[發明專利]用于控制氣體燃料內燃機內的燃料壓力的方法和裝置

有效

• 申請號: 201380029587.2
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN104508279B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: A·M·J·圖什特;J·Y·沃德洛
• 申請（專利權）人: 西港能源有限公司
• 主分類號: F02D19/10
• 分類號: F02D19/10;F02M21/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李丙林,曹桓

技術領域

本申請涉及一項控制氣體燃料內燃機內的燃料壓力的技術。該技術包含：根據發動機運行條件確定一個氣體燃料壓力目標值，并且基于該目標值控制一個液體燃料泵送裝置。

背景技術

天然氣可以替代柴油被用來給柴油循環發動機供應燃料，以獲得排放利益和經濟利益。在這些發動機中，已知的是，使用柴油作為一種導燃燃料，因為天然氣的自動點火溫度顯著高于柴油的自動點火溫度。少量的柴油——通常是引入燃燒室的總燃料的大約5％——連同天然氣一起被噴射，其中天然氣是主要燃料。柴油由于壓縮熱而著火，接下來天然氣由于柴油的燃燒而被點火。

雙燃料噴射器單獨地噴射兩種燃料進入內燃機的燃燒室。特別地，這兩種燃料可以是受控量的一種液體導燃燃料(如柴油)和一種氣體燃料(如天然氣)。連同本申請一起由申請人共同擁有的于2002年1月8日頒發的美國專利No.6,336,598(’598專利)，公開了這樣一種液壓致動的雙燃料噴射器。該燃料噴射器包括一個噴射器主體，以及液壓流體入口、液體燃料入口和氣體燃料入口。液壓流體入口使加壓的液壓流體能夠被引入噴射器主體的內部。噴射器內的液體密封阻止高壓氣體燃料泄漏到液壓致動流體中。該液體密封被充滿加壓的液壓流體，該加壓的液壓流體基本上被限制在該液體密封內。該液壓流體具有足夠的壓力以維持密封并阻止氣體燃料泄漏到液壓流體中。在一個優選的實施方案中，液體導燃燃料和液壓流體是相同的，并且均被從柴油公共軌道(diesel common rail)供應給雙燃料噴射器。當導燃燃料被用于密封時，將氣體燃料加壓到一個稍微低于導燃燃料的壓力的壓力，以阻止氣體燃料泄漏通過噴射器內的流體密封腔。

如也被申請人共同擁有的于2001年10月9日頒發的美國專利No.6,298,833(’833專利)中公開的，已知動態地控制密封流體壓力以確保，對于所有發動機運行條件，氣體燃料壓力都稍微低于導燃燃料壓力。一個壓力平衡系統——其包含一個壓力平衡設備如一個圓頂加載調節器(dome-loaded regulator)——減小雙燃料噴射器內使用的密封流體(導燃燃料)和氣體燃料之間的壓力差。同時，壓力平衡系統動態地平衡密封流體壓力，以使得氣體燃料壓力等于或者稍微低于在噴射閥內的導燃燃料的壓力。氣體燃料和導燃燃料之間的壓力差可以在發動機轉速、發動機負荷和燃料切斷條件的整個運行范圍內被維持，以便阻止可壓縮的氣體燃料泄漏到導燃燃料中。氣體燃料和導燃燃料之間的減小的壓力差還使導燃燃料到氣體燃料的泄漏減少。

用于采用’598專利的類型的雙燃料噴射器并且采用柴油作為導燃燃料的天然氣發動機的現有標定技術，致力于對在發動機的整個運行范圍支持排放要求和燃料利用率要求所需的柴油軌道壓力的標定。這些技術的前提之一是，集成到基于柴油軌道壓力運行的基本的柴油發動機的控制系統中。然而，在根據柴油軌道壓力調節天然氣軌道壓力的系統中，例如’833專利中公開的，已經觀察到，柴油軌道和天然氣軌道之間的壓力差是不一致的。從單元到單元的變化和系統的老化導致導燃燃料和天然氣之間的壓力差從發動機到發動機改變且隨著時間而改變。這導致排放、燃料利用率和發動機轉矩目標相對于所預期的變化。由于天然氣是確定排放和燃料利用率的主要燃料，當在標定發動機上標定柴油軌道壓力時，在實際實踐中柴油壓力是基于滿足排放和燃料利用率目標的天然氣壓力而確定的。然而，由于柴油軌道和天然氣軌道之間的壓力差從發動機到發動機變化且隨著時間而變化，那么天然氣軌道壓力也會相對于在標定發動機上的變化。結果，發動機往往運行在接近于但不在如下的氣體軌道壓力下，該氣體軌道壓力在一個滿足最優的排放和燃料利用率目標的優選容差范圍內。

本方法和裝置提供了一項改進的技術，用于控制氣體燃料內燃機內的燃料壓力。

發明內容

一種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內燃機內的燃料壓力的改進方法，包括：按照發動機運行條件的一個函數確定一個氣體燃料壓力目標值；基于氣體燃料壓力目標值將液體燃料加壓到一個液體燃料壓力；以及，根據液體燃料壓力調節氣體燃料壓力，以使得氣體燃料壓力在一個預先確定的容差范圍內等于氣體燃料壓力目標值。氣體燃料可以是天然氣，或可以選自由甲烷、丙烷、丁烷、乙烷和氫組成的組。液體燃料可以是柴油。發動機運行條件包括發動機轉速、發動機轉矩和基本的發動機燃料供給量(fuelling quantity)中至少一個。氣體燃料壓力目標值在一個標定發動機上被標定以優化至少一個發動機參數，該發動機參數可以是排放、燃料利用率和發動機轉矩以及其他常見的發動機參數。