[發(fā)明專利]雙燃料發(fā)動機和蒸發(fā)天然氣系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310343902.0
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103573452A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·金;M·F·索馬斯;A·R·斯托克奈爾
• 申請（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30;F02D41/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 殷玲;吳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及利用天然氣作為燃料之一的雙燃料發(fā)動機，并且更具體地涉及用于雙燃料發(fā)動機的蒸發(fā)氣體系統(tǒng)。

背景技術(shù)

天然氣已日益變成有吸引力的、對于用于內(nèi)燃發(fā)動機中的其它燃料的替代品。例如，在一類發(fā)動機中，通過壓縮點燃少量先導(dǎo)液體柴油燃料來點燃較多的天然氣充料。在一種應(yīng)用中，雙燃料壓燃式發(fā)動機用于給礦用卡車提供動力。天然氣在極低的溫度（例如，-160℃）并且接近大氣壓以液體形式被儲存。隨著儲罐中的液化天然氣吸熱，一部分氣體蒸發(fā)。如果蒸發(fā)的氣體在通常的發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間未被足夠快地使用，則罐最終會建立需要放出過量的蒸發(fā)氣態(tài)燃料的足夠壓力。由于天然氣主要是甲烷，因此向大氣放出天然氣被認為是很不理想的，因為已知甲烷是極強的溫室氣體。在實踐中，液化天然氣罐常常構(gòu)造成在約200PSI左右放出。為了在商業(yè)上可行，利用天然氣的發(fā)動機系統(tǒng)可能需要一些用于限制向大氣放出的天然氣并且尤其是甲烷的量的策略。

美國專利6,698,211教導(dǎo)了一種用于車輛的燃氣發(fā)動機的天然氣燃料儲存和供給系統(tǒng)。該參考文獻教導(dǎo)了在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下將蒸發(fā)的天然氣從儲罐傳送到發(fā)動機的進氣歧管的被動策略。該參考文獻還教導(dǎo)了將節(jié)流孔口包括在內(nèi)，所述節(jié)流孔口限制蒸發(fā)的天然氣的流速，使得行進通過進氣歧管的空氣/氣體混合物充分稀薄，以避免空氣/氣體混合物在進氣歧管中燃燒或限制該燃燒的風(fēng)險。該參考文獻還教導(dǎo)了可用流量控制閥代替節(jié)流孔口。盡管該參考文獻認識到對燃燒的期望而不是從儲罐放出蒸發(fā)的天然氣，但其未能想到在這些系統(tǒng)、尤其是雙燃料壓燃式發(fā)動機系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的其它問題。

本發(fā)明針對上述問題中的一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面，一種壓燃式雙燃料發(fā)動機包括連接到多個燃料噴射器的氣態(tài)燃料共軌，所述燃料噴射器均定位成將噴射直接引導(dǎo)到一個發(fā)動機氣缸中。液體燃料共軌與多個燃料噴射器流體連接。氣態(tài)燃料供給和壓力控制系統(tǒng)與氣態(tài)燃料共軌流體連接。液體燃料供給和壓力控制系統(tǒng)與液體燃料共軌流體連接。蒸發(fā)氣體系統(tǒng)流體地定位在與進氣歧管流體連接的電子控制的供給閥與氣態(tài)燃料供給和壓力控制系統(tǒng)之間。電子控制的供給閥可在打開位置與關(guān)閉位置之間移動。燃料噴射器中的每一者都具有與液體燃料供給和壓力控制系統(tǒng)流體連接的液體排放出口。電子控制器與多個燃料噴射器中的每一者、液體燃料供給和壓力控制系統(tǒng)、氣態(tài)燃料供給和壓力控制系統(tǒng)以及電子控制的供給閥進行控制通信。

在另一個方面，該壓燃式雙燃料發(fā)動機被支承機器主體上并且與機器的運輸工具可操作地聯(lián)接。

在另一個方面，一種操作雙燃料壓燃式發(fā)動機的方法包括在第一發(fā)動機循環(huán)期間打開電子控制的供給閥并且通過壓縮點燃來自多個發(fā)動機氣缸中的燃料噴射器的柴油燃料而使由來自進氣歧管的蒸發(fā)氣體與來自燃料噴射器的噴射氣體組成的混合物燃燒。在第二發(fā)動機循環(huán)期間，關(guān)閉電子控制的供給閥并且通過壓縮點燃來自多個發(fā)動機氣缸中的燃料噴射器的柴油燃料而僅僅/專門燃燒來自燃料噴射器的噴射氣體。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的機器的側(cè)視圖；

圖2是用于圖1的機器的雙燃料壓燃式發(fā)動機的示意圖；以及

圖3是用于根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的蒸發(fā)氣體計量供給算法的邏輯流程圖。

具體實施方式

首先參照圖1，機器10包括被支承在運輸工具16上的機器主體12。在所示的實施例中，機器10作為礦用卡車被示出，并且運輸工具16作為車輪被示出。然而，機器10可采取各種形式，并且運輸工具16也可顯著變化。例如，運輸工具16可以是履帶或者在航海船舶形式的機器的情形中甚至可以是螺旋槳。礦用卡車10包括樞轉(zhuǎn)地附接到機器主體12上的傾卸裝置本體14，而且還包括駕駛室15。我們可以預(yù)期用于礦用卡車10的工作周期包括惰轉(zhuǎn)而不移動的時間段，例如當(dāng)?shù)V用卡車10正在等待將諸如礦石的負載接收到傾卸裝置本體14中、等待傾倒負載、以及甚至可以正在等待再加注燃料時。在這些無運動惰轉(zhuǎn)時段之間，我們可以預(yù)期在傾卸裝置本體14中攜帶重負荷的正在全功率運轉(zhuǎn)的礦用卡車10可能在采礦點上陡坡。在無運動惰轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機供給動力的機器10可能僅消耗極小量的燃料。另一方面，當(dāng)攜帶重負荷上陡坡全功率運轉(zhuǎn)時，我們可以預(yù)期礦用卡車10消耗相對大量的燃料。