[发明专利]运行气体燃料的内燃发动机中的失火检测

说明书

技术领域

本发明整体涉及内燃发动机。更具体地，本发明涉及在至少部分地运行气体燃料的内燃发动机的运行期间检测不完全燃烧。

背景技术

可以至少部分地运行气体燃料的内燃发动机包括气体燃料内燃发动机和双燃料(DF)内燃发动机。例如，DF内燃发动机配置用于运行液体燃料(例如柴油)和气体燃料(例如天然气)。诸如失火的不完全燃烧可在这种发动机的缸内的气体燃料和空气的混合物只被火焰部分地消耗时发生。不完全燃烧可由点火系统的故障引起，使得例如形成不充分的点火火焰。替代地，燃料和空气的混合物会被不适当地设置，例如，由于不充分的燃料供给。

气体燃料和空气的稀混合物尤其易受不完全燃烧影响，因为那些混合物少而且燃料在一个燃烧循环内会被不充分地消耗。作为不希望看到的结果，未燃烧燃料会在内燃发动机的排气通道中积聚。这可导致发动机的爆炸和潜在损害。

例如，由Caterpillar Motoren GmbH&Co.KG,GERMANY于2013年6月28日提交的欧洲专利申请No.13174377.5中公开了一种示例性DF内燃发动机。在Journal of Kones.Combustion Engine,Vol 8,No 1-2,2001的p.326–341中给出了用于内燃发动机的车载诊断中的各种发动机失火检测方法的概述。

本发明至少部分针对改进或克服现有系统的一个或多个方面。

发明内容

根据本发明的一方面，公开了一种检测至少部分地运行气体燃料的内燃发动机中不完全燃烧的方法。所述方法包括：接收对应于燃烧期间缸压力的时间发展(temporal development)的压力数据；从压力数据导出燃烧的燃烧能量值；确定所述导出的燃烧能量值超过预先确定的燃烧阈值水平；以及将燃烧事件与不完全燃烧相关联。

特别地，压力数据可对应于单个燃烧循环内缸压力的时间发展，燃烧能量值可从特定燃烧循环的压力数据导出，并且所述特定燃烧循环的燃烧事件可与不完全燃烧事件相关联。

根据本发明的另一方面，至少部分地运行气体燃料的内燃发动机包括：气体燃料点火系统，以点火气体燃料与空气的混合物；传感器，其配置成检测对应于燃烧期间缸压力的时间发展的压力数据；以及控制单元，其配置成执行本文所示例性公开的方法。

在一些实施例中，确定所导出的燃烧能量值超过预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平，可包括提供预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平和将预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平与所导出的燃烧能量值进行比较。通过提供阈值水平和比较阈值水平与所导出的燃烧能量值，不需要使用来自发动机的进一步信息确定燃烧事件是完全燃烧，还是不完全燃烧。

在一些实施例中，预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平可通过从储存在内燃发动机的控制单元上的预先设置发动机特定数据库读取预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平来提供。因为预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平储存在控制单元上，所以可容易地得到预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平并且不要求诸如喷射燃料量等进一步信息来将燃烧循环期间的燃烧事件与完全燃烧或不完全燃烧关联。

在一些实施例中，预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平可作为映射提供，所述映射包括作为内燃发动机的负载或速度的函数给定的阈值。从而，例如在低负载或低速下运行期间的内燃发动机的易失火性可被考虑在内。

在一些实施例中，预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平可根据与缸的失火相关联的预先确定燃烧能量值进行设置。从而，可仅通过比较燃烧能量值将燃烧事件与完全燃烧或不完全燃烧相关联。

在一些实施例中，预先确定燃烧循环特定燃烧阈值水平可以是检测到失火时的热释放率、内燃发动机缸中的最大燃烧压力、或者平均指示有效压力之一。

在一些实施例中，检测到失火时的热释放率、内燃发动机缸中的最大燃烧压力、或者平均指示有效压力可以是缸中完全燃烧时内燃发动机的运行期间热释放率、缸中最大燃烧压力、或者平均指示有效压力的例如约5％到25％。

本发明的其它特征和方面通过以下描述和附图将显而易见。

附图说明

本文所包括的附图构成本说明书的部分，所述附图示出了本发明的示例性实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了至少部分地运行气体燃料的示例性内燃发动机的示意图；

图2示出了DF内燃发动机的缸的横截面示意图；

图3示出了气体燃料内燃发动机的缸的横截面示意图；