CN107850008A - 用于燃烧发动机的双燃料系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃烧发动机的双燃料系统包括被配置成混合提供到所述燃烧发动机的空气和燃料的空气燃料混合器、用于第一燃料的第一燃料路径和用于第二燃料的第二燃料路径。所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质。所述双燃料系统还包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一和第二燃料路径两者的共用燃料路径，其中所述共用燃料路径包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的空气燃料比的电子控制阀，且所述第一和第二燃料路径均在所述电子控制阀上游的位置处连接到所述共用燃料路径。

Description

用于燃烧发动机的双燃料系统
技术领域
本文中公开的主题涉及燃烧发动机，且更确切地说，涉及用于燃烧发动机的双燃料系统。
背景技术
燃烧发动机通常燃烧含碳燃料，例如天然气、汽油、柴油等等，且使用高温高压气体的对应膨胀以将力施加到发动机的某些部件，例如安置于气缸中的活塞，从而使所述部件移动一定距离。因此，将含碳燃料转化成机械运动，适用于驱动负荷。某些燃烧发动机连接到实现从一种燃料转换到另一种燃料的多燃料系统。在不同燃料之间的转换期间，燃烧发动机可能经历发动机负荷的显著减小、增大的燃料消耗和/或增大的排放。另外，管理在发动机操作期间不同燃料的使用可以是复杂和/或昂贵的。
发明内容
在范围方面与初始要求保护的主题相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不在于限制要求保护的主题的范围，相反，这些实施例仅在于提供本主题的可能形式的简短总结。实际上，本主题可涵盖可类似于或不同于下文所阐述的实施例的各种形式。
根据第一实施例，一种用于燃烧发动机的双燃料系统包括被配置成混合提供到燃烧发动机的空气和燃料的空气燃料混合器、用于第一燃料的第一燃料路径和用于第二燃料的第二燃料路径。所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质。所述双燃料系统还包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一燃料路径和第二燃料路径两者的共用燃料路径，其中所述共用燃料路径包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的空气燃料比的电子控制阀，且所述第一燃料路径和第二燃料路径两者均在所述电子控制阀上游的位置处连接到所述共用燃料路径。
根据第二实施例，一种系统包括被配置成连接到燃烧发动机的双燃料系统。所述双燃料系统包括被配置成混合提供到燃烧发动机的空气和燃料的空气燃料混合器、用于第一燃料的第一燃料路径和用于第二燃料的第二燃料路径。所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质。所述双燃料系统还包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一燃料路径和第二燃料路径两者的共用燃料路径。所述双燃料系统进一步包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到燃烧发动机的空气/燃料混合物的空气燃料比的第一电子控制阀。所述系统还包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一电子控制阀的控制器。所述控制器经编程以调节从双燃料系统到燃烧发动机的燃料流。所述控制器还经编程以在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变，同时避免以所述第一燃料与第二燃料的掺合物操作燃烧发动机。
根据第三实施例，用于燃烧发动机的双燃料系统包括被配置成混合提供到燃烧发动机的空气和燃料的空气燃料混合器。所述双燃料系统还包括用于第一燃料的第一燃料路径，其包括第一燃气调节器和第一燃料手动调整阀，所述第一燃气调节器被配置成相对于所述空气燃料混合器的气压而控制第一燃料的第一压力。所述双燃料系统进一步包括用于第二燃料的第二燃料路径，其包括第二燃气调节器和第二燃料手动调整阀，所述第二燃气调节器被配置成相对于所述空气燃料混合器的气压而控制第二燃料的第二压力。所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质。所述双燃料系统还包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一燃料路径和第二燃料路径两者的共用燃料路径，其中所述共用燃料路径包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的所述空气燃料比的电子控制阀，且所述第一燃料路径和第二燃料路径两者均在所述电子控制阀上游的位置处连接到所述共用燃料路径。所述第一手动调整阀和第二手动调整阀以及所述第一气体调节器和第二气体调节器共同被配置成使得所述电子控制阀能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论所述燃烧发动机是在所述第一燃料下还是在所述第二燃料下操作。
附图说明
当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本主题的这些和其它特征、方面和优点将变得更好了解，在所有图中相同的标记表示相同的部分，在附图中：
图1是根据本发明的方面的具有双燃料系统的发动机驱动发电系统的一部分的实施例的框图；
图2是根据本发明的方面的双燃料系统的实施例(例如，具有单个电子控制阀)的框图；
图3是根据本发明的方面的双燃料系统的实施例(例如，具有两个电子控制阀)的框图；以及
图4是根据本发明的方面的双燃料系统的实施例(例如，具有汽化器)的框图。
具体实施方式
下文将描述本主题的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可能无法在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统有关和与商业有关的约束，所述约束可能在不同实施方案之间有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，然而对于受益于本发明的所属领域的技术人员来说，这些都是进行加工和制造的常规任务。
在介绍本主题的各种实施例的元素时，冠词“一”、“一种”、“该”以及“所述”意指存在所述元素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包括性的且意味着可能存在除了所列元素之外的额外元素。
本发明是针对用于管理或控制结合燃烧发动机(例如，火花点火气态燃料内燃机)的多种燃料(例如，具有不同的物理和化学性质)的使用的系统和方法。本发明的实施例包括连接到燃烧发动机的双燃料系统。所述双燃料系统包括混合提供到燃烧发动机的空气和燃料的空气燃料混合器(例如，化油器)。所述双燃料系统还包括用于第一燃料(例如，气态燃料，例如天然气)的第一燃料路径和用于第二燃料(例如，气态燃料，例如丙烷)的第二燃料路径，所述第二燃料与所述第一燃料具有不同的物理和化学性质(例如，化学热容量、比重、沃泊指数(Wobbe Index)等等)。所述双燃料系统进一步包括连接到所述空气燃料混合器以及所述第一燃料路径和第二燃料路径两者(例如，在所述空气燃料混合器上游的位置处)的共用燃料路径。在某些实施例中，所述共用燃料路径包括电子控制阀(例如，燃料控制阀)，其响应于来自控制器的控制信号而调节(例如，维持)提供到燃烧发动机的空气/燃料混合物的空气燃料比(或拉姆达(λ)或当量比，即实际AFR与化学计量AFR的比)。第一燃料路径和第二燃料路径两者均可在电子控制阀上游的位置处连接到共用燃料路径。第一燃料路径和第二燃料路径可包括用以控制第一燃料路径和第二燃料路径中相应燃料的压力的气压调节系统(例如，相应气体调节器)。所述双燃料系统还可包括机械调谐系统，所述机械调谐系统以机械方式调谐第一燃料路径和第二燃料路径的性能以使电子控制阀为调节(例如，维持)空气燃料比所进行的调整量最小化。控制器可连接到燃烧发动机和/或双燃料系统的部件(例如，空气燃料混合器、电子控制阀、开/关阀等等)。所述控制器可经编程以在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变，同时避免以所述第一燃料和第二燃料的掺合物操作燃烧发动机。另外，所述控制器结合气压调节系统和机械调谐系统可使得电子控制阀能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论所述燃烧发动机是在第一燃料下还是在第二燃料下操作。所公开的实施例使得能够在最低的发动机负荷减小的情况下在第一燃料与第二燃料之间改变。另外，所公开的实施例实现在不同燃料之间的平稳过渡，同时维持对空气燃料比的电子控制以使排放和燃料消耗最小化。
转向图式，图1说明发动机驱动发电系统10的一部分的实施例的框图。如在下文详细描述，系统10包括具有一个或多个燃烧室14(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20个或更多个燃烧室14)的发动机12。发动机12可包括往复式或活塞发动机(例如，内燃机)。发动机12可包括火花点火发动机。空气供应源16被配置成将经加压氧化剂18，例如空气、氧气、富氧空气、减氧空气或其任何组合通过空气燃料混合器20(例如，化油器)提供到每一燃烧室14。燃烧室14还被配置成通过双燃料系统22从第一燃料供应源26接收第一燃料24(例如，气态燃料)或，从第二燃料供应源30接收第二燃料28(例如，气态燃料或转化为气态燃料的液态燃料)。第一燃料24与第二燃料28包括不同的物理和化学性质(例如，天然气对比丙烷)。举例来说，燃料24、28可包括不同的化学热容量、沃泊指数、比重和/或其它性质。在某些实施例中，第一燃料24可以是被发动机12利用的主要燃料，而第二燃料28可以是辅助燃料。在某些实施例中，第一燃料24相较于第二燃料28可包括更低的化学热容量和沃泊指数两者。因此，相较于第二燃料28，第一燃料24可在更高的压力下由双燃料系统22进行调节。燃料空气混合物32在每一燃烧室14内点燃且燃烧。热的加压燃烧气体使得邻近于每一燃烧室14的活塞34在气缸36内线性地移动且将所述气体所施加的压力转化为旋转运动，这使得轴38旋转。此外，轴38可以连接到负荷40，负荷40通过轴38的旋转而供以动力。举例来说，负荷40可以是任何可以通过系统10的旋转输出产生功率的合适的装置，例如发电机。另外，虽然下面的讨论将空气称为氧化剂16，但任何合适的氧化剂都可以用于所公开的实施例。类似地，燃料24、28可以是任何合适的气态燃料，例如天然气、相关石油气、丙烷、生物气(biogas)、污气(sewage gas)、填埋气体、煤矿瓦斯等。
本文中公开的系统10可适用于静止应用(例如，工业发电发动机)中或移动应用(例如，汽车或飞机)中。发动机12可为二冲程发动机、三冲程发动机、四冲程发动机、五冲程发动机或六冲程发动机。发动机12还可包括任何数目的燃烧室14、活塞34和相关气缸(例如，1到24个)。举例来说，在某些实施例中，系统10可包括具有在气缸36中往复的4、6、8、10、16、24个或更多个活塞34的大规模工业往复式发动机。在一些此类情况下，气缸36和/或活塞34可具有大致13.5到34厘米(cm)之间的直径。在一些实施例中，气缸36和/或活塞34可具有大致10到40cm之间、15到25cm之间或约15cm的直径。系统10可产生在10kW到10MW范围内的功率。在一些实施例中，发动机12可在小于大致1800转/分钟(RPM)下操作。在一些实施例中，发动机12可在小于大致2000RPM、1900RPM、1700RPM、1600RPM、1500RPM、1400RPM、1300RPM、1200RPM、1000RPM、900RPM或750RPM下操作。在一些实施例中，发动机12可在大致750到2000RPM、900到1800RPM或1000到1600RPM之间操作。在一些实施例中，发动机12可在大致1800RPM、1500RPM、1200RPM、1000RPM或900RPM下操作。示范性发动机12可包括例如通用电气公司的Jenbacher发动机(例如，Jenbacher 2型、3型、4型、6型或J920FleXtra)或Waukesha发动机(例如，Waukesha VGF、VHP、APG、275GL)。
双燃料系统22包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到发动机12的空气/燃料混合物32的空气燃料比(例如，维持所要空气燃料比或λ)的一个或多个电子控制阀(例如，燃料控制阀)。发动机驱动发电系统10可包括发动机控制单元42(例如，ECU)，所述发动机控制单元连接到发动机12、双燃料系统22的不同部件(例如，空气燃料混合器20、机械调谐系统(例如，手动调整阀)、气压调节系统(例如，气体调节器)、电子控制阀、开/关阀等等)以及遍及系统10安置的一个或多个传感器。在某些实施例中，双燃料系统22的部件可连接到与ECU 42分离的一个或多个控制器，或连接到ECU 42和一个或多个控制器两者。ECU 42控制发动机操作以及调节双燃料系统22的不同燃料24、28之间的使用和转换。ECU 42结合双燃料系统22使得能够在发动机12的操作期间在第一燃料24与第二燃料28之间改变，同时避免以第一燃料24与第二燃料28的掺合物操作发动机12。ECU 42可监测可通过单个开关或继电器触发在第一燃料24与第二燃料28之间的改变的一个或多个过程参数(例如，第一燃料24的压力)。举例来说，所监测过程参数可在降到低于阈值、升到高于阈值、处于一范围内或处于一范围之外之后触发在燃料24、28之间的改变。当在发动机12的操作期间在燃料24、28之间改变时，ECU 42还可将发动机点火时序和所要空气燃料比改变为适合的发动机点火时序和适合的所要空气燃料比而无论第一燃料24和第二燃料28中的哪一个即将来到发动机12。在具有单个电子控制阀的实施例中，双燃料系统22的部件可共同使得电子控制阀能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论发动机12是在第一燃料24下还是在第二燃料28下操作。
ECU 42包括处理器44和存储器46(例如，机器可读媒体)。ECU 42可包括处理器44或多个处理器。处理器44可包括多个微处理器、一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器和/或一个或多个专用集成电路(ASICS)、片上系统(SoC)装置或一些其它处理器配置。举例来说，处理器44可以包括一个或多个精简指令集(RISC)处理器或复杂指令集(CISC)处理器。处理器44可执行指令或非暂时性代码。这些指令可用存储在有形的非暂时性计算机可读媒体(例如存储器46和/或其它存储装置)中的程序或代码进行编码。在实施例中，存储器46包括计算机可读媒体，例如但不限于硬盘驱动器、固态驱动器、磁盘、闪存驱动器、压缩光盘、数字视频光盘、随机存取存储器(RAM和/或闪存RAM)和/或使得处理器44能够存储、检索和/或执行指令(例如软件或固件)和/或数据(例如阈值、范围等)的任何合适的存储装置。存储器46可以包括一个或多个本地和/或远程存储装置。
图2说明双燃料系统22的实施例(例如，具有单个电子控制阀48)的框图。双燃料系统22可连接到图1中所描述的发动机12。双燃料系统22包括连接到共用燃料路径52的第一端部50(例如，相对于混合器20在上游)的空气燃料混合器20(例如，化油器)。双燃料系统22还包括用于第一燃料24的第一燃料路径54(例如，主要燃料路径)和用于第二燃料28的第二燃料路径56(例如，辅助燃料路径)。第一燃料路径54与第二燃料路径56均在共用燃料路径52以及空气燃料混合器20上游的位置60(例如，T形连接)处连接到共用燃料路径52的第二端部58。
如所描绘，共用燃料路径52包括电子控制阀48(例如，燃料控制阀)。电子控制阀48可位于空气燃料混合器20(即，在所述空气燃料混合器下游)与位置60(即，在所述位置上游)之间，第一燃料路径54和第二燃料路径56均在所述位置60处与共用燃料路径52相接。电子控制阀48响应于来自ECU 42的控制信号而调节(例如，维持)提供到发动机12的空气/燃料混合物(例如，具有第一燃料24或第二燃料28)的所要空气燃料比或λ。在某些实施例中，第一燃料路径54和第二燃料路径56均可包括电子控制阀，而非共用燃料路径52(参见图3)。在其它实施例中(例如，当在以第二燃料28运作时无排放要求时)，电子控制阀48可沿着第一燃料路径54定位且仅仅用于调节(例如，维持)第一燃料24的所要空气燃料比或λ。
双燃料系统22包括气压调节系统62。气压调节系统22控制或调节第一燃料24和第二燃料28的相应压力。气压调节系统62包括分别沿着第一燃料路径54和第二燃料路径56安置的第一气体调节器64(例如，气压调节器阀)和第二气体调节器66(例如，气压调节器阀)。第一气体调节器64和第二气体调节器66分别控制或调节第一燃料24和第二燃料28的压力。第一气体调节器64沿着第一燃料路径54安置在位置60与开/关阀68之间(即在开/关阀68和第一燃料供应源26两者下游)。第二气体调节器66沿着第二燃料路径56安置在位置60与开/关阀70之间(即，在开/关阀70和第二燃料供应源30两者下游)。如所描绘，ECU 42以电子方式连接到气体调节器64、66且控制所述气体调节器。在某些实施例中，ECU 42并不连接到气体调节器64、66。
双燃料系统22还包括机械调谐系统72。机械调谐系统72以机械方式调谐第一燃料路径54与第二燃料路径56两者的性能以使电子控制阀48为调节(例如，维持)空气燃料比所进行的调整量最小化。机械调谐系统72包括调谐第一燃料路径54和/或共用燃料路径52的性能的第一燃料机械调整阀74。如所描绘，阀74安置在空气燃料混合器20处。在某些实施例中，阀74可沿着共用燃料路径52安置在空气燃料混合器20与位置60之间。在其它实施例中，所述阀可沿着第一燃料路径54安置在位置60与气体调节器64之间。机械调谐系统72还包括调谐第二燃料路径56的性能的第二燃料机械调整阀76。阀76沿着第二燃料路径56安置在位置60与气体调节器66之间。阀74、76可包括固定限流阀或闸阀。机械调谐系统72和气压调节系统62共同作用使得电子控制阀48能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论发动机12是在第一燃料24下还是在第二燃料28下操作。
双燃料系统22进一步包括沿着第一燃料路径54安置在气体调节器64与第一燃料供应源26之间的第一开/关阀68(例如，截止阀)。系统22还包括沿着第二燃料路径56安置在气体调节器66与第二燃料供应源30之间的第二开/关阀70(例如，截止阀)。开/关阀68、70被配置成打开和关闭以调节通过第一燃料路径54和第二燃料路径56以及共用燃料路径52的第一燃料24和第二燃料28的流。在某些实施例中，归因于相较于第二燃料28在更高的压力下调节的第一燃料24的压力，第二燃料路径56可不包括开/关阀70。ECU 42以电子方式连接到开/关阀68、70且控制所述开/关阀。
如上文所提及，ECU 42经编程以在发动机12的操作期间在第一燃料24与第二燃料26之间改变，从而避免以第一燃料24与第二燃料28的掺合物操作发动机12。举例来说，ECU42(在从第二燃料28过渡到第一燃料24时)经编程以同时开始打开第一开/关阀68且关闭第二开/关阀70以使得第一燃料24能够沿着第一燃料路径54和共用燃料路径52两者流动到空气燃料混合器20，如由箭头78指示。ECU 42(在从第一燃料24过渡到第二燃料28时)还经编程以同时开始打开第二开/关阀70且关闭第一开/关阀68以使得第二燃料28能够沿着第二燃料路径56和共用燃料路径52两者流动到空气燃料混合器20，如由箭头80指示。在某些实施例中，在打开和关闭开/关阀68、70时，在短间隔(例如，5秒或更少)内，可打开或关闭开/关阀68、70两者以便避免在燃料的改变期间对发动机12加燃料过度或不足，因此提高燃料改变期间的发动机稳定性。
如上文所描述，第一燃料24与第二燃料28包括不同的物理和化学性质(例如，天然气对比丙烷)。举例来说，燃料24、28可包括不同的化学热容量、沃泊指数、比重和/或其它性质。在某些实施例中，第一燃料24(例如，主要包括甲烷以及较小数量的乙烷、丙烷和其它较重的碳氢化合物的天然气)可以是被发动机12利用的主要燃料，而第二燃料28(例如，丙烷)可为辅助燃料。在某些实施例中，第一燃料24相较于第二燃料28可包括更低的化学热容量和沃泊指数两者。因此，相较于第二燃料28，第一燃料24可在更高的压力下由双燃料系统22进行调节。在实施例中，在更高压力下调节第一燃料24的情况下，第二燃料路径可不包括第二开/关阀70。替代地，当用于第一燃料路径54的开/关阀68打开时，第一燃料路径54和共用路径52内的第一燃料24的压力将阻挡第二燃料28流动到第二燃料路径56之外。
并且，ECU 42可监测可通过单个开关或继电器触发在第一燃料24与第二燃料28之间的改变的一个或多个过程参数(例如，第一燃料24的压力)。举例来说，所监测过程参数可在降到低于阈值、升到高于阈值、处于一范围内或处于一范围之外之后触发在燃料24、28之间的改变。另外，当在发动机12的操作期间控制在燃料24、28之间的改变时，ECU 42还可将发动机点火时序和所要空气燃料比改变为适合的发动机点火时序和适合的所要空气燃料比而无论第一燃料24与第二燃料28中的哪一个即将来到发动机12。
图3说明双燃料系统22的实施例(例如，具有两个电子控制阀)的框图。双燃料系统22如同图2中所描述但具有几个例外。如所描绘，第一燃料手动调整阀74沿着共用燃料路径52定位在空气和燃料混合器20与位置60之间。另外，燃料路径54、56中的每一个均包括连接到ECU 42的电子控制阀。第一燃料路径54包括安置于位置60与第一燃气调节器64之间的第一电子控制阀82(例如，燃料控制阀)。第二燃料路径56包括安置于位置60与第二燃气调节器66之间的第二电子控制阀84(例如，燃料控制阀)。因此，电子控制阀82、84可分别相对于第一燃料24与第二燃料28单独地调节(例如，维持)所要空气燃料比或λ。
图4说明双燃料系统22的实施例(例如，具有汽化器86)的框图。双燃料系统22包括如上文所描述起作用的电子控制阀48。第一燃料路径54包括定位在用于第一燃料24(例如，气态燃料)的第一燃料供应源26下游的传感器88(例如，压力传感器)。第一燃料路径54还包括沿着第一燃料路径54串联安置的第一电磁阀90(例如，ESM驱动电磁阀)和第二电磁阀92(例如，ECM驱动电磁阀)。第一燃料路径54还包括上文所描述的安置于位置60与电磁阀92之间的第一燃气调节器64。第二燃料路径56包括定位在用于第二燃料(例如，液态燃料)的第二燃料供应源30下游的手动阀94(例如，截止阀)。第二燃料路径56还包括安置于阀94与汽化器86之间的电磁阀(例如，ESM驱动电磁阀)。第二燃料路径56包括安置于电磁阀96与第二燃料手动调整阀76之间的汽化器86。阀76沿着第二燃料路径56安置在位置60与汽化器86之间。
传感器88监测第一燃料24的压力且与阀90通信。替代地或另外，传感器88可与ECU42通信，所述ECU连接到阀92。在某些实施例中，如果第一燃料24的压力降到低于某一阈值，那么电磁阀90和/或电磁阀92可关闭以阻挡第一燃料24流动通过第一燃料路径54。阀64如上文所描述起作用。
在第二燃料路径56中，可手动打开或关闭阀94以控制第二燃料28沿着路径56的流动。替代地或另外，电磁阀96(其可与传感器88通信)可在第一燃料24的压力降到低于某一阈值的情况下打开且在第一燃料24的压力保持处于或高于所述阈值的情况下关闭。汽化器86将液态第二燃料28转化为气态。阀76可如上文所描述起作用。
在某些实施例中，第二燃料路径56可包括位于汽化器86下游的T形连接，其中所述T形连接连接到具有使得能够调节第二燃料路径56内的压力的减压阀的流体导管。在某些实施例中，第二燃料路径56可包括还包括位于汽化器和T形连接两者下游的一个或多个电子燃料截止阀。
所公开的实施例的技术效果包括提供包括控制器(例如，ECU 42)和双燃料系统22的系统，所述双燃料系统具有电子控制阀48，所述电子控制阀使得能够在燃烧发动机12的操作期间在第一燃料24与第二燃料28之间改变，同时避免以第一燃料24与第二燃料28的掺合物操作燃烧发动机12。另外，所述控制器结合气压调节系统62和机械调谐系统72可使得电子控制阀48能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论燃烧发动机12是在第一燃料24下还是在第二燃料28下操作。所公开的实施例使得能够在最低的发动机负荷减小的情况下在第一燃料24与第二燃料28之间改变。另外，所公开的实施例实现在不同燃料之间的平稳过渡，同时维持对空气燃料比的电子控制以使排放和燃料消耗最小化。
本书面描述用实例来公开包括最佳模式的本主题，并且还使所属领域的技术人员能实践本主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。所述主题的可获专利范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求书的字面语言无异的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构要素，那么此类其它实例既定在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于燃烧发动机的双燃料系统，包括：
空气燃料混合器，其被配置成混合提供到所述燃烧发动机的空气和燃料；
第一燃料路径，其用于第一燃料；
第二燃料路径，其用于第二燃料，其中所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质；以及
共用燃料路径，其连接到所述空气燃料混合器以及所述第一和第二燃料路径两者，其中所述共用燃料路径包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的空气燃料比的电子控制阀，且所述第一和第二燃料路径均在所述电子控制阀上游的位置处连接到所述共用燃料路径。
2.根据权利要求1所述的双燃料系统，其中，所述第一燃料路径包括被配置成相对于所述空气燃料混合器的气压而控制所述第一燃料的第一压力的第一燃气调节器，且所述第二燃料路径包括被配置成相对于所述空气燃料混合器的所述空气而控制所述第二燃料的第二压力的第二燃气调节器。
3.根据权利要求2所述的双燃料系统，包括安置在所述空气燃料混合器处或沿着所述共用燃料路径或所述第一燃料路径安置在所述空气燃料混合器与所述第一燃气调节器之间的第一燃料手动调整阀，其中所述第一燃料手动调整阀被配置成以机械方式调谐所述第一燃料路径的性能以使所述电子控制阀为调节所述空气燃料比所进行的调整量最小化。
4.根据权利要求3所述的双燃料系统，其中，所述第二路径包括安置于所述第二燃气调节器与所述位置之间的第二燃料手动调整阀，所述第一和第二燃料路径均在所述位置处连接到所述共用燃料路径，其中所述第二燃料手动调整阀被配置成以机械方式调谐所述第二燃料路径的性能以使所述电子控制阀为调节所述空气燃料比所进行的调整量最小化。
5.根据权利要求4所述的双燃料系统，其中，所述第一燃料路径包括安置在所述第一燃气调节器上游且被配置成响应于来自所述控制器的所述控制信号而打开和关闭以调节通过所述第一燃料路径的所述第一燃料流的第一开/关阀。
6.根据权利要求5所述的双燃料系统，包括所述控制器，所述控制器连接到所述燃烧发动机、所述空气燃料混合器、所述电子控制阀以及所述第一开/关阀，其中所述控制器经编程以调节从所述双燃料系统到所述燃烧发动机的燃料流，且所述控制器经编程以在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变，同时避免以所述第一和第二燃料的掺合物操作所述燃烧发动机。
7.根据权利要求6所述的双燃料系统，其中，所述第二燃料路径包括安置在所述第二燃气调节器上游且被配置成响应于来自所述控制器的控制信号而打开和关闭以调节通过所述第二燃料路径的所述第二燃料流的第二开/关阀，所述控制器连接到所述第二开/关阀，且所述控制器经编程以同时开始打开所述第一开/关阀且关闭所述第二开/关阀以使得所述第一燃料能够流动到所述燃烧发动机或同时关闭所述第一开/关阀且打开所述第二开/关阀以使得所述第二燃料能够流动到所述燃烧发动机。
8.根据权利要求5所述的双燃料系统，其中，所述双燃料系统在比所述第一燃料高的压力下调节所述第一燃料。
9.根据权利要求5所述的双燃料系统，其中，当在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变时，所述控制器经编程以将发动机点火时序和所要空气燃料比改变为适合的发动机点火时序和适合的所要空气燃料比而无论所述第一和第二燃料中的哪一个即将来到所述燃烧发动机。
10.根据权利要求5所述的双燃料系统，其中，所述控制器经编程以在所述燃烧发动机的操作期间基于所要过程参数而自动地在所述第一燃料与第二燃料之间改变。
11.一种系统，包括：
双燃料系统，其被配置成连接到燃烧发动机，所述双燃料系统包括：
空气燃料混合器，其被配置成混合提供到所述燃烧发动机的空气和燃料；
第一燃料路径，其用于第一燃料；
第二燃料路径，其用于第二燃料，其中所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质；
共用燃料路径，其连接到所述空气燃料混合器以及所述第一和第二燃料路径两者；以及
第一电子控制阀，其被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的所述空气燃料比；以及
所述控制器，其连接到所述空气燃料混合器以及所述第一电子控制阀，其中所述控制器经编程以调节从所述双燃料系统到所述燃烧发动机的燃料流，且所述控制器经编程以在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变，同时避免以所述第一和第二燃料的掺合物操作所述燃烧发动机。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一电子控制阀在所述第一和第二燃料路径连接到所述共用燃料路径的位置的下游安置于所述共用燃料路径中。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一电子控制阀沿着所述第一燃料路径安置在所述第一和第二燃料路径连接到所述共用燃料路径的位置的上游。
14.根据权利要求13所述的系统，包括沿着所述第二燃料路径安置在所述第一和第二燃料路径连接到所述共用燃料路径的所述位置的上游的第二电子控制阀。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器经编程以分别通过所述第一和第二电子控制阀单独地调节所述第一和第二燃料的所述流。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述双燃料系统包括被配置成相对于所述空气燃料混合器的所述空气控制所述第一燃料的第一压力且相对于所述空气燃料混合器的所述空气控制所述第二燃料的第二压力的气压调节系统。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述双燃料系统包括被配置成以机械方式调谐所述第一和第二燃料路径两者的性能以使所述第一电子控制阀为调节所述空气燃料比所进行的调整量最小化的机械调谐系统。
18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述双燃料系统在比所述第一燃料高的压力下调节所述第一燃料。
19.根据权利要求11所述的系统，其中，当在所述燃烧发动机的操作期间在所述第一燃料与第二燃料之间改变时，所述控制器经编程以将发动机点火时序和所要空气燃料比改变为适合的发动机点火时序和适合的所要空气燃料比而无论所述第一和第二燃料中的哪一个即将来到所述燃烧发动机。
20.一种用于燃烧发动机的双燃料系统，包括：
空气燃料混合器，其被配置成混合提供到所述燃烧发动机的空气和燃料；
用于第一燃料的第一燃料路径，其包括第一燃气调节器和第一燃料手动调整阀，所述第一燃气调节器被配置成相对于所述空气燃料混合器的气压而控制所述第一燃料的第一压力；
用于第二燃料的第二燃料路径，其包括第二燃气调节器和第二燃料手动调整阀，所述第二燃气调节器被配置成相对于所述空气燃料混合器的气压而控制所述第二燃料的第二压力，其中所述第一燃料与第二燃料具有不同的物理和化学性质；以及
共用燃料路径，其连接到所述空气燃料混合器以及所述第一和第二燃料路径两者，其中所述共用燃料路径包括被配置成响应于来自控制器的控制信号而调节提供到所述燃烧发动机的空气/燃料混合物的所述空气燃料比的电子控制阀，且所述第一和第二燃料路径均在所述电子控制阀上游的位置处连接到所述共用燃料路径；
其中所述第一和第二燃料手动调整阀以及所述第一和第二气体调节器共同被配置成使得所述电子控制阀能够将发动机工作速度和负荷两者保持在控制范围内而无论所述燃烧发动机是在所述第一燃料下还是在所述第二燃料下操作。
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