CN107849989A - 多燃料发动机设备 - Google Patents

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Abstract

当基本的发动机电子控制单元不能被调整时，将被设计成以第一燃料为燃料的发动机调整成以多种燃料为燃料的发动机是一种挑战。可以以第一燃料和第二燃料的至少一种为燃料的多燃料内燃发动机包括：用于将第一燃料直接引入燃烧室的第一燃料喷射器；被编程为产生用于致动第一燃料喷射器的第一喷射器驱动信号的第一电子控制器；用于在进气门的上游引入第二燃料的第二燃料喷射器；被编程为产生用于致动第二燃料喷射器的第二喷射器驱动信号的第二电子控制器；具有表示第一燃料喷射器电气特性的电气特性的仿真喷射器；以及喷射器选择设备，喷射器选择设备与第二电子控制器可操作地连接以用于将第一喷射器驱动信号选择性地施加到第一燃料喷射器和仿真喷射器之一。第二电子控制器被编程为根据第一喷射器驱动信号产生第二喷射器驱动信号，并且命令喷射器选择设备将第一喷射器驱动信号施加到第一燃料喷射器和仿真喷射器之一。

Description

多燃料发动机设备
技术领域
本申请涉及用于多燃料内燃发动机的设备，特别是用于双燃料发动机的设备。
背景技术
双燃料内燃发动机以两种不同的燃料为燃料，并且可以单次使用单一燃料运行。典型的双燃料发动机使用诸如汽油(petrol)(也称为燃油(gasoline))的液体燃料和诸如压缩天然气(CNG)或液化丙烷气(LPG)的气体燃料运行。被设计成以汽油为燃料的汽油发动机可以被调整为作为双燃料发动机运行，并且可以以汽油模式或气体燃料模式运行，其中在所述汽油模式下发动机以汽油为燃料，在所述气体燃料模式下发动机以CNG或LPG为燃料。该调整涉及添加包括燃料喷射器的气体燃料系统以引入气体燃料，以及致动这些喷射器的装置。可以采用气体燃料电子控制器来致动气体燃料喷射器，或者可以将基本的汽油电子控制器和相关联的控制系统调整为致动装置。
在一些应用中，诸如在售后应用中，当将汽油发动机调整为双燃料运行时，改变汽油控制系统是不可能的。对于每个发动机循环，即使当双燃料发动机处于气体燃料模式时，汽油电子控制器也将产生驱动信号以致动汽油喷射器。为了防止致动汽油喷射器，可以使用电子开关来使汽油喷射器与驱动信号中断。如果气体燃料喷射器具有与汽油喷射器相同的阻抗特性，并且使用与汽油驱动信号具有相同时间和脉冲宽度的驱动信号来致动，则汽油驱动信号可以被简单地转移到气体燃料喷射器。然而，由于包括液体燃料与气体燃料之间的差异在内的各种原因，气体燃料喷射器通常具有与汽油喷射器不同的电气特性，并且气体燃料喷射器相关的驱动信号具有不同的时间和脉冲宽度要求，使得汽油喷射器驱动信号不能用于直接驱动气体燃料喷射器。当汽油控制系统使用驱动信号致动汽油喷射器时，其出于诊断以及控制目的监控驱动信号的电压和/或电流。当双燃料发动机处于气体燃料模式时，问题仍然是如何为汽油控制系统产生适当的驱动信号反馈。在不调整汽油控制系统的情况下添加气体燃料系统是一个挑战，其使得当以气体燃料模式运行时，汽油控制系统不知道发动机正在以气体燃料为燃料，从而不会在车载诊断系统中产生诊断故障代码，这可能会引起汽油控制系统采取不必要的行动来保护发动机并且导致不必要的车辆维护和发动机性能下降。
2005年10月4日颁给Landi等人(以下称“Landi”)的美国专利第6,951,210号公开了一种用于以两种不同燃料为燃料的内燃发动机的供给和控制系统。Landi教导了信号V，该信号V基于信号T致动汽油喷射器以交替地致动气体喷射器，该信号T使发动机在汽油和LPG的操作之间切换。当气体喷射器的阻抗不同于汽油喷射器的阻抗时，根据信号V采用电源板(power card)来驱动气体喷射器，并且使用具有阻抗的汽油喷射器仿真电路来降低或吸收预期数量的来自信号V的功率。信号V和信号T由基本电子控制单元(ECU)产生。在一些应用中，诸如在售后应用中，调整基本电子控制单元来产生信号T是不可能的。喷射计时的开始和信号V的脉冲宽度不会在汽油喷射器与气体喷射器之间进行调整，而是采用压力控制器来调整共轨中的气体燃料压力，使得当两个喷射器都由相同的信号V致动时，从能量角度计算，由气体喷射器引入的气体燃料的量等于由汽油喷射器引入的汽油的量。对于控制引入发动机的从能量角度计算的气体燃料的量，与改变气体喷射器被致动的时间长度相比，改变气体燃料压力的效率更低。例如，共轨中的气体燃料压力不能被瞬时调整，使得当发动机的负载和速度需求改变以及液体燃料喷射压力和量改变时，在正确量的气体燃料被计量进入发动机之前存在延迟。
1998年10月21日颁给Marco Bianchi(以下称“Bianchi”)的欧洲专利第0872634号公开了一种将内燃发动机从用液体燃料运行调整到用气体燃料运行的技术。接口和换向网络或换向器拦截来自电子控制单元的用来致动液体燃料喷射阀的信号，使得中央控制单元可以选择性地致动液体燃料喷射阀或气体燃料喷射阀。中央控制单元根据液体燃料喷射阀的信号计算每个气体燃料喷射阀的喷射打开启动瞬间和喷射长度。Bianchi的技术优于Landi的技术的优点是，不需要调整或改变电子控制单元以致动气体燃料喷射阀。
现有技术中缺乏用于将发动机从使用液体燃料运行调整到用液体燃料或气体燃料运行或者同时使用液体燃料和气体燃料运行的技术。本设备和方法提供了用于操作多燃料内燃发动机的改进的技术。
发明内容
一种改进的多燃料内燃发动机，该多燃料内燃发动机可以以第一燃料和第二燃料中的至少一种为燃料，该多燃料内燃发动机包括：用于将第一燃料直接引入内燃发动机的燃烧室的第一燃料喷射器；被编程为产生用于致动第一燃料喷射器的第一喷射器驱动信号的第一电子控制器；用于在与燃烧室相关联的进气门的上游引入第二燃料的第二燃料喷射器；被编程为产生用于致动第二燃料喷射器的第二喷射器驱动信号的第二电子控制器；具有表示第一燃料喷射器电气特性的电气特性的仿真喷射器；以及喷射器选择设备，该喷射器选择设备与第二电子控制器可操作地连接以用于将第一喷射器驱动信号选择性地施加到第一燃料喷射器和仿真喷射器之一。第二电子控制器可以被编程为根据第一喷射器驱动信号产生第二喷射器驱动信号以及命令喷射器选择设备将第一喷射器驱动信号施加到第一燃料喷射器和仿真喷射器之一。在一个示例性实施方式中，第一燃料是液体燃料并且第二燃料是气体燃料。第一燃料可以是汽油、乙醇以及这些燃料的混合物中的至少一种。第二燃料可以是氢气、甲烷、天然气以及丙烷中的至少一种。
在发动机循环期间，第二电子控制器可以被进一步编程为命令喷射器选择设备选择第一喷射器以及命令第二燃料喷射器，使得第一燃料喷射器和第二燃料喷射器各自引入被引入到燃烧室中的全部燃料的一部分。第二电子控制器可以被进一步编程为命令喷射器选择设备在发动机循环期间在第一喷射器驱动信号激活的一部分时间内选择第一燃料喷射器，并且在第一喷射器驱动信号激活的其余部分时间内选择仿真喷射器。
喷射器选择设备可以包括与第一燃料喷射器串联的第一开关和与仿真喷射器串联的第二开关。喷射器选择设备可以包括与第一燃料喷射器和仿真喷射器可操作地连接的单刀双掷开关。
还存在信号感测设备，该信号感测设备与第二电子控制器可操作地连接并且与第一燃料喷射器和仿真喷射器之一选择性地串联连接，并且该信号感测设备产生用于第二电子控制器的、指示何时激活第一喷射器驱动信号的信号。信号感测设备可以包括电流检测器，该电流检测器感测在致动第一燃料喷射器和仿真喷射器之一时由第一喷射器驱动信号产生的电流。信号感测设备可以检测由第一电子控制器命令的第一燃料喷射器的喷射时间的开始和喷射的长度。
第二电子控制器可以被编程为选择汽油模式、气体燃料模式以及共同燃料模式之一。在汽油模式期间，仅第一燃料被引入到燃烧室中，在气体燃料模式下，仅第二燃料被引入到燃烧室中，并且在共同燃料模式下，第一燃料和第二燃料两者都被引入到燃烧室中。
在第一电子控制器与第二电子控制器之间可以存在通信总线，并且第二电子控制器可以被编程为通过通信总线从第一电子控制器请求发动机参数信息。发动机参数信息可以包括第一燃料轨道中的第一燃料的压力、废气中的氧气含量以及其他传统的发动机参数。第二电子控制器可以被编程为调整从当第一燃料喷射器被致动时的压缩冲程期间到当第二燃料喷射器被致动时的进气冲程期间的喷射计时的开始。
多燃料内燃发动机可以进一步包括点火装置和点火驱动器选择设备，该点火驱动器选择设备将点火装置与第一电子控制器和第二电子控制器之一选择性地连接。第一电子控制器可以被编程为在每个发动机循环期间致动点火装置；并且第二电子控制器可以被编程为命令点火驱动器选择设备将点火装置与第一电子控制器和第二电子控制器之一连接，并且在气体燃料模式和共同燃料模式的至少一个期间致动点火装置。还存在仿真点火装置，使得在发动机循环期间，当第二电子控制器为该发动机循环致动点火装置时，由第一电子控制器产生的点火装置驱动信号被引导到仿真点火装置。
多燃料内燃发动机可以进一步包括液体燃料供应部和与第一燃料喷射器流体连通的液体燃料轨道。燃料泵溢出口用于选择性地旁路从来自于液体燃料轨道的液体燃料中泵送的液体燃料。存在具有表示燃料泵溢出口电气特性的电气特性的仿真溢出口以及与第二电子控制器可操作地连接的燃料泵溢出口选择设备，该燃料泵溢出口选择设备用于将溢出口驱动信号选择性地施加到燃料泵溢出口和仿真溢出口之一。第二电子控制器可以被编程为命令燃料泵溢出口选择设备将溢出口驱动信号施加到燃料泵溢出口和仿真溢出口之一。
多燃料内燃发动机可以进一步包括第三燃料，该第三燃料可以通过第二燃料喷射器和第三燃料喷射器之一被引入燃烧室。第二燃料喷射器可以是同心针式燃料喷射器或并排针式燃料喷射器。
附图说明
图1是根据一个实施方式的多燃料发动机设备的示意图。
图2是用于图1的多燃料发动机设备的燃料喷射器致动设备的示意图。
图3是用于图1的多燃料发动机设备的点火装置致动设备的示意图。
图4是用于图1的多燃料发动机设备的燃料泵溢出口致动设备的示意图。
具体实施方式
参考图1的示意图，示出了根据一个实施方式的多燃料发动机10，在该实施方式中，本来被设计为以液体燃料为燃料的发动机已经被调整为另外地或替代地以气体燃料为燃料。液体燃料供应部20在适合于后期循环直接喷射至燃烧室50a至50f(统称为50a-f)中的压力下将液体燃料输送至液体燃料轨道30。后期循环直接喷射是指在压缩冲程的后期将燃料直接引入燃烧室。可替换地或另外地，在其他实施方式中，液体燃料供应部20可以在适合于早期循环直接喷射的压力下将液体燃料输送到轨道30。液体燃料喷射器40a至40f(统称为40a-f)与液体燃料轨道流体连通，并且液体燃料喷射器40a至40f在由电子控制器60命令时将液体燃料直接引入相应的燃烧室50a-f中。液体燃料系统55包括液体燃料供应部20、液体燃料轨道30以及液体燃料喷射器40a-f。气体燃料供应部70在适合于引入燃烧室50a-f的相应进气口的压力下将气体燃料输送到气体燃料轨道80。在一个优选的实施方式中，气体燃料作为压缩气体储存在加压的储存容器或气缸中。在其他实施方式中，气体燃料可以以液化形式储存在低温储存容器中。气体燃料喷射器90a至90f(统称为90a-f)与气体燃料轨道流体连通，并且气体燃料喷射器90a至90f在由电子控制器100命令时在与相应燃烧室50a-f相关的进气门的上游引入气体燃料。在其他实施方式中，可以采用单点喷射系统或混合器代替气体燃料喷射器90a-f，或者可替换地，气体燃料可以通过直接气体燃料喷射器被直接引入燃烧室50a-f中。温度传感器110和压力传感器120向电子控制器100发送分别表示气体燃料轨道80中的气体燃料温度和压力的信号，使得可以确定气体燃料密度，以更准确地计量通过气体燃料喷射器90a-f的气体燃料。可替换地，在其他实施方式中，可以采用包括温度传感器和压力传感器的传感器。气体燃料系统95包括气体燃料供应部70、气体燃料轨道80以及气体燃料喷射器90a-f。在示出的实施方式中具有六个气缸；然而，这仅仅是一个应用实施例，在其他实施方式中可以具有不同数量的气缸。
在一个示例性实施方式中，液体燃料是汽油，气体燃料是天然气。在液体运行模式下，在燃烧室50a-f中仅燃烧液体燃料，并且电子控制器60命令液体燃料喷射器40a-f相应地喷射燃料。在气体燃料运行模式下，在燃烧室50a-f中仅燃烧气体燃料，并且电子控制器100命令气体燃料喷射器90a-f相应地喷射燃料。在共同燃料运行模式下，液体燃料喷射器40a-f和气体燃料喷射器90a-f各自均被致动，以引入被引入到燃烧室50a-f中的全部燃料的一部分。液体燃料喷射器和气体燃料喷射器在液体燃料模式、气体燃料模式以及共同燃料模式下的致动将在下文中更详细地描述。
进气歧管130通过节气门140接收进气。在液体燃料运行模式、气体燃料运行模式以及共同燃料运行模式下，发动机10根据发动机运行条件以化学计量的空气/燃料比(λ)或接近于化学计量的空气/燃料比(λ)运行，使得节气门140取决于发动机运行条件处于从几乎关闭到完全打开的位置范围内。为了改善动力，涡轮增压器系统150可以将进气歧管130中的压力升高到环境压力以上，以增加在进气冲程期间输送到燃烧室50a-f的氧气的量。来自排气歧管160的加压的废气使涡轮170旋转，进而驱动压缩机180将进气压缩到期望的升压水平。与新鲜的进气相比，离开压缩机180的出口的压缩的进气由于压缩而温度升高，并且通过增压空气冷却器190被传送以及冷却。涡轮空气旁路(TAB)阀200可以由电子控制器60致动于关闭位置、完全打开位置以及关闭位置和完全打开位置之间的任意中间位置之间，以将节气门140上游的升压的进气传送回到压缩机180的入口，以减少在瞬时条件下可能由来自节气门140的回流引起的压缩机喘振的可能性。类似地，废气门阀210可以由电子控制器60致动于关闭位置和完全打开位置之间致动以及致动至关闭位置和完全打开位置之间的任何位置，以允许至少一部分废气绕过涡轮170。
在特定的发动机运行条件期间，一部分废气可以通过废气再循环(EGR)系统220被传送到进气歧管130。控制器60命令EGR阀230处于关闭位置、完全打开位置以及关闭位置和完全打开位置之间的任意中间位置之间，从而对于排气歧管160中的给定的背压而控制通过EGR系统220的EGR质量流率。EGR冷却器240降低废气的温度，以保护进气歧管并且降低气缸内温度。在示出的实施方式中，来自所有的气缸50a-f的废气的至少一部分可以被再循环到进气歧管130中。在其他实施方式中，可以采用任何其他EGR结构，诸如对于EGR专用的一个或多个气缸或者一个或多个废气口的结构。未通过EGR系统220的废气通过涡轮170和/或废气门阀210被传送至发动机后处理系统250。如本文所使用的，空气系统260包括节气门140、TAB阀200、废气门阀210，以及EGR阀230，并且这些阀部件中的每一个都可以处于关闭或完全打开位置以及处于中间的部分打开位置的范围内。然而，在其他实施方式中，空气系统包括至少一些所述这些部件。发动机10包括未示出的其他传统部件。发动机10可以用于机动车，也可用于船舶、机车、矿山运输、发电以及静态应用中。
电子控制器60接收来自内燃发动机中采用的传统传感器的由输入270概括表示的传感器信息，并且命令传统致动器，该命令由输出280概括表示。致动器包括致动节气门140、TAB阀200、废气门阀210以及EGR阀230的致动器，以及其他致动器。电子控制器60还命令液体燃料供应部20和液体燃料喷射器40a-f将燃料引入燃烧室50a-f中。电子控制器60也被称为基本发动机控制单元(ECU)，在该基本发动机控制单元被调整为另外地或可替换地以气体燃料为燃料之前，该基本发动机控制单元是用于发动机10的电子控制器。
电子控制器100是用于气体燃料供应系统95的控制器，并且接收来自传感器110和120以及气体燃料供应系统中采用的其他传统传感器的概括由输入290表示的传感器信息，并且命令气体燃料供应系统中的传统致动器，该命令概括由输出300表示。电子控制器100还命令气体燃料供应部70和气体燃料喷射器90a-f在与燃烧室50a-f相关联的进气门的上游引入燃料。电子控制器100可以通过通信总线310与电子控制器60通信，该通信总线310可以是例如控制器局域网(CAN)总线。
值得注意的是，如将在下文更加详细地解释的，电子控制器60不需要被调整为与气体燃料供应系统95一起运行，使得电子控制器60对于包括汽油模式和共同燃料模式的所有发动机模式的每个发动机循环产生液体燃料喷射器驱动信号。为了清楚起见，在图1中未示出与电子控制器60和100相关的所有电气连接。电子控制器60和100可以包括硬件部件和软件部件。硬件部件可以包括数字部件和/或模拟部件。在示出的实施方式中，电子控制器60和100各自均为包括处理器和存储器的计算机，所述存储器包括用于存储和执行程序的一个或多个诸如闪存(FLASH)、电可擦只读存储器(EEPROM)或硬盘的永久性存储器以及诸如易失性存储器的临时存储器，所述易失性存储器例如随机存取存储器(RAM)。
参考图2，现在描述在相应的发动机模式(汽油模式、气体燃料模式、以及共同燃料模式)下液体燃料喷射器40a-f和气体燃料喷射器90a-f的致动方式。在气缸50a的每个发动机循环中，喷射器选择设备320a在液体燃料喷射器40a和仿真喷射器340a的致动之间进行选择。对于用于相应气缸50b-f的每对相应液体燃料喷射器40b-f和气体燃料喷射器90b-f存在相应的喷射器选择设备320b-f和仿真喷射器340b-f。对于每个发动机循环，对于所有发动机模式(汽油模式、气体燃料模式以及共同燃料模式)，电子控制器60产生用于沿着线330+和330-致动液体燃料喷射器40a的喷射器驱动信号LFIDSa。然而，取决于特定的发动机模式，驱动信号LFIDSa致动汽油喷射器40a和/或被仿真喷射器340a吸收。
当启用汽油模式时，电子控制器100命令开关Sla使其处于闭合位置，从而闭合(完成)用于驱动信号LFIDSa通过汽油喷射器40a的电气通路，并且命令开关S2a使其处于断开位置，从而断开通过仿真喷射器340a的电气通路。当启用气体燃料模式时，电子控制器100命令开关S2a使其处于闭合位置，从而完成用于驱动信号LFIDSa的通过仿真喷射器340a的电气通路，并且命令开关Sla使其处于断开位置，从而断开通过汽油喷射器40a的电气通路，使得没有液体燃料被引入到燃烧室50a中。
仿真喷射器340a具有表示汽油喷射器40a的电气特性的电气特性，使得在通过驱动信号LFIDSa的在致动汽油喷射器40a和仿真喷射器340a之间沿着电线330+和330-的电流和电压响应对于电子控制器60基本上是不可区分的。电气特性可以包括阻抗特性。仿真喷射器340a-f不会将燃料引入燃烧室并且不与任何燃料供应部流体连通。电子控制器100还产生喷射器驱动信号GFIDSa，用于沿着线350+和350-致动气体燃料喷射器90a。当启用共同燃料模式时，在每个发动机循环期间，液体燃料喷射器40a-f和气体燃料喷射器90a-f各自引入被引入到各气缸50a-f中的全部燃料的一部分。在该模式下，电子控制器100致动开关S1a和S2a，使得在驱动信号LFIDSa激活的一小部分时间内汽油喷射器40a被致动，并且在所有其他时间内仿真喷射器340a被致动。在共同燃料模式中，在每个发动机循环期间，电子控制器60和100分别产生驱动信号LFIDSa和GFIDSa。
信号感测设备360a与线330+和330-可操作地连接，以检测驱动信号LFIDSa何时激活。在每个发动机循环期间的任何时候，(a)开关Sla处于闭合位置并且开关S2a处于断开位置，或者(b)开关Sla处于断开位置并且开关S2a处于闭合位置，使得对于驱动信号LFIDSa总是有通过线330+、330-以及液体燃料喷射器40a或仿真喷射器340a的闭合路径。虽然开关Sla和S2a被图示为单刀单掷开关，但是在其他实施方式中，这些开关可以被单刀双掷开关代替。开关Sla和S2a可以是无源型开关(例如机械开关)，或者可以是有源型开关(例如半导体开关)。在示出的实施方式中，开关Sla和S2a被示为低侧开关。可替换地，在其他实施方式中，可以采用用于开关S1a和S2a的各种开关配置来实现相同的结果，诸如采用高侧开关、或者低侧开关和高侧开关的组合来实现。电子控制器100从信号感测设备360a接收指示何时激活驱动信号LFIDSa的信号，使得电子控制器100可以确定由电子控制器60命令的用于液体燃料喷射器40a的喷射计时的起点和喷射长度。通过知道每个液体燃料喷射器的喷射计时的起点和喷射长度以及液体燃料喷射压力，电子控制器100可以确定电子控制器60正在命令的引入每个燃烧室中的全部燃料能量。液体燃料喷射压力可以由电子控制器100通过经由通信总线310(参见图1)向电子控制器60发送对该参数的询问来确定。该询问不需要改变电子控制器60，因为该控制器之前被配置为响应这样的请求。电子控制器100可以随后在气体燃料模式下致动驱动信号GFIDSa，以输送与电子控制器60命令的液体燃料的量相比以燃料能量计算的等量的气体燃料，并且在共同燃料模式期间，电子控制器100可以致动驱动信号GFIDSa和开关Sla和S2a，以输送以燃料能量计算的等效的组合量的液体和气体燃料(在液体燃料分数变化的情况下)。电子控制器100可以在确定驱动信号GFIDSa的计时和脉冲宽度时采用废气中的氧气浓度的测量值。
在气体燃料模式下，液体燃料喷射器40a-f不会喷射液体燃料，并且因为液体燃料喷射器喷嘴尖端设置在燃烧室内，所以驻留在喷射器内的隐匿的液体燃料由于相应燃烧室50a-f内的燃烧而随着时间被加热。在没有步骤以缓和液体燃料的这种加热的情况下，可能在汽油喷射器内发生液体燃料的热解，并且如果由此引起在燃料喷射器内和/或在喷嘴孔内形成沉积物，则会导致不准确的燃料喷射。在共同燃料模式下，液体燃料喷射器40a-f将全部燃料的一部分引入燃烧室50a-f中，并且液体燃料的流动用于冷却液体燃料喷射器，从而减少并且优选地防止在喷射器内形成沉积物。由于喷射器没有暴露于燃烧热中，所以此前的在进气门上游引入两种燃料的双燃料发动机不会遇到液体燃料喷射器中形成沉积物的问题。并且此前的不需要改变汽油控制器(即液体燃料控制器)的双燃料发动机也不需要并且不能在共同燃料模式下运行。
以汽油和气体燃料为燃料的双燃料发动机通常采用火花塞作为点火装置。火花塞安装在气缸盖内，并且由汽油控制器致动，以在压缩冲程的后期部分点燃气缸内的空气燃料混合物。火花塞的计时和致动脉冲被配置为用于汽油控制器中的汽油模式。当在气体燃料模式和共同燃料模式下操作时，因为在这些模式下的空气燃料混合物具有与在汽油模式期间的空气燃料混合物不同的点火和燃烧特性，所以调整火花塞的计时和致动脉冲将是有利的，并且通过调整火花塞的计时和/或致动脉冲，可以改善燃料经济性、排放以及功率输出，并且在各种燃料模式期间改善对缸内温度的控制。
参考图3，示出了根据一个实施方式的点火驱动器选择设备400a，该点火驱动器选择设备400a与电子控制器100可操作地连接，使得控制器100可以选择是电子控制器60还是电子控制器100致动火花塞410a以点燃燃烧室50a中的空气燃料混合物。每个燃烧室50b-f具有相应的火花塞(未示出)和点火驱动器选择设备400b-f。在汽油模式下，电子控制器100命令开关S3a进入闭合位置，并且命令开关S4a进入断开位置，使得存在通过线440+和440-以及火花塞410a的闭合路径，并且电子控制器60可以命令其中的点火驱动器产生点火驱动信号LCIDSa，以致动火花塞410a。在气体燃料和共同燃料模式下，电子控制器100命令火花塞410是有利的。因此，在这些模式下，电子控制器100命令开关S3a到断开位置以及命令开关S4a到闭合位置，使得存在通过线450+和440-以及火花塞410a的闭合路径，并且电子控制器100可以命令其中的驱动器产生点火驱动信号GCIDSa，以致动火花塞410a。当电子控制器60不能适应于调整用于气体燃料模式和共同燃料模式的点火驱动信号LCIDSa的计时和致动脉冲时，可以采用点火驱动器选择设备400a-f。在电子控制器60监测到点火驱动信号LCIDSa的电压和/或电流响应的情况下，可以采用仿真火花塞420a来吸收点火驱动信号LCIDSa，以向电子控制器60提供所需的反馈。电子控制器100命令开关S5a到闭合位置，使得仿真火花塞420a可以吸收点火驱动信号LCIDSa。在气体燃料模式和共同燃料模式期间，采用信号感测设备430a向电子控制器100发送表示点火驱动信号LCIDSa的时间和脉冲宽度的信号。在特定的其他实施方式中，不需要仿真火花塞420a和信号感测设备430a。本领域技术人员已知，在可替换的实施方式中，可以采用开关S3a、S4a和S5a的各种开关配置实现相同的结果。
尽管上述实施方式描述了双燃料内燃发动机，但是在可替换的实施方式中，内燃发动机可以以三种或更多种燃料为燃料。第三燃料可以通过由电子控制器100命令的第三燃料喷射器引入燃烧室中。可替换地，气体燃料和第三燃料可以由电子控制器100命令的单一喷射器引入。该单一喷射器可以是诸如美国专利第6,336,598号中所公开的将两种燃料彼此分别地且独立地引入的同心针式燃料喷射器，或者可以是具有布置在共同的喷射器本体内的并排针(每种燃料一个针)的燃料喷射器。第三燃料可以直接引入燃烧室或与燃烧室相关联的进气门的上游。作为示例，特定的船舶应用可以采用三种燃料，诸如重质燃料油、轻质燃料油以及气体燃料。重质燃料油通常是船用燃料，并且是从石油生产中获得的比轻质燃料油更粘稠的残油。轻质燃料油可以是石油馏分，诸如道路用级别的柴油。气体燃料可以是可以以液化形式储存的天然气。轻质燃料油和气体燃料可以使用上述单一喷射器引入燃烧室，或者可以通过相应喷射器引入燃烧室。
参考图4，示出了根据一个实施方式的与电子控制器100可操作地连接的溢出口选择设备500，使得控制器100可以选择由电子控制器60产生的溢出口驱动信号SPDS是否被引导到燃料泵溢出口510或仿真溢出口520。如本文所使用的，燃料泵溢出口510指的是被用来致动燃料泵溢出口的电气接口。仿真溢出口520具有表示溢出口510的电气特性的电气特性。燃料泵溢出口510由电子控制器60致动，以对液体燃料轨道30(参见图1)加压，并且当燃料泵溢出口未被致动时，从液体燃料供应部20泵送的液体燃料返回到其中的液体燃料罐，而不对液体燃料轨道加压。在汽油模式期间，电子控制器100命令开关S6进入闭合位置并且命令开关S7进入断开位置，使得通过线530+、溢出口510以及线530-产生闭合电气通路，并且当液体燃料通过液体燃料喷射器40a-f(在图1中最佳可见)喷射时，导轨30中的液体燃料的压力可以维持。在气体燃料模式期间，电子控制器100命令开关S6进入断开位置并且命令开关S7进入闭合位置，使得通过线530+、仿真溢出口520以及线530-产生闭合电气通路，并且使得液体燃料返回到液体燃料罐。在共同燃料模式期间，电子控制器100在溢出口驱动信号SPDS激活的至少一部分时间内命令开关S6至闭合位置，使得轨道中的液体燃料压力可以维持在喷射压力。可以采用信号感测设备540检测电子控制器60何时命令溢出口驱动信号SPDS；然而，在其他实施方式中，不需要设备540。
虽然已经示出和描述了本发明的特定的元件、实施方式以及应用，但是应当理解，本发明不限于此，因为在不脱离本公开的范围的情况下，特别是鉴于前述教导，本领域技术人员可以对其进行变型。

Claims (19)

1.一种多燃料内燃发动机，所述多燃料内燃发动机能够以第一燃料和第二燃料中的至少一种为燃料，所述多燃料内燃发动机包括：
第一燃料喷射器，所述第一燃料喷射器用于将所述第一燃料直接地引入所述内燃发动机的燃烧室；
第一电子控制器，所述第一电子控制器被编程为产生用于致动所述第一燃料喷射器的第一喷射器驱动信号；
第二燃料喷射器，所述第二燃料喷射器用于在与所述燃烧室相关联的进气门的上游引入第二燃料；
第二电子控制器，所述第二电子控制器被编程为产生用于致动所述第二燃料喷射器的第二喷射器驱动信号；
仿真喷射器，所述仿真喷射器包括表示第一燃料喷射器电气特性的电气特性；以及
喷射器选择设备，所述喷射器选择设备与所述第二电子控制器可操作地连接，用于将所述第一喷射器驱动信号选择性地施加到所述第一燃料喷射器和所述仿真喷射器之一；
其中所述第二电子控制器被编程为根据所述第一喷射器驱动信号产生所述第二喷射器驱动信号以及命令所述喷射器选择设备将所述第一喷射器驱动信号施加到所述第一燃料喷射器和所述仿真喷射器之一。
2.根据权利要求1所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第一燃料是液体燃料，所述第二燃料是气体燃料。
3.根据权利要求1或2所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第二燃料是氢气、甲烷、天然气以及丙烷中的至少一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的多燃料内燃发动机，其中，在发动机循环期间，所述第二电子控制器进一步被编程为命令所述喷射器选择设备选择所述第一喷射器以及命令所述第二燃料喷射器，使得所述第一燃料喷射器和所述第二燃料喷射器各自引入被引入到所述燃烧室中的全部燃料的一部分。
5.根据权利要求4所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第二电子控制器被进一步编程为命令所述喷射器选择设备在所述发动机循环期间在所述第一喷射器驱动信号激活的一部分时间内选择所述第一燃料喷射器，并且在所述第一喷射器驱动信号激活的其余部分时间内选择所述仿真喷射器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述喷射器选择设备包括与所述第一燃料喷射器串联的第一开关和与所述仿真喷射器串联的第二开关。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述喷射器选择设备包括与所述第一燃料喷射器和所述仿真喷射器可操作地连接的单刀双掷开关。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括信号感测设备，所述信号感测设备与所述第二电子控制器可操作地连接并且与所述第一燃料喷射器和所述仿真喷射器之一选择性地串联连接，并且所述信号感测设备产生用于所述第二电子控制器的指示所述第一喷射器驱动信号何时激活的信号。
9.根据权利要求8所述的多燃料内燃发动机，其中，所述信号感测设备包括电流检测器，所述电流检测器感测在致动所述第一燃料喷射器和所述仿真喷射器之一时由所述第一喷射器驱动信号产生的电流。
10.根据权利要求8或9所述的多燃料内燃发动机，其中，所述信号感测设备检测由所述第一电子控制器命令的所述第一燃料喷射器的喷射时间的开始和喷射的长度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第二电子控制器被编程为选择汽油模式、气体燃料模式以及共同燃料模式中的一种，其中，在所述汽油模式下，仅所述第一燃料被引入到所述燃烧室中，在所述气体燃料模式下，仅所述第二燃料被引入到所述燃烧室中，并且在所述共同燃料模式下，所述第一燃料和所述第二燃料都被引入到所述燃烧室中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括在所述第一电子控制器与所述第二电子控制器之间的通信总线，所述第二电子控制器被编程为通过所述通信总线从所述第一电子控制器请求发动机参数信息。
13.根据权利要求12所述的多燃料内燃发动机，其中，所述发动机参数信息包括所述第一燃料的压力。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第二电子控制器被编程为调整从当所述第一燃料喷射器被致动时的压缩冲程期间到当所述第二燃料喷射器被致动时的进气冲程期间的喷射计时的开始。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括点火装置和点火驱动器选择设备，所述点火驱动器选择设备将所述点火装置与所述第一电子控制器和所述第二电子控制器之一选择性地连接。
16.根据权利要求15所述的多燃料内燃发动机，其中，所述第一电子控制器被编程为在每个发动机循环期间致动所述点火装置；并且所述第二电子控制器被编程为命令所述点火驱动器选择设备将所述点火装置与所述第一电子控制器和所述第二电子控制器之一连接，并且在气体燃料模式和共同燃料模式中的至少一个期间致动所述点火装置。
17.根据权利要求16所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括仿真点火装置，其中在发动机循环期间，当对于所述发动机循环所述第二电子控制器致动所述点火装置时，由所述第一电子控制器产生的点火装置驱动信号被引导到所述仿真点火装置。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括：
液体燃料供应部；
液体燃料轨道，所述液体燃料轨道与所述第一燃料喷射器流体连通；
燃料泵溢出口，所述燃料泵溢出口用于选择性地旁路从来自于所述液体燃料轨道的所述液体燃料供应中泵送的液体燃料；
仿真溢出口，所述仿真溢出口包括表示燃料泵溢出口电气特性的电气特性；以及
燃料泵溢出口选择设备，所述燃料泵溢出口选择设备与所述第二电子控制器可操作地连接，用于将溢出口驱动信号选择性地施加到所述燃料泵溢出口和所述仿真溢出口之一；
其中所述第二电子控制器被编程为命令所述燃料泵溢出口选择设备将所述溢出口驱动信号施加到所述燃料泵溢出口和所述仿真溢出口之一。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的多燃料内燃发动机，其中，所述多燃料内燃发动机进一步包括第三燃料，所述第三燃料通过所述第二燃料喷射器和第三燃料喷射器之一被引入所述燃烧室。
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CN108691674A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 西华大学 一种gdi发动机天然气-汽油双燃料电控系统及控制策略

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