CN111622846B - 基于共变的火花产生和引燃喷射输送的双燃料燃烧控制 - Google Patents

Abstract

操作双燃料发动机系统包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生而点燃气体燃料的主充量。操作该系统还包括共变火花正时参数和引燃喷射输送参数，以及基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变减小另一主充量的燃烧的定相误差。

Description

基于共变的火花产生和引燃喷射输送的双燃料燃烧控制

技术领域

本发明总体上涉及双燃料发动机系统中的燃烧控制，并且更具体地涉及控制通过液体燃料的早期引燃喷射和火花的燃烧而点燃的气体燃料的主充量的燃烧。

背景技术

内燃机在全世界几乎无数的应用中用于车辆推进、发电、液体和气体的处理以及各种工业用途。在典型的操作方案中，燃料和空气在发动机气缸内燃烧以产生压力的快速升高并且因此驱动活塞以旋转曲轴。火花点火发动机通常使用液体石油馏分燃料诸如汽油，或各种气体燃料，包括天然气、甲烷、丙烷、它们的各种混合物，以及其他燃料。压燃式发动机通常利用诸如柴油馏分燃料、生物柴油等燃料。近年来燃烧科学的研究已经极大地关注发动机系统和在燃料利用，特别是气体燃料方面灵活的操作策略。燃料价格可以是相当动态的，并且关于发动机中使用的燃料类型的灵活性可以提供经济优势。各种气体燃料还具有可以有利地利用的所需燃烧或排放特性。

允许以不同燃料类型组合液体燃料诸如柴油馏分和天然气进行操作的发动机在全世界的使用越来越多。柴油和类似燃料相对容易压缩点火，但可能产生有害的排放。当用于压燃式发动机中时，天然气和其他气体燃料可能不能点燃、爆震或具有燃烧稳定性的问题。在气体燃料和空气燃烧或试图以化学计量的稀薄当量比燃烧的所谓稀薄燃烧应用中，这种挑战尤其严峻。气体燃料还可以具有取决于组分性质的质量范围。甲烷比例相对较高的气体燃料比含有较长链烃的其他燃料更不容易压缩点火。因此，不同的燃料和燃料混合物可以具有不同的点火和燃烧特性。

已知双燃料发动机利用相对少量的液体燃料的一次或多次喷射来点燃气体燃料的较大主充量。这种发动机可以解决一些前述问题，使得燃烧相对更可预测和可控。在这些发动机中的某些中，多个不同的操作模式是可能的，范围从仅液体的压缩点火模式到仅气体燃料的火花点火模式。柴油燃烧，即使在相对少量的情况下，仍然会产生有害的排放，并且比单独的气体燃料需要更高的成本。关于在具有多于一种可用操作模式的发动机中的燃烧控制，仍然存在一系列技术挑战。从Willi等人的美国专利No.6,032,617中已知一种采用柴油引燃喷射来点燃天然气的示例性双燃料发动机。

发明内容

在一方面，一种操作双燃料发动机系统的方法包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第一发动机循环中点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第二发动机循环中点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括使火花正时参数和引燃喷射输送参数从第一发动机循环向第二发动机循环共变，以及基于火花正时参数和引燃喷射输送参数从第一发动机循环向第二发动机循环的共变，减小燃烧从第一发动机循环向第二发动机循环的定相误差。

在另一方面，一种用于双燃料发动机系统的燃烧控制系统包括：火花塞，其具有形成火花隙的火花电极，并经构造在双燃料发动机的气缸内产生电火花；以及电驱动液体燃料喷射器，其经构造将液体燃料的早期引燃喷射直接喷射到双燃料发动机的气缸内。燃烧控制系统还包括与火花塞和液体燃料喷射器联接的燃烧控制单元。燃烧控制单元经构造用于使火花塞的火花正时参数和液体燃料喷射器的引燃喷射输送参数共变。燃烧控制单元还经构造基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变，减小双燃料发动机系统中燃烧的定相误差。

在又一方面，一种操作双燃料发动机系统的方法包括指令液体燃料的早期引燃喷射的喷射和火花的产生以点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量。该方法还包括基于气体燃料的主充量燃烧的定相，使火花正时参数和早期引燃喷射输送参数共变。该方法还包括基于火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变，减小由液体燃料的早期引燃喷射的燃烧点燃的气体燃料的另一主充量的燃烧和火花的产生的定相误差。

附图说明

图1是根据一个实施例的双燃料发动机系统的部分截面侧视图；

图2是根据一个实施例的用于控制双燃料发动机系统的控制图；

图3是示出响应于气门正时参数的调节而改变的燃烧定相特性的曲线图；

图4是示出响应于对早期引燃喷射量的调节而改变的燃烧定相特性的曲线图；并且

图5是示出根据一个实施例的示例性处理和控制逻辑流程的流程图。

具体实施方式

参照图1，示出了根据一个实施例的双燃料发动机系统10，包括内燃机12，内燃机12具有其中形成有多个气缸16的发动机壳体14。内燃机12(下文中称为“发动机12”)可以包括总共一个气缸，或经布置例如直列式配置或V形配置或任何其他合适布置的多个气缸。本文以单数形式讨论发动机12或相关装置的单个气缸16或其他元件、部件或特性，应理解为以类似于多个那些元件、部件、特性中的任一个的方式提及，除非另有说明或从上下文中显而易见。活塞42至少部分地定位在气缸16内，并经构造响应于气缸16内的燃料和空气的燃烧而往复运动，从而以通常已知的方式旋转曲轴44。发动机12通常以传统的四冲程循环模式运行，尽管本发明不限于此。双燃料发动机系统10还包括具有与多个进气流道22流体连接的进气歧管20的进气系统18。进气流道22经构造向每个气缸16供应用于燃烧的空气。发动机壳体14具有形成于其中的进气导管24，并且进气门26在打开位置和关闭位置之间可移动以将气缸16与进气导管24流体连接和断开。发动机壳体14还包括形成于其中的排气导管28。排气阀29在打开位置和关闭位置之间可移动以将气缸16与排气导管28流体连接和断开。排气导管28经构造将废气从发动机12供应到排气歧管30。

双燃料发动机系统10还可以包括涡轮增压器32，涡轮增压器32具有涡轮34，涡轮34经构造接收来自排气歧管30的废气流，并且可操作以旋转压缩机36，压缩机36压缩进气系统18中的进气以输送到气缸16。通常经电子控制的废气门38流体地定位在排气歧管30和涡轮34之间，以使得废气能够根据通常已知的原理以改变由压缩机36产生的增压压力的方式选择性地绕过或经过涡轮34。废气门38可以理解为空燃比控制元件，其操作为选择性地打开以限制压缩并且因此限制进气的密度，或者关闭以增加供应到气缸16的进气的压缩并且因此增加进气的密度。废气门38可以具有在完全关闭和完全打开之间的位置范围。操作废气门38或产生功能上类似结果的其他装置能够控制空燃比。涡轮增压器32可以包括第一涡轮增压器级，第二涡轮增压器提供第二涡轮增压器级并且定位在涡轮增压器32的下游。双燃料发动机系统10可以包括与多个涡轮增压器中的多个涡轮中的每一个相关联的多个废气门。可以附加地或可替代地提供本质上为压缩机旁通阀(未示出)的进气气流控制元件，以使得进气能够绕过压缩机36并且改变进气的加压，从而以总体上类似于结合废气门38所描述的方式来控制空燃比。发动机系统10还可以包括用于再循环废气的装置，尽管一个实际实现方式根本不包括废气再循环装置。

双燃料发动机系统10还包括具有气体燃料子系统52的燃料系统50，气体燃料子系统52具有气体燃料供应54。气体燃料供应54可以包括储存液化天然气(LNG)或在标准温度和压力下为气态的另一合适燃料的低温液化气体燃料供应。示例性气体燃料不仅包括天然气，还包括甲烷、乙烷、沼气、丙烷、填埋气、它们的混合物，以及其他。如本文进一步讨论的，双燃料发动机系统10可以经构造以燃料对空气的化学计量稀薄当量比运行。双燃料发动机系统10还经构造在具有一定燃料质量范围的气体燃料上操作，气体燃料包括例如甲烷值小于70，可能小于60或更低的气体燃料。双燃料发动机系统10可以在大于90％，可能大于95％，并且可能接近99％的液体燃料替代率下操作。液体燃料替代率是指与在100％液体燃料下的发动机操作相比，由气体燃料而不是液体燃料提供的总燃料能量的相对比例。双燃料发动机系统10中使用的液体燃料可以是柴油馏分燃料，然而，本发明不限于此。

气体燃料子系统52可以包括低温泵56，用于将液化状态的气体燃料从气体燃料供应54输送到汽化器58。此后，汽化器58将现在处于气态的气体燃料供应到加压泵60。可以使用不同于图1所示的替代气体燃料供应和汽化设备，诸如以加压气态而不是低温储存液态储存气体燃料的系统。泵60将气体燃料供应到电控气体燃料进气门62，电控气体燃料进气门62与发动机壳体14联接并且经构造允许气体燃料在气缸16中燃烧。在图1的实施例中，示出了多个气体燃料进气门62，每个进气门62与进气流道22连接，使得气体燃料供应能够在多个气缸16之间独立地改变。在其他实施例中，气体燃料可以进入进气歧管20，直接喷射到气缸16中，或者在一些情况下与压缩机36上游的进气混合。

燃料系统50还包括用于供应液体燃料的液体燃料子系统64，并且包括液体燃料供应66，诸如燃料箱、燃料输送泵68和燃料加压泵70。燃料加压泵70可以将处于适合于喷射的压力下的液体燃料供应到共轨72或存储一定体积的加压液体燃料的类似公共贮存器。在其他情况下，可以使用单元泵等，并且每个单元泵与多个缸16中的一个或多个相关联。共轨72将加压液体燃料供应到多个电控液体燃料喷射器74。液体燃料喷射器74经构造将液体燃料直接喷射到多个气缸16的每一个中。一个电控液体燃料喷射器与每个气缸16相关联，然而，在其他情况下，每个气缸16可以装备有多个液体燃料喷射器，包括例如第一液体燃料喷射器，用于在双燃料操作期间将液体燃料的相对小的引燃喷射喷射到气缸16中；以及第二液体燃料喷射器，其经构造在纯柴油操作模式或一些其他操作模式期间将液体燃料喷射到气缸16中。也可以使用具有多组喷射孔的单个燃料喷射器，用于在不同的时间以不同的喷射模式喷射液体燃料，或者具有不同的稳定流速。

双燃料发动机系统10还包括火花塞75，火花塞75安装在发动机壳体14中并且包括定位在气缸16内并且在其中形成火花隙77的火花电极(未编号)，火花隙77用于产生电火花以在仅气体燃料模式下点燃气体燃料的主充量，或者在混合模式中，诸如液体燃料的早期引燃喷射和火花协同用于点燃气体燃料的主充量。燃烧液体燃料的小颗粒、爆发或其他浓度也可以理解为本文中的火花。双燃料发动机系统10还包括燃烧控制系统76。燃烧控制系统76经构造控制发动机12中的燃烧特性，包括燃烧定相特性，诸如燃烧持续时间、燃烧正时、燃烧定相曲线的形状等。每个电控液体燃料喷射器74和与多个气缸16中的每一个相关联的多个火花塞75中的每一个可以理解为燃烧控制系统76的一部分。燃烧控制系统76还包括经构造产生指示发动机12中的气缸16中的燃烧定相的定相数据的定相传感器或燃烧传感器78。

在一个实际实现策略中，燃烧传感器78包括暴露于通常已知类型的气缸16的流体压力的压力传感器，该压力传感器具有可变形元件、应变仪，或具有电状态的又一元件，该电状态诸如是响应于气缸16内的压力改变而改变的电压或电阻。在某些情况下，燃烧传感器78还可以包括光学传感器。燃烧传感器78安装在发动机壳体14中并且可以以通常已知的方式定位在发动机壳体14的气缸体或气缸盖内。定相数据可以表示响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和发动机循环中火花的产生而点燃的气体燃料的主充量的燃烧的定相。燃烧控制系统76还可以理解为包括废气门38，或用于废气门38的单独的电致动器(未示出)，以及与气体燃料进气门62和液体燃料喷射器74相关联的各种电致动器。燃烧控制系统76还包括电控可变阀致动器86，电控可变阀致动器86与进气门26联接并且经构造定位进气门26以从发动机循环到发动机循环改变进气门26的相对位置和状态，包括关闭正时，诸如晚关闭正时，如本文进一步讨论的。

燃烧控制系统76还包括联接到燃烧传感器78和双燃料发动机系统10的其他电控部件和传感器的电子控制单元或燃烧控制单元80。燃烧控制单元80经构造接收由燃烧传感器78输出的信号，或询问燃烧传感器78，或接收由燃烧传感器78产生的电子数据，用于本文进一步讨论的控制目的。由燃烧传感器78产生的定相数据可以是编码在流体压力信号或机械应变信号等中的数据。燃烧控制单元80还包括与计算机可读存储器84联接的数据处理器82。数据处理器82可以是任何合适的中央处理单元，诸如微处理器或微控制器，或现场可编程门阵列。计算机可读存储器84同样可以包括任何合适的计算机可读存储器，诸如RAM、ROM、DRAM、SDRAM、FLASH、硬盘驱动器或其他。用于操作双燃料发动机系统10的计算机可执行程序指令可以存储在存储器84上，以及在通过根据本发明的数据处理器82执行程序指令期间引用的各种映射。

如上所述，燃烧控制单元80可以经构造用于控制燃烧，包括燃烧定相的特性，用于通过液体燃料的早期引燃喷射的燃烧点燃的气体燃料的主充量和气缸16中火花的产生。据信，早期引燃喷射的初始、相对缓慢且冷却的燃烧可以产生非常低的排放(诸如氮氧化物或“NOx”以及微粒或烟灰)的燃烧火焰，并且在压缩冲程中活塞朝向上止点位置行进时，在大致径向向外靠近气缸16和活塞42的周边的位置处燃烧。可以在接近上止点位置的曲柄角处产生火花以产生另一燃烧火焰，该燃烧火焰与早期引燃燃烧火焰合并以快速触发适于点燃气体燃料的稀薄主充量的条件。可以在晚进气门关闭正时之后不久的正时，诸如在上止点之前大约负60°曲柄角处的关闭正时，喷射早期引燃喷射。如本文进一步讨论的，晚进气门关闭正时可以为了某些效果而改变，并且有助于以一种方式减慢和冷却燃烧，有助于以低水平的某些排放物一致、可靠地引燃气体燃料的主充量。如从以下描述中进一步显而易见的，对诸如进气门关闭正时的气门正时参数，对诸如早期引燃喷射正时或早期引燃喷射的引燃喷射输送参数的循环到循环调节数量和火花正时参数，诸如火花正时，允许以对于在高替代率下的稀薄混合物成功的方式控制主充量燃烧的定相，具有期望的排放分布。

如本文进一步讨论的，可以基于由定相传感器78产生的定相数据将火花正时参数和引燃喷射输送参数中的一者或两者从第一发动机循环调节到第二发动机循环。气门正时参数也可以循环到循环地调节。还发现，使火花正时参数和引燃喷射输送参数共变能够可靠地支持减小燃烧定相中的误差。如本文所用，术语“共变”和相关术语可以理解为意指基于某些预定标准的出现一起调节感兴趣的变量。例如，当燃烧的定相诸如在正时或持续时间上从期望的燃烧定相从第一发动机循环变换到第二发动机循环时，可以调节火花正时参数和引燃喷射输送参数两者。据信，以这种方式将调节与参数联系起来可以提供一种实际的方法，该方法提供了对燃烧定相的改进控制，该控制可以通过仅改变一个主题参数来实现。通过下面的描述，改变和共变各种参数的方式、目的和效果将更加明显。

现在还参照图2，示出了根据一个实施例的控制图100，并且示出了102处的多个控制目标、114处的反馈信号和输入，以及126处的输出或指令。控制目标102可以包括目标λ104、目标发动机速度106、目标进气门致动或IVA 108、目标曲柄角总燃料充量燃烧位置110(“目标位置110”)。信号/输入114可以包括来自调节器输入116的总燃料、λ输入118、燃料充量燃烧位置输入120和IMAT输入124。总燃料充量燃烧位置输入120可以包括或源自本文所述的定相数据。目标位置110可以包括曲柄角目标，诸如其中总燃料的特定百分比(例如50％)已经燃烧的曲柄角目标。为了本文预期的控制目的，可以使用用于客观地表征燃烧定相的其他目标和反馈。输出/指令126可以包括废气门指令128、进气门致动或IVA指令140、火花正时或主正时指令142、早期引燃喷射量指令146、早期引燃喷射正时指令148和气体燃料供应指令152。如本文进一步讨论的，早期引燃喷射量指令146可以包括喷射持续时间或者是喷射持续时间的基础，并且影响分配给早期引燃喷射的液体燃料量。控制图100还包括火花正时计算154、进气门致动计算156、气体燃料计算204和废气门计算171。燃烧控制单元80或多个控制单元执行各种计算，以控制双燃料发动机系统10中的燃烧和燃烧定相。

将回想到的是，目标102之一是目标位置110。加法器158确定目标位置110和由输入120指示的观察到的总燃料充量燃烧位置之间的差，从而计算燃烧正时中的控制项或原始误差162。因此，原始误差162可以反映从第一发动机循环到第二发动机循环的燃烧定相误差。比例控制诸如PID控制160基于原始误差162输出补偿控制项164。补偿控制项164可以用作输出火花正时或主正时指令142的基础。补偿控制项164还可以用作计算156中IVA指令140的基础。IVA指令或气门正时指令140可以根据与确定指令142、146或148中的任一个的时间尺度不同的时间尺度来确定，指令142、146或148中的任一个均可以理解为引燃喷射燃料供应或燃料喷射指令。计算156可以包括等待周期或死区166、增益157和诸如另一PID控制168的另一比例控制。加法器170确定PID控制168的输出与目标IVA 108之间的差。计算156还可以理解为在加法器170处确定用作IVA指令140的基础的进气门致动或IVA误差。将回想到的是，控制项164基于目标位置110和由输入120指示的观察到的燃料燃烧位置之间的差或误差。因此IVA指令140经理解为基于主正时或火花正时误差。理解计算154和156的另一种方式是燃烧控制单元80在相对较快的控制回路计算中调节火花正时和引燃喷射输送参数，并且基于相对较慢的控制回路计算中的火花正时误差来确定进气门26的气门正时，诸如气门关闭正时。火花正时误差可以用作改变燃烧定相的主要控制，并且以与从第一发动机循环到第二发动机循环的引燃喷射输送参数共变的方式调节。在火花正时误差变得太大的情况下，诸如在火花正时已经偏离上止点曲柄角位置比所期望的更远的情况下，气门正时调节可以使火花正时返回更接近上止点。还应当理解，气门正时调节通过调节有效压缩比而改变气缸内温度。可以采用用于改变气缸内温度的其他技术，诸如压缩进气的可变冷却，或者可变冷却或再循环排气的输送(如果使用的话)。

因此，燃烧控制单元80可以理解为根据包括早期引燃喷射正时或早期引燃喷射量中的至少一个的引燃喷射输送参数输出引燃燃料供应指令。火花正时和早期引燃喷射正时和/或引燃喷射量指令可以基于由燃烧传感器78产生的定相数据。燃烧控制单元80可以进一步理解为根据进气门正时参数输出气门正时指令，其可以包括晚关闭正时。控制图100中的计算186提供对从一个发动机循环到另一个发动机循环的引燃喷射输送参数的调节。加法器188接收来自调节器输入116的总燃料，并且计算来自调节器的总燃料和在212计算的气体量之间的差，以产生柴油燃料供应控制项189，其被输入到柴油燃料供应映射190。柴油燃料供应映射190还具有火花正时输入191和发动机速度输入193作为坐标。映射190的输出用作早期引燃量指令146的基础。另一映射194用于基于早期引燃量195、发动机速度197和进气门关闭正时199来确定早期引燃正时指令148。

在计算204中，最大替代映射206分别通过输入124、118和116接收来自调节器的IMAT、λ反馈、发动机速度和总燃料作为输入。在气体量计算212中处理来自映射206的输出或替代率211和来自调节器输入213的总燃料以产生气体指令152。

计算171确定废气门指令128，并且可以包括加法器172，加法器172确定目标λ104和观察λ118之间的差，其中在诸如另一PID 174的比例控制下处理λ误差173。PID 174的输出可以包括废气门指令项178，废气门指令项178与进气门关闭正时输入180和发动机速度输入182一起被输入到废气门浪涌图176以产生废气门指令128。通过计算171，燃烧控制单元80基于进气门关闭正时调节废气门38，以确保空燃比(AFR)保持或变得适于气体燃料主充量的化学计量稀薄燃烧。

工业实用性

从下面的描述中可以理解，存在表示不同参数的多个不同控制“旋钮”，其可以被调节以减小从第一发动机循环到第二发动机循环，以及从第二发动机循环到第三发动机循环等的燃烧定相误差。还将回想到的是，不同的燃料质量，诸如燃料中不同的甲烷数量，可以影响燃烧特性。例如，在大部分甲烷的燃料混合物中相对更容易压缩点火的乙烷或丙烷可以引起提前点火、发动机爆震。根据本发明的定相控制能够调节气缸内温度，诸如通过调节进气门晚关闭正时，以及调节引燃燃料输送以校正或防止燃烧定相的偏移，诸如在燃料质量改变的情况下可能观察到的，或者因为燃料供应故意从一个燃料供应转移到另一个燃料供应，或者因为燃料供应本身在燃料质量上随时间不一致。这种能力提供了优于已知策略的优点，已知策略通常是针对特定燃料质量而专门构建和调节的，或者是简单地接受性能限制。

还应当理解，在高替代率下，关于燃料质量的限制可以是最严峻的。如上所述，改变火花正时是能够减小燃烧定相误差的一种控制。一般而言，当火花正时延迟时，燃烧定相延迟，并且燃烧持续时间增加。随着火花正时提前，通常可以预期相反的观察结果。同样如上所述，火花正时的改变可以与引燃喷射输送特性的改变相结合。现在参照图3，示出了曲线图400，其示出了响应于调节进气门关闭正时而改变燃烧定相的示例，并且包括曲线402处的气缸压力，由轨迹407、411和413形成的曲线404处的热释放，410处的早期引燃喷射以及408处的火花。曲柄角显示在X轴上，信号值显示在Y轴上。轨迹407对应于最近的进气门关闭正时，轨迹411对应于较早的进气门关闭正时，轨迹413对应于更早的进气门关闭正时。轨迹407、411和413的进气门关闭正时可以对应于在轨迹407的情况下在上止点之前小于80°到轨迹413的情况下在上止点之前大于100°但小于180°的范围内改变的进气门关闭正时。可以注意到，当进气门关闭延迟时，燃烧定相延迟，燃烧持续时间增加，并且峰值气缸压力降低。当进气门关闭提前时，可以预期相反的观察结果。还应当理解，与对其他参数的调节相比，对进气门正时参数(例如进气门关闭正时)的调节可以对燃烧的定相提供相对显著的改变。因此，改变进气门正时可以理解为更粗略的调节控制旋钮，而改变火花正时，改变早期引燃喷射输送，或共变火花正时和早期引燃喷射输送，即早期引燃正时或早期引燃量，可以理解为更精细的调节控制旋钮。火花正时和早期引燃喷射量都可以从第一发动机循环到第二发动机循环共变，从而在单独调节这些参数时增加对燃烧定相的相对影响。调节进气门晚关闭正时，诸如从第二发动机循环到第三发动机循环，可以减小基于火花正时或主正时误差的燃烧定相误差，并且可以在给定通过改变有效压缩比而实现的“较粗糙”气缸内温度控制的相对较大影响的情况下，从属于或补充影响定相到引燃喷射输送或火花正时的同时调节。

现在参照图4，示出了另一曲线图500，其示出了调节早期引燃喷射量对燃烧定相的影响。气缸压力在曲线502处示出，热释放在曲线504处由轨迹505、507和509形成，轨迹505、507和509对应于在引燃喷射510处示出的早期引燃喷射量。引燃喷射510处的线图案对应于引燃喷射所对应的轨迹505、507和509的线图案。轨迹505、507和509是通过在恒定的轨道压力下改变喷射持续时间所预期的。可以注意到，随着早期引燃喷射量增加，燃烧定相提前，燃烧持续时间减少，并且峰值气缸压力增加。随着早期引燃喷射量的减少，可以预期相反的观察结果。将回想到的是，火花正时和早期引燃喷射量可以以共变的方式调节。在控制图100的映射190中，将早期引燃喷射量映射到火花正时。当计算154调节火花正时时，将自然地调节早期引燃喷射量和正时，其中早期引燃喷射正时的提前或延迟分别基于火花正时的提前或延迟。早期引燃喷射量也可以分别基于提前或延迟火花正时而增加或减少。在一种实现方式中，基于提前火花正时增加早期引燃喷射量并且早期引燃喷射正时提前，并且基于延迟火花正时减小早期引燃喷射量并且延迟早期引燃喷射正时。考虑将火花正时与早期引燃喷射量相联系以有利地优化用于定相控制的可用控制旋钮的影响。

现在参照图5，示出了说明根据一个实施例的示例性方法和逻辑流程的流程图600。在框605，气体燃料的主充量输送到气缸16。在框610，诸如在第一晚关闭正时关闭进气门26。在框615，基于根据引燃喷射输送参数的指令喷射，诸如早期引燃喷射量和早期引燃喷射正时中的一者或两者，在关闭进气门之后喷射早期引燃喷射。在框620，根据火花正时参数产生火花。在框626，响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，气体燃料的主充量在第一发动机循环中在气缸16内点燃并燃烧。在框630，输入燃烧的定相数据。

在框635，在第二发动机循环中输送气体燃料的主充量。在框640，进气门26关闭，诸如第二晚关闭正时。在框645，根据调节后的引燃喷射输送参数，诸如调节后的早期引燃喷射量和/或调节后的早起引燃喷射正时，喷射早期引燃喷射。在框650，根据调节的火花正时参数，产生火花，并且在框655，响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花，气体燃料的主充量经点燃并在第二发动机循环中燃烧。在框645和650，包括从第一发动机循环到第二发动机循环的火花正时参数和引燃喷射输送参数的共变，基于共变，燃烧的定相误差从第一发动机循环减小到第二发动机循环。火花正时参数的调节可以包括提前或延迟火花正时，并且引燃喷射输送参数的调节可以包括提前或延迟早期引燃喷射输送正时和/或分别增加或减少早期引燃喷射量。

在一种实现方式中，提前或延迟早期引燃喷射正时包括将早期引燃喷射正时提前或延迟到与提前或延迟火花正时相同的程度。换言之，如果火花正时提前例如4°曲柄角，则早期引燃喷射正时也可以提前4°曲柄角。在另一实现方式中，火花正时可以提前4°，早期引燃喷射正时提前2°、8°或另一数量。基于对从第二发动机循环到第三发动机循环的进气门正时参数的调节，可以相对于第二发动机循环减小燃烧的定相误差。将回想到的是，确定进气门关闭指令发生在较慢的回路计算中，并且调节火花正时参数和确定火花正时指令可以发生在较快的回路计算中。因此，对引燃喷射输送和火花正时的调节可以发生或不发生在相同的循环到循环模式中。进气门正时调节甚至可以被认为是在后台运行，以闭环方式周期性地更新进气门关闭正时，以确保主控制火花正时不会偏离期望的标准或设定点(诸如上止点)太远。

本说明书仅用于说明的目的，而不应被解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的全部和合理范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。通过阅读附图和所附权利要求书，其他方面、特征和优点将变得显而易见。如本文所用，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅打算一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似语言。此外，如本文所用，术语“具有(has)”，“具有(have)”，“具有(having)”等旨在为开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。

Claims (10)

1.一种操作双燃料发动机系统的方法，包括：

响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第一发动机循环中点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量；

响应于液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生，在第二发动机循环中点燃所述双燃料发动机中的所述气缸内的气体燃料的主充量；

从所述第一发动机循环到所述第二发动机循环共变火花正时参数和引燃喷射输送参数；以及

基于从所述第一发动机循环到所述第二发动机循环的所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数的所述共变，减小从所述第一发动机循环到所述第二发动机循环的燃烧的定相误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数的所述共变包括调节早期引燃喷射正时或早期引燃喷射量中的至少一个；

将所述引燃喷射输送参数映射到所述火花正时参数；

所述方法还包括：

接收用于在所述第一发动机循环中气体燃料的所述主充量的燃烧的定相数据，并且其中所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数的所述共变基于所述定相数据；以及

从所述第二发动机循环到第三发动机循环改变气缸内温度，并且基于气缸内温度的所述改变减小从所述第二发动机循环到所述第三发动机循环的燃烧的定相误差。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数的所述共变进一步包括提前或延迟火花正时以及分别增大或减小早期引燃喷射量。

4.根据权利要求2或3所述的方法，进一步包括计算主正时误差，并且其中所述气缸内温度的所述改变包括基于所述主正时误差调节进气门晚关闭正时；

所述进气门晚关闭正时的所述调节进一步包括在较慢回路计算中确定进气门关闭指令，并且进一步包括在较快回路计算中确定火花正时指令。

5.一种用于双燃料发动机系统的燃烧控制系统，包括：

火花塞，所述火花塞具有形成火花隙的火花电极并且经构造在双燃料发动机的气缸内产生电火花；

电致动液体燃料喷射器，所述电致动液体燃料喷射器经构造将液体燃料的早期引燃喷射直接喷射到双燃料发动机中的气缸内；以及

燃烧控制单元，所述燃烧控制单元与所述火花塞以及所述液体燃料喷射器联接，所述燃烧控制单元经构造用于使所述火花塞的火花正时参数与所述液体燃料喷射器的引燃喷射输送参数共变，并且基于所述火花正时参数与所述引燃喷射输送参数的所述共变来减小所述双燃料发动机系统中的燃烧的定相误差。

6.根据权利要求5所述的燃烧控制系统，其中：

所述火花正时参数包括相对于所述双燃料发动机中的活塞的上止点位置的火花正时，并且所述引燃喷射输送参数包括早期引燃喷射正时或早期引燃喷射量中的至少一个；

所述燃烧控制单元进一步经构造与早期引燃喷射正时和所述早期引燃喷射量两者共变火花正时；

将所述早期引燃火花正时和所述早期引燃喷射量映射到所述火花正时；

所述燃烧控制系统进一步包括进气门和与所述进气门联接的可变气门致动器，并且其中所述燃烧控制单元进一步与所述可变气门致动器联接并且经构造通过改变所述进气门的气门正时参数来减小所述双燃料发动机系统中的燃烧的定相误差。

7.根据权利要求6所述的燃烧控制系统，其中：

所述气门正时参数包括进气门晚关闭正时；

所述燃烧控制单元进一步经构造在第一回路计算中共变所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数，并且在第二回路计算中改变所述气门正时参数。

8.根据权利要求7所述的燃烧控制系统，其中，所述第一回路计算和所述第二回路计算根据不同的时间尺度发生。

9.一种操作双燃料发动机系统的方法，包括：

指令液体燃料的早期引燃喷射的喷射和火花的产生以点燃双燃料发动机中的气缸内的气体燃料的主充量；

基于气体燃料的所述主充量的燃烧的定相来共变火花正时参数和早期引燃喷射输送参数；以及

基于所述火花正时参数和所述引燃喷射输送参数的所述共变，减小由液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生所点燃的气体燃料的另一主充量的燃烧的定相误差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述燃烧控制单元进一步经构造至少部分地通过改变进气门的气门正时参数来减小通过液体燃料的早期引燃喷射的燃烧和火花的产生而点燃的气体燃料的又一主充量的燃烧的定相误差；

所述气门正时参数包括进气门晚关闭正时。