用于控制双燃料发动机的操作的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于控制双燃料发动机的操作的方法和装置。具体地，在一种使用FCT技术的双燃料发动机中，FCT轴（42）的新的FCT构造用以允许在较高的发动机负载下在液态燃料模式和气态燃料模式之间转变。根据新的构造，当从液态燃料模式转换至气态燃料模式时，并且在液态燃料部分负载模式中，液态燃料主喷射相对晚进行。发动机的先导喷射系统（60）用以在转变过程中并且也在液态燃料部分负载模式中提供提前的液态燃料先导喷射，以利于在所述模式中以晚的主喷射定时操作发动机。
【专利说明】用于控制双燃料发动机的操作的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及一种用于控制双燃料发动机(S卩，以液态燃料和气态燃料运行的内燃机)的操作的方法和装置。这种双燃料发动机可以装备有废气再循环系统(EGR)和/或可以经由废气涡轮增压器增压。特别地，但不排他地，被构造成燃烧例如在船上、发电厂中或重型车辆和施工车辆所使用的柴油燃料和气体的大型内燃机可以根据本发明来控制。
【背景技术】
[0002]用于调节入口阀和出口阀的打开和关闭的多种技术例如从EP0560126A1、GB969297、US5713335A、US5666913A、JP2006-153009A、DE3313313C2、DE102004057438A1、US2009/0235886A1、JP11-36833A、DE3213565A1、US6431134B1、EP1273795A1、EP1477638A1和 DE10359087B3 已知。
[0003]EP2136054A1示出一种用于控制装备了设有三个偏心装置的可转动轴的柴油发动机的操作的装置。每个偏心装置支承操作杆。第一偏心装置支承例如形成为摆臂的入口阀操作杆，其可以经由例如支承在其上的辊子追踪入口凸轮的行程，并且可以经由例如入口阀操作升降器将入口凸轮的行程传递至入口阀，以便操作入口阀。以类似的方式，第二偏心装置支承出口阀操作杆，其可以经由例如支承在其上的辊子追踪出口凸轮的行程，并且将出口凸轮的行程传递至出口阀操作升降器。燃料泵凸轮的行程可以例如通过布置在泵操作杆的端部处的辊子追踪并且经由例如压力弹簧传递至泵活塞。泵操作杆支承在第三偏心装置上。偏心装置可以与可转动轴一体地形成。偏心装置的优选圆形柱状圆周表面相对于可转动轴的轴线的偏心距以及偏心距相对于轴的转动位置的相对位置可以根据相应的要求单独地选择。致动器和齿轮形成致动器单元。在固定的操作时，柴油发动机在大于具有两个阀升程曲线(即，在米勒(Miller)循环中)的满负载的25%的负载下操作。在低于满负载的25%的负载下，轴转向，使得柴油发动机以两个不同的阀升程曲线操作。这种技术也已知为挠性凸轮轴技术(FCT)。
[0004]从上面提及的现有技术文献已知的所有技术似乎限制为柴油燃料模式并且可能不适用于双燃料发动机。
[0005]本发明至少部分旨在改进或克服现有系统的一个或多个方面。
【发明内容】
[0006]整体上，本发明涉及一种用于控制可以低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式(也称为气体模式)操作的双燃料发动机的操作的装置。设有第一偏心装置至第三偏心装置的可转动轴可以通过调节装置转动。轴的两个不同的转动角度结合第一偏心装置、第二偏心装置和第三偏心装置的独立设计和布置可以引起入口阀和出口阀的各自不同的适当的打开和闭合定时，以及在低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式过程中液态燃料的调节的喷射定时。
[0007]在本发明的一方面中，一种用于控制可以低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式操作的双燃料发动机的操作的装置包括:被转动地支承的轴，该轴设有第一偏心装置、第二偏心装置和第三偏心装置，第一偏心装置能够支承用于控制入口阀的入口阀操作杆，第二偏心装置能够支承用于控制出口阀的出口阀操作杆，第三偏心装置能够支承用于控制燃料泵的燃料泵操作杆。该装置还包括调节装置，该调节装置能够将轴的转动角度至少调节为第一角度位置和与第一角度位置不同的第二角度位置，第一角度位置与高负载液态燃料模式相关联，并且第二角度位置与低负载液态燃料模式和气态燃料模式相关联。第一偏心装置被设计和布置在轴上，使得在第一角度位置中，相关联的入口阀在第一入口阀打开定时打开，并且在第二角度位置中，相关联的入口阀在晚于第一入口阀打开定时的第二入口阀打开定时打开。第二偏心装置被设计和布置在轴上，使得在第一角度位置中，相关联的出口阀在第一出口阀打开定时打开，并且在第二角度位置中，相关联的出口阀在提前于第一出口阀打开定时的第二出口阀打开定时打开。第三偏心装置被设计和布置在轴上，使得当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时，在第一角度位置中，相关联的燃料泵被控制，使得液态燃料主喷射在第一液态燃料主喷射定时进行，并且在第二角度位置，相关联的燃料泵被控制，使得液态燃料主喷射在等于或晚于第一液态燃料主喷射定时的第二液态燃料主喷射定时进行。
[0008]在本发明的另一方面中，公开一种用于控制待以低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式操作的双燃料内燃机的操作的方法。内燃机包括设有第一偏心装置、第二偏心装置和第三偏心装置的轴，第一偏心装置能够支承用于控制入口阀的入口阀操作杆，第二偏心装置能够支承用于控制出口阀的出口阀操作杆，第三偏心装置能够支承用于控制燃料泵的燃料泵操作杆。该方法包括以下步骤:将轴转动至第一角度位置，其中，第一偏心装置处于使得相关联的入口阀操作杆调节并且入口阀在第一入口阀打开定时打开的位置，第二偏心装置处于使得相关联的出口阀操作杆调节并且出口阀在第一出口阀打开定时打开的位置，并且第三偏心装置处于使得相关联的燃料泵操作杆调节并且燃料泵在第一液态燃料主喷射定时进行液态燃料主喷射的位置。该方法还包括以下步骤:将轴转动至不同于第一角度位置的第二角度位置，其中，第一偏心装置处于使得相关联的入口阀操作杆调节并且入口阀在晚于第一入口阀打开定时的第二入口阀打开定时打开的位置，第二偏心装置处于使得相关联的出口阀操作杆调节并且出口阀在提前于第一出口阀打开定时的第二出口阀打开定时打开的位置，并且第三偏心装置处于使得当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时，相关联的燃料泵操作杆调节并且燃料泵在等于或晚于第一液态燃料主喷射定时的第二液态燃料主喷射定时进行液态燃料主喷射的位置。
[0009]如这里使用的，双燃料发动机可以指能够燃烧例如柴油、重燃油(HFO)或船用柴油(MDO)的液态燃料和例如天然气的气态燃料的任何类型的内燃机。
[0010]根据本发明，“晚”特别可以指入口阀打开比在高负载液态燃料模式中的入口阀打开晚开始。“提前”特别可以指出口阀打开比在高负载液态燃料模式中早开始。
[0011]注意，术语“气体燃料模式”、“气体模式”和“气态燃料模式”可以在这里用于双燃料发动机的相同类型的操作模式。所有这些术语可以指示双燃料发动机的以下类型的操作模式，其中，双燃料发动机燃烧诸如例如任何气体质量的气体、特别是如与油田中的气体相关联的非管道质量气体的气态燃料。在这方面，应当理解，当双燃料发动机以气体模式操作时，先导喷射系统喷射非常少量的液态燃料。先导喷射系统喷射少量的液态燃料以点燃气体/空气混合物。这种先导喷射系统在本领域中熟知并且在双燃料发动机中是普通的。当双燃料发动机以诸如重燃油或柴油的液态燃料运行时，使用传统喷射系统。如果关于气体模式在这里提及停止液态燃料，意味着停止向传统喷射系统，而非向先导喷射系统供应液态燃料。
[0012]应当理解，对入口阀、出口阀或燃料泵的任何提及都不将本发明限制为一个单一阀或泵。相反，一个或多个入口阀和出口阀或者一个或多个燃料喷射泵可以通过一个或多个偏心装置控制。
[0013]此外，应当理解，前述整体描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并且不限制本发明。技术人员基于以下描述、附图和所附权利要求将清楚本发明的其它特征和方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]结合在这里并且构成说明书一部分的附图图示了本发明的示例性实施方式并且与说明一起用以解释本发明的原理。在附图中:
[0015]图1示出根据本发明用于控制双燃料发动机的操作的装置的示意图；
[0016]图2示出可以被利用用于实施根据本发明的方法的喷射系统的示意图；
[0017]图3示出代表根据本发明的示例性阀定时和喷射定时的表格；以及
[0018]图4示出根据如经由图1的装置调节的低负载柴油燃料模式和高负载柴油燃料模式的入口阀曲线和出口阀曲线的示例性实施方式。
【具体实施方式】
[0019]本发明可以部分基于对以前的系统(例如，以前的FCT构造，诸如EP2136054A1中公开的FCT构造)不可能实现例如在高发动机负载下双燃料发动机中液态燃料模式和气体模式之间转变的认识。
[0020]特别地，本发明可以部分基于对一般而言提前喷射定时应当用在低负载液态燃料模式中以确保无烟燃烧的认识。但是，当相同的FCT构造用于低负载液态燃料模式和气体模式时，由于提前喷射定时，在较高发动机负载下从气体模式转变至液态燃料模式时可能在双燃料发动机中出现爆燃。类似地，当在较高负载下从液态燃料模式转变至气体燃料模式时，可能由入口阀晚闭合引起在最后的液态燃料循环过程中的高燃烧压力峰值。
[0021]根据本发明，上述问题可以通过在低负载液态燃料模式中使用相对晚喷射定时，同时减小气体模式和低负载液态燃料模式中的阀重叠来减少。另外，为了确保低负载液态燃料模式中的相对无烟燃烧，双燃料发动机的先导喷射系统在低负载液态燃料模式中提供液态燃料的提前先导喷射。
[0022]根据图1，提供一种经由废气涡轮增压器增压的双燃料发动机(未示出)，其包括例如凸轮轴10，该凸轮轴10优选地与例如若干凸轮(例如，入口凸轮12、出口凸轮14和泵凸轮16) —体形成。在下面描述的示例性实施方式中，双燃料发动机能够在低负载柴油燃料模式和高负载柴油燃料模式中以作为液态燃料的一个例子的柴油燃料操作，并且在气体模式中以气体操作。但是，应当明白，根据本发明的其它实施方式可以以不同的液态燃料和气态燃料操作。[0023]入口凸轮12适于操作入口阀，入口阀布置在双燃料发动机的气缸的燃烧室的入口中并且经由例如入口阀操作布置18操作。出口凸轮14适于经由例如出口阀操作布置20操作布置在双燃料发动机的气缸的燃烧室的出口中的出口阀。泵凸轮16适于经由例如泵操作布置22操作布置在喷射泵中的泵活塞24。
[0024]A 口阀操作布置18包括例如形成为摆臂的入口阀操作杆26，其适于经由例如支承在其上的辊子25追踪入口凸轮12的行程，并且经由例如入口阀操作升降器28将入口凸轮12的行程传递至入口阀，以便操作所述入口阀。
[0025]以类似的方式，出口阀操作布置20设有出口阀操作杆30，其适于经由例如支承在其上的辊子29追踪出口凸轮14的行程，并且将出口凸轮14的行程传递至出口阀操作升降器32。
[0026]泵凸轮16的行程可以通过例如布置在泵操作杆34的端部处的辊子33追踪并且可以传递至泵活塞24。
[0027]在背离追踪辊子25、29、33的端部处，操作杆26、30和34支承在偏心盘36、38和40上，偏心盘36、38和40优选地与可以支承在发动机壳体(未示出)上的可转动轴42 —体形成。偏心盘36、38、40的优选圆形柱状圆周表面相对于轴42的轴线的偏心距以及偏心距相对于轴42的转动位置的相对位置可以根据这里概述的相应的要求单独地选择。
[0028]为了调节轴42的转动位置，轴42可以例如扭力刚性地连接至齿轮44或与例如节段式齿轮46的齿啮合的任何其它可应用元件，齿轮44或者所述任何其他可应用元件的转动位置可以经由例如包括致动器柱49的致动器48调节。致动器48与节段式齿轮46和齿轮44 一起可以形成致动器单元50。液压或气压缸可以用作可纵向调节的元件。在其它实施方式中，线性马达或任何其它合适的元件可以适于以适当的方式转动轴42。
[0029]控制单元52被设置用于控制致动器48。控制单元52优选地包括具有适当的程序和数据存储器的微处理器并且包括若干输出，所述输出中的至少一个连接至致动器48。控制单元52的至少一个其它输出连接至双燃料发动机的先导喷射系统60。先导喷射系统60可以是例如共轨先导喷射系统的任何已知先导喷射系统，并且可以被构造成在由控制单元52指令的定时提供柴油燃料的先导喷射。特别地，先导喷射系统60可以包括喷射器并且可以被构造成在双燃料发动机的每个操作模式中进行柴油燃料的先导喷射。
[0030]控制单元52优选地设有若干输入，所述输入中的一个与例如操作元件54连接，操作元件54用于调节例如双燃料发动机的负载或其操作模式。
[0031]用于检测双燃料发动机的气缸中的气缸压力的多个气缸压力传感器86和用于检测双燃料发动机的曲轴的转动速度的速度传感器88也可以连接至控制单元52的另外的输入。用于检测所要求的负载及其改变的负载传感器90也可以连接至控制单元52的另外的输入。
[0032]图2示意性地示出用于双燃料发动机的气缸360、入口阀362和出口阀364的喷射系统的一些细节。应当明白，具有相同构造的任何数量的气缸可以以任何已知的气缸构造包括在双燃料发动机中，并且任何数量的气缸可以与单个轴42相关联。在其它实施方式中，每个气缸可以设有包括单独的轴42的单独的控制装置。
[0033]如图2中所示，喷射泵370经由压力管线372连接至喷射喷嘴374。喷射泵370能够在双燃料燃烧发动机的高负载柴油燃料模式和低负载柴油燃料模式中进行柴油燃料的主喷射。另外，先导喷射器390被设置作为先导喷射系统60的一部分，以在双燃料发动机的任何一种操作模式中进行将柴油燃料先导喷射至气缸360的燃烧室内。在一些实施方式中，先导喷射器可以被构造成接收来自先导喷射系统60的共轨(未示出)的加压柴油燃料。另外，在一些实施方式中，泵活塞24可以设有控制边缘376和纵向凹槽378。为了调节供应率，泵活塞24可以经由例如控制柱380围绕平行于其线性往复运动的轴线转向。供应孔382可以设置到喷射泵370的供应空间。如图2中所示，泵活塞24在其向上行程过程中可以闭合供应孔382的时间点可以通过例如转动偏心盘40来调节，使得支承在泵操作杆34的端部上的追踪辊子33的位置例如沿着图2中的大致水平线移位。应当明白，在其它示例性实施方式中，喷射泵370可以具有与图2中所示的不同的构造。
[0034]如图2中所示，当凸轮轴10顺时针转动时，泵操作杆34在辊子33由泵凸轮16接触时向上枢转。当轴42转向、例如在图2中逆时针转向时，泵操作杆34移位至图2中的左侦牝并且辊子33由泵凸轮16接触时的定时改变，引起具有不同定时的柴油主喷射。从图1明显可见相同原理适用于入口阀362和出口阀364的操作。换句话说，柴油主喷射的定时、入口阀打开和闭合以及出口阀打开和闭合可以通过轴42的转动来调节。特别地，轴42可以在与高负载柴油燃料模式相关联的第一位置和与低负载柴油燃料模式和气体燃料模式相关联的第二位置之间转动。
[0035]图3示出在双燃料发动机的不同操作模式中分别用于入口阀和出口阀的定时以及用于柴油主喷射的定时(即，开始)和柴油先导喷射的定时(即，开始)的示例性构造。借助于三个偏心盘36、38、40的偏心距(参照图1)，盘36、38、40在轴42上的转动位置、即，入口阀和出口阀的打开和/或闭合以及柴油燃料的主喷射的开始可以以适当的方式控制。先导喷射的定时可以独立于轴42的位置通过控制单元52控制。图4示出根据本发明分别用于低负载柴油燃料模式(和气体模式)和高负载柴油燃料模式的示例性入口阀曲线和出口阀曲线。
[0036]如图3中所示，在本发明的一些示例性实施方式中，相比于高负载柴油燃料模式，柴油主喷射的定时在低负载柴油燃料模式中晚，例如在5° BTDC，其中BTDC指上止点之前。但是，应当明白，在其它实施方式中，如果适当的话，柴油主喷射的定时可以在低负载柴油燃料模式和高负载柴油燃料模式中相同。例如，这可以通过偏心装置40的偏心距为零，即，盘40的中心与轴42的中心一致来实现。另外，如图4中所示，在低负载柴油燃料模式中比在高负载柴油燃料模式中阀重叠少。换句话说，在低负载柴油燃料模式中，入口阀提前打开并且出口阀晚打开。阀升程曲线和主喷射定时通过适当地构造的轴42的转动变换。
[0037]在这里描述的示例性实施方式中，轴42能够在两个位置之间转动，一个位置对应于高负载柴油燃料模式，并且一个位置对应于低负载柴油燃料模式和气体模式。换句话说，阀升程曲线在低负载柴油燃料模式中和在气体模式中相同。但是，在气体模式中不进行柴油主喷射。但是，应当明白，在其它实施方式中，可以提供轴42的多于两个位置。例如，通过使用轴42和致动器单元50的适当构造可以提供用于低负载柴油燃料模式和气体模式的不同阀定时。
[0038]为了补偿在低负载柴油燃料模式中相对晚的柴油主喷射，例如在20° BTDC进行提前先导喷射。类似地，可以在气体模式中进行先导喷射。在气体模式中的先导喷射可以以与低负载柴油燃料模式中不同的定时进行。另外，在一些实施方式中，先导喷射的定时可以在气体模式和柴油燃料模式之间的转变过程中，即，当轴42在第一位置和第二位置之间转动时调节。
[0039]在一些实施方式中，不同量的先导燃料可以在气体模式中和在低负载柴油燃料模式中喷射。例如，在低负载柴油燃料模式中，先导喷射系统60可以被控制以在先导喷射器390的最大容量下喷射先导燃料，以辅助气缸360中的燃烧过程。在气体模式中，较少的先导燃料可以通过先导喷射系统60喷射。
[0040]在一些示例性实施方式中，控制单元52可以接收来自与双燃料发动机相关联的传感器、例如气缸压力传感器86的检测结果，并且可以基于所接收的检测结果修改先导喷射的定时，例如以减小爆燃。
[0041]应当明白，图3中给出的用于柴油燃料主喷射和柴油燃料先导喷射的定时仅是示例性的并且可以在一定的界限内修改。例如，在低负载柴油燃料模式中的先导喷射可以在35° BTDC至10° BTDC之间进行，在低负载柴油燃料模式中的主喷射可以在15° BTDC至0° BTDC之间进行，并且在高负载柴油燃料模式中的主喷射可以在20° BTDC至0° BTDC之间进行。
[0042]类似地，应当明白，图4中所示的阀升程曲线仅是示例性的。在根据本发明的其它实施方式中，轴42可以被构造成在双燃料发动机的相应操作模式中引起不同的阀定时。例如，在低负载柴油燃料模式和气体模式中的入口阀打开可以是在35° +/-40° BTDC，特别是在35° +/-10° BTDC，并且入口阀闭合可以是在10° +/-50° BBDC，特别是在10° +/-10° BBDC，其中，BBDC指下止点之前。另外，在低负载柴油燃料模式和气体模式中的出口阀打开可以是在50° +/-40° BBDC，特别是在50° +/-10° BBDC，并且出口阀闭合可以是在35° +/-40° ATDC，特别是在35° +/-10° ATDC，其中，ATDC指上止点之后。类似，在高负载柴油燃料模式中，入口阀打开可以是在45° +/-40° BTDC,特别是在45 ° +/-10 ° BTDC，并且入口阀闭合可以是在20° +/-50 ° BBDC，特别是在20° +/-10° BBDC。另外，在高负载柴油燃料模式中的出口阀打开可以是在40 ° +/-40 ° BBDC，特别是在40 ° +/-10 ° BBDC，并且出口阀闭合可以是在45。+/-40。ATDC，特别是在 45。+/-10。ATDC0
[0043]在本发明的一些示例性实施方式中，低负载范围和高负载范围可以表示双燃料发动机的总负载范围。高负载范围可以例如包括发动机的中间和高负载范围。在本发明的示例性实施方式中，低负载范围可以被限定为额定负载的0%至30%，并且高负载范围可以被限定为额定负载的30%至110%。
[0044]工业实用性
[0045]为了实现根据本发明的方法，有利地选出以下操作参数:
[0046]在固定操作时，即，在操作元件54的恒定位置处，双燃料发动机例如在高负载柴油燃料模式中以大于满负载的25%的负载操作，即，轴42具有第一角度位置(高负载柴油燃料模式角度位置)。
[0047]在低于满负载的25%的负载下，轴42转向至第二角度位置(低负载柴油燃料模式角度位置/气体模式角度位置)，使得双燃料发动机在低负载柴油燃料模式中以如图3中所示的阀升程曲线和晚主喷射定时和提前先导喷射定时操作。
[0048]如果操作员决定以气体运行双燃料发动机，双燃料发动机必须从高负载柴油燃料模式或低负载柴油燃料模式转变至气体模式。
[0049]当进行从高负载柴油燃料模式至气体模式的转变时，能够实现空气燃料比控制，并且轴42从第一角度位置转动至第二角度位置，这与低负载柴油燃料模式角度位置相同，其中，阀和喷射定时经由根据图3和4的偏心盘36、38、40控制。在从与轴42相关联的相应传感器接收反馈之后，气体燃料的一小部分斜坡上升，直到接近100%气体燃料燃烧。尽管一些柴油燃料随着轴42转动至第二位置仍然经由柴油燃料主喷射喷射，在以柴油燃料的最后燃烧循环过程中的高燃烧压力峰值可以由于当轴42处于第二位置时相对晚的主喷射定时而减小。
[0050]另一方面，当操作员决定以柴油运行双燃料发动机时，或在紧急情况中，不能实现空气燃料比控制并且双燃料发动机从气体模式转变至高负载柴油燃料模式或低负载柴油燃料模式。在从气体模式转变至高负载柴油燃料模式的情况中，轴42从第二位置转动至第一位置，并且燃料分配改变为100%柴油。在气体燃烧的最后循环过程中可能出现的爆燃可以由于轴42处于第二位置或从第二位置运动至第一位置时相对晚的柴油燃料主喷射定时而减小。
[0051]另外，当双燃料发动机以低负载柴油燃料模式操作时，即，当其通过轴42从第一位置转动至第二位置而从高负载柴油燃料模式转变至低负载柴油燃料模式时，尽管相对晚的主喷射定时，由于通过先导喷射系统60提前先导喷射柴油燃料，确保相对无烟燃烧。
[0052]应当明白，在上述转变过程中转动轴42和改变燃料分配的定时可以变化。例如，根据不同环境，燃料分配的改变可以在从一个位置至另一位置转动轴42之前、在轴42的转动过程中或者在转动轴42之后开始。例如，控制单元52可以被构造成根据双燃料发动机的不同的希望的操作参数、来自传感器的测量结果等开始燃料分配的改变和/或调节改变率。
[0053]将明白，轴42的调节可以经由不同的调节装置，例如经由液压缸、电气地、气动地等执行。
[0054]在这里，大型内燃机可以是具有IOOOkW或更大的输出范围的任何类型的双燃料发动机。如这里公开的双燃料发动机可以适用于重燃料油(HF0)、船用柴油(MDO)和柴油(DO)操作。
[0055]虽然在这里已经描述了本发明的优选实施方式，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以并入改进和修改。
【权利要求】
1.一种用于控制能够以低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式操作的双燃料发动机的操作的装置，所述装置包括: 被转动地支承的轴(42)，所述轴(42)设有第一偏心装置(36)、第二偏心装置(38)和第三偏心装置(40)，所述第一偏心装置(36)能够支承用于控制入口阀的入口阀操作杆(26)，所述第二偏心装置(38)能够支承用于控制出口阀的出口阀操作杆(30)，所述第三偏心装置(40)能够支承用于控制燃料泵(70)的燃料泵操作杆(34);和 调节装置(50)，其能够将所述轴(42)的转动角度调节为至少第一角度位置和与第一角度位置不同的第二角度位置，所述第一角度位置与高负载液态燃料模式相关联，并且所述第二角度位置与低负载液态燃料模式和气态燃料模式相关联， 所述第一偏心装置(36 )被设计和布置在所述轴(42 )上，使得在所述第一角度位置中，相关联的入口阀在第一入口阀打开定时打开，并且在第二角度位置中，相关联的入口阀在晚于第一入口阀打开定时的第二入口阀打开定时打开， 所述第二偏心装置(38)被设计和布置在所述轴(42)上，使得在所述第一角度位置中，相关联的出口阀在第一出口阀打开定时打开，并且在所述第二角度位置中，相关联的出口阀在提前于第一出口阀打开定时的第二出口阀打开定时打开，以及 所述第三偏心装置(40)被设计和布置在所述轴(42)上，使得当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时，在所述第一角度位置中，相关联的燃料泵被控制，使得液态燃料主喷射在第一液态燃料主喷射定时进行，并且在所述第二角度位置，相关联的燃料泵被控制，使得液态燃料主喷射在等于或晚于第一液态燃料主喷射定时的第二液态燃料主喷射定时进行。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括控制单元(52)，其能够控制双燃料发动机的先导喷射系统(60)，以当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时在提前于第二液态燃料主喷射定时的第一液态燃料先导喷射定时进行液态燃料先导喷射。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制单元(52)还能够控制双燃料发动机的先导喷射系统(60),以当双燃料发动机以气态燃料模式操作时在不同于第一液态燃料先导喷射定时的第二液态燃料先导喷射定时进行液态燃料先导喷射。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述控制单元(52)还能够控制双燃料发动机的先导喷射系统(60)，以在气态燃料模式和低负载液态燃料模式或高负载液态燃料模式之间的转变过程中在第三液态燃料先导喷射定时提供液态燃料先导喷射。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述控制单元(52)能够控制先导喷射系统(60)，以至少在气态燃料模式和低负载液态燃料模式喷射不同量的液态燃料。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述控制单元(52)能够控制先导喷射系统(60)，以在低负载液态燃料模式喷射最大量的液态燃料。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置，其中，所述控制单元(52)能够接收来自与双燃料发动机相关联的一个或多个传感器(86、88、90)的输入，并且在双燃料发动机的不同操作模式中基于所接收的输入调节先导燃料喷射的定时和/或被喷射的先导燃料的量。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其中，所述控制单元(52)能够控制先导喷射系统(60)，使得在第一液态燃料先导喷射定时的液态燃料先导喷射在30° BTDC至10° BTDC、优选在25。BTDC至15。BTDC、特别是在22。BTDC至18。BTDC之间的范围内进行。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述第二液态燃料主喷射定时在15° BTDC 至 O。BTDC、优选在 10。BTDC 至 0° BTDC、特别是在 7° BTDC 至 3° BTDC 之间的范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置， 所述入口阀操作杆(26)支承入口阀凸轮随动件(25)，所述入口阀凸轮随动件(25)能够接触凸轮轴(10)的入口凸轮(12)并且能够支承用于控制入口阀的打开和闭合的入口阀操作升降器(28)， 所述出口阀操作杆(30)支承出口阀凸轮随动件(29)，所述出口阀凸轮随动件(29)能够接触凸轮轴(IO )的出口凸轮(14 )并且能够支承用于控制出口阀的打开和闭合的出口阀操作升降器(32)， 所述燃料泵操作杆(34)支承燃料泵凸轮随动件(33)，所述燃料泵凸轮随动件(33)能够接触凸轮轴(10)的燃料泵凸轮(16)并且能够支承用于控制燃料泵的喷射定时的燃料泵操作提升器(24)。
11.一种用于控制待以低负载液态燃料模式、高负载液态燃料模式和气态燃料模式操作的双燃料内燃机的操作的方法，所述内燃机包括设有第一偏心装置(36)、第二偏心装置(38)和第三偏心装置(40)的轴(42)，所述第一偏心装置(36)能够支承用于控制入口阀的入口阀操作杆(26)，所述第二偏心装置(38)能够支承用于控制出口阀的出口阀操作杆(30),所述第三偏心装置(40)能够支承用于控制燃料泵(70)的燃料泵操作杆(34)，所述方法包括以下步骤: 将轴(42)调节至与高负载液态燃料模式相关联的第一角度位置，其中，所述第一偏心装置(36)处于使得相关联的入口阀操作杆(26)调节并且入口阀在第一入口阀打开定时打开的位置，所述第二偏心装置(38)处于使得相关联的出口阀操作杆(30)调节并且出口阀在第一出口阀打开定时打开的位置，并且所述第三偏心装置(40)处于使得相关联的燃料泵操作杆(34)调节并且燃料泵在第一液态燃料主喷射定时进行液态燃料主喷射的位置；并且 将轴(42)调节至不同于所述第一角度位置且与低负载液态燃料模式和气态燃料模式相关联的第二角度位置，其中，所述第一偏心装置(36)处于使得相关联的入口阀操作杆(26)调节并且入口阀在晚于第一入口阀打开定时的第二入口阀打开定时打开的位置，所述第二偏心装置(38)处于使得相关联的出口阀操作杆(30)调节并且出口阀在提前于第一出口阀打开定时的第二出口阀打开定时打开的位置，并且所述第三偏心装置(40)处于使得当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时，相关联的燃料泵操作杆(34)调节并且燃料泵在等于或晚于第一液态燃料主喷射定时的第二液态燃料主喷射定时进行液态燃料主喷射的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过使轴(42)在第一角度位置和第二角度位置之间转动并且改变液态燃料和气态燃料之间的燃料分配来使双燃料发动机在高负载液态燃料模式和气态燃料模式之间转变。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括当双燃料发动机以低负载液态燃料模式操作时在提前于第二液态燃料主喷射定时的第一液态燃料先导喷射定时进行液态燃料先导喷射。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在30°BTDC至10° BTDC、优选在25° BTDC至15° BTDC、特别是在22° BTDC至18° BTDC之间的范围内进行液态燃料先导喷射。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括在15°BTDC至0° BTDCjt选在10° BTDC至0° BTDC、特别是在7° BTDC至3° BTDC之间的范围内进行第二液态燃料主喷射。
【文档编号】F02M43/00GK103912423SQ201410005280
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】E·J·希克西尔, S·哈斯, A·班克, W·雷贝莱恩, K·拉施梅耶 申请人:卡特彼勒发动机有限责任两合公司