雙燃料共軌系統(tǒng)及僅柴油運(yùn)行該系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能以常規(guī)模式運(yùn)行的雙燃料共軌系統(tǒng)，在常規(guī)模式中相對(duì)大量的氣體燃料通過使相對(duì)小的噴射量的液體柴油燃料壓縮點(diǎn)火而點(diǎn)燃。雙燃料系統(tǒng)能以單燃料應(yīng)急模式運(yùn)行，在該模式中液體柴油燃料以更高的壓力噴射。在以應(yīng)急模式運(yùn)行期間，由泄漏的液體燃料導(dǎo)致的燃料系統(tǒng)的氣體燃料側(cè)的壓力過高可以通過從氣體噴嘴出口組常規(guī)地噴射泄漏的液體燃料，而不是氣體燃料來避免。
【專利說明】雙燃料共軌系統(tǒng)及僅柴油運(yùn)行該系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及雙燃料共軌系統(tǒng)，更具體地涉及包括處理泄漏到系統(tǒng)的氣體燃料側(cè)內(nèi)的液體燃料的策略的僅柴油運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種相對(duì)較新型的發(fā)動(dòng)機(jī)力圖利用兩種不同的燃料以獲得與壓燃點(diǎn)火相關(guān)聯(lián)的效率并結(jié)合與燃燒天然氣燃料相關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢(shì)。特別是，一種類型的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中將少量預(yù)噴射的液體柴油燃料壓縮點(diǎn)火，進(jìn)而點(diǎn)燃更大量的天然氣燃料。在這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)策略中，兩種燃料被從與每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸相關(guān)聯(lián)的單個(gè)燃料噴射器直接噴射。例如，美國(guó)專利7，627，416教導(dǎo)了一種雙燃料共軌系統(tǒng)，其中液體柴油和天然氣燃料兩者都從與每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸相關(guān)聯(lián)的單個(gè)燃料噴射器噴射。該參考文獻(xiàn)認(rèn)識(shí)至IJ，有可能存在的情況是，當(dāng)由于天然氣燃料供給用盡或系統(tǒng)中的天然氣部分可能有故障時(shí)，該發(fā)動(dòng)機(jī)將需要僅用液體柴油燃料運(yùn)行。然而，該參考文獻(xiàn)既沒有認(rèn)識(shí)到與以僅柴油燃料供給模式運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的某些挑戰(zhàn)的某些問題，也沒有教導(dǎo)解決方案。
[0003]本發(fā)明旨在解決上面提出的一個(gè)或多個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種運(yùn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括以常規(guī)模式和應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，與以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)相比，更多的液體燃料泄漏到雙燃料系統(tǒng)的氣體燃料部分內(nèi)。當(dāng)以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)時(shí)，液體燃料從第一噴嘴出口組噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)且氣體燃料從第二噴嘴出口組噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)時(shí)，液體燃料從第一噴嘴出口組噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)但氣體燃料不從第二噴嘴出口組噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。
[0005]另一方面，一種雙燃料共軌系統(tǒng)包括氣體燃料共軌和液體燃料共軌。多個(gè)燃料噴射器中的每個(gè)流體連接到氣體燃料共軌和液體燃料共軌的每個(gè)。液體燃料供給及壓力控制系統(tǒng)/裝置流體連接到所述液體燃料共軌。氣體燃料供給及壓力控制系統(tǒng)/裝置流體連接到所述氣體燃料共軌。電子控制器與多個(gè)燃料噴射器、液體燃料供給及壓力控制系統(tǒng)和氣體燃料供給及壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行控制通信。電子控制器包括設(shè)置成傳送液體噴射控制信號(hào)以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和傳送氣體噴射控制信號(hào)以從第二噴嘴出口組噴射液體燃料的應(yīng)急算法/應(yīng)急運(yùn)行算法。電子控制器還包括設(shè)置成傳送液體噴射控制信號(hào)以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和傳送氣體噴射控制信號(hào)以從第二噴嘴出口組噴射氣體燃料的常規(guī)算法/常規(guī)運(yùn)行算法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是根據(jù)本發(fā)明的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0007]圖2是用于圖1發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃料共軌系統(tǒng)的一部分的透視圖；[0008]圖3是圖2中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的一部分的剖視透視圖，用于揭示一個(gè)燃料噴射器和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的結(jié)構(gòu)；
[0009]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的穿過同軸管軸(quill)組件的剖視側(cè)視圖；
[0010]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一方面的燃料噴射器的剖視正視圖；和
[0011]圖6是示出運(yùn)行圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法的邏輯流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]首先參見圖1-3，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10包括安裝至發(fā)動(dòng)機(jī)殼體11的雙燃料共軌系統(tǒng)20，所述發(fā)動(dòng)機(jī)殼體11限定有多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12。雙燃料共軌系統(tǒng)20包括定位成用于直接噴射到所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12的每個(gè)中的剛好一個(gè)燃料噴射器25。氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22流體連接至每個(gè)燃料噴射器25。雙燃料共軌系統(tǒng)20還包括氣體供給及壓力控制裝置16和液體供給及壓力控制裝置17。每個(gè)燃料噴射器25、氣體壓力供給及控制裝置16和液體供給及壓力控制裝置17以已知方式與電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器15進(jìn)行控制通信并被其控制。氣體供給及壓力控制裝置16可包括一個(gè)加壓的低溫液化天然氣罐40，其具有流體連接至可變輸出的低溫泵41的出口。裝置16還可包括熱交換器42、累積器44、氣體過濾器43和燃料調(diào)節(jié)模塊45，該模塊用于控制氣體燃料向氣體燃料共軌21的供給和壓力。液體供給及壓力控制裝置17可包括柴油燃料箱50、燃料過濾器51和電子控制的高壓燃料泵52，其向液體燃料共軌22供給液體燃料并控制其壓力。
[0013]再參見圖4，雙燃料共軌系統(tǒng)20可包括與每個(gè)燃料噴射器25的共同的錐形座27密封接觸的具有內(nèi)管軸32和外管軸33的同軸管軸組件30。同軸管軸組件30的塊體31可與氣體燃料線路段18和液體燃料線路段19鏈?zhǔn)竭B接在一起以分別限定氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22。鏈?zhǔn)竭B接的最后一個(gè)同軸管軸組件30可在圖2中示出的配接件位置具有一組插頭。同軸管軸組件30流體定位于多個(gè)燃料噴射器25的每個(gè)和氣體燃料共軌21與液體燃料共軌22的每個(gè)之間。
[0014]每個(gè)同軸管軸組件30可包括與塊體31在載荷調(diào)節(jié)位置56接觸的具有樞轉(zhuǎn)表面75的載荷調(diào)節(jié)夾鉗34，所述載荷調(diào)節(jié)位置56由內(nèi)管軸32的軸線29相交形成。載荷調(diào)節(jié)夾鉗34可限定分別接收第一緊固件81和第二緊固件80的緊固件插槽77和緊固件孔76。載荷調(diào)節(jié)夾鉗34響應(yīng)于對(duì)所述第一和第二固定件81、80的調(diào)節(jié)在載荷調(diào)節(jié)位置56上樞轉(zhuǎn)。緊固件80和81被分別接收于塊體31的緊固件孔54和緊固件插槽55中。
[0015]每個(gè)同軸管軸組件30的每個(gè)塊體31限定有氣體燃料共軌21的垂直于內(nèi)管軸32的軸線29取向的部段。氣體燃料通路60在一端通向氣體燃料共軌21內(nèi)并且在另一端通向燃料噴射器25的第一燃料入口 101內(nèi)。氣體燃料通路60的一個(gè)部段位于內(nèi)管軸32與外管軸33之間。每個(gè)塊體31還限定有液體燃料共軌22的一個(gè)部段。液體燃料通路61在一端通向液體燃料共軌22內(nèi)并在其對(duì)向端通向燃料噴射器25的第二燃料入口 102內(nèi)。
[0016]為了捕獲發(fā)動(dòng)機(jī)10在被制造完成后的第一次運(yùn)行過程中經(jīng)常釋放至燃料流內(nèi)的金屬碎屑，同軸管軸組件30可包括氣體燃料流線式過濾器36和液體燃料流線式過濾器37。在所示實(shí)施例中，液體燃料流線式過濾器37可設(shè)置于內(nèi)管軸32內(nèi)。氣體燃料流線式過濾器36被示出為設(shè)置于外管軸33內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，流線式過濾器36和37可設(shè)置于其他位置，或省略，而不脫離本發(fā)明的范圍。[0017]再參見圖5，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射器25包括限定有第一噴嘴出口組103、第二噴嘴出口組104和排放出口 105的噴射器體部100。噴射器體部100還限定有第一燃料入口101和第二燃料入口 102，其在圖4的穿過燃料噴射器25的共用錐形座27剖開的剖視圖中可見。噴射器體部100內(nèi)設(shè)置有第一控制腔室106和第二控制腔室107。第一單向閥元件110具有暴露于第一控制腔室106中的流體壓力的關(guān)閉液壓表面112。第一單向閥元件110可在所示關(guān)閉位置和打開位置之間移動(dòng)，其在所述關(guān)閉位置與第一座108接觸以使第一燃料入口 101與第一噴嘴出口組103流體阻斷，并在所述打開位置與第一座108不接觸以使第一燃料入口 101與第一噴嘴出口組103經(jīng)由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通。第二單向閥元件120具有暴露于第二控制腔室107的流體壓力的關(guān)閉液壓表面121。第二單向閥元件120可在所示閉合位置和打開位置之間移動(dòng)，其在所述閉合位置與第二閥座113接觸以使第二燃料入口 102與第二噴嘴出口組104流體阻斷，在所述打開位置與第二閥座113不接觸以使第二燃料入口 102與第二噴嘴出口組104經(jīng)由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通。這樣，第一燃料(例如天然氣)穿過第一噴嘴出口組的噴射由第一單向閥元件110的移動(dòng)輔助，而第二燃料(例如液體柴油)穿過第二噴嘴出口組104的噴射由第二單向閥元件120的運(yùn)動(dòng)輔助。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，可期望第一和第二噴嘴出口組103、104每個(gè)都包括布置成以本領(lǐng)域公知的方式圍繞各自的中心線的六個(gè)噴嘴出口。然而，噴嘴出口組103和104的每個(gè)可包括少至一個(gè)噴嘴出口或以任何布置的任何數(shù)量的噴嘴出口，而不脫離本發(fā)明。
[0018]第一控制閥元件130設(shè)置于噴射器體部100中并可沿第一位置與第二位置之間的共同的中心線125移動(dòng)，所述第一位置與平面座151接觸，第一控制腔室106與排放出口105在該處被流體阻斷，第一控制腔室106與排放出口 105在所述第二位置經(jīng)由控制通路133流體連接。當(dāng)?shù)谝豢刂魄皇?06流體連接至排放出口 105時(shí)，第一控制腔室106中的壓力下降，解除施加于關(guān)閉液壓表面112上的壓力以允許第一單向閥元件110抬起以輔助第一燃料(例如天然氣)穿過第一噴嘴出口組103噴射。第二控制閥元件135設(shè)置于噴射器體部100中并可沿第一位置與第二位置之間的共同的中心線125移動(dòng)，在所述第一位置與平面座156接觸，第二控制腔室107與排放出口 105在該處被流體阻斷，第二控制腔室107與排放出口 105在所述第二位置流體連接。當(dāng)?shù)诙刂魄皇?07流體連接至排放出口 105時(shí)，作用于關(guān)閉液壓表面121的流體壓力被釋放以允許第二單向閥元件120抬起至打開位置以輔助第二燃料(例如液體柴油)穿過第二噴嘴出口組104噴射。
[0019]在所示實(shí)施例中，第二控制閥元件135與共同的中心線125相交，但第一控制閥元件130限定有穿過其的孔131并且該孔131與共同的中心線125同心。在所示的燃料噴射器25中，相應(yīng)的控制閥元件130、135可通過第一和第二電致動(dòng)器111、122被分別移動(dòng)到各自的第一和第二位置之一?？刂崎y元件130、135可通過彈簧146、147偏置到它們各自的第一位置和第二位置之一。特別是，第一銜鐵141可附接至與第一控制閥元件130接觸的推動(dòng)件145。第一銜鐵141、推動(dòng)件145和第一控制閥元件130可由偏置彈簧146偏置到與平面座151接觸的所示位置?？刂崎y元件130可通過自對(duì)準(zhǔn)特征136的動(dòng)作繞垂直于共用中心線125的軸線輕微地旋轉(zhuǎn)，其允許每次控制閥元件130接觸平面座151時(shí)凸形表面137在凹形支承表面138上移動(dòng)。這樣，第一銜鐵141能被看作是可操作地聯(lián)接以移動(dòng)第一控制閥元件130，第二銜鐵142被可操作地聯(lián)接成通過多個(gè)推動(dòng)件143移動(dòng)第二控制閥元件135。共同的定子144將第一銜鐵141從第二銜鐵142隔開。
[0020]第一控制閥元件130與平面座151分別在第一位置接觸和在第二位置脫開。同樣地，第二控制閥元件135與平面座156分別在第一位置接觸和在第二位置脫開。座151和156的任一個(gè)或兩個(gè)可以是錐形座。第一控制閥元件130可被聯(lián)接成與第一銜鐵141 一起響應(yīng)于安裝在共用定子144中的下線圈斷電而移動(dòng)。當(dāng)安裝在共用定子144中的下線圈通電時(shí)，銜鐵141和推動(dòng)件145向上提升，允許在控制通路133中的高壓推動(dòng)第一控制閥元件130與平座151脫開接觸以使控制腔室106流體連接至排放出口 105。第一控制腔室106和第二控制腔室107總是可經(jīng)由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通至第二燃料入口 102。這樣，源自第二燃料入口 102的液體柴油可被用作控制流體進(jìn)而控制第一單向閥元件110的操作以輔助氣體燃料噴射動(dòng)作并且控制第二元件120以輔助液體燃料噴射動(dòng)作。
[0021]一種總是流體連接至第二燃料入口 102的環(huán)形的液壓鎖緊密封件132對(duì)于抑制燃料氣體從氣體噴嘴腔室115向上進(jìn)入控制腔室106的遷移是有用的。氣體噴嘴腔室115總是經(jīng)由在圖5中不可見的通路流體連接到第一燃料入口 101。具體參見圖4和5，本發(fā)明教導(dǎo)了一種策略以抑制液體燃料在一定條件下從各自的燃料噴射器25向氣體燃料共軌21轉(zhuǎn)移。當(dāng)雙燃料共軌系統(tǒng)20以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)，液體燃料共軌22可維持在中高壓(例如，可以是40MPa)，以及氣體燃料共軌21可維持在中低壓(例如，可以是35MPa)。這個(gè)輕微的壓力差是為了抑制氣體燃料泄漏到燃料噴射器25的液體燃料部分內(nèi)并且進(jìn)而泄漏到整個(gè)雙燃料共軌燃料系統(tǒng)20內(nèi)。加入液壓鎖緊密封件132是另一個(gè)特征以抑制氣體燃料遷移到雙燃料共軌系統(tǒng)20的液體燃料側(cè)內(nèi)。但是，可預(yù)期的是，在常規(guī)運(yùn)行模式期間一定量的液體燃料可泄漏至系統(tǒng)的氣體燃料側(cè)，但這種少量的泄漏可被鼓勵(lì)以便于運(yùn)動(dòng)部件的適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑。例如，少量的液體柴油燃料可以在常規(guī)運(yùn)行模式中從液壓鎖密封132向下泄漏至氣體噴嘴腔室115內(nèi)。可期望該少量的液體柴油隨每次氣體噴射動(dòng)作從噴嘴出口組103噴出。該少量泄漏的液體柴油可以用于在常規(guī)運(yùn)行模式中幫助潤(rùn)滑第一單向閥元件110和座108的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)。
[0022]雙燃料共軌燃料系統(tǒng)還可具有單燃料運(yùn)行模式，其中只有液體柴油燃料用于為發(fā)動(dòng)機(jī)10提供動(dòng)力。這種運(yùn)行模式可以被稱作應(yīng)急模式/應(yīng)急運(yùn)行模式，因?yàn)閮H當(dāng)氣體燃料系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)優(yōu)選該模式。根據(jù)本發(fā)明，故障可包括一個(gè)或多個(gè)氣體供給壓力控制裝置16的失效、雙燃料共軌燃料系統(tǒng)20中其它部分失效或可簡(jiǎn)單地是缺少足夠的氣體燃料以繼續(xù)在常規(guī)模式下運(yùn)行。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，電子控制器15可使液體燃料共軌22維持在高壓(例如，可以是80MPa)，而在氣體燃料共軌21中的壓力可允許衰減，并且可緩慢地降至低至大氣壓力。在應(yīng)急模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)10作為傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其中液體柴油燃料穿過噴嘴出口組104在一定時(shí)機(jī)噴射足夠的量以壓縮點(diǎn)燃。另一方面，在常規(guī)運(yùn)行模式中，可期望相對(duì)較少量的預(yù)噴射液體柴油穿過噴嘴出口組104噴射以壓縮點(diǎn)燃，進(jìn)而點(diǎn)燃穿過噴嘴出口組103噴射的更大量的氣體燃料以向常規(guī)運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)10提供動(dòng)力。由于在應(yīng)急模式運(yùn)行期間液體燃料和氣體燃料之間存在更高的壓力差，可以預(yù)期泄漏到雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體側(cè)的液體燃料比在兩種燃料之間有較小的壓力差的常規(guī)運(yùn)行模式期間泄漏的液體燃料更多。因?yàn)楹苌倩驇缀鯖]有氣體燃料在應(yīng)急模式運(yùn)行期間被利用，并且因?yàn)橐后w燃料向氣體燃料側(cè)內(nèi)的泄漏率更大，本發(fā)明教導(dǎo)了引入一個(gè)單向閥66或67以防止在氣體噴嘴腔室115中累積泄漏的液體柴油最終到達(dá)和進(jìn)入氣體共軌21。具體參見圖4，在一具體實(shí)施例中，單向閥66可位于從第一燃料入口 101延伸至個(gè)體燃料噴射器體部100內(nèi)的氣體噴嘴腔室115的通路中。另一方面，圖4還示出了替代的位置，其中，單向閥67可定位于氣體燃料通路60中，例如塊體31內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在應(yīng)急模式運(yùn)行期間單向閥66或67阻斷泄漏的液體燃料向氣體燃料共軌21的轉(zhuǎn)移，但是在常規(guī)運(yùn)行模式中是開放的并允許氣體燃料向氣體噴嘴腔室115自由流動(dòng)。
[0023]再參見圖1，雖然不是必要的，雙燃料共軌系統(tǒng)20還可包括電子控制的隔離閥46，其可操作地設(shè)置于氣體燃料供給及壓力控制裝置16與氣體燃料共軌21之間。隔離閥46可向關(guān)閉位置機(jī)械地偏置，但可響應(yīng)于來自電子控制裝置15的控制信號(hào)移動(dòng)至打開位置。當(dāng)雙燃料共軌燃料系統(tǒng)20在以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)，電子控制器15可使隔離閥46維持于打開位置。然而，在該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換/過渡到應(yīng)急運(yùn)行模式的動(dòng)作中，電子控制器15可關(guān)閉隔離閥46以將氣體供給及壓力控制裝置16與可進(jìn)入雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體側(cè)內(nèi)的任何泄漏的液體柴油燃料流體地隔離。
[0024]本發(fā)明認(rèn)識(shí)到的是，在以應(yīng)急模式運(yùn)行期間，泄漏的液體柴油燃料可傾向于升高雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體燃料側(cè)中的壓力。例如，雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體燃料側(cè)可設(shè)計(jì)成用于接納常規(guī)運(yùn)行壓力(例如可以是35MPa)，但是在應(yīng)急運(yùn)行模式運(yùn)行期間不能可靠地容納與液體燃料共軌22相關(guān)聯(lián)的更高的流體燃料壓力(例如可以是80MPa)。為了避免雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體燃料側(cè)在應(yīng)急模式運(yùn)行期間變得壓力過高，本發(fā)明教導(dǎo)了將氣體噴嘴腔室115中累積的泄漏液體燃料階段性的少量噴射出至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，由于引入了單向閥66、67，單向閥66或67的下游的壓力可基本上高于氣體燃料共軌21中的殘存壓力。此外，與不同的燃料噴射器相關(guān)聯(lián)的來自單向閥66、67的下游的壓力可由于不同的泄漏流率而不同。這樣，本發(fā)明教導(dǎo)了可能的需要某些試驗(yàn)以確定能期望的泄漏流率和關(guān)于平均泄漏流率的期望的方差以便確定潛在的最壞情況，直至單向閥66、67的下游壓力發(fā)生累積。然后該信息能用于開發(fā)一開環(huán)/開路(open loop)策略以在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸條件合適時(shí)通過打開第一單向閥元件110以從氣體噴嘴出口組103噴射液體燃料從而釋放單向閥66、67的下游的壓力。例如，本發(fā)明還可尋求避免一種噴射策略，該策略避免可能的氣缸氣體被吸收至個(gè)體燃料噴射器的氣體噴嘴腔室115內(nèi)。這樣，在以應(yīng)急模式運(yùn)行期間用于釋放氣體噴嘴腔室115中的液體燃料壓力的開環(huán)噴射動(dòng)作的頻率和時(shí)機(jī)可選擇成避免氣體被吸收和避免壓力過高，甚至在一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器25中的泄漏流率的最壞情況下。例如，一個(gè)策略可簡(jiǎn)單地在一簡(jiǎn)短噴射動(dòng)作中朝向每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的每個(gè)吸入沖程的開始利用噴射泄漏至氣體噴嘴腔室115內(nèi)的液體柴油燃料從而確保噴射量太小以導(dǎo)致各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的過早點(diǎn)燃，但是在甚至最壞的泄漏情況下噴射的頻率可足夠以避免壓力的累積和潛在的壓力過高。此外，這種策略還可確保氣缸氣體不被吸入一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器25內(nèi)，因?yàn)闅飧讐毫艿秃团c一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器25相關(guān)聯(lián)的泄漏流率也可以是相對(duì)較低的，這導(dǎo)致在各個(gè)單向閥76、77的下游的不同的燃料噴射器25的壓力之間存在顯著差異。
[0025]另一替代的策略是略去了單向閥76、77和依賴于從壓力傳感器24傳遞給電子控制裝置15的壓力信息以可控地監(jiān)測(cè)壓力并通過檢測(cè)氣體燃料共軌21潛在的壓力升高來噴射累積的液體柴油燃料，如壓力傳感器24傳遞的(圖1)。換句話說，當(dāng)隔離閥46在以應(yīng)急模式運(yùn)行期間被關(guān)閉時(shí)，可期望的是當(dāng)從相應(yīng)的燃料噴射器向氣體燃料共軌21轉(zhuǎn)移累積的液體時(shí)泄漏的液體柴油燃料進(jìn)入相應(yīng)的氣體噴嘴腔室115以緩慢地增加氣體燃料共軌21中的壓力。當(dāng)氣體燃料共軌21中的壓力達(dá)到某個(gè)閾值(例如，可能是35MPa)時(shí)，不同燃料噴射器25可在適當(dāng)?shù)膶?shí)際和持續(xù)時(shí)間被致動(dòng)以利用累積的壓力從各個(gè)氣體噴嘴腔室115向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)推動(dòng)或噴射累積的泄漏液體柴油。因?yàn)閲娚鋲毫κ且阎?，并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸是可預(yù)期的，為使泄漏的液體柴油從氣體噴嘴出口組噴射的噴射動(dòng)作的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間可被選擇成用于避免這兩個(gè)氣缸氣體被吸入到相應(yīng)的燃料噴射器，以及噴射不會(huì)顯著增加個(gè)別氣缸的熱量釋放以破壞與以應(yīng)急模式運(yùn)行期間發(fā)生的燃料供給量相關(guān)聯(lián)的控制邏輯的量。
[0026]本發(fā)明再次認(rèn)識(shí)到，與不同的燃料噴射器25相關(guān)聯(lián)的液體柴油泄漏率可能大為不同，其結(jié)果是相對(duì)高的不確定性，使得燃料噴射器25對(duì)泄漏和壓力累積是貢獻(xiàn)最大的。這樣，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可包括單向閥66、67和隔離閥46兩者。此外，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，可能壓力傳感器24本身存在故障使得用于噴射泄漏的液體柴油的控制策略相對(duì)不可靠。這樣，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將包括用于噴射累積于每個(gè)止回閥76、77的下游的液體柴油燃料的開環(huán)策略，還可包含或可不包含這樣一個(gè)控制策略，其響應(yīng)于氣體燃料共軌21中的壓力以受控的方式引起穿過氣體噴嘴出口組103的噴射動(dòng)作。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的電子控制器15可包括設(shè)置成用于傳送液體噴射控制信號(hào)以從液體噴嘴出口組104噴射液體燃料并且傳送氣體噴射控制信號(hào)以從氣體噴嘴出口組103噴射液體燃料的應(yīng)急算法。此外，可期望的是，電子控制器15包括設(shè)置成用于傳送液體噴射控制信號(hào)以從液體噴嘴出口組104噴射液體燃料且傳送氣體噴射控制信號(hào)以從氣體噴嘴出口組103噴射氣體燃料的常規(guī)算法。還可期望的是應(yīng)急算法設(shè)置成用于將液體共軌壓力與氣體共軌壓力之間的比率維持在較高水平。此外，常規(guī)算法設(shè)置成用于將液體共軌壓力與氣體共軌壓力之間的比率維持在較低水平。應(yīng)急算法可設(shè)置成或不設(shè)置成響應(yīng)于從壓力傳感器24傳遞至電子控制器15的氣體共軌壓力而控制從氣體噴嘴出口組103噴射液體燃料的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)。
[0028]在所示實(shí)施例中，第一單向閥元件110和第二單向閥元件120沿平行于共用的中心線125但與其間隔開的每個(gè)各自的線移動(dòng)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，該結(jié)構(gòu)可以是不同的。例如，雙同心單向閥元件與共同的中心線125同心也將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0029]工業(yè)實(shí)用性
[0030]本發(fā)明廣泛地適用于利用兩個(gè)流體地分開的共軌向與每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸相關(guān)聯(lián)的單燃料噴射器輸送燃料的任何發(fā)動(dòng)機(jī)。在不脫離本發(fā)明的情況下，各個(gè)共軌的內(nèi)容物可以在壓力、化學(xué)特性和相位關(guān)系中的至少一個(gè)上有所不同。在所示的示例中，各個(gè)共軌可通過分別在不同的壓力下容納加壓天然氣和液體柴油燃料而在所有三個(gè)方面都不同。本發(fā)明也適用于雙燃料共軌系統(tǒng)，其具有使用兩種燃料以常規(guī)模式運(yùn)行的能力，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)僅由單個(gè)燃料供給的以應(yīng)急模式運(yùn)行的能力。例如，應(yīng)急模式可對(duì)應(yīng)于由于無氣體燃料可用而使用液體柴油燃料。本發(fā)明特別適用于防止當(dāng)由于液體燃料從液體燃料側(cè)向氣體燃料側(cè)泄漏而以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)雙燃料共軌系統(tǒng)的氣體燃料側(cè)的壓力過高。
[0031]再參見全部圖1-5，運(yùn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的方法首先通過將雙燃料共軌系統(tǒng)20組裝至發(fā)動(dòng)機(jī)殼體11。氣體燃料從氣體燃料共軌21通過同軸管軸組件30相應(yīng)地供給至多個(gè)燃料噴射器25的每個(gè)。同樣地，液體燃料從液體燃料共軌21通過同軸管軸組件30相應(yīng)地供給至多個(gè)燃料噴射器25的每個(gè)。當(dāng)以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)，氣體燃料響應(yīng)于從電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器15傳遞至燃料噴射器25的氣體燃料噴射信號(hào)從每個(gè)燃料噴射器25噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸
12。來自燃料噴射器25的液體燃料響應(yīng)于來自電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器15的液體燃料噴射信號(hào)直接從相同的燃料噴射器25噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)。運(yùn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的方法包括優(yōu)選地大部分時(shí)間以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)20。優(yōu)選地在少量時(shí)間內(nèi)，雙燃料共軌系統(tǒng)20將以應(yīng)急模式運(yùn)行，這可能是由于氣體燃料供應(yīng)被耗盡或也許在氣體燃料系統(tǒng)的某些故障引起切換至單燃料模式。在任何動(dòng)作中，應(yīng)急模式與常規(guī)模式相比，可期望更多液體燃料泄漏至雙燃料共軌系統(tǒng)20的氣體燃料部分內(nèi)。當(dāng)以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)，液體燃料從液體噴嘴出口組104噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)并且氣體燃料從氣體噴嘴出口組103噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)20時(shí)，液體燃料從液體噴嘴出口組104噴射進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)，液體燃料而不是氣體燃料從氣體噴嘴出口組103噴射進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12內(nèi)。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，電子控制器15將采取行動(dòng)以使液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率維持在較高水平，但在以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)10時(shí)，維持該比率在較低水平。當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，止回閥76、77將有效地阻擋泄漏的液體燃料到達(dá)氣體燃料共軌21。如果配備有隔離閥46，運(yùn)行方法可包括將氣體燃料供給及壓力控制裝置16與氣體燃料共軌21在應(yīng)急模式中隔離，而不是在常規(guī)模式中隔離。根據(jù)優(yōu)選，泄漏的液體燃料從氣體噴嘴出口組103噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間可響應(yīng)于所述氣體燃料共軌21中的壓力對(duì)時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，例如通過從傳感器24通信至電子控制器15的壓力進(jìn)行控制。另一方面，如果泄漏的液體燃料以開環(huán)方式被清除或噴射，從氣體噴嘴出口組103噴射泄漏的液體燃料的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間可不考慮所述氣體燃料共軌21中的壓力而對(duì)時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。
[0032]現(xiàn)在具體參見圖6，其示出根據(jù)本發(fā)明的燃料控制算法160的一個(gè)示例。該邏輯開始于橢圓163并進(jìn)行到方框164，其中電子控制器15將確定是否雙燃料共軌系統(tǒng)20應(yīng)以常規(guī)模式或應(yīng)急模式運(yùn)行。如果根據(jù)常規(guī)算法161運(yùn)行時(shí)，問詢165會(huì)使邏輯前進(jìn)到方框166,其中隔離閥46將被打開。在方框167中，電子控制器15將使液體軌壓維持于中高水平，例如40MPa。在方框168中，電子控制器15將使氣體軌壓維持在中低水平，例如35MPa。取決于如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和載荷和其它考慮等因素，電子控制器15將在方框169中確定液體噴射控制信號(hào)。在方框170中，電子控制器將確定氣體噴射控制信號(hào)。例如，典型的常規(guī)運(yùn)行模式可包括在個(gè)體氣缸12的中心的頂端或周圍噴射少量預(yù)噴射的液體柴油燃料。這個(gè)少量的液體柴油燃料將立即壓縮點(diǎn)燃，然后電子控制器將命令氣體燃料噴射動(dòng)作以供給更大量的氣體燃料到個(gè)體氣缸12。預(yù)噴射的少量液體柴油燃料的壓縮點(diǎn)燃將有助于點(diǎn)燃大得多的氣體燃料量。在問詢171中，邏輯可以問詢是否已經(jīng)發(fā)生氣體系統(tǒng)故障。例如，根據(jù)本發(fā)明的氣體系統(tǒng)的故障可以簡(jiǎn)單地意味著氣體燃料供給已耗盡。其它氣體燃料系統(tǒng)的故障包括但不限于一個(gè)或多個(gè)氣體供給及壓力控制設(shè)備16失效或本領(lǐng)域已知的某些其它故障。如果沒有發(fā)生氣體系統(tǒng)故障，邏輯將返回方框167并根據(jù)常規(guī)算法161繼續(xù)以正常模式運(yùn)行。另一方面，如果檢測(cè)到氣體系統(tǒng)故障，邏輯可循環(huán)回到方框164以再次確定是否繼續(xù)以常規(guī)模式運(yùn)行或轉(zhuǎn)換到以應(yīng)急模式運(yùn)行。
[0033]如果問詢165確定系統(tǒng)將以應(yīng)急模式運(yùn)行，邏輯將前進(jìn)至方框172以開始執(zhí)行應(yīng)急算法162。在方框172中，隔離閥46將被關(guān)閉。接著，電子控制器15將使液體軌壓維持在較高水平，例如在80MPa的數(shù)量級(jí)。在方框174中，電子控制器15將確定液體噴射控制信號(hào)以根據(jù)特定時(shí)間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和載荷需求為發(fā)動(dòng)機(jī)10提供必要的液體柴油燃料。例如，當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，可預(yù)期比那些在以常規(guī)模式運(yùn)行期間可發(fā)生的噴射大得多的液體燃料噴射。在方框175中，液體從共軌燃料系統(tǒng)20的氣體側(cè)的開環(huán)清除策略可通過向個(gè)體燃料噴射器25命令氣體燃料噴射控制信號(hào)而不考慮氣體燃料的共軌21中的壓力來實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)氣缸壓力適合在常規(guī)基礎(chǔ)上從個(gè)體燃料噴射器25噴射少量的泄漏的液體柴油燃料以防止液體柴油在個(gè)體燃料噴射器25的氣體噴嘴腔室115中的任何大量累積時(shí)，少量噴射可在常規(guī)基礎(chǔ)上發(fā)生。在方框176中，電子控制器可從傳感器24感測(cè)或確定氣體軌壓。如果氣體軌壓超過一定閾值時(shí)，如可能為35MPa時(shí)，問詢177可確定燃料系統(tǒng)20的氣體側(cè)變得壓力過高，如果是這樣，在方框178中泄漏的液體燃料從燃料系統(tǒng)的氣體側(cè)的受控清除可通過傳送氣體噴射控制信號(hào)到個(gè)體燃料噴射器25，通過從氣體噴嘴出口組103噴射泄漏的液體燃料而不是氣體燃料來實(shí)現(xiàn)。如果問詢177返回否定的信息說明氣體軌似乎沒有壓力過高，邏輯可前進(jìn)至問詢179以確定是否有氣體軌壓傳感器24的故障或失效。如果是的話，邏輯可前進(jìn)到橢圓180以結(jié)束。另一方面，如果問詢返回一個(gè)否定的結(jié)果，該邏輯可以循環(huán)回到方框173并繼續(xù)根據(jù)應(yīng)急算法162以應(yīng)急模式運(yùn)行。
[0034]應(yīng)理解的是，上面的描述僅用于說明的目的，并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的其它方面能從研究附圖、
【發(fā)明內(nèi)容】
和所附權(quán)利要求中獲得。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括以下步驟: 以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)； 以應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)； 當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行時(shí)，與以常規(guī)模式運(yùn)行時(shí)相比，向雙燃料系統(tǒng)的氣體燃料部分泄漏更多液體燃料； 當(dāng)以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)時(shí)，從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和從第二噴嘴出口組噴射氣體燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)； 當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料共軌系統(tǒng)時(shí)，從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和從第二噴嘴出口組噴射液體燃料而不是氣體燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步驟: 當(dāng)以應(yīng)急模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)時(shí)，將液體燃料共軌壓力與氣體燃料共軌壓力的比率維持在高水平； 當(dāng)以常規(guī)模式運(yùn)行雙燃料系統(tǒng)時(shí)，將液體燃料共軌壓力與氣體燃料共軌壓力的比率維持在低水平；和 阻斷液體燃料向氣體燃料共軌內(nèi)的移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括在應(yīng)急模式中而不是常規(guī)模式中使氣體燃料供給及壓力控制裝置與氣體燃料共軌隔離； 響應(yīng)于氣體燃料共軌壓力控制液體燃料從第二噴嘴出口噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括控制液體燃料從第二噴嘴出口噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一者，而不考慮氣體燃料共軌壓力。
5.一種雙燃料共軌系統(tǒng)，包括: 氣體燃料共軌； 液體燃料共軌； 多個(gè)燃料噴射器，各個(gè)所述燃料噴射器流體連接至所述氣體燃料共軌和所述液體燃料共軌中的每一者； 流體連接至所述液體燃料共軌的液體燃料供給及壓力控制裝置； 流體連接至所述氣體燃料共軌的氣體燃料供給及壓力控制裝置； 電子控制器，該電子控制器與所述多個(gè)燃料噴射器、所述液體燃料供給及壓力控制裝置、和所述氣體燃料供給及壓力控制裝置進(jìn)行控制通信，該電子控制器包括設(shè)置成用于傳送液體噴射控制信號(hào)以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和傳送氣體噴射控制信號(hào)以從第二出口組噴射液體燃料的應(yīng)急算法，還包括設(shè)置成用于傳送液體噴射控制信號(hào)以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和傳送氣體噴射控制信號(hào)以從第二出口組噴射氣體燃料的常規(guī)算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙燃料共軌系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)急算法設(shè)置成用于將液體共軌壓力與氣體共軌壓力之間的比率維持在高水平； 其中所述常規(guī)算法設(shè)置成用于將液體燃料共軌壓力與氣體燃料共軌壓力的比率維持在低水平； 所述系統(tǒng)還包括可操作地設(shè)置成用于阻斷液體燃料從所述多個(gè)燃料噴射器中的每一者向氣體燃料共軌移動(dòng)的單向閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料共軌系統(tǒng)，其特征在于，包括可操作地設(shè)置于所述氣體燃料供給及壓力控制裝置和所述氣體燃料共軌之間的電子控制的隔離閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙燃料共軌系統(tǒng)，其特征在于，包括與所述電子控制器通信的氣體軌壓傳感器；并且 其中所述應(yīng)急模式設(shè)置成用于響應(yīng)于氣體燃料共軌壓力控制液體燃料從所述第二噴嘴出口噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間中的至少一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙燃料共軌系統(tǒng)，其特征在于，包括可操作地設(shè)置成用于阻擋液體燃料從所述多個(gè)燃料噴射器中的每一者向氣體燃料共軌移動(dòng)的單向閥。
10.根據(jù)權(quán) 利要求4所述的雙燃料共軌系統(tǒng)，其特征在于，包括可通流體地設(shè)置于所述多個(gè)燃料噴射器中的每一者與氣體燃料共軌和液體燃料共軌中的每一者之間的同軸管軸組件。
【文檔編號(hào)】F02M41/00GK103912421SQ201410000992
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月2日
【發(fā)明者】C·A·布朗, J·W·斯特芬, D·R·科爾德倫, A·R·斯托克奈爾, 金會(huì)山, 房殿奇 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司