雙燃料共軌系統和從僅柴油運行方法向雙燃料運行方法轉換的方法
2023-08-02 03:10:11 2
雙燃料共軌系統和從僅柴油運行方法向雙燃料運行方法轉換的方法
【專利摘要】一種能以常規模式運行的雙燃料共軌系統，其中相對大量的氣體燃料通過壓縮點燃相對少量的液體柴油燃料被點燃。雙燃料系統可利用單燃料以應急模式運行，其中液體柴油燃料以更高的壓力噴射。當從單燃料應急運行模式向雙燃料常規模式轉換時，每個燃料噴射器的氣體噴嘴腔室中累積的洩漏液體燃料被清除並且在各自的發動機氣缸中燃燒。
【專利說明】雙燃料共軌系統和從僅柴油運行方法向雙燃料運行方法轉
換的方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種雙燃料共軌系統，更具體地涉及從僅柴油運行方法向柴油及氣體燃料運行方法轉換的方法。
【背景技術】
[0002]已知一種相對較新型的發動機力圖利用兩種不同的燃料以獲得與壓燃點火相關聯的效率並結合與燃燒天然氣燃料相關聯的優勢。特別是，一種類型的雙燃料發動機採用在每個發動機氣缸中將少量預噴射的液體柴油燃料壓縮點火，進而點燃更大量的天然氣燃料。在這種類型的發動機的一個策略中，兩種燃料被從與每個發動機氣缸相關聯的單個燃料噴射器直接噴射。例如，美國專利7，627，416教導了一種雙燃料共軌系統，其中液體柴油和天然氣燃料兩者都從與每個發動機氣缸相關聯的單個燃料噴射器噴射。該參考文獻認識至IJ，有可能存在的情況是，當由於天然氣燃料供給用盡或系統中的天然氣部分可能有故障時，該發動機將需要僅用液體柴油燃料運行。然而，該參考文獻沒有認識到與雙燃料共軌系統從僅用柴油的燃料供給模式轉換回到常規的雙燃料模式相關聯的問題和挑戰。
[0003]本發明旨在解決上面提出的一個或多個問題。
【發明內容】
[0004]一種運行雙燃料發動機的方法包括以常規模式和應急(limp home)模式運行雙燃料系統。當以應急運行模式運行時，液體燃料在多個發動機循環中被累積在雙燃料系統的每個燃料噴射器的氣體噴嘴腔室中。當從應急運行模式轉換到常規模式時，累積的液體燃料被氣體燃料替代。當以常規模式運行雙燃料系統時，液體燃料從第一噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內並且氣體燃料從第二噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內。當以應急運行模式運行雙燃料系統時，液體燃料從第一噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內但氣體燃料不從第二噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內。在轉換步驟中，液體燃料從第一噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內，累積的液體燃料從第二噴嘴出口組噴射到發動機氣缸內。
[0005]另一方面，一種雙燃料共軌系統包括多個燃料噴射器，其每個流體連接至氣體燃料共軌和液體燃料共軌的每個。液體燃料供給及壓力控制裝置流體連接至液體燃料共軌。氣體燃料供給及壓力控制裝置流體連接至氣體燃料共軌。電子控制器與所述多個燃料噴射器、所述液體燃料供給及壓力控制裝置和氣體燃料供給及壓力控制裝置進行控制通信。電子控制器包括設置成傳送液體噴射控制信號以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料的應急運行算法，和包括設置成傳送液體噴射控制信號以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料並且傳送氣體噴射控制信號以從第二噴嘴出口組噴射氣體燃料的常規運行算法。該電子控制器還包括設置成產生氣體噴射控制信號以從第二噴嘴出口組噴射在每個燃料噴射器的氣體噴嘴腔室中累積的液體燃料的轉換算法。【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是根據本發明的雙燃料發動機的示意圖；
[0007]圖2是用於圖1發動機的發動機及雙燃料共軌系統的一部分的透視圖；
[0008]圖3是圖2中所示的發動機殼體的一部分的剖視透視圖，用於揭示一個燃料噴射器和發動機氣缸；
[0009]圖4是根據本發明的另一方面的穿過同軸管軸(quill)組件的剖視側視圖；
[0010]圖5是根據本發明的一方面的燃料噴射器的剖視正視圖；和
[0011]圖6是示出從應急運行模式向常規運行模式轉換的方法的邏輯流程圖。
【具體實施方式】
[0012]首先參見圖1-3，雙燃料發動機10包括安裝至發動機殼體11的雙燃料共軌系統20，所述發動機殼體11限定有多個發動機氣缸12。雙燃料共軌系統20包括定位成用於直接噴射到所述多個發動機氣缸12的每個中的剛好一個燃料噴射器25。氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22流體連接至每個燃料噴射器25。雙燃料共軌系統20還包括流體連接到所述氣體燃料共軌21的氣體供給及壓力控制裝置16，以及流體連接到液體燃料共軌22的液體供給及壓力控制裝置17。每個燃料噴射器25的氣體供給及壓力控制裝置16和液體供給及壓力控制裝置17以已知方式與電子發動機控制器15進行控制通信。氣體供給及壓力控制裝置16可包括一個加壓的低溫液化天然氣罐40，其具有流體連接至可變輸出的低溫泵41的出口。裝置16還可包括熱交換器42、累積器44、氣體過濾器43和燃料調節模塊45，用於控制氣體燃料共軌21的供給及壓力。液體供給及壓力控制裝置17可包括柴油燃料箱50、燃料過濾器51和電子控制的高壓燃料泵52，其向液體燃料共軌22供給液體燃料並控制其壓力。
[0013]再參見圖4，雙燃料共軌系統20可包括與每個燃料噴射器25的共同的錐形座27密封接觸的具有內管軸32和外管軸33的同軸管軸組件30。同軸管軸組件30的塊體31可與氣體燃料線路段18和液體燃料線路段19鏈式連接在一起以分別限定氣體燃料共軌21和液體燃料共軌22。鏈式連接中的最後一個同軸管軸組件30可在圖2中示出的配接件位置具有一組插頭。同軸管軸組件30流體定位於多個燃料噴射器25的每個和氣體燃料共軌21與液體燃料共軌22的每個之間。
[0014]每個同軸管軸組件30可包括與塊體31在載荷調節位置56接觸的具有樞轉表面75的載荷調節夾鉗34，所述載荷調節位置56由內管軸32的軸線29相交形成。載荷調節夾鉗34可限定分別接收第一緊固件81和第二緊固件80的緊固件插槽77和緊固件孔76。載荷調節夾鉗34響應於對所述第一和第二固定件81、80的調節在載荷調節位置56上樞轉。緊固件80和81被分別接收於塊體31的緊固件孔54和緊固件插槽55中。
[0015]每個同軸管軸組件30的每個塊體31限定有氣體燃料共軌21的垂直於內管軸32的軸線29取向的部段。氣體燃料通路60在一端通向氣體燃料共軌21內和在另一端通向燃料噴射器25的第一燃料入口 101內。氣體燃料通路60的一個部段位於內管軸32與外管軸33之間。每個塊體31還限定有液體燃料共軌22的一個部段。液體燃料通路61在一端通向液體燃料共軌22內並在其對向端通向燃料噴射器25的第二燃料入口 102內。
[0016]為了捕獲發動機10在製造完成後的第一次運行過程中經常釋放至燃料流內的金屬碎屑，同軸管軸組件30可包括氣體燃料流線式過濾器36和液體燃料流線式過濾器37。在所示實施例中，液體燃料流線式過濾器37可設置於內管軸32內。氣體燃料流線式過濾器36被示出為設置於外管軸33內。本領域技術人員將理解，流線式過濾器36和37可設置於其他位置，或省略，而不脫離本發明的範圍。
[0017]再參見圖5，根據本發明的燃料噴射器25包括限定有第一噴嘴出口組103、第二噴嘴出口組104和排放出口 105的噴射器體部100。噴射器體部100還限定有第一燃料入口101和第二燃料入口 102，其在圖4的穿過燃料噴射器25的共用錐形座27剖開的剖視圖中可見。噴射器體部100內設置有第一控制腔室106和第二控制腔室107。第一單向閥元件110具有暴露於第一控制腔室106的流體壓力的關閉液壓表面112。該第一單向閥元件110可在所示關閉位置和打開位置之間移動，其在所述關閉位置與第一座108接觸以使第一燃料入口 101與第一噴嘴出口組103流體阻斷，並在所述打開位置與第一座108不接觸以使第一燃料入口 101與第一噴嘴出口組103經由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通。第二單向閥元件120具有暴露於第二控制腔室107的流體壓力的關閉液壓表面121。第二單向閥元件120可在所示閉合位置和打開位置之間移動，其在所述閉合位置與第二閥座113接觸以使第二燃料入口 102與第二噴嘴出口組104流體阻斷，在所述打開位置與第二閥座113不接觸以使第二燃料入口 102與第二噴嘴出口組104經由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通。這樣，第一燃料(例如天然氣)穿過第一噴嘴出口組的噴射由第一單向閥元件110的移動輔助，而第二燃料(例如液體柴油)穿過第二噴嘴出口組104的噴射由第二單向閥元件120的運動輔助。本領域技術人員將會理解，可期望第一和第二噴嘴出口組103、104每個都包括布置成以本領域公知的方式圍繞各自的中心線的六個噴嘴出口。然而，噴嘴出口組103和104的每個可包括少至一個噴嘴出口或以任何布置的任何數量的噴嘴出口，而不脫離本發明。
[0018]第一控制閥元件130設置於噴射器體部100中並可沿第一位置與第二位置之間的共同的中心線125移動，所述第一位置與平面座151接觸，第一控制腔室106與排放出口105在該處被流體阻斷，第一控制腔室106與排放出口 105在所述第二位置經由控制通路133流體連接。當第一控制腔室106流體連接至排放出口 105時，第一控制腔室106中的壓力下降，解除施加於關閉液壓表面112上的壓力以允許第一單向閥元件110抬起以輔助第一燃料(例如天然氣)穿過第一噴嘴出口組103噴射。第二控制閥元件135設置於噴射器體部100中並可沿第一位置與第二位置之間的共同的中心線125移動，在所述第一位置與平面座156接觸，第二控制腔室107與排放出口 105在該處被流體阻斷，第二控制腔室107與排放出口 105在所述第二位置流體連接。當第二控制腔室107流體連接至排放出口 105時，作用於關閉液壓表面121的流體壓力被釋放以允許第二單向閥元件120抬起至打開位置以輔助第二燃料(例如液體柴油)穿過第二噴嘴出口組104噴射。
[0019]在所示實施例中，第二控制閥元件135與共同的中心線125相交，但第一控制閥元件130限定有穿過其的孔131並且該孔131與共同的中心線125同心。在所示的燃料噴射器25中，相應的控制閥元件130、135可通過第一和第二電致動器111、122被分別移動到各自的第一和第二位置之一。控制閥元件130、135可通過彈簧146、147偏置到它們各自的第一位置和第二位置之一。特別是，第一銜鐵141可附接至與第一控制閥元件130接觸的推動件145。第一銜鐵141、推動件145和第一控制閥元件130可由偏置彈簧146偏置到與平面座151接觸的所示位置。控制閥元件130可通過自對準特徵136的動作繞垂直於共用中心線125的軸線輕微地旋轉，其允許每次控制閥元件130接觸平面座151時凸形表面137在凹形支承表面138上移動。這樣，第一銜鐵141能被看作是可操作地聯接以移動第一控制閥元件130，第二銜鐵142被可操作地聯接成通過多個推動件143移動第二控制閥元件135。共同的定子144將第一銜鐵141從第二銜鐵142隔開。
[0020]第一控制閥元件130與平面座151分別在第一位置接觸和在第二位置脫開。同樣地，第二控制閥元件135與平面座156分別在第一位置接觸和在第二位置脫開。座151和156的任一個或兩個可以是錐形座。第一控制閥元件130可被聯接成與第一銜鐵141 一起響應於安裝在共用定子144中的下線圈的斷電而移動。當安裝在共用定子144中的下線圈通電時，銜鐵141和推動件145向上提升，允許在控制通路133中的高壓推動第一控制閥元件130與平座151脫開接觸以使控制腔室106流體連接至排放出口 105。第一控制腔室106和第二控制腔室107總是可經由圖5的剖視圖中不可見的通路流體連通至第二燃料入口 102。這樣，源自第二燃料入口 102的液體柴油可被用作控制流體進而控制第一單向閥元件110的操作以輔助氣體燃料噴射動作並且控制第二元件120以輔助液體燃料噴射動作。
[0021]一種總是流體連接至第二燃料入口 102的環形的液壓鎖緊密封件132對於抑制燃料氣體從氣體噴嘴腔室115向上進入控制腔室106的遷移是有用的。氣體噴嘴腔室115總是經由在圖5中不可見的通路流體連接到第一燃料入口 101。具體參見圖4和5，本發明教導了一種策略以抑制液體燃料在一定條件下從各自的燃料噴射器25向氣體燃料共軌21轉移。當雙燃料共軌系統20以常規模式運行時，液體燃料共軌22可維持在中高壓(例如，可以是40MPa)，以及氣體燃料共軌21可維持在中低壓(例如，可以是35MPa)。這個輕微的壓力差是為了抑制氣體燃料洩漏到燃料噴射器25的液體燃料的部分內和進而洩漏到整個雙燃料共軌燃料系統20內。加入液壓鎖緊密封件132是另一個特徵以抑制氣體燃料遷移到雙燃料共軌系統20的液體燃料側內。但是，可預期的是，在常規運行模式期間一定量的液體燃料可洩漏至系統的氣體燃料側，但這種少量的洩漏可被鼓勵以便於運動部件的適當的潤滑。例如，少量的液體柴油燃料可以在常規運行模式中從液壓鎖密封132向下洩漏至氣體噴嘴腔室115內。可期望該少量的液體柴油隨每次氣體噴射動作從噴嘴出口組103噴出。該少量洩漏的液體柴油可以用於在常規運行模式中幫助潤滑第一單向閥元件110和座108的導向運動。
[0022]雙燃料共軌燃料系統還可具有單燃料運行模式，其中只有液體柴油燃料用於為發動機10提供動力。這種運行模式可被稱作應急運行模式，因為當氣體燃料供給被耗盡時該運行優選該模式。當以應急運行模式運行時，電子控制器15可使液體燃料共軌22維持在高壓(例如，可以是80MPa)，而在氣體燃料共軌21中的壓力可允許衰減，並且可緩慢地降至低至大氣壓力。在應急運行模式中，發動機10作為傳統的柴油發動機運行，其中液體柴油燃料穿過噴嘴出口組104在一定時機噴射足夠的量以壓縮點燃。另一方面，在常規運行模式中，可期望相對較少量的預噴射液體柴油穿過噴嘴出口組104以壓縮點燃，進而點燃穿過噴嘴出口組103噴射的更大量的氣體燃料以向常規運行的發動機10提供動力。由於在應急運行模式期間液體燃料和氣體燃料之間存在更高的壓力差，可以預期洩漏到雙燃料共軌系統20的氣體側的液體燃料比在兩種燃料之間有較小的壓力差的常規運行模式期間洩漏的液體燃料更多。因為很少或幾乎沒有氣體燃料在應急運行模式中被利用，並且因為液體燃料向氣體燃料側內的洩漏率更大，本發明教導了引入一個單向閥66或67以防止在氣體噴嘴腔室115中累積洩漏的液體柴油最終到達和進入氣體共軌21。具體參見圖4，在一具體實施例中，單向閥66可位於從第一燃料入口 101延伸至個體燃料噴射器體部100內的氣體噴嘴腔室115的通路中。另一方面，圖4還示出了替代的位置，其中，單向閥67可定位於氣體燃料通路60中，例如塊體31內。本領域技術人員將理解，在應急運行模式中單向閥66或67阻斷洩漏的液體燃料向氣體燃料共軌21的轉移，但是在常規運行模式中是開放的並允許氣體燃料向氣體噴嘴腔室115自由流動。
[0023]再參見圖1，雖然不是必要的，雙燃料共軌系統20還可包括電子控制的隔離閥46，其可操作地設置於氣體燃料供給及壓力控制裝置16與氣體燃料共軌21之間。隔離閥46可向關閉位置機械地偏置，但可響應於來自電子控制裝置15的控制信號移動至打開位置。當雙燃料共軌燃料系統20以常規模式運行時，電子控制器15可使隔離閥46維持於打開位置。然而，在該系統轉換到應急運行模式的動作中，電子控制器15可關閉隔離閥46以將氣體供給及壓力控制裝置16與可進入雙燃料共軌系統20的氣體側內的任何洩漏的液體柴油燃料流體地隔離。
[0024]本發明認識到的是，氣體燃料和液體燃料具有不同的能量密度值，由此，當使雙燃料共軌系統20從應急運行模式轉換回到常規運行模式時應小心。一個示例性的場景可以是以常規模式運行直到它的氣體燃料供給被耗盡時的採礦卡車，在該點，發動機10會轉換成單燃料供給模式或應急運行模式。當液化天然氣罐40被再填充後，有可能希望從應急運行模式轉換回常規模式以再次為發動機10提供液體柴油和天然氣燃料兩者。本發明認識到的是，在要求大的氣體燃料噴射動作之前應小心清除或排出個體燃料噴射器25的氣體噴嘴腔室115中累積的液體柴油燃料。換句話說，在轉換期間從氣體噴嘴腔室115誤噴射大量液體柴油燃料可破壞整體燃料供給邏輯，導致發動機轉速激增而陷入混亂的發動機調速器響應。這樣，本發明教導了通過首先要求從氣體噴嘴腔室噴射少量累積液體柴油燃料並同時維持所需發動機動力和如應急運行模式那樣利用液體柴油燃料作為主要燃料供給而從應急運行模式向常規模式轉換。檢測到氣體噴嘴腔室115中的全部或大部分累積液體燃料已被清除後，本發明教導了用增加氣體燃料噴射量替代液體燃料噴射量以繼續維持發動機在所需轉速和載荷下運行。隨著氣體燃料替代策略繼續，該策略將最終達到對應於常規模式運行的氣體燃料與液體柴油燃料的比率。在這一點上，所述邏輯可隨後轉換成以常規模式運行，其中少量的預噴射的柴油被壓縮點燃以進而點燃較大量的噴射的氣體燃料。當以應急運行模式運行時，可期望液體燃料在多個發動機循環中累積在雙燃料共軌系統20的每個燃料噴射器25的氣體噴嘴腔室115中。這種累積的液體燃料將在從應急運行模式轉換到常規模式時被氣體燃料替代。當轉換時，液體燃料會繼續從噴嘴出口組104噴射，累積的液體燃料將通過氣體噴嘴出口組103噴射到各自的發動機氣缸內。
[0025]從應急運行模式轉變到常規模式可包括一些措施以確認該累積的液體燃料已經在完成轉換之前被噴射。例如，確認累積的液體燃料已被全部噴射的方式之一是檢測氣體燃料從氣體噴嘴出口組103的噴射。檢測氣體燃料的噴射可通過測量響應於每個發動機氣缸中的燃燒動作的發動機轉速和發動機轉矩中的至少一個來間接確定。例如，對於給定的噴射持續時間，並假設液體燃料和氣體燃料等體積的，可以根據被燃燒的液體柴油燃料與氣體燃料的比較來預期發動機轉速或轉矩激增。這樣，氣體噴射控制信號可以是發動機轉速和/或轉矩中可測量的差異的持續時間，這使得可區分被噴射的是氣體燃料還是液體燃料。
[0026]在所示實施例中，第一單向閥元件110和第二單向閥元件120沿平行於共用的中心線125但與其間隔開的每個各自的線移動。但是，本領域技術人員將理解，該結構可以是不同的。例如，雙同心單向閥元件與共同的中心線125同心也將落入本發明的範圍內。
[0027]工業實用性
[0028]本發明廣泛地適用於利用兩個流體地分開的共軌向與每個發動機氣缸相關聯的單燃料噴射器輸送燃料的任何發動機。在不脫離本發明的情況下，各個共軌的內容物可以在壓力、化學特性和相位關係中的至少一個上有所不同。在所示的示例中，各個共軌可通過分別在不同的壓力下容納加壓天然氣和柴油燃料而在所有三個方面都不同。本發明也適用於雙燃料共軌系統，其具有使用兩種燃料以常規模式運行的能力，以及在發動機僅由單個燃料供給的以應急運行模式運行的能力。例如，應急運行模式可對應於由於無氣體燃料可用而使用液體柴油燃料。本發明特別適用於從單燃料供給的應急運行模式轉換到雙燃料供給的常規模式的策略。
[0029]再參見全部圖1-5，運行雙燃料發動機10的方法首先通過將雙燃料共軌系統20組裝至發動機殼體11。氣體燃料從氣體燃料共軌21通過同軸管軸組件30相應地供給至多個燃料噴射器25的每個。同樣地，液體燃料從液體燃料共軌21通過同軸管軸組件30相應地供給至多個燃料噴射器25的每個。當以常規模式運行時，氣體燃料響應於從電子發動機控制器15傳遞至燃料噴射器25的氣體燃料噴射信號從每個燃料噴射器25噴入發動機氣缸12。來自燃料噴射器25的液體燃料響應於來自電子發動機控制器15的液體燃料噴射信號直接從相同的燃料噴射器25噴射到發動機氣缸12內。
[0030]運行雙燃料發動機10的方法包括優選地大部分時間以常規模式運行雙燃料系統
20。優選地在少量時間內，雙燃料共軌系統20將以應急運行模式運行，這可能是由於氣體燃料供應被耗盡或也許在氣體燃料系統的某些故障引起切換至單燃料模式。當以常規模式運行時，液體燃料從液體噴嘴出口組104噴射並且氣體燃料從氣體噴嘴出口組103噴射到發動機氣缸12內。當以應急運行模式運行雙燃料共軌系統20時，液體燃料從液體噴嘴出口組104噴射，但是氣體燃料不從氣體噴嘴出口組103噴射至發動機氣缸12內。當以應急運行模式運行時，電子控制器15將採取行動以維持液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率在較高水平，但以常規模式運行雙燃料共軌系統10時，維持該比率在較低水平。當以應急運行模式運行時，單向閥66、67將有效地阻擋洩漏的液體燃料到達氣體燃料共軌21。如果配備有隔離閥46，運行方法可以包括將氣體燃料供給及壓力控制裝置16與氣體燃料共軌21在應急運行模式中隔離，而不是在常規模式中隔離。
[0031]現在具體參見圖6，其示出了根據本發明的燃料供給轉換控制算法160的一個示例。該算法開始於橢圓161，並前進至用於以應急模式運行的方框162。在方框163中隔離閥46被關閉。在方框164中液體燃料軌壓維持在較高水平，例如可以是80MPa。在問詢166處邏輯確定是否轉換到常規模式。如果不是，則邏輯返回方框162以繼續在應急模式運行。如果問詢166的回覆是肯定的，則邏輯前進到方框167，其中隔離閥46在該處被打開。接著，在方框168啟動氣體燃料供給及壓力控制裝置以開始供給氣體燃料共軌21。在方框169中，氣體燃料的軌壓升高。在方框170中，液體燃料的軌壓降低。例如，氣體燃料共軌21可以升高至接近或略高於可以是35MPa的常規運行壓力。另一方面，液體軌壓可以開始從SOMPa逐步降低至接近常規模式的壓力，這可對應於40MPa。取決於硬體和偏好等方面考慮，液體燃料軌壓可以維持在其高水平，而不是降低，直到後面的轉換。在方框171中，電子控制器15確定和傳送液體燃料噴射控制信號。此外，在方框172中，邏輯將為燃料系統20的氣體側確定並傳送液體燃料清除控制信號。例如，電子控制器15可以傳送氣體燃料噴射控制信號以打開氣體噴嘴出口組103，從而噴射氣體噴嘴腔室115中的少量的累積液體柴油燃料。這些清除噴射動作的持續時間可能相對較短，使得噴射量是小的，但有足夠的停留時間，使得可直接或間接地檢測從氣體噴嘴出口組103噴射的是液體還是氣體燃料。該檢測可發生在方框173中，如通過監測響應於與從方框172噴射的累積液體燃料相關聯的燃燒動作的發動機轉速和/或轉矩。在問詢174中，邏輯詢問氣體燃料噴射是否已被確認。換句話說，如果檢測步驟173檢測到現在正在噴射的是氣體燃料而不是液體柴油，問詢174會返回一個肯定的響應。另一方面，如果該邏輯繼續檢測剩餘的累積液體柴油燃料的液體燃料噴射，問詢174會返回一個否定響應並循環回到方框169以繼續增加氣體燃料軌壓。邏輯169-174的部分可繼續一短時間的少量噴射直到邏輯確認所有累積的液體柴油燃料已從所有燃料噴射器25的氣體噴嘴室115中清除。同時，發動機將繼續在一個期望的水平被提供動力，通過來自液體噴嘴出口組104的相對較大的液體柴油燃料噴射，如同發動機繼續基本上以應急模式運行。
[0032]然而，可能在低載荷或可以是甚至空轉狀態發生轉換，該邏輯可準備在某個升高的載荷以及轉速條件下繼續運行。成功確認累積的液體柴油燃料已被噴射和氣體燃料現在正從氣體噴嘴出口組103噴射之後，該邏輯將前進到方框175並開始用氣體燃料替代液體燃料，用於必要的維持所需的發動機轉速和載荷。方框176中，邏輯將液體燃料壓力向中高壓力調節，如與常規運行模式相關聯的40MPa。在方框177中，氣體燃料軌壓將向中低水平調節，如對應於常規模式的35MPa。在方框178中，電子控制器15將確定並傳送液體燃料噴射控制信號。在方框179中，電子控制器將確定和傳送氣體燃料噴射控制信號。在邏輯的這一部分，並根據方框175,氣體燃料噴射與液體燃料噴射的比率可以在連續的發動機循環中隨每次問詢180返回否定結果而增加，並將邏輯返回到方框175。在問詢180中，邏輯將確定替代氣體燃料的液體燃料是否已到達液體燃料噴射量對應於常規模式水平的水平。換句話說，在常規模式期間僅需要有少量預先液體柴油噴射量以點燃更大量的氣體燃料，該氣體燃料提供了發動機運行的常規模式期間的大部分燃料供給。如果問詢180返回一個肯定的響應，則邏輯前進到方框181，並發動機被重新評估，現在以常規模式運行。該發動機能被認為是以應急模式運行時被減載運行，因為全載荷運行發動機動力可能無法使用。在方框182中，邏輯將保持液體燃料軌壓處於中高水平，而且在方框183中使氣體燃料軌壓維持在中低水平。這樣，當共軌燃料系統20以應急模式運行時，液體燃料共軌壓力與氣體燃料共軌壓力的比率會很高。另一方面，當系統20以常規模式運行時，液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率將維持在較低水平。在方框184中，邏輯將確定與傳送液體燃料噴射控制信號，如需要少量預噴射用於壓縮點燃較大量的氣體燃料，該氣體燃料是在方框185中響應於確定和傳送氣體燃料噴射控制信號而提供的。該邏輯在橢圓186處結束。
[0033]應理解的是，上面的描述僅用於說明的目的，並且不旨在以任何方式限制本發明的範圍。因此，本領域技術人員將理解，本發明的其它方面能從研究附圖、
【發明內容】
和所附權利要求中獲得。
【權利要求】
1.一種運行雙燃料發動機的方法，包括以下步驟: 以常規模式運行雙燃料系統； 以應急模式運行雙燃料系統； 當以應急模式運行時，在多個發動機循環中，在雙燃料系統的每個燃料噴射器的氣體噴嘴腔室中累積液體燃料； 通過用氣體燃料排出累積的液體燃料來從應急運行模式向常規模式轉換； 當雙燃料系統以常規模式運行時，從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和從第二噴嘴出口組噴射氣體燃料到發動機氣缸內； 當雙燃料系統以應急模式運行時，從第一噴嘴出口組噴射液體燃料但不從第二噴嘴出口組噴射氣體燃料到發動機氣缸內；和 在轉換步驟期間，從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和從第二噴嘴出口組噴射累積的液體燃料到發動機氣缸內。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述轉換步驟包括確認累積的液體燃料在所述轉換步驟結束之前已經被噴射； 所述確認步驟包括檢測從第二噴嘴出口組的氣體燃料的噴射。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述確定步驟包括測量響應於每個發動機循環的燃燒動作的發動機轉速和發動機轉矩中的至少一個。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 當所述雙燃料系統以應急模式運行時，將液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率維持在高水平； 當所述雙燃料系統以常規模式運行時，將液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率維持在低水平。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉換步驟包括: 打開隔離閥，使得氣體燃料供給及壓力控制系統與氣體共軌流體地分開；和 提高氣體燃料共軌中的壓力。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉換步驟包括用氣體燃料噴射替代液體燃料噴射以在每個發動機氣缸中供給燃料； 替代步驟包括在連續的發動機循環中增加氣體燃料噴射與液體燃料噴射的比率。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，轉換步驟包括降低液體燃料共軌中的壓力。
8.一種雙燃料共軌系統，包括: 氣體燃料共軌； 液體燃料共軌； 多個燃料噴射器，每個燃料噴射器都液體聯通至所述氣體燃料共軌和所述液體燃料共軌的每個； 流體連通至所述液體燃料共軌的液體燃料供給及壓力控制系統； 流體連通至所述氣體燃料共軌的氣體燃料供給及壓力控制系統； 電子控制器，該電子控制器與多個燃料噴射器、所述液體燃料供給及壓力控制系統和所述氣體燃料供給及壓力控制系統進行控制通信，其包括設置成用於傳送液體噴射控制信號以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料和傳送氣體噴射控制信號以從第二出口組噴射液體燃料的應急運行算法，還包括設置成用於傳送液體噴射控制信號以從第一噴嘴出口組噴射液體燃料的常規運行算法，又包括設置成用於產生氣體噴射控制信號以從第二出口組噴射每個燃料噴射器的氣體噴嘴腔室中累積的液體燃料的轉換算法。
9.根據權利要求8所述的雙燃料共軌系統，其特徵在於， 所述應急運行算法設置成用於將液體共軌壓力與氣體共軌壓力之間的比率維持在高水平； 其中所述常規算法設置成用於將液體共軌壓力與氣體共軌壓力的比率維持在低水平; 單向閥，其可操作地設置成用於阻斷液體燃料從多個燃料噴射器的每個向氣體共軌的移動；和 電子控制的隔離閥，其可操作地定位於所述氣體燃料供給及壓力控制系統與所述氣體共軌之間；和 所述轉換算法設置成產生隔離閥打開信號以打開隔離閥，並產生氣體軌壓控制信號以提高氣體燃料共軌中的壓力。
10.根據權利要求9所述的雙燃料共軌系統，其特徵在於， 所述轉換算法還設置成用於改變連續的液體噴射控制信號和氣體噴射控制信號以從每個燃料噴射器中用氣體燃料噴射替代液體燃料噴射； 所述轉換算法還設置成用於改變連續的液體噴射控制信號和氣體噴射控制信號以在連續的發動機循環中增加氣體燃料噴射與液體燃料噴射的比率； 所述轉換算法還設置成用於產生液體軌壓控制信號以降低液體燃料共軌中的壓力；以及 所述轉換算法還設置成用於檢測氣體燃料從每個燃料噴射器的第二噴嘴出口組的噴射。
【文檔編號】F02M43/00GK103912422SQ201410001079
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2013年1月2日
【發明者】D·帕克特, S·T·格蘭特, F·隆巴爾德 申請人:卡特彼勒公司