用于控制雙燃料發(fā)動機的操作的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于控制雙燃料發(fā)動機的操作的方法和裝置。具體地，在一種使用FCT技術的雙燃料發(fā)動機中，F(xiàn)CT軸（42）的新的FCT構造用以允許在較高的發(fā)動機負載下在液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式之間轉(zhuǎn)變。根據(jù)新的構造，當從液態(tài)燃料模式轉(zhuǎn)換至氣態(tài)燃料模式時，并且在液態(tài)燃料部分負載模式中，液態(tài)燃料主噴射相對晚進行。發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)（60）用以在轉(zhuǎn)變過程中并且也在液態(tài)燃料部分負載模式中提供提前的液態(tài)燃料先導噴射，以利于在所述模式中以晚的主噴射定時操作發(fā)動機。
【專利說明】用于控制雙燃料發(fā)動機的操作的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種用于控制雙燃料發(fā)動機(S卩，以液態(tài)燃料和氣態(tài)燃料運行的內(nèi)燃機)的操作的方法和裝置。這種雙燃料發(fā)動機可以裝備有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)和/或可以經(jīng)由廢氣渦輪增壓器增壓。特別地，但不排他地，被構造成燃燒例如在船上、發(fā)電廠中或重型車輛和施工車輛所使用的柴油燃料和氣體的大型內(nèi)燃機可以根據(jù)本發(fā)明來控制。
【背景技術】
[0002]用于調(diào)節(jié)入口閥和出口閥的打開和關閉的多種技術例如從EP0560126A1、GB969297、US5713335A、US5666913A、JP2006-153009A、DE3313313C2、DE102004057438A1、US2009/0235886A1、JP11-36833A、DE3213565A1、US6431134B1、EP1273795A1、EP1477638A1和 DE10359087B3 已知。
[0003]EP2136054A1示出一種用于控制裝備了設有三個偏心裝置的可轉(zhuǎn)動軸的柴油發(fā)動機的操作的裝置。每個偏心裝置支承操作桿。第一偏心裝置支承例如形成為擺臂的入口閥操作桿，其可以經(jīng)由例如支承在其上的輥子追蹤入口凸輪的行程，并且可以經(jīng)由例如入口閥操作升降器將入口凸輪的行程傳遞至入口閥，以便操作入口閥。以類似的方式，第二偏心裝置支承出口閥操作桿，其可以經(jīng)由例如支承在其上的輥子追蹤出口凸輪的行程，并且將出口凸輪的行程傳遞至出口閥操作升降器。燃料泵凸輪的行程可以例如通過布置在泵操作桿的端部處的輥子追蹤并且經(jīng)由例如壓力彈簧傳遞至泵活塞。泵操作桿支承在第三偏心裝置上。偏心裝置可以與可轉(zhuǎn)動軸一體地形成。偏心裝置的優(yōu)選圓形柱狀圓周表面相對于可轉(zhuǎn)動軸的軸線的偏心距以及偏心距相對于軸的轉(zhuǎn)動位置的相對位置可以根據(jù)相應的要求單獨地選擇。致動器和齒輪形成致動器單元。在固定的操作時，柴油發(fā)動機在大于具有兩個閥升程曲線(即，在米勒(Miller)循環(huán)中)的滿負載的25%的負載下操作。在低于滿負載的25%的負載下，軸轉(zhuǎn)向，使得柴油發(fā)動機以兩個不同的閥升程曲線操作。這種技術也已知為撓性凸輪軸技術(FCT)。
[0004]從上面提及的現(xiàn)有技術文獻已知的所有技術似乎限制為柴油燃料模式并且可能不適用于雙燃料發(fā)動機。
[0005]本發(fā)明至少部分旨在改進或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個或多個方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]整體上，本發(fā)明涉及一種用于控制可以低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式(也稱為氣體模式)操作的雙燃料發(fā)動機的操作的裝置。設有第一偏心裝置至第三偏心裝置的可轉(zhuǎn)動軸可以通過調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)動。軸的兩個不同的轉(zhuǎn)動角度結合第一偏心裝置、第二偏心裝置和第三偏心裝置的獨立設計和布置可以引起入口閥和出口閥的各自不同的適當?shù)拇蜷_和閉合定時，以及在低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式過程中液態(tài)燃料的調(diào)節(jié)的噴射定時。
[0007]在本發(fā)明的一方面中，一種用于控制可以低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式操作的雙燃料發(fā)動機的操作的裝置包括:被轉(zhuǎn)動地支承的軸，該軸設有第一偏心裝置、第二偏心裝置和第三偏心裝置，第一偏心裝置能夠支承用于控制入口閥的入口閥操作桿，第二偏心裝置能夠支承用于控制出口閥的出口閥操作桿，第三偏心裝置能夠支承用于控制燃料泵的燃料泵操作桿。該裝置還包括調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)⑤S的轉(zhuǎn)動角度至少調(diào)節(jié)為第一角度位置和與第一角度位置不同的第二角度位置，第一角度位置與高負載液態(tài)燃料模式相關聯(lián)，并且第二角度位置與低負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式相關聯(lián)。第一偏心裝置被設計和布置在軸上，使得在第一角度位置中，相關聯(lián)的入口閥在第一入口閥打開定時打開，并且在第二角度位置中，相關聯(lián)的入口閥在晚于第一入口閥打開定時的第二入口閥打開定時打開。第二偏心裝置被設計和布置在軸上，使得在第一角度位置中，相關聯(lián)的出口閥在第一出口閥打開定時打開，并且在第二角度位置中，相關聯(lián)的出口閥在提前于第一出口閥打開定時的第二出口閥打開定時打開。第三偏心裝置被設計和布置在軸上，使得當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時，在第一角度位置中，相關聯(lián)的燃料泵被控制，使得液態(tài)燃料主噴射在第一液態(tài)燃料主噴射定時進行，并且在第二角度位置，相關聯(lián)的燃料泵被控制，使得液態(tài)燃料主噴射在等于或晚于第一液態(tài)燃料主噴射定時的第二液態(tài)燃料主噴射定時進行。
[0008]在本發(fā)明的另一方面中，公開一種用于控制待以低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式操作的雙燃料內(nèi)燃機的操作的方法。內(nèi)燃機包括設有第一偏心裝置、第二偏心裝置和第三偏心裝置的軸，第一偏心裝置能夠支承用于控制入口閥的入口閥操作桿，第二偏心裝置能夠支承用于控制出口閥的出口閥操作桿，第三偏心裝置能夠支承用于控制燃料泵的燃料泵操作桿。該方法包括以下步驟:將軸轉(zhuǎn)動至第一角度位置，其中，第一偏心裝置處于使得相關聯(lián)的入口閥操作桿調(diào)節(jié)并且入口閥在第一入口閥打開定時打開的位置，第二偏心裝置處于使得相關聯(lián)的出口閥操作桿調(diào)節(jié)并且出口閥在第一出口閥打開定時打開的位置，并且第三偏心裝置處于使得相關聯(lián)的燃料泵操作桿調(diào)節(jié)并且燃料泵在第一液態(tài)燃料主噴射定時進行液態(tài)燃料主噴射的位置。該方法還包括以下步驟:將軸轉(zhuǎn)動至不同于第一角度位置的第二角度位置，其中，第一偏心裝置處于使得相關聯(lián)的入口閥操作桿調(diào)節(jié)并且入口閥在晚于第一入口閥打開定時的第二入口閥打開定時打開的位置，第二偏心裝置處于使得相關聯(lián)的出口閥操作桿調(diào)節(jié)并且出口閥在提前于第一出口閥打開定時的第二出口閥打開定時打開的位置，并且第三偏心裝置處于使得當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時，相關聯(lián)的燃料泵操作桿調(diào)節(jié)并且燃料泵在等于或晚于第一液態(tài)燃料主噴射定時的第二液態(tài)燃料主噴射定時進行液態(tài)燃料主噴射的位置。
[0009]如這里使用的，雙燃料發(fā)動機可以指能夠燃燒例如柴油、重燃油(HFO)或船用柴油(MDO)的液態(tài)燃料和例如天然氣的氣態(tài)燃料的任何類型的內(nèi)燃機。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，“晚”特別可以指入口閥打開比在高負載液態(tài)燃料模式中的入口閥打開晚開始?！疤崆啊碧貏e可以指出口閥打開比在高負載液態(tài)燃料模式中早開始。
[0011]注意，術語“氣體燃料模式”、“氣體模式”和“氣態(tài)燃料模式”可以在這里用于雙燃料發(fā)動機的相同類型的操作模式。所有這些術語可以指示雙燃料發(fā)動機的以下類型的操作模式，其中，雙燃料發(fā)動機燃燒諸如例如任何氣體質(zhì)量的氣體、特別是如與油田中的氣體相關聯(lián)的非管道質(zhì)量氣體的氣態(tài)燃料。在這方面，應當理解，當雙燃料發(fā)動機以氣體模式操作時，先導噴射系統(tǒng)噴射非常少量的液態(tài)燃料。先導噴射系統(tǒng)噴射少量的液態(tài)燃料以點燃氣體/空氣混合物。這種先導噴射系統(tǒng)在本領域中熟知并且在雙燃料發(fā)動機中是普通的。當雙燃料發(fā)動機以諸如重燃油或柴油的液態(tài)燃料運行時，使用傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)。如果關于氣體模式在這里提及停止液態(tài)燃料，意味著停止向傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)，而非向先導噴射系統(tǒng)供應液態(tài)燃料。
[0012]應當理解，對入口閥、出口閥或燃料泵的任何提及都不將本發(fā)明限制為一個單一閥或泵。相反，一個或多個入口閥和出口閥或者一個或多個燃料噴射泵可以通過一個或多個偏心裝置控制。
[0013]此外，應當理解，前述整體描述和以下詳細描述均僅為示例性和說明性的，并且不限制本發(fā)明。技術人員基于以下描述、附圖和所附權利要求將清楚本發(fā)明的其它特征和方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]結合在這里并且構成說明書一部分的附圖圖示了本發(fā)明的示例性實施方式并且與說明一起用以解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0015]圖1示出根據(jù)本發(fā)明用于控制雙燃料發(fā)動機的操作的裝置的示意圖；
[0016]圖2示出可以被利用用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的噴射系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖3示出代表根據(jù)本發(fā)明的示例性閥定時和噴射定時的表格；以及
[0018]圖4示出根據(jù)如經(jīng)由圖1的裝置調(diào)節(jié)的低負載柴油燃料模式和高負載柴油燃料模式的入口閥曲線和出口閥曲線的示例性實施方式。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明可以部分基于對以前的系統(tǒng)(例如，以前的FCT構造，諸如EP2136054A1中公開的FCT構造)不可能實現(xiàn)例如在高發(fā)動機負載下雙燃料發(fā)動機中液態(tài)燃料模式和氣體模式之間轉(zhuǎn)變的認識。
[0020]特別地，本發(fā)明可以部分基于對一般而言提前噴射定時應當用在低負載液態(tài)燃料模式中以確保無煙燃燒的認識。但是，當相同的FCT構造用于低負載液態(tài)燃料模式和氣體模式時，由于提前噴射定時，在較高發(fā)動機負載下從氣體模式轉(zhuǎn)變至液態(tài)燃料模式時可能在雙燃料發(fā)動機中出現(xiàn)爆燃。類似地，當在較高負載下從液態(tài)燃料模式轉(zhuǎn)變至氣體燃料模式時，可能由入口閥晚閉合引起在最后的液態(tài)燃料循環(huán)過程中的高燃燒壓力峰值。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，上述問題可以通過在低負載液態(tài)燃料模式中使用相對晚噴射定時，同時減小氣體模式和低負載液態(tài)燃料模式中的閥重疊來減少。另外，為了確保低負載液態(tài)燃料模式中的相對無煙燃燒，雙燃料發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)在低負載液態(tài)燃料模式中提供液態(tài)燃料的提前先導噴射。
[0022]根據(jù)圖1，提供一種經(jīng)由廢氣渦輪增壓器增壓的雙燃料發(fā)動機(未示出)，其包括例如凸輪軸10，該凸輪軸10優(yōu)選地與例如若干凸輪(例如，入口凸輪12、出口凸輪14和泵凸輪16) —體形成。在下面描述的示例性實施方式中，雙燃料發(fā)動機能夠在低負載柴油燃料模式和高負載柴油燃料模式中以作為液態(tài)燃料的一個例子的柴油燃料操作，并且在氣體模式中以氣體操作。但是，應當明白，根據(jù)本發(fā)明的其它實施方式可以以不同的液態(tài)燃料和氣態(tài)燃料操作。[0023]入口凸輪12適于操作入口閥，入口閥布置在雙燃料發(fā)動機的氣缸的燃燒室的入口中并且經(jīng)由例如入口閥操作布置18操作。出口凸輪14適于經(jīng)由例如出口閥操作布置20操作布置在雙燃料發(fā)動機的氣缸的燃燒室的出口中的出口閥。泵凸輪16適于經(jīng)由例如泵操作布置22操作布置在噴射泵中的泵活塞24。
[0024]A 口閥操作布置18包括例如形成為擺臂的入口閥操作桿26，其適于經(jīng)由例如支承在其上的輥子25追蹤入口凸輪12的行程，并且經(jīng)由例如入口閥操作升降器28將入口凸輪12的行程傳遞至入口閥，以便操作所述入口閥。
[0025]以類似的方式，出口閥操作布置20設有出口閥操作桿30，其適于經(jīng)由例如支承在其上的輥子29追蹤出口凸輪14的行程，并且將出口凸輪14的行程傳遞至出口閥操作升降器32。
[0026]泵凸輪16的行程可以通過例如布置在泵操作桿34的端部處的輥子33追蹤并且可以傳遞至泵活塞24。
[0027]在背離追蹤輥子25、29、33的端部處，操作桿26、30和34支承在偏心盤36、38和40上，偏心盤36、38和40優(yōu)選地與可以支承在發(fā)動機殼體(未示出)上的可轉(zhuǎn)動軸42 —體形成。偏心盤36、38、40的優(yōu)選圓形柱狀圓周表面相對于軸42的軸線的偏心距以及偏心距相對于軸42的轉(zhuǎn)動位置的相對位置可以根據(jù)這里概述的相應的要求單獨地選擇。
[0028]為了調(diào)節(jié)軸42的轉(zhuǎn)動位置，軸42可以例如扭力剛性地連接至齒輪44或與例如節(jié)段式齒輪46的齒嚙合的任何其它可應用元件，齒輪44或者所述任何其他可應用元件的轉(zhuǎn)動位置可以經(jīng)由例如包括致動器柱49的致動器48調(diào)節(jié)。致動器48與節(jié)段式齒輪46和齒輪44 一起可以形成致動器單元50。液壓或氣壓缸可以用作可縱向調(diào)節(jié)的元件。在其它實施方式中，線性馬達或任何其它合適的元件可以適于以適當?shù)姆绞睫D(zhuǎn)動軸42。
[0029]控制單元52被設置用于控制致動器48?？刂茊卧?2優(yōu)選地包括具有適當?shù)某绦蚝蛿?shù)據(jù)存儲器的微處理器并且包括若干輸出，所述輸出中的至少一個連接至致動器48?？刂茊卧?2的至少一個其它輸出連接至雙燃料發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)60。先導噴射系統(tǒng)60可以是例如共軌先導噴射系統(tǒng)的任何已知先導噴射系統(tǒng)，并且可以被構造成在由控制單元52指令的定時提供柴油燃料的先導噴射。特別地，先導噴射系統(tǒng)60可以包括噴射器并且可以被構造成在雙燃料發(fā)動機的每個操作模式中進行柴油燃料的先導噴射。
[0030]控制單元52優(yōu)選地設有若干輸入，所述輸入中的一個與例如操作元件54連接，操作元件54用于調(diào)節(jié)例如雙燃料發(fā)動機的負載或其操作模式。
[0031]用于檢測雙燃料發(fā)動機的氣缸中的氣缸壓力的多個氣缸壓力傳感器86和用于檢測雙燃料發(fā)動機的曲軸的轉(zhuǎn)動速度的速度傳感器88也可以連接至控制單元52的另外的輸入。用于檢測所要求的負載及其改變的負載傳感器90也可以連接至控制單元52的另外的輸入。
[0032]圖2示意性地示出用于雙燃料發(fā)動機的氣缸360、入口閥362和出口閥364的噴射系統(tǒng)的一些細節(jié)。應當明白，具有相同構造的任何數(shù)量的氣缸可以以任何已知的氣缸構造包括在雙燃料發(fā)動機中，并且任何數(shù)量的氣缸可以與單個軸42相關聯(lián)。在其它實施方式中，每個氣缸可以設有包括單獨的軸42的單獨的控制裝置。
[0033]如圖2中所示，噴射泵370經(jīng)由壓力管線372連接至噴射噴嘴374。噴射泵370能夠在雙燃料燃燒發(fā)動機的高負載柴油燃料模式和低負載柴油燃料模式中進行柴油燃料的主噴射。另外，先導噴射器390被設置作為先導噴射系統(tǒng)60的一部分，以在雙燃料發(fā)動機的任何一種操作模式中進行將柴油燃料先導噴射至氣缸360的燃燒室內(nèi)。在一些實施方式中，先導噴射器可以被構造成接收來自先導噴射系統(tǒng)60的共軌(未示出)的加壓柴油燃料。另外，在一些實施方式中，泵活塞24可以設有控制邊緣376和縱向凹槽378。為了調(diào)節(jié)供應率，泵活塞24可以經(jīng)由例如控制柱380圍繞平行于其線性往復運動的軸線轉(zhuǎn)向。供應孔382可以設置到噴射泵370的供應空間。如圖2中所示，泵活塞24在其向上行程過程中可以閉合供應孔382的時間點可以通過例如轉(zhuǎn)動偏心盤40來調(diào)節(jié)，使得支承在泵操作桿34的端部上的追蹤輥子33的位置例如沿著圖2中的大致水平線移位。應當明白，在其它示例性實施方式中，噴射泵370可以具有與圖2中所示的不同的構造。
[0034]如圖2中所示，當凸輪軸10順時針轉(zhuǎn)動時，泵操作桿34在輥子33由泵凸輪16接觸時向上樞轉(zhuǎn)。當軸42轉(zhuǎn)向、例如在圖2中逆時針轉(zhuǎn)向時，泵操作桿34移位至圖2中的左偵牝并且輥子33由泵凸輪16接觸時的定時改變，引起具有不同定時的柴油主噴射。從圖1明顯可見相同原理適用于入口閥362和出口閥364的操作。換句話說，柴油主噴射的定時、入口閥打開和閉合以及出口閥打開和閉合可以通過軸42的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)。特別地，軸42可以在與高負載柴油燃料模式相關聯(lián)的第一位置和與低負載柴油燃料模式和氣體燃料模式相關聯(lián)的第二位置之間轉(zhuǎn)動。
[0035]圖3示出在雙燃料發(fā)動機的不同操作模式中分別用于入口閥和出口閥的定時以及用于柴油主噴射的定時(即，開始)和柴油先導噴射的定時(即，開始)的示例性構造。借助于三個偏心盤36、38、40的偏心距(參照圖1)，盤36、38、40在軸42上的轉(zhuǎn)動位置、即，入口閥和出口閥的打開和/或閉合以及柴油燃料的主噴射的開始可以以適當?shù)姆绞娇刂?。先導噴射的定時可以獨立于軸42的位置通過控制單元52控制。圖4示出根據(jù)本發(fā)明分別用于低負載柴油燃料模式(和氣體模式)和高負載柴油燃料模式的示例性入口閥曲線和出口閥曲線。
[0036]如圖3中所示，在本發(fā)明的一些示例性實施方式中，相比于高負載柴油燃料模式，柴油主噴射的定時在低負載柴油燃料模式中晚，例如在5° BTDC，其中BTDC指上止點之前。但是，應當明白，在其它實施方式中，如果適當?shù)脑?，柴油主噴射的定時可以在低負載柴油燃料模式和高負載柴油燃料模式中相同。例如，這可以通過偏心裝置40的偏心距為零，即，盤40的中心與軸42的中心一致來實現(xiàn)。另外，如圖4中所示，在低負載柴油燃料模式中比在高負載柴油燃料模式中閥重疊少。換句話說，在低負載柴油燃料模式中，入口閥提前打開并且出口閥晚打開。閥升程曲線和主噴射定時通過適當?shù)貥嬙斓妮S42的轉(zhuǎn)動變換。
[0037]在這里描述的示例性實施方式中，軸42能夠在兩個位置之間轉(zhuǎn)動，一個位置對應于高負載柴油燃料模式，并且一個位置對應于低負載柴油燃料模式和氣體模式。換句話說，閥升程曲線在低負載柴油燃料模式中和在氣體模式中相同。但是，在氣體模式中不進行柴油主噴射。但是，應當明白，在其它實施方式中，可以提供軸42的多于兩個位置。例如，通過使用軸42和致動器單元50的適當構造可以提供用于低負載柴油燃料模式和氣體模式的不同閥定時。
[0038]為了補償在低負載柴油燃料模式中相對晚的柴油主噴射，例如在20° BTDC進行提前先導噴射。類似地，可以在氣體模式中進行先導噴射。在氣體模式中的先導噴射可以以與低負載柴油燃料模式中不同的定時進行。另外，在一些實施方式中，先導噴射的定時可以在氣體模式和柴油燃料模式之間的轉(zhuǎn)變過程中，即，當軸42在第一位置和第二位置之間轉(zhuǎn)動時調(diào)節(jié)。
[0039]在一些實施方式中，不同量的先導燃料可以在氣體模式中和在低負載柴油燃料模式中噴射。例如，在低負載柴油燃料模式中，先導噴射系統(tǒng)60可以被控制以在先導噴射器390的最大容量下噴射先導燃料，以輔助氣缸360中的燃燒過程。在氣體模式中，較少的先導燃料可以通過先導噴射系統(tǒng)60噴射。
[0040]在一些示例性實施方式中，控制單元52可以接收來自與雙燃料發(fā)動機相關聯(lián)的傳感器、例如氣缸壓力傳感器86的檢測結果，并且可以基于所接收的檢測結果修改先導噴射的定時，例如以減小爆燃。
[0041]應當明白，圖3中給出的用于柴油燃料主噴射和柴油燃料先導噴射的定時僅是示例性的并且可以在一定的界限內(nèi)修改。例如，在低負載柴油燃料模式中的先導噴射可以在35° BTDC至10° BTDC之間進行，在低負載柴油燃料模式中的主噴射可以在15° BTDC至0° BTDC之間進行，并且在高負載柴油燃料模式中的主噴射可以在20° BTDC至0° BTDC之間進行。
[0042]類似地，應當明白，圖4中所示的閥升程曲線僅是示例性的。在根據(jù)本發(fā)明的其它實施方式中，軸42可以被構造成在雙燃料發(fā)動機的相應操作模式中引起不同的閥定時。例如，在低負載柴油燃料模式和氣體模式中的入口閥打開可以是在35° +/-40° BTDC，特別是在35° +/-10° BTDC，并且入口閥閉合可以是在10° +/-50° BBDC，特別是在10° +/-10° BBDC，其中，BBDC指下止點之前。另外，在低負載柴油燃料模式和氣體模式中的出口閥打開可以是在50° +/-40° BBDC，特別是在50° +/-10° BBDC，并且出口閥閉合可以是在35° +/-40° ATDC，特別是在35° +/-10° ATDC，其中，ATDC指上止點之后。類似，在高負載柴油燃料模式中，入口閥打開可以是在45° +/-40° BTDC,特別是在45 ° +/-10 ° BTDC，并且入口閥閉合可以是在20° +/-50 ° BBDC，特別是在20° +/-10° BBDC。另外，在高負載柴油燃料模式中的出口閥打開可以是在40 ° +/-40 ° BBDC，特別是在40 ° +/-10 ° BBDC，并且出口閥閉合可以是在45。+/-40。ATDC，特別是在 45。+/-10。ATDC0
[0043]在本發(fā)明的一些示例性實施方式中，低負載范圍和高負載范圍可以表示雙燃料發(fā)動機的總負載范圍。高負載范圍可以例如包括發(fā)動機的中間和高負載范圍。在本發(fā)明的示例性實施方式中，低負載范圍可以被限定為額定負載的0%至30%，并且高負載范圍可以被限定為額定負載的30%至110%。
[0044]工業(yè)實用性
[0045]為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法，有利地選出以下操作參數(shù):
[0046]在固定操作時，即，在操作元件54的恒定位置處，雙燃料發(fā)動機例如在高負載柴油燃料模式中以大于滿負載的25%的負載操作，即，軸42具有第一角度位置(高負載柴油燃料模式角度位置)。
[0047]在低于滿負載的25%的負載下，軸42轉(zhuǎn)向至第二角度位置(低負載柴油燃料模式角度位置/氣體模式角度位置)，使得雙燃料發(fā)動機在低負載柴油燃料模式中以如圖3中所示的閥升程曲線和晚主噴射定時和提前先導噴射定時操作。
[0048]如果操作員決定以氣體運行雙燃料發(fā)動機，雙燃料發(fā)動機必須從高負載柴油燃料模式或低負載柴油燃料模式轉(zhuǎn)變至氣體模式。
[0049]當進行從高負載柴油燃料模式至氣體模式的轉(zhuǎn)變時，能夠?qū)崿F(xiàn)空氣燃料比控制，并且軸42從第一角度位置轉(zhuǎn)動至第二角度位置，這與低負載柴油燃料模式角度位置相同，其中，閥和噴射定時經(jīng)由根據(jù)圖3和4的偏心盤36、38、40控制。在從與軸42相關聯(lián)的相應傳感器接收反饋之后，氣體燃料的一小部分斜坡上升，直到接近100%氣體燃料燃燒。盡管一些柴油燃料隨著軸42轉(zhuǎn)動至第二位置仍然經(jīng)由柴油燃料主噴射噴射，在以柴油燃料的最后燃燒循環(huán)過程中的高燃燒壓力峰值可以由于當軸42處于第二位置時相對晚的主噴射定時而減小。
[0050]另一方面，當操作員決定以柴油運行雙燃料發(fā)動機時，或在緊急情況中，不能實現(xiàn)空氣燃料比控制并且雙燃料發(fā)動機從氣體模式轉(zhuǎn)變至高負載柴油燃料模式或低負載柴油燃料模式。在從氣體模式轉(zhuǎn)變至高負載柴油燃料模式的情況中，軸42從第二位置轉(zhuǎn)動至第一位置，并且燃料分配改變?yōu)?00%柴油。在氣體燃燒的最后循環(huán)過程中可能出現(xiàn)的爆燃可以由于軸42處于第二位置或從第二位置運動至第一位置時相對晚的柴油燃料主噴射定時而減小。
[0051]另外，當雙燃料發(fā)動機以低負載柴油燃料模式操作時，即，當其通過軸42從第一位置轉(zhuǎn)動至第二位置而從高負載柴油燃料模式轉(zhuǎn)變至低負載柴油燃料模式時，盡管相對晚的主噴射定時，由于通過先導噴射系統(tǒng)60提前先導噴射柴油燃料，確保相對無煙燃燒。
[0052]應當明白，在上述轉(zhuǎn)變過程中轉(zhuǎn)動軸42和改變?nèi)剂戏峙涞亩〞r可以變化。例如，根據(jù)不同環(huán)境，燃料分配的改變可以在從一個位置至另一位置轉(zhuǎn)動軸42之前、在軸42的轉(zhuǎn)動過程中或者在轉(zhuǎn)動軸42之后開始。例如，控制單元52可以被構造成根據(jù)雙燃料發(fā)動機的不同的希望的操作參數(shù)、來自傳感器的測量結果等開始燃料分配的改變和/或調(diào)節(jié)改變率。
[0053]將明白，軸42的調(diào)節(jié)可以經(jīng)由不同的調(diào)節(jié)裝置，例如經(jīng)由液壓缸、電氣地、氣動地等執(zhí)行。
[0054]在這里，大型內(nèi)燃機可以是具有IOOOkW或更大的輸出范圍的任何類型的雙燃料發(fā)動機。如這里公開的雙燃料發(fā)動機可以適用于重燃料油(HF0)、船用柴油(MDO)和柴油(DO)操作。
[0055]雖然在這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在不背離所附權利要求的范圍的情況下，可以并入改進和修改。
【權利要求】
1.一種用于控制能夠以低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式操作的雙燃料發(fā)動機的操作的裝置，所述裝置包括: 被轉(zhuǎn)動地支承的軸(42)，所述軸(42)設有第一偏心裝置(36)、第二偏心裝置(38)和第三偏心裝置(40)，所述第一偏心裝置(36)能夠支承用于控制入口閥的入口閥操作桿(26)，所述第二偏心裝置(38)能夠支承用于控制出口閥的出口閥操作桿(30)，所述第三偏心裝置(40)能夠支承用于控制燃料泵(70)的燃料泵操作桿(34);和 調(diào)節(jié)裝置(50)，其能夠?qū)⑺鲚S(42)的轉(zhuǎn)動角度調(diào)節(jié)為至少第一角度位置和與第一角度位置不同的第二角度位置，所述第一角度位置與高負載液態(tài)燃料模式相關聯(lián)，并且所述第二角度位置與低負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式相關聯(lián)， 所述第一偏心裝置(36 )被設計和布置在所述軸(42 )上，使得在所述第一角度位置中，相關聯(lián)的入口閥在第一入口閥打開定時打開，并且在第二角度位置中，相關聯(lián)的入口閥在晚于第一入口閥打開定時的第二入口閥打開定時打開， 所述第二偏心裝置(38)被設計和布置在所述軸(42)上，使得在所述第一角度位置中，相關聯(lián)的出口閥在第一出口閥打開定時打開，并且在所述第二角度位置中，相關聯(lián)的出口閥在提前于第一出口閥打開定時的第二出口閥打開定時打開，以及 所述第三偏心裝置(40)被設計和布置在所述軸(42)上，使得當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時，在所述第一角度位置中，相關聯(lián)的燃料泵被控制，使得液態(tài)燃料主噴射在第一液態(tài)燃料主噴射定時進行，并且在所述第二角度位置，相關聯(lián)的燃料泵被控制，使得液態(tài)燃料主噴射在等于或晚于第一液態(tài)燃料主噴射定時的第二液態(tài)燃料主噴射定時進行。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括控制單元(52)，其能夠控制雙燃料發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)(60)，以當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時在提前于第二液態(tài)燃料主噴射定時的第一液態(tài)燃料先導噴射定時進行液態(tài)燃料先導噴射。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其中，所述控制單元(52)還能夠控制雙燃料發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)(60),以當雙燃料發(fā)動機以氣態(tài)燃料模式操作時在不同于第一液態(tài)燃料先導噴射定時的第二液態(tài)燃料先導噴射定時進行液態(tài)燃料先導噴射。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的裝置，其中，所述控制單元(52)還能夠控制雙燃料發(fā)動機的先導噴射系統(tǒng)(60)，以在氣態(tài)燃料模式和低負載液態(tài)燃料模式或高負載液態(tài)燃料模式之間的轉(zhuǎn)變過程中在第三液態(tài)燃料先導噴射定時提供液態(tài)燃料先導噴射。
5.根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的裝置，其中，所述控制單元(52)能夠控制先導噴射系統(tǒng)(60)，以至少在氣態(tài)燃料模式和低負載液態(tài)燃料模式噴射不同量的液態(tài)燃料。
6.根據(jù)權利要求2至5中任一項所述的裝置，其中，所述控制單元(52)能夠控制先導噴射系統(tǒng)(60)，以在低負載液態(tài)燃料模式噴射最大量的液態(tài)燃料。
7.根據(jù)權利要求2至6中任一項所述的裝置，其中，所述控制單元(52)能夠接收來自與雙燃料發(fā)動機相關聯(lián)的一個或多個傳感器(86、88、90)的輸入，并且在雙燃料發(fā)動機的不同操作模式中基于所接收的輸入調(diào)節(jié)先導燃料噴射的定時和/或被噴射的先導燃料的量。
8.根據(jù)權利要求2至7中任一項所述的裝置，其中，所述控制單元(52)能夠控制先導噴射系統(tǒng)(60)，使得在第一液態(tài)燃料先導噴射定時的液態(tài)燃料先導噴射在30° BTDC至10° BTDC、優(yōu)選在25。BTDC至15。BTDC、特別是在22。BTDC至18。BTDC之間的范圍內(nèi)進行。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的裝置，其中，所述第二液態(tài)燃料主噴射定時在15° BTDC 至 O。BTDC、優(yōu)選在 10。BTDC 至 0° BTDC、特別是在 7° BTDC 至 3° BTDC 之間的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置， 所述入口閥操作桿(26)支承入口閥凸輪隨動件(25)，所述入口閥凸輪隨動件(25)能夠接觸凸輪軸(10)的入口凸輪(12)并且能夠支承用于控制入口閥的打開和閉合的入口閥操作升降器(28)， 所述出口閥操作桿(30)支承出口閥凸輪隨動件(29)，所述出口閥凸輪隨動件(29)能夠接觸凸輪軸(IO )的出口凸輪(14 )并且能夠支承用于控制出口閥的打開和閉合的出口閥操作升降器(32)， 所述燃料泵操作桿(34)支承燃料泵凸輪隨動件(33)，所述燃料泵凸輪隨動件(33)能夠接觸凸輪軸(10)的燃料泵凸輪(16)并且能夠支承用于控制燃料泵的噴射定時的燃料泵操作提升器(24)。
11.一種用于控制待以低負載液態(tài)燃料模式、高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式操作的雙燃料內(nèi)燃機的操作的方法，所述內(nèi)燃機包括設有第一偏心裝置(36)、第二偏心裝置(38)和第三偏心裝置(40)的軸(42)，所述第一偏心裝置(36)能夠支承用于控制入口閥的入口閥操作桿(26)，所述第二偏心裝置(38)能夠支承用于控制出口閥的出口閥操作桿(30),所述第三偏心裝置(40)能夠支承用于控制燃料泵(70)的燃料泵操作桿(34)，所述方法包括以下步驟: 將軸(42)調(diào)節(jié)至與高負載液態(tài)燃料模式相關聯(lián)的第一角度位置，其中，所述第一偏心裝置(36)處于使得相關聯(lián)的入口閥操作桿(26)調(diào)節(jié)并且入口閥在第一入口閥打開定時打開的位置，所述第二偏心裝置(38)處于使得相關聯(lián)的出口閥操作桿(30)調(diào)節(jié)并且出口閥在第一出口閥打開定時打開的位置，并且所述第三偏心裝置(40)處于使得相關聯(lián)的燃料泵操作桿(34)調(diào)節(jié)并且燃料泵在第一液態(tài)燃料主噴射定時進行液態(tài)燃料主噴射的位置；并且 將軸(42)調(diào)節(jié)至不同于所述第一角度位置且與低負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式相關聯(lián)的第二角度位置，其中，所述第一偏心裝置(36)處于使得相關聯(lián)的入口閥操作桿(26)調(diào)節(jié)并且入口閥在晚于第一入口閥打開定時的第二入口閥打開定時打開的位置，所述第二偏心裝置(38)處于使得相關聯(lián)的出口閥操作桿(30)調(diào)節(jié)并且出口閥在提前于第一出口閥打開定時的第二出口閥打開定時打開的位置，并且所述第三偏心裝置(40)處于使得當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時，相關聯(lián)的燃料泵操作桿(34)調(diào)節(jié)并且燃料泵在等于或晚于第一液態(tài)燃料主噴射定時的第二液態(tài)燃料主噴射定時進行液態(tài)燃料主噴射的位置。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括通過使軸(42)在第一角度位置和第二角度位置之間轉(zhuǎn)動并且改變液態(tài)燃料和氣態(tài)燃料之間的燃料分配來使雙燃料發(fā)動機在高負載液態(tài)燃料模式和氣態(tài)燃料模式之間轉(zhuǎn)變。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的方法，還包括當雙燃料發(fā)動機以低負載液態(tài)燃料模式操作時在提前于第二液態(tài)燃料主噴射定時的第一液態(tài)燃料先導噴射定時進行液態(tài)燃料先導噴射。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括在30°BTDC至10° BTDC、優(yōu)選在25° BTDC至15° BTDC、特別是在22° BTDC至18° BTDC之間的范圍內(nèi)進行液態(tài)燃料先導噴射。
15.根據(jù)權利要求11至14中任一項所述的方法，還包括在15°BTDC至0° BTDCjt選在10° BTDC至0° BTDC、特別是在7° BTDC至3° BTDC之間的范圍內(nèi)進行第二液態(tài)燃料主噴射。
【文檔編號】F02M43/00GK103912423SQ201410005280
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2013年1月7日
【發(fā)明者】E·J·?？宋鳡? S·哈斯, A·班克, W·雷貝萊恩, K·拉施梅耶 申請人:卡特彼勒發(fā)動機有限責任兩合公司