[发明专利]双燃料发动机控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多模式发动机的发动机控制单元(ECU)，特别是(但不仅仅)涉及一种用于双燃料发动机的ECU和包含这种ECU的多模式发动机。

背景技术

多模式发动机能够运行在多个不同模式下，每种模式都有不同的燃料需求。换言之，多模式发动机是在不同模式下由不同的燃料或者多种燃料的组合来提供燃料的。

双燃料发动机适合在两种模式下运行。作为典型，第一模式是柴油模式，发动机是单独由柴油燃料提供燃料的；而第二模式是气体燃料模式，发动机主要是由诸如天然气(甲烷)(其由相对少量的柴油来点火)等气体燃料来提供燃料的。

双燃料发动机当然可以用不同类型的燃料来运行。例如，第一燃料可以是生物柴油燃料、合成燃料或者任意数量的替代燃料。同样，第二燃料不必非是甲烷不可，例如也可以是压缩天然气、生物甲烷、乙醇、甲醇或者氢气等等，这里就不再一一列举了。

使用诸如柴油等液体燃料与诸如甲烷等气体燃料的混合物的发动机(例如内燃机)的运行改善了发动机的燃料经济性和发动机的效率，同时将不良尾气排放维持在低水平。随着人们日益意识到碳氢燃料消耗对环境和气候的灾害性影响，迫切需要减少诸如重型车辆等车辆的碳排放。减少此类排放的一种方法就是使用双燃料发动机作为车辆的动力，这种双燃料发动机至少在某些时候主要使用例如甲烷作为燃料。

虽然制造出能够使用柴油和甲烷这两者来运行的发动机系统已广为人知，但还是有许多现有的传统柴油发动机因为经济性理由而不能被简单地取代。

因此能够把现有的被设计为例如使用柴油的内燃机改造成可以使用柴油或甲烷、或者使用两种或多种燃料的组合的双模式发动机就很有必要。

改造现有发动机所遇到的问题是现有的柴油发动机(尤其是单元喷油器式(unit iniector)或共轨式(common rail)柴油发动机)都是由电子ECU控制的。这种ECU(就是所谓的柴油ECU)控制向发动机注入柴油。该ECU包括由原设备制造商(OEM)安装的实质上是三维数据阵列的发动机映射图(map)，该映射图允许柴油ECU依据各种参数来确定将要注入发动机的柴油的数量和注入的时机。在考虑主导条件的情形下，注入发动机的柴油的数量为发动机提供适当的能量。

公知的发动机系统包括多个传感器，其测量多个变量，例如：

加速度踏板位置；

流入歧管压力；

发动机温度；

车速；

发动机转速；

发动机位置；

油压；以及

燃料压力。

传感器将与这些参数相关的信息提供给ECU。发动机映射(mapping)使ECU能够依据这些参数来确定所需的燃料注入水平，同时使ECU能够与车辆上ECU的其它组件(例如电子变速箱控制器、电子刹车系统和牵引(traction)控制器等)相联。典型的做法是，组合ECU会通过控制器区域网络(CAN)来共享信息，并能对最终的燃料注入所需水平造成影响。

通过向喷油器发送脉冲信号，柴油ECU给每个发动机的喷油器发出指令，以在根据所测量出的参数而定的预定时间将预设数量的柴油注入发动机。该喷油器通常由脉冲宽度控制，因此脉冲宽度调制就可用来改变注入发动机的燃料的数量。该柴油ECU也控制由每个喷油器向发动机注入柴油的时机。

如果发动机适用于运行在将要使用柴油和甲烷的混合物给发动机提供燃料的第二模式，ECU必须适用于当发动机运行于第二模式时给每个柴油喷油器发出指令以将较少的柴油注入发动机。当发动机运行于第二模式时，为了使ECU能够适当地给每个喷油器发出指令，过去会认为必须改变ECU的发动机映射图。

换言之，当发动机运行于第二模式时，在单位时间内需要注入发动机的柴油量要少于发动机仅使用柴油运行的时候。

然而，OEMs(原设备制造商)一般不提供关于柴油ECU的发动机映射图或访问柴油ECU的发动机映射图的信息，因而通常也不可能访问现有的柴油ECU中的燃料映射图。

即使在发动机运行于第二模式时，也有必要使柴油ECU保持激活状态，以便该ECU能够继续控制其他发动机组件。因此不可能完全旁路这个柴油ECU，不管发动机以何种模式运行，该柴油ECU都必须持续运行以维持固有的安全特征。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种多模式发动机系统，包括适用于以多个不同模式运行的发动机，其中所述多个不同模式包括实质上完全由第一燃料为发动机提供燃料的第一模式，以及实质上完全由第二燃料或者由第一燃料和第二燃料的混合物为发动机提供燃料的第二模式，该发动机包括：