雙燃料車輛的燃料裝填裝置及方法與流程
2023-05-01 13:11:16 2
本發明涉及一種雙燃料車輛的燃料裝填裝置及方法，且更具體地，涉及一種用於使用汽油和液化石油氣(LPG)作為燃料的雙燃料車輛的、更容易地將液化石油氣(LPG)裝填到LPG燃料箱的燃料裝填裝置和方法。
背景技術：
一般地，在使用汽油和液化石油氣(LPG)作為燃料的雙燃料車輛中，向發動機供應汽油燃料的系統與向發動機供應LPG燃料的系統配置成彼此分開，因此，以單獨的方式執行汽油燃料裝填和LPG燃料裝填。
如圖1所示，通過驅動安裝在加油站的加油泵，基於加油泵的驅動將LPG燃料從LPG儲存箱中傳輸到注油槍中，並且藉助注油槍的LPG裝填壓力將LPG燃料裝填到車輛的LPG燃料箱，來執行雙燃料車輛中的LPG燃料裝填。然而，在夏天或是在更溫暖的溫度下，當因高環境溫度導致車輛的LPG燃料箱的內部壓力升高超過LPG裝填壓力時，將存在不能裝填LPG燃料的問題。
例如，在夏天，環境溫度約為40℃或以上的情況下，車輛的LPG燃料箱的內部壓力(例如，約16.5巴)可升高超過注油槍的LPG裝填壓力(例如，16.3巴＝8.3巴(在加油站處的LPG儲箱中的內部壓力)+8.0巴(基於加油泵的驅動的LPG泵壓))。因此，可存在不能通過注油槍將LPG燃料裝填進LPG燃料箱的問題。
技術實現要素：
本發明提供了一種用於雙燃料車輛的燃料裝填裝置和方法，當雙燃料車輛中的LPG燃料箱的內部壓力大於注油槍的LPG裝填壓力時，其能夠在使用汽油燃料箱和罐筒(canister)收集部分液化石油氣(LPG)燃料後，暫時燃燒該部分燃料，來將LPG燃料箱的內部壓力降低至低於注油槍的LPG裝填壓力的水平，從而，能夠更順暢地利用注油槍來將LPG燃料裝填到LPG燃料箱中。
在一方面，本發明提供了一種用於雙燃料車輛的燃料裝填裝置，該裝置可包括：電磁閥(solenoid valve)，其安裝到雙燃料車輛中的液化石油氣(LPG)燃料箱，其中該電磁閥開啟或關閉；排放管道(venting line)，其與電磁閥的出口連接；壓力傳感器，其配置成感測燃料箱的壓力；控制器，其配置成當由壓力傳感器感測的燃料箱的壓力等於或者高於注油槍(filling gun)的裝填壓力時，操作電磁閥使其暫時開啟，並收集燃料箱中的部分LPG燃料；以及，收集器，其與排放管道的尾端連接，來收集通過電磁閥排放的部分LPG燃料，並向發動機供應收集的LPG燃料，用於發動機的暫時起動。
在示例性實施例中，收集器可包括：止回閥，其安裝到汽油燃料箱，同時與排放管道的尾端連接；罐筒，其用於收集在經過止回閥後被引導至汽油燃料箱的上部擴展空間中的LPG燃料，並隨後向發動機供應收集的LPG燃料；以及，放氣閥(purge valve)，其安裝到進氣歧管來將從罐筒供應的LPG燃料引導至發動機的燃燒室。在另一示例性實施例中，燃料裝填裝置還可包括：電動門(motor-driven door)，其安裝到通過裝填管道與燃料箱連接的裝填口(filling port)的入口部，當燃料箱的壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平時，可通過控制器開啟電動門。
此外，燃料裝填裝置還可包括：電動門開啟傳感器(door opening sensor)，其安裝到裝填口的入口部，來感測電動門的開啟狀態。壓力傳感器可安裝到調節器(regulator；穩壓器)，該調節器配置成調節從燃料箱供應到發動機的燃料的壓力。燃料裝填裝置還可包括：儀錶盤，其配置成提供關於燃料裝填的待機的警告，直到燃料箱壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平。
在另一方面，本發明提供了一種用於雙燃料車輛的燃料裝填方法，該方法可包括以下步驟：感測儲存液化石油氣(LPG)燃料的燃料箱的壓力；當燃料箱壓力等於或大於注油槍的裝填壓力時，收集燃料箱中的部分LPG燃料；向發動機供應收集的LPG燃料，並基於發動機的起動燃燒供應的LPG燃料，從而調節燃料箱的壓力使其降低到低於注油槍的裝填壓力的水平；以及，當燃料箱壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平時，操作裝填口的電動門，使其開啟來將LPG燃料裝填進燃料箱。
在示例性實施例中，收集燃料箱中的部分LPG燃料的步驟可包括：將燃料箱中的部分LPG燃料引導至汽油燃料箱的上部擴展空間中，並且將存在於汽油燃料箱的上部擴展空間中的LPG燃料收集進罐筒中，來向發動機的燃燒室供應收集的LPG燃料。此外，上述燃料裝填方法還可包括以下步驟：通過安裝在裝填口的電動門開啟傳感器感測電動門的開啟狀態，從而確定電動門的故障。燃料裝填方法還可包括：提供與燃料裝填的待機有關的警告，直到燃料箱的壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平。
通過上述配置，本發明提供以下效果。
根據本發明，當因例如，在夏天，環境溫度過度升高，導致雙燃料車輛的LPG燃料箱的壓力等於或大於注油槍的LPG裝填壓力時，燃料箱中的部分LPG燃料可被引導至汽油箱的上部擴展空間，並可在被罐筒收集後在發動機中燃燒。因此，能夠降低燃料箱的壓力，使其低於注油槍的裝填壓力，因此，可更順暢地使用注油槍將LPG燃料裝填到燃料箱中。
附圖說明
現在將參考在附圖中示出的本發明的示例性實施例詳細地描述本發明的上述及其他特徵，在下文中僅以例示的方式給出附圖，因此其不限制本發明，其中：
圖1是簡要地示出了根據現有技術將液化石油氣(LPG)燃料裝填進雙燃料車輛中的過程的圖；
圖2和圖3是示出根據本發明的示例性實施例的用於雙燃料車輛的燃料裝填裝置的配置的圖；以及
圖4是示出根據本發明的示例性實施例的用於雙燃料車輛的燃料裝填方法的流程圖。
應當理解的是，附圖不需要按比例繪製，其呈現的是能說明本發明的基本原理的各種示例性特徵的某些簡化表述。如本文所公開的，本發明的特定的設計特徵，包括，例如，特定尺寸、方向、位置，和形狀在某種程度上將由特定預期應用和使用環境確定。在附圖中，貫穿附圖中若干幅圖，相同的附圖標記指代本發明的相同或等效的部分。
具體實施方式
應當理解的是，本文所使用的術語「車輛」或「車輛的」或者其他相似術語通常包括機動車輛，例如包括運動型多用途車(SUV)、公交車、卡車、各式商用車輛在內的載客車輛，包括各種艇和船在內的水運工具，以及航空器等等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其他代用燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。如本文所述，混合動力車輛是同時具有兩種或多種動力源的車輛，例如，同時汽油驅動和電驅動的車輛。
儘管示例性實施例描述成使用多個單元來執行示例性流程，但應當理解的是，示例性流程也可通過一個或者多個模塊執行。此外，應當理解的是，術語「控制器/控制單元」可指代包括存儲器和處理器的硬體設備。存儲器配置成存儲模塊，並且處理器特別地配置成執行上述模塊從而執行一個或者多個下文進一步描述的過程。
此外，本發明的控制邏輯可實施為包括由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的示例包括但不限於ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體盤、智慧卡和光學數據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可分布在網絡連接的計算機系統中，以便以分布方式，例如通過遠程信息處理伺服器或控制器區域網路(CAN)，存儲和執行計算機可讀介質。
本文所使用的專有名詞僅是為了說明特定實施例的目的，而非意在限制本發明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，單數形式「一個」、「一種」和「該」意在也包括複數形式。還將理解的是，當在本說明書中使用時，詞語「包括」和/或「包含」規定所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，詞語「和/或」包括一個或多個相關列出項目的任何或全部組合。
除非特別陳述或從上下文顯而易見，如本文所使用的，詞語「約」被理解為處在本領域的正常容差範圍內，例如在平均值的2倍標準差內。「約」可理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內。除非從上下文另外明確，本文提供的所有數值均由詞語「約」修飾。
在下文中，現將詳細參考本發明的各種示例性實施例，其示例在附圖中示出並將在下文中進行描述。儘管將結合示例性實施例描述本發明，但是應當理解的是，本說明書不意圖於將本發明限制於這些示例性實施例。正相反，本發明旨在不僅覆蓋這些示例性實施例，而且也覆蓋可包括在由所附權利要求界定的本發明的精神和範圍內的各種變化、修改、等效和其他示例性實施例。
圖2和圖3是示出根據本發明的示例性實施例的用於雙燃料車輛的燃料裝填裝置的配置的視圖。在圖2和圖3中，附圖標記「10」表示將裝填液化石油氣(LPG)燃料以將其儲存的燃料箱。配置成向發動機30供應LPG燃料的燃料泵12可布置在燃料箱10內。調節器14可安裝在將燃料箱10與發動機30連接的燃料供應管道處以調節燃料供應壓力，因此燃料供應壓力可具有大致恆定的水平。
此外，裝填管道16可與燃料箱10連接。裝填口18可安裝到裝填管道16的入口處。可將加油站的注油槍插入裝填口18來執行填料。具體地，調節器14可包括配置成感測從燃料箱10供應的燃料的壓力，即，燃料箱10的內部壓力(例如，燃料壓力)的壓力傳感器15。此外，電磁閥20可以以可開閉的方式安裝到燃料箱10的燃料出口處。
具體地，電磁閥20可以以可開關閉的方式(例如，能夠通過控制器的操作開啟和關閉)安裝在安裝在燃料箱10中的燃料泵12的出口位置處。排放管道(venting line)22可與電磁閥20的出口連接。此外，當電磁閥20開啟時，排放管道22可配置成從燃料箱10引導部分LPG燃料，使其排向汽油燃料箱40。此外，當通過壓力傳感器15感測的燃料箱壓力等於或者大於注油槍的裝填壓力(例如，當因例如，在夏天，環境溫度過度升高，導致車輛中的燃料箱的LPG壓力升高超過注油槍的LPG裝填壓力時)時，可通過控制器24暫時地開啟電磁閥20。具體地，可通過排放管道22向收集器排放燃料箱10中的LPG燃料。
換句話說，控制器24可配置成接收來自壓力傳感器15的感測信號，並可配置成在基於該感測信號確定燃料箱壓力等於或大於注油槍的裝填壓力時，暫時開啟電磁閥20。因此，可通過開啟的電磁閥20和排放管道22將燃料箱10中的LPG燃料排放到收集器中。收集器可與排放管道22的尾端(例如，自由端)連接，並且可收集通過電磁閥20排放的部分LPG燃料，隨後，將收集的LPG燃料供應至發動機用於暫時起動發動機。
此外，收集器可包括：止回閥42，其安裝到汽油燃料箱40，同時與排放管道22的尾端連接；以及，罐筒46(canister)，其用於收集在經過止回閥42後被引導至汽油燃料箱40的上部擴展空間44中的LPG燃料，並隨後向發動機供應收集的LPG燃料。收集器還可包括：放氣閥48，其安裝到進氣歧管來將從罐筒供應的LPG燃料引導至發動機的燃燒室。
根據上述布置，排放管道可連接在安裝到燃料箱10的電磁閥20與安裝到汽油燃料箱40的止回閥42之間。具體地，可在汽油燃料箱40的上部空間處布置未裝填燃料的剩餘擴展空間。通過排放管道22和止回閥42被引入汽油燃料箱40的LPG燃料可暫時保留在擴展空間44中。此外，收集蒸發的汽油等的罐筒46可與汽油燃料箱40連接。因此，被引入擴展空間44中的LPG燃料可在被收集在罐筒46中後，被供應至發動機。
作為參考，由於汽油和LPG都是烴類化合物，因此罐筒46可配置成收集任何蒸發的汽油和LPG的氣體。最終，可通過安裝到進氣歧管的放氣閥48將從罐筒46供應的LPG燃料引入發動機的燃燒室，並且隨後可進行燃燒。具體地，控制器24可配置成執行發動機的起動，同時向發動機供應LPG燃料。例如，發動機控制單元(ECU)(未示出)可配置成當控制器24向ECU發送用於電磁閥20的開啟控制信號時，執行發動機的起動。
如上所述，當燃料箱壓力等於或大於注油槍的裝填壓力時，燃料箱中的部分LPG燃料將被引導至汽油燃料箱40的上部擴展空間44中，並且可在被被罐筒46收集後，在發動機中燃燒。因此，能夠降低燃料箱壓力，使其低於注油槍的裝填壓力，因此，可更順暢地使用注油槍將LPG燃料裝填進燃料箱中。另一方面，電動門26可安裝在通過裝填管道16與燃料箱10連接的裝填口18的入口部。當燃料箱壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平時，可通過控制器24開啟電動門26。
當不能進行LPG燃料裝填時(例如，當因例如，在夏天，環境溫度過度升高，導致車輛的LPG燃料箱壓力升高超過注油槍的LPG裝填壓力時)，電動門26可保持關閉狀態。具體地，駕駛員可識別出不可裝填的狀態。在另一方面，當由於燃料箱壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平，從而達到裝填可行狀態時，可通過控制器24開啟電動門26，從而允許駕駛員識別出裝填可行狀態。
此外，可通過布置在駕駛員座位前方的儀錶盤(未示出)顯示提供關於燃料裝填的待機狀態(standby state)的通知的警告文本或信息，直到燃料箱壓力從與不能進行LPG燃料裝填的狀態對應的水平降低到與能進行LPG燃料裝填的狀態對應的水平為止。因此，駕駛員可更清楚地識別出是否能夠進行LPG燃料裝填。
此外，電動門開啟傳感器28可安裝在裝填口18的入口部，來感測電動門26的開啟狀態。電動門開啟傳感器28可配置成確定電動門26是否處於開啟狀態，以及是否發生電動門26的故障。換句話說，當在通過控制器24操作電動門26使其開啟的條件下，電動門開啟傳感器28未能感測到電動門26的開啟狀態時，控制器24可配置成確定電動門26發生故障，並且通過儀錶盤顯示警告文本等。因此，駕駛員可識別出電動門26的故障。
在下文中，將參考圖2至圖4描述根據本發明的示例性實施例的用於具有上述配置的雙燃料車輛的燃料裝填方法。首先，可通過用戶或駕駛員操作用於LPG燃料裝填的裝填開關(S101)。在操作裝填開關時，控制器可配置成確定發動機是處於開啟狀態還是關閉狀態(S102)。當發動機不處於關閉狀態時，可通過儀錶盤顯示停止發動機的警告文本(S103)。此外，當發動機處於關閉狀態時，可感測儲存LPG燃料的燃料箱的壓力。
具體地，可通過安裝在用於調節燃料供應壓力的調節器14內的壓力傳感器15執行燃料箱壓力的感測。換句話說，在調節器14的入口與燃料箱10的內部連通的條件下，壓力傳感器15可配置成將從燃料箱10向調節器14供應的LPG燃料的壓力感測為燃料箱的內部壓力。此後，控制器24可配置成接收由壓力傳感器15感測的燃料箱壓力，並將接收的燃料箱壓力與基準壓力進行比較(例如，LPG加油站中提供的裝填設備或注油槍的裝填壓力，例如，約為10巴)(S104)。
響應於基於比較結果確定燃料箱壓力等於或大於注油槍的裝填壓力，可基於來自控制器24的控制命令開啟電磁閥20(S105)。當電磁閥20開啟時，燃料箱10中的LPG燃料可通過排放管道22和止回閥42被引入汽油燃料箱40的上部擴展空間44中(S106)。所引入的LPG燃料可被收集在罐筒46中，並隨後可通過安裝到進氣歧管的放氣閥被引入發動機燃燒室中。供應至發動機燃燒室的LPG燃料可根據發動機的起動而燃燒，因此可被消耗(S107)。
由於燃料箱中的部分LPG燃料被供應至發動機，並隨後進行燃燒，因此能夠將燃料箱的內部壓力降低到等於或小於注油槍的裝填壓力的水平(例如，約為8巴或以下)。具體地，可暫時地執行發動機的起動，來降低燃料箱的內部壓力，因此，不存在失火或LPG的過度消耗的問題。此後，控制器可配置成確定燃料箱的內部壓力是否降低到低於注油槍的裝填壓力的水平(S108)。當燃料箱的內部壓力小於注油槍的裝填壓力時，可通過控制器24開啟裝填口18的電動門26(S109)。在此狀態下，能夠通過將裝填設備插入裝填口18中以更順暢地將LPG燃料裝填進燃料箱。
此外，控制器可配置成提供關於燃料裝填待機的警告，直到燃料箱的內部壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平。換句話說，可通過布置在駕駛員座椅前方的儀錶盤(未示出)顯示提供關於燃料注入待機的通知的警告文本，直到燃料箱的內部壓力降低到低於注油槍的裝填壓力的水平，即，燃料箱達到裝填可行狀態。因此，駕駛員可更清楚地識別出是否能進行LPG燃料裝填。
此外，可通過安裝到裝填口18的電動門開啟傳感器28感測電動門26的開啟狀態，從而確定是否發生電動門26的故障。例如，當在通過控制器24操作電動門26使其開啟的條件下，電動門開啟傳感器28未能感測到電動門26的開啟狀態時，控制器24可配置成確定電動門26的故障，隨後，控制器24可配置成通過儀錶盤顯示警告文本，等。因此，駕駛員可識別出電動門26的故障。
從上文描述中顯而易見的是，當因例如，在夏天，環境溫度過度升高，導致車輛的LPG燃料箱壓力等於或者大於注油槍的LPG裝填壓力時，可將燃料箱中的部分LPG燃料引導至汽油箱的上部擴展空間中，並且在通過罐筒收集該部分LPG燃料後，可將其在發動機中燃燒。因此，能夠降低燃料箱壓力使其低於注油槍的裝填壓力，因此，可更順暢地使用注油槍將LPG燃料裝填進燃料箱。因此，能夠解決在傳統情況中遇到的問題，即，當因在夏天發生的環境溫度過度升高，導致LPG燃料箱的壓力等於或者大於注油槍的LPG裝填壓力時發生不能裝填LPG燃料的問題。
已經參考本發明的示例性實施例詳細地描述了本發明。然而，本領域的技術人員應當理解的是，在不違背所附權利要求和其等效所界定的本發明的原理、精神和範圍的情況下，可在這些示例性實施例中做出修改。