CN105221280A - 用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法 - Google Patents

用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105221280A
CN105221280A CN201510369600.XA CN201510369600A CN105221280A CN 105221280 A CN105221280 A CN 105221280A CN 201510369600 A CN201510369600 A CN 201510369600A CN 105221280 A CN105221280 A CN 105221280A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
gas engine
adjustment
propellant composition
index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510369600.XA
Other languages
English (en)
Inventor
R.T.史密斯
G.W.佐尔格
J.R.祖尔洛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN105221280A publication Critical patent/CN105221280A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/026—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/029—Determining density, viscosity, concentration or composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

一种方法包括：接收燃料成分分析；导出基于燃料成分分析的燃料指数；导出基于燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。

Description

用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法
技术领域
本文公开的主旨涉及例如发动机的发电系统。具体地，下面描述的主旨涉及用于基于某些燃料特性的在发电系统中调整内燃机的系统和方法。
背景技术
发电系统可用于各种应用，例如农业和食品加工系统、用于商业和工业建筑的现场发电、以及垃圾和废水处理。发电系统可包括燃烧气体发动机和监视燃烧气体发动机的运转的发动机控制系统。发动机控制系统通常监控并调整气体发动机的某些参数。改善气体发动机系统的控制将会是有益的。
发明内容
下面概述了在范围上与最初所要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例未意图限制所要求保护的发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明的可能的形式的简短概要。实际上，本发明可包含可类似于或不同于下面陈述的实施例的各种形式。
在第一实施例中，一种方法包括：接收燃料成分分析；导出基于燃料成分分析的燃料指数；导出基于燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
在第二实施例中，一种系统包括：燃料贮藏室，其提供燃料；气体发动机，其流体地联接至燃料贮藏室并且构造为接收燃料和提供动力；以及燃料成分分析器，其流体地联接至燃料贮藏室。燃料成分分析器构造成：从燃料贮藏室接收燃料的试样；分析燃料的试样；以及生成燃料成分分析。系统还包括燃料指数计算器，其通信地联接至燃料成分分析器。燃料指数计算器具有处理器，其构造成：接收燃料成分分析；以及导出基于燃料成分分析的燃料指数。系统进一步包括发动机控制系统，其通信地联接至燃料指数计算器。发动机控制系统包括处理器，其构造成：接收燃料指数；导出基于燃料指数的对气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
在第三实施例中，一种有形的、非暂时的计算机可读的媒介包括指令。指令构造为：接收燃料成分分析；导出基于燃料成分分析的燃料指数；导出基于燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
本发明的第一方案为一种方法，包括：接收燃料成分分析；导出基于燃料成分分析的燃料指数；导出基于燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
本发明的第二方案为，在第一方案中，燃料指数是爆震阻力等级、沃基沙爆震指数、甲烷数、或碳氢比。
本发明的第三方案为，在第二方案中，导出爆震阻力等级包括使用基于与多个燃料成分关联的多个甲烷数(多个MN)的模型、并入模型的算法、或它们的组合。
本发明的第四方案为，在第一方案中，控制调整包括对气体发动机的点火时机的调整、对气体发动机的空燃比的调整、对气体发动机的扭矩的调整、对气体发动机的动力性能的调整、或对气体发动机的燃料性能的调整。
本发明的第五方案为，在第一方案中，该方法进一步包括接收燃料的试样并分析燃料的试样以生成燃料成分分析。
本发明的第六方案为，在第五方案中，燃料成分分析包括燃料的试样的每个化学组分的清单和燃料的试样的每个化学组分的相对量。
本发明的第七方案为一种系统，包括：燃料贮藏室，其提供燃料；气体发动机，其流体地联接至燃料贮藏室并且构造为接收燃料和提供动力；燃料成分分析器，其流体地联接至燃料贮藏室并构造为从燃料贮藏室接收燃料的试样、分析燃料的试样、以及生成燃料成分分析；燃料指数计算器，其通信地联接至燃料成分分析器并具有处理器，该处理器构造为接收燃料成分分析、以及导出基于燃料成分分析的燃料指数；以及发动机控制系统，其通信地联接至燃料指数计算器并包括处理器，该处理器构造为接收燃料指数、导出基于燃料指数的对气体发动机的控制调整、以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
本发明的第八方案为，在第七方案中，燃料指数是爆震阻力等级、甲烷数、或碳氢比。
本发明的第九方案为，在第八方案中，燃料指数计算器使用基于用于多个燃料成分的多个甲烷数的模型、并入模型的算法、或它们的组合来导出爆震阻力等级。
本发明的第十方案为，在第七方案中，控制调整包括对气体发动机的点火时机的调整、对气体发动机的空燃比的调整、对气体发动机的扭矩的调整、对气体发动机的动力性能的调整、或对气体发动机的燃料性能的调整。
本发明的第十一方案为，在第七方案中，燃料成分分析器是气相色谱仪。
本发明的第十二方案为，在第七方案中，发动机控制系统包括燃料指数计算器。
本发明的第十三方案为，在第七方案中，燃料成分分析器包括燃料指数计算器。
本发明的第十四方案为，在第七方案中，该系统进一步包括排气系统，其流体地联接至气体发动机。
本发明的第十五方案为，在第十四方案中，控制调整是对排放时机的调整。
本发明的第十六方案为，在第七方案中，燃料成分分析包括燃料的试样的每个化学组分的清单和燃料的试样的每个化学组分的相对量。
本发明的第十七方案为一种有形的、非暂时的计算机可读的媒介，包括指令，该指令构造为：接收燃料成分分析；导出基于燃料成分分析的燃料指数；导出基于燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及将控制调整应用至气体发动机的致动器。
本发明的第十八方案为，在第十七方案中，燃料指数是爆震阻力等级、甲烷数、或碳氢比。
本发明的第十九方案为，在第十八方案中，导出爆震阻力等级包括使用基于用于各种燃料成分的甲烷数的模型、并入模型的算法、或它们的组合。
本发明的第二十方案为，在第十七方案中，该媒介进一步包括构造成接收燃料的试样、分析燃料的试样、以及生成燃料成分分析的指令。
附图说明
当参照附图阅读下面详细的描述时，本发明的这些和其他特征、方面、以及优点将变得更好地被理解，在附图中贯穿附图相同的字符代表相同的部分，其中：
图1是按照本发明方法的一个实施例的示出包括气体发动机系统的发电系统的框图；
图2是按照本发明方法的一个实施例的示出控制图1的气体发动机系统的发动机控制系统的框图；
图3是按照本发明方法的一个实施例的示出在图1的发电系统内的燃料指数计算器的框图；以及
图4是按照本发明方法的一个实施例的描绘用于在图1的发电系统内的气相色谱仪、燃料指数计算器、以及发动机控制系统的运转的方法的流程图。
具体实施方式
在下面将描述本发明的一个或更多的具体的实施例。尽力提供这些实施例的简明的描述，在说明书中可能未描述实际实施方式的所有特征。应理解，在任意这样的实际实施方式的发展中，如在任意工程或设计项目中，必须做出许多的实施方式具体的决定以获得开发者的具体目标，例如顺从系统相关的和商业相关的约束，其可从一个实施方式到另一个而不同。此外，应理解，这样的发展工作可能是复杂的和耗时的，但是尽管如此对那些具有该公开的好处的普通技术人员将会是设计、制造、以及生产的常规任务。
当引入本发明的各种实施例的元件时，词“一”、“一个”、“该”、以及“所述”意图意指存在一个或更多元件。用语“包括”、“包含”、以及“具有”意图是包括的，并意指除了所列出的元件之外还可有另外的元件。
本发明涉及基于燃料成分的控制发动机的系统和方法。为了确定燃料成分，操作员在燃料的试样上执行气体分析以创建详述燃料的化学成分的燃料成分分析。在本文描述的技术之前，操作员可已经使所得到的数据进入例如Excel的电子数据表或数据库中以计算指出燃料质量和成分的指数或等级。本文描述的系统和方法涉及自动化代表燃料成分或燃料质量的燃料指数的创建和导出基于燃料指数的控制调整至发动机。燃料指数可基本实时地计算，允许与发动机关联的控制系统基本实时地导出基于燃料指数的控制调整。此外，燃料指数可能是单个数或比值；因此，与传送全部的燃料成分分析的等待时间和复杂性相比，可降低在系统之间传送燃料指数的等待时间和复杂性。另外，通过可安装在现存的发动机系统上的分离的设备、或通过安装在现存发动机系统中的控制系统中的软件，可计算燃料指数。
现在来看图1，示出可提供动力用于例如农业和食品加工系统以及废水处理的各种应用的发电系统10的实施例。发电系统10包括提供燃料至发动机系统14的燃料贮藏室12。燃料贮藏室12可以是任意适合的容器以用于储存和提供燃料，例如井口或箱。发动机系统14是燃烧气体发动机系统并包括例如可从纽约州斯卡奈塔市的通用电气公司获得的WaukeshaTM的气体发动机。虽然发电系统10被描述为具有燃烧气体发动机，但是应指出，其他类型的发动机和发动机系统可被发电系统10使用。
在发动机系统14焚烧燃料之后，排气系统16接收来自发动机系统14的废气。然后排气系统16在废气被释放到发电系统10的外面之前在废气上执行各种类型的化学处理。例如，排气系统16可包括诸如三效催化剂的催化转换器系统，其适合于在废气到周围环境的释放之前移除某些排放物。
发电系统10进一步包括发动机控制系统18，其监视发电系统10的运转。发动机控制系统18包括处理器20；存储器22；显示器24；用户输入设备26；至其他的系统、构件、以及设备的通信链接28；以及适合于对接传感器32和致动器34的硬件接口30。
传感器32可提供各种数据至发动机控制系统18。例如，传感器32可包括布置在发动机系统14和发电系统10的不同位置处的氧气传感器、转速传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器等。致动器34可包括在执行控制动作中有用的并布置在发动机系统14和发电系统10的不同位置处的阀、泵、定位器、进气导流叶片、开关等。
在发电系统10的一个实施例中，发动机控制系统18可监控燃料特性或燃料成分(例如，诸如碳氢化合物成分的化学成分)。发动机控制系统18可使用燃料成分来确定包括点火时机、排放时机、发动机系统14的动力和燃料性能、发动机扭矩、以及空燃比(AFR)的各种有用的导出项。
为此，如在图1中所描绘的，发电系统10可包括气相色谱仪36。描绘的气相色谱仪36是确定燃料成分和燃料的化学组分中的每一个的相对的或实际的量的设备。虽然气相色谱仪36被描绘成独立的设备，但是在某些实施例中，气相色谱仪36的功能性可能是发动机控制系统18的一部分(例如，作为附加的卡或其他的电路的一部分)。此外，虽然发电系统10被描述成具有气相色谱仪，但是应理解，可使用其他类型的燃料成分分析器(例如，质谱仪)。
气相色谱仪36基本实时地确定燃料成分和燃料的化学组分的相对的或实际的量。然而，燃料成分本身可以没有必要指出燃料质量。此外，在某些情形中，当确定控制调整时，发动机控制系统18可仅使用涉及某些化学组分的燃料成分数据的一部分。例如，为了某些控制调整，发动机控制系统18可仅使用燃料的碳氢比作为输入以用于某些导出。为了确定燃料质量或成分的表现，发电系统10可包括燃料指数计算器38，进一步在下面描述。
现在来看图2，该附图是用于显示在各种构件或子系统之间的相互连接的发动机控制系统14的实施例的框图。处理器20可包括例如通用的单个或多个芯片处理器。另外，处理器20可以是任意常规的专用处理器，诸如应用特定的处理器或电路。处理器22和/或其他的数据处理电路可以是可操作地联接至存储器24以实行指令以用于运行发动机控制系统18。这些指令可以是在程序中编码或在存储器22中储存的可实行指令，其可以是有形的、非暂时的计算机可读的媒介的示例，并且可通过处理器20访问并实行。如在本文中描述的，指令可包括指令以应用燃料的某些化学分析以导出适用于控制发动机系统14的一个或更多动作。
存储器22可以是大容量储存设备、闪存设备、可移除的存储器、或任意其他的非暂时的计算机可读的媒介。另外地或备选地，指令可储存在另外的合适的制造的物品中，其包括以类似于如在上面描述的存储器22的方式至少共同地储存这些指令或例程的至少一个有形的、非暂时的计算机可读的媒介。显示器24使用户能够观察关于发动机系统14并在某种程度上关于发电系统10的各种数据。用户输入设备26允许用户(例如，发动机操作员)与发动机控制系统16相互影响。通信链接28可以是在发动机控制系统18和其他的系统(例如，气相色谱仪36)、构件、以及设备之间的有线的(例如，有线的电线基础设施或采用以太网的局域网)或无线的(例如，蜂窝网络或802.11xWi-Fi网络)连接。
现在来看图3，如上所提到的，发电系统10可包括燃料指数计算器38。燃料指数计算器38可导出基于由气相色谱仪36产生的燃料成分分析的一个或更多燃料指数。燃料指数可以是代表燃料质量或燃料成分的任意单个数字或比率。例如，燃料指数可以是燃料的甲烷数(MN)或碳氢比。备选地或另外地，燃料指数可包括爆震阻力等级，其可以由评估具有各种燃料成分的燃料的“爆震”(例如，燃料自点火)特征的模型来确定。在其他的实施例中，燃料指数可以是由使用模型的算法来确定的爆震阻力等级，但是包括备选的方法，要是燃料成分超过由模型预测的范围，来确定爆震阻力等级。在这样的实施例中，用来计算爆震阻力等级的模型和算法可基于其他的燃料指数，例如甲烷数或碳氢比。
燃料指数可包括沃基沙(Waukesha)爆震指数(WKI)，其可经由例如基于可从纽约州斯卡奈塔市的通用电气公司获得的WKI软件的沃基沙WindowsTM的软件使用例如九种气体混合矩阵作为输入来计算。另外地或备选地，燃料指数可包括经由如在Sorge等申请的美国专利号6,061,637(全部内容通过引用并入本文中)中描述的模型或校准曲线导出的爆震阻力等级。例如，算法可考虑下面的摩尔组分的浓度：甲烷(60%-100%)；乙烷(0%-20%)；丙烷(0%-40%)；正丁烷(0%-10%)；正戊烷(0%-3%)；己烷和庚烷的混合物(0%-2%)；氮气(0%-15%)；以及二氧化碳(0%-10%)。对于具有在期望的限制内的气体组分浓度的试样，算法以下面的方式实施。首先，例如氢气、一氧化碳、硫化氢等的非碳氢化合物可燃物的浓度暂时地从分析移除，并且上面列出的模拟的组分(例如，气态的碳氢化合物可燃物、二氧化碳和氮气)的浓度值归一化。已经发现，丁烷(异丁烷)和戊烷(异戊烷)的异构体不同于正戊烷和正丁烷来影响爆震阻力。因此，期望的是，通过以下来应对这些异构体成分：1)分配异丁烷浓度的大约58%给丙烷浓度，并分配异丁烷浓度的大约42%给正丁烷；以及2)分配异戊烷浓度的大约68%给正丁烷浓度，并分配异戊烷浓度的大约32%给正戊烷浓度。用于试样(例如，气态的碳氢化合物可燃物、二氧化碳和氮气)的模拟组分的调整和归一化的浓度值通过经验的模型被处理以确定初步的爆震阻力等级。然后以与常规的甲烷数(MN)测试一致的方式调整初步的爆震阻力等级以用于例如氢气的非碳氢化合物可燃物。
如在图3中示出的，燃料指数计算器38包括处理器40、存储器42、以及通信链接44。处理器40、存储器42、以及通信链接44可分别类似于处理器20、存储器22、以及通信链接28。如较早所提到的，燃料指数计算器38可联接至气相色谱仪36和发动机控制系统18，使得燃料指数计算器38接收来自气相色谱仪36的数据(即，燃料成分分析)并发送数据(即，一个或更多燃料指数)至发动机控制系统18。然而，在其他的实施例中，燃料指数计算器38可被包括在发动机控制系统18中。在另一个实施例中，燃料指数计算器38可被包括在气相色谱仪36中。
图4描绘了适合于气相色谱仪36、燃料指数计算器38、以及发动机控制系统18的运转的过程50的实施例。虽然在下面详细地描述过程50，但是过程50可包括未在图4中显示的其他步骤。另外地，示出的步骤可同时或以不同的顺序执行。此外，尽管步骤在下面被描述成通过具体的设备或系统执行，但是应理解，步骤可由另一个配备有必要的功能性的设备或系统来执行。过程50可实施为储存在存储器22、42中的可实行的编码和通过处理器20、40可实行的。
在框52处开始，过程可指引气相色谱仪36分析燃料并生成燃料成分分析54。气相色谱仪36可从燃料贮藏室12取出一个或更多试样以用于分析。例如，可每个1至1000毫秒、1秒至1分钟、1分钟至10分钟、3至5分钟等等取平均试样。过程50然后可指引燃料试样被注入经过小直径管(例如，被称为“柱”)的载气流。燃料试样的不同化学组分基于它们的各种化学和物理属性以及它们与特定的柱材料(例如，玻璃、塑料)的相互作用而以不同的速率经过柱。在不同的化学组分离开柱时，检测器(例如火焰离子化检测器、热传导检测器、催化燃烧检测器等)检测化学组分的类型和量。如上提到的，然后气相色谱仪38生成燃料组分分析54，其包括在燃料中的每个化学组分以及每个化学组分的相对的或实际的量的清单。
接着，在框56处，过程50可指引燃料指数计算器38导出基于燃料成分分析54的一个或更多燃料指数58。过程50可然后指引燃料指数计算器38发送燃料指数58至发动机控制系统18，其可在框60处导出基于燃料系数58的控制调整以用于发动机系统14。例如，如上提到的，发动机控制系统18可确定点火时机、排放时机、发动机系统14的动力和燃料性能、发动机扭矩、以及部分基于燃料成分的空燃比。例如，使用燃料指数58，发动机控制系统18可检测在燃料的甲烷数中的增加，其可促使发动机控制系统18改变排放时机。最后，在框62处，发动机控制系统18将控制调整应用至发动机系统14。例如，为了调整发动机扭矩，发动机控制系统18可调整在发动机14内提供动力至气体发动机的扭矩转换器的进气导流叶片(即，致动器32)。在另一个实例中，发动机控制系统18可调整发动机系统14内的节流阀以改变提供至气体发动机的空气或燃料的量，由此调整空燃比。
如上指出的，气相色谱仪36可取出并分析平均每三到五分钟的燃料的试样。即，燃料成分分析54可基本实时地生成。如此，发动机控制系统18可实时地基于燃料指数58优化某些参数。这可证明是特别有利的以用于在发电系统10使用若干类型的在质量或成分中变化的燃料的应用。此外，由于燃料指数58可以是单个数或比率，因而与传送全部的燃料成分分析54的等待时间和复杂性相比，可降低在系统之间传送燃料指数的等待时间和复杂性。
另外，如上提到的，燃料指数计算器38可以是在发动机控制系统18或气相色谱仪36中安装的分离的设备或软件。因此，燃料指数计算器38作为设备或软件构件可容易地安装在现存的发电系统中。如将被了解的，上面在说明书中描述的技术效果和技术问题是示例性并且非限制的。应指出的是，在说明书中描述的实施例可具有其他的技术效果并可解决其他的技术问题。
该书面描述使用示例以公开包括最佳模型的本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任意设备或系统以及执行任意并入的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括没有不同于权利要求的文字表达的结构元件，或者如果它们包括带有与权利要求的文字表达无实质区别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
接收燃料成分分析；
导出基于所述燃料成分分析的燃料指数；
导出基于所述燃料指数的用于气体发动机的控制调整；以及
将所述控制调整应用至所述气体发动机的致动器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料指数是爆震阻力等级、沃基沙爆震指数、甲烷数、或碳氢比。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，导出所述爆震阻力等级包括使用基于与多个燃料成分关联的多个甲烷数(多个MN)的模型、并入所述模型的算法、或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制调整包括对所述气体发动机的点火时机的调整、对所述气体发动机的空燃比的调整、对所述气体发动机的扭矩的调整、对所述气体发动机的动力性能的调整、或对所述气体发动机的燃料性能的调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括接收燃料的试样并分析燃料的所述试样以生成所述燃料成分分析。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述燃料成分分析包括燃料的所述试样的每个化学组分的清单和燃料的所述试样的每个化学组分的相对量。
7.一种系统，包括：
燃料贮藏室，其提供燃料；
气体发动机，其流体地联接至所述燃料贮藏室并且构造为接收所述燃料和提供动力；
燃料成分分析器，其流体地联接至所述燃料贮藏室并构造为：
从所述燃料贮藏室接收燃料的试样；
分析燃料的所述试样；以及
生成燃料成分分析；
燃料指数计算器，其通信地联接至所述燃料成分分析器并具有处理器，该处理器构造为：
接收所述燃料成分分析；以及
导出基于所述燃料成分分析的燃料指数；以及
发动机控制系统，其通信地联接至所述燃料指数计算器并包括处理器，该处理器构造为：
接收所述燃料指数；
导出基于所述燃料指数的对所述气体发动机的控制调整；以及
将所述控制调整应用至所述气体发动机的致动器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃料指数是爆震阻力等级、甲烷数、或碳氢比。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述燃料指数计算器使用基于用于多个燃料成分的多个甲烷数的模型、并入所述模型的算法、或它们的组合来导出所述爆震阻力等级。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制调整包括对所述气体发动机的点火时机的调整、对所述气体发动机的空燃比的调整、对所述气体发动机的扭矩的调整、对所述气体发动机的动力性能的调整、或对所述气体发动机的燃料性能的调整。
CN201510369600.XA 2014-06-30 2015-06-30 用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法 Pending CN105221280A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/320,101 US20150377161A1 (en) 2014-06-30 2014-06-30 Systems and methods for engine control incorporating fuel properties
US14/320101 2014-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105221280A true CN105221280A (zh) 2016-01-06

Family

ID=53785405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510369600.XA Pending CN105221280A (zh) 2014-06-30 2015-06-30 用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150377161A1 (zh)
EP (1) EP2963270A1 (zh)
JP (1) JP2016014388A (zh)
KR (1) KR20160002396A (zh)
CN (1) CN105221280A (zh)
BR (1) BR102015015754A2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017207665A1 (de) * 2017-05-08 2018-11-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuereinrichtung zum Betreiben eines Gasmotors
US10976295B2 (en) * 2017-06-26 2021-04-13 Mustang Sampling Llc System and methods for methane number generation
EP4115067A1 (en) * 2020-03-02 2023-01-11 EControls, LLC Natural gas engines with fuel quality determination
US12025063B2 (en) 2020-03-02 2024-07-02 Inpro/Seal Llc Natural gas engines with fuel quality determination

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5697346A (en) * 1993-05-28 1997-12-16 Servojet Products International Method for using sonic gas-fueled internal combustion engine control system
US6061637A (en) * 1997-09-17 2000-05-09 Dresser Industries, Inc. Method of determining knock resistance rating for non-commercial grade natural gas
CA2335728A1 (fr) * 1999-04-21 2000-11-02 Gaetan Monnier Methode de correction a l'avance a l'allumage d'un moteur a combustion interne
WO2001097955A1 (en) * 2000-06-22 2001-12-27 Michael Joseph Ashe System and method for abating a gas flow containing volatile organic compounds
FR2827961B1 (fr) * 2001-07-30 2004-01-23 Dalkia Methode de determination d'au moins une propriete energetique d'un melange combustible gazeux par mesure de proprietes physiques du melange gazeux
FR2930598B1 (fr) * 2008-04-24 2012-01-27 Sp3H Procede d'optimisation du fonctionnement d'un moteur thermique par determination de la proportion des composes oxygenes dans le carburant
US8968429B2 (en) * 2011-09-23 2015-03-03 Butamax Advanced Biofuels Llc Butanol compositions for fuel blending and methods for the production thereof
US8897991B2 (en) * 2012-08-06 2014-11-25 GM Global Technology Operations LLC Fuel quality monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
BR102015015754A2 (pt) 2018-03-06
JP2016014388A (ja) 2016-01-28
EP2963270A1 (en) 2016-01-06
US20150377161A1 (en) 2015-12-31
KR20160002396A (ko) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210071865A1 (en) Integrated flare combustion control
Kasman et al. CO2 emissions, economic growth, energy consumption, trade and urbanization in new EU member and candidate countries: a panel data analysis
CN105221280A (zh) 用于并入燃料特性的发动机控制的系统和方法
Quan et al. Generic AI models for mass transfer coefficient prediction in amine‐based CO2 absorber, Part II: RBFNN and RF model
US20110162343A1 (en) Systems and methods for controlling fuel flow within a machine
CN102454485B (zh) 用于将燃料供应给燃气轮机的系统
EP2185981A1 (en) System and method for empirical ensemble-based virtual sensing of gas emission
Tingas et al. CH4/air homogeneous autoignition: A comparison of two chemical kinetics mechanisms
US12044641B2 (en) Emission monitoring of flare systems
Malik et al. Detonation cell size model based on deep neural network for hydrogen, methane and propane mixtures with air and oxygen
Ziyarati et al. Greenhouse gas emission estimation of flaring in a gas processing plant: Technique development
US20220286761A1 (en) Methods and internet of things systems for obtaining natural gas energy metering component
CN108956886B (zh) 一种脱硝系统cems测量特性的评估方法及系统
Manion et al. The importance of relative reaction rates in the optimization of detailed kinetic models
Shi et al. Vented gas explosion overpressure prediction of obstructed cubic chamber by Bayesian Regularization Artificial Neuron Network–Bauwens model
Ito et al. Development of a gas composition soft sensor for distillation columns: A simplified model based and robust approach
JP6936378B1 (ja) 組成推定装置、組成推定方法、及び組成推定プログラム
CN104460653A (zh) 一种加热炉监控系统评价方法
Van Elk et al. A new flowsheeting tool for flue gas treating
CA2680961A1 (en) Method for determining a low cylinder pressure condition for a gas chromatograph
Jebalia et al. Identification of the isotherm function in chromatography using CMA-ES
CN113033070B (zh) 一种lng接收站码头管道泄露监测评估方法
US11988577B2 (en) Certified vapor recovery
Zhang et al. Reaction sensitivity analysis of CO2 absorption using aqueous ammonia in a packed column
JP2023064933A (ja) 脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160106