用于控制氣體燃料內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的方法包括以下步驟：按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值；基于氣體燃料壓力目標(biāo)值將液體燃料加壓到一個液體燃料壓力；以及，根據(jù)液體燃料壓力調(diào)節(jié)氣體燃料壓力，以使得氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于氣體燃料壓力目標(biāo)值。
【專利說明】用于控制氣體燃料內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一項控制氣體燃料內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的技術(shù)。該技術(shù)包含:根據(jù)發(fā)動機運行條件確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值，并且基于該目標(biāo)值控制一個液體燃料泵送裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]天然氣可以替代柴油被用來給柴油循環(huán)發(fā)動機供應(yīng)燃料，以獲得排放利益和經(jīng)濟利益。在這些發(fā)動機中，已知的是，使用柴油作為一種導(dǎo)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。少量的柴油一一通常是引入燃燒室的總?cè)剂系拇蠹s5%一一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。
[0003]雙燃料噴射器單獨地噴射兩種燃料進入內(nèi)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(dǎo)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I月8日頒發(fā)的美國專利N0.6，336，598 (’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(nèi)部。噴射器內(nèi)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(nèi)。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(yōu)選的實施方案中，液體導(dǎo)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(yīng)給雙燃料噴射器。當(dāng)導(dǎo)燃燃料被用于密封時，將氣體燃料加壓到一個稍微低于導(dǎo)燃燃料的壓力的壓力，以阻止氣體燃料泄漏通過噴射器內(nèi)的流體密封腔。
[0004]如也被 申請人:共同擁有的于2001年10月9日頒發(fā)的美國專利N0.6，298，833 (’833專利)中公開的，已知動態(tài)地控制密封流體壓力以確保，對于所有發(fā)動機運行條件，氣體燃料壓力都稍微低于導(dǎo)燃燃料壓力。一個壓力平衡系統(tǒng)一一其包含一個壓力平衡設(shè)備如一個圓頂加載調(diào)節(jié)器(dome-loaded regulator)--減小雙燃料噴射器內(nèi)使用的密封流體(導(dǎo)燃燃料)和氣體燃料之間的壓力差。同時，壓力平衡系統(tǒng)動態(tài)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(nèi)的導(dǎo)燃燃料的壓力。氣體燃料和導(dǎo)燃燃料之間的壓力差可以在發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負(fù)荷和燃料切斷條件的整個運行范圍內(nèi)被維持，以便阻止可壓縮的氣體燃料泄漏到導(dǎo)燃燃料中。氣體燃料和導(dǎo)燃燃料之間的減小的壓力差還使導(dǎo)燃燃料到氣體燃料的泄漏減少。
[0005]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(dǎo)燃燃料的天然氣發(fā)動機的現(xiàn)有標(biāo)定技術(shù)，致力于對在發(fā)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(biāo)定。這些技術(shù)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(fā)動機的控制系統(tǒng)中。然而，在根據(jù)柴油軌道壓力調(diào)節(jié)天然氣軌道壓力的系統(tǒng)中，例如’ 833專利中公開的，已經(jīng)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(tǒng)的老化導(dǎo)致導(dǎo)燃燃料和天然氣之間的壓力差從發(fā)動機到發(fā)動機改變且隨著時間而改變。這導(dǎo)致排放、燃料利用率和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩目標(biāo)相對于所預(yù)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(dāng)在標(biāo)定發(fā)動機上標(biāo)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(biāo)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(fā)動機到發(fā)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(biāo)定發(fā)動機上的變化。結(jié)果，發(fā)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(yōu)的排放和燃料利用率目標(biāo)的優(yōu)選容差范圍內(nèi)。
[0006]本方法和裝置提供了一項改進的技術(shù)，用于控制氣體燃料內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的改進方法，包括:按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值；基于氣體燃料壓力目標(biāo)值將液體燃料加壓到一個液體燃料壓力；以及，根據(jù)液體燃料壓力調(diào)節(jié)氣體燃料壓力，以使得氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于氣體燃料壓力目標(biāo)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(fā)動機運行條件包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和基本的發(fā)動機燃料供給量(fuellingquantity)中至少一個。氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個標(biāo)定發(fā)動機上被標(biāo)定以優(yōu)化至少一個發(fā)動機參數(shù)，該發(fā)動機參數(shù)可以是排放、燃料利用率和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩以及其他常見的發(fā)動機參數(shù)。
[0008]在一方面，該方法還包括:測量氣體燃料壓力；以及，對液體燃料加壓以使得測得的氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于氣體燃料壓力目標(biāo)值。
[0009]在另一方面，該方法還包括:按照氣體燃料壓力目標(biāo)值和液體燃料壓力與氣體燃料壓力之間的一個標(biāo)稱壓力差的一個函數(shù)計算一個液體燃料壓力目標(biāo)值；以及，對液體燃料加壓以使得液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于液體燃料壓力目標(biāo)值。液體燃料壓力目標(biāo)值可以被存儲在一個由代表發(fā)動機運行條件的參數(shù)索引的表格中。
[0010]在另一方面，該方法還包括:確定液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；以及，在計算液體燃料壓力目標(biāo)值時采用該實際壓力差替代標(biāo)稱壓力差。實際壓力差可以被存儲，例如，存儲在一個發(fā)動機控制器的一個存儲器內(nèi)；而且在計算液體燃料壓力目標(biāo)值時可以采用存儲的實際壓力差替代標(biāo)稱壓力差。在氣體燃料壓力下的氣體燃料和在液體燃料壓力下的液體燃料可以被輸送到一個噴射閥，而且液體燃料可以為噴射閥內(nèi)的氣體燃料形成一個流體密封。該氣體燃料壓力目標(biāo)值可以是多個氣體燃料壓力目標(biāo)值中的一個，而且每個氣體燃料壓力目標(biāo)值可以通過一個由發(fā)動機運行條件參數(shù)化的數(shù)學(xué)函數(shù)和一個由發(fā)動機運行條件索引的表格中的至少一個，與一個相應(yīng)的發(fā)動機運行條件相關(guān)聯(lián)。該氣體燃料壓力目標(biāo)值可以通過在該表格中的至少兩個氣體燃料壓力目標(biāo)值之間內(nèi)插來確定。
[0011]在另一方面，該方法還包括:獨立于液體燃料壓力、可變化地調(diào)節(jié)氣體燃料壓力；以及，控制液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個壓力差，例如基于發(fā)動機運行條件。
[0012]在另一方面，確定氣體燃料壓力目標(biāo)值的步驟包括:按照發(fā)動機運行條件的函數(shù)確定一個標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值，氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和一個標(biāo)定的壓力差之間的差，該標(biāo)定的壓力差是液體燃料標(biāo)定壓力與氣體燃料標(biāo)定壓力之間的標(biāo)定的壓力差，而且在這一方面，該方法還包括:確定液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；按照標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、標(biāo)定的壓力差和實際壓力差的一個函數(shù)計算一個實際液體燃料壓力目標(biāo)值，氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值和實際壓力差之間的差；以及，對液體燃料加壓以使得液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值。實際壓力差可以再被存儲在發(fā)動機控制器的存儲器中。
[0013]在另一方面，該方法包括:確定液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；以及，將實際壓力差與標(biāo)稱壓力差和先前確定的實際壓力差中的至少一個比較，如果實際壓力差大于標(biāo)稱壓力差和先前確定的實際壓力差一個預(yù)定百分比和一個固定數(shù)額中的至少一個，則拋棄該實際壓力差。
[0014]在另一方面，該方法包括:確定液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；比較實際壓力差和一個標(biāo)稱壓力差；以及，根據(jù)該比較確定噴射閥、內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)和一個用于根據(jù)液體燃料壓力調(diào)節(jié)氣體燃料壓力的壓力調(diào)節(jié)器中至少一個的老化特性和健康狀況中的至少一個。相似地，當(dāng)實際壓力差是第一測得的壓力差時，該方法還包括:比較第二測得的壓力差和第一測得的壓力差；以及，根據(jù)比較確定噴射閥、內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)和一個用于根據(jù)液體燃料壓力調(diào)節(jié)氣體燃料壓力的壓力調(diào)節(jié)器中至少一個的老化特性和健康狀況中的至少一個。
[0015]另外，在另一方面，該方法還包括:在多個時間點按照至少一個發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的實際壓力差；以及，存儲實際壓力差。存儲的來自至少一個內(nèi)燃機一一優(yōu)選地不止一個內(nèi)燃機一一的實際壓力差，可以被分析以確定一個壓力調(diào)節(jié)器的正常特性和故障特性中的至少一個?？梢詫⒋鎯Φ膶嶋H壓力差和壓力調(diào)節(jié)器的故障特性作比較；而且當(dāng)至少一部分的存儲的實際壓力差在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)匹配故障特性時，可以警告操作者或者減小或限制液體燃料壓力。
[0016]一種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的改進裝置，包括:一個液體燃料泵送裝置，用于將來自一個液體燃料供給源的液體燃料加壓到一個液體燃料軌道內(nèi)的液體燃料壓力；一個壓力調(diào)節(jié)器，與一個氣體燃料管線相關(guān)聯(lián)，可操作以將從一個氣體燃料供給源到所述氣體燃料管線的氣體燃料調(diào)節(jié)在一個氣體燃料壓力下；以及，一個電子控制器，被編程以按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值，并且命令液體燃料泵送裝置按照氣體燃料壓力目標(biāo)值的一個函數(shù)對液體燃料加壓，以使得氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于氣體燃料壓力目標(biāo)值。液體燃料泵送裝置可以包括液體燃料泵和連接在液體燃料供給源和液體燃料泵之間的入口計量閥中的至少一個。壓力調(diào)節(jié)器可以是一個圓頂加載調(diào)節(jié)器。
[0017]在一方面，該裝置還包括一個用于測量氣體燃料管線內(nèi)的壓力的氣體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號，電子控制器還被編程以調(diào)節(jié)來自液體燃料泵送裝置的液體燃料流以減小測得的氣體燃料壓力和氣體燃料壓力目標(biāo)值之間的差。
[0018]在另一方面，該裝置還包括一個用于測量液體燃料軌道內(nèi)的壓力的液體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號，電子控制器還被編程以按照氣體燃料壓力目標(biāo)值和液體燃料壓力與氣體燃料壓力之間的一個標(biāo)稱壓力差的一個函數(shù)計算一個液體燃料壓力目標(biāo)值，并且調(diào)節(jié)來自液體燃料泵送裝置的液體燃料流以減小測得的液體燃料壓力和液體燃料壓力目標(biāo)值之間的差。在這一方面，該裝置還可以包括一個用于測量氣體燃料管線內(nèi)的壓力的氣體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號，而且電子控制器還被編程以通過從測得的液體燃料壓力減去測得的氣體燃料壓力計算液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差，而且在計算液體燃料壓力目標(biāo)值時采用實際壓力差替代標(biāo)稱壓力差。
[0019]在另一方面，壓力調(diào)節(jié)器是一個可變的壓力調(diào)節(jié)器，而且電子控制器命令可變的壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)氣體燃料壓力，由此控制液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個壓力差。電子控制器可以被編程以基于發(fā)動機運行條件調(diào)整該壓力差。
[0020]在另一方面，該裝置還包括一個用于測量氣體燃料管線內(nèi)的壓力的氣體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號；一個用于測量液體燃料軌道內(nèi)的壓力的液體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號，而且電子控制器還被編程以:通過按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值來確定氣體燃料壓力目標(biāo)值，氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和如下的標(biāo)定的壓力差之間的差，該標(biāo)定的壓力差是液體燃料標(biāo)定壓力與氣體燃料標(biāo)定壓力之間的標(biāo)定的壓力差；通過從測得的液體燃料壓力減去測得的氣體燃料壓力來計算液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；按照標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、標(biāo)定的壓力差和實際壓力差的一個函數(shù)計算一個實際液體燃料壓力目標(biāo)值，氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值與實際壓力差之間的差；并且，調(diào)節(jié)來自液體燃料泵送裝置的液體燃料流以減小測得的液體燃料壓力和實際液體燃料壓力目標(biāo)值之間的差。
[0021]在另一方面，該裝置還包括一個用于測量氣體燃料管線內(nèi)的壓力的氣體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號；一個用于測量液體燃料軌道內(nèi)的壓力的液體燃料壓力傳感器，電子控制器接收來自液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號，而且電子控制器還被編程以:在多個時間點按照至少一個發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)計算液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的實際壓力差，該實際壓力差是通過從測得的液體燃料壓力減去測得的氣體燃料壓力來計算；并且，存儲實際壓力差。電子控制器還可被編程以:存儲壓力調(diào)節(jié)器的正常特性和故障特性中的至少一個；將存儲的實際壓力差和故障特性作比較；并且，當(dāng)至少一部分的存儲的實際壓力差類似故障特性時，警告操作者或者限制液體燃料壓力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是依照本發(fā)明的一個實施方案的一個內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)的部分示意圖。
[0023]圖2是例示圖1的內(nèi)燃機在一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下運行時燃料壓力和偏差(bias)與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線的曲線圖。
[0024]圖3是例示圖1的內(nèi)燃機的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線的曲線圖。
[0025]圖4是例示圖1的燃料系統(tǒng)的燃料壓力與時間的關(guān)系曲線的曲線圖。
[0026]圖5是依照第一實施方案用于圖1的燃料系統(tǒng)的一個燃料壓力控制算法的流程圖。
[0027]圖6是依照第二實施方案用于圖1的燃料系統(tǒng)的一個燃料壓力控制算法的流程圖。
[0028]圖7是依照第三實施方案用于圖1的燃料系統(tǒng)的一個燃料壓力控制算法的流程圖。
[0029]圖8是依照第四實施方案用于圖1的燃料系統(tǒng)的一個燃料壓力控制算法的流程圖。
[0030]圖9是依照本發(fā)明的第二實施方案的一個內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)的部分示意圖。

【具體實施方式】
[0031]參考圖1，示出了燃料系統(tǒng)10的一個簡化視圖，該燃料系統(tǒng)用于以噴射壓力向一個內(nèi)燃機(沒有示出)中的噴射閥20供應(yīng)一種液體燃料和一種氣體燃料。噴射閥20是一個雙燃料噴射器，其將液體燃料和氣體燃料單獨地且獨立地直接引入到內(nèi)燃機的燃燒室(沒有示出)。液體燃料既充當(dāng)用于將燃燒室內(nèi)的燃料混合物點火的導(dǎo)燃燃料，又充當(dāng)用于將噴射閥20內(nèi)的氣體燃料密封的密封流體。在本實施例中，液體燃料是柴油燃料，但也可以是適合在燃燒室內(nèi)部壓縮點火的其他類型的液體燃料。氣體燃料是用于在發(fā)動機內(nèi)燃燒的主要燃料。在本實施例中，氣體燃料是天然氣，但是也可以是受益于一種由于壓縮熱而可更容易地著火的液體燃料所提供的點火輔助的其他類型的氣體燃料。
[0032]燃料系統(tǒng)10包括一個液體燃料供給源30和一個氣體燃料供給源40。液體燃料供給源30可以是一個液體燃料箱，該液體燃料箱通過管線50供應(yīng)液體燃料到液體燃料泵送裝置60。在本實施方案中氣體燃料供給源40是一個蓄積器，但是在其他實施方案中供給源40可以是一個保存壓縮天然氣(CNG)的氣缸。在本實施例中，供給源40蓄積來自上游的供應(yīng)管線70的氣體燃料，所述供應(yīng)管線可以是一個商用的氣體管線或住宅氣體管線，或者是源自液化氣體燃料的供給源的供給管，液化氣體燃料如液化天然氣(LNG)或液化石油氣(LPG)。在其他實施方案中，可能需要一個壓縮器以將氣體燃料的壓力提高至由閥20噴射到內(nèi)燃機中的燃燒室內(nèi)所需的壓力以上。供給源40通過管線80提供氣體燃料到壓力調(diào)節(jié)器90。
[0033]液體燃料泵送裝置60將液體燃料加壓到一個適合被噴射閥20噴射到燃燒室中的壓力。在本實施方案中，泵送裝置60包括一個液體燃料泵。在其他實施方案中，泵送裝置60還可以包括位于供給源30和液體燃料泵之間的一個入口計量閥。加壓的液體燃料通過液體燃料軌道100被輸送到噴射閥20。雖然圖1中示出了僅一個噴射閥，但應(yīng)理解，在多數(shù)的實施方案中這個噴射閥是多個噴射閥之一，每個噴射閥都與一個相應(yīng)的燃燒室相關(guān)聯(lián)，在這樣的實施方案中，液體燃料軌道100是被稱為輸送液體燃料到所有的噴射閥的命令軌道(command rail)之物。加壓的液體燃料也通過管線110被輸送到壓力調(diào)節(jié)器90。軌道100和管線110都從泵送裝置60接收液體燃料。在本實施方案中，軌道100和管線110通過一個共同的管線連接到泵送裝置60，雖然這不是必需的。軌道100內(nèi)的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于管線100內(nèi)的液體燃料壓力，而且優(yōu)選地這些壓力是相等的。
[0034]壓力調(diào)節(jié)器90響應(yīng)于管線110內(nèi)的液體燃料壓力，以將管線120內(nèi)的氣體燃料壓力調(diào)節(jié)成在一容差范圍內(nèi)比管線110和軌道100內(nèi)的液體燃料壓力低一個預(yù)先確定的量。調(diào)節(jié)器90的運行在上述’833專利中被更詳細(xì)地描述。在本實施例中，調(diào)節(jié)器90是一個圓頂加載調(diào)節(jié)器，這是熟悉這項技術(shù)的人員充分知曉的。噴射閥20從管線120接收氣體燃料，而且在具有不止一個閥20的實施方案中，所有這樣的噴射閥都從管線120接收氣體燃料。參考圖2，軌道100內(nèi)的液體燃料壓力(LFP)和管線120內(nèi)的氣體燃料壓力(GFP)之間的壓力差是一個系統(tǒng)特性，也稱為偏差，且在發(fā)動機的整個運行范圍內(nèi)是基本上恒定的。從圖2可以看到，在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的整個范圍內(nèi)當(dāng)液體和氣體燃料壓力變化時，偏差保持基本上恒定。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速的整個范圍內(nèi)這種關(guān)系是相似的。然而，偏差可以因多個因素而變化。例如，壓力調(diào)節(jié)器90內(nèi)的部件到部件的變化導(dǎo)致發(fā)動機到發(fā)動機的不同水平的偏差。隨著內(nèi)燃機運行，由于系統(tǒng)的老化，偏差會改變。例如，壓力調(diào)節(jié)器90內(nèi)部件的運行特性的改變可以導(dǎo)致新的或增加的內(nèi)部泄漏，這影響偏差的變動。形成于燃料系統(tǒng)10、噴射閥20和內(nèi)燃機的其他新的或增加的泄漏進一步影響偏差的變動。由于液體燃料壓力在運行內(nèi)燃機所需的壓力的整個范圍內(nèi)是變化的，偏差也會變動。在氣體燃料是主要燃料且液體燃料是導(dǎo)燃燃料的發(fā)動機內(nèi)，已經(jīng)得知，由于偏差的可變化性，在發(fā)動機運行條件的范圍內(nèi)標(biāo)定管線120內(nèi)的氣體燃料壓力，而不是標(biāo)定軌道100內(nèi)的液體燃料壓力，導(dǎo)致排放、轉(zhuǎn)矩和/或燃料利用率的改善。燃料利用率的改善導(dǎo)致燃料經(jīng)濟性和燃料消耗的改善。這與共同軌道柴油循環(huán)發(fā)動機的行業(yè)實踐相反，該行業(yè)實踐即基于發(fā)動機運行條件標(biāo)定軌道100內(nèi)的柴油軌道壓力(液體燃料壓力)而且隨后根據(jù)液體燃料壓力得出氣體燃料壓力。在一項用于使用一種液體導(dǎo)燃燃料和一種氣體主要燃料的共同軌道柴油循環(huán)發(fā)動機的新標(biāo)定技術(shù)中，對于發(fā)動機運行條件的范圍標(biāo)定用于管線120的氣體燃料壓力目標(biāo)值。在本實施例中，發(fā)動機運行條件包括運行發(fā)動機所需的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的范圍。然而，這僅僅是例示性的，而且發(fā)動機運行條件可以是其他測得的和確定的發(fā)動機參數(shù)。例如，如果發(fā)動機僅僅依靠柴油運行，基本的柴油發(fā)動機將會噴入燃燒室的柴油燃料供給量可以被用作針對其選擇氣體燃料壓力目標(biāo)值的一個發(fā)動機運行條件。參考圖3，示出了一個發(fā)動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速的圖表。線160是一個限制線，發(fā)動機不應(yīng)運行在該線以上，而且線160下面的區(qū)域代表發(fā)動機的安全運行范圍。作為新標(biāo)定技術(shù)的一部分，該區(qū)域被細(xì)分成由圖3中的虛線代表的子范圍。如熟悉這項技術(shù)的人員明白的，子范圍的數(shù)量、尺寸和形狀是可以變化的，而且圖3中示出的子范圍僅僅為了例示的目的。對于每個子范圍，選擇一個預(yù)先確定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩值，例如，由標(biāo)定坐標(biāo)(sroi，TRl)代表的，而且對于該坐標(biāo)確定氣體燃料壓力目標(biāo)值，以使得排放和/或燃料利用率是最優(yōu)化的。氣體燃料壓力目標(biāo)值也可以被選擇以使實際轉(zhuǎn)矩匹配要求的轉(zhuǎn)矩。所有的標(biāo)定坐標(biāo)和目標(biāo)值被列成表格且存儲在控制器150內(nèi)的一個標(biāo)定表格內(nèi)。在其他的實施方案中，可對標(biāo)定坐標(biāo)和目標(biāo)值執(zhí)行曲線擬合技術(shù)以確定一個數(shù)學(xué)函數(shù)(一個公式)，該數(shù)學(xué)函數(shù)可被采用以按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)計算氣體燃料壓力目標(biāo)值。其他的發(fā)動機運行條件可以被采用以確定標(biāo)定的氣體燃料壓力目標(biāo)值。例如，氣體燃料壓力目標(biāo)值可以按照氣體燃料供給與發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線或液體燃料供給與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線的一個函數(shù)而被標(biāo)定。
[0035]參考回圖1，燃料系統(tǒng)10還包括電子控制器150和可選的壓力傳感器130和140。電子控制器150可以包括硬件和軟件部件。硬件部件可以包括數(shù)字和/或模擬部件。在本實施例中，電子控制器150是一個計算機，其包括一個處理器和存儲器，存儲器包含一個或多個永久性存儲器如FLASH、EEPROM和一個硬盤，和一個臨時存儲器如SRAM或DRAM，用于存儲和執(zhí)行一個程序。在另一個優(yōu)選的實施方案中，電子控制器150是發(fā)動機的一個發(fā)動機控制單元伍⑶)。如在此所使用的，控制器150也可以稱為“該控制器”。壓力傳感器130測量共同軌道100內(nèi)的液體燃料壓力，而壓力傳感器140測量管線120內(nèi)的氣體燃料壓力。電子控制器150響應(yīng)于接收自壓力傳感器130和140的代表其各自的壓力的信號，以命令泵送裝置60相應(yīng)地對液體燃料加壓，如將在下文更詳細(xì)描述的。當(dāng)運行在此公開的技術(shù)時，需要壓力傳感器130和140中的至少一個。參考圖4，優(yōu)選地在軌道100內(nèi)和管線120內(nèi)的壓力已穩(wěn)定時，例如在時間Tl，測量氣體燃料壓力(GFP)和液體燃料壓力(LFP)。當(dāng)液體燃料壓力正從一個壓力改變至另一個壓力時，管線100、110和120內(nèi)存在的瞬時壓力條件會產(chǎn)生噪聲，該噪聲不利地影響來自壓力傳感器130和140的讀數(shù)。另外，在瞬態(tài)期間，液體燃料壓力可以和氣體燃料壓力以不同的速率改變，這可以導(dǎo)致不準(zhǔn)確的偏差讀數(shù)?？赡艿氖?，可利用模擬和/或數(shù)字技術(shù)將壓力噪聲過濾。控制器優(yōu)選地使用在穩(wěn)定點如在時間Tl一一例如，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已穩(wěn)定時一一獲得的壓力測量。
[0036]現(xiàn)在參考圖5，現(xiàn)在依據(jù)第一實施方案描述一種用于控制燃料系統(tǒng)10內(nèi)的燃料壓力的技術(shù)。圖5的流程圖例示了一種由電子控制器150實施的控制算法。該算法的初始點是步驟S200，該步驟是改變發(fā)動機運行條件，這需要改變管線120內(nèi)的氣體燃料壓力和軌道100內(nèi)的液體燃料壓力。在步驟S210中，電子控制器150按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值。例如，在一個優(yōu)選的實施方案中，被控制器150用來確定目標(biāo)值的發(fā)動機運行條件可以是發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。在步驟S210期間，通過采用一個數(shù)學(xué)函數(shù)在標(biāo)定表格中的標(biāo)定值之間進行內(nèi)插，控制器150確定針對當(dāng)前的發(fā)動機運行條件的氣體燃料壓力目標(biāo)值。在當(dāng)前的發(fā)動機運行條件包括與標(biāo)定期間采用的基本等同的發(fā)動機參數(shù)值時，控制器150可以直接執(zhí)行查表功能以從標(biāo)定表格得到目標(biāo)值。如先前提到的，在其他實施方案中，可以使用數(shù)學(xué)函數(shù)以確定氣體燃料壓力目標(biāo)值。在步驟S220中，控制器命令液體燃料泵送裝置60從供給源30泵送液體燃料以對軌道100和管線110內(nèi)的液體燃料加壓，以使得管線120內(nèi)的氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于氣體燃料壓力目標(biāo)值?？刂破鞅O(jiān)測從氣體燃料壓力傳感器140接收到的信號以調(diào)節(jié)來自泵送裝置60的液體燃料流，以使得測得的氣體燃料壓力等于目標(biāo)值。液體燃料壓力傳感器130不是必需的，但是可以被用作一個用于監(jiān)測軌道100和管線110內(nèi)的壓力的安全設(shè)備，以使得控制器在異常的液體燃料壓力的情況中可以警告操作者或采取適當(dāng)?shù)拇胧?。利用該方法，發(fā)動機運行在標(biāo)定的氣體燃料壓力下，這對立于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機在被供給以直接噴射的氣體燃料和液體燃料時的運行方式一一其中氣體燃料壓力是一個要求的目標(biāo)液體燃料壓力的一個函數(shù)。
[0037]現(xiàn)在參考圖6，現(xiàn)在將描述公開的用于控制燃料系統(tǒng)10內(nèi)的燃料壓力的技術(shù)的第二實施方案。該實施方案和先前圖5的實施方案相似，而且其中相同的部分將不再進行詳述。該算法的初始點是步驟S300，該步驟是改變發(fā)動機運行條件，這需要改變管線120內(nèi)的氣體燃料壓力和軌道100內(nèi)的液體燃料壓力。在步驟S310中，控制器按照發(fā)動機運行條件例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值。在步驟S320中，控制器按照氣體燃料壓力目標(biāo)值和一個標(biāo)稱系統(tǒng)特性的一個函數(shù)計算一個液體燃料壓力目標(biāo)值。標(biāo)稱系統(tǒng)特性是軌道100內(nèi)的液體燃料壓力和由壓力調(diào)節(jié)器90維持的管線120內(nèi)的氣體燃料壓力之間的一個標(biāo)稱壓力差(偏差)。該標(biāo)稱壓力差是一個根據(jù)經(jīng)驗確定或來自生產(chǎn)說明書的預(yù)期值，而且在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)是準(zhǔn)確的。優(yōu)選地，對于每個壓力調(diào)節(jié)器90憑經(jīng)驗確定標(biāo)稱壓力差，以使得可以把部件到部件的偏差的變化納入考慮。液體燃料壓力目標(biāo)值是氣體燃料目標(biāo)值的一個函數(shù)，在步驟S320中通過氣體燃料壓力目標(biāo)值加上標(biāo)稱壓力差來計算。在其他實施方案中，所有發(fā)動機運行點(圖3中示出的安全運行范圍內(nèi)的坐標(biāo))的液體燃料壓力目標(biāo)值可以在為每個發(fā)動機和其各自的壓力調(diào)節(jié)器90標(biāo)定氣體燃料壓力目標(biāo)值之后，被提前計算出，而且在步驟S320中控制器從存儲在可被控制器訪問的存儲器內(nèi)的一個查找表得到液體燃料壓力目標(biāo)值。即，步驟S310和S320可以被替換成一個基于發(fā)動機運行條件查找液體燃料壓力目標(biāo)值的步驟。在步驟S330中，控制器命令液體燃料泵送裝置60從供給源30泵送液體燃料以對軌道100和管線110內(nèi)的液體燃料加壓，以使得軌道100內(nèi)的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于液體燃料壓力目標(biāo)值。通過按照氣體燃料壓力目標(biāo)值和針對調(diào)節(jié)器90的標(biāo)稱壓力差的一個函數(shù)確定液體燃料壓力目標(biāo)值，控制器基于氣體燃料壓力目標(biāo)值命令泵送裝置60。控制器監(jiān)測從液體燃料壓力傳感器130接收到的信號以調(diào)節(jié)來自泵送裝置60的液體燃料流，以使得測得的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于液體燃料壓力目標(biāo)值。氣體燃料壓力傳感器140不是必需的，但是可以被用作一個監(jiān)測管線120內(nèi)的壓力的安全設(shè)備，以使得控制器在異常的氣體燃料壓力的情況下可以警告操作者或采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> [0038]現(xiàn)在參考圖7，現(xiàn)在將描述公開的用于控制燃料系統(tǒng)10內(nèi)的燃料壓力的技術(shù)的第三實施方案。該實施方案和先前圖6的實施方案相似，而且其中相同的部分，如果有的話，將不再進行詳細(xì)描述。步驟S400、S410和S430分別和先前的步驟S300、S310和S330相同且不再論述。在步驟S410中按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定氣體燃料壓力目標(biāo)值之后，在步驟S420中控制器按照氣體燃料壓力目標(biāo)值和一個實際壓力差的一個函數(shù)計算液體燃料壓力目標(biāo)值。在先前圖6的實施方案中，通過憑經(jīng)驗地確定針對每個壓力調(diào)節(jié)器90的標(biāo)稱壓力差，把壓力調(diào)節(jié)器90的偏差的部件到部件的變化納入考慮。然而，隨著發(fā)動機運行和系統(tǒng)老化，實際壓力差可以和標(biāo)稱壓力差不同。在步驟S450到S470中確定實際壓力差。在步驟S450中，控制器測量軌道100內(nèi)的液體燃料壓力和管線120內(nèi)的氣體燃料壓力——通過接收來自傳感器130和140的代表這些壓力的對應(yīng)信號進行。在步驟S460中，通過從測得的液體燃料壓力中減去測得氣體燃料壓力來計算實際壓力差。在該步驟中，控制器可以拋棄測得的實際液體燃料壓力差，如果測得的實際液體燃料壓力差大于標(biāo)稱壓力差或先前測得的實際壓力差一個預(yù)定百分比或固定數(shù)額的話，以使得錯誤的讀數(shù)可以被過濾掉。例如，據(jù)預(yù)期，實際壓力差在值上和標(biāo)稱壓力差不會有太大的不同，且如果任何測得的實際壓力差在值上不符合特性地不同于標(biāo)稱壓力差或一個先前測得的實際壓力差一一這可能指示在瞬態(tài)條件期間存在的噪聲，則可丟棄它。重要的是強調(diào)一下，實際壓力差值的甚至適度的改變也會不利地影響發(fā)動機的排放和燃料利用率目標(biāo)，如果在對軌道120加壓時所述改變沒有被納入考慮的話。在步驟S470中，控制器可以在一個存儲器內(nèi)存儲實際壓力差連同相應(yīng)的發(fā)動機運行條件。其他與實際壓力差和/或發(fā)動機運行條件相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)也可以被存儲。例如，一個何時計算了實際壓力差的時間戳可以和其他的發(fā)動機參數(shù)一起被存儲。在一個優(yōu)選的實施方案中，至少每當(dāng)實際壓力差的當(dāng)前值改變時，控制器存儲實際壓力差。優(yōu)選地，當(dāng)存儲一個新的實際壓力差時，控制器不重寫先前存儲的值，以使得可以獲得實際壓力差的歷史記載(history)。在步驟S420中，控制器在計算液體燃料壓力目標(biāo)值時使用當(dāng)前的實際壓力差。
[0039]存儲的來自一個或多個內(nèi)燃機的實際壓力差的歷史記載(偏差歷史記載)可以被分析以確定偏差的一個正常特性和一個故障特性。這些特性可以被利用以確定壓力調(diào)節(jié)器90是否按生產(chǎn)說明書運行，而且可以被利用以在調(diào)節(jié)器出故障之前主動地認(rèn)識到或預(yù)計調(diào)節(jié)器何時需要檢修或替換。偏差歷史記載可以從在一個受控的試驗室環(huán)境中運行的發(fā)動機獲得，或者可以從在現(xiàn)場維修時運行的發(fā)動機獲得。在試驗室環(huán)境中，可以進行加速試驗直到壓力調(diào)節(jié)器90出故障，或者已知的有故障的或被適配的壓力調(diào)節(jié)器90可以被利用以獲得偏差故障數(shù)據(jù)。偏差歷史記載還可以在發(fā)動機被維修或被以遙測方式部署時現(xiàn)場從發(fā)動機獲得。
[0040]現(xiàn)在參考圖8，現(xiàn)在將描述公開的用于控制燃料系統(tǒng)10內(nèi)的燃料壓力的技術(shù)的第四實施方案。該實施方案和先前圖7的實施方案相似，而且其中相同的部分，如果有的話，將不再進行詳細(xì)描述。步驟S500、S550、S560和S570分別和先前的步驟S400、S450、S460和S470相同且不再論述。如在先前的實施方案中，對于每個發(fā)動機運行條件，發(fā)動機在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)以相應(yīng)的氣體燃料壓力目標(biāo)值運行。在本實施方案中，發(fā)動機運行在一個特定的氣體燃料壓力目標(biāo)值的方式如下:通過基于一個實際壓力差和一個標(biāo)定的壓力差之間的差調(diào)整一個標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值。在步驟S510中，響應(yīng)于發(fā)動機運行條件的改變，控制器按照發(fā)動機運行條件(例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩)的一個函數(shù)確定標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值。如公式I例示的，標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值(LFPTVc)等于，如在標(biāo)定發(fā)動機上為發(fā)動機運行條件標(biāo)定的氣體燃料壓力目標(biāo)值(GFPTV)加上標(biāo)定發(fā)動機上液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的標(biāo)定的壓力差(roc)。在本實施方案中，如同在先前的實施方案中，目的是對于相應(yīng)的發(fā)動機運行條件運行在氣體燃料壓力目標(biāo)值下，這不同于現(xiàn)有技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)是運行在一個液體燃料壓力目標(biāo)值下而不對實際壓力差作任何校正，這導(dǎo)致相對于運行在氣體燃料壓力目標(biāo)值下有變動。
[0041]LFPTVc= GFPTV+PD c 公式 I
[0042]對于目前的實施方案，使用了一項新的標(biāo)定技術(shù)，該項新的標(biāo)定技術(shù)和先前在【背景技術(shù)】中論述的現(xiàn)有的標(biāo)定技術(shù)是相似的，而且包含一個和現(xiàn)有的技術(shù)不同的新的步驟，該新的步驟在下文被描述。如在現(xiàn)有的技術(shù)中已經(jīng)被執(zhí)行的，對于發(fā)動機運行條件的范圍，在標(biāo)定過程中優(yōu)化發(fā)動機參數(shù)如排放和燃料利用率中的至少一個的標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值被記錄。不同于現(xiàn)有的技術(shù)，新的步驟包括記錄標(biāo)定發(fā)動機上液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的標(biāo)定的壓力差。標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和標(biāo)定的壓力差一起定義了在標(biāo)定發(fā)動機的發(fā)動機運行條件的范圍內(nèi)提供最佳的運行參數(shù)的氣體燃料壓力目標(biāo)值。將標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值定義為發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)的一個表格或數(shù)學(xué)函數(shù)，連同標(biāo)定的壓力差一起，被編譯和存儲在控制器150中，所述標(biāo)定的壓力差也可以被定義為發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)。例如，標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差可以在標(biāo)定前、標(biāo)定期間和標(biāo)定后被測量以確定其值是否發(fā)生了任何偏離，或者對于每個針對其執(zhí)行標(biāo)定的發(fā)動機運行條件，可以確定和記錄標(biāo)定發(fā)動機上的實際壓力差。標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差在標(biāo)定前、標(biāo)定期間和標(biāo)定后不應(yīng)有顯著的變化。
[0043]返回步驟S510，通過確定標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和獲知標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差，實際上在標(biāo)定發(fā)動機上對于當(dāng)前的發(fā)動機運行條件優(yōu)化了發(fā)動機參數(shù)的氣體燃料壓力目標(biāo)值是已知的。然而，實際壓力差從發(fā)動機到發(fā)動機變化，在這些其他發(fā)動機中，知道標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和標(biāo)定的壓力差并不提供足夠的信息來在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)以氣體燃料壓力目標(biāo)值運行這些發(fā)動機。在步驟S520中，控制器按照標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差和從步驟S570接收的當(dāng)前發(fā)動機上的實際壓力差的一個函數(shù)計算一個實際液體燃料壓力目標(biāo)值。如公式2例示的，實際液體燃料壓力目標(biāo)值(LFPTVa)等于標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值(LFPTVc)加上當(dāng)前發(fā)動機上的實際壓力差(PDa)和標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差(I3Dc)之間的差。
[0044]LFPTVa= LFPTV c+ (PDa-PDc)公式 2
[0045]實際液體燃料壓力目標(biāo)值代表的是，為使得管線120運行在對于當(dāng)前的發(fā)動機運行條件在標(biāo)定發(fā)動機上確定的氣體燃料壓力目標(biāo)值下，軌道100內(nèi)的壓力應(yīng)該是什么樣的。在當(dāng)前發(fā)動機上，實際液體燃料壓力目標(biāo)值把實際偏差納入考慮。公式3例示氣體燃料壓力目標(biāo)值等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值減去實際壓力差，其通過將公式I代入到公式2且求解GFPTV獲得。
[0046]GFPTV = LFPTVa-PDa 公式 3
[0047]在步驟S530中，控制器命令液體燃料泵送裝置60從供給源30泵送液體燃料以對軌道100和管線110內(nèi)的液體燃料加壓，以使得軌道100內(nèi)的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值。通過按照標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、標(biāo)定發(fā)動機上的標(biāo)定的壓力差和當(dāng)前發(fā)動機上的實際壓力差的一個函數(shù)確定實際液體燃料壓力目標(biāo)值，控制器基于滿足排放和/或燃料利用率目標(biāo)的氣體燃料壓力目標(biāo)值命令泵送裝置60?？刂破鞅O(jiān)測從液體燃料壓力傳感器130接收到的信號以調(diào)節(jié)來自泵送裝置60的液體燃料流，以使得測得的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于實際液體燃料壓力目標(biāo)值。
[0048]現(xiàn)在參考圖9，展示了燃料系統(tǒng)10的另一個實施方案的一個簡化視圖，該燃料系統(tǒng)10用于以噴射壓力提供液體燃料和氣體燃料到噴射閥20。該實施方案和圖1的實施方案相似，僅僅對其中的不同進行論述。壓力調(diào)節(jié)器90是一個可變的壓力調(diào)節(jié)器，其可由控制器150控制以可適應(yīng)地調(diào)節(jié)管線120內(nèi)的氣體燃料壓力。在該實施方案中，調(diào)節(jié)器90不直接響應(yīng)于液體燃料壓力?？刂破鞅O(jiān)測來自傳感器130和140的壓力信號，而且命令泵送裝置60和壓力調(diào)節(jié)器90，以使得在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)維持軌道100和管線120之間的一個目標(biāo)壓力差。在將一個圓頂加載調(diào)節(jié)器用于壓力調(diào)節(jié)器90的現(xiàn)有的技術(shù)中，液體燃料和氣體燃料之間的壓力差通過確保在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)沒有氣體燃料泄漏到液體燃料排出管線(沒有示出)中所要求的最小值選擇，而且利用最差情況條件一一諸如一個高的燃料流運行點如峰值功率一一來設(shè)置。即，選擇液體燃料和氣體燃料之間的壓力差以減小，優(yōu)選地最小化，到液體燃料排出管線的氣體燃料泄漏，該液體燃料排出管線使液體燃料從噴射閥20返回到供給源30。過度增加該壓力差導(dǎo)致液體燃料泄漏進氣體燃料中而且可能會不利地改變噴射閥20內(nèi)的針運動(needle mot1n)。優(yōu)選地，減小在不同于峰值功率的較低負(fù)荷運行點期間的壓力差，以使得減小并優(yōu)選地最小化到排出管線的氣體燃料泄漏，而且減小并優(yōu)選地最小化到氣體燃料的液體燃料泄漏。即，在每個發(fā)動機運行條件下，一個最佳的壓力差是優(yōu)選的?？刂破?50可以通過在空載和較低負(fù)荷條件下減小偏差并且在較高負(fù)荷條件下逐漸地增加偏差，來按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)調(diào)整壓力差，以優(yōu)化噴射閥20內(nèi)的流體密封的性能。當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器90是一個圓頂加載調(diào)節(jié)器時，如在先前論述的‘833專利中論述的現(xiàn)有的燃料系統(tǒng)中，在瞬態(tài)期間液體燃料壓力可以和氣體燃料壓力以不同的速率變化。本實施方案的優(yōu)勢在于，獨立于氣體燃料壓力控制液體燃料壓力以使得在瞬態(tài)期間可以維持一個期望的壓力差，以減小且優(yōu)選地最小化噴射閥20內(nèi)的燃料泄漏。
[0049]盡管已經(jīng)展示和描述了本發(fā)明的特定要素、實施方案和應(yīng)用，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于此，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離本公開內(nèi)容的范圍的前提下可以做出改型，尤其是根據(jù)前述的教導(dǎo)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的方法，包括: 按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值； 基于所述氣體燃料壓力目標(biāo)值將所述液體燃料加壓到一個液體燃料壓力；以及根據(jù)所述液體燃料壓力調(diào)節(jié)氣體燃料壓力；其中所述氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述氣體燃料壓力目標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)動機運行條件包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和基本的發(fā)動機燃料供給量中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個標(biāo)定發(fā)動機上被標(biāo)定以優(yōu)化至少一個發(fā)動機參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述發(fā)動機參數(shù)是排放、燃料利用率和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 測量所述氣體燃料壓力；以及 對所述液體燃料加壓以使得測得的氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述氣體燃料壓力目標(biāo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 按照所述氣體燃料壓力目標(biāo)值和所述液體燃料壓力與所述氣體燃料壓力之間的一個標(biāo)稱壓力差的一個函數(shù)計算一個液體燃料壓力目標(biāo)值；以及 對所述液體燃料加壓以使得所述液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述液體燃料壓力目標(biāo)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述液體燃料壓力目標(biāo)值被存儲在由所述發(fā)動機運行條件索引的一個表格內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 確定所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；以及 在計算所述液體燃料壓力目標(biāo)值時采用所述實際壓力差替代所述標(biāo)稱壓力差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 存儲所述實際壓力差；以及 在計算所述液體燃料壓力目標(biāo)值時采用存儲的所述實際壓力差替代所述標(biāo)稱壓力差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以所述氣體燃料壓力輸送所述氣體燃料而且以所述液體燃料壓力輸送所述液體燃料到一個噴射閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述液體燃料在所述噴射閥內(nèi)為所述氣體燃料形成一個流體密封。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體燃料壓力目標(biāo)值是多個氣體燃料壓力目標(biāo)值中的一個，每個氣體燃料壓力目標(biāo)值通過由發(fā)動機運行條件參數(shù)化的一個數(shù)學(xué)函數(shù)和由發(fā)動機運行條件索引的一個表格中的至少一個，和一個相應(yīng)的發(fā)動機運行條件相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述氣體燃料壓力目標(biāo)值通過在所述表格中的至少兩個氣體燃料壓力目標(biāo)值之間內(nèi)插來確定。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 獨立于所述液體燃料壓力可變化地調(diào)節(jié)所述氣體燃料壓力；以及 控制所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個壓力差。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中基于發(fā)動機運行條件調(diào)整所述壓力差。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述氣體燃料壓力目標(biāo)值的所述步驟包括按照所述發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值，所述氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和如下的一個標(biāo)定的壓力差之間的差:所述標(biāo)定的壓力差是一個液體燃料標(biāo)定壓力與一個氣體燃料標(biāo)定壓力之間的標(biāo)定的壓力差，該方法還包括: 確定所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差； 按照所述標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、所述標(biāo)定的壓力差和所述實際壓力差的一個函數(shù)計算一個實際液體燃料壓力目標(biāo)值，所述氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述實際液體燃料壓力目標(biāo)值和所述實際壓力差之間的差；以及 對所述液體燃料加壓以使得所述液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述實際液體燃料壓力目標(biāo)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述實際壓力差被存儲。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 確定所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 將所述實際壓力差與一個標(biāo)稱壓力差和一個先前確定的實際壓力差中的至少一個進行比較，且如果所述實際壓力差大于所述標(biāo)稱壓力差和所述先前確定的實際壓力差一個預(yù)定百分比和一個固定數(shù)額中的至少一個，則拋棄該實際壓力差。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 比較所述實際壓力差和一個標(biāo)稱壓力差；以及 根據(jù)所述比較確定噴射閥、所述內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)和用于根據(jù)所述液體燃料壓力調(diào)節(jié)所述氣體燃料壓力的一個壓力調(diào)節(jié)器中的至少一個的老化特性和健康狀況中的至少—個°
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述實際壓力差是第一測得的壓力差，該方法還包括: 比較第二測得的壓力差和所述第一測得的壓力差；以及 根據(jù)所述比較確定噴射閥、所述內(nèi)燃機的一個燃料系統(tǒng)和用于根據(jù)所述液體燃料壓力調(diào)節(jié)所述氣體燃料壓力的一個壓力調(diào)節(jié)器中的至少一個的老化特性和健康狀況中的至少—個°
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在多個時間點按照至少一個發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的實際壓力差；以及存儲所述實際壓力差。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括: 分析存儲的所述實際壓力差，以為一個壓力調(diào)節(jié)器確定正常特性和故障特性中的至少—個°
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中存儲的來自多個內(nèi)燃機的所述實際壓力差被分析以確定所述正常特性和所述故障特性。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括: 將存儲的所述實際壓力差和一個壓力調(diào)節(jié)器的一個故障特性作比較；以及當(dāng)至少一部分的存儲的所述實際壓力差在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)匹配所述故障特性時，警告操作者或限制所述液體燃料壓力。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體燃料是天然氣。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣體燃料選自由甲烷、丙烷、丁烷、乙烷和氫組成的組。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體燃料是柴油。
29.—種用于控制消耗一種氣體燃料和一種液體燃料的內(nèi)燃機內(nèi)的燃料壓力的裝置，包括: 一個液體燃料泵送裝置，用于將來自一個液體燃料供給源的所述液體燃料加壓到一個液體燃料軌道內(nèi)的一個液體燃料壓力； 一個壓力調(diào)節(jié)器，與一個氣體燃料管線相關(guān)聯(lián)，能操作以將從一個氣體燃料供給源到所述氣體燃料管線的所述氣體燃料調(diào)節(jié)在一個氣體燃料壓力下；以及一個電子控制器，被編程以: 按照發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個氣體燃料壓力目標(biāo)值；并且命令所述液體燃料泵送裝置按照所述氣體燃料壓力目標(biāo)值的一個函數(shù)對所述液體燃料加壓； 其中所述氣體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述氣體燃料壓力目標(biāo)值。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括: 一個氣體燃料壓力傳感器，用于測量所述氣體燃料管線內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號； 所述電子控制器還編程以: 調(diào)節(jié)來自所述液體燃料泵送裝置的液體燃料流，以減小所述測得的氣體燃料壓力和所述氣體燃料壓力目標(biāo)值之間的差。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括: 一個液體燃料壓力傳感器，用于測量所述液體燃料軌道內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號； 所述電子控制器還編程以: 按照所述氣體燃料壓力目標(biāo)值和所述液體燃料壓力與所述氣體燃料壓力之間的一個標(biāo)稱壓力差的一個函數(shù)計算一個液體燃料壓力目標(biāo)值；而且 調(diào)節(jié)來自所述液體燃料泵送裝置的液體燃料流，以減小所述測得的液體燃料壓力和所述液體燃料壓力目標(biāo)值之間的差。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，還包括: 一個氣體燃料壓力傳感器，用于測量所述氣體管線內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號； 所述電子控制器還被編程以: 通過從所述測得的液體燃料壓力減去所述測得的氣體燃料壓力，計算所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差；并且 在計算所述液體燃料壓力目標(biāo)值時采用所述實際壓力差替代所述標(biāo)稱壓力差。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述液體燃料泵送裝置包括一個液體燃料泵。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述液體燃料泵送裝置還包括連接在液體燃料供給源和液體燃料泵之間的一個入口計量閥。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述壓力調(diào)節(jié)器是一個圓頂加載調(diào)節(jié)器。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述壓力調(diào)節(jié)器是一個可變的壓力調(diào)節(jié)器，而且所述電子控制器命令所述可變的壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)所述氣體燃料壓力，由此控制液體燃料壓力和氣體燃料壓力之間的一個壓力差。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述電子控制器被編程以基于發(fā)動機運行條件調(diào)整所述壓力差。
38.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括: 一個氣體燃料壓力傳感器，用于測量所述氣體燃料管線內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號； 一個液體燃料壓力傳感器，用于測量所述液體燃料軌道內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號； 所述電子控制器還被編程以: 通過按照所述發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)確定一個標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值，確定所述氣體燃料壓力目標(biāo)值，所述氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值和如下的一個標(biāo)定的壓力差之間的差:所述標(biāo)定的壓力差是一個液體燃料標(biāo)定壓力與一個氣體燃料標(biāo)定壓力之間的標(biāo)定的壓力差； 通過從所述測得的液體燃料壓力減去所述測得的氣體燃料壓力，計算所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的一個實際壓力差； 按照所述標(biāo)定的液體燃料壓力目標(biāo)值、所述標(biāo)定的壓力差和所述實際壓力差的一個函數(shù)計算一個實際液體燃料壓力目標(biāo)值，所述氣體燃料壓力目標(biāo)值在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述實際液體燃料壓力目標(biāo)值和所述實際壓力差之間的差；并且 調(diào)節(jié)來自所述液體燃料泵送裝置的液體燃料流以使所述測得的液體燃料壓力在一個預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)等于所述實際液體燃料壓力目標(biāo)值。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，還包括: 一個氣體燃料壓力傳感器，用于測量所述氣體燃料管線內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述氣體燃料壓力傳感器的代表測得的氣體燃料壓力的信號； 一個液體燃料壓力傳感器，用于測量所述液體燃料軌道內(nèi)的壓力，所述電子控制器接收來自所述液體燃料壓力傳感器的代表測得的液體燃料壓力的信號； 所述電子控制器還被編程以: 在多個時間點按照至少一個發(fā)動機運行條件的一個函數(shù)計算所述液體燃料壓力和所述氣體燃料壓力之間的實際壓力差，所述實際壓力差通過從所述測得的液體燃料壓力減去所述測得的氣體燃料壓力來計算；并且 存儲所述實際壓力差。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中所述電子控制器還被編程以: 存儲所述壓力調(diào)節(jié)器的一個正常特性和一個故障特性中的至少一個； 將存儲的所述實際壓力差和所述故障特性作比較；并且 當(dāng)至少一部分的存儲的所述實際壓力差類似所述故障特性時，警告操作者或限制所述液體燃料壓力。
【文檔編號】F02D19/10GK104508279SQ201380029587
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】A·M·J·圖什特, J·Y·沃德洛 申請人:西港能源有限公司