动机运行。
[0035]控制器56可基于燃料质量参数调整发动机运行以改善在给定的一组条件下的运 行。即，基于燃料质量参数，控制器56可能需要改变发动机运行以便避免损坏情况(例如，发 动机爆震、过压、过温等），提高效率和/或功率输出，和/或实现其他用户指定目标。图13示 出了描述基于计算的燃料质量参数来控制发动机12的方法的流程图。图13将在以下部分中 将更详细地讨论以进一步说明所公开的概念。
[0036] 工业实用性
[0037]所公开的发动机系统可适用于改变燃料供给的情况，在此需要更高性能水平下的 相关发动机的持续运行。所公开的发动机系统可有助于基于改变由该系统探测的燃料质量 参数通过选择性地实现发动机保护调整来确保持续运行。所公开的发动机系统也可有助于 通过选择性地实现发动机调整来确保高水平发动机性能，该发动机调整充分利用了包含在 改变的燃料供给内的能量的所有优点。发动机系统10的运行现在将参照图12和图13进行描 述。
[0038]在微处理器62能够产生控制器56所使用的燃料参数以调整发动机运行之前，必须 首先确定微处理器62使用的经验公式。图12的流程图详细说明了这个过程。如图12中所示， 第一步可以包括获得预期由发动机12使用的多种不同燃料混合物(步骤200)。然后，对于不 同燃料混合物中的每一种，可在多个不同温度水平下测量所需热力学性质(步骤210)。可以 在受控环境(例如，实验室）中执行步骤210,且不同温度水平的数量可以与传感器54旨在运 行时的不同温度水平的数量关联。如上文所公开，这些热力学性质可尤其包括热容量、热导 率和热扩散率中的任何一个或多个。
[0039] 可以在约完成步骤210的同时计算和/或测量这些相同的已知燃料混合物的燃料 质量参数(步骤220)。如上所述，这些燃料质量参数尤其可以包括A/F、LHV、WI、Sg、MN和γ中 的任何一个或多个。在步骤220处，可经由本领域已知的任何方式来完成燃料质量参数的计 算和/或测量。然后，可以将步骤210中测量的热力学性质与步骤220中确定的燃料性质关联 (步骤230)。可经由本领域中已知的任何方式来进行这种关联。在所公开的实施例中，通过 多元回归分析利用市售软件程序来进行关联，且上述经验方程式可以是关联的一个示例性 结果。然后，可以将经验方程式存储在微处理器62的存储器内以在发动机系统10的运行期 间使用(步骤240)。
[0040] 一旦使用必要的经验方程式编程微处理器62,发动机系统10就可以遵循图13的程 序。具体来说，可以将气态燃料流从供给装置52引导通过注入器50并且进入通道32中（步骤 300)。在许多情况下，确切的气态燃料混合物的识别可能是未知的，并且可以改变发动机12 的整个运行。
[0041]由于气态燃料流进入传感器54中（例如，连续穿过传感器54或大致上滞留在传感 器54附近），通过微处理器62可使得加热元件60改变气态燃料的温度(步骤310)。如上所述， 加热元件60可以被配置成将温度改变为多个不同并且离散的温度水平，例如3个或更多个 (例如，7个)不同的温度水平。在每个温度水平下，可以使得感测元件58获得未知气态燃料 混合物的一个或多个热力学性质（步骤320)。感测元件58可以产生指示这些性质的信号并 且将信号引导到微处理器62。所述流可以保持连续或间断地引导至燃料质量传感器54中/ 通过燃料质量传感器54,且接着经由本领域中已知的任何方式在感测期间选择性地滞留。 [0042]当从感测元件58接收信号时，微处理器62可以利用存储在存储器中的经验公式依 据热力学性质来确定燃料质量参数(步骤330)。然后，微处理器62可以产生指示燃料性质的 信号并且将这些信号引导至控制器56。在大多数情况下，由微处理器62传送至控制器56的 燃料质量参数可以不包括由发动机12消耗的确切的气态燃料混合物的指示。但是可对比另 外的关联来帮助预测气态燃料混合物的组成（如果需要）。然后，控制器56可以利用燃料质 量参数信息来以上述方式调整并且调节发动机运行(步骤340)。
[0043] 所公开的发动机系统可提供若干优点。首先，所公开的发动机系统可相对简单、只 具有单个传感器。这种简单性可以帮助降低发动机系统10的成本。另外，通过在许多不同水 平下对热力学性质进行采样，可以增加测量的精确度。另外，因为只需要单个热力学性质来 确定对应的燃料质量参数，所以所述系统可以作出响应，以允许瞬时系统的广泛应用。
[0044] 可对本发明的发动机系统作出各种修改和变更对本领域技术人员来说是显而易 见的。通过考虑说明书和本文中公开的实践，发动机系统的其他实施例对本领域技术人员 来说将变得显而易见。所述说明书和实例旨在仅仅是示例性的，其中本发明的真实范围是 由以下权利要求书和其等同物指示。
【主权项】
1. 一种用于与发动机(12)-起使用的控制系统（114)，包括： 感测元件(58 )，所述感测元件(58)与被供给至所述发动机的未知气态燃料混合物流流 体连通，所述感测元件被配置成感测所述未知气态燃料混合物的热力学性质； 加热元件(60)，所述加热元件(60)被配置成将所述感测元件处的所述未知气态燃料混 合物的温度增加至多个不同的温度水平； 微处理器(62)，所述微处理器(62)被配置成依据所述多个不同温度水平下感测的所述 热力学性质来确定所述未知气态燃料混合物的燃料参数;和 控制器(56 )，所述控制器(56)与所述微处理器连通并且被配置成基于所述燃料参数选 择性地调整所述发动机的控制参数。2. 根据权利要求1所述的控制系统，其中： 所述感测元件是将信息提供至所述微处理器的所述唯一感测元件;且 所述微处理器被配置成只依据所述热力学性质来确定所述未知气态燃料混合物的所 述燃料参数。3. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述热力学性质为所述未知气态燃料混合物 的热容量。4. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述热力学性质为所述未知气态燃料混合物 的热导率和热扩散率中的一个。5. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述燃料参数为低热值。6. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述燃料参数为沃布指数和％稀释剂中的一 个。7. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述燃料参数为比重。8. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述燃料参数为比热比。9. 根据权利要求5所述的控制系统，其中所述燃料参数为甲烷值。10. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述微处理器被配置为利用经验公式计算所 述燃料参数，所述经验公式通过对预期被感测元件感测到的已知燃料的测得的热力学性质 和测得的燃料参数进行多元回归分析确定。
【专利摘要】提供一种与发动机(12)一起使用的控制系统(114)。该控制系统可具有与供给至所述发动机的未知气态燃料混合物流流体连通的感测元件(58)。所述感测元件可被配置成感测该未知的气态燃料混合物的热力学性质。所述控制系统还可具有被配置成将所述感测元件处未知的气态燃料混合物的温度增加至多个不同的温度水平的加热元件(60)，以及被配置成依据在多个不同温度水平下感测到的热力学性质确定所述未知的气态燃料混合物的燃料参数的微处理器(62)。所述控制系统还可具有与所述微处理器相连通且被配置成基于所述燃料参数选择性地调节所述发动机的控制参数的控制器(56)。
【IPC分类】F02D35/00, F02B77/08, F02D41/14, F02D33/00, F02M31/135
【公开号】CN105556101
【申请号】CN201480051018
【发明人】D·A·罗宾斯凯
【申请人】卡特彼勒公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年9月5日
【公告号】US9354220, US20150090222, WO2015047694A1