用于多燃料发动机的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了用于多燃料发动机的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括基于吸入歧管温度调整替换比例。该方法还包括调整吸入歧管温度以增加替换比例。管温度以增加替换比例。管温度以增加替换比例。

【技术实现步骤摘要】
用于多燃料发动机的方法和系统


[0001]本文所公开主题的实施例涉及多燃料发动机，更具体地，涉及调整运行条件以促进更高的替换比例。

技术介绍

[0002]内燃发动机可以包括压缩点火发动机和/或火花点火发动机。发动机可以燃烧多种类型的燃料。发动机可以包括多个注射器，这些注射器被定位成直接注射进燃烧室和发动机的吸入口内。可以调整发动机燃料供给的替换比例，以调整发动机功率输出、排放、发动机温度等。一些燃料虽然能量密集，但由于汽化热高、混合不良和/或火焰速度低，可能易于产生不良的燃烧条件。因此，可能需要有不同于当前可用的用于燃料燃烧的方法和系统。

技术实现思路

[0003]在一个实施例中，一种方法可以包括：增加吸入歧管温度和增加包括氨的替换比例。替换比例还可以包括柴油、氢化衍生可再生柴油(hydrogenation
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derived renewable diesel，HDRD)、生物柴油、合成气、乙醇、汽油、煤油、醚和天然气中的一种。吸入歧管温度可以基于当前的运行参数和阈值歧管温度而升高。
附图说明
[0004]图1示出了包括机车编组的列车的示例实施例；
[0005]图2示出了图1中具有多燃料发动机的机车的示例实施例的示意图；
[0006]图3示出了可以包括于图1的列车中的燃料供给车的示例实施例；
[0007]图4示出了发动机系统的详细视图；
[0008]图5示出了基于条件来确定氨替换比例的方法；
[0009]图6示出了说明响应于氨替换比例来调整吸入歧管温度的时间轴。
具体实施方式
[0010]本专利技术的实施例在以下描述中被公开，并且可以涉及用于运行内燃发动机(internal combustion engine，ICE)的方法和系统。ICE可以通过作为混合物的不同燃料的组合来运行，并且以相对于彼此不同的比例来形成一种燃料相对于另一种燃料的替换比例。替换比例是次要燃料(如无碳燃料或可再生燃料)的能量含量除以提供给缸体的所有燃料的总能量含量。这些燃料可以具有相对不同的碳含量，并且合适的燃料可以包括汽油、柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、醇(醇类)、醚类、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油、合成气等类似物中的一种或多种。多种燃料可以单独或组合地包括气体燃料和液体燃料。ICE的用次要燃料至主要燃料的替换比例可以由控制器来确定。控制器可以至少部分地基于当前发动机负载、当前发动机温度、当前歧管温度、当前注射时机和当前空气/燃料比中的一者或多者来确定替换比例。控制器可以至少部分地基于混合物中所使用的燃料及其相关的特性来
确定替换比例。
[0011]在一个实施例中，替换比例可以对应于具有相对较低碳含量或零碳含量(如氢气或氨)的燃料相对于含碳燃料的注射量。随着替换比例的提高，碳含量较低或为零的燃料的相对比例提高，组合燃料中碳含量的总量降低。在一个示例中，ICE可以燃烧包括柴油和氢的燃料。在一些运行模式期间，ICE可以仅燃烧柴油、仅燃烧氢、或燃烧柴油和氢的组合(如分别在第一条件、第二条件和第三条件期间)。当提供氢时，可以调整运行条件以考虑氢并促进氢的强化燃烧。当提供氨时，可以调整运行条件以考虑氨并促进氨的强化燃烧。
[0012]在一个实施例中，发动机系统可以燃烧三种或多种燃料的混合物，例如：柴油、氢和氨。额外地或可替代地，乙醇可以包括于燃烧混合物中。在一个示例中，燃烧混合物的非燃料质量可以响应于替换比例而调整。可以响应于发动机温度而进一步调整非燃料质量，其中，在多燃料燃烧期间，非燃料质量可以响应于升高的发动机温度而增加。非燃料质量可以吸收热，从而起到散热器的作用。非燃料质量可以在更高的发动机负载量和运行条件下允许更高的替换比例。在一个示例中，非燃料质量被定义为降低缸体温度的燃烧混合物的一部分。在一些燃烧条件下，包括于非燃料质量中的元素可以起到燃料的作用。然而，这些元素可以以这样的方式提供给缸体：使它们的点火性降低，以降低缸体温度。
[0013]在一个示例中，用于多燃料发动机的系统和方法可以包括燃烧主要燃料与一种或多种次要燃料的组合。多燃料发动机可以单独燃烧主要燃料。在一些条件下，多燃料发动机可以通过将一种或多种次要燃料替换为燃烧混合物来减少所使用的主要燃料的量。次要燃料可以包括相对于主要燃料减少的碳含量。额外地或可替代地，次要燃料可以更便宜、更可用和/或更有效。次要燃料的点火性和燃烧速率可变。由于点火性的增加或减少，一些燃料可能导致发动机温度升高或导致不期望的燃烧条件。为了调整缸内条件以复制单燃料运行条件，可以调整燃烧多种燃料的缸体的非燃料质量。
[0014]本文所描述的系统的实施例可以包括多种发动机类型和多种发动机驱动系统。这些系统中的一些可能是固定的，而另一些系统可能在半移动平台或移动平台上。半移动平台可以在运行时段之间变换位置，例如，安装在平板拖车上。移动平台可以包括自推进车辆。此类车辆可以包括公路运输车辆(如汽车)、采矿设备、船舶、飞机、轨道车辆和其他非公路车辆(off
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highway vehicles，OHVs)。为了清楚说明，将例如机车的轨道车辆用作移动平台的示例。合适的系统可以包括发动机、涡轮增压器、燃料系统以及控制器或控制系统。一些实施例可以包括后处理系统或其他减排系统。车辆能够单独运行，也可以作为一组移动。车辆组可以机械地(如以组的形式)和/或虚拟地(如以排或群的形式)联接在一起，以协调它们的运动。
[0015]图1描述了示例列车100，其包括多个轨道车辆、燃料供给车160和能够在轨道110上运行的车厢108。多个轨道车辆、燃料供给车和车厢通过联接器112而彼此联接。在一个示例中，多个轨道车辆可以是机车，其包括牵引机车102和一台或多台远程机车104、106。列车中的机车可以形成一个编组。例如，在所描述的实施例中，机车可以形成编组101。如所示的，列车包括一个编组。示例性地，节流阀和制动指令可以通过无线电链路或物理电缆而从牵引机车转发至远程机车。
[0016]机车可以由发动机10来提供动力，而车厢可以是无动力的。在所示的示例中，发动机为多燃料发动机，并且可以燃烧气体燃料和/或液体燃料或具有不同碳含量的燃料，并且
以一种燃料与另一种燃料的不同比例(即，替换比例)进行燃烧。
[0017]列车可包括控制系统。控制系统可包括发动机控制器12，也可以包括编组控制器22。如图1所示，每台机车包括一个发动机控制器，所有这些发动机控制器都与编组控制器通信。编组控制器可以位于列车的一台车辆上，例如位于牵引机车上，或者可以远程位于例如调度中心处。编组控制器能够从编组的每台机车接收信息并向其传递信号。例如，编组控制器可以从列车上的各种传感器接收信号，并且相应地调整列车运行。编组控制器可以联接至每个发动机控制器，以调整每台机车的发动机运行。参考图3至图6所详细描述的，每个发动机控制器可以确定当前发动机条件并调整其替换比例。可以响应于吸入歧管温度来至少部分地调整替换比例。如上所述，替换比例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：增加吸入歧管温度；和协同于吸入歧管温度的升高，增加多种燃料的混合物的替换比例，所述燃料的至少一种包括氨。2.根据权利要求1所述方法，其中，增加所述吸入歧管温度包括降低发动机速度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合物还包括汽油、柴油、生物柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、醇或醇类、醚类、氢、天然气、煤油和合成气中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定吸入歧管温度，并且，所确定的吸入歧管温度基于一个或多个当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度，其中，所述吸入歧管温度升高至所确定的吸入歧管温度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个当前发动机运行参数包括以下中的至少一者：压缩机出口温度、阈值前涡轮温度和NO
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排放限值。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：至少部分地基于所述吸入歧管温度来确定替换比例。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过散热器风扇、冷却剂旁路控制器、冷却剂流量控制器、散热器百叶窗和冷却器中的一个或多个，将所述吸入歧管温度控制或保持在阈值吸入歧管温度以下。8.一种系统，包括：第一燃料系统，所述第一燃料系统包括第一燃料；第二燃料系统，所述第二燃料系统包括不同于所述第一燃料的第二燃料；和控制器，所述控制器包括存储在其非暂时存储器上的计算机可读指令，当执行所述计算机可读指令时，使所述控制器能够：至少部分地基于确定的吸入歧管温度来调整所述第一燃料相对于所述第二燃料的替换比例。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于发动机负载或注射时机来调整所述替换比例。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所确定的吸入歧管温度至少部分地基于当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度，并且，所确定的吸入歧管温度小于或等于所述阈值吸入歧管温度。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：运输IP控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：