雙燃料發(fā)動機的氣體燃料模式時的結(jié)束操作的制作方法
【專利摘要】雙燃料發(fā)動機的氣體燃料模式時的結(jié)束操作。公開了一種用于控制雙燃料內(nèi)燃機的操作的方法。該方法包括通過停止氣體燃料的供給來發(fā)起氣體燃料的結(jié)束處理。在結(jié)束處理期間，在汽缸(8、9、10、11)的子組(12)內(nèi)使剩余氣體燃料與液體燃料一起燃燒。該方法進一步包括確定子組(12)中的至少一個汽缸(11)內(nèi)的燃燒過程參數(shù)與僅燃燒液體燃料的不在子組(12)中的至少一個汽缸(8、9、10)內(nèi)的燃燒過程參數(shù)的差異在預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)，并指示結(jié)束處理完成。
【專利說明】雙燃料發(fā)動機的氣體燃料模式時的結(jié)束操作

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及雙燃料內(nèi)燃機，更特別是涉及用于控制雙燃料內(nèi)燃機的氣體燃料模式的結(jié)束處理的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]雙燃料內(nèi)燃機可以在液體燃料模式(LFM)和氣體燃料模式(GFM)下操作。在LFM時，諸如柴油燃料等的液體材料作為燃燒過程中唯一能源被直接注入發(fā)動機汽缸或預(yù)燃燒室內(nèi)。在GFM時，諸如天然氣等的氣體燃料在汽缸的進口通道內(nèi)與壓縮增壓空氣混合，并且少量液體燃料被注入汽缸或預(yù)燃燒室內(nèi)以點燃空氣與氣體燃料的混合物。
[0003]在這種雙燃料內(nèi)燃機中，在氣體燃料源與各發(fā)動機汽缸的獨立入口通道之間布置有一個或多個氣體燃料進氣閥。當在GFM下打開氣體燃料進氣閥時，氣體燃料進入到獨立入口通道內(nèi)，用于與壓縮增壓空氣混合。這種氣體燃料進氣閥也可以用在火花點火發(fā)動機中。
[0004]如果未啟用GFM，則為安全起見，雙燃料內(nèi)燃機的氣體燃料供給線應(yīng)該沒有氣體燃料。因此，典型地為氣體燃料系統(tǒng)連接排氣線以將剩余氣體燃料從氣體燃料供給線排出到環(huán)境中。為排出剩余氣體燃料，可以將吹掃氣體(purge gas)供給至氣體燃料供給線以沖刷剩余氣體燃料。
[0005]US8, 340，886B2公開了一種包括具有吹掃控制邏輯的渦輪機燃料控制的系統(tǒng)。吹掃邏輯控制在完全關(guān)閉燃料閥之前、打開吹掃氣體用吹掃閥的吹掃序列。
[0006]本公開至少部分地涉及改進或克服現(xiàn)有系統(tǒng)中的一個或多個方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種用于結(jié)束雙燃料內(nèi)燃機的氣體燃料模式的方法。該方法可以包括通過停止氣體燃料的供給來發(fā)起結(jié)束處理。該方法可以進一步包括，在結(jié)束處理期間，在汽缸的子組內(nèi)使剩余氣體燃料與液體燃料一起燃燒。該方法可以進一步包括確定子組中的至少一個汽缸內(nèi)的燃燒過程參數(shù)與僅使液體燃料燃燒的不在子組中的至少一個汽缸內(nèi)的燃燒過程參數(shù)的差異在預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)，并且指示結(jié)束處理完成。
[0008]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種用于控制雙燃料內(nèi)燃機的操作的控制系統(tǒng)。雙燃料內(nèi)燃機可以被配置成以液體燃料模式和氣體燃料模式操作。控制系統(tǒng)可以包括可以被配置成根據(jù)如本文中示例性公開的方法來控制雙燃料內(nèi)燃機的控制單元。
[0009]該公開的其他特征和方面將從以下說明和附圖中變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本文中包含的并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖圖示了公開的示例性實施例，并且與說明書一起用于說明公開的原理。圖中:
[0011]圖1示出示例性雙燃料內(nèi)燃機的示意圖；和
[0012]圖2示出用于控制氣體燃料模式的結(jié)束處理的示例性方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0013]下面是本公開的示例性實施例的詳細說明。本文中描述的和圖中圖示的示例性實施例旨在教導(dǎo)本公開的原理，使本【技術(shù)領(lǐng)域】普通技術(shù)人員能夠在多種不同環(huán)境中以及為了多種不同應(yīng)用而實施并使用本公開。因此，示例性實施例并非旨在并且不應(yīng)該被視為專利保護范圍的限制說明。而是，專利保護范圍應(yīng)該由隨附權(quán)利要求書限定。
[0014]本公開部分基于以下認識:取代將剩余氣體燃料從氣體燃料供給線釋放至環(huán)境，可以將剩余氣體燃料用于向雙燃料內(nèi)燃機提供動力。由此，可提供一種環(huán)境友好的解決方案，其可以減少溫室氣體、即諸如天然氣或甲烷氣體等的氣體燃料的排放。然而，穩(wěn)定地減少剩余氣體燃料的燃燒的控制是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
[0015]在下文中，公開了一種雙燃料內(nèi)燃機和用于控制該雙燃料內(nèi)燃機的方法，其促進氣體燃料模式的整個結(jié)束處理的可靠控制，同時通過使剩余氣體燃料燃燒而提供了環(huán)境友好的解決方案。
[0016]參見圖1，示出了示例性雙燃料內(nèi)燃機I的示意圖，其包括發(fā)動機缸體2、增壓空氣系統(tǒng)4、廢氣系統(tǒng)5、氣體燃料系統(tǒng)6和吹掃氣體系統(tǒng)7。
[0017]雙燃料內(nèi)燃機I可以包括未示出的特征，如附加的空氣系統(tǒng)組成部件、附加的冷卻系統(tǒng)組成部件、附加的廢氣組成部件、外圍、動力傳動系統(tǒng)組成部件等。雙燃料內(nèi)燃機I可以用于為任何機器或其他裝置提供動力，包括但不限于火車頭應(yīng)用、公路卡車或車輛、非公路卡車或機器、推土設(shè)備、發(fā)電機、航空航天應(yīng)用、航海應(yīng)用、海上應(yīng)用、泵、固定設(shè)備或其他發(fā)動機動力應(yīng)用。雙燃料內(nèi)燃機I可以例如在液體燃料模式(LFM)中用諸如柴油燃料等的液體燃料提供動力，或者可以例如在氣體燃料模式(GFM)中用諸如甲烷氣體等的氣體燃料提供動力。
[0018]發(fā)動機缸體2包括多個汽缸。圖1中示例性地繪出了四個汽缸8、9、10和11。發(fā)動機缸體2可以是任何尺寸的、具有任何數(shù)量的汽缸并且可以是任何構(gòu)造，例如是“V”型、直列、星型等。如后面將詳細說明的，四個汽缸中的汽缸11屬于汽缸子組12，而汽缸8至10不屬于子組12。
[0019]各汽缸8至11配備有至少一個入口閥18和至少一個出口閥16。入口閥18被配置成將增壓空氣或增壓空氣與氣體燃料的混合物提供到汽缸8至11內(nèi)。相似地，出口閥16被配置成將廢氣導(dǎo)出各個汽缸8至11。
[0020]增壓空氣由增壓空氣系統(tǒng)4提供。增壓空氣系統(tǒng)4包括流體連接至壓縮機22的進氣口 20，該壓縮機22進而流體連接至增壓空氣冷卻器24。增壓空氣歧管26流體連接在增壓空氣冷卻器24的下游，并經(jīng)由汽缸專用入口通道28將增壓空氣導(dǎo)入各個汽缸8至11內(nèi)。
[0021]在示出的構(gòu)造中，壓縮機22和廢氣渦輪機30經(jīng)由軸32連接以形成一級渦輪增壓器(one stage turbocharger)。作為可選示例,可以設(shè)置具有中間冷卻的兩級潤輪增壓器。
[0022]增壓空氣歧管26流體互連在增壓空氣冷卻器24與獨立入口通道28之間以將增壓空氣導(dǎo)入獨立汽缸8至11內(nèi)。取決于發(fā)動機缸體2的類型，可以設(shè)置超過一個的增壓空氣歧管。例如，在發(fā)動機缸體2以V型配置構(gòu)造的情況下，兩個汽缸排(cylinder bank)可以包括獨立增壓空氣歧管，或者可以為兩個汽缸排設(shè)置共用的增壓空氣歧管。
[0023]由于增壓空氣在壓縮機22內(nèi)的壓縮過程中變熱，所以設(shè)置了增壓空氣冷卻器24以在燃燒前使增壓空氣冷卻至期望水平。
[0024]具有廢氣渦輪機30的廢氣系統(tǒng)5進一步包括將廢氣從獨立廢氣通道35導(dǎo)入廢氣渦輪機30的廢氣歧管34。各廢氣通道流體連接在多個汽缸8至11中的一個汽缸與廢氣歧管34之間。與增壓空氣歧管26類似并且取決于發(fā)動機缸體2的類型，廢氣系統(tǒng)5可以包括超過一個的廢氣歧管。例如，在發(fā)動機缸體2以V型配置汽缸來構(gòu)造時，兩個汽缸排可以包括獨立廢氣歧管，或者可以為兩個汽缸排設(shè)置共用的廢氣歧管。附加地，入口閥18和出口閥16可以分別安裝在入口通道28和出口通道35內(nèi)。
[0025]入口通道28以及出口通道35可以設(shè)置在共用的汽缸蓋內(nèi)、或者設(shè)置在覆蓋汽缸8至11的獨立汽缸蓋內(nèi)。
[0026]如上所述，圖1中未具體繪出的附加的組成部件可以是增壓空氣系統(tǒng)4和廢氣系統(tǒng)5的一部分。例如，增壓空氣系統(tǒng)4和廢氣系統(tǒng)5兩者可以包括消音器以減少操作過程中噪聲的產(chǎn)生。
[0027]氣體燃料系統(tǒng)6包括氣體燃料箱36和氣體閥單元38 (圖1中用點劃線框指示)。氣體燃料箱36構(gòu)成用于供給GFM中的燃燒用的氣體燃料的氣體燃料源。例如，氣體燃料箱36含有處于加壓狀態(tài)的甲烷氣體。
[0028]氣體閥單元38被配置成允許、阻止并控制從氣體燃料箱36進入到氣體燃料管道42內(nèi)的流動。在示出的構(gòu)造中，氣體閥單元38可以包括串聯(lián)連接的氣體燃料控制閥44與兩個氣體燃料切斷閥46和48。氣體燃料控制閥44被配置成對從氣體燃料箱36流經(jīng)氣體閥單元38的氣體燃料的流動進行調(diào)節(jié)。第一和第二氣體燃料切斷閥46和48被配置成瞬時允許或阻止氣體燃料從氣體燃料箱36流出。氣體閥單元38進一步包括被配置成在打開狀態(tài)時將氣體燃料和/或吹掃氣體釋放到環(huán)境中的第一和第二排氣閥50和52。
[0029]氣體管道42流體連接至氣體燃料歧管54，氣體燃料歧管54分成多個氣體燃料通道56的。各氣體燃料通道56流體連接至多個入口通道28中的一個。為了將氣體燃料配量投入到獨立入口通道28內(nèi)，在各氣體燃料通道56中安裝了氣體燃料進氣閥58。在一些實施例中，雙燃料內(nèi)燃機I可以包括超過一個的氣體燃料歧管54。
[0030]各氣體燃料進氣閥58被配置成:如果從氣體燃料箱36供給了氣體燃料并且氣體閥單元38允許氣體燃料的流動，則在GFM中各氣體燃料進氣閥58允許或阻止氣體燃料進入到獨立入口通道28內(nèi)以與來自增壓空氣系統(tǒng)4的壓縮增壓空氣混合的流動。因此，產(chǎn)生了在各氣體燃料進氣閥58下游的汽缸專用混合區(qū)。例如，氣體燃料進氣閥58可以是電磁致動板閥，其中彈簧使可動盤的下表面抵接固定盤或板的上表面，兩個表面被配置成在氣體燃料進氣閥58的關(guān)閉狀態(tài)時提供密封關(guān)系。各氣體燃料進氣閥58可以安裝到覆蓋至少一個汽缸8至11的汽缸蓋上。
[0031]吹掃系統(tǒng)7(圖1中用點劃線框指示)包括串聯(lián)連接的吹掃氣體箱60、吹掃氣體控制閥62和第一吹掃氣體切斷閥64。吹掃氣體箱60吹掃氣體源，以便用吹掃氣體沖刷氣體燃料管道42、氣體燃料歧管54等。例如，吹掃氣體箱60可以含有處于加壓狀態(tài)的諸如氮氣等的非活性氣體。吹掃氣體控制閥62被配置成對從吹掃氣體箱60流出的吹掃氣體進行調(diào)節(jié)，并且第一吹掃氣體切斷閥64被配置成瞬時允許或阻止吹掃氣體從吹掃氣體箱60的流動。
[0032]吹掃氣體系統(tǒng)7在多個位置處流體連接至氣體燃料系統(tǒng)6。第一連接66靠近氣體燃料歧管54布置。流過所述第一連接66的吹掃氣體可以用第二吹掃氣體切斷閥68阻止或允許。第二連接70靠近氣體閥單元38布置。作為第二連接70的可選或附加方案，可以在氣體閥單元38中結(jié)合第三連接74(圖1中用虛線指示)。具體地，第二連接70可以直接布置在第二氣體燃料切斷閥48的直接下游，而第三連接74可以布置在氣體閥單元38內(nèi)的第一氣體燃料切斷閥46與第二氣體燃料切斷閥48的流體連接處。吹掃氣體的通過第二連接70和/或第三連接74的流動可以通過布置在氣體閥單元38外側(cè)的第三吹掃氣體切斷閥72來阻止或允許。作為可選方案，特別是如果存在第三連接74，則第三吹掃氣體切斷閥72可以結(jié)合在氣體閥單元38內(nèi)。第四連接75示意性地表示在圖1中并且流體互連在氣體燃料控制閥44與第一氣體燃料切斷閥46之間。
[0033]為控制雙燃料內(nèi)燃機I的操作，設(shè)置了控制單元76?？刂茊卧?6形成了控制系統(tǒng)的一部分，并且被配置成經(jīng)由控制連接線(圖1中用點劃線指示)對諸如氣體閥單元38的閥、吹掃氣體系統(tǒng)7的閥、氣體燃料進氣閥58和吹掃氣體閥68和72等的雙燃料內(nèi)燃機I的各個組成部件進行控制。為簡單起見，未繪出控制單元76與其他組成部件之間其它的控制連接線。
[0034]發(fā)動機I可以進一步包括:安裝在各汽缸8至11處并被配置成產(chǎn)生指示各汽缸用燃燒壓力的信號的多個燃燒壓力傳感器77 ;和/或安裝在各汽缸8至11處并被配置成產(chǎn)生指示各汽缸用燃燒溫度的信號的多個燃燒溫度傳感器77。作為可選或附加方案，可以在各汽缸8至11處安裝有被配置成產(chǎn)生指示各汽缸用爆震參數(shù)的信號的多個爆震傳感器77。傳感器77可以連接至控制單元76。
[0035]工業(yè)實用件
[0036]下面，參照圖1和圖2說明雙燃料內(nèi)燃機I的操作和控制。
[0037]如上所述，雙燃料內(nèi)燃機I可以用不同種類的燃料操作。具體地，雙燃料內(nèi)燃機I可以在LFM下操作(例如柴油燃料模式)，或者在GFM下操作(例如甲烷氣體模式)。
[0038]對于LFM，增壓空氣系統(tǒng)4將由壓縮機22加壓了的增壓空氣提供至獨立汽缸8至
11。壓縮增壓空氣被朝向各個汽缸的上止點(TDC)移動的活塞進一步壓縮。液體燃料注入系統(tǒng)(未示出)將液體燃料提供至壓縮增壓空氣，以使得增壓空氣/液體燃料混合物歸因于由各汽缸8至11內(nèi)的高壓和高溫引起的液體燃料的自點火而被點燃。
[0039]對于GFM，從氣體燃料系統(tǒng)6的氣體燃料箱36供給諸如甲烷氣體等的氣體燃料。氣體閥單元38允許氣體燃料到氣體燃料管道42的流動。氣體燃料進氣閥58將氣體燃料配量投入到由增壓空氣系統(tǒng)4供給并通過了入口通道28的壓縮增壓空氣內(nèi)，由此產(chǎn)生增壓空氣/氣體燃料混合物。所述混合物通過打開的入口閥18進入各汽缸8至11、被朝向TDC移動的活塞壓縮并且由于少量點火燃料(例如柴油燃料)的注入而被點火。歸因于高壓和高溫，點火燃料瞬時點燃，并由此還點燃了壓縮增壓空氣-氣體燃料混合物。點火燃料的量例如可以在LFM過程中注入的燃料量的0.5%至5%的范圍內(nèi)。
[0040]對于LFM和GFM兩者，在空氣燃料混合物燃燒之后，廢氣通過打開的出口閥16經(jīng)由出口通道35離開汽缸8至11到廢氣系統(tǒng)5。
[0041]轉(zhuǎn)向圖2，繪出了用于結(jié)束GFM的方法。如果執(zhí)行從GFM到LFM的轉(zhuǎn)換時，或者如果結(jié)束GFM和雙燃料內(nèi)燃機I的操作時，需要執(zhí)行GFM的結(jié)束處理。
[0042]在步驟80中，在發(fā)起結(jié)束處理前減少雙燃料內(nèi)燃機I的發(fā)動機負載以增加用于結(jié)束處理的反應(yīng)時間和時間框架。雙燃料內(nèi)燃機I上負載減少的直接意味著減少燃料消耗。通過減少發(fā)動機負載，能夠提高用于控制和切換與結(jié)束處理相關(guān)聯(lián)的各個組成部件的反應(yīng)時間。作為可選方案，如果當前負載的定時充分，則可以不需要步驟80。于是，當發(fā)起結(jié)束處理時發(fā)動機負載可以維持不變。
[0043]在步驟82中，通過關(guān)閉閥44、46和/或48而停止氣體燃料從氣體燃料箱36的供給來發(fā)起GFM的結(jié)束處理。
[0044]在步驟84中，控制單元76被配置成使得氣體燃料管道42和氣體燃料歧管54內(nèi)的剩余氣體燃料僅在汽缸的子組12內(nèi)燃燒。在一些實施例中，該燃燒也基于提供至汽缸的子組12的液體燃料量。不在子組12內(nèi)的其他汽缸8、9、10與純LFM類似僅供給液體燃料。可以通過打開各個氣體燃料進氣閥58來實現(xiàn)氣體燃料到子組12的供給，而不在子組12內(nèi)的汽缸8至11的其他氣體燃料進氣閥58可以維持關(guān)閉狀態(tài)。
[0045]作為示例并且如上所述，子組12含有汽缸11，并且余下的汽缸8至10不在子組12內(nèi)。然而，在其他實施例中，子組12可以由其他的和/或附加的汽缸形成。在各構(gòu)造中，至少一個汽缸不在子組12內(nèi)。
[0046]在一些實施例中，所有汽缸8至11可以在結(jié)束處理期間供給有相同量液體燃料。如果液體燃料注入系統(tǒng)僅能夠根據(jù)共用設(shè)定對用于各汽缸8至11的液體燃料注入量進行調(diào)節(jié)，貝1J可能是這種情況。例如，液體燃料注入系統(tǒng)可以包括柔性凸輪(flexible cam)技術(shù)，其可以僅能夠共用地調(diào)節(jié)用于各汽缸8至11的液體燃料注入量。
[0047]在其他實施例中，例如在可以包括用于各汽缸的壓電致動液體燃料注入器的共軌液體燃料注入系統(tǒng)中，可以獨立地設(shè)定用于各汽缸的液體燃料注入量。在這樣的情況中，當估計燃燒參數(shù)時將考慮獨立設(shè)定，這將在后面說明。
[0048]為使剩余氣體燃料流入到汽缸11內(nèi)，可以例如通過吹掃氣體系統(tǒng)7經(jīng)由第二連接70和/或第三連接74將吹掃氣體提供到氣體燃料管道42內(nèi)。在經(jīng)由第三連接74供給吹掃氣體的情況下，必須打開第二氣體燃料切斷閥48。供給的吹掃氣體朝子組12的方向“推動”剩余氣體燃料。
[0049]吹掃氣體的供給也可以幫助將氣體燃料管道42、氣體燃料歧管54和氣體燃料通道56內(nèi)維持在一定的壓力水平，這可能是需要的，以維持氣體燃料通道56與入口通道28之間的壓力差，用于氣體燃料進氣閥58的操作時可能需要該壓力差。
[0050]為盡可能有效地“推動”剩余氣體燃料到子組12內(nèi)，吹掃氣體可以在遠離汽缸8至11的位置處、例如通過連接70經(jīng)由打開的吹掃氣體閥72進入氣體燃料系統(tǒng)6。另外，子組12可以僅包括流體地距氣體燃料箱36最遠地定位的汽缸，和/或可以僅包括流體地距吹掃氣體箱60最遠地定位的汽缸以使得對于燃燒而言能夠盡可能地沖刷。
[0051]在一些實施例中，子組12對于各汽缸排包括總共恰好一個汽缸，例如汽缸11。例如，在雙燃料內(nèi)燃機I具有兩個汽缸排的情況中，各汽缸排中的一個汽缸可以在子組12內(nèi)。
[0052]使第四汽缸11中的氣體燃料與剩余液體燃料一起燃燒的燃燒過程與其他汽缸8至10內(nèi)的燃燒過程不同，這是因為這些汽缸8至10僅使液體燃料燃燒。換言之，子組12的汽缸使液體燃料與富余的剩余氣體燃料燃燒，因此接收到更大量的能量，而不在子組12內(nèi)的汽缸僅使液體燃料燃燒。
[0053]再次參見圖2，在步驟86中，在子組12的至少一個汽缸和不在子組12內(nèi)的至少一個汽缸(例如汽缸8中)測量燃燒過程參數(shù)。燃燒過程參數(shù)可以例如是燃燒壓力、燃燒溫度或者燃燒聲音/爆震參數(shù)。
[0054]在步驟88中，確定對于子組12的汽缸11與不在子組12內(nèi)的汽缸的所測得的燃燒過程參數(shù)的差異。
[0055]在一些實施例中，僅測量了燃燒參數(shù)的汽缸被供給有相同量的液體燃料注入量，如例如子組12的汽缸11和不在子組12內(nèi)的汽缸8等。在這些構(gòu)造中，液體燃料注入系統(tǒng)能夠?qū)τ诟髌?至11獨立地調(diào)節(jié)液體燃料注入量。
[0056]在判斷90中，控制單元76檢查確定出的燃燒過程的差異是否在預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)。只要差異(尚)不在預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)，剩余氣體燃料就仍然以大量存在并且可在結(jié)束處理期間(圖2中用循環(huán)91指示)燃燒。只要剩余氣體燃料被完全燃燒，子組12的汽缸和不在子組12內(nèi)的汽缸中的燃燒過程會變得類似。只要燃燒過程參數(shù)上的差異移至預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)，就在步驟92中產(chǎn)生信號。信號指示剩余氣體燃料已燃燒并且氣體管道42和氣體燃料歧管54基本沒有氣體燃料。
[0057]例如，預(yù)設(shè)的可接受范圍可以達到關(guān)于壓力值、溫度值或爆震參數(shù)值的最大負載參數(shù)的 105%、110%、115% 或 120%。
[0058]在判斷94中，確定雙燃料內(nèi)燃機I是停止還是在LFM下操作。在步驟96中執(zhí)行雙燃料內(nèi)燃機I的停止。
[0059]在步驟98中執(zhí)行雙燃料內(nèi)燃機I的在LFM下的繼續(xù)操作。如果發(fā)動機I在LFM下進一步操作，則若發(fā)動機負載在結(jié)束處理前減小了那么可使發(fā)動機負載增加。另外，可以基于信號停止從吹掃氣體系統(tǒng)7供給吹掃氣體。
[0060]控制單元76被配置成執(zhí)行上述方法步驟，并且可以是單個微處理器或多個微處理器，其除了別的部件以外可以包括還用于控制雙燃料內(nèi)燃機I的各個組成部件的操作，例如入口閥18、出口閥16、氣體閥單元38、氣體燃料進氣閥58和吹掃氣體系統(tǒng)7?？刂茊卧?6可以是能夠控制與雙燃料內(nèi)燃機I相關(guān)聯(lián)的數(shù)值函數(shù)和/或其相關(guān)聯(lián)的組成部件的通用發(fā)動機控制單元(ECT)?？刂茊卧?6可以包括需要運行應(yīng)用所需的所有組成部件或者現(xiàn)有技術(shù)已知的用于控制雙燃料內(nèi)燃機I及其各個組成部件的任何其他手段，運行應(yīng)用所需的組成部件諸如為，存儲器，輔助存儲裝置，諸如中央處理單元等的處理器等。
[0061]各種其他已知電路可以與控制單元76相關(guān)聯(lián)，包括電源電路、信號調(diào)節(jié)電路、通信電路和其他適用電路?？刂茊卧?6可以將接收到的和存儲的數(shù)據(jù)進行分析和比較，并基于儲存器中存儲的指令和數(shù)據(jù)或用戶的輸入來確定是否需要做動作。例如，控制單元76可以將接收到的值與儲存器中存儲的目標值進行比較，并基于比較結(jié)果，控制單元76可以將信號傳輸至一個或多個組成部件以改變其操作狀態(tài)。
[0062]控制單元76可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于存儲與雙燃料內(nèi)燃機I及其組成部件的操作有關(guān)的數(shù)據(jù)的任何存儲裝置。數(shù)據(jù)可以以描述和涉及例如閥打開定時的一個或多個映射的形式存儲。各映射可以以表、圖表和/或方程式的形式，并且包括從實驗室和/或雙燃料內(nèi)燃機I的現(xiàn)場操作收集的數(shù)據(jù)的編輯。映射可以通過在使與之相關(guān)聯(lián)的參數(shù)變化的狀態(tài)下使雙燃料內(nèi)燃機I在各種操作條件下的操作進行儀器試驗來產(chǎn)生?？刂茊卧?6可以響應(yīng)于另一組成部件的期望操作而參照一個組成部件的這些映射和控制操作。
[0063]在本公開的另一方面中，公開了用于確定雙燃料內(nèi)燃機I的氣體燃料供給線的填充狀態(tài)變化的方法。例如，該方法可以需要識別例如空氣、氮氣、天然氣或甲烷氣體的填充狀態(tài)到這些氣體介質(zhì)中另一種的填充狀態(tài)之間的變化。該方法可以包括在汽缸的子組12中使來自氣體燃料管道的氣體介質(zhì)與液體燃料一起燃燒。該方法可以進一步包括確定在子組12的至少一個汽缸11中的燃燒過程參數(shù)與僅燃燒液體燃料的不在子組12內(nèi)的至少一個汽缸8、9、10中的燃燒過程參數(shù)的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。該方法可以進一步包括指示氣體燃料供給線的填充狀態(tài)，例如氣體燃料填充狀態(tài)。
[0064]例如，預(yù)設(shè)范圍可以設(shè)定成:如果差異變得小于預(yù)設(shè)閾值，則確定在氣體燃料管道中基本不存在氣體燃料。作為可選示例，預(yù)設(shè)范圍可以設(shè)定為:如果差異變得大于預(yù)設(shè)閾值，則確定氣體燃料管道被完全填滿。
[0065]本文中描述的與雙燃料模式的結(jié)束處理有關(guān)的具體實施例如適用的話也可以應(yīng)用至上述用于確定氣體燃料填充狀態(tài)的方法。
[0066]在本公開的另一方面中，公開了一種用于啟動雙燃料內(nèi)燃機I的氣體燃料模式的方法。該方法可以包括通過啟動氣體燃料到填充有氣體介質(zhì)的氣體燃料供給線的供應(yīng)來發(fā)起啟動處理。該方法可以在啟動處理期間進一步包括在汽缸的子組12內(nèi)使具有逐漸增加含量的供給氣體燃料的氣體介質(zhì)與液體燃料一起燃燒。該方法可以進一步包括:確定在子組12的至少一個汽缸11中的燃燒過程參數(shù)與僅燃燒液體燃料的不在子組12內(nèi)的至少一個汽缸8、9、10中的燃燒過程參數(shù)的差異是否在預(yù)設(shè)的可接受范圍互內(nèi)。該方法可以進一步包括指示啟動處理已完成。
[0067]再次，本文中描述的與雙燃料模式的結(jié)束處理有關(guān)的具體實施例如適用的話也可以應(yīng)用至用于雙燃料模式的上述啟動處理。
[0068]在本文中公開的方面中，可以利用不同的燃燒特性，如至少臨時設(shè)置在氣體燃料線中的氣體介質(zhì)的能量含量等。由于這些不同燃燒特性僅對汽缸單元中選取的那些汽缸中的燃燒有影響，所以監(jiān)控各個燃燒參數(shù)允許得出關(guān)于填充狀態(tài)的結(jié)論，并因此允許得出關(guān)于結(jié)束/啟動/切換階段的結(jié)論。
[0069]雖然本文中已經(jīng)說明了該發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是可以在不脫離隨附權(quán)利要求書的范圍的情況下包含改進和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于結(jié)束雙燃料內(nèi)燃機(I)的氣體燃料模式的方法，所述方法包括: 通過停止氣體燃料的供給來發(fā)起結(jié)束處理； 在所述結(jié)束處理期間，在汽缸(8、9、10、11)的子組(12)內(nèi)使剩余氣體燃料與液體燃料一起燃燒； 確定所述子組(12)中的至少一個汽缸(11)內(nèi)的燃燒過程參數(shù)與僅使液體燃料燃燒的未在所述子組(12)中的至少一個汽缸(8、9、10)內(nèi)的燃燒過程參數(shù)的差異在預(yù)設(shè)的可接受范圍內(nèi)；以及 指示所述結(jié)束處理完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括: 在所述結(jié)束處理內(nèi)的至少一段時間段期間，供給吹掃氣體，以使剩余氣體燃料朝向所述子組(12)流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進一步包括: 一旦所述結(jié)束處理完成，就停止所述雙燃料內(nèi)燃機(I)的操作；或者 一旦所述結(jié)束處理完成，就繼續(xù)所述雙燃料內(nèi)燃機(I)的液體燃料模式的操作。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，進一步包括:在發(fā)起所述結(jié)束處理前，減小所述雙燃料內(nèi)燃機(I)的發(fā)動機負載。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，進一步包括:一旦所述結(jié)束處理完成，就增加所述發(fā)動機負載。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，進一步包括:在所述結(jié)束處理期間，將相同量的液體燃料供給至每個汽缸(8、9、10、11)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，進一步包括:基于所述子組(12)中的所述燃燒過程參數(shù)的檢測值調(diào)節(jié)所述發(fā)動機負載。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述燃燒過程參數(shù)是燃燒溫度、燃燒壓力、燃燒聲音或爆震參數(shù)中的至少一種。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述預(yù)設(shè)的可接受范圍達到最大負載參數(shù)的110%。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，對于每個汽缸排，所述汽缸(8、9、10、11)的子組(12)包括總共恰好一個汽缸(11)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述子組(12)選擇成流體地距離氣體燃料源(36)最遠地定位。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述子組(12)選擇成流體地距離吹掃氣體源(60)最遠地定位。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，供給吹掃氣體包括提供非活性氣體。
14.一種用于控制雙燃料內(nèi)燃機(I)的操作的控制系統(tǒng)，所述雙燃料內(nèi)燃機被配置成以液體燃料模式和氣體燃料模式操作，所述控制系統(tǒng)包括被配置成根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項所述的方法來控制所述雙燃料內(nèi)燃機(I)的控制單元(76)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制系統(tǒng)，進一步包括以下的至少一項: 多個燃燒壓力傳感器(77)，所述燃燒壓力傳感器(77)被配置成產(chǎn)生指示用于每個汽缸的燃燒壓力的信號； 多個燃燒溫度傳感器(77)，所述燃燒溫度傳感器(77)被配置成產(chǎn)生指示用于每個汽缸的燃燒溫度的信號；和/或 多個爆震傳感器(77)，所述爆震傳感器(77)被配置成產(chǎn)生指示用于每個汽缸的爆震參數(shù)的信號。
【文檔編號】F02D19/06GK104251159SQ201410295623
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】T·圖伊克西恩, E·J·希克西爾, S·哈斯, F·尤斯魯 申請人:卡特彼勒發(fā)動機有限責任兩合公司