起动以气态燃料和引燃燃料为燃料的发动机制造技术

在低温时起动采用引燃燃料的以气态燃料为燃料的发动机是有挑战性的，这是因为所述燃料的可点燃性和燃烧效率降低，并且发动机机油的粘度升高。一种用于起动采用引燃燃料的以气态燃料为燃料的压燃式内燃机的技术包括：确定正常起动条件和冷起动条件中的一者；在所述正常起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第一压力时，将所述引燃燃料引入所述内燃机的燃烧室中；在所述冷起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第二压力时，将所述引燃燃料引入所述燃烧室中，所述第二压力高于所述第一压力；以及选择性地将所述气态燃料引入所述燃烧室中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种起动以气态燃料和引燃燃料为燃料的内燃机的技术，并且更具体地涉及冷起动发动机。
技术介绍
当冷起动内燃机时，燃料的可点燃性和燃烧效率降低。在本公开的上下文内，冷起动被定义为在较冷环境下起动发动机，例如，当环境空气温度低于预定的值使得燃料在正常起动过程下不能点燃时。对于以狄塞尔循环工作的发动机，在压缩冲程接近结束时在燃烧室中形成的温度和压力提供适于燃料的自燃的条件。当环境空气温度降低，在压缩冲程结束时可达到的温度就会降低，并且因此这种燃料的可点燃性和燃烧效率也会降低。随着环境空气温度进一步地降低，最终，燃烧室温度在燃烧室内的压力下将会下降到低于燃料自燃温度，并且燃料将不点燃。公知的是，使用引燃燃料(诸如柴油)点燃狄塞尔循环内燃机中的气态燃料。对于在采用常规的压缩比的内燃机中以可靠的方式发生压燃而言，典型气态燃料诸如天然气的自燃温度是过高的。出于这个原因，稍后在压缩冲程中引入通过压燃来点燃的少量柴油燃料，并且柴油燃料燃烧引发其中气态燃料点燃。在冷起动条件中，在从储罐中泵送时采用柴油输送泵加热器将柴油燃料加热至高于凝点温度。另外，公知的是，采用电缸体加热器加热发动机机油和发动机冷却液。然而，一些管制地区缺少必要基础设施支持普遍使用电缸体加热器。作为替代，在极冷环境中，采用其中
温度被维持高于环境空气温度的温室容纳一台或多台车辆，虽然这些温室在特性上仍远低于0摄氏度。以柴油为燃料的冷却液加热器泵系统还用于将温水泵送通过冷却液回路以预热发动机。对于以气态燃料和另一燃料为燃料的发动机，公知的是，在冷起动发动机时增加采用的气态燃料量。一般来说，当以气态燃料为燃料时，排放减少。Ulrey等人在2009年6月16日公布的美国专利号7,546,834中公开了一种多燃料发动机，所述多燃料发动机以气态燃料和/或液态燃料为燃料，并且当所述多燃料发动机冷起动(未经预热)时，优选的是，在排放控制设备已到达其工作温度前，使用气态燃料减少起动排放。在燃料效率降低的情况(诸如冷起动)下，期望减少排放。在处于极冷起动温度过程中，以气态燃料或其他燃料起动由于降低的可点燃性和燃烧效率而具有挑战性。现有技术缺少用于冷起动以气态燃料和引燃燃料为燃料的内燃机的技术。本方法和装置提供一种用于冷起动这种内燃机的技术。
技术实现思路
一种用于起动采用引燃燃料的以气态燃料为燃料的压燃式内燃机的改进方法包括：确定正常起动条件和冷起动条件中的一者；在所述正常起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第一压力时，将所述引燃燃料引入所述内燃机的燃烧室中；在所述冷起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第二压力时，将所述引燃燃料引入所述燃烧室中，所述第二压力高于所述第一压力；以及选择性地将所述气态燃料引入所述燃烧室中。所述第二压力高于所述第一压力，以便在冷起动过程中喷射引燃燃料的同时，防止引燃燃料压力下降到低于喷射压力。更具有挑战性的是在冷起动过程中维持合适的引燃燃料喷射压力，因为加压引燃燃料的泵相较于正常起动情况而言变得更慢，从而导致花费更多时间加压引燃燃料。另外，相较于正常起动情况，在冷起动过程中，引入更多引燃燃料。引燃燃料可由所述发动机
的功率输出装置机械驱动的泵加压。或者，引燃燃料可由电驱动泵加压，使得可以在所述引燃燃料已被加压后盘车起动所述发动机。当环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者低于相应温度阈值时，冷起动条件存在。所述第二压力可以根据所述相应温度阈值确定。第一引燃燃料喷射正时可替代地通过以下方式确定：确定引燃燃料压力升高速率何时升高超过预定的值；以及在所述引燃燃料压力升高速率超过所述预定的值后、在引入所述引燃燃料以使所述引燃燃料升高超过所述第二压力前，等待预定量的时间。可以监测所述控制器温度，以便确定所述发动机最近是否运行。当控制器温度和蓄电池温度中的一者比所述环境空气温度大预定容限时，可以采用第一冷起动校准，并且当所述控制器温度和所述蓄电池温度中的一者小于所述环境空气温度与所述预定容限的总和时，可以采用第二冷起动校准。所述气态燃料是生物气、二甲醚、乙烷、氢气、垃圾填埋气、液化天然气、液化丙烷气、甲烷、天然气和丙烷中的至少一者。所述引燃燃料是任何可压燃的燃料，并且示例性的引燃燃料是柴油。在优选实施方式中，相较于所述正常起动条件过程中的喷射起动正时，当所述冷起动条件存在时，可将喷射起动正时提前。喷射起动正时可以根据环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者确定。或者，或另外地，喷射起动正时可以根据引燃燃料喷射量确定。在优选实施方式中，相较于所述正常起动条件过程中的燃料喷射量，当所述冷起动条件存在时，可使燃料喷射量增加。燃料喷射量可以根据环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者确定。一种以气态燃料和引燃燃料为燃料的改进的内燃机包括气态燃
料供源和引燃燃料供源。泵送装置加压从所述引燃燃料供源接收的引燃燃料。燃料喷射器与所述泵送装置流体连通并被配置成将引燃燃料直接引入所述内燃机的燃烧室中。所述控制器可操作地与所述泵送装置和所述燃料喷射器连接，并被编程为执行以下操作：当起动所述内燃机时，命令所述泵送装置加压所述引燃燃料；确定正常起动条件和冷起动条件中的一者；在所述正常起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第一压力时，命令所述燃料喷射器将所述引燃燃料引入所述燃烧室中；以及在所述冷起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第二压力时，命令所述燃料喷射器将所述引燃燃料引入所述燃烧室中，所述第二压力高于所述第一压力。所述第二压力高于所述第一压力，以便在冷起动过程中喷射引燃燃料的同时，防止引燃燃料压力下降到低于喷射压力。可将所述控制器编程为命令起动电动机来盘车起动所述内燃机，以使所述泵送装置由于所述盘车起动来对所述引燃燃料加压。或者，可将所述控制器编程为命令所述起动电动机在所述引燃燃料压力升高超过(a)所述正常起动条件过程中的所述第一压力以及(b)所述冷起动条件过程中的所述第二压力后，盘车起动所述内燃机。所述燃料喷射器可与所述气态燃料供源流体连通并被配置成将气态燃料直接引入所述燃烧室中。所述控制器被编程为选择性地命令所述燃料喷射器引入所述气态燃料。或者，可存在气态燃料喷射器，所述气态燃料喷射器与所述气态燃料供源流体连通并被配置成将气态燃料直接引入所述燃烧室中。可将所述控制器进一步编程为选择性地命令所述气态燃料喷射器引入所述引燃燃料。位于所述气态燃料供源下游的截止阀可由所述控制器命令在所述冷起动条件过程中将所述气态燃料供源与所述燃烧室流体断开。在优选实施方式中，压力调节装置向所述燃料喷射器或所述气态燃料喷射器供应气态燃料。所述压力调节装置与所述气态燃料供源流体连通以基于引燃燃料压力来调节气态燃料压力。附图说明图1是根据第一实施方式的以气态燃料和引燃燃料为燃料的内燃机的示意图。图2是根据第二实施方式的以气态燃料和引燃燃料为燃料的内燃机的示意图。图3是根据第一实施方式的用于图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于起动采用引燃燃料的以气态燃料为燃料的压燃式内燃机的方法，所述方法包括：确定正常起动条件和冷起动条件中的一者；在所述正常起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第一压力时，将所述引燃燃料引入所述内燃机的燃烧室中；在所述冷起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第二压力时，将所述引燃燃料引入所述燃烧室中，所述第二压力高于所述第一压力；以及选择性地将所述气态燃料引入所述燃烧室中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 CA 2,842,7291.一种用于起动采用引燃燃料的以气态燃料为燃料的压燃式内燃机的方法，所述方法包括：确定正常起动条件和冷起动条件中的一者；在所述正常起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第一压力时，将所述引燃燃料引入所述内燃机的燃烧室中；在所述冷起动条件过程中，当所述引燃燃料压力升高超过第二压力时，将所述引燃燃料引入所述燃烧室中，所述第二压力高于所述第一压力；以及选择性地将所述气态燃料引入所述燃烧室中。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括盘车起动所述内燃机，以便加压所述引燃燃料。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在引燃燃料压力升高超过(a)所述正常起动条件过程中的所述第一压力以及(b)所述冷起动条件过程中的所述第二压力后，正时盘车起动所述内燃机。4.根据权利要求1所述的方法，其中当环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者低于相应温度阈值时，所述冷起动条件存在。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二压力根据所述相应温度阈值而变。6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：监测控制器温度和蓄电池温度中的一者；当所述控制器温度和所述蓄电池温度中的一者比所述环境空气温度大预定容限时，采用第一冷起动校准；以及当所述控制器温度和所述蓄电池温度中的一者小于所述环境空气温度与所述预定容限的总和时，采用第二冷起动校准。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定引燃燃料压力升高速率何时升高超过预定的值；以及在所述引燃燃料压力升高速率超过所述预定的值后、在引入所述引燃燃料以使所述引燃燃料升高超过所述第二压力前，等待预定量的时间。8.根据权利要求1所述的方法，其中当所述冷起动条件存在时，其进一步包括相较于所述正常起动条件过程中的喷射起动正时，喷射起动正时提前。9.根据权利要求8所述的方法，其中喷射起动正时根据以下至少一者确定：环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者和引燃燃料喷射量。10.根据权利要求1所述的方法，其中当所述冷起动条件存在时，其进一步包括相较于所述正常起动条件过程中的引燃燃料喷射量来增加引燃燃料喷射量。11.根据权利要求10所述的方法，其中引燃燃料喷射量根据环境空气温度、进气温度、蓄电池温度、控制器温度、发动机冷却液温度、发动机机油温度、气态燃料温度和引燃燃料温度中的至少一者确定。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·费，J·D·沃尔克，
申请(专利权)人：西港电力公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA