雙燃料發(fā)動機(jī)及操作該發(fā)動機(jī)的方法
【專利摘要】在以主要液體燃料和氣體燃料操作的雙燃料發(fā)動機(jī)中，先導(dǎo)噴射器(390)被用來在氣體模式下噴射先導(dǎo)液體燃料。為了避免氣體模式下的爆震，進(jìn)氣的壓縮比相對較低。例如，當(dāng)重油被用作主要液體燃料時，先導(dǎo)噴射器(390)被用來在主要液體燃料噴射之前在液體燃料模式下同樣提供諸如柴油的先導(dǎo)液體燃料噴射，以促進(jìn)具有相對低的壓縮比的主要液體燃料的燃燒。
【專利說明】雙燃料發(fā)動機(jī)及操作該發(fā)動機(jī)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的涉及一種雙燃料發(fā)動機(jī)，即利用液體燃料和氣體燃料運(yùn)行的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，以及用于操作這種雙燃料發(fā)動機(jī)的方法。這種雙燃料發(fā)動機(jī)可配備有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)和/或可經(jīng)由廢氣渦輪增壓器進(jìn)行裝載。特別是，而非排他地，被配置為燃燒例如重燃料油和/或柴油燃料油的燃料油以及氣體的例如用在船上、電廠或與重型車輛和建筑用車輛一起使用的大型內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行控制。

【背景技術(shù)】
[0002]總的來說，雙燃料發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣壓縮比大大低于柴油發(fā)動機(jī)中的壓縮比以便確保以氣體模式操作的雙燃料發(fā)動機(jī)的安全操作。這種較低壓縮比帶來較低的進(jìn)氣溫度和較低的進(jìn)氣壓力。
[0003]當(dāng)雙燃料發(fā)動機(jī)以氣體模式操作時，例如諸如柴油的先導(dǎo)液體燃料先導(dǎo)噴射到雙燃料發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)以點(diǎn)燃一定裝載量的氣體燃料。另外，雙燃料發(fā)動機(jī)的先導(dǎo)噴射器可被用來在液體燃料模式下在主要液體燃料燃燒后噴射先導(dǎo)液體燃料用于冷卻。
[0004]US6, 202，601B1公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)內(nèi)的雙燃料噴射方法和設(shè)備。氣體燃料被用作主要燃料，而先導(dǎo)燃料在氣態(tài)的主要燃料噴射之前被噴射到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)以點(diǎn)燃主要燃料。US5，271，357公開了一種設(shè)備和方法，將可以是水煤漿的主要燃料以及可以是常規(guī)柴油燃料的高度燃燒輔助燃料引入內(nèi)燃柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)。取決于發(fā)動機(jī)的負(fù)載狀態(tài)，該輔助燃料被用作燃燒點(diǎn)火劑或者燃燒增強(qiáng)劑。
[0005]本發(fā)明至少部分地用于改進(jìn)或者克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個或者多個方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]總的來說，本發(fā)明涉及一種被配置為在氣體模式和液體燃料模式下操作的雙燃料發(fā)動機(jī)。在本發(fā)明的一個方面，該雙燃料發(fā)動機(jī)包括至少一個缸和與該至少一個缸相關(guān)的進(jìn)氣閥，用于在氣體模式下將氣體燃料引入該缸內(nèi)。該雙燃料發(fā)動機(jī)進(jìn)一步包括與該至少一個缸相關(guān)的主要噴射器和與該至少一個缸相關(guān)的先導(dǎo)噴射器,主要噴射器用于在液體燃料模式下將主要液體燃料噴射到缸內(nèi)，先導(dǎo)噴射器用于將先導(dǎo)液體燃料噴射到缸內(nèi)?？刂茊卧慌渲脼榭刂葡葘?dǎo)噴射器噴射先導(dǎo)液體燃料的正時?？刂茊卧慌渲脼榭刂葡葘?dǎo)噴射器在液體燃料模式下在主要液體燃料噴射之前噴射先導(dǎo)液體燃料。
[0007]在本發(fā)明的另一方面，操作可在氣體模式和液體燃料模式下操作的雙燃料發(fā)動機(jī)的方法包括在氣體模式下將氣體燃料引入和將先導(dǎo)液體燃料噴射到雙燃料發(fā)動機(jī)的至少一個缸內(nèi)。該方法進(jìn)一步包括在液體燃料模式下將主要液體燃料噴射到該至少一個缸內(nèi)。此外，該方法包括在液體燃料模式下在噴射主要液體燃料之前將先導(dǎo)液體燃料噴射到該至少一個缸內(nèi)。
[0008]正如在此使用的，雙燃料發(fā)動機(jī)可表示任何一種被配置為燃燒例如重燃料油(HFO)或者船用柴油(MDO)的液體燃料和例如天然氣的氣體燃料的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，“晚”其中可以表示主要液體燃料的噴射比高負(fù)載液體燃料模式下開始得要晚?！霸纭逼渲锌梢员硎鞠葘?dǎo)液體燃料的噴射比高負(fù)載液體燃料模式下開始得要早。
[0010]必須指出的是，術(shù)語“氣體燃料模式”、“氣體模式”和“氣態(tài)燃料模式”在此可被用于雙燃料發(fā)動機(jī)的同一種操作模式。所有這些術(shù)語指的是雙燃料發(fā)動機(jī)的這種操作模式，即其中雙燃料發(fā)動機(jī)燃燒氣體燃料，例如具有任一氣體質(zhì)量的氣體，尤其是與油田氣體有關(guān)的非管道質(zhì)量氣體。為此，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)雙燃料發(fā)動機(jī)在氣體模式下操作時，先導(dǎo)噴射系統(tǒng)噴射很少量的先導(dǎo)液體燃料。先導(dǎo)噴射系統(tǒng)噴射少量的先導(dǎo)液體燃料以點(diǎn)燃?xì)怏w/空氣混合物。這種先導(dǎo)噴射系統(tǒng)在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的并且常用于雙燃料發(fā)動機(jī)內(nèi)。當(dāng)雙燃料發(fā)動機(jī)使用諸如重燃料油等等的液體燃料時，使用常規(guī)的噴射系統(tǒng)。如果在此就氣體模式而言提到停止液體燃料，意味著對常規(guī)噴射系統(tǒng)而不是先導(dǎo)噴射系統(tǒng)的液體燃料供給停止。
[0011]應(yīng)當(dāng)理解的是，對進(jìn)口閥、出口閥、進(jìn)氣閥或者燃料泵的任何談?wù)摱疾粚⒈景l(fā)明限制為一個單獨(dú)的閥或者泵。相反地，一個或多個進(jìn)口閥、出口閥和進(jìn)氣閥或者一個或多個燃料噴射泵可通過任何一種已知的方法進(jìn)行控制。
[0012]此外，可以理解的是，上述一般性說明以及隨后的詳細(xì)說明都只是示例性和解釋性的，不是對本發(fā)明的限制?；诮酉聛淼拿枋?、附圖以及所附的權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他特征和方面對普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]包含在此并且構(gòu)成說明書一部分的附圖圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0014]圖1圖示出可用于根據(jù)本發(fā)明的雙燃料發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2圖示出用來控制根據(jù)本發(fā)明的雙燃料發(fā)動機(jī)的操作的示例性設(shè)備的示意圖；以及
[0016]圖3圖不出描述根據(jù)本發(fā)明的不例性閥正時和噴射正時的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面是本發(fā)明示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明。在此描述的示例性實(shí)施例意欲教導(dǎo)本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在多種不同環(huán)境下和針對多種不同應(yīng)用實(shí)施和使用本發(fā)明。因此，這些示例性實(shí)施例不打算、也不應(yīng)被認(rèn)為是保護(hù)范圍的限制性描述。相反地，保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求進(jìn)行限定。
[0018]本發(fā)明可部分地基于如下認(rèn)識，即當(dāng)例如重燃料油(HFO)的液體燃料用于雙燃料發(fā)動機(jī)時，由于進(jìn)氣的低壓縮比，很難在液體燃料模式下點(diǎn)燃液體燃料和進(jìn)氣的混合物。這在低發(fā)動機(jī)負(fù)載的情況下尤其困難。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，該問題可至少部分通過如下方式解決，即當(dāng)發(fā)動機(jī)在液體燃料模式下操作時，使用雙燃料發(fā)動機(jī)的先導(dǎo)噴射器將先導(dǎo)液體燃料噴射到該雙燃料發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)以幫助點(diǎn)燃主要液體燃料。該先導(dǎo)液體燃料可在主要液體燃料噴射開始之前預(yù)定曲柄角進(jìn)行噴射。噴射的先導(dǎo)液體燃料的燃燒明顯增加相應(yīng)缸的燃燒室內(nèi)的溫度和壓力，導(dǎo)致主要液體燃料、例如HFO的良好燃燒。
[0020]進(jìn)一步地，本發(fā)明可至少部分地基于如下認(rèn)識，即在低負(fù)載液體燃料模式下提供早先導(dǎo)燃料噴射可以確保該低負(fù)載液體燃料模式下主要液體燃料的相對無煙燃燒。
[0021]根據(jù)圖1，經(jīng)由廢氣渦輪增壓器裝載(charged)的、未圖示的雙燃料發(fā)動機(jī)包括凸輪軸10，其優(yōu)選為例如與諸如泵凸輪16的若干個凸輪一體形成。在接下來描述的示例性實(shí)施例中，該雙燃料發(fā)動機(jī)被配置為利用在低負(fù)載液體燃料模式和高負(fù)載液體燃料模式下作為主要液體燃料的一個示例的重燃料油和氣體模式下的氣體進(jìn)行操作。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可以用不同的主要液體燃料進(jìn)行操作，例如原油、皮羅依(PyOil)等等。
[0022]未圖示的雙燃料發(fā)動機(jī)可包括至少一個缸360。應(yīng)當(dāng)理解的是，具有與缸360相同結(jié)構(gòu)的許多缸可以以任何一種已知的缸結(jié)構(gòu)包含在該雙燃料發(fā)動機(jī)中。
[0023]缸360包括進(jìn)口閥362、出口閥362、進(jìn)氣閥375、主要液體燃料噴射器374和先導(dǎo)液體燃料噴射器390。
[0024]進(jìn)口閥362被配置為接收一定裝載量的壓縮進(jìn)氣，用于在缸360的燃燒室內(nèi)燃燒。進(jìn)氣閥375被配置為接收一定裝載量的氣體燃料，用于在該雙燃料發(fā)動機(jī)以氣體模式操作時與缸體的壓縮進(jìn)氣一起燃燒。應(yīng)當(dāng)理解的是，在某些實(shí)施例中，氣體燃料可在被引入到缸360的燃燒室內(nèi)之前與壓縮進(jìn)氣混合。在這些示例性實(shí)施例中，進(jìn)氣閥375可以省略，并且混合物可經(jīng)由進(jìn)口閥362引入到燃燒室內(nèi)。進(jìn)口閥362可連接到該雙燃料發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管(未不出)。一個或多個傳感器(未不出)可設(shè)置于進(jìn)氣歧管內(nèi)或者在進(jìn)口閥362上游的其他位置處以測量壓縮進(jìn)氣的參數(shù)，例如，溫度、壓力等等。
[0025]出口閥364被配置為打開以將源自缸360的燃燒室內(nèi)的燃燒過程的廢氣釋放到該雙燃料發(fā)動機(jī)(未不出)的排氣系統(tǒng)中。
[0026]如圖1所示，噴射泵370經(jīng)由壓力管線372連接到主要液體燃料噴射器374。噴射器374被配置為在該雙燃料發(fā)動機(jī)的高負(fù)載液體燃料模式和低負(fù)載液體燃料模式下執(zhí)行主要液體燃料的主要噴射。
[0027]在某些實(shí)施例中，噴射泵370包括具有控制邊緣376和縱向槽378的泵活塞24。為了調(diào)節(jié)供給速度，泵活塞24可經(jīng)由例如控制桿380繞與其線性往復(fù)運(yùn)動平行的軸線轉(zhuǎn)動?？蓪⒐┙o孔382配備到噴射泵370的供給空間。如圖1所示，泵活塞24在其向上沖程期間閉合供給孔382的時間點(diǎn)可通過例如轉(zhuǎn)動偏心盤40進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得支撐在泵操作桿34端部上的追蹤輥33的位置可以移動，例如沿著圖1中大致水平的線移動。應(yīng)當(dāng)理解的是，在其他示例性實(shí)施例中，噴射泵370可具有不同于圖1中所示的結(jié)構(gòu)，或者主要液體燃料可以任何一種其他的已知方式遞送到主要液體燃料噴射器374。
[0028]用于噴射泵370和進(jìn)口閥362、出口閥364的控制裝置的示例性實(shí)施例圖示于圖2中。正如圖2所示，凸輪軸10包括進(jìn)口凸輪12、出口凸輪14和泵凸輪16。
[0029]進(jìn)口凸輪12適合于操作進(jìn)口閥362，該進(jìn)口閥設(shè)置在缸360的燃燒室的進(jìn)口中并經(jīng)由例如進(jìn)口閥操作裝置18進(jìn)行操作。出口凸輪14適合于經(jīng)由例如出口閥操作裝置20操作出口閥364，該出口閥設(shè)置在該雙燃料發(fā)動機(jī)的缸360的燃燒室的出口中。泵凸輪16適合于經(jīng)由例如泵操作裝置22操作噴射泵370的泵活塞24。
[0030]進(jìn)口閥操作裝置18包括例如形成為擺臂的進(jìn)口閥操作桿26，其適合于經(jīng)由例如支撐在其上的輥?zhàn)?5追蹤進(jìn)口凸輪12的行程并且經(jīng)由例如進(jìn)口閥操作升降桿28將同一行程傳遞至進(jìn)口閥362以便操作所述進(jìn)口閥。
[0031]以類似的方式，出口閥操作裝置20設(shè)置有出口閥操作桿30，其適合于經(jīng)由例如支撐在其上的輥?zhàn)?9追蹤出口凸輪14的行程并將同一行程傳遞至出口閥操作升降桿32。
[0032]泵凸輪16的行程可通過例如設(shè)置在泵操作桿34端部的輥?zhàn)?3進(jìn)行追蹤并且被傳遞至泵活塞24。
[0033]在背離追蹤輥?zhàn)?5、29、33的端部，操作桿26、30和34支撐在偏心盤36、38和40上，這些偏心盤優(yōu)選為與可支撐在發(fā)動機(jī)殼體(未示出)上的可轉(zhuǎn)動軸42—體形成。偏心盤36、38、40的優(yōu)選為圓柱形的圓周表面相對于軸42的軸線的偏心距，以及該偏心距相對于軸42的旋轉(zhuǎn)位置的相對位置可根據(jù)在此概述的相應(yīng)要求分別選擇。
[0034]為了調(diào)節(jié)軸42的旋轉(zhuǎn)位置，軸42可例如扭轉(zhuǎn)剛性地連接到齒輪44或者例如與扇形齒輪46的齒嚙合的任何其他適用元件上，齒輪44或其他適用元件的轉(zhuǎn)動位置是可經(jīng)由例如包括致動桿49的致動器48調(diào)節(jié)的。致動器48連同扇形齒輪46和齒輪44 一起可形成致動單元50。液壓或者氣動缸可用作縱向可調(diào)元件。在其它實(shí)施例中，線性馬達(dá)或者任何一種其他合適的元件可適用于以合適的方式轉(zhuǎn)動軸42。
[0035]用來調(diào)節(jié)軸42的輸入設(shè)備54、用來檢測該雙燃料發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)的缸壓力的多個缸壓力傳感器86和用來檢測該雙燃料發(fā)動機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速的速度傳感器88可連接到控制單元52的輸入。用來檢測所需負(fù)載及其變化的負(fù)載傳感器90也可連接到控制單元52的其他輸入。
[0036]利用三個偏心盤36、38、40的偏心距，盤36、38、40在軸42上的轉(zhuǎn)動位置，即進(jìn)口閥362和出口閥364的打開和/或閉合以及液體燃料主要噴射的開始可以合適的方式進(jìn)行控制。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實(shí)施例中，不同的控制裝置可被用來控制進(jìn)口閥362、出口閥364和/或主要液體燃料噴射器374的操作。因此，本發(fā)明不局限于經(jīng)由圖2的示例性設(shè)備進(jìn)行控制的雙燃料發(fā)動機(jī)。
[0038]先導(dǎo)液體燃料噴射器390被配備為先導(dǎo)噴射系統(tǒng)的一部分以在該雙燃料發(fā)動機(jī)的任何一種操作模式下進(jìn)行先導(dǎo)液體燃料到缸360的燃燒室內(nèi)的先導(dǎo)噴射。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語“先導(dǎo)噴射”并不必然表示先導(dǎo)燃料是在主要液體燃料之前噴射的。在某些情況下，先導(dǎo)液體燃料可在主要液體燃料之后噴射。
[0039]在某些實(shí)施例中，先導(dǎo)噴射器可被配置為接收來自共軌(未示出)的高壓柴油燃料。先導(dǎo)噴射器390可具有任何一種已知的結(jié)構(gòu)并且可被控制為在控制單元52的控制下以預(yù)定正時和預(yù)定量進(jìn)行先導(dǎo)液體燃料噴射。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制單元52可以是專門用于控制先導(dǎo)噴射器390噴射先導(dǎo)液體燃料正時的獨(dú)立控制單元。在其它實(shí)施例中，控制單元52可體現(xiàn)為該雙燃料發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)的一部分。
[0040]控制單元52優(yōu)選包括帶有合適的程序和數(shù)據(jù)存儲器的微處理器，并且包括若干個輸出，所述輸出中的至少一個連接到先導(dǎo)噴射器52?？刂茊卧?2優(yōu)選設(shè)有若干個輸入，所述輸入中的一個例如與用于檢測該雙燃料發(fā)動機(jī)的操作狀態(tài)的傳感器相連。例如，控制單元52可被配置為檢測該雙燃料發(fā)動機(jī)的負(fù)載。此外，控制單元可連接到一個或多個傳感器上，該傳感器被設(shè)置為檢測經(jīng)由進(jìn)口閥362供給到缸360的壓縮進(jìn)氣的參數(shù)。
[0041]在本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例中，與高負(fù)載液體燃料相比，主要液體燃料噴射的正時在低負(fù)載液體燃料模式下要晚，例如在5° BTDC時，其中BTDC表示上止點(diǎn)前。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實(shí)施例中，如果合適，主要液體燃料噴射的正時可以在低負(fù)載液體燃料模式和高負(fù)載液體燃料模式下是相同的。此外，低負(fù)載液體燃料模式比高負(fù)載液體燃料模式具有更小的閥重疊。換句話說，在低負(fù)載液體燃料模式下，進(jìn)口閥362打開得早而出口閥364打開得晚。閥升程曲線和主要噴射正時通過適當(dāng)配置的軸42的轉(zhuǎn)動進(jìn)行變化。
[0042]圖3圖示出該雙燃料發(fā)動機(jī)不同操作模式下的示例性噴射正時。如圖3所示，為了促進(jìn)例如低負(fù)載液體燃料模式下主要液體燃料的燃燒，例如在10° BTDC時進(jìn)行先導(dǎo)液體燃料的早期噴射。
[0043]類似地，在氣體模式下進(jìn)行先導(dǎo)燃料噴射。氣體模式下的先導(dǎo)噴射可在與低負(fù)載液體燃料模式不同的正時進(jìn)行。此外，在某些實(shí)施例中，先導(dǎo)噴射的正時可在氣體模式和液體燃料模式之間的過渡期間內(nèi)調(diào)節(jié)，例如，當(dāng)軸42在與氣體模式相關(guān)的第一位置和與液體燃料模式相關(guān)的第二位置之間轉(zhuǎn)動時。
[0044]在某些實(shí)施例中，在氣體模式和低負(fù)載液體燃料模式下噴射不同量的先導(dǎo)燃料。例如，在低負(fù)載液體燃料模式下，可控制先導(dǎo)噴射器390從而以先導(dǎo)噴射器390的最大能力噴射先導(dǎo)燃料來輔助缸360內(nèi)的燃燒過程。在氣體模式下，明顯更少的先導(dǎo)燃料可通過先導(dǎo)噴射器360噴射。
[0045]在某些示例性實(shí)施例中，控制單元52可接收源自與缸360相關(guān)的傳感器、例如缸壓力傳感器86的檢測結(jié)果，并且基于接收到的檢測結(jié)果改變每個缸的先導(dǎo)噴射正時，例如來減少爆震。
[0046]應(yīng)當(dāng)理解的是，圖3中給出的柴油燃料主要噴射正時和柴油燃料先導(dǎo)噴射正時僅僅是示例性的并且可在一定界限內(nèi)進(jìn)行改動。例如，液體燃料模式下的先導(dǎo)噴射可在30° BTDC到0° BTDC之間進(jìn)行，低負(fù)載液體燃料模式下的主要噴射可在20° BTDC到0° BTDC之間進(jìn)行，并且高負(fù)載液體燃料模式下的主要噴射可在20° BTDC到0° BTDC之間進(jìn)行。
[0047]在某些實(shí)施例中，先導(dǎo)噴射器390可被配置為在低負(fù)載液體燃料模式和高負(fù)載液體燃料模式下在相同或者不同的正時噴射先導(dǎo)液體燃料。在其它實(shí)施例中，控制單元52可被配置為控制先導(dǎo)噴射器390以在低負(fù)載液體燃料模式下在主要液體燃料之前以及在高負(fù)載液體燃料模式下在主要液體燃料之后噴射先導(dǎo)液體燃料。在某些實(shí)施例中，先導(dǎo)噴射器390可被配置為在液體燃料模式以晚于氣體模式的正時噴射先導(dǎo)液體燃料。
[0048]根據(jù)某些示例性實(shí)施例，先導(dǎo)噴射器390可被配置為在主要液體燃料噴射之前預(yù)定曲柄角噴射先導(dǎo)液體燃料。預(yù)定曲柄角可以是在主要液體燃料噴射之前例如大約0°到10°之間，尤其是大約1°到4°之間的曲柄角。在某些實(shí)施例中，曲柄角可以根據(jù)雙燃料發(fā)動機(jī)的操作參數(shù)、例如發(fā)動機(jī)負(fù)載變化。
[0049]在某些實(shí)施例中，控制單元52可以接收源自與該雙燃料發(fā)動機(jī)相關(guān)的一個或多個傳感器的檢測結(jié)果，并且可被配置為以所接收的檢測結(jié)果為基礎(chǔ)控制液體燃料模式下先導(dǎo)燃料噴射的正時和/或量。例如，控制單元可被配置為接收針對供給到缸360的進(jìn)氣壓縮比的檢測結(jié)果，并且可以檢測到的壓縮比為基礎(chǔ)控制先導(dǎo)噴射器390。在其它實(shí)施例中，控制單元52可被配置為為雙燃料發(fā)動機(jī)設(shè)定壓縮比并且以該設(shè)定壓縮比為基礎(chǔ)控制先導(dǎo)燃料噴射器390的先導(dǎo)燃料噴射。
[0050]在某些實(shí)施例中，重燃料油(HFO)可被用作主要液體燃料，柴油可被用作先導(dǎo)液體燃料。然而，可以理解的是，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)的情況下可以使用不同的燃料。
[0051]在本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例中，低負(fù)載范圍和高負(fù)載范圍可代表該雙燃料發(fā)動機(jī)的總負(fù)載范圍。高負(fù)載范圍例如可以包括發(fā)動機(jī)的中間負(fù)載和高負(fù)載范圍。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，低負(fù)載范圍可被限定為額定負(fù)載的0%到30%，而高負(fù)載范圍可被限定為額定負(fù)載的30%到110%。
[0052]工業(yè)實(shí)用件
[0053]本發(fā)明可適用于使用例如根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作條件或者內(nèi)燃發(fā)動機(jī)操作的環(huán)境(例如周圍溫度等等)很難點(diǎn)燃的主要液體燃料的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。雖然已經(jīng)根據(jù)使用氣體燃料和諸如HFO的液體燃料的雙燃料發(fā)動機(jī)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這種雙燃料發(fā)動機(jī)而是還可以適用于其他發(fā)動機(jī)。
[0054]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法，有利地選擇如下操作參數(shù):
[0055]在穩(wěn)定操作時，即，在操作元件54的固定位置，該雙燃料發(fā)動機(jī)以大于滿負(fù)載25%的負(fù)載操作，也就是說，例如在高負(fù)載液體燃料模式下以軸42的第一角位置(高負(fù)載液體燃料模式角位置)操作。為了獲得更好的主要液體燃料燃燒，可以在主要液體燃料噴射之前，例如在主要液體燃料噴射之前2°曲柄角的大約12° BTDC進(jìn)行先導(dǎo)液體燃料噴射?？蛇x地和/或另外地，可以在主要液體燃料噴射之后，例如在大約0° BTDC進(jìn)行晚先導(dǎo)燃料噴射。
[0056]在低于滿負(fù)載25%的負(fù)載下，軸42轉(zhuǎn)至第二角位置(低負(fù)載液體燃料模式角位置/氣體模式角位置)，使得該雙燃料發(fā)動機(jī)在低負(fù)載液體燃料模式下以閥正時和晚主要噴射正時以及早先導(dǎo)噴射正時進(jìn)行操作，如圖3所示。在該操作區(qū)域內(nèi)，例如在5° BTDC噴射該主要液體燃料。為了促進(jìn)主要液體燃料燃燒，在例如主要液體燃料噴射之前5°曲柄角，例如在10° BTDC噴射先導(dǎo)液體燃料的先導(dǎo)噴射。低負(fù)載液體燃料模式下先導(dǎo)液體燃料的噴射允許該模式下相對無煙的燃燒。此外，允許一般情況下很難以與通常雙燃料發(fā)動機(jī)有關(guān)的相對低壓縮比使用的液體燃料燃燒。
[0057]如果操作者決定以氣體運(yùn)行該雙燃料發(fā)動機(jī)，該雙燃料發(fā)動機(jī)必須從高負(fù)載柴油燃料模式或者低負(fù)載柴油燃料模式過渡到氣體模式。先導(dǎo)噴射器390噴射液體燃料的先導(dǎo)噴射從而例如在20° BTDC處以已知方式點(diǎn)燃?xì)怏w。
[0058]在此，大型內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可以是具有1，OOOkff以上的輸出范圍的任何一種雙燃料發(fā)動機(jī)。在此公開的雙燃料發(fā)動機(jī)適用于重油(HFO)、船用柴油(MDO)、柴油(DO)和PyOil操作。
[0059]盡管已經(jīng)在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以包括改進(jìn)和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠在氣體模式和液體燃料模式操作的雙燃料發(fā)動機(jī)，該雙燃料發(fā)動機(jī)包括: 至少一個缸(360)； 與該至少一個缸(360)相關(guān)的進(jìn)氣閥(375)，用于在氣體模式將氣體燃料引入該缸； 與該至少一個缸(360)相關(guān)的主要噴射器(374),用于在液體燃料模式將主要液體燃料噴射到該缸內(nèi)； 與該至少一個缸(360)相關(guān)的先導(dǎo)噴射器(390),用于將先導(dǎo)液體燃料噴射到該缸內(nèi)；和 控制單元(52)，用于控制先導(dǎo)噴射器(390)噴射先導(dǎo)液體燃料的正時， 其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)以在液體燃料模式下在主要液體燃料噴射之前噴射先導(dǎo)液體燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，當(dāng)雙燃料發(fā)動機(jī)在低負(fù)載液體燃料模式操作時，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在主要液體燃料之前噴射先導(dǎo)液體燃料。
3.如權(quán)利要求2所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，當(dāng)雙燃料發(fā)動機(jī)在高負(fù)載液體燃料模式操作時，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在主要液體燃料之后噴射先導(dǎo)液體燃料。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在通過主要噴射器噴射主要液體燃料之前預(yù)定曲柄角噴射先導(dǎo)液體燃料。
5.如權(quán)利要求4所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，預(yù)定曲柄角可根據(jù)雙燃料發(fā)動機(jī)的負(fù)載變化。
6.如權(quán)利要求4或5所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在主要液體燃料通過主要噴射器噴射之前大約0°到10°，尤其是大約1°到4°之間的曲柄角噴射先導(dǎo)液體燃料。
7.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在液體燃料模式在晚于氣體模式的正時噴射先導(dǎo)液體燃料。
8.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在液體燃料模式下在大約30°到0° BTDC，優(yōu)選為25°到5° BTDC，尤其是20°到5° BTDC之間噴射先導(dǎo)液體燃料。
9.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)分別在液體燃料模式和氣體模式噴射不同量的先導(dǎo)液體燃料。
10.如權(quán)利要求9所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠控制先導(dǎo)噴射器(390)在氣體模式噴射最大量的先導(dǎo)液體燃料。
11.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步包括用來檢測缸壓力和/或溫度和/或供給到該雙燃料發(fā)動機(jī)的壓縮進(jìn)氣的壓力的一個或多個傳感器，其中，控制單元(52)能夠以源自該一個或多個傳感器的檢測結(jié)果為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)液體燃料模式下先導(dǎo)噴射器(390)的先導(dǎo)燃料噴射的量和/或正時。
12.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，控制單元(52)能夠設(shè)定進(jìn)氣歧管氣壓，以及以設(shè)定的進(jìn)氣歧管氣壓為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)先導(dǎo)噴射器(390)的先導(dǎo)燃料噴射的量和/或正時。
13.如在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙燃料發(fā)動機(jī)，其中，主要噴射器(374)能夠噴射作為主要液體燃料的重油，并且先導(dǎo)噴射器(390)能夠噴射作為先導(dǎo)液體燃料的柴油。
14.一種用于操作能夠在氣體模式和液體燃料模式下操作的雙燃料發(fā)動機(jī)的方法，該方法包括: 在氣體燃料模式下，將氣體燃料引入并且將先導(dǎo)液體燃料噴射到雙燃料發(fā)動機(jī)的至少一個缸(360)內(nèi)； 在液體燃料模式下，將主要液體燃料噴射到雙燃料發(fā)動機(jī)的該至少一個缸(360)內(nèi)；和 在液體燃料模式下，在噴射主要液體燃料之前將先導(dǎo)液體燃料噴射到雙燃料發(fā)動機(jī)的該至少一個缸(360)內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在液體燃料模式下噴射先導(dǎo)液體燃料的步驟包括在大約30°到0° BTDC，優(yōu)選25°到5° BTDC，尤其是20°到5° BTDC之間噴射先導(dǎo)液體燃料。
【文檔編號】F02D19/08GK104179583SQ201410222869
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】E·J·?？宋鳡? S·哈斯, K·拉施梅耶, A·施密特 申請人:卡特彼勒發(fā)動機(jī)有限責(zé)任兩合公司