操作氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)一種操作燃燒氣體和空氣的混合物的氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的方法。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣體和空氣混合物的提前點(diǎn)火會(huì)在高負(fù)載和高溫時(shí)發(fā)生。為了防止這種提前點(diǎn)火，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓，從監(jiān)控的缸壓確定缸(26)中的燃燒開(kāi)始。當(dāng)燃燒開(kāi)始和缸(26)的點(diǎn)火正時(shí)之間的時(shí)間差小于預(yù)定閾值時(shí)，減小相關(guān)的進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間，以減小供應(yīng)至缸(26)的氣體的量，以防止缸中提前點(diǎn)火。
【專(zhuān)利說(shuō)明】操作氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及操作該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，更具體地，涉及防止氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣和氣體混合物提前點(diǎn)火的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]具有高BMEP的火花點(diǎn)燃或壓燃?xì)怏w或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中會(huì)發(fā)生提前點(diǎn)火。提前點(diǎn)火是氣體和空氣的混合物在這種發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中自動(dòng)點(diǎn)火的過(guò)程。提前點(diǎn)火會(huì)在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或高溫度時(shí)發(fā)生。提前點(diǎn)火的發(fā)生會(huì)受燃燒室中存在潤(rùn)滑油或者氣體品質(zhì)的影響。氣體和空氣的混合物的提前點(diǎn)火會(huì)造成非常高的缸壓并可能潛在損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0003]在防止提前點(diǎn)火發(fā)生的一種嘗試中，美國(guó)6，883，497B2公開(kāi)一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電子發(fā)動(dòng)機(jī)管理方法。在此管理方法中，在確認(rèn)有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)狀況時(shí)阻滯火花塞產(chǎn)生火花?？刂破鞔_定阻滯火花后是否檢測(cè)到自動(dòng)點(diǎn)火?？刂破骺刹扇〕C正措施來(lái)補(bǔ)救自動(dòng)點(diǎn)火狀況。
[0004]本發(fā)明至少部分旨在改善或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種操作具有至少一個(gè)缸和與所述至少一個(gè)缸相關(guān)的進(jìn)氣閥的氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括監(jiān)控氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過(guò)程中至少一個(gè)缸中的特性。所述方法還包括從監(jiān)控的特性確定所述至少一個(gè)缸中的燃燒開(kāi)始并基于所確定的燃燒開(kāi)始調(diào)節(jié)相關(guān)進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)缸、與所述至少一個(gè)缸相關(guān)的用于向所述至少一個(gè)缸的燃燒室供應(yīng)氣體燃料的進(jìn)氣閥、與所述至少一個(gè)缸相關(guān)的傳感器和用于從傳感器接收檢測(cè)結(jié)果的控制單元，所述傳感器構(gòu)造成檢測(cè)氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過(guò)程中所述至少一個(gè)缸的特性?？刂茊卧獦?gòu)造成監(jiān)控氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過(guò)程中所述至少一個(gè)缸的所述特性、基于監(jiān)控的特性確定所述至少一個(gè)缸中的燃燒開(kāi)始以及基于所確定的燃燒開(kāi)始調(diào)節(jié)與所述至少一個(gè)缸相關(guān)的進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0007]在本發(fā)明的又一方面，一種計(jì)算機(jī)程序包括當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)引起計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令:監(jiān)控氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過(guò)程中至少一個(gè)缸的特性；從監(jiān)控的特性確定至少一個(gè)缸中的燃燒開(kāi)始；以及基于所確定的燃燒開(kāi)始調(diào)節(jié)相關(guān)的進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0008]從下面的說(shuō)明和附圖中將明白本發(fā)明的其他特征和方面。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性?xún)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于防止圖1的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的缸中提前點(diǎn)火的系統(tǒng)的示意圖；以及
[0011]圖3是示出在根據(jù)本發(fā)明的示例性控制策略中使用的閾值的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面是本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明。這里描述的示例性實(shí)施方式旨在教導(dǎo)本發(fā)明的原理，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在許多不同環(huán)境中和針對(duì)許多不同應(yīng)用實(shí)施本發(fā)明。因此，示例性實(shí)施方式不打算并且不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是保護(hù)范圍的限制說(shuō)明。而是，保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。
[0013]本發(fā)明可部分基于這樣的認(rèn)識(shí)，即內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的缸中的提前點(diǎn)火可通過(guò)缸的燃燒室中的燃燒開(kāi)始(SOC)快速移動(dòng)到提早時(shí)刻來(lái)描述特征。完全發(fā)展的提前點(diǎn)火的特征在于早于相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)或噴射開(kāi)始(SOI)的S0C。當(dāng)提前點(diǎn)火開(kāi)始發(fā)生時(shí)，SOC朝著SOI或點(diǎn)火正時(shí)移動(dòng)。本發(fā)明可部分基于這可通過(guò)相關(guān)的控制系統(tǒng)觀察的認(rèn)識(shí)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，相關(guān)的控制系統(tǒng)可例如通過(guò)減少供應(yīng)至檢測(cè)到開(kāi)始提前點(diǎn)火的缸的氣體的量來(lái)減小該缸的負(fù)載。調(diào)速器可被構(gòu)造成增加供應(yīng)至其他缸的氣體以補(bǔ)償受影響的缸的降低功率。
[0015]現(xiàn)在參考附圖，圖1中示出了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例性實(shí)施方式。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括未顯示的特征，例如燃料系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、外設(shè)、驅(qū)動(dòng)系部件等。出于本發(fā)明的目的，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10是氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可以是任何類(lèi)型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，例如雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或者利用氣體燃料和空氣的混合物以便燃燒的任何其他奧托或柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0016]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可以具有任何尺寸，具有任何數(shù)量的缸和具有任何構(gòu)造(“V”、“直列”等)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可用來(lái)為任何機(jī)器或其他裝置提供功率，包括船只或者其他海洋應(yīng)用、機(jī)車(chē)應(yīng)用、高速公路卡車(chē)或車(chē)輛、非高速公路機(jī)器、土方設(shè)備、發(fā)電機(jī)、航天應(yīng)用、泵、諸如發(fā)電廠的固定設(shè)備或者其他發(fā)動(dòng)機(jī)供能的應(yīng)用。
[0017]仍參考圖1，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20,發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20包括一組缸26A-26D、至少一個(gè)燃料箱(未顯示)、與缸26A-26D相關(guān)的渦輪增壓器40以及進(jìn)氣歧管22。
[0018]發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20包括曲軸箱(未顯示)，曲軸6 (見(jiàn)圖2)支承在曲軸箱內(nèi)。曲軸6連接到活塞18(見(jiàn)圖2)，活塞18能夠在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作過(guò)程中在每個(gè)缸26A-26D內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0019]進(jìn)氣歧管22流體連接到每個(gè)缸26A-26D。每個(gè)缸26A-26D設(shè)置有至少一個(gè)入口閥35 (見(jiàn)圖2)，入口閥35能夠打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)氣口 24和缸26A-26D的對(duì)應(yīng)燃燒室16之間的流體連接。
[0020]排氣歧管28連接到每個(gè)缸26A-26D。每個(gè)缸26A-26D設(shè)置有至少一個(gè)排氣閥36，排氣閥36設(shè)置在排氣通道37 (見(jiàn)圖2)中并能夠打開(kāi)和關(guān)閉每個(gè)缸26A-26D的燃燒室16和排氣歧管28之間的流體連接。
[0021]通常，當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10操作時(shí)，氣體燃料和空氣的混合物(下文中稱(chēng)為“混合物”)經(jīng)由空氣入口 14、進(jìn)氣歧管22、供應(yīng)壓縮的進(jìn)氣的入口閥35以及供應(yīng)氣體燃料的進(jìn)氣閥38 (見(jiàn)圖2)引入多個(gè)缸26A-26D的燃燒室。燃燒后，燃燒過(guò)程生成的廢氣經(jīng)排氣歧管28從缸26A-26D釋放。
[0022]渦輪增壓器40被構(gòu)造成使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣的熱量和壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)44，以在進(jìn)氣被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)之前壓縮進(jìn)氣。具體地，經(jīng)過(guò)渦輪增壓器40的渦輪42的廢氣使渦輪42轉(zhuǎn)動(dòng)，由此減小壓力和溫度。壓縮機(jī)44經(jīng)由公共軸46可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到渦輪42并被渦輪42驅(qū)動(dòng)。
[0023]通常，壓縮機(jī)44的出口經(jīng)由壓縮機(jī)連接部21流體連接到進(jìn)氣歧管22的入口。如圖1所示，壓縮機(jī)44的出口經(jīng)由冷卻器23連接到進(jìn)氣歧管22的入口。布置在冷卻器23下游的節(jié)流閥27被構(gòu)造成打開(kāi)或關(guān)閉壓縮機(jī)連接部21和進(jìn)氣歧管22之間的流體連接，由此實(shí)現(xiàn)或限制壓縮進(jìn)氣從壓縮機(jī)連接部21到進(jìn)氣歧管22的流動(dòng)。
[0024]在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作過(guò)程中，進(jìn)氣在被供應(yīng)到缸26A-26D之前被壓縮和冷卻。在缸26A-26D內(nèi)，活塞18的運(yùn)動(dòng)可造成混合物的進(jìn)一步壓縮和加熱(見(jiàn)圖2)。接著，缸26A-26D內(nèi)的混合物會(huì)被點(diǎn)火，通過(guò)使用火花塞或者液體燃料的先導(dǎo)噴射，從而在預(yù)定的點(diǎn)火正時(shí)啟動(dòng)混合物的燃燒。應(yīng)當(dāng)注意在這里，術(shù)語(yǔ)“點(diǎn)火正時(shí)”在使用火花塞的情況下用于指火花的正時(shí)，在使用先導(dǎo)噴射來(lái)點(diǎn)燃混合物的情況下用于指先導(dǎo)燃料噴射器噴射先導(dǎo)燃料的開(kāi)始。產(chǎn)生的廢氣經(jīng)由排氣歧管28排放。排氣歧管28的出口流體連接到渦輪42的入口。渦輪42的出口可流體連接到例如廢氣處理系統(tǒng)(未顯示)。
[0025]在一些實(shí)施方式中，如圖1所示，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可設(shè)置有包括廢氣門(mén)連接部80和廢氣門(mén)閥82的廢氣門(mén)系統(tǒng)。另外，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括具有排泄連接部66和排泄閥(blow-off valve) 64的排泄系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,如果合適,排泄連接部66和排泄閥64可設(shè)置有與圖1所示的不同的構(gòu)造。替代地，可以省略這些部件的一個(gè)或多個(gè)。
[0026]現(xiàn)在參考圖2，其示出一種用于防止燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的缸26中提前點(diǎn)火的控制系統(tǒng)100的一種示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，圖2所示的示例性缸26可展示圖1的缸26A-26D的原理。因此，圖2所示的示例性公開(kāi)的結(jié)構(gòu)也可適用于圖1所示的缸26A-26D。
[0027]圖2示出缸26的示意橫截面視圖?？刂葡到y(tǒng)100與缸26相關(guān)。缸26限定燃燒室16并包括活塞18。曲軸6經(jīng)由活塞桿8連接到活塞18?；钊?8被構(gòu)造成在缸26內(nèi)往復(fù)。
[0028]缸26經(jīng)由進(jìn)氣通道24連接到進(jìn)氣歧管22 (圖1)并經(jīng)由排氣通道27連接到排氣歧管28。入口閥35設(shè)置在進(jìn)氣通道24中，排氣閥36設(shè)置在排氣通道37中。進(jìn)氣閥38設(shè)置成將氣體燃料供應(yīng)到缸26的燃燒室16。
[0029]入口閥35被構(gòu)造成將壓縮的進(jìn)氣供應(yīng)到燃燒室16。排氣閥36被構(gòu)造成在燃燒后將廢氣從燃燒室16排放到排氣歧管28。
[0030]點(diǎn)火裝置90被構(gòu)造成在希望的點(diǎn)火正時(shí)點(diǎn)燃燃燒室16內(nèi)的燃料和空氣的混合物。在一些實(shí)施方式中，點(diǎn)火裝置90可以是火花塞。在另一些示例性實(shí)施方式中，點(diǎn)火裝置90可以是被構(gòu)造成噴射例如先導(dǎo)量的柴油燃料以點(diǎn)燃混合物的先導(dǎo)噴射器。
[0031]控制系統(tǒng)100包括與缸26相關(guān)的傳感器60。傳感器60可至少部分設(shè)置在燃燒室16內(nèi)。傳感器60被構(gòu)造成檢測(cè)缸26的特性。在一些實(shí)施方式中,傳感器60可以是被構(gòu)造成檢測(cè)缸26中的缸壓的壓力傳感器。在其他實(shí)施方式中，可通過(guò)傳感器60檢測(cè)不同的特性。例如，燃燒傳感器可被構(gòu)造成檢測(cè)缸26中的燃燒的火焰前鋒。傳感器60可以是任何已知的壓力傳感器并可構(gòu)造成以已知的方式檢測(cè)燃燒室16內(nèi)的壓力。在其他實(shí)施方式中，傳感器60可以構(gòu)造成檢測(cè)燃燒室16內(nèi)的溫度波動(dòng)或者可以用來(lái)確定燃燒室16中的燃燒開(kāi)始的其他特性。
[0032]控制系統(tǒng)100還包括控制單元50?？刂茊卧?0經(jīng)由連通線路54連接到傳感器60并經(jīng)由連通線路52連接到進(jìn)氣閥38。控制單元50還可經(jīng)由另外的連通線路(未顯示)連接到點(diǎn)火裝置90。控制單元50可構(gòu)造成經(jīng)由點(diǎn)火裝置90控制燃燒室16中混合物的點(diǎn)火正時(shí)。此外，控制單元50被構(gòu)造成接收傳感器60的檢測(cè)結(jié)果并確定傳感器60檢測(cè)的缸26的特性。
[0033]此外，控制單元50被構(gòu)造成基于來(lái)自傳感器60的檢測(cè)結(jié)果確定燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作過(guò)程中燃燒室16中的氣體和空氣混合物的燃燒開(kāi)始。在一些實(shí)施方式中，控制單元50可構(gòu)造成記錄并分析傳感器60的缸壓測(cè)量值以確定燃燒室16中的燃燒開(kāi)始。例如，控制單元50可在燃燒室16中的測(cè)量缸壓與壓縮過(guò)程中的預(yù)期缸壓相差預(yù)定值時(shí)確定燃燒開(kāi)始。
[0034]控制單元50可以是單個(gè)微處理器或者包括特別是用于控制燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的各種部件的操作的裝置的雙微處理器?？刂茊卧?0可以是能夠控制與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10和/或其相關(guān)部件相關(guān)的多種功能的通用發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)。控制單元50可包括運(yùn)行應(yīng)用所需的所有部件，例如像存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)裝置和處理器(諸如中央處理單元)或者本領(lǐng)域已知的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10及其部件的其他裝置。各種其他已知的電路可與控制單元50相關(guān)，包括供電電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、通信電路和其他合適電路?？刂茊卧?0可分析和比較接收和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并基于存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)或者由使用者輸入的指令和數(shù)據(jù)，確定是否需要行動(dòng)。例如，控制單元50可將接收的值與存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的目標(biāo)值進(jìn)行比較，并基于比較結(jié)果，向一個(gè)或多個(gè)部件傳送信號(hào)以改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)部件的操作狀態(tài)。
[0035]控制單元50可包括本領(lǐng)域已知的用于存儲(chǔ)與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10及其部件有關(guān)的數(shù)據(jù)的任何存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)可以描述和/或?qū)?lái)自傳感器60的檢測(cè)結(jié)果與缸26的燃燒室16中的燃燒開(kāi)始關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)映射的形式存儲(chǔ)。每個(gè)映射可以是表格、曲線和/或等式的形式，并可包括從實(shí)驗(yàn)室和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的現(xiàn)場(chǎng)操作收集的數(shù)據(jù)匯編。映射可通過(guò)在改變與其相關(guān)的參數(shù)的同時(shí)在各種操作條件下對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作執(zhí)行儀器測(cè)試或者執(zhí)行各種測(cè)量來(lái)生成?？刂茊卧?0可引用這些映射并響應(yīng)于一個(gè)部件的希望操作控制另一個(gè)部件的操作。例如，映射可含有與當(dāng)燃燒開(kāi)始逼近例如相關(guān)先導(dǎo)噴射器的噴射開(kāi)始的點(diǎn)火正時(shí)時(shí)所要求的進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間的減小有關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0036]特別是，控制單元50可被構(gòu)造成確定燃燒開(kāi)始SOC與缸26的點(diǎn)火正時(shí)、例如先導(dǎo)噴射器的噴射開(kāi)始SOI之間的時(shí)間差，并基于該時(shí)間差調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間?？梢栽诶缈刂茊卧?0中存儲(chǔ)有關(guān)進(jìn)氣閥38的調(diào)節(jié)和這種時(shí)間差的對(duì)應(yīng)映射。特別是，控制單元可被構(gòu)造成在時(shí)間差小于預(yù)定閾值時(shí)減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。應(yīng)當(dāng)注意，任何其他合適的標(biāo)準(zhǔn)可用來(lái)確定SOC逼近SOI。例如，針對(duì)給定的缸，可將發(fā)生SOC時(shí)的曲軸角度與發(fā)生SOI時(shí)的曲軸角度進(jìn)行比較，并且控制單元可被構(gòu)造成當(dāng)角度差小于預(yù)定值時(shí)采取合適的對(duì)策。曲軸角度的差可對(duì)應(yīng)于這里描述的時(shí)間差，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這里使用的術(shù)語(yǔ)“時(shí)間差”也可以指對(duì)應(yīng)的曲軸角度差。此外，在其他實(shí)施方式中，可以采取減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間之外的對(duì)策來(lái)減小缸的負(fù)載。例如，可以減小進(jìn)氣的壓縮比或者可以合適的方式減小進(jìn)氣歧管中的壓力。
[0037]圖3示出了用于基于燃燒開(kāi)始和噴射開(kāi)始之間的確定時(shí)間差控制進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間的不同閾值的一種示例性構(gòu)造。例如，可以在控制單元50中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)映射中限定三個(gè)區(qū)域。區(qū)域110對(duì)應(yīng)于有可能發(fā)生提前點(diǎn)火的不安全操作區(qū)域。換言之，當(dāng)控制單元50確定燃燒開(kāi)始和噴射開(kāi)始之間的時(shí)間差小于閾值Th3時(shí)，控制單元50將減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間以減小缸26的負(fù)載。另一方面，只要時(shí)間差大于閾值Th2,就確定缸處于不可能發(fā)生提前點(diǎn)火的安全操作區(qū)域114。此外，中間區(qū)域112可限定在區(qū)域110和114之間。在該中間區(qū)域，控制單元50可利用不同的控制策略來(lái)確定進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間是否應(yīng)當(dāng)減小。例如，控制單元50可構(gòu)造成當(dāng)時(shí)間差在中間區(qū)域112中處于閾值Th2和閾值Th之間時(shí)使打開(kāi)持續(xù)時(shí)間減小比當(dāng)時(shí)間差處于閾值Thl和Th3之間時(shí)(例如，在預(yù)定數(shù)量的燃燒周期期間)小的量。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用用于基于燃燒開(kāi)始和噴射開(kāi)始之間的時(shí)間差調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間的許多其他控制策略，圖3中的構(gòu)造僅僅是一個(gè)例子。例如，可以使用單個(gè)閾值，或者可以使用兩個(gè)或多于三個(gè)閾值。此外，控制單元50可構(gòu)造成分析若干燃燒周期上的燃燒開(kāi)始并只在檢測(cè)的燃燒開(kāi)始低于對(duì)于預(yù)定數(shù)量的燃燒周期的閾值或者在這樣的兩個(gè)閾值之間時(shí)減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0038]在一些實(shí)施方式中，控制單元50可構(gòu)造成使用不同的閾值Thl、Th2和/或Th3以便在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的不同操作條件下減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。例如，可以針對(duì)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載使用不同映射和/或不同閾值。在一些實(shí)施方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較低時(shí)，可以更少地減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樘崆包c(diǎn)火的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)更低。
[0039]在一些實(shí)施方式中，控制單元50可構(gòu)造成與燃燒開(kāi)始和點(diǎn)火正時(shí)之間的時(shí)間差成比例地減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。換言之，時(shí)間差越小，控制單元50將打開(kāi)持續(xù)時(shí)間減小越多。
[0040]另外，控制單元50可構(gòu)造成在減小進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間后逐漸地增加該打開(kāi)持續(xù)時(shí)間，由此使打開(kāi)持續(xù)時(shí)間返回減小前的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。例如，可以在控制單元50的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)說(shuō)明打開(kāi)持續(xù)時(shí)間隨時(shí)間的逐漸增加的對(duì)應(yīng)映射。在一些實(shí)施方式中，控制單元50可構(gòu)造成在使打開(kāi)持續(xù)時(shí)間在減小預(yù)定時(shí)間后再增加相同預(yù)定時(shí)間。在其他實(shí)施方式中，控制單元50可構(gòu)造成持續(xù)監(jiān)控燃燒開(kāi)始和點(diǎn)火正時(shí)之間的時(shí)間差并在時(shí)間差大于預(yù)定閾值(例如閾值Thl)預(yù)定數(shù)量的燃燒周期時(shí)增加打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0041]在一些實(shí)施方式中，控制單元可構(gòu)造成響應(yīng)于減小缸26的進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間增加燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他缸的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間，由此增加其功率輸出。以此方式，燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的總輸出功率得以保持。
[0042]如前所述，燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10可以是具有用于將先導(dǎo)燃料噴射到缸26的燃燒室16中的先導(dǎo)噴射器的氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，點(diǎn)火正時(shí)可以是通過(guò)此先導(dǎo)燃料噴射器噴射先導(dǎo)燃料的開(kāi)始。
[0043]在操作過(guò)程中，控制單元50被構(gòu)造成從傳感器60接收檢測(cè)結(jié)果并確定缸26中的缸壓?；诖_定的缸壓，控制單元50可確定缸26中的燃燒開(kāi)始。使用已知的噴射正時(shí)，例如先導(dǎo)燃料噴射器噴射先導(dǎo)燃料的開(kāi)始，控制單元50可計(jì)算燃燒開(kāi)始和噴射開(kāi)始之間的時(shí)間差。當(dāng)時(shí)間差小于例如閾值Th3時(shí)，控制單元50調(diào)節(jié)缸26的進(jìn)氣閥38的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間?；就瑫r(shí)，控制單元50可增加燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)其他缸的進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間，以補(bǔ)償缸26的功率減小。當(dāng)控制單元50以上述方式確定返回缸26的正常操作是安全的時(shí)，控制單元50使進(jìn)氣閥38和其他缸的進(jìn)氣閥回到其正常打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
[0044]工業(yè)實(shí)用性
[0045]從前面的討論可以容易認(rèn)識(shí)這里描述的用于防止氣體或雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中提前點(diǎn)火的系統(tǒng)和方法的工業(yè)實(shí)用性。適合本發(fā)明的一種示例性機(jī)器是大型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，例如德國(guó) Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG, Kiel 制造的系列 M46DF、GCM46、GCM34、M32DF、M34DF、M3x的發(fā)動(dòng)機(jī)。類(lèi)似地，這里描述的系統(tǒng)和方法可適用于用于各種不同任務(wù)的各種各樣的其他內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0046]將認(rèn)識(shí)到，前面的描述只提供本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)的例子?？梢韵氲奖景l(fā)明的其他實(shí)施可在細(xì)節(jié)上與前面的例子不同。對(duì)本發(fā)明或其例子的所有引用旨在指當(dāng)時(shí)正在討論的特定例子，并不更一般地表明對(duì)本發(fā)明的范圍的任何限制。關(guān)于特定特征的任何區(qū)別和不利語(yǔ)言意在表明對(duì)這些特征缺少偏好，但除非另外指明，并不將其排除在本發(fā)明的范圍外。
[0047]這里記載的數(shù)值范圍僅意圖用作對(duì)落入該范圍的每個(gè)單獨(dú)數(shù)值進(jìn)行單獨(dú)提及的簡(jiǎn)便方法，除非另外指明，每個(gè)單獨(dú)的數(shù)值像它們被單獨(dú)記載在這里一樣結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中。除非這里另外指明或者與上下文明顯矛盾外，這里描述的方法可以任何合適的順序執(zhí)行。
[0048]因此，如適用法允許的，本發(fā)明包括權(quán)利要求書(shū)中記載的主題的所有變型和等同。而且，除非這里另外指明或者明顯與上下文矛盾外，本發(fā)明包括上述元件的所有可能變型的任何組合。
【權(quán)利要求】
1.一種操作氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)缸(26)和與所述至少一個(gè)缸(26)相關(guān)的進(jìn)氣閥(38)，所述方法包括: 監(jiān)控所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的操作過(guò)程中所述至少一個(gè)缸(26)的特性； 從所監(jiān)控的特性確定所述至少一個(gè)缸(26)中的燃燒開(kāi)始；以及 基于所確定的燃燒開(kāi)始調(diào)節(jié)相關(guān)的進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 確定所述至少一個(gè)缸(26)中的燃燒開(kāi)始和與所述至少一個(gè)缸(26)相關(guān)的點(diǎn)火正時(shí)之間的時(shí)間差；和 在所述時(shí)間差小于預(yù)定閾值時(shí)減小所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述時(shí)間差對(duì)應(yīng)于與燃燒開(kāi)始相關(guān)的曲軸角度和與所述至少一個(gè)缸(26)的點(diǎn)火正時(shí)相關(guān)的曲軸角度之間的差。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，還包括: 確定所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載；和 基于所確定的負(fù)載調(diào)節(jié)所述預(yù)定閾值。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在所述時(shí)間差小于所述預(yù)定閾值預(yù)定數(shù)量的燃燒周期時(shí)減小所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間減小與所述時(shí)間差成比例的量。
7.如權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在減小所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間后逐漸增加所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間以因此使打開(kāi)持續(xù)時(shí)間返回到減小前的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在減小所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間后或者在所述時(shí)間差大于所述預(yù)定閾值預(yù)定數(shù)量的燃燒周期時(shí)增加所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
9.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的方法，還包括增加與所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的至少另一缸相關(guān)的至少另一進(jìn)氣閥的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間以補(bǔ)償所述至少一個(gè)缸(26)的功率的減小。
10.如權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)包括用于將先導(dǎo)燃料噴射到所述至少一個(gè)缸(26)中的先導(dǎo)噴射器(90)，并且所述點(diǎn)火正時(shí)是所述先導(dǎo)噴射器(90)的噴射的開(kāi)始。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述監(jiān)控至少一個(gè)缸(26)的特性的步驟包括監(jiān)控所述至少一個(gè)缸(26)的缸壓。
12.一種氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括: 至少一個(gè)缸(26)； 進(jìn)氣閥(38)，其與所述至少一個(gè)缸(26)相關(guān)，用于將氣體燃料供應(yīng)至所述至少一個(gè)缸(26)的燃燒室(16)； 傳感器(60)，其與所述至少一個(gè)缸(26)相關(guān)，所述傳感器￠0)能夠檢測(cè)所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的操作過(guò)程中所述至少一個(gè)缸(26)的特性；和 控制單元(50)，用于從所述傳感器(60)接收檢測(cè)結(jié)果， 其中，所述控制單元(50)能夠: 監(jiān)控所述氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的操作過(guò)程中所述至少一個(gè)缸(26)的特性； 基于所監(jiān)控的特性確定所述至少一個(gè)缸(26)中的燃燒開(kāi)始；和 基于所確定的燃燒開(kāi)始調(diào)節(jié)相關(guān)的進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
13.如權(quán)利要求12所述的氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其中，所述傳感器￠0)能夠檢測(cè)所述至少一個(gè)缸(26)的缸壓，所述控制單元(50)能夠基于檢測(cè)的缸壓確定所述至少一個(gè)缸(26)中的燃燒開(kāi)始。
14.如權(quán)利要求12或13所述的氣體或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，還包括用于將先導(dǎo)燃料噴射到所述至少一個(gè)缸(26)的燃燒室(16)中的先導(dǎo)噴射器(90)，其中所述控制單元(50)能夠確定所確定的燃燒開(kāi)始和所述先導(dǎo)噴射器(90)噴射先導(dǎo)燃料的開(kāi)始之間的時(shí)間差，并在所述時(shí)間差小于預(yù)定閾值時(shí)減小所述進(jìn)氣閥(38)的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。
15.—種包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可讀指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，造成計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1-11中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】F02D19/08GK104179580SQ201410223017
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】E·J·?？宋鳡? B·里徹, A·施密特 申請(qǐng)人:卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任兩合公司