CN105697174A - 用于增加燃料变化容忍度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于多燃料内燃发动机的燃料控制系统可包括与发动机的缸相联的缸压力传感器。数据收集模块可接收来自缸压力传感器的实时缸压力测量值并由实时缸压力测量值计算实际燃烧参数值。比较模块可接收来自数据收集模块的计算的实际燃烧参数值并将计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较以确定其之间的任何差别，其中理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出。过程控制模块可控制至少两种不同类型燃料的燃料喷射以减小计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别。

Description

用于增加燃料变化容忍度的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及内燃发动机的燃料变化，并且更具体地涉及一种增加燃料变化容忍度的系统和方法。
背景技术
在多种应用中使用气体燃料供能发动机以及以多种不同燃料操作的发动机。用于机动车辆的柴油发动机的燃料(诸如柴油、生物柴油或气体-液体燃料，即从天然气获得的液体燃料)具有非常不同的燃料品质。特别是，燃料的点燃能力(对于柴油发动机的缸内燃烧来说很重要，并通常表示为十六烷指数CCI或十六烷值)对于不同燃料来说可以显著改变。即使在相同类型的燃料中，诸如十六烷指数的燃料燃烧特性可以广泛变化。
可以重新构造成以来自一定范围的可燃烧燃料的任何给定燃料操作的内燃发动机的例子在授予Froloff等人的美国专利No.6947830(“’830专利”)中示出。’830专利公开一种用于内燃发动机的可编程计算机系统，其被构造成接收和处理来自使用不同的点燃方法的多个燃烧事件的燃料燃烧特性信号和数据。爆裂信号从这些燃烧事件处理以确定燃料点燃方法，对于给定燃料，以可许可发动机磨损，造成最大功率。虽然’830专利旨在具有以广泛多种燃料运行的灵活性，但需要大量的复杂设计和控制来适应多种不同的点燃模式，包括火花点燃、均质充量压缩点燃、压缩点燃和不同点燃模式的组合。必须在发动机启动时进行测试，使得发动机基本上受到控制，在一段时间内用作实验室，以便确定使用最不伤害发动机的点燃方法，但是也能对于特定燃料来说产生最高的功率输出。这些必要的测试周期和发动机重新构造以适应不同的点燃模式会增加操作成本，并减小发动机针对每次燃料供应时可以获得的不同品质的燃料进行快速调节的能力。
单燃料或多燃料发动机可以使用的广泛不同类型的燃料和各种品质的燃料使得对于燃料的整个范围来测试和验证发动机是非常昂贵的。不同类型的燃料以及甚至从不同来源获得的相同类型的燃料的不同燃烧特性需要一种控制系统，该控制系统能够对于具有不同燃烧特性的不同燃料进行自动调节并同时最佳化发动机性能。
本发明的系统针对克服以上提出的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于多燃料内燃发动机的控制系统可包括与发动机的每个缸相联的至少一个缸压力传感器。控制系统还可包括数据收集模块，其被构造成接收来自至少一个缸压力传感器的每个的实时缸压力测量值，并由实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值。控制系统还可进一步包括比较模块，其被构造成接收来自数据收集模块的计算的一个或多个实际燃烧参数值，并将每个缸的计算的一个或多个实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较，以确定其之间的任何差别，其中理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出。控制系统还可包括过程控制模块，其被构造成基于每个缸的计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别控制供应到每个缸的燃料的燃料喷射和点燃正时的至少一种。
根据本发明的另一方面，一种能够以组合的液体和气体燃料模式操作的多燃料内燃发动机可包括多个缸、与多个缸的每个相联的实时缸压力传感器、液体燃料喷射系统、气体燃料喷射系统和控制系统。控制系统可包括数据收集模块，其被构造成接收来自每个缸压力传感器的实时缸压力测量值，并由实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值。控制系统还可包括比较模块，其被构造成接收来自数据收集模块的一个或多个实际燃烧参数值，并将每个缸的计算的一个或多个实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较，以确定其之间的任何差别，其中理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出。控制系统还可包括过程控制模块，其被构造成基于每个缸的计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值之间的任何差别控制供应到每个缸的燃料的燃料喷射。
根据本发明的另一方面，一种用于控制能够以至少组合的液体和气体燃料模式操作的多燃料内燃发动机的方法可包括接收来自多燃料内燃发动机的每个缸的实时缸压力测量值。该方法还可包括基于实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值。该方法还可进一步包括将每个缸的计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较，以确定其之间的任何差别，其中理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出。该方法还可包括基于每个缸的计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别控制至少液体燃料和气体燃料的燃料喷射和点燃中的一种或多种。
本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图中明白。
附图说明
图1示出多燃料内燃发动机的示例性示意图；
图2示出多燃料内燃发动机的控制系统的示意图；
图3示出图示图1的多燃料内燃发动机的每个缸的闭环控制的示例性流程图；以及
图4示出图示图3的闭环控制的步骤的流程图。
具体实施方式
图1图示可以不同类型的燃料(诸如重燃料油(HFO)、柴油燃料、汽油和天然气)操作的多燃料内燃发动机100的示例性应用。示例性多燃料发动机100可以液体燃料模式、气体燃料模式和组合的液体和气体燃料模式操作。
在液体燃料模式期间，液体燃料喷射系统130将液体燃料提供给燃烧室106内的充量空气，并且充量空气/液体燃料混合物可以通过压缩点燃。与诸如汽油供能发动机的火花点燃发动机不同，柴油发动机和均质充量压缩点燃(HCCI)发动机依赖自动点燃以便开始燃烧。在火花点燃发动机中，自动点燃是不希望的，因为这会造成爆震，并且过多爆震会在发动机上形成超过可接受阈值水平的应力。燃料自动点燃的趋势与燃料的辛烷水平成反比。在高特性高压缩火花点燃发动机中，会需要较高辛烷燃料来避免不希望的爆震。用于依赖于自动点燃来开始燃烧的柴油发动机和HCCI发动机的燃料通常被给予与辛烷定额正好相反的十六烷定额，因为十六烷定额是燃料自动点燃趋势的度量。诸如CNG的气体燃料比柴油燃料更难以自动点燃，通常自动点燃所需的压缩比可以是造成柴油燃料自动点燃的压缩比的十倍以上那样高。因此，出于点燃目的，已经开发出将气体燃料与液体燃料混合的不同方法。在气体燃料模式期间，诸如天然气的气体燃料可以受控地释放到连接到缸104的气体引入端口，产生充量空气/气体燃料混合物。在组合的液体和气体燃料模式中，在预定时间周期之后，少量柴油燃料可喷射到容纳充量空气/气体燃料混合物的缸104内，以点燃燃料混合物。用作点燃燃料的柴油燃料量可以是液体燃料模式期间喷射的燃料量的大约3％。压缩点燃柴油燃料，继而点燃充量空气/气体燃料混合物。为了以液体燃料模式以及气体燃料模式操作，用于多燃料内燃发动机的控制系统可以控制液体燃料喷射系统130、气体燃料喷射系统140和点燃燃料喷射系统150的部件。
参考图1，示出了包括发动机单元、空气系统、燃料系统和控制系统的多燃料内燃发动机100的示例性示意图。发动机单元包括发动机缸体102、提供至少一个燃烧室106以便燃烧燃料的至少一个缸104、活塞108和经由活塞杆112连接到活塞108的曲轴110。活塞108可以被构造成在缸104内往复。
在根据本发明的多种应用中，多燃料内燃发动机100可用作非公路采矿卡车、用于推进的大型海洋船舶、诸如井压裂或钻井的石油应用以及可得益于这种发动机提供的灵活性的其他应用中的功率源。在这些应用的一些中，多燃料内燃发动机可以动态气体混合(DGB)模式使用多种燃料。DGB模式的特征在于喷射气体燃料并与缸104内的空气混合，并且液体燃料的随后喷射可点燃空气/气体燃料混合物。在本发明的替代实施方式中，诸如天然气火花点燃发动机的单燃料发动机也可以不同等级或品质的天然气操作。
空气系统可包括流体连接到至少一个燃烧室106的入口阀142以及同样流体连接到至少一个燃烧室106的出口阀170。入口阀142可被构造成使得压缩充量空气和/或压缩的充量空气和气体燃料的混合物喷射到至少一个燃烧室106内。在燃烧液体燃料和/或气体燃料之后，排气可经由出口阀170离开至少一个燃烧室106释放到相联的排气系统(未示出)以处理排气。
燃料系统可包括用于储存气体燃料(例如天然气)的气体燃料罐115和液体燃料罐单元116，其可包括用于储存例如HFO或生物柴油的第一液体燃料罐118和用于储存例如柴油燃料的第二液体燃料罐120。燃料系统还可包括液体燃料喷射系统130、气体燃料喷射系统140和点燃燃料喷射系统150。液体燃料喷射系统130可被构造成将源自液体燃料罐单元116的液体燃料喷射到至少一个燃烧室106内。液体燃料喷射器132可被供应HFO、生物柴油、或来自第一液体燃料罐118的其他液体燃料或被供应来自第二液体燃料罐120的柴油燃料。
液体燃料喷射器132可包括与至少一个燃烧室106流体连通的液体燃料喷射器喷嘴134。致动器136可以被构造成控制通过液体燃料喷射器132喷射的液体燃料量。致动器136可以是经由燃料架138连接到液体燃料喷射器132的机械致动器，以控制喷射液体燃料量，或更通常是通过从发动机控制单元接收的控制信号驱动的电磁致动器或压电致动器。
气体燃料喷射系统140可被构造成将源自气体燃料罐115的气体燃料喷射到至少一个燃烧室106。气体燃料喷射器140可包括气体引入阀144，例如电磁致动或电液压致动气体引入阀，其可以配置在入口阀142上游，并可被构造成将源自气体燃料罐115的气体燃料与压缩充量空气混合。气体燃料和压缩充量空气的混合物可以经由入口阀142喷射到至少一个燃烧室106。
点燃燃料喷射系统150可被构造成将优选为柴油燃料或其他高十六烷燃料的少量液体燃料喷射到至少一个燃烧室106。点燃燃料喷射系统150可包括具有与至少一个燃烧室106流体连通的点燃燃料喷射器喷嘴154的点燃燃料喷射器152和接收来自液体燃料罐单元116的第二液体燃料罐120的柴油燃料的共轨系统160。点燃燃料喷射器152可被供应来自共轨系统160的柴油燃料。在一些应用中，点燃燃料喷射系统150也可被构造成在液体燃料模式期间将液体燃料喷射到至少一个燃烧室106内。这可防止点燃燃料喷射器喷嘴54被例如燃烧过程造成的烟灰堵塞。在多种替代应用中，燃料喷射器可以设置成根据多个燃烧模式的选择模式喷射气体燃料和柴油燃料。
在一种示例性应用中，控制系统可被构造成在高压直接喷射(HPDI)模式和至少一个气体混合模式之间选择。在HPDI模式中，高压气体燃料可在液体燃料喷射之后喷射，在燃料压缩期间的某个点处点燃。在气体混合模式中，气体燃料可被喷射并与缸内的空气混合，并且液体燃料的随后喷射可点燃空气/气体燃料混合物。在一些应用中，控制系统可被构造成在至少两个动态气体混合模式(包括直接喷射动态气体混合(DI-DGB)和动态气体混合(DGB)模式)之间选择。
控制系统可包括具有第一电子控制模块162、第二电子控制模块164和连接到燃料系统的相应部件的多个控制线的控制单元169。第一电子控制模块162可经由总线168连接到第二电子控制模块164。本领域普通技术人员将认识到在多种替代应用中，一个或多个电子控制模块可设置在一个或多个位置处。通过图1所示的示例性应用的第一和第二电子控制模块执行的功能可替代地通过单个电子控制模块执行。
第一电子控制模块162可被构造成控制多燃料内燃发动机100的液体燃料模式。具体地，第一电子控制模块162可经由连接线113和硬件连接(诸如继电器131)连接到致动器136。硬件连接也可通过多个继电器131体现。硬件连接可替代或另外通过一个或多个二极管体现。二极管可允许连续连接，而不是在第一电子控制模块162和致动器136之间的切换连接。
在液体燃料模式期间，第一电子控制模块162可经由连接线113将液体燃料量控制信号提供到燃料架致动器136。液体燃料量控制信号可指示喷射到至少一个燃烧室106内的希望液体燃料量。另外，第一电子控制模块162可被构造成诸如通过控制发动机速度和来自发动机的递送燃料/功率来总体控制多燃料内燃发动机100。此外，在气体燃料模式期间，第一电子控制模块162可被构造成经由连接线114控制点燃燃料喷射系统150。
第二电子控制模块164可被构造成控制多燃料内燃发动机100的气体燃料模式。具体地，第二电子控制模块164可经由连接线109连接到气体引入阀144。另外，第二电子控制模块164可经由连接线111和继电器131连接到致动器136。在气体燃料模式期间，第二电子控制模块164可经由连接线109将气体燃料量控制信号提供到气体引入阀144。气体燃料量控制信号可指示在气体引入阀144内与压缩充量空气混合的希望气体燃料量，混合物可喷射到至少一个燃烧室106。同时，第一电子控制模块162可经由连接线114将点燃燃料量控制信号提供到点燃燃料喷射器152。点燃燃料量控制信号可指示喷射到至少一个燃烧室106内以点燃气体混合物的希望点燃燃料量。例如，少量的喷射点燃液体燃料可以是液体燃料模式期间喷射液体燃料量的大约3％。本领域普通技术人员将认识到替代应用可包括通过液压和/或电液压装置控制气体引入阀144。液体燃料也可用作用来控制气体引入阀的致动的液压流体。第一电子控制模块162和第二电子控制模块164也可通过将出现自动点燃时进行控制的方式控制液体和气体燃料喷射的正时。
控制系统还可包括用于测量多燃料内燃发动机100的实际操作参数值的若干传感器。例如，控制系统可包括用于感测至少一个燃烧室106内的实时压力的缸压力传感器180、用于测量曲轴110的速度的曲轴速度传感器182、用于测量压缩充量空气的压力的充量空气压力传感器184、用于测量气体燃料的压力的气体燃料压力传感器186、用于测量液体燃料的压力的液体燃料压力传感器188、用于测量共轨160内的液体燃料的压力的共轨压力传感器190以及用于测量释放离开至少一个燃烧室106的排气的压力的排气压力传感器192。控制系统还可包括其他传感器，诸如转动速度传感器、正时传感器、传动齿轮位置传感器、气体组分传感器和测量多种车辆、发动机和燃烧参数的其他传感器。
图2图示根据本发明的控制系统200的示例性应用，其中只有缸压力传感器示出作为将输入提供给控制系统的传感器。本领域普通技术人员将认识到测量多种发动机操作和燃烧参数(诸如以上描述的那些)的多种传感器都可将输入提供给控制系统。在图2的示例性应用中，缸压力传感器202、204、206、208、210、212可分别与多燃料内燃发动机的不同缸相联。如果希望，多个缸压力传感器也可在每个缸上的不同位置处设置用于每个缸。在某些替代应用中，会希望一个缸只配置一个缸压力传感器，从而减小成本。数据收集模块220可被构造成接收来自至少一个缸压力传感器的每个的实时缸压力测量值。控制系统200的数据收集模块220也可被构造成由从缸压力传感器接收的实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值。
控制系统200的比较模块230可被构造成接收来自数据收集模块220的计算的一个或多个实际燃烧参数值，并将每个缸的计算的一个或多个实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较以确定其之间的任何差别，其中理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出，并且可以基于每个缸中燃烧的一种或多种燃料的期望燃烧参数值。在其中不是所有的缸都设置缸压力传感器的替代应用中，比较模块230可被构造成将设置有缸压力传感器的缸的计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值比较。
过程控制模块240可被构造成控制供应到每个缸的至少两种不同类型燃料的燃料喷射和点燃正时中的至少一种，以减小每个缸的计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别。燃料喷射控制器252可被构造成控制液体燃料喷射和气体燃料喷射，诸如通过图1的示例性应用中的第一电子控制模块162和第二电子控制模块164执行。点燃/正时控制器254可被构造成实施点燃和/或燃料喷射的希望正时。由于在诸如柴油燃料的点燃燃料被首先喷射到缸内时与由于压缩而实际开始自动点燃时之间可以存在延迟，点燃正时可以通过点燃燃料喷射正时控制。比较模块230可被构造成接收来自记忆存储装置222和计算模块224中的一个或多个的理论燃烧参数值。本领域普通技术人员将认识到图2的示例性应用中所示的多种模块可以组合到一个或多个处理器中，并体现为软件、硬件、固件或其任何组合中的一种或多种。
可以通过以上描述的控制系统执行的闭环过程的示例性应用在图3和4中示出，这将在下面段落中详细描述。
工业实用性
本发明的控制系统可适用于任何多燃料内燃发动机或单燃料内燃发动机，并提供用于实施诸如最佳化发动机功率输出、最小化燃料消耗或减小排放的希望操作特性的方法，而不考虑使用的燃料。对于不同类型的燃料来说，并且甚至对于相同类型但从不同来源或不同时间获得的燃料来说，燃料品质可以广泛地变化。因此，用于自动调节发动机燃料供应、喷射正时或火花点燃中一种或多种以补偿这些变化的系统和方法可以是有利的。
由于较高的压缩比和增加发动机爆震的可能性，多燃料内燃发动机中诸如CNG的气体燃料的更大量的使用会给发动机造成较高应力。从一个缸到另一缸的物理和操作特性的变化也可造成可以使用的气体燃料的最大量的限制。不同缸可产生不同大小的功率、不同水平的排放、不同量的爆震或其他变量。作为一个例子，比所有其他缸产生更多爆震的缸可以是发动机可以燃烧多少气体燃料的限制因素。每个缸的实际燃烧参数值的准确实时测量可允许针对每个缸的控制进行调节，从而减小实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别。理论燃烧参数值可以独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出，并且可基于每个缸内燃烧的一种或多种燃料的期望燃烧参数值。理论燃烧参数值可以是基于理论功率输出的燃烧参数值，理论功率输出可以由多燃料内燃发动机通过与发动机正在燃烧的相同类型和数量的燃料产生。替代地或另外，理论燃烧参数值可以是基于理论排放量的燃烧参数值，理论排放量可以由多燃料内燃发动机通过与发动机正在燃烧的相同类型的燃料产生。
计算的一个或多个实际燃烧参数值和理论燃烧理论值可以被选择以允许诸如发动机的总功率输出的希望特性得到改善，或允许发动机产生的排放量减小。燃烧参数值可包括峰值缸压力、指示平均有效压力(IMEP)、释放的最大热量、热量释放的最大速率、压力升高的最大速率、估计的燃烧气体温度、峰值缸压力的位置、压力升高的最大速率的位置、燃烧起始的曲轴角度、燃烧中间的曲轴角度和每个缸的入口或出口阀的打开或关闭的曲轴角度。诸如入口或出口阀的打开或关闭的曲轴角度的多种燃烧参数可使用发动机控制电子器件改变。理论燃烧参数值可以基于理论、基于物理计算由发动机使用的每种不同类型的燃料的容易得到的数值，并且可因此使得闭环控制快速开始以减小计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别。
诸如图3和图4所示的闭环过程可以开始以快速确定最佳的发动机操作特性，而不考虑发动机正在使用的燃料的品质。如图3所示，任何一个或多个缸可根据所示闭环过程控制。对于每个缸，理论燃烧参数值可以与由所述缸的缸压力传感器测量的实际实时缸压力计算的测量参数值比较。比较结果可接着用来发送信号到燃料供应和/或正时控制器。燃料供应和/或正时控制器产生输出命令，并且新的缸压力读数可用来更新测量参数值，其再次与理论燃烧参数值比较。正时控制器可改变燃料喷射正时、火花点燃发动机情况下的火花正时以及每个缸的入口或出口阀的打开或关闭正时。可以评估任何一个或多个缸的理论燃料参数值可以从校正曲线、映射或其他数据源选择。理论燃烧参数值可从基于物理的计算导出，独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值。
替代的应用可以使用前馈过程，而不是闭环过程。在前馈过程中，测量的缸压力参数可与诸如十六烷值、甲烷值、较低热值、比重等已知燃料描述符相关联。这些描述符的一些可通常由昂贵的气体品质传感器检测和/或手动或经由发动机上的GUI面板输入到维护工具。这些相同的燃料描述符可基于从一个或多个缸压力传感器获得的缸压力测量值计算。前馈控制块可使用静态映射、计算或算法将燃料描述符转换成燃料供应和/或正时调节。没有闭环控制的前馈过程可允许燃料供应和/或正时控制器基于发动机燃料特性的知识针对系统响应进行立即调节。
在另一替代应用中，前馈过程可用于一些缸压力参数，并且闭环过程可用于其他缸压力参数。使用前馈和闭环过程的控制方法可以是希望的，例如如果发现某些缸压力参数少量变化而不管燃料品质的很大差别，同时发现其他缸压力参数随着燃料品质改变而大量变化。随着燃料品质改变而少量改变的缸压力参数可以最佳地适用于前馈过程，而随着燃料品质改变大量变化的缸压力参数可需要调节燃料供应和/或正时以提供准确系统响应的闭环过程。前馈过程和闭环过程中的每种的执行速率可以是不同的，从而不产生不稳定状况。
如图3所示，该过程可对于多燃料内燃发动机100的任何单独缸104以闭环执行。实际燃烧参数值对于一个或多个缸104来说由一个或多个缸104内的缸压力传感器180获得的实时缸压力测量值计算。这些一个或多个实际燃烧参数值接着与用于发动机使用的一种或多种燃料的理论燃烧参数值比较。燃料供应和/或正时控制器可接着产生燃料供应和/或正时输出命令，以控制至少液体燃料和气体燃料的燃料喷射到每个缸104内和每个缸104内的燃料点燃中的一种或多种，以减小每个缸的计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的任何差别。在燃料自动点燃的情况下，诸如对于柴油发动机和HCCI发动机，点燃正时可以通过诸如柴油燃料的先导燃料的喷射正时来间接控制，先导燃料将在达到一定压缩时自动点燃。火花点燃发动机通过控制火花正时来控制点燃正时。此过程可以闭环继续，直到每个缸的计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值之间的差别小于阈值水平。
如图4所示，任一缸104的过程可开始于步骤402，其中控制器接收来自定位在缸104内的一个或多个缸压力传感器180的实时缸压力测量值。在步骤404，数据收集模块220可接着基于缸压力测量值计算实际燃烧参数值。
在步骤406，比较模块230可将缸104的计算的实际燃烧参数值与用于所有其他缸104的相同理论燃烧参数值比较。比较模块230可接收来自记忆存储装置222或计算模块224的理论燃烧参数值。计算模块224可被构造成独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出理论燃烧参数值。理论燃烧参数值可以基于每个缸内正在燃烧的一种或多种燃料的期望燃烧参数值。期望燃烧参数值可以使用已知基于物理的计算或基于发动机物理参数的算法、燃料类型的化学特性以及具有已知物理参数的发动机中的每种燃料的燃烧过程的已知热力学计算。
在一个或多个缸的计算的实际燃烧参数值和理论燃烧参数值之间的差别处于希望阈值水平以上时，过程控制模块240可在步骤408控制发动机燃料供应、燃料喷射正时和每个缸104的点燃正时中的一种或多种，以试图使计算的实际燃烧参数值与理论燃烧参数值匹配。该过程可通过在步骤408控制每个缸104的操作参数之后返回到步骤402并在步骤402再次接收每个缸104的实时缸压力测量值以闭环继续。
本领域普通技术人员将明白可以对于本发明控制系统作出多种变型和改型。本领域普通技术人员将从说明书的考量和本发明理念的实践中明白其他实施方式。意图在于说明书和例子只作为示例性考量，其真实范围通过以下权利要求及其等同物指明。

Claims (10)

1.一种用于多燃料内燃发动机的控制系统，包括：
至少一个缸压力传感器，其与发动机的每个缸相联；
数据收集模块，其被构造成接收来自至少一个缸压力传感器的每个的实时缸压力测量值并由实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值；
比较模块，其被构造成接收来自数据收集模块的计算的一个或多个实际燃烧参数值，并将每个缸的计算的一个或多个实际燃烧参数值与预定理论燃烧参数值比较，以确定其之间的任何差别，其中预定理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出；以及
过程控制模块，其被构造成控制供应到每个缸的至少两种不同类型的燃料的燃料喷射以减小每个缸的计算的实际燃烧参数值与预定理论燃烧参数值之间的任何差别。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，比较模块还被构造成接收来自记忆存储装置的预定理论燃烧参数值。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，来自记忆存储装置的预定理论燃烧参数值是基于理论功率输出的燃烧参数值，该理论功率输出能够由多燃料内燃发动机通过与发动机正在燃烧的相同类型和数量的燃料产生并保持在发动机的许可应力极限内。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其中，来自记忆存储装置的预定理论燃烧参数值是基于理论排放量的燃烧参数值，该理论排放量能够由多燃料内燃发动机通过与发动机正在燃烧的相同类型和数量的燃料产生。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，计算的一个或多个实际燃烧参数值和预定理论燃烧参数值包括峰值缸压力、指示平均有效压力(IMEP)、最大释放热量、燃烧起始的曲轴角度、燃烧中间的曲轴角度以及多燃料内燃发动机的每个缸的入口或出口阀的打开或关闭的曲轴角度中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，预定理论燃烧参数值是基于理论功率输出的燃烧参数值，该理论功率输出能够由多燃料内燃发动机通过与发动机正在燃烧的相同类型和数量的燃料产生。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，过程控制模块还被构造成控制至少两种不同类型的燃料的燃料喷射和至少两种不同类型的燃料的点燃中的一种或多种的正时。
8.根据权利要求1所述的控制系统，还包括数据收集模块，其被构造成由过程控制模块控制至少两种不同类型的燃料的燃料喷射之后获得的新的实时缸压力测量值重新计算一个或多个实际燃烧参数值，以减小每个缸的计算的实际燃烧参数值和预定理论燃烧参数值之间的任何差别，通过数据收集模块的重新计算以闭环过程继续，直到计算的实际燃烧参数值和预定理论燃烧参数值之间的差别小于预定阈值。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，比较模块还被构造成接收来自计算模块的预定理论燃烧参数值，计算模块被构造成使用已知的基于发动机的物理参数的基于物理的计算、燃料类型的化学特性和多燃料内燃发动机使用的每种类型燃料的燃烧过程的已知热力学计算预定理论燃烧参数值。
10.一种以组合液体和气体燃料模式操作的多燃料内燃发动机，包括：
多个缸；
实时缸压力传感器，其与多个缸的每个相联；
液体燃料喷射系统；
气体燃料喷射系统；以及
控制系统，包括：
数据收集模块，其被构造成接收来自每个缸压力传感器的实时缸压力测量值，并由实时缸压力测量值计算一个或多个实际燃烧参数值；
比较模块，其被构造成接收来自数据收集模块的计算的一个或多个实际燃烧参数值，并将每个缸的计算的一个或多个实际燃烧参数值与预定理论燃烧参数值比较，以确定其之间的任何差别，其中预定理论燃烧参数值独立于基于实时传感器测量值的任何实际燃烧参数值导出；以及
过程处理模块，其被构造成控制至少液体燃料和气体燃料的燃料喷射和点燃中的一种或多种，以减小每个缸的计算的实际燃烧参数值和预定理论燃烧参数值之间的任何差别。
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