发动机停机过程中的双燃料共轨减压及其应用的机器制造技术

本发明专利技术涉及发动机停机过程中的双燃料共轨减压及其应用的机器。具体地，一种机器包括由共轨燃料喷射器提供燃料的压燃发动机，共轨燃料喷射器主要喷射通过液体柴油燃料的小先导喷射压燃的天然气燃料。在发动机停机指令通讯到电子控制器时，气体燃料到气体轨的供应被停止，并且气体燃料共轨通过继续运转发动机来减压，并且在指令液体压力大于气体压力的同时喷射气体和液体燃料。在气体轨压力已经实现可接受的停机压力之后，发动机被停止。气体轨压力接着减小到大气压力，随后在停止发动机之后液体燃料共轨减小到大气压力。

【技术实现步骤摘要】
发动机停机过程中的双燃料共轨减压及其应用的机器
本专利技术总体涉及装备有双燃料压燃发动机的机器，更具体地涉及发动机停机过程中的共轨减压策略。
技术介绍
天然气日益变成用于为内燃发动机提供燃料的有吸引力的替代品。在一个具体例子中，压燃发动机主要通过直接喷射到每个发动机气缸内的来源于气体燃料共轨的天然气以及来自液体燃料共轨的液体柴油燃料来提供燃料。两种燃料从相同燃料喷射器喷射，并且相对大充量的气体燃料通过压燃小先导喷射量的液体燃料来点燃。在两种燃料从单个燃料喷射器喷射时，存在气体燃料迁徙到液体侧的可能性，或反过来，这会造成燃料系统的适当操作的破坏。共同所有的美国专利申请公开No.2012/0285417示出这种双燃料系统的例子。在典型操作过程中，液体燃料压力保持大于气体燃料压力，以禁止气体燃料迁徙到燃料系统的液体燃料侧。液体燃料共轨内的压力会由于液体燃料的相对不可压缩性而快速改变。然而，由于气体燃料的高度可压缩本质，改变气体燃料共轨内的压力要困难的多。在保持禁止气体燃料迁徙进入燃料系统的液体燃料侧的压力差的同时，在停机时为气体燃料共轨减压而不使大量气体排出到大气会很困难。本专利技术针对以上提出的一个或多个问题。
技术实现思路
在一个方面，使发动机停机的方法包括将来自燃料喷射器的气体喷嘴出口组的气体燃料和来自液体喷嘴出口组的液体燃料直接喷射到多个发动机气缸的每个气缸内。喷射液体燃料在相应发动机气缸内压燃。响应于液体燃料的压燃，喷射的气体燃料在相应发动机气缸中点燃。响应于接收发动机停机指令的通讯，电子控制器执行发动机停机算法。在运转发动机的同时，响应于发动机停机算法的执行，气体燃料共轨内的气体压力被减小到停机压力以下，并且指令液体燃料共轨内的液体压力大于气体压力。减小气体压力包括停止气体燃料供应到气体燃料共轨，随后将气体燃料喷射到发动机气缸内。响应于发动机停机算法的执行，在气体压力减小到停机压力之后，发动机停止。在停止发动机之后，液体燃料共轨减小到大气压力。在另一方面，发动机包括限定多个气缸的发动机壳体。活塞定位成在每个气缸内往复运动，以限定大于14：1的压缩比。具有气体喷嘴出口组和液体喷嘴出口组的唯一一个燃料喷射器定位成直接喷射到多个气缸的每个气缸内。气体燃料共轨和液体燃料共轨分别流体连接到每个燃料喷射器的第一燃料入口和第二燃料入口。电子控制器包括发动机停机算法，发动机停机算法被构造成在运转发动机的同时，将气体燃料喷射到发动机气缸内以便将气体燃料共轨内的气体压力减小到停机压力以下，指令液体燃料共轨内的液体压力大于气体压力，并接着停止发动机。随后液体燃料共轨内的压力减小到大气压力。在又一方面，发动机可以支承在机器的机器主体上。附图说明图1是根据本专利技术的机器的侧立视图；图2是根据本专利技术的另一方面的发动机的示意图；图3是图2所示的发动机的一部分的透视图；图4是经过图3所示的发动机的一部分的剖视透视图；图5是用于将气体和液体燃料供应到单独燃料喷射器的同心套管组件的剖视侧视图；图6是图2-5的发动机的燃料喷射器的前部剖视图；图7是图6的燃料喷射器的一部分的放大前部剖视图；图8是根据本专利技术的另一方面的发动机停机算法的逻辑流程图。具体实施方式开始参考图1，机器10包括支承在输送机构15上的机器主体11。在所示实施方式中，机器10示出为采矿卡车，并且输送机构15示出为轮。不过，本领域普通技术人员将理解到根据本专利技术的机器可采取多种广泛形式，包括但不局限于履带车辆，并甚至可以是航海船舶。机器10包括定位有传统按键开关13的操作者站。按键开关13可以在按键接通和按键断开位置之间运动，以便机器10的操作。在所示实施方式中，机器10还包括可以相对于机器主体11在所示的行驶构型和倾卸构型之间以本领域已知的方式枢转的倾卸主体14。根据本专利技术，机器10装备有采用两种不同燃料的压燃发动机（见下文）。特别是，双燃料发动机采用被压燃以便继而点燃更大充量的气体燃料（例如天然气）的小先导喷射量的液体柴油燃料。另外参考图2-5，机器10装备有双燃料发动机20，其包括限定多个发动机气缸22的发动机主体21。虽然图1中未示出，发动机20以本领域已知的方式支承在机器主体11上。活塞23在每个气缸22内往复运动以限定大于14：1的压缩比，该压缩比通常与适用于压燃喷射的液体柴油燃料的压缩比相关。在所示实施方式中，发动机20包括二十个发动机气缸22。然而，本领域普通技术人员将理解到具有任何数量的气缸的发动机也落入本专利技术的意图范围内。双燃料共轨系统29包括唯一一个燃料喷射器30，其定位成直接喷射到多个发动机气缸22的每个气缸内。双燃料共轨系统29包括分别流体连接到每个燃料喷射器30的气体燃料入口101和液体燃料入口102的气体燃料共轨40和液体燃料共轨41。双燃料共轨系统29包括气体供应和压力控制装置43，其将气体燃料供应到气体燃料共轨40并控制气体燃料共轨内的压力。气体供应和压力控制装置43可包括具有流体连接到可变递送低温泵36的出口的加压低温液化天然气罐31，并还可包括热交换器32、蓄能器33、气体过滤器34和控制气体燃料共轨40内的气体燃料压力的燃料调节模块35。液体供应和压力控制装置44可包括柴油燃料罐37、燃料过滤器38和将液体燃料供应到液体燃料共轨41并控制液体燃料共轨41内的压力的电子控制的高压燃料泵39。关断阀45可定位成将气体燃料共轨40与气体燃料供应和压力控制装置43的供应部分（即蓄能器33和低温泵36）隔离。电子控制器50可与关断阀45、液体供应和压力控制装置44、气体供应和压力控制装置43以及每个燃料喷射器30控制连通。虽然不是必要的，气体燃料共轨40和液体燃料共轨41可由与液体燃料管线52和气体燃料管线53串联连接的多个菊花链接的块体51构成。液体和气体燃料可通过包括定位在外部套管56内的内部套管55的同轴套管组件54供应到单独的燃料喷射器30。液体燃料经由内部套管55供应到燃料喷射器30，并且气体燃料在内部套管55和外部套管54之间的空间内供应到燃料喷射器30。载荷调节夹57可以用于每个块体51，以便推动同轴套管组件54，使得内部套筒55和外部套管56就座在每个燃料喷射器30的公共锥形座27上。另外参考图6，示出用于发动机20的示例性燃料喷射器30。燃料喷射器30包括限定用于气体燃料的气体燃料入口101和用于液体燃料的液体燃料入口102的喷射器主体100，燃料入口都经过公共锥形座27开口（图5）。气体燃料入口101经由图6的剖视图未示出的通道流体连接到布置在喷射器主体100内的气体喷嘴室114。同样，液体燃料入口102经由图6的剖视图未示出的通道流体连接到液体喷嘴室115。在所示的实施方式中，液体喷嘴室115通过与气体止回阀构件110相关的止回引导区域118与气体喷嘴室114分离。虽然存在其他位置，例如同轴套管54接触喷射器主体100的公共锥形座27的地方，在存在于止回引导区域118内的引导间隙内可能具有一种燃料到另一种燃料的迁徙。如
技术介绍
所述，气体燃料从气体喷嘴室114到液体喷嘴室115的迁徙可通过将液体燃料共轨41内的液体燃料压力保持高于气体燃料共轨40内的压力来禁止。例如，在额定情况下，液体燃料轨41可以保持在大约40MPa，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使发动机停机的方法，该方法包括如下步骤：将来自燃料喷射器的气体喷嘴出口组的气体燃料和来自液体喷嘴出口组的液体燃料直接喷射到多个发动机气缸的每个气缸内；在相应一个发动机气缸内压燃喷射的液体燃料；响应于压燃步骤，在所述相应一个发动机气缸内点燃喷射的气体燃料；将发动机停机指令通讯到电子控制器；响应于发动机停机指令执行发动机停机算法；响应于发动机停机算法的执行，在运转发动机的同时，将气体燃料共轨内的气体压力减小到停机压力以下，并指令液体燃料共轨内的液体压力大于气体压力；气体压力减小步骤包括停止气体燃料供应到气体燃料共轨，并随后将气体燃料喷射到发动机气缸内；在气体压力减小步骤之后，并响应于发动机停机算法的执行，停止发动机；以及在停止发动机之后，将液体燃料共轨内的压力减小到大气压力。

【技术特征摘要】
2013.04.19 US 13/866,1101.一种使发动机停机的方法，该发动机包括：发动机壳体，其限定多个气缸；活塞，其定位成在多个气缸的每个气缸内往复运动以限定大于14：1的压缩比；多个燃料喷射器，多个燃料喷射器的每个燃料喷射器包括气体喷嘴出口组和液体喷嘴出口组，并定位成直接喷射到多个气缸的相应气缸内；气体燃料共轨和液体燃料共轨，分别流体连接到每个燃料喷射器的第一燃料入口和第二燃料入口；以及电子控制器，其操作地联接至每个燃料喷射器，该方法包括：将来自燃料喷射器的气体喷嘴出口组的气体燃料和来自液体喷嘴出口组的液体燃料直接喷射到多个气缸的每个气缸内；在多个气缸的相应气缸内压燃喷射的液体燃料；响应于压燃喷射的液体燃料，在所述多个气缸的相应气缸内点燃喷射的气体燃料；将发动机停机指令通讯到电子控制器；响应于发动机停机指令关闭气体燃料关断阀，气体燃料关断阀设置在多个燃料喷射器的上游；以及响应于发动机停机指令根据发动机停机算法继续运转发动机，发动机停机算法包括：维持液体燃料共轨中的液体燃料压力大于气体燃料共轨中的气体燃料压力，将气体燃料喷射到多个气缸的至少一个气缸中，以将气体燃料共轨中的气体燃料压力减小到阈值停机压力以下，以及在气体燃料压力减小到阈值停机压力以下之后停止发动机。2.根据权利要求1所述的方法，其中,发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力大于第一阈值压力在正常气体喷射正时将气体燃料喷射到多个气缸中，第一阈值压力大于上止点(TDC)气缸压力，并且TDC气缸压力大于阈值停机压力。3.根据权利要求2所述的方法，其中,发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第一阈值压力且大于第二阈值压力在提前的喷射正时将气体燃料喷射到多个气缸中，提前的喷射正时早于正常气体喷射正时且早于相应活塞在压缩冲程的上止点正时，第二阈值压力小于TDC气缸压力且大于阈值停机压力。4.根据权利要求3所述的方法，其中，发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第二阈值压力且大于阈值停机压力根据气缸切断模式操作发动机，使得多个气缸的停用气缸在发动机循环过程中不接收气体燃料，并且多个气缸的启用气缸在发动机循环过程中接收气体燃料。5.根据权利要求2所述的方法，其中，发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第二阈值压力且大于阈值停机压力根据气缸切断模式操作发动机，使得多个气缸的停用气缸在发动机循环过程中不接收气体燃料，并且多个气缸的启用气缸在发动机循环过程中接收气体燃料，第二阈值压力小于TDC气缸压力且大于阈值停机压力。6.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第一阈值压力且大于第二阈值压力在提前的喷射正时将气体燃料喷射到多个气缸中，提前的喷射正时早于相应活塞在压缩冲程的上止点正时，第一阈值压力大于上止点(TDC)气缸压力，第二阈值压力小于TDC气缸压力且大于阈值停机压力。7.根据权利要求6所述的方法，其中，发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第二阈值压力且大于阈值停机压力根据气缸切断模式操作发动机，使得多个气缸的停用气缸在发动机循环过程中不接收气体燃料，并且多个气缸的启用气缸在发动机循环过程中接收气体燃料。8.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机停机指令响应于手动按键断开位置通讯。9.根据权利要求1所述的方法，其中，发动机停机算法还包括响应于气体燃料压力小于第二阈值压力且大于阈值停机压力根据气缸切断模式操作发动机，使得多个气缸的停用气缸在发动机循环过程中不接收气体燃料，并且多个气缸的启用气缸在发动机循环过程中接收气体燃料，第二阈值压力小于上止点(TDC)气缸压力。10.一种发动机，包括：发动机壳体，其限定多个气缸；活塞，其定位成在多个气缸的每个气缸内往复运动以限定大于14：1的压缩比；多个燃料喷射器，多个燃料喷射器的每个燃料喷射器包括气体喷嘴出口组和液体喷嘴出口组，并定位成直接喷射到多个气缸的相应气缸内；气体燃料共轨和液体燃料共轨，分别流体连接到每个燃料喷射器的第一燃料入口和第二燃料入口；以及电子控制器，其操作地联接至每个燃料喷射器，电子控制器能够：接收指示气体燃料共轨内的气体燃料压力的信号，接收发动机停机指令信号，并响应于发动机停机指令信号关闭气体燃料关断阀，气体燃料关断阀设置在多个燃料喷射器的上游，以及根据发动机停机算法在发动机停机指令信号之后继续运转发动机，发动机停机算法包括：维持液体燃料共轨中的液体燃料压力大于气体燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·斯托克纳，N·梅西尔，D·帕克特，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US