用于操作雙燃料發(fā)動機的方法和控制裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于操作雙燃料發(fā)動機(10)的方法，其中該發(fā)動機包括多個缸(11)，其中，在液體燃料操作模式中，在所有的缸(11)中排他地燃燒液體燃料(FK)，且其中，在氣體燃料操作模式中，在所有的缸(11)中如果合適則利用點火流體(ZF)來排他地燃燒氣態(tài)燃料(GK)，且其中，在組合燃料共用操作模式中，在至少一個第一缸(11)中排他地燃燒液體燃料(FK)，且在至少一個第二缸(11)中，如果合適則利用點火流體(ZF)來排他地燃燒氣態(tài)燃料(GK)。
【專利說明】
用于操作雙燃料發(fā)動機的方法和控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于操作雙燃料發(fā)動機的方法。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行該方法的控制
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，眾所周知如下的雙燃料發(fā)動機，其中在液體燃料操作模式中在所有的缸中排他地燃燒液體燃料，且其中在氣體燃料操作模式中在所有的缸中如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料。因此，DE 196 21 297 Cl公開了此種雙燃料發(fā)動機的細節(jié)，其中在氣體燃料操作模式中，利用點火流體來點燃氣體-空氣混合物。
[0003]而且，通過實踐已知的是，在雙燃料發(fā)動機中在其各缸中同時地燃燒液體燃料和氣體燃料，其中，此種操作模式稱為聯(lián)合燃料共用操作模式(joint fuel sharingoperating mode)。雙燃料發(fā)動機的該聯(lián)合燃料共用操作模式(其中在各缸中同時地燃燒液體燃料和氣體燃料二者)的特征在于低效率和高燃料消耗，且特征在于未燃燒的烴和氮氧化物的高排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]著手于此，本發(fā)明基于創(chuàng)造用于操作雙燃料發(fā)動機的新型的方法和控制裝置。
[0005]該目標通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法來解決。根據(jù)本發(fā)明，在組合燃料共用操作模式(combined fuel sharing operating mode)中在至少一個第一缸中排他地燃燒液體燃料，且在至少一個第二缸中排他地燃燒氣態(tài)燃料(如果合適則利用點火流體)。
[0006]本發(fā)明提出了用于雙燃料發(fā)動機的新型操作模式。在根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式中，在至少一個第一缸中排他地燃燒液體燃料，且在至少一個第二缸中排他地燃燒氣體燃料(如果合適則利用點火流體以用于點燃氣體燃料)。
[0007]因此，所有的缸在單價(monovalent)操作模式下操作，且具體而言至少一個缸排他地使用液體燃料且至少一個缸排他地使用氣態(tài)燃料(如果合適則使用點火流體以用于點燃氣態(tài)燃料)。
[0008]通過這樣做，與已知的聯(lián)合燃料共用操作模式相比，可改善燃料消耗且因此改善效率，此外可減少未燃燒的烴和氮氧化物的排放。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步發(fā)展，發(fā)動機對于所有的缸具有公共的填充壓力供應(yīng)源，其中，在組合燃料共用操作模式中，使用以下填充壓力，該填充壓力在用于液體燃料操作模式的填充壓力與用于氣體燃料操作模式的填充壓力之間。通過調(diào)節(jié)用于根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式的此種填充壓力，可減少燃料消耗，同樣地可減少發(fā)動機的排放。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步的發(fā)展，在組合燃料共用操作模式中，排他地燃燒液體燃料的缸或各缸的燃燒中心相對于液體燃料操作模式提前，其中為此，對于排他地燃燒液體燃料的缸或各缸，點火流體輸送開始優(yōu)選地相對于液體燃料操作模式提前。通過燃燒中心的此種調(diào)節(jié)，可有利地減少組合燃料共用操作模式中的燃料消耗，同樣地減少污染排放。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步的發(fā)展，在組合燃料共用操作模式中，利用點火流體排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸的燃燒中心相對于氣體燃料操作模式推后，其中為此，對于排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸，點火流體輸送開始相對于氣體燃料操作模式推后。通過燃燒中心的此種調(diào)節(jié)，可有利地減少組合燃料共用操作模式中的燃料消耗，同樣地減少污染排放。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步發(fā)展，在組合燃料共用操作模式中對于如果合適則利用點火流體來燃燒氣態(tài)燃料的所有的缸調(diào)節(jié)相同的平均壓力，其中，而且優(yōu)選地對于排他地燃燒液體燃料的所有的缸，調(diào)節(jié)以下平均壓力，該平均壓力的平均值對應(yīng)于燃燒氣態(tài)燃料的缸的平均壓力。通過平均壓力的此種影響，在組合燃料共用操作模式中可進一步地減少燃料消耗和污染排放。
[0013]優(yōu)選地，在組合燃料共用操作模式中，排他地燃燒液體燃料的缸或各缸，以及利用點火流體排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸周期地交替。因此可檢查且優(yōu)化驅(qū)動系中的扭轉(zhuǎn)振動水平。
[0014]用于執(zhí)行該方法的控制裝置在權(quán)利要求1O中限定。
【附圖說明】
[0015]從從屬權(quán)利要求和以下說明中獲得本發(fā)明的優(yōu)選的其他發(fā)展。本發(fā)明的示范實施例在附圖的幫助下得到更詳細的說明，而不限于其。其示出:
圖1為雙燃料發(fā)動機的框圖；
圖2為雙燃料發(fā)動機的缸的框圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了雙燃料發(fā)動機10的框圖，該雙燃料發(fā)動機10包括多個缸11。
[0017]在液體燃料操作模式中，在所有的缸11中排他地燃燒液體燃料FK。
[0018]在氣體燃料操作模式中，在雙燃料發(fā)動機的所有的缸11中排他地燃燒氣態(tài)燃料GK，即，使用點火流體ZF以用于點燃氣態(tài)燃料GK。
[0019]在圖1所示的示范實施例中，雙燃料發(fā)動機10被分配有排氣渦輪增壓器12，其中，(在雙燃料發(fā)動機10的缸11中的燃料燃燒期間形成的)排氣AG被供應(yīng)至排氣渦輪增壓器12的渦輪13，以便使排氣AG在渦輪13中膨脹且在該過程中提取機械能。該機械能用在排氣渦輪增壓器12的壓縮機14中，以便壓縮填充空氣LL，填充空氣LL待供給至雙燃料發(fā)動機10的缸11以用于燃料燃燒。在氣體燃料操作模式中，氣體-空氣混合物優(yōu)選地從填充空氣LL和氣態(tài)燃料GK形成，其被供應(yīng)至缸11且其通過點火流體ZF而被點燃。
[0020 ]圖2示出雙燃料發(fā)動機1的在其缸11的區(qū)域中的更多細節(jié)，其中，缸11的活塞15可通過連接桿16來向上和向下移動。
[0021]在液體燃料操作模式中，液體燃料FK被經(jīng)由燃料噴射器19，且填充空氣LL被經(jīng)由入口閥17引入缸11的燃燒室26中，其中，在燃燒期間形成的排氣AG被通過排氣閥18從燃燒室26排放。液體燃料FK通過燃料栗20提供至噴射器19。
[0022]在氣體燃料操作模式中，填充空氣LL和氣態(tài)燃料GK的混合物被經(jīng)由入口閥17引入缸11的燃燒室26中，其中，點火流體ZF用于點燃該氣體-空氣混合物，從點火流體栗23、點火流體儲存單元22開始，經(jīng)由點火流體噴射器21的該點火流體ZF被提供至缸11，即，在圖2的示范實施例中提供至缸11的另一燃燒室24，該燃燒室24經(jīng)由至少一個連接通道25聯(lián)接到燃燒室26。應(yīng)指出的是，點火流體ZF也可被直接引入燃燒室26中。
[0023]本發(fā)明如今具有用于雙燃料發(fā)動機10的全新類型的操作模式，即組合燃料共用操作模式，在該模式中，雙燃料發(fā)動機1的至少一個第一缸11排他地用于燃燒液體燃料FK，且雙燃料發(fā)動機10的至少一個第二缸11排他地用于利用點火流體ZF以用于點燃氣態(tài)燃料GK來燃燒氣態(tài)燃料GK。
[0024]因此，雙燃料發(fā)動機10的所有的缸11在單價操作模式下操作，其中，在至少一個第一缸11中排他地燃燒液體燃料FK，且在至少一個第二缸中通過利用點火流體ZF以用于點燃氣態(tài)燃料來排他地燃燒氣態(tài)燃料GK。
[0025]如從圖1清楚的，對于所有的缸11，雙燃料發(fā)動機10具有公共的填充空氣供應(yīng)源，該填充空氣供應(yīng)源具有填充空氣LL。對于根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式，利用填充空氣LL的以下填充壓力，該填充壓力在用于液體燃料操作模式的填充壓力與用于氣體燃料操作模式的填充壓力之間。
[0026]在具體的示范實施例中，假設(shè)在雙燃料發(fā)動機的具有例如85%的滿發(fā)動機負載的限定的操作點，具體而言當液體燃料操作模式啟動時，選擇2.8 bar的用于填充空氣LL的填充壓力，而具體而言當在該操作點氣體燃料操作模式啟動時，選擇2.2 bar的填充空氣LL的填充壓力。對于組合燃料共用操作模式，用于填充空氣LL的填充壓力選擇為其在例如85%的滿發(fā)動機負載的操作點在2.8 bar與2.2 bar之間，例如處于2.5 bar。
[0027]除了填充壓力之外，雙燃料發(fā)動機10的缸11的燃燒中心也優(yōu)選地被影響以用于組合燃料共用操作模式。
[0028]此外，排他地燃燒液體燃料FK的缸11或各缸11的燃燒中心優(yōu)選地在組合燃料共用操作模式中相對于液體燃料操作模式而提前，并且/或者在組合燃料共用操作模式中利用點火流體ZF排他地燃燒氣態(tài)燃料GK的缸11或各缸11的燃燒中心相對于氣體燃料操作模式推后。
[0029]在例如85%滿發(fā)動機負載的操作點的以上具體示范實施例中，在液體燃料操作模式中燃燒中心在所有的缸11上例如處于在上死點之后的14°曲柄角處，而在氣體燃料操作模式中在該操作點，燃燒中心在上死點之后的8°曲柄角處。對于組合燃料共用操作模式，對于排他地燃燒液體燃料FK的缸11，上死點之后的14°角度的燃燒中心例如轉(zhuǎn)移至上死點之后的12°曲柄角，其中，對于在組合燃料共用操作模式中燃燒利用點火流體ZF的氣態(tài)燃料的缸11，燃燒中心從在上死點之后的8°曲柄角轉(zhuǎn)移至例如在上死點之后的10°曲柄角。
[0030]因此，在組合燃料共用操作模式中排他地燃燒液體燃料FK的缸11上的燃燒中心相對于液體燃料操作模式提前，而在組合燃料共用操作模式中燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸上的燃燒中心相對于氣體燃料操作模式推后。
[0031 ]在組合燃料共用操作模式中排他地燃燒液體燃料FK的缸11或各缸11上的燃燒中心的調(diào)節(jié)優(yōu)選地以如下方式來執(zhí)行:相應(yīng)的缸11上的燃料輸送開始相對于液體燃料操作模式提前。
[0032]在組合燃料共用操作模式中燃燒氣態(tài)燃料GK的缸11或各缸11上的燃燒中心的調(diào)節(jié)優(yōu)選地以如下方式來執(zhí)行:在相應(yīng)的缸11上，點火流體ZF的點火流體輸送開始推后。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一有利的進一步發(fā)展，規(guī)定在組合燃料共用操作模式中，對于雙燃料發(fā)動機的燃燒氣態(tài)燃料GK (即利用點火流體ZF以用于點燃氣態(tài)燃料GK)的所有的缸11，調(diào)節(jié)相同的平均壓力。平均壓力是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的力矩替換變量，其指示為了提供期望的力矩而要求的作用在相應(yīng)缸的活塞15上的壓力。在于組合燃料共用操作模式中排他地燃燒液體燃料FK的所有的缸11上，調(diào)節(jié)平均壓力，該平均壓力的平均值對應(yīng)于在組合燃料共用操作模式中燃燒氣態(tài)燃料GK的缸11的平均壓力。因此，在組合燃料共用操作模式中，在燃燒氣態(tài)燃料的所有的缸11上，平均壓力是相同的，而在燃燒液體燃料FK的缸11上，平均壓力可與彼此偏離，然而該平均壓力的平均值對應(yīng)于燃燒氣態(tài)燃料GK的缸11的平均壓力。在具有用于液體燃料FK的公共軌道噴射系統(tǒng)的雙燃料發(fā)動機中，也在于組合燃料共用操作模式中燃燒液體燃料的所有的缸上調(diào)節(jié)相同的平均壓力。
[0034]燃燒中心和平均壓力的影響可通過基于缸壓力的閉環(huán)燃燒控制或特性曲線控制來實現(xiàn)。
[0035]優(yōu)選地，排他地燃燒液體燃料的缸11或各缸11的缸填充在組合燃料共用操作模式中相對于液體燃料操作模式額外地降低，而在組合燃料共用操作模式中，燃燒氣態(tài)燃料的缸11或各缸11的缸填充相對于氣體燃料操作模式升高。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步發(fā)展，規(guī)定在根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式中，排他地燃燒液體燃料FK的缸11或各缸11以及燃燒氣態(tài)燃料GK的缸或各缸11周期地交替。因此可有利地調(diào)節(jié)驅(qū)動系中的扭轉(zhuǎn)振動水平。
[0037]組合燃料共用操作模式中在排他地燃燒液體燃料FK到利用點火流體ZF燃燒氣態(tài)燃料GK之間的轉(zhuǎn)變過程，以及從燃燒氣態(tài)燃料GK到燃燒液體燃料FK的反向轉(zhuǎn)變可發(fā)生在相應(yīng)的缸上，這與從實踐中已知的雙燃料發(fā)動機知道的類似，其中轉(zhuǎn)變是從液體燃料操作模式到氣體燃料操作模式，或者從氣體燃料操作模式到液體燃料操作模式。根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式中的缸選擇性轉(zhuǎn)變類似地發(fā)生。
[0038]通過利用根據(jù)本發(fā)明的組合燃料共用操作模式的根據(jù)本發(fā)明的方法，液體燃料FK且還有氣態(tài)燃料GK 二者在雙燃料發(fā)動機10的缸11中缸選擇性地燃燒。在此，液體燃料FK在至少一個第一缸中排他地燃燒，且利用點火流體ZF以用于點燃氣態(tài)燃料GK的氣態(tài)燃料GK在至少一個第二缸中排他地燃燒。從而與已知的聯(lián)合燃料共用操作模式(其中在各缸中，同時地燃燒液體燃料且還有氣態(tài)燃料二者)相比，可實現(xiàn)用于雙燃料發(fā)動機10的燃料減少和排放減少。
[0039]組合燃料共用操作模式優(yōu)選地在發(fā)動機的限定的負載范圍中利用，優(yōu)選地在滿發(fā)動機負載的15%和110%之間。
[0040]在六缸發(fā)動機中，依賴于排他地燃燒液體燃料的第一缸的數(shù)量，且依賴于排他地燃燒氣態(tài)燃料(如何合適則利用點火流體)的第二缸的數(shù)量，總?cè)剂舷闹械臍鈶B(tài)燃料消耗的相對構(gòu)成處于0%或16.5%或33%或50%或66%或84.5%或100%。在八缸發(fā)動機中，該相對構(gòu)成處于 0% 或 12.5% 或 25% 或 37.5% 或 50% 或 62.5% 或 75% 或 87.5% 或 100%。
[0041]本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的用于發(fā)動機的控制裝置。該控制裝置優(yōu)選地為發(fā)動機控制單元。其包括用于執(zhí)行該方法的手段，其中這些手段為硬件手段和軟件手段。
[0042]硬件手段包括數(shù)據(jù)接口，以便與在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法時涉及的組件交換數(shù)據(jù)。硬件手段還包括用于數(shù)據(jù)儲存的儲存單元和用于數(shù)據(jù)處理的處理器。
[0043]軟件手段為用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序模塊。
【主權(quán)項】
1.一種用于操作包括多個缸的雙燃料發(fā)動機的方法，其中，在液體燃料操作模式中，在所有的缸中排他地燃燒液體燃料，且在氣體燃料操作模式中，在所有的缸中如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料，其特征在于組合燃料共用操作模式，在至少一個第一缸中排他地燃燒液體燃料，且在至少一個第二缸中，如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在組合燃料共用操作模式中，排他地燃燒液體燃料的缸或各缸，以及如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸周期地交替。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于所有的缸，發(fā)動機具有公共的填充壓力供應(yīng)源，其中，在組合燃料共用操作模式中，使用以下填充壓力，該填充壓力在用于液體燃料操作模式的填充壓力與用于氣體燃料操作模式的填充壓力之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其特征在于，在組合燃料共用操作模式中，排他地燃燒液體燃料的缸或各缸的燃燒中心相對于液體燃料操作模式提前。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，為此，在組合燃料共用操作模式中，對于排他地燃燒液體燃料的缸或各缸，燃料輸送開始相對于液體燃料操作模式提前。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于，在組合燃料共用操作模式中，如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸的燃燒中心相對于氣體燃料操作模式推后。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，為此，在組合燃料共用操作模式中，對于排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸或各缸，點火流體輸送開始相對于氣體燃料操作模式推后。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的方法，其特征在于，在組合燃料共用操作模式中，對于如果合適則利用點火流體來排他地燃燒氣態(tài)燃料的所有的缸，調(diào)節(jié)相同的平均壓力。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，其特征在于，在組合燃料共用操作模式中，對于排他地燃燒液體燃料的所有的缸，調(diào)節(jié)平均壓力，該平均壓力的平均值對應(yīng)于排他地燃燒氣態(tài)燃料的缸的平均壓力。10.—種發(fā)動機的控制裝置，其特征在于用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項的方法的手段。
【文檔編號】F02D19/08GK105937452SQ201610126657
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】M.維爾納
【申請人】曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司