混合燃烧系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及混合燃烧系统和方法。具有至少主燃料供给器和辅助燃料供给器的发动机被配置为通过独立地确定用于第一组和第二组汽缸中的每一个的燃料供给模式来操作。因此，一种用于操作发动机的方法包括：利用电子控制器监测发动机操作参数、基于发动机操作参数确定发动机操作点、基于发动机操作点计算第一汽缸分组的第一操作模式、基于发动机操作点计算第二汽缸分组的第二操作模式，并且基于发动机操作点单独地且选择性地针对第一汽缸分组和第二汽缸分组中的每个汽缸选择性地激活每个发动机汽缸中的柴油喷射器、气态燃料喷射器和火花装置中的至少一个。

Mixed combustion system and method

The present invention relates to a mixed combustion system and method. An engine with at least a main fuel feeder and an auxiliary fuel feeder is configured to operate by independently determining the fuel supply mode for each of the first and second groups of cylinders. Therefore, a method for operating an engine includes: using an electronic controller to monitor the operating parameters of the engine, the operation point of the engine based on the operating parameters of the engine, the first operation mode of the first cylinder grouping based on the engine operating point, and the second operating mode of the second cylinder block based on the engine operating point. At the engine operating points, at least one of the diesel ejectors, gaseous fuel injectors and spark devices in each engine cylinder are selectively activated for each cylinder in each engine cylinder for each cylinder in the first cylinder block and in the second cylinder block separately and selectively based on the engine operating points.

【技术实现步骤摘要】
混合燃烧系统和方法
本专利公开总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及被配置为以诸如柴油和天然气等一种以上类型的燃料操作的发动机。
技术介绍
已知双燃料发动机用于各种应用，诸如发电机组、发动机驱动的压缩机、发动机驱动的泵、机器、非公路卡车等。通常，这样的发动机是静止的并且在现场操作。用轻质燃料(诸如天然气、沼气、液化石油气(LPG)或可能更容易获得且成本有效的其它类型的燃料)取代一定量的重质燃料(诸如柴油)进行的这样的发动机操作使得它们更有效进行操作。尽管如此，为了实现期望的排放水平，双燃料发动机需要诸如废气再循环(EGR)等排放控制系统以减少氮氧化物(NOx)排放。EGR系统(类似其它排放控制系统)通常是复杂的且昂贵的，但是需要满足排放水平。
技术实现思路
本公开在一个方面中描述了一种内燃机。内燃机包括形成多个汽缸的至少一个汽缸壳体，该多个汽缸包括第一组汽缸和第二组汽缸，该多个汽缸中的每一个包括主燃料喷射器、辅助燃料喷射器和火花装置。内燃机进一步包括主燃料供应器，其连接至每个主燃料喷射器并且包括主燃料供应传感器，该主燃料供应传感器被配置为提供指示通过该主燃料供应器向该发动机供应主燃料的速率的主燃料供应信号；辅助燃料供应器，其连接至每个辅助燃料喷射器并包括辅助燃料供应传感器，该辅助燃料供应传感器被配置为提供指示通过该辅助燃料供应器向该发动机供应辅助燃料的速率的辅助燃料供应信号；包括速度传感器的输出轴，该速度传感器被配置为测量发动机速度并提供速度信号；以及电子控制器，其与每个主燃料喷射器、每个辅助燃料喷射器和每个火花装置可操作地相关联，该电子控制器被设置为接收该主燃料供应信号和该辅助燃料供应信号以及该速度信号。该电子控制器被编程并且可操作以基于该主燃料供应信号和该辅助燃料供应信号以及该速度信号来独立地确定该第一组汽缸和第二组汽缸中的每一个的燃料供给模式。另一方面，本公开描述了一种用于操作内燃机的方法。该方法包括利用电子控制器监测发动机操作参数、基于发动机操作参数确定发动机操作点、基于发动机操作点计算第一汽缸分组的第一操作模式、基于发动机操作点计算第二汽缸分组的第二操作模式，并且基于发动机操作点单独地且选择性地针对第一汽缸分组和第二汽缸分组中的每个汽缸选择性地激活每个发动机汽缸中的柴油喷射器、气态燃料喷射器和火花装置中的至少一个。在又一方面中，本公开描述了一种内燃机，其包括：形成多个汽缸的至少一个汽缸壳体，该多个汽缸包括第一组汽缸和第二组汽缸，该多个汽缸中的每一个包括主燃料喷射器、辅助燃料喷射器和火花装置；包括速度传感器的输出轴，该速度传感器被配置为测量发动机速度并提供速度信号；以及电子控制器，其被编程为和可操作以独立地确定用于第一组汽缸和第二组汽缸中的每一个的燃料供给模式，使得第一组汽缸以第一燃料供给模式操作且第二组汽缸以第二燃料供给模式操作，该第一燃料供给模式和该第二燃料供给模式彼此不同。附图说明图1是根据本公开的内燃机的框图。图2是根据本公开的发动机控制器的框图。图3是根据本公开的发动机图表的定性集合。图4是根据本公开的操作内燃机的方法的流程图。具体实施方式图1是根据本公开的内燃机100的框图表示。发动机100可用于固定应用，诸如发电机组或压缩机组，并且其还可用于移动应用，诸如非公路卡车、机车等。发动机100具有连接在第一发动机排103和第二发动机排104之间的输出轴102。可以理解，所示配置的发动机100具有V型配置，但是根据本公开的系统和方法也可用于具有不同配置的发动机，诸如直列式发动机。通常，每个排103和104中的两组发动机汽缸可被认为是在任何发动机配置的不同组的发动机汽缸。例如，在具有六个汽缸的直列式发动机中，第一汽缸分组可包括三个汽缸，且第二汽缸分组可包括剩余的三个汽缸。属于不同汽缸分组的汽缸可物理地定位成在发动机上彼此相邻或单独地定位，例如，属于每个分组的不同汽缸沿着汽缸体以交替方式定位。发动机100可进一步包括与各种发动机和/或发电机系统可操作地相关联的控制器105。所说明实施例中的控制器105包括至发动机100的各种传感器和系统的可操作连接，并且被配置为接收关于其操作参数的信息以及通过连接发送命令至各种致动器和系统。控制器105可为单个控制器，或可包括一个以上的控制器，该控制器被设置为控制该系统的各种功能和/或特征。例如，用于控制发电机组的总体操作和功能的主控制器可与用于控制发动机100的发动机控制器协作地实施。在该实施例中，术语“控制器”意味着包括可与发动机100相关联并且可协作控制发动机100的各种功能和操作的一个、两个或更多个控制器。在一个实施例中，控制器105的功能的一个方面(涉及发动机燃料供给)在图2中概念性地示为出于说明目的而包括各种离散功能。这些功能可在硬件和/或软件中实施，而不考虑所示的离散功能。因此，控制器的各种接口是相对于发动机100的部件来描述的，但是这样的接口不旨在限制连接的部件的类型和数量，也不旨在限制所描述的控制器的数量。因此，所说明实施例中的控制器105被配置为接收指示发动机100的各种操作参数的信息，并且取决于发动机100的操作点逐个汽缸地控制发动机100的各种操作参数，诸如燃料喷射正时、可允许或期望的燃料替代率等等。发动机100可包括各种部件和系统，诸如图1中为了简单起见而省略的润滑和电气系统。根据本公开，发动机100包括具有形成在其中的一个或多个燃烧汽缸108的汽缸壳体106。如所示，相应的第一汽缸排103和第二汽缸排104中的每一组汽缸包括六个汽缸108，但是可使用以不同配置(诸如直列式配置)布置的任何其它数量的汽缸。每个汽缸108包括限定燃烧室的可往复运动活塞，该燃烧室可连接至被布置在每个汽缸组或排103和104上的相应进气歧管110和排气歧管112。每个汽缸108包括直喷柴油喷射器126。柴油喷射器126连接至加压柴油燃料源，其经由柴油燃料管线128向每个喷射器126提供燃料。每个喷射器126被配置为响应于在发动机操作期间来自控制器105的适当命令而将预定量的柴油燃料130喷射至每个汽缸108中。例如，控制器105可被配置为从发动机100接收正时信息，其用于确定每个燃烧汽缸108的适当喷射正时。发动机100进一步包括被设置为将预定量的燃料喷射至进气歧管110中的辅助燃料喷射器114。在所说明实施例中，例如，辅助燃料喷射器114是气体燃料喷射器114，其可操作地连接至气态燃料供应器或贮存器115，该贮存器可为储罐或可替代地是来自现场源的压力调节供应器，诸如来自填埋场的生物气、来自油井的天然气等。气体燃料喷射器114可操作以将预定量的气态或另一种辅助燃料输送至进气歧管110中。所输送的燃料与进入的空气125混合以形成允许经由进气阀122进入汽缸108的空气/燃料混合物。在操作期间，允许来自进气歧管110的空气/燃料混合物进入每个汽缸108。柴油燃料在发动机操作期间的适当时间和持续时间被喷射至每个汽缸108中，以提供比已经存在于汽缸108中的混合物更丰富的空气/燃料混合物。在汽缸108内压缩这种混合物会引起在其中发现的柴油燃料的自燃，这引发汽缸中所发现的所有可燃燃料的燃烧。这包括柴油燃料以及先前由辅助燃料喷射器114输送至进气歧管中的辅助燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机，其包括：形成多个汽缸的至少一个汽缸壳体，所述多个汽缸包括第一组汽缸和第二组汽缸，所述多个汽缸中的每一个包括主燃料喷射器、辅助燃料喷射器和火花装置；主燃料供应器，其连接至所述主燃料喷射器中的每一个并且包括主燃料供应传感器，所述主燃料供应传感器被配置为提供指示通过所述主燃料供应器向所述发动机供应主燃料的速率的主燃料供应信号；辅助燃料供应器，其连接至所述辅助燃料喷射器中的每一个并且包括辅助燃料供应传感器，所述辅助燃料供应传感器被配置为提供指示通过所述辅助燃料供应器向所述发动机供应辅助燃料的速率的辅助燃料供应信号；包括速度传感器的输出轴，所述速度传感器被配置为测量发动机速度并提供速度信号；电子控制器，其能够操作地与每个所述主燃料喷射器、每个所述辅助燃料喷射器和每个所述火花装置相关联，所述电子控制器被设置为接收所述主燃料供应信号和所述辅助燃料供应信号以及所述速度信号，其中所述电子控制器被编程为并且能够操作以：基于所述主燃料供应信号和所述辅助燃料供应信号以及所述速度信号独立地确定用于所述第一组汽缸的第一燃料供给模式和用于所述第二组汽缸的第二燃料供给模式。

【技术特征摘要】
2016.12.20 US 15/3853131.一种内燃机，其包括：形成多个汽缸的至少一个汽缸壳体，所述多个汽缸包括第一组汽缸和第二组汽缸，所述多个汽缸中的每一个包括主燃料喷射器、辅助燃料喷射器和火花装置；主燃料供应器，其连接至所述主燃料喷射器中的每一个并且包括主燃料供应传感器，所述主燃料供应传感器被配置为提供指示通过所述主燃料供应器向所述发动机供应主燃料的速率的主燃料供应信号；辅助燃料供应器，其连接至所述辅助燃料喷射器中的每一个并且包括辅助燃料供应传感器，所述辅助燃料供应传感器被配置为提供指示通过所述辅助燃料供应器向所述发动机供应辅助燃料的速率的辅助燃料供应信号；包括速度传感器的输出轴，所述速度传感器被配置为测量发动机速度并提供速度信号；电子控制器，其能够操作地与每个所述主燃料喷射器、每个所述辅助燃料喷射器和每个所述火花装置相关联，所述电子控制器被设置为接收所述主燃料供应信号和所述辅助燃料供应信号以及所述速度信号，其中所述电子控制器被编程为并且能够操作以：基于所述主燃料供应信号和所述辅助燃料供应信号以及所述速度信号独立地确定用于所述第一组汽缸的第一燃料供给模式和用于所述第二组汽缸的第二燃料供给模式。2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述电子控制器进一步被配置为独立且选择性地激活用于所述第一组和第二组汽缸中的每一个的所述主燃料喷射器、所述辅助燃料喷射器和所述火花装置中的至少一个，使得有时所述第一组汽缸以所述第一燃料供给模式操作，且所述第二组汽缸以所述第二燃料供给模式操作，所述第一和第二燃料供给模式彼此不同。3.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述第一燃料供给模式是双燃料操作模式，在所述双燃料操作模式中，所述主燃料喷射器和所述辅助燃料喷射器两者均将其相应量的燃料提供给属于所述第一组汽缸的所述多个汽缸中的每一个中。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·菲弗兰德，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US