CN101427014A - 用两种不同燃料运行内燃机的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于可以用第一和第二种燃料工作的内燃机的装置和方法，其中，第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力，所述装置包括两个至少部分为不同燃料种类配设的燃料回路，以及至少一个用于控制内燃机用第一种燃料和用第二种燃料工作的电子控制设备，在这里，内燃机的运行控制为，在可预定的间隔期间将第一种燃料供给内燃机。

Description

用两种不同燃料运行内燃机的装置和方法
本发明属于内燃机的技术领域，以及涉及可以用两种不同燃料工作的内燃机的一种按权利要求1前序部分所述的装置。
在石油储藏量下降和对废气排放要求提高的背景下，现代汽车越来越多地多装备如汽油机那样按四冲程原理工作的内燃机，然而它们也能用煤气取代汽油运行。
作为煤气主要使用以石油为基础的液化气，所谓汽车煤气(LPG＝Liquified Petroleum Gas)，这是一种在石油精炼时氢化过程的副产品，它基本上由丙烷和丁烷组成，以及使用天然气(CNG＝Compressed Natural Gas)，它主要由甲烷组成以及通过开采天然气源获得。因为LPG和CNG不含硫化合物和铅化合物以及形成的优等混合气有非常良好的燃烧特性，所以有害物排放，如CO、HC、NOx和CO2，比仅用汽油工作的发动机少。
因为在工业化国家中迄今尚未充分建立尤其是LPG和CNG加油站网络，所以大多数可以用煤气运行的汽车目前可以“两用”工作，也就是说，这些汽车不仅配备汽油箱而且装备煤气罐，从而在需要时可以借助控制设备自动或手动地转换为用两种燃料之一运行。因而已知的是，在这些两用汽车中，一旦煤气罐内煤气含量下降到低于一个可预定的阈值，便实施从煤气运行向汽油运行的自动转换。此外，可以用煤气工作的汽车习惯用汽油起动，因为在冷发动机和冷的冷却水循环时，不能达到令人满意的混合气制备。一旦到达一定的工作温度，便实行向煤气运行的自动转换。
内燃机用煤气运行时存在的另一个问题在于，基于气态燃料LPG/CNG缺乏或不良的润滑能力，气门座受到比纯汽油运行时更大的负荷。若取汽油的润滑能力为100％作基准值，则LPG的相对润滑能力约为20％，而CNG的相对润滑能力实际上等于0％。
为了解决上述问题，市场上已经提供一些配件，用于附加地向气门座供润滑剂。更准确地说，这种配件包括安置在发动机舱内用于储存润滑剂的储箱，以及一个用于将润滑剂连续供给一个小的喷嘴、从储箱到进气通道的润滑剂管道，喷嘴安装在进气管内节气门后方。以此方式可以按文氏原理吸入预调的润滑剂量。
所述问题的上述解决方案其缺点尤其在于下列事实：为了购置和安装所述配件，以及为了提供润滑剂，均需要付出代价。此外尤其必须为安装润滑剂储箱而占用结构空间。除此之外不能完全排除由于供给润滑剂使燃烧特性恶化，并在催化装置中产生问题的可能性。
因此，本发明的目的在于，(在技术的意义上)提供一种用于运行两用内燃机的装置和方法，借此能充分润滑气门座，与此同时不必采取会带来缺点的加入附加的润滑剂的技术措施。
按本发明的建议，此目的通过一种用于运行两用内燃机的、具有独立权利要求特征的装置和方法达到。由从属权利要求的特征给出本发明一些有利的扩展设计。
按本发明提供了一种装置，该装置用于可以用两种不同燃料运行尤其用于驱动汽车的内燃机，它包括两个至少部分为不同燃料种类配设的燃料回路，以及至少一个用于控制内燃机用第一种燃料和用第二种燃料工作的电子控制设备。这两种燃料中的第一种燃料选择或配制为，使它对气门座有足够的润滑能力，不必添加其他润滑剂。
按本发明的装置的特征主要在于，控制设备适用于以这样的方式控制内燃机的工作，即，在可预定的尤其是规律的间隔期间将第一种燃料供给内燃机，为的是以此方式充分润滑气门座。
在这里，当内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间可以中断加入第二种燃料，以便在此间隔期间仅仅将第一种燃料供给内燃机。
因为在这种间隔期间中止添加第一种燃料后，气门座借助第一种燃料的润滑作用还将维持一个长的时间，所以在仅仅加入第二种燃料时气门座仍能获得足够的润滑。为此的前提条件是，供给第一种燃料的间隔期间或周期的间距及长度选择为，在停止供给第一种燃料后在气门座上始终存在通过第一种燃料实现的足够的润滑作用。
与之不同，也可以在内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间，除了第二种燃料外还附加地将第一种燃料输入内燃机。通过在可预定的间隔期间共同输入第一种燃料和第二种燃料，不仅在可预定的间隔期间，而且在停止添加第一种燃料后在仅仅加入第二种燃料期间，均可以达到足够地润滑气门座。为此的前提条件是，附加地供给第一种燃料的间隔或周期的间距及长度选择为，在停止供给第一种燃料后在气门座上始终存在通过第一种燃料实现的足够的润滑作用。
内燃机有利地，但非强制地，涉及一种火花点火内燃机。
用于供给第一种燃料的可预定的尤其规则的间隔期间的间距及长度，例如可以通过时间段或例如通过内燃机的总转数规定。间隔期间的间距及长度主要取决于内燃机的设计及运行模式。例如，内燃机在用第二种燃料运行时，从一个基准时刻起计算每旋转10000转后，内燃机可以实施仅仅或附加地用第一种燃料运行100至1000转，为的是达到气门座充分的润滑。
在按本发明的装置一种示例性的设计中，(传统的)汽油用作第一种燃料，以及液化石油气(LPG)用作第二种燃料。在按本发明的装置另一种作为范例的设计中，(传统的)汽油用作第一种燃料，以及压缩天然气(CNG)用作第二种燃料。在这种情况下，气门座可以达到足够的润滑，只要在内燃机用LPG或CNG运行时在尤其是规则的间隔期间供给内燃机汽油，便可使气门座获得足够的润滑。在输入汽油期间可以中断LPG/CNG的供给。
此外，本发明还涉及一种电子控制设备，用于一种装置，该装置用于可以用两种不同燃料运行尤其用于驱动汽车的内燃机且包括两个至少部分为不同燃料种类配设的燃料回路。第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力。
电子控制设备控制内燃机用第一种燃料和用第二种燃料的运行，并适用于以这样的方式控制内燃机的工作，即，在可预定的尤其规则的间隔期间将第一种燃料供给内燃机。在这里，当内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间可以中断加入第二种燃料，为的是在此间隔期间仅仅将第一种燃料供给内燃机。与之不同，也可以在内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间，除了第二种燃料外附加地将第一种燃料输入内燃机。
此外本发明还涉及一种汽车，它有一个如上面所介绍的用于以两种不同燃料运行内燃机的装置。
此外本发明还涉及一种用于以第一和第二种燃料运行尤其用于驱动汽车的内燃机的方法，其中，第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力。本方法的特征在于，在可预定的尤其规则的间隔期间将第一种燃料供给内燃机，以便充分润滑气门座。在这里，当内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间可以中断加入第二种燃料，为的是在此间隔期间仅仅将第一种燃料供给内燃机。与之不同，也可以在内燃机用第二种燃料运行时，在可预定的尤其规则的间隔期间，除了第二种燃料外附加地将第一种燃料输入内燃机。
此外本发明还涉及一种如上面所介绍的用于以两种不同燃料运行内燃机的装置的适用于数据处理的电子控制装置的程序代码，它含有促使所述电子控制设备实施如上面所介绍的方法的控制指令。
此外本发明还涉及一种存储介质，其内储存有相应的程序代码。
下面参见附图借助实施例详细说明本发明。附图中：
图1表示按本发明的用于用两种不同燃料交替运行汽车内燃机的装置的一种实施形式示意图。
现在参见图1，其中示意并概略地表示按本发明用于交替运行可两用工作的汽车内燃机的装置的一种实施形式，汽车可以用汽油和汽车煤气(LPG)工作。因此，汽车包括一个总体用数字1表示的火花点火发动机，其中汽油可以通过汽油喷嘴2喷入没有详细表示的气缸的燃烧室内。发动机控制器3借助电连接线4与汽油喷嘴2连接，以及控制汽油喷嘴2的开和关。汽油经过部分表示的其中含有一个节气门6的进气管5输入汽油喷嘴2。汽油燃料回路的其它部件以及汽油混合物配制装置的其他部件，因为对于理解本发明没有必要性因而不详细表示。此外设冷却器7和水温传感器8。为了说明汽车内部件的相对设置关系，画上了汽车的轮廓9和车轮10。
下面说明汽车煤气供应系统。汽车煤气供应系统包括汽车煤气罐11，它通过连接管道13与充气阀12连接，以便能从外面加注汽车煤气。汽车煤气罐11借助多路/安全阀18与汽车煤气供应管23连接，后者与一个例如组装有压力调节器的气化器14连接。该气化器将LPG的物态从液体改变为气态。气化器14通过煤气滤17与多个煤气喷射器22连接，通过它们可以将气态燃料(LPG)喷入发动机1气缸的进气通道内。没有详细表示气化器14与汽车冷却循环的热力学关联。气化器14通过电连接线15与汽车煤气电子控制装置16连接，它控制气化器14。此外，气化器14通过电连接线21与水温传感器8连接。
在图1所示按本发明的装置中，通过电连接线24与煤气喷射器22连接的汽车煤气电子控制设备16，借助电连接导线19与发动机控制器3连接。此外，汽车煤气电子控制设备16与发动机控制器3输出信号的抽头20导电连接。汽车煤气电子控制设备16和发动机控制器3程序编制为，使汽油和LPG按规则的间隔交替供给发动机1。更准确地说，按可预定的规则的间隔切断向发动机1输送LPG，为的是在此间隔期间仅仅供给汽油，由此能达到充分润滑气门座。例如可以在发动机1每次在总共旋转10000转后实施用LPG运行，用LPG工作100至1000转，从而达到充分润滑气门座。
发动机控制器3和汽车煤气控制设备16可以完全一样地集成在唯一的一个控制设备内，然后按适当的方式给控制设备编程。
附图标记列表
1  发动机
2  汽油喷嘴
3  发动机控制器
4  电连接线
5  进气管
6  节气门
7  冷却器
8  水温传感器
9  轮廓
10 车轮
11 LPG罐
12 充气阀
13 连接管道
14 气化器
15 电连接线
16 汽车煤气控制设备
17 煤气滤
18 多路/安全阀
19 电连接线
20 发动机控制器输出信号抽头
21 电连接线
22 煤气喷射器
23 汽车煤气供应管
24 电连接线

Claims (18)

1.一种装置，用于可以用第一和第二种燃料运行尤其用于驱动汽车的内燃机，其中，第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力，所述装置包括两个至少部分为不同燃料种类配设的燃料回路，以及至少一个用于控制内燃机用第一种燃料和用第二种燃料工作的电子控制设备，其特征为：该控制设备适用于以这样的方式控制内燃机的工作，即，在可预定的间隔期间将第一种燃料供给内燃机。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征为，在可预定的间隔期间只给内燃机输入第一种燃料。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征为，在可预定的间隔期间给内燃机共同输入第一种燃料和第二种燃料。
4.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征为，第一种燃料是汽油和第二种燃料是液化石油气(LPG)。
5.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征为，第一种燃料是汽油和第二种燃料是压缩天然气(CNG)。
6.按照权利要求1至5之一所述的装置，其特征为，预定一个时间段作为间隔期间。
7.按照权利要求1至5之一所述的装置，其特征为，预定内燃机的转数作为间隔期间。
8.一种具有按照权利要求1至7之一所述装置的汽车。
9.一种电子控制设备，用于一种装置，该装置用于可以用第一和第二种燃料工作尤其用于驱动汽车的内燃机，其中，第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力，所述装置包括两个至少部分为不同燃料种类配设的燃料回路，以及，所述控制设备控制内燃机用第一种燃料和用第二种燃料运行，并适用于以这样的方式控制内燃机的工作，即，在可预定的间隔期间将第一种燃料供给内燃机。
10.一种用于以第一和第二种燃料运行尤其用于驱动汽车的内燃机的方法，其中，第一种燃料对于内燃机的气门座有足够的润滑能力，其特征为：在可预定的间隔期间将第一种燃料供给内燃机。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征为，在可预定的间隔期间只给内燃机输入第一种燃料。
12.按照权利要求10所述的方法，其特征为，在可预定的间隔期间给内燃机共同输入第一种燃料和第二种燃料。
13.按照权利要求10至12之一所述的方法，其特征为，第一种燃料是汽油和第二种燃料是液化石油气(LPG)。
14.按照权利要求10至12之一所述的方法，其特征为，第一种燃料是汽油和第二种燃料是压缩天然气(CNG)。
15.按照权利要求10至14之一所述的方法，其特征为，预定一时间段作为间隔期间。
16.按照权利要求10至14之一所述的装置，其特征为，预定内燃机的转数作为间隔期间。
17.一种用于适用于进行数据处理的按照权利要求9所述的电子控制设备的程序代码，它含有促使该控制设备实施按照权利要求10至16之一所述方法的控制指令。
18.一种存储介质，其内储存有按照权利要求17所述的程序代码。
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