[发明专利]基于共变的火花产生和引燃喷射输送的双燃料燃烧控制

说明书

操作双燃料发动机系统包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生而点燃气体燃料的主充量。操作该系统还包括共变火花正时参数和引燃喷射输送参数，以及基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变减小另一主充量的燃烧的定相误差。

技术领域

本发明总体上涉及双燃料发动机系统中的燃烧控制，并且更具体地涉及控制通过液体燃料的早期引燃喷射和火花的燃烧而点燃的气体燃料的主充量的燃烧。

背景技术

内燃机在全世界几乎无数的应用中用于车辆推进、发电、液体和气体的处理以及各种工业用途。在典型的操作方案中，燃料和空气在发动机气缸内燃烧以产生压力的快速升高并且因此驱动活塞以旋转曲轴。火花点火发动机通常使用液体石油馏分燃料诸如汽油，或各种气体燃料，包括天然气、甲烷、丙烷、它们的各种混合物，以及其他燃料。压燃式发动机通常利用诸如柴油馏分燃料、生物柴油等燃料。近年来燃烧科学的研究已经极大地关注发动机系统和在燃料利用，特别是气体燃料方面灵活的操作策略。燃料价格可以是相当动态的，并且关于发动机中使用的燃料类型的灵活性可以提供经济优势。各种气体燃料还具有可以有利地利用的所需燃烧或排放特性。

允许以不同燃料类型组合液体燃料诸如柴油馏分和天然气进行操作的发动机在全世界的使用越来越多。柴油和类似燃料相对容易压缩点火，但可能产生有害的排放。当用于压燃式发动机中时，天然气和其他气体燃料可能不能点燃、爆震或具有燃烧稳定性的问题。在气体燃料和空气燃烧或试图以化学计量的稀薄当量比燃烧的所谓稀薄燃烧应用中，这种挑战尤其严峻。气体燃料还可以具有取决于组分性质的质量范围。甲烷比例相对较高的气体燃料比含有较长链烃的其他燃料更不容易压缩点火。因此，不同的燃料和燃料混合物可以具有不同的点火和燃烧特性。

已知双燃料发动机利用相对少量的液体燃料的一次或多次喷射来点燃气体燃料的较大主充量。这种发动机可以解决一些前述问题，使得燃烧相对更可预测和可控。在这些发动机中的某些中，多个不同的操作模式是可能的，范围从仅液体的压缩点火模式到仅气体燃料的火花点火模式。柴油燃烧，即使在相对少量的情况下，仍然会产生有害的排放，并且比单独的气体燃料需要更高的成本。关于在具有多于一种可用操作模式的发动机中的燃烧控制，仍然存在一系列技术挑战。从Willi等人的美国专利No.6,032,617中已知一种采用柴油引燃喷射来点燃天然气的示例性双燃料发动机。

发明内容

在一方面，一种操作双燃料发动机系统的方法包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第一发动机循环中点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第二发动机循环中点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括使火花正时参数和引燃喷射输送参数从第一发动机循环向第二发动机循环共变，以及基于火花正时参数和引燃喷射输送参数从第一发动机循环向第二发动机循环的共变，减小燃烧从第一发动机循环向第二发动机循环的定相误差。

在另一方面，一种用于双燃料发动机系统的燃烧控制系统包括：火花塞，其具有形成火花隙的火花电极，并经构造在双燃料发动机的气缸内产生电火花；以及电驱动液体燃料喷射器，其经构造将液体燃料的早期引燃喷射直接喷射到双燃料发动机的气缸内。燃烧控制系统还包括与火花塞和液体燃料喷射器联接的燃烧控制单元。燃烧控制单元经构造用于使火花塞的火花正时参数和液体燃料喷射器的引燃喷射输送参数共变。燃烧控制单元还经构造基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变，减小双燃料发动机系统中燃烧的定相误差。

在又一方面，一种操作双燃料发动机系统的方法包括指令液体燃料的早期引燃喷射的喷射和火花的产生以点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括基于气体燃料的主充量燃烧的定相，使火花正时参数和早期引燃喷射输送参数共变。该方法还包括基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变，减小由液体燃料的早期引燃喷射的燃烧点燃的气体燃料的另一主充量的燃烧和火花的产生的定相误差。

附图说明