氣體燃料發動機進氣密度控制系統的製作方法

2023-05-20 17:23:21 2

專利名稱：氣體燃料發動機進氣密度控制系統的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種氣體燃料內燃機，更詳細地說，涉及一種具有排氣再循環的發動機，該排氣再循環用於調節供應給所iij良動機的氣體混合 物的密度。
背景技術：
氣體燃料內燃機早已已知，並且在當今社會中變得日益普遍。典型的 氣體燃料內燃機與傳統的液體燃料內燃機的區別主要在於，在發動機中燃 燒氣體，例如甲烷、天然氣、乙烷、丙烷等或某些混合氣，而不是燃燒來 自噴油器或化油器的液體燃料的霧化油霧。使用氣體燃料而不是液體燃料 例如汽油或柴油在調節供應給發動機的燃料量方面提出了挑戰。例如，在 某些發動機中將不連續的一定量的液體燃料直接噴4動機氣缸或預燃燒 室比輸送可燃氣體的經過計量的進氣相對容易。所述的在氣體燃料發動機 中燃料計量挑戰的其中一個原因涉及在溫度改變時氣體的體積和/或壓力 會變化。然而，氣體燃料發動機可提供顯著的優點，其中之一是某些排氣汙染 物的減少。例如，燃燒氣體如曱烷的內燃機排放物中，即使有未燃燒的碳 氬化合物物質或炭黑，其量也很少。氣體燃料內燃機比傳統的液體燃料內 燃機也可更好地適合於偏遠環境，在那些地方可以供給可燃氣體例如天然 氣，但精煉的碳氫燃料費用高昂或根本無法供應。作為燃料的碳氫化合物，無論是氣態還是液態，其燃燒不可避免地會 產生某些汙染物。多年來，工程師已想出很多用於減少發動機排放物中某 些汙染物的方法。對燃料噴射量和噴射正時的複雜的控制、燃料添加劑和催化轉化器都代表了提高各種內燃機的經濟性和排放性能的努力。雖然在內燃機中用氣態碳氫化合物代替液態碳氫化合物提供了固有的優點，但工程師在不斷地尋求改進。關注的一種汙染物一般已知為NOx。 NOx涉及幾種類型的氮氧化物組分，這幾種類型的組分在每個分子內與單 個氮原子結合的氧原子的數量不同。由Toelle的美國專利No. 4,173,205已知一種在汽油內燃機中降低NOx 組分的排放的嘗試。Toelle描述了一種系統，在該系統中閉環排氣再循環 系統將來自發動機的排氣泵入發動機進氣歧管中。Toelle系統是電子控制 系統，並使用查詢表，該查詢表具有對應於給定的節氣門位置和發動機轉 速的推定歧管氣壓最優值。在排氣再循環系統中的電子控制閥調節成用於 提供相對更多或更少的所需的排氣再循環流量，以減少NOx排放物。Toelle 給出了在內燃機中減少NOx的一種嘗試，然而這種設計也有其缺點，主 要在於單獨的歧管氣壓僅代表發動機排氣中的NOx含量的近似預測。在Boley等人的美國專利申請出版物No. 2004/0024518中給出了另一 種已知的用於限制NOx生成的詔:計。Boley等人二沐述了一種系統，該系統 中i^v發動機的燃燒用混合物的密度被調節成用於調節發動機的NOx輸 出。Boley等人講述了使用質量流傳感器或壓力與溫度傳感器的組合來確 定燃燒用混合物的密度。已知，可通過增加i^J良動機的燃料流和/或空氣 流來將燃燒用混合物密度調節到所想要的水平。雖然Boley等人的設計提 供了一些優點，但僅通過調節混合物中空氣相對於燃料的相對含量來調節 燃燒用混合物的密度，這可能會將發動機限制在某些運行方案中。本發明的目的在於，解決上述的一個或多個問題或缺點。發明內容一方面，本發明提供了一種氣體燃料發動機。該發動機包括排氣再循 環系統，該排氣再循環系統具有可調節的流量，並可運行以給至少一個發 動機氣缸供給排氣。所述發動機還包括用於確定表徵供應給該發動機的氣 體混合物密度的值的裝置、以及用於至少部分地根據上述值調節通過排氣再循環系統的流量的裝置。另 一方面，本發明提供了一種包括計算機可讀的數據儲存介質的製品。 排氣控制算法記錄在所述介質上，該算法包括用於確定表徵在內燃機中的 氣體混合物密度的值的方法/裝置。該控制算法還包括用於至少部分地根據 上述值設置發動機中發動機排氣再循環流量的方法。又一方面，本發明提供了一種操作具有排氣再循環系統的氣體燃料發 動機的方法。該方法包括確定表徵供應給該發動機的氣體混合物密度的值 的步驟。該方法還包括至少部分地根據上述值通過設置排氣再循環流量來將發動機的NOx輸出設置在預定範圍內。


圖1示出根據本發明的氣體燃料內燃機的示意圖；圖2示出用於說明操作根據本發明的發動機的方法的;t^呈圖；圖3示出用於說明調整根據本發明的發動機的方法的流程圖。
具體實施方式
參照圖1,圖中示出氣體燃料內燃機IO。發動機10基本上適合於需要 內燃機動力源的任何應用場合，特別是很好地適合於需要限制某些汙染物 例如NOx組分排放的應用場合。大體上，發動機10包括用於確定表徵氣 體混合物，例如i^A^L動機缸體12中的燃燒用混合物的密度的值的裝置， 和用於至少部分地根據所確定的值設定排氣再循環流量的裝置。泵入發動 機進氣裝置中的排氣將氣體混合物的密度朝想要的密度調節。在氣體燃料 是一部分氣體混合物的情況下，氣體混合物的密度可描述為氣體混合物或 燃燒用混合物的"進氣密度"。只要可計算或估算出i^發動機的主要氣 體的密度，就可獲得用於設置或調節排氣再循環流量的有用的"值"。在 一最優選的實施例中，通過所述值來確定和表示氣體燃料、排氣和空氣的 混合物的實際進氣密度。在目標氣體混合物不包括燃料的其它實施例中， 該氣體混合物的密度或估算密度可用作用於調節或設置排氣再循環的操作值，或者該密度或估算密度可與後續添加的燃料壓力的值或估算值相關聯地使用。當排氣泵入氣體混合物中時，排氣用作惰性的(inert)氣體冷源， 從而增加氣體混合物的密度，同時降4議動機10的NOx排放。因此，根據發動機10的特定的設計和運行，可在發動機10的進氣系 統的多個位置處進行密度測量或近似表示。例如，在發動機10在進氣歧管 上遊使用傳統的氣體燃料、空氣和排氣混合物的情況下，如文中所述，本 文公開的系統和方法將優選測量、估算或近似表示整個混合物的進氣密度。 在發動機10例如使用直接噴射或進氣口噴射的情況下，僅空氣和排氣的混 合物的密度可測量或估算。本領域技術人員將認識到，有很多獲得上述"值，， 的方法，多種發動機i殳計和運行方案可很好地適合於操作，並根據文中的 教導進行構造。文中使用的短語"表徵……的值"應理解成包括具有直接影響的特性 或值，例如密度或進氣密度的直接測量值，以及與具有直接影響的特性或 值具有已知關係的其它值。"值，，本身應理解成包括數量、代碼和/或信號。 而這裡討論的"信號"應類似地理解成廣泛地指在發動機10的各個部件之 間的各種通信。發動機10包括其中具有至少一個氣釭的發動機釭體12,並優選燃燒 氣態碳氬化合物燃料或包含例如甲烷或丙烷的燃料混合物。應當認識到， 可使用任何合適的氣態燃料。例如，可使用室溫下呈液態的、揮發的、較 重的碳氬化合物燃料，而不會偏離本發明的範圍。發動機10還優選包括與發動機進氣通道23相連接的燃料進口 20和進 氣口 22。設有燃料計量閥18,並優選布置在向發動機釭體12和相關的至 少一個氣缸供給燃燒用混合物的進氣歧管24的上遊。如文中所述，發動機 IO也可以是直接噴射或進氣口噴射發動機，或者可包括預燃燒室。本領域 內/>^的入傳感器16優選位於排氣出口通道25中，並包括可與燃料計量 閥18直接或間接通信的裝置。傳統的三元催化器14優選位於排氣通道25 中，以減少汙染物排放，如文中所述。其它類型的催化系統例如可代替三 元催化器14，而不會偏離本發明的精神和範圍。發動機10還包括可操作以使排氣從排氣通道25優選循環至進氣通道 23的排氣再循環系統或迴路28。在發動機10中，排氣被示出從催化器14 下遊的排氣通道25供給。在這一實施例中，文氏管52或某個其它裝置優 選安裝在進氣通道23中，以有助於經由供給管道29優選從該文氏管與燃 料進口 20連接處的上遊向進氣通道23傳輸排氣。這是因為排氣中的壓力 降低通常源自排氣穿流催化器14,某些用於輔助給進氣通道23供給排氣 的裝置通常是想要的。應當認識到，排氣也可從催化器14上遊的某一位置 處獲取或抽取。在這一實施例中，減小或消除了補充泵入排氣的需求，文 氏管也不是必需的，因為催化器14上遊的排氣的壓力通常足以循環排氣。 在圖1中以虛線示出了用於此目的的上遊的供給管路28a。此外，除了從 燃料進口 20與進氣通道23的連接處的上遊供給排氣外，在上述任一實施 例中可在燃料進口 20的下遊提供排氣。進氣通道23和燃料進口 20之間的 連接處下遊的供給管道29a在圖1中以虛線示出。排氣再循環系統28還優 選包括排氣中間冷卻器40例如傳統的熱交換器和可調節的排氣控制閥30。優選也設有優選包括可編程微處理器的電子控制模塊60，該電子控制 模塊可操作以控制發動機10的各個部件，如文中所述。控制模塊60優選 經由通信鏈路62與X傳感器16通信。傳感器16例如可構造成產生傳送給 控制模塊60的周期性的信號，或控制模塊60本身可啟動傳感器16以確定 對排氣(測量信號)的讀取。在任一情況下，控制模塊60優選可操作以確 定X值或發動機的空燃比。控制模塊60還優選可操作，以經由通信鏈路 64利用燃料計量閥18來調節燃燒用混合物的燃料與空氣的比率。通常想要以儘可能接近燃燒用混合物中的燃料和空氣的理想配比的量 來運行發動機IO。在理想配比的燃料與空氣的比率下，X等於l。因此， 控制模塊60將連續地或有規律地計算X值並根據需要朝所想要的比值來調 節燃料與空氣的比率。例如，在計算的X值表明混合物過濃的情況下，燃 料計量閥18可調節成用於減小供應給進氣通道23的燃料量。在X值表明 混合物過於稀薄的情況下，控制模塊60可調節燃料計量閥18以增加供應 給進氣通道23的燃料量。通常，發動機10的負荷可粗略地與空燃比相關。因此，X值的計算和燃料與空氣比率的調節基本上可以是精細調節。換句話說，可利用控制模塊60，至少部分地通過參考預存的基於不同的發動機 負荷水平的燃料空氣比率的特性曲線圖來進行該(調節)過程，該控制模 塊可在調節燃料和/或空氣的供給中依次對較精細的調節進行控制。本領域 技術人員會認識到，存在其它合適的用於在或接近於理想空燃比的情況下 運行發動機的裝置，可使用這些其它的裝置而不會偏離本發明的範圍。 控制模塊60還優選經由通信鏈路66與排氣再循環閥30通信，並可操因此，優選包括空氣、燃料和可變量的再循環排氣的燃燒用混合物輸送到 進氣歧管24。在直接噴射或進氣口噴射的設計中，混合物將是空氣加上可 變量的再循環排氣。在一優選實施例中，至少部分地根據供應給發動機10的氣體混合物的 所想要的密度，最優選地至少部分地根據氣體燃料、空氣和排氣的混合物 的進氣密度，來調節排氣流量。已發現，混合物的進氣密度與排氣流中的 NOx含量有關。因此，可改變排氣再循環的流量以調節混合物的密度，以 ;M目應地改變發動機排氣的NOx含量。通常，較高的密度引起生成較少的 NOx。然而，如果密度過高一一例如在過多的排氣添加到燃燒用混合物中的情況下，可能發生由於稀薄而熄火。同樣，過低的密度可能引^ic動機爆震。因此，排氣再循環流量通常調整到發動機熄火邊緣和發動機爆震邊 緣之間，以得到想要的NOx含量。如文中所述，控制模塊60與X傳感器16和燃料計量閥18協作，優選 將空燃比保持成儘可能接近理想配比量。這可通過調節供應給進氣通道23 的氣體燃料量或噴射到發動機氣缸或預燃燒室中的燃料量來進行。排氣泵 入進氣通道23中以便增加ii^歧管24中的氣體混合物的密度。通常優選 保持供應給發動機10的燃料和空氣的相對比率，並且再循環的排氣用作降 低燃燒溫度的惰性的氣體冷源。此外，因為燃燒用混合物優選保持得較接 近於理想配比的比率，所以三元催化器14可以在由排氣中未燃燒的氧產生 的氧中毒4艮少或沒有的情況下工作，而在稀薄燃燒條件下以傳統方式運行的發動機會出現(較嚴重的)氧中毒的情況。氣體混合物的實際密度可通過多種方法中的任何一種來測量、近似表示或估算，優選通過檢測進氣歧管24處的壓力和溫度來測量。可使用理想 氣體方程的形式來便於計算，方程如下formula see original document page 10— 燈 其中(1=氣體混合物密度； P:氣體混合物壓力； T-氣體混合物溫度； R-理想氣體常數； MW-氣體混合物的平均分子量。測量進氣歧管處的氣體混合物的壓力與溫度的比率，或溫度與壓力的 比率，使得可以計算iiAjL動機釭體12中的氣體的密度。這種可能性不論 氣體燃料的類型如何一直存在。具體而言，因為"R"是常數，所以它代 表一個已知的值。同樣，"MW"或分子量僅涉及在本質上封閉的系統內 具有恆定的平均分子量的氣體反應物和產物，也就是燃料、空氣和排氣， 該"MW"也代表一個已知的值。換句話說，燃料和空氣混合物的平均分 子量與排氣的平均分子量相等。因此，"P"與"T"的比率可與表示燃燒 用混合物的密度的值相關，並且實際上就是表徵燃燒用混合物的密度的值。 因為密度可與NOx輸出相關，所以所述計算可產生對發動機10的排氣中 NOx含量的較接近的預測。這提供了對這樣一種系統的顯著改善的控制， 在該系統中單獨的壓力用於確定所想要的排氣流量。在一優選的實施例中， 一旦確定了表徵i^AJL動機缸體12中的氣體混 合物的密度的值，便可調節再循環並輸送給進氣通道23的排氣量，以將密 度調節到所想要的量，從而相應地調節進氣密度和發動機10的NOx輸出。 所想要的排氣流量優選基於上述考慮通過控制模塊60來計算。優選地，控制模塊60包括計算機可讀的媒介，該媒介具有記錄在其上 用於控制上述J^徵值計算和排氣再循環流量的算法。該算法優選包括用於優選根據測得的歧管溫度和壓力來確定表徵氣體混合物密度的值的方法， 還包括用於至少部分地基於所述值來設置排氣再循環流量的方法。控制算 法在確定所述值時可利用理想氣體方程，儘管如文中所述可考慮替代手段。還可對控制模塊60進行編程，使其具有第二或相同的控制算法，該算法具 有用於確定發動機10中的燃料空氣比率的方法，並具有用於設置所述燃料比率的方法。因為發動機10優選儘可能接近理想配比的燃料空氣比率地運 行，所以氣體混合物密度調節優選至少部分地基於X值較接近於1地運行。雖然已經發現進氣密度和NOx輸出相關，但該關係至少部分地取決於 特定的發動機轉速和負荷下的運行。因此，發動機10可裝備有一個或多個 指示轉速和其上負荷的傳感器(未示出)。因而，當根據進氣密度計算和 設置發動機10的NOx輸出時，所選擇的值取決於發動機的轉速和負荷。 控制模塊60可構造成例如藉助於記錄在其上的算法來訪問包括進氣密度、 發動機轉速和發動機負荷在內的多個參數的查詢表。當通過例如進氣歧管 24處的測量壓力和溫度確定表徵密度的值時，可通過比較該值與查詢表中 預存的值的集合，針對發動機轉速和負荷來設定排氣再循環流量。控制模塊60還可構造成部分地才艮據將閥位置與一個或多個粗略相關 的發動機M例如單獨的發動機負荷聯繫起來的位置特性曲線圖，來設置 或精細調節排氣控制閥30的位置。因此，發動機負荷與閥30的所想要的 位置之間的關係可用作後來精細調節的出發點。工業實用性見圖2,圖中示出提出在根據本發明的氣體燃料發動M行過程中的 多個步驟的流程圖。圖2的過程描述了用來確定和設置發動機10中所想要 的排氣再循環流量的示例性步驟。起初，發動機10啟動，燃料和空氣優選 通過進口 20和22輸送至進氣通道23。優選的氣體燃料和空氣的混合物流 過進氣通道23到達進氣歧管24，進而到達發動機缸體12。排氣以傳統的 方式從發動機釭體12穿過排氣出口通道25，並最終流過三元催化器14。作為發動機啟動的一部分，或緊接在發動機啟動後，k傳感器16優選測量 排氣通道25中未燃燒的氧氣含量，控制模塊60可操作燃料計量閥18，以 朝理想配比的比率調節燃料與空氣的比率。一旦發動機10開始運行，優選確定發動機轉速和發動機負荷。如文中 所述，這可用包括多種傳感器的多種方法來進行。在發動機10用於驅動發 電機的情況下，發動機負荷可例如通過監控或測量發電機本身的負荷要求 來確定。發動機轉速測量可通過多種公知的方法中的任何一種來進行。對 於給定的發動機轉速和負荷，排氣中的NOx含量與進氣密度相關。因此， 一旦確定了轉速和負荷，控制模塊60便優選訪問查詢表以確定在該轉速和 負荷下所想要的進氣密度，該進氣密度會產生所想要NOx輸出。接下去， 控制模塊60將如文中所述，優選通過在歧管24處使用壓力和溫度傳感器 50，來優選確定表徵燃燒用混合物的進氣密度的值。 一旦確定出實際的進 氣密度或表徵該進氣密度的值，控制模塊60將設置/調節閥30以獲得所想 要的燃燒用混合物的進氣密度。所述的確定轉速和負荷、訪問查詢表和設置所想要的進氣密度值通常 在發動機10運行期間以幾微秒一次的速度重複多次。多個因素例如周圍環 境溫度、發動機轉速和負荷的變化等可能要求重複調節進氣密度。上述說 明主要針對於在控制模塊60中具有預存的查詢表的系統。對於給定系列的 發動機，查詢表可最初在單個試驗發動機中創建，然後再應用到具有類似 設計的其它發動機上，如文中所述。對於某些應用、或特定的發動機設計， 各個單個的發動機可能需要其自己特有的查詢表，該查詢^^供有通it^ 受控條件下運行發動機而產生的數據，也如文中所述。因此，控制模塊60將確定燃燒用混合物進氣密度應增加的程度，以獲 得所想要的發動機10的NOx輸出。所述值確定了閥30的i殳置點，該閥在 發動機熄火邊緣和發動機爆震邊緣之間調節所想要的應當再循環的排氣流 量，以獲得適當的進氣密度和相應的NOx輸出。 一旦已確定出所想要的進 氣密度值，控制模塊60便優選相應地打開或調節排氣再循環閥30。例如， 電子控制模塊60可使用標準的閉環PID控制器，以周期性地比較所想要的進氣密度和檢測到的密度，然後調節閥30，以與所想要的值與實際值之 間的差值成比例地調節排氣再循環的量。如上所述，對於各個發動機轉速 和負荷，所想要的進氣密度可包括在本領域公知類型的查詢表中。流向進 氣歧管24的排氣在燃燒過程中可用作惰性的氣體冷源，從而增大進氣歧管 24中的氣體混合物的壓力和密度，並增大燃燒用混合物的進氣密度，而不 像在某些較早的設計中會改變燃燒用混合物中的燃料和空氣的相對量。因 而，可減少發動機10的NOx輸出，而不會產生過多的自由氧來4吏催化器 14中毒。如果不是全部那也是大部分內燃機都具有製造公差，該製造公差以較 小的但並不可忽略的方式影響發動機的運行。因而對於某些應用，可能需 要為各個單獨的發動機電子控制模塊提供查詢表。或者，某些發動機設計可4艮好地適用於一個可用於很多類似的或相同的發動機的標準查詢表。在 任一情況下，當實際的NOx排放可例如在實驗室或在生產廠測量時，通常 需要裝備用於發動機控制的查詢表。該過程通常通過啟動發動機並使其以 恆定的轉速和負荷運行來進行。 一旦確定了轉速和負荷，NOx傳感器或類 似裝置可設置在排氣流中，進氣密度可通過使排氣再循環來調節，以改變 NOx輸出。然後，NOx輸出值可標示出並記錄在用於給定的進氣密度、發 動機轉速和發動機負荷值的查詢表中。NOx輸出和進氣密度間的關係將允 許一曲線適於標示出的值。儘管各發動機間的公差值可能使基於進氣密度精確設置NOx輸出的 嘗試失敗，但進氣密度與NOx輸出之間的通用的數學關係傾向於可在各個 發動機類型、發動機型號和氣體燃料類型中應用。因此， 一旦描述所述關 系的函數M單個發動機的測試中得出，便可從計算出用於其它單個發動 機的與該函數的偏差值或係數。所述偏差值的確定可描述為基於從另 一個 類似發動機得出的數據來"調節"各個單獨的發動機。參考圖3，圖中示出描述調節發動機使其運行與已知的進氣密度和 NOx輸出間的數學關係相稱的過程的流程圖。 一旦發動機啟動、轉速和負 荷設定、並已獲得近似理想配比的燃料空氣比，則例如用NOx傳感器測量實際的發動機NOx含量。然後，將所想要的發動機NOx排放水平與實際 的發動機NOx排放水平相比較，確定二者之間的差值。該"差值"可理解 為與發動機實際性能與所想要的發動機性能的偏差相對應的偏差值或數據 係數。 一旦該偏差值已知，預存的查詢表便可合適地與特定的發動機一起 使用，並且該查詢^fc根據所述偏差值進行簡單調節後用於查詢。因此， 可為一系列的發動機製作一基本系列的查詢表，然後通過比較該發動機在 已知轉速和負荷下的實際NOx輸出水平與基於基本系列號的所想要的 NOx輸出，來將該基本系列的查詢表調節至各特定的發動機。儘管本發明 認識到，在進氣密度和排氣的NOx含量之間似乎存在數學關係，以及該關 系很好地適合於查詢表，但本領域技術人員將認識到，公式、曲線擬合方 程、神經網絡等等可代替(查詢表)而不會偏離本發明的範圍。本說明僅用於說明目的，決不應理解成限制本發明的範圍。因此，本 領域技術人員應認識到，可對這裡公開的實施例作出多種改動而不會偏離 本發明的精神和範圍。例如，儘管已聯繫測量歧管壓力和溫度的系統對這 裡公開的實施例進行了描述，但也可構想其它的用於確定氣體混合物密度 的裝置。例如，用於空氣或燃料的質量流傳感器可用於確定密度，而不會 偏離本發明的範圍。通過對附圖和所附權利要求書的研究，可以清楚地看 到其它方面、特徵和優點。
權利要求
1.一種氣體燃料發動機，包括具有可調節的流量的排氣再循環系統(28)，所述系統(28)可運行以給至少一個發動機氣缸供給排氣；以及用於確定表徵供應給所述發動機的氣體混合物的密度值、並至少部分地根據所述值調節通過所述排氣再循環系統(28)的流量的裝置。
2. 根據權利要求1所述的氣體燃料發動機，其特徵在於，該發動機 包括進氣歧管(24); 排氣出口通道(25);設置在所述進氣歧管(24)和所述排氣出口通道(25)中的至少一個 中的至少一個傳感器；以及構造成與所述至少一個傳感器通信並可操作以確定所述值的處理器。
3. 根據權利要求2所述的氣體燃料發動機，其特徵在於 所述至少一個傳感器包括i殳置在所述進氣歧管(24)中的壓力傳感器和溫度傳感器(50);所述處理器構造成用於與所述壓力傳感器和所述溫度傳感器(50)通 信，並可操作用於至少部分地根據所述進氣歧管(24)中的氣體壓力和氣 體溫度的比率或所述比率的倒數來確定所述值。
4. 根據權利要求3所述的氣體燃料發動機，其特徵在於，該發動機 還包括設置在所述排氣出口通道(25)中的X傳感器(16);設置在所述進氣歧管(24)上遊並與所述處理器聯接的燃料計量閥 (18)，所述燃料計量閥(18)可操作，以調節進入所述進氣歧管(24) 的燃料流，並朝所想要的燃料空氣比率調節發動機的實際的燃料空氣比率；所述處理器構造成用於與所述X傳感器(16)通信，並可操作以部分 地根據所述想要的燃料空氣比率來設置所述排氣再循環流量。
5. 根據權利要求4所述的氣體燃料發動機，其特徵在於，所述處理 器可操作用於設置所述排氣再循環流量，以不依賴於氣體燃料類型地調節 氣體混合物的密度。
6. 根據權利要求l所述的氣體燃料發動機，其特徵在於，該發動機 包括設置在所述排氣出口通道(25)中的三元催化器(14)，所述排氣再 循環迴路與所述排氣出口通道(25)在所述三元催化器(14)下遊相連接；也設置在所述排氣出口通道(25)中的k傳感器(16);可操作地與所述X傳感器(16)聯接的燃料計量閥(18)，所述燃料 計量閥(18)可操作用於朝理想配比的空燃比調節發動機的實際空燃比。
7. —種用於操作具有排氣再循環系統(28 )的氣體燃料發動機的方 法，該方法包括以下步驟確定表徵供應給發動機的氣體混合物的所想要的密度的值；以及 通過至少部分地根據所述值設置排氣再循環流量，來將發動機的NOx 輸出設置在預定範圍內。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，確定值的步驟包括測 量包括空氣和排氣的混合物的溫度和氣體壓力。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，設置發動機的NOx 輸出的步驟包括參考預存的NOx值的集合，該值的集合與燃料、空氣和排 氣的混合物的給定的進氣密度相對應；測量發動機在給定速度和負荷下的實際的NOx輸出；以及 確定實際NOx輸出相對於預存的NOx值的集合的偏差值。
10. 根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，該方法包括至少部 分地通過在發動機爆震進氣密度和發動機熄火進氣密度之間的預定範圍內 調節發動機進氣密度來設置發動機的NOx輸出的步驟；以及測量燃料、空氣和排氣的混合物的燃料空氣比率，並朝理想配比的燃 料空氣比率來調節所述燃料空氣比率。
全文摘要
本發明涉及一種包括排氣再循環系統(28)的氣體燃料發動機和一種用於操作氣體燃料發動機的方法。該排氣再循環系統(28)具有可調節的流量，並可運行以給至少一個發動機氣缸供給排氣。所述發動機還包括用於確定表徵供應給至少一個氣缸的包括氣體燃料、空氣和排氣的燃燒用混合物的密度值、並至少部分地根據所述值調節通過所述排氣再循環系統(28)的流量的裝置。
文檔編號F02M25/07GK101278112SQ200680036570
公開日2008年10月1日 申請日期2006年8月22日 優先權日2005年10月6日
發明者B·M·拜利, W·C·博利 申請人:卡特彼勒公司