[发明专利]双燃料燃烧强度

说明书

一种检测内燃发动机中非受控的燃烧的方法，包括：对缸内压力传感器进行采样，该传感器被配置为测量发动机气缸中的压力并生成压力信号；基于该压力信号计算燃烧强度指标；确定参数，该参数基于燃烧强度指标描述发动机接近非受控的燃烧状况的程度；以及基于参数和燃烧强度指标的一个或多个来控制第一燃料和第二燃料的置换率。

优先权声明

本申请要求2017年5月5日提交的美国专利申请第62/502,285号的优先权，该申请的全部内容通过参考纳入本文。

背景技术

诸如发动机爆震之类的非受控的破坏性燃烧通常在高频压力振荡之后产生快速压力升高速率，在这种燃烧中，通常由于尾气的快速燃烧而在短时间内释放大量能量。这些强烈的压力波会在发动机结构部件上施加高应力，并显著提高热传递率，最终导致发动机破坏。这种非受控的燃烧可能是由于各种原因而发生的，比如不良的燃料质量和特性、燃料－空气混合物的不同质性、燃烧室中的热点、沉积物、蒸发润滑油、未燃烧的气缸充载气体中不利的压力－时间历史、气缸或充载的周期性变化、不充分的冷却等。异常燃烧的预测一般非常困难，并且通常在发动机设计期间解决。

发明内容

本文中的构思涵盖了在发动机上包括至少一个缸内压力传感器，并且，与发动机的运行同时地且在某些情况下实时地计算出以下燃烧指标：峰值压力、压力升高速率、压力脉动、燃烧持续时间和放热变化速率。然后，通过方程/算法将这些指标进行数学组合，以确定发动机的运行与非受控的燃烧有多接近。这允许发动机在保持安全运行的同时达到更严酷的运行工况，比如在双燃料运行中混合物更浓或置换率更高。在一些情况下，发动机是2冲程或4冲程发动机，并且在一些情况下，实时是指在同一周期内(例如，在下一次进气之前)、在下一个冲程完成之前、或在同一冲程内计算燃烧指标。

在一些实施方式中，本文中的构思的包括按周期收集和处理缸内压力信息的能力以及以下算法：

峰值压力－一个事件期间的最大燃烧压力；

压力升高速率－燃烧期间的最大压力升高速率；

压力脉动－增量P的总和；

燃烧持续时间－CAx1与CAx2之间的曲柄角度；

放热变化－前半段燃烧过程与后半段燃烧过程相比的决定因素；

本公开的一些方面包括使用上面列出的燃烧指标来确定燃烧强度数值，然后可以在控制回路中使用该燃烧强度数值以安全地驱动发动机至最大燃气置换率。在一些实施方式中，所有这些指标都是必需的，以便涵盖双燃料发动机上可以看到的许多不同情形。在一些情况下，放热变化被静态地确定或动态地确定，以便准确确定燃烧加速的拐点。

在本公开的特定方面中，不再从传统的基于时间的频域来考虑非受控的燃烧(爆燃)，而是从基于实际发动机极限的低速直接缸内压力信息进行考虑。

本公开的一个示例是检测内燃机中的非受控的燃烧的方法。该方法包括：对缸内压力传感器进行采样，该缸内压力传感器被配置为测量发动机的气缸中的压力并生成对应的压力信号；基于对应的压力信号来计算燃烧强度指标；以及基于燃烧强度指标确定描述发动机与非受控的燃烧状况的接近程度的参数。

另一个示例是双燃料内燃机，其包括配置为测量发动机气缸中的压力并产生对应压力信号的缸内压力传感器，配置为测量曲柄角并产生对应的曲柄角信号的曲柄角传感器，以及可与压力传感器和曲柄角传感器联接的发动机控制单元。发动机控制单元被配置为：采样压力信号，基于对应的压力信号计算燃烧强度指标，确定描述发动机接近非受控的燃烧状况的程度的参数；以及基于参数和燃烧强度指标中的一个或多个来控制输送到所述气缸的第一燃料和第二燃料的置换率。