多燃料内燃发动机的操作的制作方法_2

文档序号:8367176阅读:来源:国知局
气体燃料系统,而第二燃料系统是液体燃料系统。
[0020]以非常通用的方式来描述燃料系统,仅示出有关的、或者理解根据本发明的实施方式的发动机操作需要的那些元件。第一燃料系统20包括气体燃料源21,第一燃料供给管线22从该气体燃料源21延伸到发动机10。供给管线分支成通往发动机的每个汽缸12、12'、12”的分支管线23。各分支管线23设置有专用供给控制单元24。相应地,第二燃料系统30包括液体燃料源31,第二燃料供给管线32从该液体燃料源31延伸到发动机10。供给管线30也分支为通往发动机的每个汽缸12、12'、12”的分支管线33。各分支管线分别设置有专用供给控制单元34。
[0021]该发动机还设置有控制系统40,该控制系统40被设置为用于控制发动机的操作,特别地控制所描述的控制单元的操作。
[0022]当发动机作为气体发动机操作,或在气体模式下时,第一燃料(即气体燃料)经由第一燃料系统20而被引入到发动机。发动机在正常情况下通过燃烧在其汽缸中的气体燃料、以已知为这种使用奥托循环的方式来操作。气体燃料可由火花点燃,或由通过第二燃料系统或第三燃料系统(未示出)注入到汽缸中的液体引燃燃料而点燃。该发动机还可以以如下的已知方式、通过燃烧在其汽缸中的液体燃料来操作,在该已知方式中,燃料经由第二燃料系统20并利用狄塞尔循环(即在狄塞尔模式下操作)而被引入到发动机。
[0023]根据本发明的实施方式,发动机可以被这样操作,当发动机运行时,燃料被引入到发动机,发动机的汽缸12、12'、12”中的至少一个通过燃烧在至少一个缸12”中的第一燃料(即气体燃料)来操作。在发动机的操作期间,需要从发动机获取指示所述汽缸12”或在气体模式下运行的各汽缸中的燃烧过程的状态的控制参数。该发动机可以这样操作,使得第一数量的汽缸通过燃烧气体燃料来操作,而第二数量的汽缸通过燃烧液体燃料来操作,其可以被称为燃料共享模式。因此,在发动机中,可以根据需要将燃料选择到每个汽缸。例如,选定数量的汽缸可以在气体模式下运行,而剩余的汽缸在狄塞尔模式下运行。对不同燃料的性能优化可以通过汽缸智能激活和控制来进行。
[0024]在该方法中,需要从发动机获取的、指示在所述汽缸12”中气体模式燃烧过程的条件的控制参数,与它们各自的目标值进行比较,并且在任何所获取的控制参数和它的目标之间的差异大于预定差异的情况下,停止向所述汽缸引入气体燃料,随后开始将液体燃料引入到该汽缸中,同时在发动机其他汽缸中所使用的燃料的燃烧继续进行,即燃料的转换没有发生在其他汽缸中,除非有需要如此。因此,根据本发明的实施方式,在当气体模式下操作时发动机汽缸12”中的燃烧过程中的扰动的情况下,只有出现故障的汽缸12”被转换到狄塞尔模式。在这里,其中发生扰动或更严重的故障的汽缸被称为发送故障的汽缸。导致切换到汽缸的狄塞尔模式的扰动或故障可以是例如重爆震、不点火、过高汽缸压力、高排气温度或低排气温度。
[0025]以燃料共享模式操作根据本发明的实施方式的发动机的替代是,通过燃烧在发动机的所有汽缸中的第一燃料来操作。另外,在本实施方式中,需要从发动机获取指示在发动机的每个汽缸中的燃烧过程的条件的控制参数。通过控制系统40获取该控制参数,或针对控制系统40提供该控制参数。控制系统40比较该控制参数和该控制参数的各自目标值,并且在任何所获取的控制参数和其目标值之间的差异大于预定差异的情况下,在气体模式下操作的任何汽缸中,停止向这种发生故障的汽缸引入气体燃料,随后开始将液体燃料引入到该汽缸中,同时在其他汽缸中进行气体燃料的燃烧,即在其他汽缸中没有发生燃料的转换。因此,根据本发明的实施方式,在汽缸12”中或操作在气体模式下的所有汽缸中的燃烧过程中的扰动的情况下,只有出现故障的汽缸12”被转换到狄塞尔模式,即使所有汽缸都正在气体模式下操作。
[0026]该发动机在第一燃料系统20和第二燃料系统30设有控制单元24、34。该控制单元是这样的系统,通过该系统可以控制燃料的引入。有利地,控制单元包括机械装置,以影响燃料流动。控制单元还可以被包括在控制系统40内或作为控制系统40的操作部分的程序。为了提供更加灵活的操作,在发动机或者汽缸中的至少一个的操作过程中,在利用第一燃料系统20的气体模式下,第二燃料供给系统30保持在备用状态,这允许要燃烧的燃料的快速转换,这种扰动会发生,其触发在发生故障的汽缸中的燃料变化。为了达到所希望的操作,发动机提供两个控制单元34、35:在第二燃料系统30中的供给管线32中的主控制单元35和各分支管线33中次控制单元在34。主控制单元和次控制单元被设置为,在燃料引入的过程中产生一系列的效果。换言之,主控制单元和次控制单元两者必须在适当的位置或状态,从而允许燃料顺序流动,可以发生注入。
[0027]根据本发明的实施方式,主控制单元包括主柴油泵致动器。作为实现这种情况的一个示例,在特定类型的发动机中,主柴油泵致动器被保持在与发动机负荷成比例的正确位置中,并且各个泵通过一个或多个气动止动汽缸而被被保持在零位置。在一个汽缸发生故障的情况下,气动止动汽缸被禁用,并且该汽缸转换到狄塞尔模式。然后,可基于例如汽缸压力来微调主柴油致动器的位置。
[0028]在发动机或其汽缸中的一个以第一燃料来操作期间,有利的是,第二燃料供给系统(即液体燃料系统)的操作通过利用两个控制单元34、35来控制。首先,使得主控制单元35被连续地保持在正确的控制位置,其已经被设定为与发动机的负荷成比例的、发动机当前情况,而无论其是否被激活、目前所使用的燃料系统;并且其次,次控制单元34被设置为保持第二燃料系统的操作关闭。因此,在第二燃料系统需要与激活的汽缸中的任何一个关联地操作的情况下,次控制单元34将第二燃料系统设定在操作状态下。并且,由于主控制系统对于立即动作具有正确的控制位置,所以转换是快速和可靠的。次控制单元34还是用于各个分支管线33的专用供给控制单元。
[0029]在气体模式操作期间,在发动机的至少一个汽缸中,发动机的燃烧过程的控制参数被控制并被设定为达到燃烧的预定条件。这些控制参数被存储或提供给发动机的控制系统40。并且,在任何汽缸应该已经失效,即如上所述出现燃料转换到液体燃料到狄塞尔模式的情况下,只要需要或期望,汽缸就尽快被转换回到气体模式。这种情况发生,使得仅对之前发生故障的汽缸开始引入气体燃料,并且停止引入液体燃料,并且上述气体燃料燃烧过程的控制参数用于控制气体燃料在所述汽缸中的燃烧过程。通过这种方式,正确的控制参数可以应用于从一开始的燃烧。
[0030]当发动机由液体燃料操作,并且该操作期望被转换到气体模式时,执行以下的一系列步骤。还可以想到的是,该发动机可以被操作为使得不同的燃料在不同的汽缸中同时燃烧,在这种情况下,液体燃料在发动机的执行该系列步骤的至少两个汽缸中燃烧。
[0031]因此,液体燃料通过第二燃料系统20而引入到发动机10,至少到发动机的、燃料在其中燃烧的两个汽缸。接着,当该系列步骤开始时,停止向所述至少两个汽缸12、12'中的第一个汽缸12引入第二燃料,并且基本上同时,或在汽缸的下一个周期最近时开始向第一汽缸12引入气体燃料。
[0032]第一汽缸12中的第一燃料的燃烧过程的控制参数由控制系统40来控制,并被设定为达到所存储的或提供给控制系统的预定条件。随后,气体燃料被引入到所述至少两个汽缸中的第二个汽缸12',并且在控制系统40的控制下在其中燃烧。因此,从第一燃料到第二燃料的燃烧切换在一个时间在一个汽缸执行。以此方式,在一个时间只有一个发生这种
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