свою очередь, приведет к падению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 от стенки 104. В свою очередь, газообразное топливо, поступающее в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52, будет подано под давлением, практически равным заранее заданному значению для регулятора 200 высокого давления. После этого процедура 350 завершается.
Логическая схема, представленная на Фиг. 3 (а также схема, представленная на Фиг. 6) может быть выполнена одним или несколькими способами. В одном варианте осуществления изобретения предусмотрен способ регулирования давления газообразного топлива в двигателе при котором приводят в действие первый клапан для направления топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя посредством первого регулятора давления, повышают регулирующее давление в камере низкого давления первого регулятора давления посредством приведения в действие второго клапана для увеличения потока газообразного топлива в камеру опорного давления первого регулятора давления посредством второго регулятора давления; и, когда задействованы первый и второй клапаны, отключают второй клапан при понижении требуемого давления в топливной рампе двигателя, сохраняя поток газообразного топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя. В некоторых вариантах осуществления повышение регулирующего давления в камере низкого давления первого регулятора давления также повышает давление газообразного топлива в топливной рампе двигателя. Способ может также предусматривать понижение регулирующего давления в камере низкого давления первого регулятора давления за счет закрывания первого клапана, соединяющего камеру опорного давления с баком для газообразного топлива посредством второго регулятора давления. В некоторых вариантах осуществления понижение регулирующего давления в камере низкого давления первого регулятора давления также включает в себя выпуск газообразного топлива из камеры опорного давления через трубопровод сброса давления. В некоторых вариантах осуществления камера опорного давления и второй регулятор давления соединены с топливной рампой посредством второго клапана. Способ может также предусматривать изменение регулирующего давления в камере низкого давления на основании требуемого давления в топливной рампе. В некоторых вариантах осуществления второй клапан соединяет второй регулятор давления и камеру опорного давления с трубопроводом сброса давления.
Таким образом, несколько различных давлений в топливной рампе могут быть установлены путем изменения давления в камере опорного давления первого регулятора давления. Управление расходом газообразного топлива может быть реализовано с помощью клапанов в ответ на изменение требуемого давления в топливной рампе, не учитывая механическую обратную связь по давлению для приведения в действие или отключения клапанов.
Фиг. 4 представляет собой пример временной диаграммы 400, иллюстрирующий изменение различных параметров системы регулирования давления с Фиг. 2A-B во времени. Временная диаграмма может изображать возможную процедуру регулирования давления, например, процедуру 350, представленную на Фиг. 3. Временная диаграмма 400 включает в себя график 410 изменения текущего давления в топливной рампе, график 420 изменения требуемого давления в топливной рампе, график 430 изменения состояния основного клапана и график 440 изменения состояния вспомогательного клапана.
До момента времени t0 транспортное средство может быть выключено или работает в режиме, не требующем впрыска газообразного топлива. В момент t0 требуемое давление в топливной рампе возрастает от 0 до значения, не превышающего пороговое значение 425. Реагируя на такое повышение требуемого давления в топливной рампе, основной клапан подачи газообразного топлива может быть приведен в действие, как показано на графике 430. Как показано на графике 410, задействование основного клапана вызывает повышение давления в топливной рампе до требуемого значения. В данном варианте задействование основного клапана аналогично открыванию клапана при 100%-ной нагрузке. В некоторых вариантах осуществления клапан может быть открыт при различных нагрузках для дополнительного контроля давления в топливной рампе.
В момент t1 требуемое давление в топливной рампе возрастает до значения, превышающего пороговое значение 425. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при повышении крутящего момента двигателя. Реагируя на такое повышение требуемого давления в топливной рампе, может быть приведен в действие вспомогательный клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 440. Одновременно остается открытым основной клапан подачи газообразного топлива. Как показано на графике 410, задействование вспомогательного клапана вызывает повышение давления в топливной рампе до требуемого значения. В данном варианте задействование вспомогательного клапана аналогично открыванию клапана при 100%-ной нагрузке. В некоторых вариантах клапан может быть открыт при различных рабочих циклах для дополнительного контроля давления в топливной рампе. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 2, задействование вспомогательного клапана вызывает подачу газообразного топлива в камеру опорного давления регулятора высокого давления, повышая давление газообразного топлива, поступающего в топливную рампу.
В момент времени t2 требуемое давление в топливной рампе падает ниже порогового значения 425. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при уменьшении крутящего момента двигателя. Реагируя на такое падение требуемого давления в топливной рампе, может быть закрыт вспомогательный клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 440. Одновременно остается открытым основной клапан подачи газообразного топлива. Как показано на графике 410, закрывание вспомогательного клапана вызывает падение давления в топливной рампе до требуемого уровня. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 2, закрывание вспомогательного клапана приводит к выпуску газообразного топлива из камеры опорного давления регулятора высокого давления через трубопровод сброса давления. Это приводит к снижению давления газообразного топлива, поступающего в топливную рампу.
В момент времени t3 требуемое давление в топливной рампе падает до 0. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при выключении зажигания или переключении режимов работы двигателя. Реагируя на такое падение требуемого давления в топливной рампе, может быть закрыт основной клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 430. Закрывание основного клапана подачи газообразного топлива перекрывает сообщение между баком для газообразного топлива и рампой для газообразного топлива. Как показано на графике 410, закрывание основного клапана вызывает падение давления в топливной рампе до 0.
На Фиг. 5A и 5B представлены детальные чертежи других примеров систем регулирования давления, например, системы 34 регулирования давления, представленной на Фиг. 1. Как описано далее со ссылкой на Фиг. 2A и 2B, система 34 регулирования давления включает в себя регулятор 300 высокого давления и регулятор 301 низкого давления. Регулятор 300 высокого давления содержит камеру 84 высокого давления, в которую поступает газообразное топливо из топливного бака 20 через трубопровод 94, а также камеру 86 низкого давления, из которой регулируемое по давлению газообразное топливо поступает в топливную рампу 52 через топливопровод 50 с регулируемым давлением, а также камеру 88 опорного давления. Регулятор 300 высокого давления содержит мембрану 98 и клапан 100. Положение клапана 100 относительно отверстия в стенке 104, разделяющей камеру 84 высокого давления и камеру 86 низкого давления, определяет скорость потока газа из камеры 84 высокого давления в камеру 86 низкого давления. Положение клапана 100 зависит от давления в камере 88 опорного давления и в камере 86 низкого давления, а также силы сжатия, создаваемой пружиной 96, соединенной с нижней частью регулятора 38 давления с одного конца и нижней частью мембраны 98 с другого конца. При повышении давления в камере опорного давления для достижения какого-либо заданного положения клапана 100 необходимо более высокое давление в камере 86 низкого давления. В данных вариантах осуществления система 34 регулирования давления соединяет регулятор 301 низкого давления с камерой 88 опорного давления, обеспечивая изменение давления в камере опорного давления, при этом давление в камере опорного давления, в свою очередь, изменяет регулирующее давление в камере 86 низкого давления.
Как описано выше со ссылкой на Фиг. 2A и 2B, в большинстве случаев, когда бак 20 для газообразного топлива соединен с системой 34 регулирования давления топлива, камера 84 высокого давления содержит газообразное топливо под более высоким давлением, чем газообразное топливо, содержащееся в камере 86 низкого давления. Газообразное топливо, содержащееся в баке 20 для газообразного топлива под высоким давлением, может быть подано в камеру 84 высокого давления через топливопровод 94 высокого давления. Количество газообразного топлива в камере 84 высокого давления может быть затем направлено в камеру 86 низкого давления через клапан 100 таким образом, что давление газообразного топлива в камере 86 низкого давления будет ниже, чем давление газообразного топлива в камере 84 высокого давления. Таким образом, газообразное топливо может быть направлено в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52 под давлением ниже, чем давление топлива в топливопроводе 94 высокого давления и баке 20 для газообразного топлива.
В примере воплощения изобретения, изображенном на Фиг. 5A, система 34 регулирования давления включает в себя основной клапан 305. В данных вариантах осуществления система 34 регулирования давления имеет вспомогательный топливопровод 310. Как показано, регулятор 301 низкого давления и вспомогательный клапан 315 соединены со вспомогательным топливопроводом 310. Как показано, трубопровод 92 сброса давления также соединен со вспомогательным топливопроводом 310. Трубопровод 92 сброса давления может иметь отверстие 320 с постоянным или изменяемым размером. В некоторых вариантах осуществления отверстие 320 может быть заменено регулируемым клапаном.
Регулятор 301 низкого давления может иметь каналы для входного давления, выходного давления и опорного давления. Как показано на Фиг. 5A и 5B трубопровод может соединять камеру опорного давления регулятора низкого давления с атмосферой. В других вариантах осуществления регулятор 301 низкого давления может иметь независимо создаваемое опорное давление. В данных вариантах осуществления трубопровод для сброса давления, обеспечивающий постоянный сброс давления, может не понадобиться, поскольку регулятор низкого давления может быть способен как повысить, так и понизить давление ниже по потоку в камере 88 опорного давления.
В вариантах осуществления, изображенных на Фиг. 5A и 5B, основной клапан 305 соединен с топливопроводом 94 высокого давления выше по потоку от регулятора 300 высокого давления. Основной клапан 305 может быть приведен в действие и отключен с помощью сигналов контроллера 12. Если была подана команда открыть основной клапан 305, то газообразное топливо в топливопроводе 94 высокого давления может протекать в камеру 84 высокого давления регулятора 300 высокого давления. Основной клапан 305 может быть использован как блокирующий клапан топливной рампы и может быть закрыт для прекращения сообщения между системой 34 регулирования давления и топливной рампой 52, когда подача газообразного топлива в двигатель нежелательна (например, при выключенном двигателе, или когда необходима только подача жидкого топлива в двигатель). Кроме того, основной клапан 305 может быть открыт таким образом, чтобы топливо могло поступать из системы 34 регулирования давления в топливную рампу 52. В отличие от клапанов в системах, которые изменяют давление в топливной рампе с помощью циклической работы клапана, расположенного между регулятором давления и топливной рампой, основной клапан 305 может быть простым клапаном с управлением, который можно переключать между полностью открытым и полностью закрытым положениями и который не служит для изменения давления топлива, подаваемого в топливную рампу. Однако в других вариантах осуществления система 34 регулирования давления может управлять рабочим циклом основного клапана 305 на основании обратной связи от датчика давления в топливной рампе таким образом, чтобы клапан работал совместно с другими механизмами регулирования давления систем или заменял их при выбранных рабочих условиях.
В примере осуществления изобретения, изображенном на Фиг. 5A, вспомогательный клапан 315 соединен со вспомогательным топливопроводом 310 ниже по потоку от регулятора 301 низкого давления. Если вспомогательный клапан 315 открыт, газообразное топливо может поступать из топливной рампы через регулятор 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления регулятора 300 высокого давления. Таким образом, может быть повышено давление в камере опорного давления. Повышенное давление в камере опорного давления увеличивает давление топлива в камере 86 низкого давления (регулирующее давление), благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повышает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку от топливной рампы 52. При закрывании клапана 315 пополнение камеры опорного давления 88 прекращается, и давление в камере 88 опорного давления будет выровнено с давлением, наблюдаемым в трубопроводе 92. Газообразное топливо, выпущенное из камеры опорного давления 88 через трубопровод 92 сброса давления, может быть направлено в систему 8 двигателя, например, во впускной коллектор 44, картер 79, вакуум эжектора, вакуум вакуумного насоса или угольный фильтр 27 паров топлива. В качестве варианта откачанное газообразное топливо может быть удалено в атмосферу.
Таким образом, система регулирования давления, изображенная на Фиг. 5A, может использовать давление в топливной рампе для регулирования давления в камере опорного давления. Путем управления положением клапанов 305 и 315 может быть также реализован контроль давления в топливопроводе 50 с регулируемым давлением. Если основной клапан 305 закрыт, и вспомогательный клапан 315 также закрыт, то чистый поток газообразного топлива, направляемый в топливопровод 50 с регулируемым давлением или топливную рампу 52, отсутствует. При закрытом основном клапане 305 и открытом вспомогательном клапане 315 газообразное топливо может быть подано из топливной рампы 52 в камеру 88 опорного давления с помощью вспомогательного топливопровода 310. Таким образом, газообразное топливо пройдет через регулятор 301 низкого давления. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления, что увеличит давление в камере 86 низкого давления. Повышение давления в камере 86 низкого давления приведет к повышению давления газообразного топлива в топливопроводе 50 с регулируемым давлением и далее в топливной рампе 52 до уровня, практически равного заданному значению для регулятора 301 низкого давления. При закрытом основном клапане 305 и открытом вспомогательном клапане 315 данная конфигурация может привести к первому заданному низкому давлению, которое может быть выбрано при работе с низким давлением в топливной рампе, например, во время прокрутки двигателя при предельно низких температурах.
В другом случае при открытом основном клапане 305 и закрытом вспомогательном клапане 315 давление в камере опорного давления 88 будет равно атмосферному. Газообразное топливо будет подано из топливного бака в камеру 84 высокого давления, при этом газообразное топливо будет подано из камеры низкого давления в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52 при давлении, практически равном заданному значению для регулятора 300 высокого давления. При открытом основном клапане 305 и закрытом вспомогательном клапане 315 данная конфигурация может привести ко второму заданному нормальному давлению, которое может быть выбрано при нормальных рабочих условиях.
В другом случае при открытом основном клапане 305 и открытом вспомогательном клапане 315 газообразное топливо может быть подано из топливного бака в камеру 84 высокого давления, и газообразное топливо может быть подано из топливной рампы через регулятор 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления с помощью вспомогательного топливопровода 310. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления, что увеличит давление в камере 86 низкого давления. Повышение давления в камере 86 низкого давления приведет к повышению давления газообразного топлива в топливопроводе 50 с регулируемым давлением и далее в топливной рампе 52 до значения, практически равного сумме заданных значений для регулятора 300 высокого давления и регулятора 301 низкого давления.
В примере, изображенном на Фиг. 5A, вспомогательный клапан 325 соединен со вспомогательным топливопроводом 310 ниже по потоку от регулятора 301 низкого давления. В данном примере вспомогательный клапан 325 представляет собой трехходовой клапан, соединенный как со вспомогательным топливопроводом 310, так и с трубопроводом 92 сброса давления. В отношении данного варианта реализации вспомогательный клапан 325 описан в качестве трехходового клапана, переключаемого между первым и вторым положениями; однако следует понимать, что могут быть применены и различные другие конструкции клапана без отступления от объема данного изобретения. Вспомогательный клапан 325 может иметь положение, установленное с помощью инструкций, получаемых от контроллера 12.
Вспомогательный клапан 325 может быть установлен в первое положение, в котором первое отверстие клапана выровнено с впускным отверстием трубопровода 92 сброса давления, а второе отверстие клапана выровнено с частью вспомогательного топливопровода 310 таким образом, чтобы поток газообразного топлива мог проходить из камеры 88 опорного давления через вспомогательный клапан 325, а третье отверстие клапана не совпадает с отверстием вспомогательного топливопровода 310 таким образом, чтобы поток газообразного топлива не мог проходить из регулятора 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления. Функционально это может быть аналогично закрытому положению, описанному для вспомогательного клапана 315, как показано на Фиг. 5A.
Например, при перемещении вспомогательного клапана 325 в первое положение, газообразное топливо может быть откачано из камеры опорного давления через отверстие 220 в трубопровод 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере опорного давления может быть возвращено к стационарному уровню, что снижает регулирующее давление в камере 86 низкого давления. Это, в свою очередь, понижает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. При задействовании клапана 325 пополнение камеры 88 опорного давления прекращается, и давление в камере 88 опорного давления приходит в равновесие с тем же давлением, наблюдаемым в трубопроводе 92. Газообразное топливо, выпущенное из камеры 88 опорного давления через трубопровод 92 сброса давления, может быть направлено в систему 8 двигателя, например, во впускной коллектор 44, картер 79, вакуум эжектора, вакуум вакуумного насоса или угольный фильтр 27 паров топлива. В качестве варианта откачанное газообразное топливо может быть удалено в атмосферу.
Вспомогательный клапан 325 может быть установлен во второе положение, в котором первое отверстие клапана выровнено с впускным отверстием вспомогательного топливопровода 310, а второе отверстие клапана выровнено с выпускным отверстием вспомогательного топливопровода 310 таким образом, чтобы поток газообразного топлива мог проходить из регулятора 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления. Функционально это может быть аналогично открытому положению, описанному в отношении вспомогательного клапана 315, как показано на Фиг. 5 А, несмотря на то, что трубопровод 92 сброса давления может быть перекрыт.При данном положении газообразное топливо может быть подано из топливной рампы через регулятор 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления регулятора 300 высокого давления. Таким образом, может быть повышено давление в камере опорного давления. Повышенное давление в камере опорного давления увеличивает давление топлива в камере 86 низкого давления (регулирующее давление), благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повышает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. В данном случае при открытом основном клапане 305 и если вспомогательный клапан 325 установлен во второе положение, газообразное топливо может поступать из топливного бака в камеру 84 высокого давления, и из топливной рампы через регулятор 301 низкого давления в камеру 88 опорного давления через вспомогательный топливопровод 310. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления, что увеличит давление в камере 86 низкого давления. Повышение давления в камере 86 низкого давления приведет к возникновению повышенного давления газообразного топлива в топливопроводе 50 с регулируемым давлением и далее в топливной рампе 52 при давлении, практически равном сумме заданных значений для регулятора 300 высокого давления и регулятора 301 низкого давления.
Если основной клапан 305 закрыт, а вспомогательный клапан 325 установлен во второе положение, газообразное топливо может поступать из топливной рампы 52 в камеру 88 опорного давления через вспомогательный топливопровод 310. Таким образом, газообразное топливо пройдет через регулятор 301 низкого давления. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления, что увеличит давление в камере 86 низкого давления. Повышение давления в камере 86 низкого давления приведет к возникновению повышенного давления газообразного топлива в топливопроводе 50 с регулируемым давлением и далее в топливной рампе 52 при давлении, практически равном заданному значению для регулятора 301 низкого давления. Если основной клапан 305 закрыт, а вспомогательный клапан 325 установлен во второе положение, данная конфигурация может обеспечить первое заданное низкое давление, которое может быть выбрано при работе с низким давлением в топливной рампе, например, во время прокрутки двигателя при предельно низких температурах.
Как показано на Фиг. 5B, система 34 регулирования давления может также включать в себя коалесцирующий фильтр 330, соединенный с топливопроводом 50 с регулируемым давлением.
Следует понимать, что термины «регулятор высокого давления» и «регулятор низкого давления» (и/или «регулятор более высокого давления» и «регулятор более низкого давления») использованы в данном описании для различения регуляторов в зависимости от относительных давлений газообразного топлива на выходах регуляторов. Другими словами, в большинстве случаев газообразное топливо, выходящее из регулятора высокого давления, отрегулировано таким образом, чтобы его давление превышало давление газообразного топлива, выходящего из регулятора низкого давления. В одном варианте регулятор высокого давления устанавливать давление на 7 бар, а регулятор низкого давления может устанавливать давление на 3 бар. В примере, изображенном на Фиг. 5A, если основной клапан 305 открыт, а вспомогательный клапан 315 закрыт, то газообразное топливо, выходящее из камеры 86 низкого давления, будет иметь на выходе давление, равное 7 бар. Если после этого открывают вспомогательный клапан 315, то газообразное топливо может поступать в камеру 88 опорного давления под давлением 3 бар. В свою очередь, газообразное топливо, выходящее из камеры 86 низкого давления, будет иметь на выходе давление, равное 10 бар. В данном случае при закрытом основном клапане 305 и открытом вспомогательном клапане 315 газообразное топливо может выходить из камеры 88 опорного давления под давлением 3 бар, а из камеры 86 низкого давления под давлением 3 бар, тем самым обеспечивая увеличение давления газообразного топлива в топливной рампе в замкнутом контуре.
Система 34 регулирования давления может регулировать давление в топливной рампе на основании электронной обратной связи от топливной рампы. Датчик 102 давления в топливной рампе может быть предназначен для определения текущего значения давления в топливной рампе и передачи полученного значения на контроллер 12 системы 14 управления. Если текущее давление в топливной рампе находится вне пределов диапазона требуемого давления в топливной рампе, определенного на основании условий работы двигателя, то контроллер может осуществить управление клапанами 305 и 315 с целью получения требуемого давления в топливной рампе. Возможная процедура управления для возможных систем регулирования давления, изображенных на Фиг. 5A и 5B, представлена на Фиг. 6.
Фиг. 6 представляет собой логическую схему для возможной процедуры 600 работы регулятора давления газа в системе подачи газообразного топлива, например, в топливной системе, представленной на Фиг. 1, включающей в себя регулятор давления газообразного топлива, например, систему 34 регулирования давления, представленную на Фиг. 5A. Процедура 600 может быть выполнена контроллером 12 и может быть запущена во время работы транспортного средства или при включении зажигания. Процедура 600 может начинаться на этапе 605, где происходит определение условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут быть измерены, оценены или логически определены и могут включать в себя различные параметры работы транспортного средства, например, скорость транспортного средства, а также различные условия работы двигателя, например, режим работы двигателя, скорость вращения двигателя, температуру двигателя, температуру выхлопных газов, уровень наддува, давление в коллекторе (MAP), массовый расход воздуха (MAF), крутящий момент, потребляемую мощность и т.д.
Затем на этапе 610 процедура 600 может предусматривать проверку, находится ли транспортное средство в рабочем режиме потребления газообразного топлива, или в скором времени перейдет в режим потребления газообразного топлива. Режим газообразного топлива может представлять собой режим потребления только газообразного топлива, режим потребления двух видов топлива, гибридный режим работы от электричества и газообразного топлива или другой режим работы, в котором происходит впрыск газообразного топлива в по крайней мере один цилиндр сгорания.
Если транспортное средство не работает от газообразного топлива и не будет переведено в режим потребления газообразного топлива, то процедура 600 может перейти к этапу 615. На этапе 615 процедура 600 может предусматривать закрывание или удержание в закрытом положении основного и вспомогательного клапанов подачи газообразного топлива (например, основного клапана 305 подачи газообразного топлива и вспомогательного клапана 315 подачи газообразного топлива, как показано на Фиг. 5A). Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива в первое положение понижения давления. Если один или оба клапана открыты, то контроллер 12 может закрыть клапаны, перекрыв сообщение между баком 20 для газообразного топлива и рампой 52 для газообразного топлива. После этого процедура 600 завершается.
Если транспортное средство работает от газообразного топлива или будет переведено в режим потребления газообразного топлива, то процедура 600 может перейти к этапу 620. На этапе 620 процедура 600 может предусматривать проверку, находится ли транспортное средство в данный момент в состоянии холодного запуска. Данный этап может включать в себя оценку условий работы двигателя, определенных на этапе 605, а также определение напряжения, которое может быть использовано для впрыска топлива. Если холодный запуск не имеет места, то процедура 600 переходит к этапу 630. Если холодный запуск имеет место, то процедура 600 переходит к этапу 625. На этапе 625 процедура 600 может предусматривать открывание вспомогательного клапана подачи газообразного топлива, например, вспомогательного клапана 315 подачи газообразного топлива, показанного на Фиг. 5A. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива во второе разблокированное положение. Основной клапан для подачи газообразного топлива, например, основной клапан 305 для подачи газообразного топлива или другой запорный клапан на стороне высокого давления регулятора 300 высокого давления может быть закрыт или оставлен закрытым одновременно с открыванием вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного клапана. Как описано выше, в данном положении газообразное топливо может поступать из топливной рампы 52 в камеру 88 опорного давления через вспомогательный топливопровод 310. Таким образом, газообразное топливо пройдет через регулятор 301 низкого давления. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления, что увеличит давление в камере 86 низкого давления. Повышение давления в камере 86 низкого давления приведет к возникновению повышенного давления газообразного топлива в топливопроводе 50 с регулируемым давлением и далее в топливной рампе 52 до уровня, практически равного заданному значению для регулятора 301 низкого давления. Это может привести к установке нижнего давления, что обеспечит впрыск топлива под низким давлением для холодного запуска или для других случаев, когда для впрыска газоообразного топлива доступно лишь минимальное напряжение.
На этапе 630 процедура 600 предусматривает проверку, превышает ли требуемое давление в топливной рампе первое пороговое значение. Первое пороговое значение может быть заранее заданным давлением в топливной рампе, либо может быть функцией от текущих условий работы двигателя. Если данная проверка выполнена после подтверждения холодного запуска, то может быть предусмотрен заранее заданный период времени или последовательность событий, которая будет завершена до сравнения давления в топливной рампе с первым пороговым значением. Если требуемое давление в топливной рампе не превышает первое пороговое значение, то процедура 600 может перейти к этапу 635. На этапе 635 процедура 600 может предусматривать закрывание или удержание в закрытом состоянии основного клапана подачи газообразного топлива. После этого процедура 600 завершается.
Если требуемое давление в топливной рампе превышает первое пороговое значение, то процедура 600 может перейти к этапу 640. На этапе 640 процедура 600 может предусматривать закрывание или удержание в закрытом положении вспомогательного клапана подачи газообразного топлива, открывание основного клапана подачи газообразного топлива и соединение бака 20 для газообразного топлива с рампой 52 для газообразного топлива. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива в первое положение снижения давления. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 5A, в данном положении давление в камере 88 опорного давления равно атмосферному давлению. Газообразное топливо будет поступать из топливного бака в камеру 84 высокого давления, при этом газообразное топливо будет подано из камеры низкого давления в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52 при давлении, практически равном заданному значению для регулятора 300 высокого давления. Это может привести к установке основного или нормального значения давления для давления в топливной рампе, которое может быть выбрано в большинстве рабочих условиях.
На этапе 645 процедура 600 может предусматривать проверку, превышает ли требуемое давление в топливной рампе второе пороговое значение, которое больше первого порогового значения. Требуемое давление в топливной рампе может быть вычислено или оценено на основании условий работы двигателя, например, режима работы двигателя, доступных уровней топлива, крутящего момента двигателя, потребляемой двигателем мощности и т.д. Пороговое значение давления в топливной рампе может быть заранее заданным значением или может быть вычислено в виде функции от текущих условий работы двигателя. Если требуемое давление в топливной рампе не превышает второе пороговое значение давления, то процедура 600 переходит к этапу 650.
На этапе 650 процедура 600 может предусматривать закрывание или поддержание в закрытом состоянии вспомогательного клапана 315 подачи газообразного топлива. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива в первое положение понижения давления. Таким образом, регулятор 301 низкого давления может быть отсоединен от камеры 88 опорного давления. Если газообразное топливо было направлено в камеру 88 опорного давления, то топливо может быть затем выведено из камеры 88 опорного давления через отверстие 320 по трубопроводу 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере 88 опорного давления будет практически равным атмосферному давлению. Это, в свою очередь, приведет к падению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 от стенки 104. В свою очередь, газообразное топливо, поступающее в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52, будет подано под давлением, практически равным заранее заданному значению для регулятора 300 высокого давления. После этого процедура 600 завершается.
Если требуемое давление в топливной рампе превышает пороговое значение давления, то процедура 600 переходит к этапу 655. На этапе 655 процедура 600 может предусматривать открывание или удержание в открытом состоянии вспомогательного клапана 315 подачи газообразного топлива. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива во второе, разблокированное положение. Таким образом, регулятор 301 низкого давления может быть соединен с камерой 88 опорного давления. Газообразное топливо из бака 20 для газообразного топлива может поступать в регулятор 301 низкого давления через вспомогательный топливопровод 310. Это, в свою очередь, приведет к повышению давления в камере 88 опорного давления на величину, практически равную заранее заданному значению для регулятора 301 низкого давления. Это также приведет к повышению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 к стенке 104. Это, в свою очередь, повышает давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52. Давление топлива, направляемого в топливопровод 50 с регулируемым давлением и ниже по потоку к топливной рампе 52 может быть практически равно сумме заранее заданных значений регулятора 300 высокого давления и регулятора 301 низкого давления. После этого способ 600 может быть окончен.
Процедура 600 может также предусматривать проверку, продолжает ли требуемое давление в топливной рампе превышать второе пороговое значение. Если требуемое давление в топливной рампе продолжает превышать второе пороговое значение, то процедура 600 может предусматривать поддержание основного и вспомогательного клапанов подачи газообразного топлива в открытом состоянии. После этого процедура 600 завершается. Если требуемое давление в топливной рампе упало ниже порогового значения, то процедура 600 может предусматривать закрывание вспомогательного клапана 315 подачи газообразного топлива. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, данный этап может включать в себя установку вспомогательного клапана 315 для подачи газообразного топлива в первое положение (положение снижения давления). Таким образом, регулятор 301 низкого давления может быть отсоединен от камеры 88 опорного давления. Газообразное топливо может быть затем выведено из камеры 88 опорного давления через отверстие 320 по трубопроводу 92 сброса давления. Таким образом, давление в камере 88 опорного давления будет практически равным атмосферному давлению. Это, в свою очередь, приведет к падению давления в камере 86 низкого давления, благодаря перемещению мембраны 98 от стенки 104. В свою очередь, газообразное топливо, поступающее в топливопровод 50 с регулируемым давлением и далее в топливную рампу 52, будет подано под давлением, практически равным заранее заданному значению для регулятора 300 высокого давления. После этого способ 600 может быть окончен.
Логическая схема, представленная на Фиг. 6, может быть выполнена одним или несколькими способами. В одном варианте осуществления изобретения для холодного запуска двигателя закрывают клапан, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой высокого давления первого регулятора газообразного топлива, и открывают клапан, соединяющий топливную рампу с камерой опорного давления первого регулятора газообразного топлива посредством второго регулятора газообразного топлива. Таким образом, газообразное топливо, уже имеющееся в топливной рампе, может быть использовано для установления низкого давления впрыска, которое может быть применено, когда имеет место минимальное напряжение для открывания топливных форсунок, поскольку низкое давление впрыска требует низкого напряжения для форсунок.
Фиг. 7 представляет собой пример временной диаграммы 700, иллюстрирующий изменение во времени различных параметров системы регулирования давления с Фиг. 5A. Временная диаграмма может изображать возможную процедуру регулирования давления, например, процедуру 600, представленную на Фиг. 6. Временная диаграмма 700 включает в себя график 710 изменения текущего давления в топливной рампе, график 720 изменения требуемого давления в топливной рампе, график 730 изменения состояния основного клапана и график 740 изменения состояния вспомогательного клапана. График 740 изменения состояния вспомогательного клапана изображает первое и второе положение вспомогательного клапана. Как описано выше в отношении системы, представленной на Фиг. 5A, вспомогательный клапан 315 может быть установлен в первое, закрытое положение или во второе, открытое положение. Для системы, изображенной на Фиг. 5B, вспомогательный клапан 325 может быть установлен в первое, положение снижения давления или во второе, открытое положение. Как для клапана 315, так и для клапана 325 первое положение перекрывает сообщение регулятора 301 низкого давления с камерой 88 опорного давления, а второе положение обеспечивает соединение регулятора 301 низкого давления с камерой 88 опорного давления. В данном варианте положением по умолчанию, или выключенным положением, является первое положение, а включенным положением является второе положение.
До момента времени t0 транспортное средство может быть выключено или работать в режиме, не требующем впрыска газообразного топлива. В момент t0 требуемое давление в топливной рампе возрастает от 0 до значения, не превышающего первое пороговое значение 725. Реагируя на данное повышение требуемого давления в топливной рампе, вспомогательный клапан подачи газообразного топлива может быть установлен во второе положение, как показано на графике 740. Как показано на графике 720, задействование вспомогательного клапана вызывает повышение давления в топливной рампе до требуемого уровня. В данном варианте задействование вспомогательного клапана аналогично открыванию клапана при 100%-ной нагрузке. В некоторых вариантах клапан может быть открыт при различных нагрузках для дополнительного контроля давления в топливной рампе.
В момент времени t1 требуемое давление в топливной рампе возрастает до значения, превышающего основное пороговое значение 725, но ниже вспомогательного порогового значения 726. Реагируя на такое повышение требуемого давления в топливной рампе, может быть приведен в действие основной клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 730. Одновременно вспомогательный клапан подачи газообразного топлива может быть установлен в первое положение, как показано на графике 740. Как показано на графике 740, задействование основного клапана одновременно с отключением вспомогательного клапана вызывает повышение давления в топливной рампе до требуемого уровня. В данном варианте задействование основного клапана аналогично открыванию клапана при 100%-ной нагрузке. В некоторых вариантах клапан может быть открыт при различных нагрузках для дополнительного контроля давления в топливной рампе.
В момент времени t2 требуемое давление в топливной рампе возрастает до значения, превышающего второе пороговое значение 726. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при повышении крутящего момента двигателя. Реагируя на такое повышение требуемого давления в топливной рампе, может быть приведен в действие вспомогательный клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 740. Одновременно основной клапан подачи газообразного топлива остается открытым. Как показано на графике 710, задействование вспомогательного клапана вызывает повышение давления в топливной рампе до требуемого давления в топливной рампе. В данном варианте задействование вспомогательного клапана аналогично открыванию клапана при 100%-ной нагрузке. В некоторых вариантах осуществления клапан может быть открыт при различных нагрузках для дополнительного контроля давления в топливной рампе. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 5A и 5B, задействование вспомогательного клапана вызывает подачу газообразного топлива в камеру опорного давления регулятора высокого давления, повышая давление газообразного топлива, поступающего в топливную рампу.
В момент времени t3 требуемое давление в топливной рампе падает ниже порогового значения 726, но превышает пороговое значение 725. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при уменьшении крутящего момента двигателя. Реагируя на такое падение требуемого давления в топливной рампе, может быть деактивирован вспомогательный клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 740. Одновременно основной клапан подачи газообразного топлива остается открытым. Как показано на графике 710, отключение вспомогательного клапана вызывает падение давления в топливной рампе до требуемого уровня. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 5A и 5B, отключение вспомогательного клапана приводит к выпуску газообразного топлива из камеры опорного давления регулятора высокого давления через трубопровод сброса давления. Это приводит к снижению давления газообразного топлива, поступающего в топливную рампу.
В момент времени t4 требуемое давление в топливной рампе падает до 0. Это может произойти по причине изменения условий работы, например, при выключении зажигания или переключении режимов работы двигателя. Реагируя на такое падение требуемого давления в топливной рампе, может быть закрыт основной клапан подачи газообразного топлива, как показано на графике 730. Закрывание основного клапана подачи газообразного топлива перекрывает сообщение между баком для газообразного топлива и рампой для газообразного топлива. Как показано на графике 710, закрывание основного клапана вызывает падение давления в топливной рампе до 0.
Следует понимать, что описанные конфигурации и способы являются примерными по свое сути, и точное их воспроизведение не рассматривается как единственно возможное, так как допускаются различные вариации. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитному четырехцилиндровому и другим видам двигателя. Предметом настоящего изобретения являются все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие особенности, функции и/или свойства, описанные выше.
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная система для ДВС, работающего на газообразном топливе, включающая в себя: бак для газообразного топлива; первый регулятор давления 200 с камерой высокого давления 84, соединенной с баком для газообразного топлива, камерой низкого давления 86, соединенной с топливной рампой ДВС, и камерой опорного давления 88. Система содержит: второй регулятор давления 201, соединенный с камерой опорного давления 88; первый клапан 205 для управления потоком топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу ДВС; второй клапан 215 для управления потоком топлива из второго регулятора давления 201 в камеру опорного давления 88; и контроллер с запоминающим устройством, на котором сохранены инструкции для регулировки клапанов на основании требуемого давления в топливной рампе. Система обеспечивает по крайней мере два различных давления в топливной рампе таким образом, что максимальная потребность в топливе может быть удовлетворена без необходимости постоянно поддерживать максимальное давление в топливной рампе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Топливная система для двигателя, работающего на газообразном топливе, содержащая:
бак для газообразного топлива;
первый регулятор давления, имеющий камеру высокого давления, соединенную с баком для газообразного топлива, камеру низкого давления, соединенную с топливной рампой двигателя, и камеру опорного давления;
второй регулятор давления, соединенный с камерой опорного давления;
первый клапан для управления потоком топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя;
второй клапан для управления потоком газообразного топлива из второго регулятора давления в камеру опорного давления;
первый топливопровод, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой высокого давления, и второй топливопровод, соединяющий бак для газообразного топлива с камерой опорного давления через второй регулятор давления и второй клапан;
трубопровод сброса давления, соединенный со вторым топливопроводом ниже по потоку от второго регулятора давления и второго клапана и выше по потоку от камеры опорного давления; и
контроллер с запоминающим устройством, на котором сохранены инструкции для регулировки первого и второго клапанов на основе требуемого давления в топливной рампе;
при этом первый регулятор давления представляет собой регулятор высокого давления, а второй регулятор давления представляет собой регулятор низкого давления,
причем запоминающее устройство контроллера дополнительно содержит инструкции для, когда задействованы первый и второй клапаны, отключения второго клапана при понижении требуемого давления в топливной рампе, сохраняя поток газообразного топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу.
2. Система по п. 1, в которой запоминающее устройство контроллера содержит инструкции для приведения в действие второго клапана при повышении требуемого давления в топливной рампе, когда задействован первый клапан.
3. Система по п. 1, в которой топливо, выходящее из камеры опорного давления по трубопроводу сброса давления, направляется в двигатель для сгорания.
4. Система по п. 1, в которой давление в камере низкого давления зависит от силы сжатия пружины, присоединенной в камере опорного давления.
5. Система по п. 1, в которой топливо, выходящее из камеры опорного давления по трубопроводу сброса давления, направляется в двигатель для сгорания.
6. Способ регулирования давления газообразного топлива в двигателе, при котором:
приводят в действие первый клапан для направления топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя посредством первого регулятора давления;
повышают регулирующее давление в камере низкого давления первого регулятора давления посредством приведения в действие второго клапана для увеличения потока газообразного топлива в камеру опорного давления первого регулятора давления посредством второго регулятора давления; и,
когда задействованы первый и второй клапаны, отключают второй клапан при понижении требуемого давления в топливной рампе двигателя, сохраняя поток газообразного топлива из бака для газообразного топлива в топливную рампу двигателя.
7. Способ по п. 6, при котором при повышении регулирующего давления в камере низкого давления первого регулятора дополнительно повышают давление газообразного топлива в топливной рампе двигателя.
8. Способ по п. 6, при котором дополнительно понижают регулирующее давление в камере низкого давления первого регулятора давления путем закрывания второго клапана.
9. Способ по п. 8, при котором при понижении регулирующего давления в камере низкого давления первого регулятора дополнительно выполняют выпуск газообразного топлива из камеры опорного давления через трубопровод сброса давления.
10. Способ по п. 8, при котором регулирующее давление в камере низкого давления дополнительно изменяют на основе требуемого давления в топливной рампе.
| УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОГО РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОДАЧИ ГАЗА, В ЧАСТНОСТИ МЕТАНА ИЛИ ВОДОРОДА, В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ПОДАЧИ ГАЗА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО | 2007 |
|
RU2438034C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ГАЗА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1991 |
|
RU2029127C1 |
| US 5483943 A, 16.01.1996. | |||
