Способ эксплуатации двигателя (варианты)

Способ эксплуатации двигателя (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к впрыску газообразного топлива и, в частности, к вариантам способа эксплуатации двигателя.

Для снижения темпа роста стоимости традиционных видов топлива и уменьшения выбросов выхлопных газов были разработаны альтернативные типы топлива. Например, перспективным альтернативным видом топлива был признан природный газ. Для использования в автомобильной промышленности природный газ может быть сжат и храниться в газообразном состоянии в цилиндрах под высоким давлением. Для подачи сжатого природного газа (СПГ) под низким давлением в камеру сгорания двигателя через топливную форсунку может быть использован регулятор давления. Во время запуска двигателя в топливной рампе, по которой топливо подается в топливную форсунку, может создаваться чрезмерное давление. Топливная рампа, находящаяся под повышенным давлением, может создавать большой перепад давлений у открывающейся внутрь форсунки, который может препятствовать открытию форсунки и задерживать (или предотвращать) запуск двигателя. Кроме того, во время прокручивания двигателя на форсунку может подаваться меньшее напряжение (следовательно, и меньший ток, создающий усилие открытия форсунки), чем во время работы двигателя. Таким образом, повышенный ток, создающий дополнительное усилие для преодоления перепада давлений и открытия форсунки, будет недоступен.

В настоящем документе изобретатели определили, что открытие топливных форсунок перед включением стартера, когда доступен повышенный ток для открытия форсунок даже при высоком перепаде давлений в форсунках, позволяет снизить статическое трение в форсунках во время последующего запуска. В соответствии с изобретением представлен способ запуска двигателя. Способ предусматривает циклическую работу форсунки для газообразного топлива, которая начинается до включения стартера в зависимости от запроса запуска двигателя.

Таким образом, форсунка для газообразного топлива может быть открыта до запуска двигателя. Открытие форсунки может снизить перепад давлений в форсунке и эффективно облегчить ее ход. Сниженный перепад давлений, в свою очередь, снижает величину тока, необходимую для открытия топливной форсунки. Таким образом, во время запуска двигателя или в любой другой момент, когда форсунка для газообразного топлива активируется при высоком давлении в топливной рампе, форсунка может быстро открыться, снижая вероятность позднего запуска двигателя.

Согласно первому объекту изобретения создан способ эксплуатации двигателя, при котором: при условиях работы двигателя, в зависимости от запроса на включение впрыска газообразного топлива, задерживают включение впрыска газообразного топлива до тех пор, пока давление во впускном коллекторе, через который протекает впускной воздух, не будет определено как достигшее порогового значения, и затем включают впрыск газообразного топлива, когда давление во впускном коллекторе достигнет указанное пороговое значение; и закрывают перепускной клапан турбонагнетателя для приведения давления во впускном коллекторе в соответствие с пороговым значением, если давление газообразного топлива в топливной рампе превышает пороговое значение.

Предпочтительно, пороговое значение давления во впускном коллекторе выше или равно атмосферному давлению, при этом двигатель соединяют с системой газообразного топлива, имеющей один или более топливных баков, выполненных с возможностью подачи газообразного топлива в топливную рампу, соединенную с форсунками газообразного топлива для обеспечения впрыска газообразного топлива.

Предпочтительно, дополнительно деактивируют впрыск жидкого топлива в зависимости от запроса включения впрыска газообразного топлива, при этом двигатель представляет собой двигатель с наддувом, причем задержка включения до тех пор, пока давление во впускном коллекторе не будет определено как достигшее порогового значения, включает задержку включения до тех пор, пока двигатель не будет работать с наддувом, где давление во впускном коллекторе равно или превышает атмосферное давление.

Предпочтительно, дополнительно определяют, открыта ли форсунка газообразного топлива на основе изменения давления в топливной рампе в зависимости от включения впрыска газообразного топлива, и, если форсунка для газообразного топлива не открылась, повторно включают впрыск жидкого топлива.

Предпочтительно, дополнительно открывают дроссельный клапан для приведения давления во впускном коллекторе в соответствие с пороговым значением, если давление газообразного топлива в топливной рампе превышает пороговое значение.

Предпочтительно, если дроссельный клапан открывается на большую величину, чем необходимо для подачи требуемого потока воздуха для двигателя, регулируют впрыск топлива и момент зажигания.

Согласно первому объекту изобретения создан способ эксплуатации двигателя, при котором: при условиях работы двигателя, в зависимости от запроса на включение впрыска газообразного топлива, задерживают включение впрыска газообразного топлива до тех пор, пока давление во впускном коллекторе, через который протекает впускной воздух, не будет определено как достигшее порогового значения, и затем включают впрыск газообразного топлива, когда давление во впускном коллекторе достигнет указанное пороговое значение; и деактивируют впрыск жидкого топлива в зависимости от запроса включения впрыска газообразного топлива, при этом двигатель представляет собой двигатель с наддувом, причем задержка включения до тех пор, пока давление во впускном коллекторе не будет определено как достигшее порогового значения, включает задержку включения до тех пор, пока двигатель не будет работать с наддувом, где давление во впускном коллекторе равно или превышает атмосферное давление.

Предпочтительно, дополнительно определяют, открыта ли форсунка газообразного топлива на основе изменения давления в топливной рампе в зависимости от включения впрыска газообразного топлива, и, если форсунка для газообразного топлива не открылась, повторно включают впрыск жидкого топлива.

Предпочтительно, дополнительно открывают дроссельный клапан и контролируют перепад давления топливной форсунки для приведения давления во впускном коллекторе в соответствие с атмосферным давлением.

Предпочтительно, дополнительно прекращают регулировку дроссельного клапана, когда перепад давления топливной форсунки равен пороговой величине или меньше нее или когда давление во впускном коллекторе равно атмосферному давлению.

Описанные выше преимущества, а также прочие преимущества и отличительные особенности станут очевидны после ознакомления со следующим подробным описанием предпочтительных вариантов отдельно или со ссылкой на сопроводительные чертежи,

Следует понимать, что приведенная выше сущность изобретения используется для того, чтобы познакомить в упрощенной форме с набором концепций, которые будут далее описаны в подробном описании. Она не предназначена для определения ключевых или основных особенностей заявленного объекта, область применения которого однозначно определена формулой изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами, которые устраняют недостатки, указанные выше или упомянутые в любой части настоящего описания.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1А представлено схематический пример камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1В представлено схематическое изображение многоцилиндрового двигателя.

На фиг. 2 представлена высокоуровневая блок-схема способа управления активацией форсунки для газообразного топлива по варианту изобретения.

На фиг. 3 представлена блок-схема способа запуска двигателя в соответствии с вариантом изобретения.

На фиг. 4 представлена схема, показывающая значения различных параметров работы двигателя в течение интересующего периода времени, в соответствии с вариантом изобретения.

На фиг. 5 представлена блок-схема способа запуска двигателя в соответствии с другим вариантом.

На фиг. 6 представлена схема, показывающая значения различных параметров работы двигателя в течение интересующего периода времени, в соответствии с другим вариантом.

На фиг. 7 представлена блок-схема способа впрыска газообразного топлива в соответствии с вариантом изобретения.

Следующее описание относится к системам и способам обеспечения активации форсунок для газообразного топлива в двигателе, пример которого схематически представлен на фиг. 1А и 1В. Системы могут содержать бак для газообразного топлива, соединенный с топливной форсункой для впрыска во впускные каналы, а в некоторых вариантах еще и бак для жидкого топлива, соединенный с топливной форсункой для прямого впрыска. Контроллер может быть запрограммирован таким образом, чтобы управлять активацией форсунки для газообразного топлива с помощью способа управления, например, способов, описанных на фиг. 2, 3, 5 и 7, при выполнении которого параметры работы двигателя изменяются так, как показано на фиг. 4 и 6.

На фиг. 1А представлен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может управляться, по крайней мере, частично с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и с помощью входного сигнала, подаваемого водителем 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В настоящем примере устройство 132 ввода содержит педаль газа и датчик 134 положения педали газа для генерирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр (т.е. камера сгорания) 14 двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 таким образом, чтобы обеспечивать преобразование возвратно-поступательного движения данного поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по крайней мере, с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик для запуска двигателя 10.

Впускной воздух может поступать в цилиндр 14 по нескольким впускным каналам 142, 144 и 146. Впускные каналы 146 могут соединяться с другими цилиндрами двигателя 10, помимо цилиндра 14. В некоторых вариантах воплощения один или несколько впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, например, турбонагнетатель или нагнетатель. Например, на фиг. 1А показан двигатель 10, оснащенный турбонагнетателем, который содержит компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и турбину 176, работающую на выхлопных газах, которая расположена вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может, по крайней мере, частично приводиться в движение турбиной 176, работающей на выхлопных газах, с помощью вала 180, в котором устройство наддува представляет собой турбонагнетатель. Однако в других примерах, в которых двигатель 10 может быть оборудован, например, нагнетателем, можно не устанавливать турбину 176, работающую на выхлопных газах, в этом случае компрессор 174 может приводиться в движение с помощью механической передачи от мотора или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль выпускного канала двигателя для изменения расхода и (или) давления впускного воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Например, дроссель 162 может быть расположен ниже по потоку относительно компрессора 174, как показано на фиг. 1А, или выше по потоку относительно компрессора 174.

В выпускные каналы 148 могут поступать выхлопные газы из других цилиндров двигателя 10, помимо цилиндра 14, Изображенный датчик 128 выхлопных газов соединен с выпускным каналом 148 выше по потоку относительно устройства 178 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может представлять собой любой подходящий датчик, обеспечивающий индикацию воздушно-топливного соотношения выхлопных газов, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный датчик содержания кислорода или датчик содержания кислорода в выхлопных газах широкого диапазона), бистабильный датчик кислорода или EGO, HEGO (EGO с нагревом), датчик NOx, НС или СО Устройство 178 для снижения токсичности выхлопных газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), уловитель NOx, любые другие устройства для снижения токсичности выхлопных газов или их комбинации

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, изображенный цилиндр 14 может иметь по крайней мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по крайней мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах воплощения каждый цилиндр двигателя 10, включая цилиндр 14, может иметь по крайней мере два впускных тарельчатых клапана и по крайней мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней части цилиндра.

Работа впускного клапана 150 может управляться с помощью контроллера 12 посредством исполнительного механизма 152, Аналогичным образом работа выпускного клапана 156 может управляться с помощью контроллера 12 посредством исполнительного механизма 154. При некоторых условиях контроллер 12 может изменять сигналы, посылаемые на исполнительные механизмы 152 и 154, для управления открытием и закрытием соответствующих впускного и выпускного клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может быть определено с помощью соответствующих датчиков положения клапана (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут иметь электрический привод клапанов, кулачковый привод или комбинацию данных типов приводов Установка фаз работы впускного и выпускного клапанов может осуществляться параллельно или по любому из следующих принципов: изменение фаз газораспределения на впуске, изменение фаз газораспределения на выпуске, двойное независимое изменение фаз газораспределения и фиксированные фазы газораспределения. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или несколько кулачков и использовать одну или несколько из ниже перечисленных систем; переключение профилей работы кулачков (CPS), изменение фаз газораспределения (VCT), регулируемая установка фаз клапанного распределения (VVT) и (или) изменение высоты подъема клапанов (VVL), которыми управляет контроллер 12 с целью изменения режимов работы клапанов. Например, в качестве альтернативы цилиндр 14 может включать в себя впускной клапан, управляемый с помощью электрического привода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, включая CPS и (или) VCT. В других вариантах воплощения впускной и выпускной клапаны могут управляться с помощью общего исполнительного механизма или системы исполнительных механизмов клапана, исполнительного механизма или системы исполнительных механизмов для выполнения регулируемой установки фаз клапанного распределения.

Цилиндр 14 может иметь определенную величину сжатия, равную соотношению между объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в нижней мертвой точке, и объемом цилиндра, в котором поршень 138 находится в верхней мертвой точке. Обычно величина сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах при использовании разных видов топлива величина сжатия может быть увеличена. Это может произойти, например, при использовании высокооктанового топлива или топлива с более высокой скрытой теплотой парообразования. Также коэффициент сжатия молено увеличить при использовании прямого впрыска, поскольку данный режим влияет на частоту детонаций двигателя.

В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания, обеспечивающую начало воспламенения. При выбранных условиях работы система 190 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания от контролера 12. Однако в некоторых вариантах воплощения свеча 192 зажигания не используется, например, когда двигатель 10 может начинать воспламенение с помощью самовоспламенения или впрыска топлива, как в случае с дизельными двигателями.

В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10 может иметь одну или несколько топливных форсунок, обеспечивающих подачу топлива. В качестве неограничивающего примера изображенный цилиндр 14 включает в себя топливные форсунки 166 и 170. Изображенная топливная форсунка 166 соединена непосредственно с цилиндром 14 для прямого впрыска в него топлива в соответствии с шириной импульса FPW-1, полученного от контроллера 12, используя электронный привод 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает впрыск топлива, известный как прямой впрыск топлива (именуемый в настоящем документе как «DI») в цилиндр 14. Хотя на фиг. 1А форсунка 166 показана в виде боковой форсунки, она может быть расположена над поршнем, например, рядом с свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшить смесеобразование и воспламенение при работе двигателя на спиртовом топливе благодаря низкой летучести некоторых видов спиртового топлива. В качестве альтернативы форсунку можно расположить сверху, рядом с впускным клапаном для улучшения смесеобразования. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 172 высокого давления, содержащей топливный бак, топливные насосы, топливную рампу и привод 168. По варианту топливо может подаваться с помощью одноступенчатого топливного насоса при низком давлении, при этом момент прямого впрыска топлива может быть дополнительно ограничен во время такта сжатия по сравнению с ситуацией, когда используется топливная система высокого давления, Кроме того, хотя это и не показано, топливные баки могут иметь датчик давления, генерирующий сигнал для контроллера 12.

Изображенная топливная форсунка 170 расположена во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, в конфигурации, обеспечивающей впрыск топлива во впускные каналы (именуемый в настоящем документе как «PFI»), т.е. во впускной канал выше по потоку относительно цилиндра 14. Топливная форсунка 170 может впрыскивать топливо пропорционально длине импульса сигнала FPW-2, принятого от контроллера 12, используя электронный привод 171. Топливо может быть подано в топливную форсунку 170 с помощью топливной системы 172.

Топливная система 172 может включать в себя один топливный бак или несколько топливных баков. В вариантах воплощения, в которых топливная система 172 включает в себя несколько топливных баков, данные топливные баки могут содержать топливо одинакового качества или же топливо разного качества, например, топливо с разным составом.

Данная разница может заключаться в разном содержании спирта, разном октановом числе, разной теплотой парообразования, разных смесях топлива и (или) сочетании данных характеристик и т.д. В одном примере топливо с различным содержанием спирта может представлять собой бензин, этанол, метанол или спиртовые смеси, например, Е85 (в которой содержится примерно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (в которой содержится примерно 85% метанола и 15% бензина). Другие спиртосодержащие виды топлива могут представлять собой смесь спирта и воды, смесь спирта, воды и бензина и т.д. В некоторых примерах топливная система 172 может включать в себя топливный бак, в котором содержится жидкое топливо, например, бензин, и топливный бак, в котором содержится газообразное топливо, например, СПГ. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы впрыскивать топливо из бака с одним видом топлива, из баков с разными видами топлива, из нескольких баков с одним видом топлива или из нескольких баков с разными видами топлива.

Контроллер 12 с фиг. 1А представлен в виде микрокомпьютера, включающего в себя процессор 106, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель для хранения исполняемых программ и калибровочных значений, представляющий собой постоянное запоминающее устройство 110 в данном конкретном примере воплощения, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114, и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, которые включают в себя, в дополнение к ранее описанным сигналам, сигнал массового расхода воздуха (MAF) от датчика 122 массового расхода воздуха; сигнал температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика 116 температуры, соединенного с охлаждающей рубашкой 118; сигналы профиля зажигания (PIP) от датчика 120 Холла (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 140; положение дросселя (TP) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) от датчика 124. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может быть сгенерирован контроллером 12 на основе сигнала PIP Сигнал MAP о давлении в коллекторе от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе.

На постоянное запоминающее устройство 110 могут быть записаны машиночитаемые данные, представляющие собой инструкции, исполняемые процессором 106, для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые подразумеваются, но не указываются конкретно. Примеры способов, которые могут быть выполнены с помощью контроллера, описаны на фиг. 2, 3, 5 и 7.

Как было описано выше, на фиг. 1А показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр может также включать в себя собственный набор из впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки (форсунок), свечи зажигания и т.д. На фиг. 1В представлено схематическое изображение многоцилиндрового двигателя с фиг. 1А, соответствующего настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1А, двигатель 10 внутреннего сгорания включает в себя цилиндры 14, соединенные с впускным каналом 144 и выпускным каналом 148. Впускной канал 144 может включать в себя дроссель 162. Выпускной канал 148 может включать в себя устройство 178 для снижения токсичности выхлопных газов.

Изображенный цилиндр 14 соединен с топливными форсунками 166 и 170. Хотя показано, что с топливными форсунками соединен только один цилиндр, следует понимать, что все цилиндры 14, входящие в состав двигателя 10, также могут быть соединены с одной или несколькими топливными форсунками. В иллюстративном варианте воплощения топливная форсунка 166 изображена в виде топливной форсунки для прямого впрыска, а топливная форсунка 170 изображена в виде топливной форсунки для впрыска во впускные каналы. Каждая топливная форсунка может быть сконфигурирована таким образом, чтобы подавать определенное количество топлива в определенный момент цикла работы двигателя в ответ на команды от контроллера 12. Для подачи горючего топлива в цилиндр 14 во время каждого цикла воспламенения может быть использована одна или обе топливные форсунки. Момент и величина впрыска топлива могут регулироваться с помощью функции зависимости от условий работы двигателя.

Топливная система 172 может включать в себя один или несколько топливных баков. В изображенном примере топливная система представляет собой многотопливную систему, включающую в себя топливный бак 20а высокого давления, сконфигурированный таким образом, чтобы подавать газообразное топливо в топливную рампу 52а, и топливный бак 20b, сконфигурированный таким образом, чтобы подавать в топливную рампу 52b топливо с химическими и физическими свойствами, отличными от газообразного топлива (например, жидкое топливо). Хотя в представленном примере показаны отдельные топливные рампы для двух разных видов топлива, в некоторых примерах может быть использована общая топливная рампа.

Топливный бак 20а может быть сконфигурирована таким образом, чтобы хранить газообразное топливо под высоким давлением и подавать топливо в двигатель 10 через топливопровод 94 топлива высокого давления, регулятор 38 давления и топливопровод 50 с регулируемым давлением. Например, газообразное топливо может представлять собой сжатый природный газ (СПГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ), абсорбированный природный газ (АПГ) или водородное топливо. В топливном баке 20а может храниться газообразное топливо под давлением в диапазоне 10-700 бар (например, 0-100+ фунтов/дюйм² для СНГ, 500 фунтов/дюйм² для АНГ, 3600 фунтов/дюйм² или 250 бар для СПГ и 5000-10000 фунтов/дюйм² для водородного топлива).

И наоборот, в топливном баке 20b может храниться жидкое топливо, например, бензин, топливо с разными концентрациями спирта, различные топливные смеси бензина и этанола (например, Е10, Е85) и их комбинации. Как показано, топливный бак 20b может быть соединен с топливным насосом 21, который обеспечивает сжатие топлива, подаваемого в топливную рампу.

Заправка топливного бака 20а газообразным топливом может производиться через заливочное отверстие 54. для создания необходимого потока топлива между топливным баком 20а и заливочным отверстием 54 может быть установлен контрольный клапан 55 (или два последовательно расположенных контрольных клапана, что позволит обеспечить надежность). Аналогичным образом заправка топливного бака 20а жидким топливом может производиться через заливочное отверстие 83. Топливо может подаваться из топливных баков 20а и 20b в форсунки двигателя 10, например, в форсунки 170 и 166, через топливные рампы 52а и 52b соответственно. Хотя показано, что к каждой топливной рампе подключена одна топливная форсунка, следует понимать, что каждый цилиндр 14 может иметь большее количество форсунок. Например, топливная рампа 52а может подавать топливо в форсунку 170, при этом вторая топливная форсунка будет подавать топливо в ту же камеру сгорания, что и форсунка 170.

По варианту, в котором топливная система 172 содержит систему прямого впрыска, форсунки 166 и 170 могут представлять собой топливные форсунки прямого впрыска. В альтернативном варианте воплощения топливная система 172 может содержать систему впрыска во впускные каналы, в которой форсунки 166 и 170 могут представлять собой топливные форсунки впрыска во впускные каналы. В других вариантах каждый цилиндр может содержать одну или несколько форсунок, представляющих собой форсунку прямого впрыска и форсунку впрыска во впускные каналы (например, как показано на фиг. 1).

Насос 21 может не нагнетать топливо из топливного бака 20b в топливную рампу 52b в ситуациях, когда подача жидкого топлива в двигатель является нежелательной (например, когда двигатель выключен или когда нужно подавать в двигатель только газообразное топливо). Датчик 102b давления в топливной рампе, расположенный в топливной рампе 52b, может быть сконфигурирован таким образом, чтобы измерять текущее давление в топливной рампе и передавать полученное значение на контроллер 12 системы 14 управления. В некоторых примерах насос 21 может управляться на основе значения давления в топливной рампе, полученного с помощью датчика 102b, и (или) на основе значений других параметров.

Кроме того, в некоторых вариантах воплощения контрольный клапан (не показан) может быть расположен между топливным баком 20b и топливной рампой 52b, чтобы создавать нужный поток от топливного бака 20b.

Топливный бак 20а может быть соединен с клапаном 32 топливного бака, который будет регулировать давление газообразного топлива, подаваемого в топливопровод 94. Клапан 32 топливного бака может быть сконфигурирован таким образом, чтобы подавать газообразное топливо в топливопровод 94 под давлением, равным давлению в баке. В качестве альтернативы, даже когда нужно создать высокое давление впрыска топлива, можно перевести клапан топливного бака в активное состояние, при этом система регулировки давления, расположенная ниже по потоку относительно клапана, будет управляться таким образом, чтобы создать достаточно высокое давление в топливной рампе. Подобный режим работы может быть предпочтительным в примерах, в которых поток газообразного топлива под высоким давлением, проходящий через различные компоненты, которые могут являться частью топливопровода 94 (например, фильтры, клапаны и т.д.), будет разрушать данные компоненты.

Топливный бак 20а также может быть соединен с системой регулировки давления для обеспечения подачи газообразного топлива в топливную рампу 52а, а оттуда - в форсунку 170 под регулируемым давлением. В одном примере газообразное топливо в топливном баке 20а может храниться под давлением в диапазоне 10-700 бар, при этом система регулировки давления может регулировать давление в топливной рампе таким образом, чтобы оно находилось в пределах диапазона от 2 до 40 бар (например, от 2 до 10 бар - для СПГ). Давление в топливной рампе может регулироваться с помощью регулятора 38 давления, Регулятор 38 может представлять собой механический регулятор давления, устанавливающий давление в камере опорного давления в фиксированное, постоянное значение для достижения фиксированного, постоянного регулирующего давления в камере низкого давления, в результате чего будет достигнуто единое, фиксированное давление в топливной рампе. В других вариантах воплощения регулятор 38 может представлять собой регулятор переменного давления. Например, регулятор 38 может включать в себя трубопроводы повышения и понижения давления, а также клапаны, позволяющие изменять давление в камере опорного давления, при этом давление в камере опорного давления, в свою очередь, изменяет регулирующее давление в камере низкого давления, что позволяет изменить давление в топливной рампе.

Как было описано выше, для подачи газообразного топлива в цилиндры двигателя газообразное топливо подается под высоким давлением из бака для газообразного топлива (например, из бака 20а) на регулятор давления (например, на регулятор 38). Затем регулятор давления подает топливо в рампу для газообразного топлива (например, в рампу 52а) при сниженном установленном давлении, например, при 10 бар - для СПГ. Однако при определенных условиях топливо может подаваться в топливную рампу под давлением, превышающим установленное значение. Например, регулятор, контролирующий давление топлива в рампе для газообразного топлива, может устанавливать в топливной рампе давление, превышающее нормальное давление, при низкой температуре и (или) при низком давлении в баке для газообразного топлива. Кроме того, регулятор может временно установить давление, превышающее стационарное установленное давление в топливной рампе, во время начальной подачи топлива в топливную рампу при запуске двигателя.

Во время роста давления впрыска топлива сила тока, необходимая для открытия форсунок, также возрастает, поскольку усилие, используемое для открытия форсунки прямо пропорциональна силе тока, подаваемого на форсунку. Ток высокого напряжения зачастую бывает недоступен, в частности, во время запусков двигателя. Например, во время прокручивания двигателя напряжение на форсунке ниже, чем доступно, из- за электрической нагрузки, создаваемой двигателем (например, нагрузки, создаваемой стартером), низких температур окружающей среды и низких скоростей вращения двигателя (когда генератор переменного тока не обеспечивает увеличение доступного напряжения в транспортном средстве). Кроме того, при высокой температуре форсунки ее сопротивление увеличивается, в результате чего снижается доступная сила тока на форсунке, используемого для открытия форсунки.

Из-за высокого давления впрыска топлива и недостаточно высокого доступного напряжения форсунки для газообразного топлива не могут мгновенно открыться при запуске. Таким образом, запуски двигателя при использовании газообразного топлива могут выполняться с задержкой. Как будет сказано ниже со ссылкой на фиг. 2-6, задержка во время запуска может быть уменьшена за счет регулировки одного или нескольких параметров работы во время или до запуска двигателя. Как будет сказано ниже со ссылкой на фиг. 3, высокое давление впрыска топлива, связанное с вакуумом во впускном коллекторе, который возникает при прокручивании двигателя, создает большой перепад давлений в открывающихся внутрь форсунках для газообразного топлива. Для снижения данного перепада давлений и облегчения открытия форсунок при пониженной силе тока во время запуска может быть открыт дроссельный клапан двигателя, что позволит увеличить давление во впускном коллекторе и уменьшить перепад давлений в форсунках. Как будет сказано ниже со ссылкой на фиг. 5, перед началом прокручивания двигателя форсунки для газообразного топлива могут быть открыты и закрыты один или несколько раз, эффективно «разблокируя» форсунки за счет разрушения липкого налета до создания давления в топливных форсунках. После открытия и закрытия топливных форсунок (также называемого циклической работой форсунок) в топливной рампе может повторно создано давление, после чего может начать прокручивание двигателя. Кроме того, напряжение, подаваемое на форсунки, может быть увеличено за счет работы генератора переменного тока двигателя на полной мощности.

Как было описано выше, во время запуска двигателя форсунки для газообразного топлива могут тяжело открываться. Если двигатель сконфигурирован таким образом, чтобы работать на разных видах топлива (например, на жидком топливе и на газообразном топливе), форсунки для газообразного топлива также могут тяжело открываться при переходе двигателя с работы на жидком топливе (например, на бензине) на работу на газообразном топливе. Например, по мере нагрева двигателя в начале работы на бензине также возрастает температура рампы для газообразного топлива, что приводит к увеличению давления газообразного топлива в топливной рампе. Как будет сказано ниже со ссылкой на фиг. 7, если двигатель содержит турбонагнетатель, то начало впрыска газообразного топлива может быть задержано до тех пор, пока в двигатель не поступит впускной воздух наддува (например, до тех пор, пока давление во впускном коллекторе не станет выше атмосферного давления) для уменьшения перепада давлений в форсунках для газообразного топлива, по варианту для увеличения давления наддува в начале впрыска газообразного топлива может быть выполнена регулировка положения перепускной заслонки турбонагнетателя (например, она может быть перемещена в закрытое положение).

На фиг. 2 показан способ 200 управления активацией форсунки для газообразного топлива. Способ 200 может быть выполнен с помощью контроллера двигателя, например, с помощью контроллера 12 с фиг. 1А-1В, в соответствии с сохраненными на нем инструкциями. На этапе 202 способ 200 включает в себя определение того, находится ли двигатель в неподвижном состоянии. Если двигатель неподвижен, то горение не происходит, следовательно, в цилиндры не поступает топливо. Также это означает, что не работает стартер. Если двигатель не находится в неподвижном положении (например, если двигатель прокручивается с помощью стартера или происходит горение), способ 200 переходит к этапу 203, на котором вне зависимости от перепада давлений в форсунках для газообразного топлива происходит регулировка положения дроссельного клапана. Например, дроссельный клапан может быть отрегулирован таким образом, чтобы подавать необходимый поток воздуха, поступающий в двигатель. На этапе 204 форсунки для газообразного топлива активируются при обнаружении определенных условий в соответствии со способом, описанным ниже со ссылкой на фиг. 7. Затем способ 200 возвращается в начало.

Если двигатель неподвижен, способ 200 переходит на этап 206, на котором будет определено, ожидается и (или) запрашивается ли выполнение запуска двигателя. Ожидаемый запуск двигателя может относится к ситуациям, когда ожидается, что запуск двигателя будет выполнен в течение определенного периода на основе текущих условий работы. В одном примере запуск двигателя может быть спрогнозирован при открытии боковой двери со стороны водителя. Другими параметрами, которые могут свидетельствовать о скором запуске двигателя, являются вставка ключа в замок зажигания, обнаружение нагрузки на водительское сиденье и т.д. Кроме того, на основе одного или нескольких параметров может быть определен запрос запуска двигателя. Например, включ