[发明专利]用于控制气体燃料内燃机内的燃料压力的方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及一项控制气体燃料内燃机内的燃料压力的技术。该技术包含：根据发动机运行条件确定一个气体燃料压力目标值，并且基于该目标值控制一个液体燃料泵送装置。

背景技术

天然气可以替代柴油被用来给柴油循环发动机供应燃料，以获得排放利益和经济利益。在这些发动机中，已知的是，使用柴油作为一种导燃燃料，因为天然气的自动点火温度显著高于柴油的自动点火温度。少量的柴油——通常是引入燃烧室的总燃料的大约5％——连同天然气一起被喷射，其中天然气是主要燃料。柴油由于压缩热而着火，接下来天然气由于柴油的燃烧而被点火。

双燃料喷射器单独地喷射两种燃料进入内燃机的燃烧室。特别地，这两种燃料可以是受控量的一种液体导燃燃料(如柴油)和一种气体燃料(如天然气)。连同本申请一起由申请人共同拥有的于2002年1月8日颁发的美国专利No.6,336,598(’598专利)，公开了这样一种液压致动的双燃料喷射器。该燃料喷射器包括一个喷射器主体，以及液压流体入口、液体燃料入口和气体燃料入口。液压流体入口使加压的液压流体能够被引入喷射器主体的内部。喷射器内的液体密封阻止高压气体燃料泄漏到液压致动流体中。该液体密封被充满加压的液压流体，该加压的液压流体基本上被限制在该液体密封内。该液压流体具有足够的压力以维持密封并阻止气体燃料泄漏到液压流体中。在一个优选的实施方案中，液体导燃燃料和液压流体是相同的，并且均被从柴油公共轨道(diesel common rail)供应给双燃料喷射器。当导燃燃料被用于密封时，将气体燃料加压到一个稍微低于导燃燃料的压力的压力，以阻止气体燃料泄漏通过喷射器内的流体密封腔。

如也被申请人共同拥有的于2001年10月9日颁发的美国专利No.6,298,833(’833专利)中公开的，已知动态地控制密封流体压力以确保，对于所有发动机运行条件，气体燃料压力都稍微低于导燃燃料压力。一个压力平衡系统——其包含一个压力平衡设备如一个圆顶加载调节器(dome-loaded regulator)——减小双燃料喷射器内使用的密封流体(导燃燃料)和气体燃料之间的压力差。同时，压力平衡系统动态地平衡密封流体压力，以使得气体燃料压力等于或者稍微低于在喷射阀内的导燃燃料的压力。气体燃料和导燃燃料之间的压力差可以在发动机转速、发动机负荷和燃料切断条件的整个运行范围内被维持，以便阻止可压缩的气体燃料泄漏到导燃燃料中。气体燃料和导燃燃料之间的减小的压力差还使导燃燃料到气体燃料的泄漏减少。

用于采用’598专利的类型的双燃料喷射器并且采用柴油作为导燃燃料的天然气发动机的现有标定技术，致力于对在发动机的整个运行范围支持排放要求和燃料利用率要求所需的柴油轨道压力的标定。这些技术的前提之一是，集成到基于柴油轨道压力运行的基本的柴油发动机的控制系统中。然而，在根据柴油轨道压力调节天然气轨道压力的系统中，例如’833专利中公开的，已经观察到，柴油轨道和天然气轨道之间的压力差是不一致的。从单元到单元的变化和系统的老化导致导燃燃料和天然气之间的压力差从发动机到发动机改变且随着时间而改变。这导致排放、燃料利用率和发动机转矩目标相对于所预期的变化。由于天然气是确定排放和燃料利用率的主要燃料，当在标定发动机上标定柴油轨道压力时，在实际实践中柴油压力是基于满足排放和燃料利用率目标的天然气压力而确定的。然而，由于柴油轨道和天然气轨道之间的压力差从发动机到发动机变化且随着时间而变化，那么天然气轨道压力也会相对于在标定发动机上的变化。结果，发动机往往运行在接近于但不在如下的气体轨道压力下，该气体轨道压力在一个满足最优的排放和燃料利用率目标的优选容差范围内。

本方法和装置提供了一项改进的技术，用于控制气体燃料内燃机内的燃料压力。

发明内容

一种用于控制消耗一种气体燃料和一种液体燃料的内燃机内的燃料压力的改进方法，包括：按照发动机运行条件的一个函数确定一个气体燃料压力目标值；基于气体燃料压力目标值将液体燃料加压到一个液体燃料压力；以及，根据液体燃料压力调节气体燃料压力，以使得气体燃料压力在一个预先确定的容差范围内等于气体燃料压力目标值。气体燃料可以是天然气，或可以选自由甲烷、丙烷、丁烷、乙烷和氢组成的组。液体燃料可以是柴油。发动机运行条件包括发动机转速、发动机转矩和基本的发动机燃料供给量(fuelling quantity)中至少一个。气体燃料压力目标值在一个标定发动机上被标定以优化至少一个发动机参数，该发动机参数可以是排放、燃料利用率和发动机转矩以及其他常见的发动机参数。