具有增强冷启动能力的双燃料发动机制造技术

本申请涉及一种具有增强冷启动能力的双燃料发动机。实施例包括接收传感器输入信息，包括表示发动机温度的信息。当发动机温度低于正常运行温度范围时，在启动模式下向发动机供应第一燃料和不同于第一燃料的第二燃料，所述第一燃料可选地为柴油燃料，所述第二燃料可选地为天然气。当发动机温度在正常运行温度范围内时，在运行模式下向发动机供应第一燃料和第二燃料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及双燃料内燃机及相关控制系统。
技术介绍
双燃料内燃机及相关控制系统通常是已知的。例如，Edwards的美国专利7，093，588公开了一种使用第一燃料比如柴油燃料和第二燃料比如天然气或丙烷气两者的双燃料发动机。被配置为使用柴油燃料的双燃料发动机被配置为在仅使用柴油燃料的“单柴油模式”下运行。因此这种双燃料发动机具有适合发动机高效运行的相对高的压缩比(典型地16: 1或更高)。这种发动机在单柴油模式下被启动，并且当发动机达到正常运行温度后在双燃料模式下运行。催化剂和其它的排气后处理系统能够用于使得这些发动机的排放输出处在适用监管标准之内。改进双燃料发动机仍然是一直以来的需要。具体地，需要改进的柴油-天然气发动机。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括双燃料发动机系统，其包括具有一个或多个发动机缸体的发动机，燃料喷射系统，以及联接到燃料喷射系统的控制器。燃料喷射系统被联接以接收第一燃料，可选地为柴油燃料，以及不同于第一燃料的第二燃料，可选地为天然气，并输送燃料进入发动机。控制器能在双燃料启动模式和双燃料运行模式下操作发动机。【附图说明】图1是根据本专利技术实施例的发动机系统的示意图。图2是根据本专利技术其他实施例的发动机系统的示意图。尽管本专利技术服从于各种改动和替换形式，但是具体的实施例已经在在附图中以举例的方式被示出并在后面被详细描述。但是，本专利技术不限制于所描述的具体实施例。相反，本专利技术意欲覆盖落入后附权利要求所限定的本专利技术范围内的所有改动、等同、以及替换。【具体实施方式】图1是根据本专利技术实施例的双燃料发动机系统10的示意图。如所示的，发动机系统10包括控制器20、包括发动机缸体50的发动机组52、和喷射系统30。喷射系统30被联接到第一燃料源33和第二主燃料源35，并将第一和第二燃料输送到一个或多个发动机缸体50内。充气部40输送空气进入发动机缸体50用于燃烧，排气系统60能接收并处理燃烧后的空气和燃料(即排气)。传感器比如环境空气温度传感器21和/或冷却剂系统温度传感器23能被联接到控制器20。为了有助于减少排放即提高性能，充气部40包括进气改变系统(未示出)，比如涡轮增压器或排气再循环系统(EGR)。排气系统60能减少排放，且在某些实施例中包括柴油颗粒过滤器(DPF)和/或选择催化还原(SCR)系统。在实施例中，第一燃料是柴油燃料，并且第二、主燃料是天然气或丙烷气。其他实施例也使用其他气体，比如生物气体，作为主燃料。发动机系统10的元件包括能在多种模式下运行的发动机组52，包括启动模式和正常运行模式。在运行模式中，发动机组52处于或接近它的规定或“额定”运行温度范围。启动模式包括当发动机组52处于其额定运行温度范围以下的环境温度时的所谓“冷启动”，和当发动机组或其部件在环境温度以上但低于额定运行范围时的启动。在启动模式和运行模式期间发动机系统10能燃烧柴油燃料和主燃料的混合物。在实施例中，发动机系统10被配置以仅在双燃料模式下运行，且不具有单柴油模式。发动机系统10在运行期间能以小于50: 50的比例燃烧第一和第二燃料的混合物。在某些实施例中，发动机系统10在运行期间能以基本小于50: 50的比例燃烧第一和第二燃料的混合物。例如，在某些实施例中，发动机系统在运行期间能以小于40: 60的比例燃烧柴油燃料和天然气的混合物。发动机系统10的其他实施例能以小于30: 70甚至更低的比例(例如10: 90，在某些实施例中可以更低)燃烧柴油燃料和天然气的混合物。在启动模式期间，发动机系统10能以前面所述的运行模式比例或者以大于50: 50的比例燃烧第一和第二燃料的混合物。柴油燃料增强了燃料混合物的点燃，所以柴油燃料量的下限(发动机系统的给定的其他参数和特性，比如压缩比)可以由燃料的点燃能力来确定。为了在运行模式期间利用第二燃料的量相对高于柴油燃料的量来实现有效的运行，发动机系统10的某些元件适于以发动机的那些仅使用第二燃料运行的特性来运行。例如，使用柴油燃料和天然气运行的发动机系统10的实施例具有压缩比低于普通柴油发动机的压缩比的发动机缸体50，且更适合于利用天然气运行。这种发动机的压缩比可以例如是15: 1或更低。通常期望的是采用使发动机系统10的运行效率最优化的压缩比。但是，如前所述，压缩比的下限可能是点燃柴油燃料所要求的比率。如果压缩比过低，柴油燃料可能无法正确点燃。多种因素比如燃料类型、燃料品质、环境空气温度、进气格栅加热器的存在和特性能够影响发动机系统10的压缩比。其他因素是发动机系统10是否具有电热塞(图1中未示出)，以及任何这种电热塞的运行特性。发动机10的实施例通常不具有电热塞或其他点火源比如火花塞，特别是在正常运行模式下不使用这种火花塞。但是，发动机10的某些实施例具有电热塞和/或火花塞(例如在启动模式期间使用)。在图1所示的实施例中，来自第一源33和第二源35的燃料在控制器20的控制下被喷射系统30组合，并且燃料混合物通过喷射器被喷入发动机缸体50。例如，缸体包括针对每种类型燃料的独立喷射器(未示出)。或者，在每个缸体中可以使用单个喷射器，并且气态主要燃料在喷射器附近的位置与柴油燃料混合。发动机系统10的一个优势是实现了燃料混合物及其喷射到发动机缸体152中的增强动态控制。图2是发动机系统110的示意图，本专利技术的另一个实施例，其与图1所示实施例的区别在于它具有第一燃料喷射系统170和第二燃料喷射系统172。第一燃料喷射系统170被联接到第一燃料源133，并将第一燃料喷入发动机缸体150 (例如通过喷射器，未单独示出)。第二燃料喷射系统172被联接到第二燃料源，并将第二燃料喷入充气部140 ( S卩，第二燃料被熏蒸(fumigate))。空气和熏蒸的第二燃料然后被充气部140送入发动机缸体。发动机系统110的其他元件类似于前面所描述的发动机系统10的元件，并且在图2中用相似的附图标记表示。在其他实施例中(未示出)，第一和第二燃料采用其他结构和方法被输入发动机缸体。例如，在图1所示系统的一种变型中，第二燃料在第一燃料喷射器的上游且在充气部的下游被送入发动机缸体的空气进气端口。控制器20，120例如是编程微处理器、特定用途集成电路(ASIC)或其他电子控制装置，并且可以包括存储器(未独立示出)。启动算法由控制器20，120基于一个或多个参数比如环境温度和冷却剂系统温度(由传感器21，23，121，123所确定)来执行，从而辅助发动机启动和最小化发动机排放比如白烟。替代地和附加地，启动算法能最小化配合排气系统60，160使用的尿素水或柴油尾气处理液(DEF)的需求。在其他实施例中，在识别到启动条件后，由控制器20，120执行的该算法能使充气部40利用气态燃料产生发动机缸体50，150的预启动增压。在另一个实施例中，由控制器20，120执行的该算法导致发动机启动延迟，从而允许发动机缸体50，150的气态起爆(gaseous priming)。传感器(例如排气歧管中的氮氧化物(Ν0Χ)或氧气传感器)能够将关于燃烧性质的信息提供给控制器20，120，控制器能使用该信息调节第一和第二燃料的混合物。双燃料比的动态控制配合图1中所描述的系统的实施例使用尤其有效。在结合图2所述描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机系统，该发动机系统包括：发动机，该发动机具有一个或多个发动机缸体；燃料喷射系统，该燃料喷射系统被联接以接收第一燃料和不同于所述第一燃料的第二燃料，所述第一燃料可选地为柴油燃料，所述第二燃料可选地为天然气，并且所述燃料喷射系统将所述燃料输送到所述发动机内；以及控制器，该控制器被联接到所述燃料喷射系统并且适于在双燃料启动模式和双燃料运行模式下操作所述发动机。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·科尔豪斯，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US