CN108386278B

CN108386278B - 双燃料汽缸停用控制系统和方法

Info

Publication number: CN108386278B
Application number: CN201810094253.8A
Authority: CN
Inventors: N·阿特贝里; M·J·恩格费; 许华
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: US11105278B2; US20180223745A1; CN108386278A; DE102018102192A1

Abstract

一种发动机控制系统包括双燃料内燃机、包括液体燃料源和气体燃料源的燃料系统以及控制器。该发动机控制系统进一步包括与第一和第二汽缸子组相关联的液体燃料控制模块和至少一个气体燃料控制模块，每个都通过网络可通信地连接。该控制器具有操作模式和汽缸停用模式。在操作模式中控制器配置成指示液体燃料控制模块和至少一个气体燃料控制模块在双燃料模式中操作多个汽缸。在汽缸停用模式中的控制器在逐步停止期间将多个汽缸转变为仅用液体燃料模式，停用第一汽缸子组，并且然后转换到第二汽缸子组中的双燃料模式。

Description

双燃料汽缸停用控制系统和方法

技术领域

本发明通常涉及发动机控制系统和方法，并且更具体地涉及用于具有双燃料控制和汽缸停用策略的双燃料发动机的发动机控制系统。

背景技术

汽缸停用是一种减少或完全停止发动机的一个或多个汽缸内的燃烧的方法。通常在发动机轻载期间启动汽缸停用以提高效率并减少燃料使用。停用对于具有其中发动机在轻载下保持运行的长停歇周期的作业机械特别有用。通常，停用一个或多个汽缸，而继续操作启用的汽缸子组。对于单燃料发动机(例如柴油发动机等)，停止喷射的简单燃料策略是够用的。然而，对于其中燃烧气体和液体燃料的双燃料发动机，则需要改进的燃料供给策略。在一些双燃料发动机中，可以在上死点之前最多500度的曲柄角度处喷射气体燃料，从而在喷射和燃烧之间造成相当大的相位延迟。这种相位延迟可能干扰现有的汽缸停用控制技术，并且可能导致汽缸停用期间失火或汽缸启用时双重点火。此外，对于每种燃料类型具有单独控制模块的双燃料发动机，由于控制模块之间的电子和通信协议特性，在任何给定时间控制每个汽缸中的精确燃料量的能力进一步受到限制，这会加剧相位延迟问题。因此，需要一种鲁棒的汽缸停用方法，当使用单独的控制模块来控制每种燃料的喷射时，该方法最终允许汽缸内的气体置换增加。

一种用于停用双燃料发动机中的汽缸的发动机控制方法和系统在PCT公开第WO2016/154086A1号('086公开)(由Kolhouse等人于2016年9月29日公开)中进行描述。'086公开描述了一种发动机控制系统，其减少指定为停用的目标汽缸排中的气体燃料喷射，同时继续保持剩余汽缸中的双燃料燃烧。

虽然'086公开的方法和系统可以解决双燃料发动机的关于其对废气的影响和喷射器要求的问题，但是它不能解决与气体喷射和汽缸停用和启用请求中的相位延迟相关的问题。它也不能解决在停用或启用双燃料发动机的汽缸时的双重点火或失火的问题。

本发明公开的系统旨在克服上面提出的一个或多个问题。

发明内容

在一方面，本发明涉及一种发动机控制方法，其包括操作双燃料内燃机，该内燃机包括配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸。该方法包括确定汽缸停用事件并在确定汽缸停用事件之后进入汽缸停用模式，包括识别将停用的第一汽缸子组，在多个汽缸逐步停止期间相对于液体燃料将气体燃料的量从初始量开始减少，在继续操作启用的汽缸子组的同时使第一汽缸子组停用，以及在启用的汽缸子组逐步开始期间相对于液体燃料增加气体燃料的量。

在另一方面，本发明涉及一种发动机控制方法，其包括操作双燃料内燃机，双燃料内燃机包括配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸、液体燃料控制模块、与第一汽缸子组相关联的第一气体燃料控制模块以及与第二汽缸子组相关联的第二气体燃料控制模块。该方法包括确定汽缸停用事件并在确定汽缸停用事件之后进入汽缸停用模式。进入汽缸停用模式包括指示第一气体燃料控制模块和第二气体燃料控制模块在逐步停止期间相对于液体燃料将多个汽缸中的气体燃料的量从初始量开始减少，同时指示液体燃料控制模块在逐步停止期间继续采用液体燃料操作多个汽缸；通过指示液体燃料控制模块停止在第一汽缸子组中喷射液体燃料同时继续在第二汽缸子组中喷射液体燃料来停用第一汽缸子组；并且指示第二气体燃料控制模块在第二汽缸子组的逐步开始期间相对于液体燃料将气体燃料的量增加到初始量。

在又另一方面，本发明涉及一种发动机控制系统，其包括具有配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸、包括液体燃料源和气体燃料源的燃料系统以及控制器的双燃料内燃机。发动机控制系统进一步包括控制器、液体燃料控制模块以及与第一汽缸子组和第二汽缸子组相关联的至少一个气体燃料控制模块，每个都通过网络可通信地连接。控制器具有操作模式和汽缸停用模式。操作模式中的控制器配置成指示液体燃料控制模块和至少一个气体燃料控制模块以双燃料模式操作多个汽缸。汽缸停用模式中的控制器配置成指示液体燃料控制模块和至少一个气体燃料控制器在逐步停止期间转换到仅用液体燃料模式；指示液体燃料控制模块通过在逐步停止期间停止将液体燃料喷射到第一汽缸子组中同时继续将液体燃料喷射到第二汽缸子组中来停用第一汽缸子组；并且在停用第一汽缸子组后，指示液体燃料控制模块和至少一个气体燃料控制模块在第二汽缸子组中转换到双燃料模式。

附图说明

图1是示例性公开的发动机控制系统的示意图；

图2是示出了操作图1的发动机控制系统的示例性公开的方法的流程图；

图3是示出了操作图1的发动机控制系统的示例性公开的方法的另一个流程图；并且

图4是示出了对公开的方法的气体燃料和液体燃料的示例性燃料输送的图表。

具体实施方式

图1提供了示例性公开的发动机控制系统的示意图。该系统包括具有限定多个发动机汽缸22的发动机缸体21的双燃料发动机20。活塞在每个汽缸22中往复运动以确定压缩比，该压缩比通常与适于压缩点燃喷射的液体(诸如柴油)的压缩比相关联。在所示的实施例中，发动机20包括十二个发动机汽缸22。然而，本领域技术人员将理解，具有任何数量的汽缸的发动机也将落入本发明的预期范围内。

发动机20包括将液体燃料和气体燃料供应到汽缸22用于燃烧的燃料系统。液体燃料喷射器30定位成将液体燃料直接喷射到多个汽缸22的每一个中。燃料系统可以包括高压气体燃料共用轨和液体燃料共用轨，或者燃料系统可以包括具有单元喷射器的低压燃料泵。在任一实施例中，燃料系统包括向发动机20供应液体燃料(例如柴油机燃料)的液体燃料源29以及向发动机20供应气体燃料(例如压缩天然气)的气体燃料源28。

气体燃料源28可以包括加压低温液体天然气箱31，其具有流体地连接到变量输送低温泵36的出口。尽管并未在图1全部示出，但是气体燃料源28还可以包括热交换器、蓄液器、控制供应到发动机20的气体燃料的压力的燃料调节模块以及气体过滤器34。液体燃料源29可以包括柴油机燃料箱37、燃料过滤器38以及向发动机20供应液体燃料并且控制输送到发动机20的压力的燃料泵39。包括截流阀的附加控制可位于加压低温液体天然气箱31与发动机20之间，以将箱31与发动机20隔离。

气体和液体燃料管线40、41可将燃料供应到发动机20。为了本发明的目的，发动机20被图示和描述为具有布置在第一汽缸排23和第二汽缸排24中的十二个汽缸。然而，本领域技术人员将认识到，发动机20可以包括更多或更少数量的汽缸，并且汽缸22可以以“直列”构型、“V”构型、对置构型或任何其他合适的构型来设置。来自管线40、41的燃料通过单独的燃料喷射器30和进气阀32输送到发动机20。燃料喷射器30将液体燃料直接喷射到汽缸22中，而进气阀32释放汽缸22上游的气体燃料。这可以包括在进气歧管内或涡轮增压器环境空气进口(未示出)的上游喷射气体燃料。作为举例，燃料喷射器30可实现为电子致动喷射器(例如电子控制的单元喷射器，机械致动的)、电子控制的喷射器、数字控制的燃料阀或本领域已知的任何其他类型的燃料喷射器。每个燃料喷射器30和进气阀32可以分别且独立地操作来在预定定时、燃料压力和燃料流速下将一定量的加压燃料喷射到相关联的汽缸22中。

活塞(未示出)可以可滑动地设置在每个汽缸22内，从而在曲轴完全旋转的同时在上死点位置和下死点位置之间往复运动。在旋转期间，活塞经历进气冲程、压缩冲程、燃烧或动力冲程以及排气冲程。活塞可以经由多个连杆可操作地连接到曲轴。曲轴可以可旋转地设置在发动机缸体21内并可操作地连接到发电机或连接到机械传动装置，使得每个曲轴的旋转运动导致所连接的发电机或传动装置的相应旋转。

在柴油机循环中，活塞可以通过进气冲程从上死点位置移动到下死点位置以将空气吸入相应的汽缸22中。然后活塞可以返回到上死点位置，从而在压缩冲程期间压缩空气。在接近压缩冲程结束时和/或在动力冲程的第一部分期间，与每个汽缸22相关联的燃料喷射器30和进气阀32可将液体燃料和气体燃料的加压喷射分别输送到汽缸22。加压喷射可在压缩冲程期间与汽缸内的加压空气混合，并引起液体燃料和气体燃料的燃烧。当点燃时，在动力冲程期间空气燃料混合物可以导致活塞移回到下死点位置。活塞的这种向下运动为曲轴的旋转运动提供动力，并由此为发电机或传动装置的旋转运动提供动力。然后活塞可以返回到上死点位置来在排气冲程期间从汽缸22排出废气。

在本实施例中，发动机20是配置成燃烧两种不同类型的燃料并产生驱动机械或发电机的机械输出的双燃料发动机。发动机20可以在仅用液体燃料模式中操作，其中仅喷射液体燃料到汽缸22中，或者在双燃料模式中操作，其中液体和气体燃料被喷射并进入汽缸22中。由与至少一个液体燃料控制模块71和至少一个气体燃料控制模块61、62通信的控制器81来确定要喷射哪种燃料、每种类型燃料喷射多少以及何时喷射每种燃料。尽管图1图示了第一气体燃料控制器61和第二气体燃料控制器62，但是该系统可以包括仅具有一个气体燃料控制器的实施例。

控制器81、至少一个液体燃料控制模块71以及至少一个气体燃料控制模块61、62各自通过网络(例如，CAN网络)可通信地连接。在一个实施例中，第一气体燃料控制模块61可以与第一汽缸子组相关联，而第二气体燃料控制模块62可以与第二汽缸子组相关联。每个子组可以包括汽缸排，第一汽缸子组包括第一汽缸排23，并且第二汽缸子组包括第二汽缸排24。

在一些情况下，可能希望发动机20的部分汽缸22可操作。控制器81具有操作模式和汽缸停用模式。当监测发动机和相关联机械的各种参数的控制器81确定汽缸停用事件时，可以触发汽缸停用模式。当确定汽缸停用事件时，控制器81可以进入汽缸停用模式，并指示至少一个液体燃料控制模块71和至少一个气体燃料控制模块61、62启动停用发动机20的一个或多个汽缸22的步骤。这允许发动机20在不是所有汽缸22都启用的情况下继续操作，从而喷射更少的燃料并减少消耗。

汽缸停用事件可以对应于例如低发动机转速、低发动机负荷、停歇周期和/或冷操作。具体地，在低发动机转速和/或低负荷情况下，由任何一个燃料喷射器30和进气阀32喷射的燃料量可能相对较小。应当理解的是，总喷射燃料可以指在仅用液体燃料模式中的总液体燃料，或在双燃料模式中的总液体和气体燃料。一般来说，当总喷射燃料下降到阈值以下时，由于机械或发电机的寄生损耗，发动机20的效率可能受影响(例如降低)，或者发动机20的气体置换能力可能受限。在这种情况期间，只有部分汽缸22可操作，使得喷射燃料的总量减少和/或在更少的喷射器30之间分布是更好的。在一些情况下，当只有部分汽缸启用时，燃料喷射器30可以喷射更多且更有效的量的燃料。替代地，更少的喷射器可以以与停用任何汽缸之前相同的喷射燃料的量操作。在冷操作期间，由任何一个燃料喷射器30喷射的燃料的量可能太少而不能使发动机20充分升温。在这种情况下，使用更少的启用的汽缸22，使得每个启用的燃料喷射器30和进气阀32可以喷射更大的量的燃料，并且从而允许相对于操作所有汽缸22在启用的汽缸22中发生更多的气体置换，可以又是有利的。因此，在一些情况下，可以停用汽缸22的子组(即，燃料喷射器30和进气阀32的子组可以停止将燃料喷射到发动机20中)。下面进一步详细描述用于停用每个汽缸(或汽缸子组)并启用每个汽缸(或气汽缸子组)的控制过程。

为了调节燃料喷射器30和进气阀32的操作并且选择性地停用汽缸22，控制器81与至少一个液体燃料控制器71和至少一个气体燃料控制器61/62通信并指示如何以及何时将燃料喷射到发动机20中。控制器81可以接收来自机械上和发动机20中的一个或多个传感器的输入，并且还可以接收来自操作者的输入。来自传感器的输入可以向控制器81指示汽缸停用事件，或者替代地，来自操作者的输入可以用于手动触发汽缸停用模式。控制器81配置成向至少一个液体燃料控制器71和至少一个气体燃料控制器61/62输出信号，向模块提供停用指令。因此，控制器81可以确定停用一个或多个汽缸22的需求，并响应地经由模块71、61、62调节燃料喷射器30和进气阀32的操作，以适应发动机20的特定操作条件和/或来自操作者的输入。

控制器81、至少一个液体燃料控制器71以及至少一个气体燃料控制器61/62可各自实现为包括用于响应于各种输入来控制发动机20的操作的装置的单个或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等。许多可商购微处理器配置成执行控制器81、至少一个液体燃料控制器71以及至少一个气体燃料控制器61/62中的每一个的功能。各种其他已知的电路可以与控制器81、至少一个液体燃料控制器71以及至少一个气体燃料控制器61/62相关联，包括电源供给电路、信号调节电路、致动器驱动电路(例如给螺线管、马达或压电致动器供电的电路)、通信电路以及其他合适的电路。

控制器81配置成确定将停用的多个汽缸22(即，多个燃料喷射器30和进气阀32以阻止向相关联汽缸22供给燃料)，使得发动机20的性能基本上保持在或返回到希望的操作范围。在一个例子中，控制器81可以基于来自一个或多个传感器的信号和/或基于另一输入来参考存储在存储器中的一个或多个关系映射。这些映射中的每一个都可以包括表格、图表和/或方程形式的数据的集合。一个这样的关系映射可以例如将发动机的希望输出(即，扭矩和/或速度)与必须喷射到发动机并在发动机内燃烧的燃料的量相关。然后，相同或不同的关系映射可以将该燃料的量与多个燃料喷射器30和进气阀32相关，它们应该可操作以喷射燃料的量并且仍然保持发动机的希望的效率和/或希望的温度20，并且应当停用相应的剩余数量的汽缸22(即，汽缸22的子组)。在一些实施例中，当停用汽缸22时，可以增加喷射到的任何一个汽缸22中的来保持操作的燃料的量以保持相同的机械输出。控制器81配置成确定并实施增加的燃料供给，并且同时以成比例的量禁用汽缸22。

当调节燃料喷射器30的操作时，控制器81可以直接控制液体燃料控制模块71以生成燃料输送改变信号并将其发送到燃料喷射器30。这些信号可用于调节燃料输送速率、燃料输送定时、燃料输送压力和/或燃料扭矩极限。可以根据发动机控制映射诸如油轨压力映射、定时映射、扭矩限制映射等产生这些燃料输送改变信号，如本领域已知的那样。燃料输送改变信号可输送到与特定液体燃料模块71相关联的所有燃料喷射器30或与特定液体燃料模块71相关联的燃料喷射器30的子组。

在一个实施例中，汽缸22的特定子组可以在停用事件之间变化，或者可以一次停用汽缸22的指定子组(例如，第一排23或第二排24)。此外，停用的和启用的汽缸22可以在经历停用循环之后交换，在此之后停用的汽缸被启用并且反之亦然。例如，在十二缸发动机中，选择性地禁用十二个汽缸22中的四个或甚至六个可以是相当常见的。在停用事件之间，控制器81可以选择将包括在将停用的下一个子组的汽缸22内的不同汽缸22。以这种方式，没有一个汽缸22与任何其他汽缸22相比可以显著更多地进行操作或不操作。然而，在一个实施例中，第一汽缸排23可以在第二汽缸排24启用时被停用，并且在每个停用循环之后这两个会交换状态。停用循环可以是由控制器81设定的预定时间段，使得汽缸22以统一的模式在停用和启用之间交替。替代地，停用循环可以结合来自各种传感器的输入，这些输入根据哪个汽缸被停用/启用以及发动机的状态(例如，是否发动机的一侧太冷，是否正在记录故障等)来修改停用循环的长度。因此，在该实施例中，停用循环可以是可变的并且基于来自传感器和其他输入的输入而改变。

在一个实施例中，在从停用的汽缸22的第一子组到第二子组的转换期间，第二子组的所有汽缸22可以大约在汽缸22的第一子组重新启用(例如，启用)的同时作为整体停用。例如，在六个汽缸22已经停用的十二缸发动机中，六个汽缸22的另一个子组可以一次全部停用，并且基本上同时重新启用六缸22的第一子组。在大多数情况下，每个子组中的汽缸22的数量可以大致相等。然而，在其他实施例中，在任何一个时间停用的汽缸22的数量可以是可变的。此外，在汽缸禁用之间可以使用时间延迟，使得在停用汽缸和启用汽缸之间存在重叠。

工业实用性

公开的发动机控制系统可适用于包括由液体和气体燃料提供动力的内燃机的任何机械。公开的发动机控制系统可以通过在停用液体燃料喷射器之前允许从发动机汽缸排出气体燃料来提高这种双燃料内燃机的汽缸停用。这解决了在将气体燃料释放到汽缸中与希望停用的汽缸中的燃烧之间的相位延迟相关联的问题。这也解决了当使用用于液体和气体燃料的单独的控制模块时与控制汽缸22中的液体和气体燃料含量相关联的问题。现在将解释发动机控制系统的操作。

对于双燃料发动机20，进气阀32允许气体燃料进入汽缸22，并且喷射器30将液体燃料直接喷射到汽缸22中。进气阀32的操作由一个或多个气体燃料控制模块61、62控制，而喷射器30的操作由一个或多个液体燃料控制模块71控制。由于使用了两种不同的燃料输送技术，进气阀32的操作不与燃料喷射器30同步。此外，在进气阀32的操作与汽缸22中的气体燃料的燃烧之间存在显著的相位延迟。因此，控制器81在任何一个时刻都不能同时停止气体燃料和液体燃料的喷射。此外，通信网络上的通信信号不能同步。因此，最好首先禁用将气体燃料释放到汽缸中，同时继续喷射液体燃料以允许气体燃料在触发停用之前在汽缸22中燃烧。

参照图2，示出了发动机控制系统的操作。该控制方法包括操作双燃料内燃机(步骤200)，该内燃机具有配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸。在内燃机操作期间，控制器81从内燃机内的各个传感器、支持发动机的机械上以及操作者接收输入(步骤201)。传感器输入可以包括，其中，发动机负荷、发动机转速、发动机扭矩、冷却液温度、油温度、进气歧管温度、环境空气温度以及进气温度。操作者输入可包括由机械操作者或系统操作者手动触发的输入，用信号通知控制器81采取特定的动作，诸如进入或离开汽缸停用模式。控制器81接收这些输入并监测它们的值以确定传感器信号是否在预定范围内。预定范围可以包括在发动机可以进入汽缸停用模式之前的希望的或可接受的范围。最后，控制器81监测与发动机相关联的任何诊断故障，包括由控制器81和/或单独的控制器正常处理的任何注册的部件故障、失败的进程或失败的检查。

下一步，控制器81可以从输入中确定汽缸停用事件(步骤202)。在一个实施例中，当在预定时间段内发动机负荷低于阈值负荷并且发动机转速低于阈值转速时，控制器81确定汽缸停用事件。在其他实施例中，控制器81通过还确定冷却液温度、进气歧管温度、环境温度和进气温度中的一个或多个是否在预定范围内并且通过确定没有触发诊断故障来另外确定汽缸停用事件。在又另一个实施例中，控制器81通过接收来自操作者的汽缸停用模式输入来确定汽缸停用事件。如果没有确定汽缸停用事件(步骤202，否)，则该过程返回到步骤201并继续接收输入，直到控制器81可以确定汽缸停用事件。一旦确定汽缸停用事件(步骤202，是)时，控制器81可以进入汽缸停用模式(步骤203)。

图3提供了处于汽缸停用模式中的控制器81的流程图。一旦确定汽缸停用事件(步骤202，是)并且进入汽缸停用模式(步骤203)后，在一个实施例中，控制器81可以识别将停用的汽缸子组(步骤204)。该子组可以包括一个或多个汽缸或者一个或多个汽缸排。该汽缸子组还可以包括所有启用汽缸或启用汽缸的子组，其中已经停用另一个汽缸子组(例如，交替停用汽缸的子组)。

在停用在步骤204中识别的汽缸子组之前，控制器81可以为所有启用汽缸进入仅用液体燃料模式(步骤205)。仅用液体燃料模式包括控制器81指示一个或多个液体燃料控制模块71以及一个或多个气体燃料控制模块61、62逐渐停止允许气体燃料进入启用汽缸，同时继续喷射液体燃料。由液体燃料喷射器30喷射的液体燃料的流速和持续时间可以由液体燃料控制模块71增加或以其他方式改变，以补偿汽缸22中的气体燃料的损耗来保持发动机的恒定动力输出或恒定受控制的发动机转速。在该过程期间，控制器81指示一个或多个气体燃料控制模块61、62在多个汽缸的逐步停止期间相对于液体燃料的量将气体燃料从初始量开始减少。在一些实施例中，气体燃料相对于液体燃料的量被减少到零(例如，仅引入液体燃料到启用汽缸中)。

一旦发动机20的启用汽缸在仅用液体燃料模式(例如仅使用液体燃料操作)中操作，控制器81指示至少一个液体燃料控制模块71停用来自步骤204的将被停用的识别的汽缸子组(步骤207)。在步骤207中同时或刚好随后停用之后，控制器81指示至少一个液体燃料控制模块71继续操作启用的汽缸子组(步骤206)。在这个步骤中，启用的汽缸子组由液体燃料喷射器30加注燃料并且在仅用液体燃料模式中操作。在已经停用识别的汽缸子组并且保持启用的汽缸子组之后，控制器81可以指示至少一个气体燃料控制模块61、62和至少一个液体燃料控制模块71使启用的汽缸子组进入双燃料模式(步骤208)。在该步骤中，至少一个气体燃料控制模块61、62和至少一个液体燃料控制模块71在启用的汽缸子组的逐步开始期间相对于液体燃料增加气体燃料的量。一旦逐步开始时段结束，根据上述关系映射，将合适比率的气体燃料与液体燃料引入启用汽缸以满足需求。在一些实施例中，这需要将气体燃料的量增加到初始量(例如，在仅用液体燃料模式之前)。

一旦在步骤208中已经使启用的汽缸子组实现了双燃料模式，控制器81继续为停用循环操作启用的汽缸子组。停用循环是发动机操作汽缸子组并停用另一汽缸子组的时间段。如上所述，该时间段的持续时间可能受到各种输入的影响，或者其可能是一致的。因此，控制器可以确定是否已经完成停用循环(步骤209)，在此之后过程返回到步骤204，并且控制器81识别将启用的另一个汽缸子组。该过程可以重复，其中不同的汽缸子组在每个循环中被停用和启用，或者在启用和停用的两个或更多个汽缸排之间交替。如果在步骤209中没有完成停用循环，则控制器81可以继续监测输入(步骤210)并维持启用的汽缸子组，直到传感器数据、操作者输入或其他输入触发控制器81离开汽缸停用模式(步骤211)。

如果在步骤209中完成停用循环，则控制器81可以识别将停用的第二汽缸子组，为启用的汽缸进入仅用液体燃料模式，停用第二汽缸子组，同时保持第二启用的汽缸子组，并然后为第二启用的汽缸子组进入双燃料模式。该过程可以继续，直到离开汽缸停用模式(步骤211)。此外，在该过程中的任何时刻，控制器81都可以离开汽缸停用模式并启用发动机20的所有汽缸22。这可能需要基于传感器输入或操作者输入。

要离开汽缸停用模式，必须启用停用的汽缸。为此，控制器81使启用的汽缸子组进入仅用液体燃料模式。在仅用液体燃料模式中，当前在双燃料模式中操作的启用的汽缸被指示仅使用液体燃料操作。控制器81指示至少一个气体燃料控制模块61、62停止喷射气体燃料，同时指示液体燃料控制模块71在逐步停止期间将液体燃料喷射到启用的汽缸子组中。一旦发动机在仅用液体燃料模式中运行(例如，仅使用液体燃料喷射器)，控制器通过指示液体燃料控制模块71将液体燃料喷射到停用的汽缸子组中来在逐步停止时段之后启用发动机20的所有汽缸22。一旦所有汽缸都使用液体燃料启用，控制器81通过指示至少一个气体燃料控制模块61、62在逐步开始期间相对于液体燃料增加气体燃料的量来为所有汽缸进入双燃料模式。根据上述关系映射，液体燃料控制模块71可以通过喷射更多或更少的液体燃料来补偿气体燃料的引入。

因此，汽缸停用的每个实例伴随着首先转换到仅用液体燃料模式，其中不引入气体燃料到汽缸中，并且液体燃料喷射器继续在启用的汽缸中喷射液体燃料。一旦气体燃料在逐步停止期间在汽缸中燃烧，则可以停用识别的汽缸。一旦停用，气体燃料可以被重新引入到这些启用的汽缸中。当交替或改变启用/停用汽缸或离开汽缸停用模式时，重复该过程。

如图4的图表中所示，呈现了发动机控制系统的一个实施例，其示出了汽缸中的气体燃料含量和液体燃料含量随时间的关系。液体燃料喷射器30通过直接喷射将液体燃料直接引入到汽缸22中。液体燃料喷射器30因此可以以最小的时间延迟或喷射与发动机曲柄角度位置之间的相位差停止和启动。进气阀32在汽缸的上游引入气体燃料，在进气和燃烧之间产生延迟。因此，为了防止气体燃料被截留在停用的汽缸中，在一个实施例中，气体燃料在逐步停止期间停止，同时液体燃料喷射器在进入仅用液体燃料模式的同时继续操作。这允许气体燃料在汽缸中燃烧，并且汽缸用液体燃料继续进行操作。一旦所有气体燃料在逐步停止期间燃烧，液体燃料喷射器可以停止并且汽缸停用。

如图4中所示，在时刻t1示出了先前停用的汽缸向启用的汽缸的转变。液体燃料喷射器30在先前停用的汽缸中启动，在时刻t1的线152处表示。进气阀允许气体燃料在逐步开始期间进入汽缸内，由时刻t1与t2之间的线156表示。一旦在时刻t2处逐步开始时段过去，汽缸在双燃料模式中操作，由时刻t2和t3之间的线158表示。当引入更多的气体燃料时，可以改变喷射的液体燃料量，由虚线155表示。在停用循环完成之后，或者根据替代的输入，控制器81可以在时刻t3识别停用的汽缸。为了停用汽缸，汽缸转换到仅用液体燃料模式，并且在逐步停止期间相对于液体燃料减少气体燃料的量，由时刻t3与t4之间的线157表示。一旦汽缸在仅用液体燃料模式中操作，并且气体燃料在逐步停止期间已经在汽缸内燃烧，可以在时刻t4停用汽缸。液体燃料喷射器30在线153处停止将液体燃料喷射到汽缸中。图4的图表是发动机控制方法的一个实施例。每种燃料的量与图表中示出的幅度之间的关系不是成比例的。引入汽缸内的气体燃料和液体燃料的量由上述关系映射控制，并由控制器81和各个模块控制。

本发动机控制系统相比现有技术可以具有几个优点。这些优点包括当使用气体和液体燃料来为发动机提供燃料时提供了更鲁棒的停用策略。特别是在轻载条件下，本发动机控制系统提供了一种停用双燃料汽缸的方法，其消除了来自剩余气体燃料的潜在的双重点火条件。此外，本发动机控制系统可以允许双燃料发动机在使用比典型方法更低的气体燃料的量操作的同时操作和停用汽缸。

对于本领域技术人员将是显而易见的是，可以对公开的发动机控制系统进行各种修改和变化。考虑到公开的本发动机控制系统的说明书和实践，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和例子仅旨在被认为是示例性的，真正的范围由下面的权利要求书及其等价物指示。

Claims

1.一种发动机控制方法，包括：

操作包括配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸的双燃料内燃机；

确定汽缸停用事件；并且

在确定所述汽缸停用事件之后进入汽缸停用模式，包括：

从所述多个汽缸中识别将停用的第一汽缸子组；

针对所述多个汽缸中的所有汽缸，在逐步停止期间相对于所述液体燃料将所述气体燃料的量从初始量开始逐渐减少，然后停止喷射气体燃料；

在使用液体燃料继续操作所述多个汽缸中的剩余汽缸的同时通过停止向所述第一汽缸子组喷射液体燃料来停用所述第一汽缸子组；并且

在逐步开始期间，针对所述剩余汽缸，相对于所述液体燃料增加所述气体燃料的所述量。

2.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中在所述逐步开始期间，相对于所述液体燃料将所述气体燃料的所述量增加到所述初始量。

3.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中确定汽缸停用事件包括：

监测所述双燃料内燃机的发动机负荷和发动机转速；并且

当在预定时间段内所述发动机负荷低于阈值负荷并且所述发动机转速低于阈值转速时，确定所述汽缸停用事件。

4.根据权利要求3所述的发动机控制方法，其中确定汽缸停用事件进一步包括：

确定冷却液温度、进气歧管温度、环境温度和进气温度中的一个或多个是否在预定温度范围内；并且

确定是否还未触发一个或多个诊断故障。

5.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中确定汽缸停用事件包括：

接收来自操作者的汽缸停用模式输入。

6.根据权利要求2所述的发动机控制方法，其中所述逐步停止期间是第一逐步停止期间，所述逐步开始期间是第一逐步开始期间，所述发动机控制方法进一步包括：

在第一停用循环继续操作所述剩余汽缸；

从所述剩余汽缸中识别将停用的第二汽缸子组；

针对所有剩余汽缸，在第二逐步停止期间相对于所述液体燃料将所述气体燃料的所述量从所述初始量开始减少，然后停止喷射气体燃料；

在用液体燃料操作第三汽缸子组的同时通过停止在所述第二汽缸子组中喷射液体燃料来停用所述第二汽缸子组，所述第三汽缸子组包括所述剩余汽缸中除了所述第二汽缸子组外的汽缸；并且

在第二逐步开始期间，针对所述第三汽缸子组，相对于所述液体燃料增加所述气体燃料的所述量。

7.根据权利要求1所述的发动机控制方法，其中所述逐步开始期间是第一逐步开始期间，所述发动机控制方法进一步包括：

离开所述汽缸停用模式，包括：

停止喷射气体燃料，同时继续将液体燃料喷射到所述剩余汽缸中；

启用所述第一汽缸子组，包括将液体燃料喷射到所述第一汽缸子组中；并且

将气体燃料喷射到所述多个汽缸中的所有汽缸中以在第二逐步开始期间相对于所述液体燃料增加所述气体燃料的所述量。

8.一种发动机控制方法，包括：

操作双燃料内燃机，所述双燃料内燃机包括配置成接收液体燃料和气体燃料的第一汽缸子组和第二汽缸子组、液体燃料控制模块、与所述第一汽缸子组相关联的第一气体燃料控制模块以及与所述第二汽缸子组相关联的第二气体燃料控制模块；

确定汽缸停用事件；

在确定所述汽缸停用事件之后进入汽缸停用模式，包括：

在逐步停止期间指示所述液体燃料控制模块采用所述液体燃料继续操作所述第一汽缸子组和第二汽缸子组的同时，指示所述第一气体燃料控制模块和所述第二气体燃料控制模块在所述逐步停止期间相对于所述液体燃料将所述第一汽缸子组和第二汽缸子组中的所述气体燃料的量从初始量逐渐开始减少，然后停止在所述第一汽缸子组和第二汽缸子组中喷射气体燃料；

通过指示所述液体燃料控制模块停止在所述第一汽缸子组中喷射所述液体燃料同时继续在所述第二汽缸子组中喷射液体燃料来停用所述第一汽缸子组；并且

指示所述第二气体燃料控制模块在所述第二汽缸子组的第一逐步开始期间相对于所述液体燃料将所述气体燃料的所述量增加到所述初始量；以及

离开所述汽缸停用模式，包括：

指示所述第二气体燃料控制模块将所述第二汽缸子组中气体燃料相对于液体燃料的量从初始量逐渐减少；

通过指示所述液体燃料控制模块在所述第一汽缸子组中喷射液体燃料来启用所述第一汽缸子组；以及

指示所述第一气体燃料控制模块和所述第二气体燃料控制模块在第二逐步开始期间将所述第一汽缸子组和第二汽缸子组中气体燃料相对于液体燃料的量增加至所述初始量。

9.一种发动机控制系统，包括：

包括配置成接收液体燃料和气体燃料的多个汽缸的双燃料内燃机，所述多个汽缸分成第一汽缸子组和第二汽缸子组；

包括液体燃料源和气体燃料源的燃料系统；

控制器、液体燃料控制模块以及至少一个气体燃料控制模块，所述控制器、液体燃料控制模块以及至少一个气体燃料控制模块中的每一者与所述第一汽缸子组和第二汽缸子组相关联并通过网络能够通信地连接；

所述控制器具有其中所述多个汽缸操作的操作模式和汽缸停用模式；

所述操作模式中的所述控制器配置成指示所述液体燃料控制模块和所述至少一个气体燃料控制模块以双燃料模式操作所述多个汽缸，在所述双燃料模式，所述液体燃料和所述气体燃料都被供应至所述多个汽缸；并且

所述汽缸停用模式中的所述控制器配置成：

在逐步停止期间指示所述液体燃料控制模块采用所述液体燃料继续操作所述多个汽缸的同时，指示所述至少一个气体燃料控制模块在所述逐步停止期间将所述多个汽缸中的所有汽缸中的所述气体燃料相对于所述液体燃料的量从初始量逐渐开始减少，然后停止喷射所述气体燃料；

指示所述液体燃料控制模块通过在所述逐步停止期间之后停止将所述液体燃料喷射到所述第一汽缸子组中同时继续将液体燃料喷射到所述第二汽缸子组中来停用所述第一汽缸子组；并且

在停用所述第一汽缸子组后，指示所述液体燃料控制模块和所述至少一个气体燃料控制模块在逐步开始期间在所述第二汽缸子组中转换到所述双燃料模式。

10.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中在所述双燃料模式中，所述控制器配置成：

指示所述液体燃料控制模块将所述液体燃料的量喷射到所述双燃料内燃机的每个启用的汽缸中，并且指示所述至少一个气体燃料控制模块将所述气体燃料的量喷射到所述双燃料内燃机的每个启用的汽缸中。

11.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中在所述逐步开始期间在所述第二汽缸子组中转变到所述双燃料模式进一步包括：

指示所述至少一个气体燃料控制模块在所述第二汽缸子组的所述逐步开始期间相对于所述液体燃料将所述气体燃料的所述量增加到所述初始量。

12.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中所述至少一个气体燃料控制模块进一步包括：

与所述第一汽缸子组相关联的第一气体燃料控制模块以及与所述第二汽缸子组相关联的第二气体燃料控制模块。

13.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中在所述控制器确定汽缸停用事件之后启动所述汽缸停用模式。

14.根据权利要求12所述的发动机控制系统，其中所述控制器配置成在以下情况下确定汽缸停用事件：

在预定时间段内发动机负荷低于阈值负荷并且发动机转速低于阈值转速；

冷却液温度、进气歧管温度、环境温度和进气温度中的一个或多个在特定温度范围内，并且

还未触发诊断故障。

15.根据权利要求12所述的发动机控制系统，其中所述控制器配置成在接收到来自操作者的汽缸停用模式输入之后确定汽缸停用事件。

16.根据权利要求11所述的发动机控制系统，其中所述逐步停止期间是第一逐步停止期间，所述逐步开始期间是第一逐步开始期间，所述控制器进一步配置成：

在第一停用循环继续操作所述第二汽缸子组；并且

在第一停用循环之后停用所述第二汽缸子组并通过以下方式重新启用所述第一汽缸子组：

在第二逐步停止期间指示所述液体燃料控制模块采用所述液体燃料继续操作所述第二汽缸子组的同时，指示所述至少一个气体燃料控制模块在所述第二逐步停止期间内相对于所述液体燃料将所述第二汽缸子组中的所述气体燃料的量从初始量开始减少，然后停止在第二汽缸子组中喷射气体燃料；

指示所述液体燃料控制模块停止喷射所述液体燃料到所述第二汽缸子组中并且开始将液体燃料喷射到所述第一汽缸子组中；并且

指示所述至少一个气体燃料控制模块在所述第一汽缸子组的第二逐步开始期间相对于所述液体燃料增加所述气体燃料的所述量。

17.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中所述逐步开始期间是第一逐步开始期间，所述控制器进一步配置成通过以下方式离开所述汽缸停用模式：

指示所述至少一个气体燃料控制模块停止喷射气体燃料到所述第二汽缸子组中，同时指示所述液体燃料控制模块将液体燃料喷射到所述第一汽缸子组和第二汽缸子组中；

并且

指示所述至少一个气体燃料控制模块将气体燃料喷射到所述第一汽缸子组和所述第二汽缸子组中以在第二逐步开始期间相对于所述液体燃料增加所述气体燃料的所述量。