[發(fā)明專利]基于共變的火花產(chǎn)生和引燃噴射輸送的雙燃料燃燒控制

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010088968.X
• 申請(qǐng)日: 2020-02-12
• 公開（公告）號(hào): CN111622846A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·約翰;J·W·安德斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號(hào): F02D19/08
• 分類號(hào): F02D19/08;F02D19/10;F02D41/30
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

操作雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括響應(yīng)于液體燃料的早期引燃噴射的燃燒和火花的產(chǎn)生而點(diǎn)燃?xì)怏w燃料的主充量。操作該系統(tǒng)還包括共變火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)，以及基于火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)的共變減小另一主充量的燃燒的定相誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的燃燒控制，并且更具體地涉及控制通過液體燃料的早期引燃噴射和火花的燃燒而點(diǎn)燃的氣體燃料的主充量的燃燒。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)在全世界幾乎無數(shù)的應(yīng)用中用于車輛推進(jìn)、發(fā)電、液體和氣體的處理以及各種工業(yè)用途。在典型的操作方案中，燃料和空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒以產(chǎn)生壓力的快速升高并且因此驅(qū)動(dòng)活塞以旋轉(zhuǎn)曲軸。火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用液體石油餾分燃料諸如汽油，或各種氣體燃料，包括天然氣、甲烷、丙烷、它們的各種混合物，以及其他燃料。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)通常利用諸如柴油餾分燃料、生物柴油等燃料。近年來燃燒科學(xué)的研究已經(jīng)極大地關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和在燃料利用，特別是氣體燃料方面靈活的操作策略。燃料價(jià)格可以是相當(dāng)動(dòng)態(tài)的，并且關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的燃料類型的靈活性可以提供經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。各種氣體燃料還具有可以有利地利用的所需燃燒或排放特性。

允許以不同燃料類型組合液體燃料諸如柴油餾分和天然氣進(jìn)行操作的發(fā)動(dòng)機(jī)在全世界的使用越來越多。柴油和類似燃料相對(duì)容易壓縮點(diǎn)火，但可能產(chǎn)生有害的排放。當(dāng)用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，天然氣和其他氣體燃料可能不能點(diǎn)燃、爆震或具有燃燒穩(wěn)定性的問題。在氣體燃料和空氣燃燒或試圖以化學(xué)計(jì)量的稀薄當(dāng)量比燃燒的所謂稀薄燃燒應(yīng)用中，這種挑戰(zhàn)尤其嚴(yán)峻。氣體燃料還可以具有取決于組分性質(zhì)的質(zhì)量范圍。甲烷比例相對(duì)較高的氣體燃料比含有較長(zhǎng)鏈烴的其他燃料更不容易壓縮點(diǎn)火。因此，不同的燃料和燃料混合物可以具有不同的點(diǎn)火和燃燒特性。

已知雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)利用相對(duì)少量的液體燃料的一次或多次噴射來點(diǎn)燃?xì)怏w燃料的較大主充量。這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以解決一些前述問題，使得燃燒相對(duì)更可預(yù)測(cè)和可控。在這些發(fā)動(dòng)機(jī)中的某些中，多個(gè)不同的操作模式是可能的，范圍從僅液體的壓縮點(diǎn)火模式到僅氣體燃料的火花點(diǎn)火模式。柴油燃燒，即使在相對(duì)少量的情況下，仍然會(huì)產(chǎn)生有害的排放，并且比單獨(dú)的氣體燃料需要更高的成本。關(guān)于在具有多于一種可用操作模式的發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒控制，仍然存在一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。從Willi等人的美國(guó)專利No.6,032,617中已知一種采用柴油引燃噴射來點(diǎn)燃天然氣的示例性雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，一種操作雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法包括響應(yīng)于液體燃料的早期引燃噴射的燃燒和火花的產(chǎn)生，在第一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中點(diǎn)燃雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸內(nèi)的氣體燃料的主充量。該方法還包括響應(yīng)于液體燃料的早期引燃噴射的燃燒和火花的產(chǎn)生，在第二發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中點(diǎn)燃雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸內(nèi)的氣體燃料的主充量。該方法還包括使火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)從第一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)向第二發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)共變，以及基于火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)從第一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)向第二發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的共變，減小燃燒從第一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)向第二發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的定相誤差。

在另一方面，一種用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃燒控制系統(tǒng)包括：火花塞，其具有形成火花隙的火花電極，并經(jīng)構(gòu)造在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)產(chǎn)生電火花；以及電驅(qū)動(dòng)液體燃料噴射器，其經(jīng)構(gòu)造將液體燃料的早期引燃噴射直接噴射到雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)。燃燒控制系統(tǒng)還包括與火花塞和液體燃料噴射器聯(lián)接的燃燒控制單元。燃燒控制單元經(jīng)構(gòu)造用于使火花塞的火花正時(shí)參數(shù)和液體燃料噴射器的引燃噴射輸送參數(shù)共變。燃燒控制單元還經(jīng)構(gòu)造基于火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)的共變，減小雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中燃燒的定相誤差。

在又一方面，一種操作雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法包括指令液體燃料的早期引燃噴射的噴射和火花的產(chǎn)生以點(diǎn)燃雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣缸內(nèi)的氣體燃料的主充量。該方法還包括基于氣體燃料的主充量燃燒的定相，使火花正時(shí)參數(shù)和早期引燃噴射輸送參數(shù)共變。該方法還包括基于火花正時(shí)參數(shù)和引燃噴射輸送參數(shù)的共變，減小由液體燃料的早期引燃噴射的燃燒點(diǎn)燃的氣體燃料的另一主充量的燃燒和火花的產(chǎn)生的定相誤差。

附圖說明