CN116241374A - 用于多燃料发动机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于多燃料发动机的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：调整包括氨和氢的燃烧混合物的点火性。燃烧混合物可以进一步包括含碳燃料。

Description

用于多燃料发动机的方法和系统
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及多燃料发动机，并且更具体地，涉及通过调整燃料比例和时机来调整运行条件以增强某些燃料类型的燃烧。
背景技术
内燃发动机可以包括压缩点火和/或火花点火发动机。发动机可以燃烧多种类型的燃料。发动机可以包括多个注射器，其定位为直接注射到燃烧室中并且注射到发动机的进入端口中。可以调整发动机燃料的替换比例以调整发动机功率输出、排放、发动机温度等。一些燃料，虽然能量密集，但由于汽化的高热量、不良混合和/或低火焰速度，可能易于产生不良的燃烧条件。因此，期望具有用于不同于当前可用的燃料燃烧的方法和系统。
发明内容
在一个实施例中，一种方法可包括：调整包括氨和氢的燃烧混合物的电火性。燃烧混合物可进一步包括含碳燃料，所述含碳燃料为柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一者或多者。该调整可进一步包括：基于发动机条件(例如负载)调整注时时机、排气添加剂和相对于彼此的无碳燃料的量。这样，含碳燃料的消耗可在发动机运行条件的更大范围下得以减少。
附图说明
图1示出了包括机车组的列车的示例实施例。
图2示出了图1中具有多燃料发动机的机车的示例实施例的示意图。
图3示出了可包括在图1的列车中的燃料供给车的示例实施例。
图4示出了发动机系统的详细视图。
图5示出了一种用于确定是否需要发动机中的多燃料燃烧并调整其替换比例的方法。
图6示出了一种用于pH平衡排气的方法。
图7示出了说明在发动机的多燃料运行期间对点火性的调整的时间线。
图8示出了说明响应于向其提供的水量的缸体条件的表格。
具体实施方式
本发明的实施例在以下描述中公开，并且可涉及用于提高内燃机(ICE)的性能的方法和系统。ICE可以通过不同燃料的组合来运行。这些燃料可具有相对不同量的碳。在一个示例中，ICE可以是被配置为燃烧多种燃料的多燃料发动机。ICE可燃烧：汽油、柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、酒精、醚、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油、合成气等中的一种或多种。多种燃料可以单独或组合地包括气体燃料和液体燃料。ICE的主要燃料与次要燃料的替换比例可基于当前发动机负载来确定。替换比例可以被定义为由第二燃料提供的总燃料能量的百分比。在一个实施例中，替换比例可对应于具有相对较低碳含量或零碳含量的燃料(例如，氢气或氨)的注射量。随着替换比例增加，具有较低或零碳含量的燃料的相对比例增加并且组合燃料中的碳含量的总量降低。
在一个示例中，ICE可燃烧包括柴油和氢两者的燃料。在一些运行模式期间，ICE可以仅燃烧柴油、仅燃烧氢或其组合(例如，分别在第一条件、第二条件和第三条件期间)。当提供氢时，可以调整运行条件以促进氢的强化燃烧。
发动机系统可进一步配置为燃烧三种或更多种燃料的混合物，包括柴油、氢和氨。另外地或可选地，乙醇可以被包括在燃烧混合物中。ICE的发动机配置可被调整以有利地将一个或多个氨注射器布置在各种位置，且在这些位置处氨可与热排气预混合。这样，可在不增加发动机或进入歧管温度的情况下增加氨的点火性以使氨汽化。例如，注射器可以位于排放端口中并且可以朝向燃烧室的排放阀注射氨。在一些示例中，当氨被注射到排放端口时，排放阀的打开和关闭可以被延迟以增加排气再吸收。排气再吸收可以包括在吸入冲程期间通过保持排放阀打开而将从燃烧室排出的排气吸回至燃烧室中。排气滞留可以包括在排放冲程完成之前通过关闭排放阀来调整排放阀时机以减少从缸体排出的排气量。排气再吸收和排气滞留两者均可影响排气再循环(EGR)流率。相对于来自EGR通道的EGR，在排气再吸收和排气滞留中使用的排气可能有一个更高的温度，因为更少的热量流失至各种发动机材料、EGR冷却部分和环境大气。最高的排放温度可以蒸发氨，这可提高其点火性。其它运行调整可包括：激活供体缸体、通过改进的柴油注射时机将柴油与氨预混合，和/或将氨直接注射到EGR流中。供体缸体可配置为将全部或部分排气从其流到另一缸体。这样，EGR可以沿着不同于EGR流所流过的EGR通道的路线而被输送。本文描述了用于促进氨燃烧的各种示例和例行程序。
在一个示例中，用于多燃料发动机的系统和方法可以包括燃烧一种主要燃料与一种或多种次要燃料的组合。多燃料发动机可以配置为仅燃烧主要燃料。在一些条件下，多燃料发动机可以配置为通过将一种或多种次要燃料替换为燃烧混合物而减少主要燃料的用量。次要燃料可以包括相对于主燃料减少的碳含量。另外地或可选地，次要燃料可以更便宜、更可用和/或更高效。次要燃料可在点火性和燃烧特性方面不同。响应于燃烧混合物考虑次要燃料的包括，可以调整多燃料发动机的点火时机。例如，随着氢的量增加，点火时机可以延迟。作为另一示例，随着氨的量增加，点火时机可以提前。点火时机可以进一步以响应于向燃烧混合物添加和减去主要燃料或一种或多种次要燃料的方式而调整。这样，可以减轻爆震、失火和预燃烧。在一个示例中，时机被延迟以减轻爆震和预燃烧。作为另一示例，时机被提前以提高燃烧效率或减轻失火。
本文描述的系统的实施例可以包括多种发动机类型和多种发动机驱动系统。其中一些系统可能是固定的，而其他系统可以在半移动或移动平台上。半移动平台可在运行时段之间重新定位，例如安装在平板拖车上。移动平台可包括自推进车辆。此类车辆可以包括公路运输车辆(例如，汽车)、采矿设备、船舶、飞机、轨道车辆和其他非公路车辆(OHV)。为了清楚说明，可以提供诸如机车的轨道车辆作为移动平台的示例。在一个示例中，车辆系统可以包括发动机、涡轮增压器、后处理系统、燃料系统和控制系统。
在进一步讨论用于提高发动机启动效率的方法之前，示出了一个可以实施这些方法的示例平台。图1描绘了示例列车100，其包括配置成在轨道110上运行的多辆轨道车辆、燃料供给车160和车厢108。多辆轨道车辆、燃料供给车和车厢通过联接器112彼此连接。在一个示例中，多辆轨道车辆可以是机车，其包括牵引机车102和一辆或多辆远程机车104、106。虽然所示示例示出了三辆机车、一个燃料供给车和四个车厢，但是列车中可以包括任何适当数量的机车、燃料供给车和车厢。此外，列车中的机车可形成组。例如，在所描述的实施例中，机车可以组成组101。如图所示，列车包括一个组。然而，任何适当数目和布置的组都在本公开的范围内。此外，虽然在图1中用三辆机车描述了该组，但在其它示例中该组可包括多于或少于三辆机车。
在一些示例中，该组可以包括连续的机车，例如，机车按顺利排列，其间没有车厢。在其他示例中，如图1所示，在实现分布式功率运行的一种配置中，机车可由一个或多个车厢分开。在该配置中，油门和制动命令可通过如无线电链路或物理电缆从牵引机车传递到远程机车。
机车可以由发动机10提供动力，而车厢可以是无动力的。在一个示例中，发动机可以是多燃料发动机。例如，发动机可以被配置为以不同的比例燃烧具有不同量的碳的气态和/或液体燃料。下面参考图2进一步提供发动机的详细细节。
列车还可以包括控制系统，其包括至少一个发动机控制器12和至少一个组控制器22。如图1所示，每个机车包括一个发动机控制器，所有这些发动机控制器都与组控制器通信。组控制器位于列车的一个车辆上，例如牵引机车上，或者可远程位于例如调度中心处。组控制器配置为从该组的每个机车接收信息并且向其传送信号。例如，组控制器可从列车上各种传感器接收信号，并相应地调整列车运行。组控制器还连接到每个发动机控制器，以调整每个机车的发动机运行。如参考图3-7所详细描述的，每个发动机控制器可以确定当前发动机条件并调整其替换比例。点火时机可以根据替换比例来调整。如上所述，替换比例对应于主要燃料与一种或多种可替代燃料的替换。发动机可以被配置为仅用主要燃料燃烧。然而，在发动机的一些条件期间，可能期望执行多燃料燃烧以减少一种或多种排放类型，降低燃烧成本，提高发动机效率，并且适应一种或多种燃料的低可用性。主要燃料和可替代燃料可以包括汽油、柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、酒精、醚、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油、合成气等中的一种或多种。另外地或可选地，电能可用于推进列车。
列车包括至少一个燃料供给车，其可配置为承载一个或多个燃料储存箱162，并包括控制器164。当燃料供给车位于远程机车106的前方时，其他示例可以包括燃料供给车沿着列车的替换位置。例如，燃料供给车可以位于远程机车后面或位于牵引机车和远程机车之间。
在一个示例中，燃料供给车可以是无动力的，例如，没有发动机或电牵引马达(例如，图2中所示的电牵引马达124)。然而，在其他示例中，燃料供给车可被提供动力以用于推进。例如，如图3所示，燃料供给车包括发动机(例如发动机302)，其可以类似地配置到机车的发动机，或者可以具有不同的配置。燃料供给车的发动机可以燃烧存储在燃料储存箱中的燃料和/或存储在列车的另一车辆处的燃料。
燃料供给车的一个或多个燃料储存箱可以具有用于存储特定类型的燃料的合适结构。在一个示例中，燃料储存箱可适用于低温存储液化天然气(LNG)。另一个示例，燃料储存箱可用于在环境温度和压力下存储液体状态的燃料，如柴油或氨。在又一个示例中，燃料储存箱可配置为将燃料存储为压缩气体，例如氢。在每种条件下，燃料供给车可配备有用于存储特定燃料的各种机构和装置。参考图3，进一步示出燃料供给车的详细细节。
在一些示例中，燃料可仅存储在燃料供给车上。然而，在其他示例中，燃料可存储在燃料供给车上以及存储在一个或多个机车上，如图2所示。另外，在一些条件下，燃料供给车还可以被配置为存储燃料电池系统，其包括燃料电池以及一个或多个压缩氢气的罐。或者，燃料电池系统可以被存储在一个或多个机车上。
图2描述了来自图1的列车的轨道车辆的示例实施例，这里描述为机车102，其配置为通过多个车轮116在轨道上运行。用于推进机车的动力可至少部分由发动机提供。发动机从进入通道118接收用于燃烧的进气。进入通道接收来自空气过滤器(未示出)的所过滤的环境空气。由在发动机中所燃烧而产生的排气被供应到排放通道120。排气流过排放通道，流出机车的排放管(未示出)。
在一个实施例中，发动机作为压缩点火发动机运行，其配置为燃烧至少一种类型燃料。在另一个实施例中，发动机作为火花点火发动机运行，其类似地配置为燃烧至少一种类型的燃料。例如，发动机可仅燃烧一种特定燃料类型，或者能够燃烧两种或更多种类型的燃料，例如多燃料发动机。因此，不同的燃料类型可以在发动机处单独燃烧或共同燃烧，例如，同时燃烧。在一个实施例中，多燃料发动机可以是双燃料发动机，如图2所示，双燃料发动机配置为用于接收来自第一燃料贮存器134的第一燃料和来自第二燃料贮存器136的第二燃料。
虽然机车在图2中配备有两个燃料贮存器，但是在其他示例中，机车可能仅包括一个燃料贮存器或不包括燃料贮存器。例如，至少一个燃料贮存器可以存储在燃料供给车处，例如，图1的燃料供给车。或者，除了机车的第一燃料贮存器处的第一燃料和第二燃料贮存器处的第二燃料之外，第三燃料还可存储在燃料供给车处。在一个示例中，可以在没有任何附加设备或专用储存箱配置的情况下，在环境压力和温度下储存的燃料(如柴油)可以存储在机车上。需要专用设备的燃料(如低温或高温储存)可存储在燃料供给车上。而在其他示例中，机车和燃料供给车可以各自存储不需要专用设备的燃料。
第一燃料、第二燃料和第三燃料(如储存在列车上的任何燃料)可以是多种不同燃料类型中的任一种。例如，燃料的类型可以包括：碳氢燃料，如柴油、天然气、甲醇、酒精、其他醇、二甲醚(DME)、其他醚、生物柴油、HDRD、合成气等。可替代地，燃料可以是非碳氢基燃料，例如氢、氨等。上面列出的燃料是可以在发动机处燃烧的燃料的非限制性示例，并且各种其他类型的燃料也是可能的。
另外，每种储存的燃料可以是气体或液体燃料。因此，当被配置为燃烧单一燃料类型的压缩点火发动机时，发动机可消耗气体燃料或液体燃料。当压缩点火发动机是多燃料发动机时，发动机可仅燃烧液体燃料、仅燃烧气体燃料、或燃烧液体燃料和气体燃料的组合。类似地，当被配置为燃烧单一燃料类型的火花点火发动机时，发动机也可消耗气体燃料或液体燃料。当配置为多燃料火花点火发动机时，发动机可仅燃烧液体燃料、仅燃烧气体燃料、或燃烧液体燃料和气体燃料的组合。
作为火花点火或压缩点火多燃料发动机配置中的任一种，发动机可以以不同的方式燃烧燃料组合。例如，一种燃料类型可以是主要燃烧燃料，而另一种燃料类型可以是在某些条件下用于调整燃烧特性的次要的、添加的燃料。例如，在发动机启动期间，燃料燃烧混合物可以包括较小比例的柴油以进行种子点火，而氢可以形成混合物的较大比例。在其他示例中，一种燃料可以在注射主要燃烧燃料之前用于试点注射。在一些示例中，可以根据一个或多个条件来设置替换比例以增加无碳燃料的量以减少碳排放。所用无碳燃料的比例可以根据期望的点火性来调整，其中期望的点火性基于以下中的一个或多个：发动机负载、进入歧管温度和压力、以及燃料混合物的点火性。
作为多燃料发动机，发动机可配置为燃烧燃料的各种组合，并且燃料可在燃烧之前预混合或不预混合。在一个示例中，第一燃料可以是柴油，第二燃料可以是氢。在另一个示例中，第一燃料可以是柴油，第二燃料可以是氨。在又一示例中，乙醇可以被包括以第一燃料和第二燃料。随着第三燃料在燃料供给车上的存储，还可以有进一步的组合。例如，LNG可储存在燃料供给车上，并且发动机可配置为燃烧LNG和氢，或LNG、柴油和氢，或LNG、氨和氢。因此，燃料类型可以有多种组合，其中，组合可以基于燃料的相容性来确定。将燃料输送到发动机用于燃烧的方法可类似地取决于燃料类型的特性。
当发动机条件允许仅单燃料燃烧(火花点火或压缩点火)时，发动机可以消耗单液体燃料。例如，发动机可燃烧柴油、氢、氨、LNG或其他液体燃料。类似地，发动机可被配置为燃烧单一气体燃料，如氢或其他气体燃料。
此外，以一种物理状态(如气体或液体)车载存储的燃料可以以相同状态或不同状态输送到发动机。例如，LNG可低温储存为液体状态，但在发动机处注射之前，其可在燃料供给车的再气化装置中过渡到气体等状态。然而，其它燃料可存储为液体且以液体注射，或存储为气体且以气体注射。
例如，可以根据多种注射技术在发动机处注射燃料。在一个示例中，一种或多种燃料可以通过间接注射方法(如进入端口注射和/或排放端口注射)输送到发动机缸体。在另一个示例中，至少一种燃料可通过直接注射而被引至发动机缸体。在又一个示例中，至少一种燃料可通过中心歧管注射而被注射。发动机可以被配置为仅通过间接注射、仅通过直接注射、或通过间接注射和直接注射的组合来接收燃料。具体地，当燃料中的一种是气体燃料时，可以期望通过端口注射将气体燃料与空气和/或EGR预混合。当通过中心歧管注射引入时，燃料也可以预混合。也可以通过直接注射进行预混合，如通过在发动机缸体的吸入冲程期间注射气体燃料。另外地或可选地，一种或多种燃料的注射的位置可以基于燃料的点火性。例如，氨可以间接地被注射并且与增压空气和/或EGR预混合以增强其点火性和汽化。
每种类型的注射可以包括气体或液体燃料的注射。然而，根据燃料类型的特定性质，一些注射方法可能更适合于某些燃料。例如，可以通过端口注射或直接注射来注射氢。诸如柴油的液体燃料可以通过直接注射来注射。氨和天然气可各自通过端口注射或直接注射来注射。类似地，甲醇和乙醇等燃料也可以通过端口注射或直接注射。在一些条件下，发动机可以配置有能够在气体燃料和液体燃料的注射之间切换的燃料注射器。
根据燃料类型，多燃料发动机燃烧的燃料，无论是气体还是液体，在燃烧前都可以或可以不预混合。例如，根据运行条件，可能需要预混合氢、天然气、氨、甲醇、乙醇和DME。在其他运行条件下，柴油、氢、天然气、甲醇和乙醇的燃料可以不预混合。例如，在较高负载下可能需要较大量值的预混合氢，在较低负载下可能需要较小量值的预混合氢。燃料的预混合可以包括：将至少一种燃料通过端口注射到入口歧管或入口端口中，其中燃料可以在进入缸体之前与空气混合。作为另一个示例，每种燃料可以通过端口注射，从而允许燃料在燃烧之前相互混合并与空气混合。在其他示例中，可以将燃料注射到与缸体头流体耦合的预燃室中，其中燃料可以在流到缸体头之前与预燃烧室中的空气混合。增加预混合可涉及例如在吸入冲程期间或在吸入冲程早期注射更多燃料。减少预混合可包括在吸入冲程的后期注射更多燃料，或在压缩冲程的早期或中期期间直接注射燃料。
或者，如上所述，当缸体填充至少有压缩空气且在一些条件下填充有气体燃料时，可以通过将一种或多种燃料直接注射到发动机缸体中来将燃料输送到发动机缸体。直接注射可以包括高压直接注射(HPDI)和低压直接注射(LPDI)。在一个示例中，当直接注射时，燃料可以不预混合。然而，在另一个示例中，如上所述，可以通过在发动机缸体的压缩冲程之前直接注射一种或多种燃料来实现预混合。
对于其中第一燃料是柴油并且第二燃料是氢的发动机的实施例，氢与空气通过端口注射的预混合可以在低发动机转速和更平稳的发动机启动时提供更稳定的空气/燃料混合物。然而，在较高的发动机转速下，氢的端口注射可增加发动机爆震的可能性。氢的直接注射可以减轻爆震。因此，在一些示例中，可期望在低发动机转速下的氢的端口注射和在高发动机转速下的氢的直接注射的组合应用。另外地或可选地，具有较低点火性的燃料(如氨)可与氢预混合以减轻爆震。
此外，所使用的气体燃料的类型可以确定燃料的直接注射是否包括HPDI、或LPDI、或HPDI和LPDI两者。例如，当氢储存为压缩气体时，可通过HPDI或通过LPDI来注射氢，具体取决于发动机负载和可用的传送压力。特别地，当氢在发动机缸体中混合时，由于氢的连续燃烧，氢的HPDI可以减轻爆震。此外，HPDI可允许更高的氢的置换率，如对于柴油的置换，从而在发动机运行期间减少碳氢(化合物)、NOx和颗粒物质排放。
如图2所示，发动机联接到发电系统，该发电系统包括交流发电机/发电机122和电牵引马达。例如，发动机产生扭矩输出，该扭矩输出被传输到机械地联接到发动机的交流发电机/发电机。交流发电机/发电机产生电力，该电力可被存储并应用于随后传输到各种下游电部件。例如，交流发电机/发电机可以电联接到电牵引马达，并且交流发电机/发电机可以向电牵引马达提供电力。如所示，电牵引马达分别连接到多个车轮116中的一个，以提供牵引动力来推动机车。一个示例机车配置包括：每个车轮有一个牵引马达。如这里所示，六对牵引马达对应于机车的六对车轮中的每一对。
机车还可包括设置在进入通道和排放通道之间的涡轮增压器126。涡轮增压器增加吸入至进入通道中的环境空气的充气量，以在燃烧期间提供更大的充气密度，以提高功率输出和/或发动机运行效率。涡轮增压器可包括压缩机(未示出)，该压缩机至少由涡轮(未示出)驱动。虽然在这种条件下包括单个涡轮增压器，但是系统可可以包括多个涡轮和/或压缩机级。另外，在一些实施例中，可以提供允许排气绕过涡轮增压器的排气泄压阀。例如，排气泄压阀可以被打开以将排气从涡轮分流出去。通过这种方式，可以调整压缩机的转速，从而调整由涡轮增压器提供给发动机的增压。
机车还可包括排气再循环(EGR)系统170，其将排气从涡轮增压器的上游的排放通道引导到涡轮增压器的下游的进入通道。EGR系统包括EGR通道172和EGR阀174，其用于控制从发动机的排放通道再循环到发动机的进入通道的排气量。通过将排气引入发动机，可用于燃烧的氧气量减少，从而降低燃烧火焰温度并减少氮氧化物(如NOx)的形成。例如，EGR阀可以是由机车控制器控制的开/关阀，或者其可以控制EGR的可变量。
EGR系统还可以包括EGR冷却器176，以在排气达到进入通道中之前降低排气的温度。如图2的非限制性示例实施例所示，EGR系统是高压EGR系统。在其它实施例中，机车可以另外地或可选地包括低压EGR系统，其相对于排气流的方向将EGR从涡轮增压器的下游位置传送到涡轮增压器的上游位置。另外，EGR系统可以是供体缸体EGR系统，其中一个或多个缸体仅将排气提供到EGR通道，然后提供到进入处。另外地或可选地，供体缸体EGR系统可以包括将排气直接排放到一个或多个相邻缸体。
机车包括联接在排放通道中的排气处理系统，以减少规定的排放。在一个示例实施例中，排气处理系统可包括柴油氧化催化剂(DOC)130和柴油颗粒过滤器(DPF)132。DOC可以氧化排气成分，从而减少一氧化碳、碳氢(化合物)和颗粒物质排放。DPF被配置为捕获在燃烧期间产生的微粒，也称为微粒物质(如碳烟)。DPF可以由陶瓷、碳化硅或任何合适的材料构成。在其他实施例中，排气处理系统还可以包括选择性催化还原(SCR)催化剂、三元催化剂、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，排气处理系统可位于涡轮增压器的上游，而在其它实施例中，排气处理系统可位于涡轮增压器的下游。
机车还可包括联接到发动机的节流阀142，以指示功率水平。在本实施例中，节流阀被描述为槽口节流阀。然而，任何合适的节流阀都在本申请的范围内。槽口节流阀的每个槽口可以对应于离散功率水平。功率水平表示机车上的负载或发动机输出的量，并且控制机车行驶的速度。尽管图2的示例实施例中描绘了八个槽口设置，但在其他实施例中，节流槽口可以有八个以上的槽口或八个以下的槽口，以及用于空载和动态制动模式的槽口。在一些实施例中，槽口设置可以由机车的操作人员选择。在一个示例中，槽口设置的值对应于发动机负载，其中较高的值等于较高的发动机负载。在其它实施例中，组控制器可确定行程计划(例如，行程计划可使用行程优化软件来生成，如Wabtec公司提供的Trip Optimizer系统，和/或负载分布计划可使用组优化软件来生成，如Wabtec公司提供的ConsistManager)，其包括基于发动机和/或机车运行条件的槽口设置，下面将更详细说明。
发动机控制器可以控制与机车相关的各种部件。例如，机车的各种部件可以通过通信信道或数据总线而联接到发动机控制器。在一个示例中，发动机控制器和组控制器均包括计算机控制系统。发动机控制器和组控制器可另外地或可选地包括：存储非临时计算机可读存储介质(未示出)的存储器，其包括用于实现机车运行的车载监测和控制的代码。发动机控制器例如可通过数字通信信道或数据总线而联接到组控制器。
发动机控制器和组控制器都可以从多个传感器接收信息，并且可将控制信号发送到多个致动器。在监督机车的控制和管理时，发动机控制器可以被配置为从各种发动机传感器150接收信号，如本申请进一步详细描述的，以确定运行参数和运行条件，并相应地调整各种发动机致动器152以控制机车的运行。例如，发动机控制器可以从各种发动机传感器接收信号，包括但不限于发动机转速、发动机负载、进入歧管空气压力、增压压力、排放压力、环境压力、环境温度、排放温度、发动机温度、排放氧水平等。相应地，发动机控制器可以通过将命令发送到各种部件(如电牵引马达、交流发电机/发电机、缸体阀、燃料注射器、槽口节流阀等)来控制机车。其它致动器可联接到机车中的各个位置。
组控制器可包括可操作地联接至控制信号部分的通信部分。通信部分可以被配置为从机车传感器接收信号，机车传感器包括机车位置传感器(如GPS装置)、环境条件传感器(如用于感测海拔、环境湿度、温度和/或大气压等)、机车耦合器力传感器、轨道坡度传感器、机车槽口传感器、致动位置传感器等。各种其它传感器可联接到机车中的各种位置。控制信号部分可生成控制信号以触发各种机车致动器。示例性机车致动器可包括空气制动器、制动空气压缩机、牵引马达等。其它致动器可联接到机车中的各个位置。组控制器可接收来自各种机车传感器的输入，处理数据，并基于其中与一个或多个例程相对应的编程于其中的指令或代码而响应于所处理的输入数据来触发机车致动器。此外，组控制器可从发动机控制器接收发动机数据(如由各种发动机传感器所确定，如发动机冷却剂温度传感器)，处理发动机数据，确定发动机致动器设置，以及根据组控制器所执行的例程，将用于触发发动机致动器的指令或代码传输(如下载)回发动机控制器。
例如，组控制器可根据运行条件来确定在列车中的所有机车之间分配负载的行程计划。在某些条件下，组控制器可不均地分配负载，即，一些机车可以以比其它机车更高的功率设置或更高的节流阀设置来运行。负载分布可以基于多个因素，如燃料经济性、耦合力、隧道运行、坡度等。在一个示例中，负载分布可以根据机车组的分布(例如，机车组的每个机车在列车上的位置)来调整。例如，至少一个机车可位于列车的末端，并且至少一个机车可位于列车的前端。列车的末端的机车可配置成用于推动列车，而列车的前端的机车可配置成用于牵引列车，特别是在上坡航行期间。这样，列车的末端的推动机车可能会承受更大的负载。
现在转到图3，示出了图1的燃料供给车160的实施例。如上所述，燃料供给车包括燃料储存箱、控制器和发动机。燃料供给车还可以包括第一单元304，第一单元304可以是用于控制燃料储存箱内的温度和压力的装置。例如，当LNG储存在燃料储罐中时，第一单元可以是低温单元。燃料储存箱可以具有各种尺寸和配置，可以从燃料供给车移除，并且可以配置为通过端口306从外部燃料补充站接收燃料。
燃料储存箱可以向燃料修改单元312供应燃料。燃料修改单元可以被配置为用于调整燃料的特性。例如，当燃料是LNG时，燃料可在燃料调整单元处从液体转换成气体。另一示例终，燃料修改单元可以是泵，以在燃料存储为气体状态时调整燃料的输送压力。在不需要燃料修改的其他示例中，可以省略燃料修改单元。燃料可以从燃料修改单元输送到机车的发动机(如图1和图2的发动机10)。
通过将燃料从燃料储存箱供应到机车发动机和燃料供给车的发动机，燃料可以由分布在整个列车上的发动机来燃烧。在另一非限制性实施例中，燃料供给车发动机还可以被配置为用于产生电力，该电力可以被输送到燃料供给车和/或机车上的一个或多个部件。在一个示例中，如图3所示，燃料供给车发动机可以产生扭矩，该扭矩经由驱动轴316而被传送至功率转换单元314。功率转换单元配置成用于将扭矩转换成电能，该电能经由电力总线318而被输送到燃料供给车中的各种下游电部件。这样的部件可以包括但不限于：第一单元、燃料修改单元、控制器、压力传感器320、温度传感器322、电池324、各种阀门、流量计、附加的温度和压力传感器、压缩机、鼓风机、散热器、电池、灯、车载监测系统、显示器、气候控制器等，为了简洁起见，其中一些未在图3中示出。此外，来自电力总线的电能可提供至机车的一个或多个部件。
在一个示例中，功率转换单元包括串联连接到一个或多个整流器(未示出)的交流发电机(未示出)，整流器在沿着电力总线传输之前将交流发电机的交流电输出转换为直流电能。根据从电力总线接收电力的下游电力部件的配置，一个或多个逆变器可被配置为用于在向下游部件供电之前将来自于电力总线的电力进行逆变。在一个示例中，单个逆变器可从直流电力总线向多个部件供应交流电。在另一非限制性实施例中，多个不同的逆变器中的每一个可以向不同的部件供电。
燃料供给车上的控制器可以通过向这些部件发送命令来控制燃料供给车上的各种部件，如燃料修改单元、燃料供给车发动机、功率转换单元、第一单元、控制阀和/或燃料供给车上的其他部件。控制器还可监测活动运行、空载和关闭状态下的燃料供给运行参数。这些参数可以包括但不限于：燃料储存箱的压力和温度、燃料修改单元的压力和温度、燃料供给发动机温度、压力和负载、压缩机压力、加热流体温度和压力、环境空气温度等。在一个示例中，配置在燃料供给车控制器中的计算机可读存储介质可以执行代码以响应一个或多个控制系统例程而自动停止、自动启动、运行和/或调谐发动机和燃料修改单元。计算机可读存储介质还可以执行代码，以向机车上的发动机控制器发送和接收通信。
图3中描述的燃料供给车是燃料供给车配置的非限制性示例。在其他示例中，燃料供给车可以包括附加的或替代的部件。例如，燃料供给车还可以包括一个或多个附加的传感器、流量计、控制阀、用于控制燃料输送和存储条件的各种其他装置和机构等。
图4中示出了发动机、燃料系统的注射器和后处理系统的更详细的视图。如图5和图6的方法所示，车辆系统的控制器可以使用多个不同的控制策略来基于替换比例、发动机温度和排放温度来调整排放阀时机、柴油注射时机和氨注射位置。在图7中绘制了示例性运行顺序。
图4示出了可以是图1的轨道车辆的非限制性示例的车辆系统406的示意图。车辆系统可以是从发动机系统408和/或车载能量存储装置获得推进动力的混合动力。可以运行能量转换装置(诸如发电机)以从车辆运动和/或发动机运行吸收能量，并且然后将吸收的能量转换为适合于由能量存储装置存储的能量形式。
合适的发动机系统可以包括具有多个缸体430的发动机410。每个缸体可以包括进入阀432和排放阀434。每个缸体可以从一个或多个燃料注射器来接收燃料注射。例如，每个缸体可包括联接到第一燃料箱480的直接燃料注射器482。发动机可以是被配置为单独地或组合地燃烧多种类型的燃料的多燃料发动机。在一个示例中，各种燃料的注射可以发生在发动机系统的不同位置处。例如，发动机可以可选地包括联接到第二燃料箱490的进入端口注射器492和排放端口注射器494中的一个或多个。第一燃料箱可以容纳第一燃料，并且第二燃料箱可以容纳第二燃料。第一燃料可以包括含碳燃料，并且第二燃料可以提供无碳燃料。在一个示例中，含碳燃料可以包括：汽油、柴油、生物柴油、天然气、HDRD和酒精中的一种。无碳燃料可以包括：氨和氢中的一种或多种。在一些示例中，发动机可以是压缩点火发动机。在其他示例中，发动机可以是火花点火发动机。另外地或可选地，第二燃料可以包括具有比第一燃料更低的碳含量的燃料。
进入端口注射器可以进一步被配置为从第三燃料箱460接收燃料。第三燃料箱可以包括第三燃料类型，例如氢。在一个示例中，燃料轨461可以从第三燃料箱和第二燃料箱中的每一个接收燃料并且将燃料分配到进入端口注射器。在一些示例中，燃料轨可以通过布置在其中的阀或其他元件单独地流动燃料。另外地或可选地，燃料轨可以在混合阀、混合室或其燃料管线内混合第二燃料和第三燃料。
在一些示例中，另外地或可选地，进入注射器可以包括多个第二燃料进入注射器和多个第三燃料进入注射器。多个第二燃料进入注射器可以仅从第二燃料箱接收燃料，并且多个第三燃料进入注射器可以仅从第三燃料箱接收燃料。以这种方式，第二燃料注射时机和第三燃料注射时机可以单独调整，这可以促进在更大范围的条件下第二燃料和第三燃料的使用。
在一些示例中，另外地或可选地，进入端口注射器、直接注射器和/或排放端口注射器可以各自被配置为注射汽油、柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、酒精、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油或合成气。
进入端口注射器定位成使得可以将氨或氢或其他燃料注射到发动机的进入端口中。排放端口注射器定位成使得可以将氨、酒精、水或其他燃料注射到发动机的排放端口中。另外地或可选地，排放端口注射器可以被配置为注射具有低点火性的其他燃料。在一个示例中，来自排放端口注射器的氨注射可接触并积聚到排放阀上，这可对其提供冷却效果。在一些示例中，可以调整排放阀时机和/或注射时机，以调整排放阀和氨注射之间的接触量。在一个示例中，当期望多燃料燃烧时，通过排放端口注射器注射的氨的量可以与期望的排放阀冷却成比例。例如，注射的氨的量可以响应于期望的排放阀冷却的增加而增加。在一些示例中，另外地或可选地，替换比例可以响应于期望的排放阀冷却的增加而增加。
在一个示例中，水可以由于柴油和氢燃料的燃烧而从排气中被捕获并且存储在贮存器中。在一个示例中，可以通过增强混合物的稀释来将水提供给燃烧混合物，以降低爆震的可能性。另外地或可选地，可以将水朝向排放阀注射(类似于入行所述的氨)，以提供冷却效果。另外地或可选地，来自发动机系统的各种位置(如EGR冷却器)的冷凝物可以被扫入发动机。可以通过调整EGR流的路线来调整扫入到发动机的冷凝物的量。例如，使EGR从专用EGR缸体(例如，供体缸体)流出或通过调整排放阀时机可以减少流向发动机的凝结液流，同时满足EGR需求。
作为另一个示例，注射的氨的量可以基于燃料燃烧混合物的期望点火性和燃烧速率。例如，如果氢、氨和柴油被包括在当前替换比例中，则然后可以调整氢和氨的比例以减轻爆震和预燃烧，同时还满足期望的点火性和燃烧率。此外，燃料燃烧混合物的点火性可以被调整以减轻爆震和预燃烧，同时仍然满足相对于发动机循环周期的期望燃烧阶段。
发动机包括发动机进入部423和发动机排放部425。发动机进入部包括流体地联接到发动机进入歧管444的进入通道442。发动机排放部包括通向排放通道435的排放歧管，排放通道435将排气引导至环境大气。可选地，一个或多个缸体可相互连接，使得来自一个缸体的排气可流到另一个缸体。在一个示例中，通道436可以连接两个或更多个缸体，使得第一缸体的排气可以被引导至第二缸体，而不进入排放歧管或排放通道。在一个示例中，第一缸体是被配置为在内部提供EGR的供体缸体。
发动机、缸体、进入歧管和排放歧管的各种表面可以用锌涂层进行镀锌。由于排气成分溶解到包含在其中的水中，表面可以是镀锌的。例如，CO2可与NOx成分一起溶解到水中。CO2和NOx成分可质子化成酸性化合物，其与CO2一起可降低排气的pH值，从而增加排气的酸性。在特定EGR流率下，排气可能是腐蚀性的。在氢正在燃烧的运行条件期间，排气的水含量可能增加。通过镀锌于发动机，可容许排气的腐蚀性。关于图6描述了用于降低排气的酸性的方法。
发动机排放部可以包括：安装在紧密联接位置或远侧底部位置的一个或多个排放控制装置470。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOx捕集器、柴油微粒过滤器、氧化催化剂、SCR装置等。在一个示例中，催化剂注射器498可以位于一个或多个排放控制装置的上游。在一个示例中，一个或多个排放控制装置至少包括SCR装置(或多个SCR装置)，其中，催化剂注射器可以补充其中的还原剂的量。当第二燃料是氨时，催化剂注射器可以联接到第二燃料箱。如果第二燃料系统是氨燃料系统，则可以省略用于减少SCR装置的尿素系统，并且由催化剂注射器注射的氨可以减少SCR装置。这可以降低封装约束和制造成本。
EGR通道472可以在涡轮机452上游的联结点(例如，交叉处)从排放通道分支。EGR通道可以容纳可选的EGR冷却器474和冷却器旁路476。EGR阀478可以控制流到压缩机454下游进入通道的EGR的量。涡轮可以通过轴456机械地联接到压缩机，类似于图2的涡轮增压器。因此，在图4的示例中，EGR通道是高压(HP)EGR通道，其被配置为将排气从涡轮的上游引导至压缩机的下游的进入的一部分。EGR通道可进一步包括联接到第二燃料箱的EGR通道注射器496。在一个示例中，EGR通道注射器可以相对于排气流的方向布置在EGR冷却器入口的上游和冷却器旁路的下游。在另一示例中，另外地或可选地，EGR通道注射器可以布置在EGR通道与冷却器旁路上游的排放通道分支的阈值距离内。阈值距离可以等于非零正值，并且可以基于通过EGR通道的排气的温度衰减或热降解。例如，EGR通道注射器可以位于排放通道和EGR通道之间的联结点旁边或附近，其中，排气温度衰减是最低的或低于阈值衰减。EGR通道注射器可以位于在EGR通道中与排气流成锐角或平行的方向注射。EGR通道注射器可以提供一定量的EGR冷却，使得可以减少EGR冷却器使用，从而减小EGR冷却器的尺寸或增加EGR冷却器的寿命。在一些示例中，可以省略EGR冷却器旁路。
在一些示例中，EGR通道可以被配置为没有EGR冷却器。在这样的示例中，可以通过仅由EGR通道注射器提供EGR冷却。例如，当EGR冷却是期望的时，EGR通道注射器可以被激活，其中与其一起注射的氨的量可以基于期望的EGR冷却。另外地或可选地，注射的氨的量可基于当前允许的替换比例和/或SCR装置的还原剂负载。作为示例，如果对于EGR冷却所需求的氨的量大于基于当前允许的替换比例所允许的量，则可以减少EGR流率，使得基于当前允许的替换比例的氨的量足以冷却EGR。
在一些示例中，另外地或可选地，EGR和氨可以通过将氨注射到EGR通道中而被预混合。所注射的量可基于期望的EGR冷却来设定。如果所注射的量大于当前的替换比例，则预混合的EGR和氨可流动到存储装置以在未来的驾驶条件下被消耗。
在一些示例中，另外地或可选地，氨可使用为EGR冷却器内的冷却剂。例如，来自第二燃料箱的氨可以流动到与流过EGR冷却器的EGR热连通的EGR冷却器的管道。被加热的氨可以返回到第二燃料箱或被发送至燃料轨，该燃料轨联接到：进入端口注射器、排放端口注射器和EGR通道注射器中的一种或多种。在相对于较冷的氨，被加热的氨在注射后可以更有效地蒸发。
在一些示例中，另外地或可选地，一个或多个NOx传感器可以围绕SCR装置间隔开。例如，第一NOx传感器可以相对于排气流的方向布置在SCR装置的上游和EGR通道的下游。第二NOx传感器可以布置在SCR装置的下游。NOx传感器可以检测排气中的NOx和氨的量，其中第二NOx传感器可以感测通过SCR装置的NOx/氨泄漏。在一些示例中，替换比例、通过排放端口注射器和EGR通道注射器的氨注射量以及通过催化剂注射器的氨注射量可以基于通过SCR装置的NOx/氨泄漏。例如，随着泄露的增加，则替换比例可减小。当泄露减少或不再存在时，则替换比例可增加。
车辆系统可以进一步包括控制系统414。所示控制系统从多个传感器416接收信息(此处描述了其多种示例)，并且向多个致动器481发送控制信号(此处描述了其多种示例)。作为一个示例，传感器可以包括位于排放控制装置上游的排气传感器426、温度传感器428和压力传感器429。诸如附加的压力、温度、AFR和成分传感器的其他传感器可以联接到车辆系统中的多个位置。作为另一示例，致动器可以包括空气进入节流阀。
控制器412可被配置为常规微型计算机，其包括微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保持活性存储器、控制器局域网(CAN)总线等。在一个示例中，控制器可被配置为动力系控制模块(PCM)。控制器可以在睡眠模式和唤醒模式之间切换以用于额外的能量效率。控制器可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且基于与一个或多个例程相对应的编程于其中的指令或代码而响应于所处理的输入数据来触发多个致动器。
因此，发动机系统可以包括被配置为燃烧一种或多种燃料的多燃料发动机。第一燃料系统可以通过直接注射器向发动机的缸体提供第一燃料。第二燃料系统可以通过包括进入端口注射器、排放端口注射器、直接注射器和EGR通道注射器的各种注射器来提供第二燃料。具有存储在其上的指令的控制器可以基于关于以下方法描述的一个或多个运行条件来命令调整由第二燃料系统的一个或多个注射器中所注射的第二燃料的量。在一些运行模式期间，可以使用第二燃料系统的一个或多个注射器，其中控制器可以平衡通过由排放端口注射器、EGR通道注射器和进气道注射器所注射的第二燃料的量。在一个示例中，通过排放端口注射器和EGR通道注射器的注射可以优先于进入通道注射器。使排放端口注射器和EGR通道注射器优先化可以包括：在通过进入端口注射器注射第二燃料之前，通过EGR通道注射器和排放端口注射器中的一个或多个来注射最高期望量的第二燃料。
控制器可以进一步被配置为在一些发动机负载期间包括第三燃料。例如，对于大于或等于4的槽口设置，替换比例可以包括氢、氨和柴油。对于小于4的槽口设置，替换比例可以仅包括氢和柴油。可以基于替换比例来调整发动机的点火性，如关于图5-7更详细地描述的。
发动机系统可以进一步包括提供EGR的多种方法。此处，EGR被定义为从缸体排出并返回到发动机用于燃烧的排气。可以通过专用供体缸体、调整的排放阀时机和/或EGR通道来提供EGR。供体缸体可从其内部容积排出排气并使排气流动到流体地联接到其的另一缸体。另外地或可选地，供体缸体可以将排气直接排放到EGR通道。被调整的排放阀时机可以包括：排放阀打开可重叠于进入阀打开，从而导致缸体的真空将排出的排气抽吸回到缸体中。通这种方式，EGR率可以通过供体缸体、调整的排放阀时机和/或EGR通道中阀位置来设置。
发动机系统可以进一步包括调整向发动机提供可替代燃料的位置。例如，如果期望排放阀冷却，则可以通过排放端口注射器朝向排放阀注射可替代燃料。可基于热容量、汽化热或其点火性来选择可替代燃料。例如，可选择氨或酒精以同时帮助冷却排放阀并汽化少可点火的燃料。
在本公开的另一示例中，可以调整缸体的排放阀时机。在一个示例中，排放阀时机可以针对给定的缸体来调整，使得排放冲程期间的排放阀的关闭时间提前。缸体中的排气可基于提前的阀时机而被保留。这样，可以增加排气残余物。
在一些示例中，另外地或可选地，排放阀时机可以被延迟，使得排放阀可以在吸入冲程期间与缸体的进入阀一起打开。通过延迟排放阀关闭的时机，排气可以被重新吸收到缸体中。在一个示例中，随着排放阀的关闭被进一步延迟，重新吸收到缸体中的排气的量增加，从而增加EGR率。在期望较高缸内混合物温度的条件期间，例如当燃料将难以汽化或燃烧时(即氨或乙醇)，可能期望重新吸收EGR。还可能需要排气再吸收，以帮助通过排放阀引入燃料。
在一些示例中，多燃料燃烧可以包括将氨注射到排放端口中。注射到排放端口中的氨的量可以基于期望的排放阀冷却和替换比例的一种或多种。在一个示例中，如果冷却排放阀所需的氨的量小于满足替换比例所需的氨的量，则氨也可以通过进入端口注射器被注射到进入端口中。注射到进入端口和排放端口中的氨的量之间的平衡可以基于以下中的一者或多者：发动机温度、排放温度、排放阀时机、排放阀温度、和排气pH。被注射到排放端口中的氨的量可以随着以下的一者或多者而增加：排放温度的增加、排放阀时机进一步延迟、排放阀温度增加、以及排气pH值降低。随着被注射到排放端口中的氨的量增加，被注射到进入端口中的氨的量可减少。在另一个示例中，被注射到排放端口中的氨的量可以基于缸体内含物的点火性。对于燃料-空气混合物(例如氨-空气混合物)易于点火的条件，较少的燃料可被注射到排放端口中。对于燃料-空气混合物不容易点火的条件，可通过排放端口来注射更多燃料。
系统的一些示例可以进一步包括将氨注射到排放端口中。注射的氨的量可以基于以下的一者或多者：期望的排放阀冷却、SCR还原剂需求和替换比例。如果对于排放阀冷却/燃料加热和SCR还原剂需求所期望的氨的量小于替换比例，则可以激活进入端口注射器以注射如上所述剩余量的氨。如果对于排放阀冷却/燃料加热和SCR还原剂需求所期望的氨的量大于替换比例，则氨的排放端口注射可以等于结合于SCR还原剂需求的替换比例。
在基线排放阀时机期间，注射到排放阀上可以将积聚的燃料从缸体中带走并进入排放歧管/后处理装置。因此，燃料不包括在燃烧混合物中。为了将朝向排放阀注射的燃料包括在燃烧混合物中，可以在排放冲程已经结束之后注射燃料。排放阀可以在吸入冲程期间保持打开，使得燃料可以通过排放端口进入缸体。在一些示例中，为后处理装置注射燃料和为燃烧混合物注射燃料之间可能存在延迟，从而期望的燃料量仍然流向后处理装置。
现在转向图5，高级流程图示出了用于确定是否期望多燃料燃烧的方法500。该方法可以由车辆的控制器(如图1-4的控制器)基于存储在控制器的存储器中的指令来执行。
该方法可以在步骤502开始，在该步骤，该方法可以包括估算和/或测量车辆运行参数和/或条件。车辆运行参数和/或条件可以基于车辆的各种传感器的一个或多个输出(例如，诸如一个或多个排放温度传感器、发动机转速、车轮转速和/或涡轮轴转速传感器、扭矩传感器、歧管压力传感器等，如上参考图1-4的车辆系统所述)来估算。车辆运行条件可以包括：发动机速度和发动机负载、车辆速度、变速器油温度、排气流量、质量空气流量、冷却剂温度、冷却剂流量、发动机油压力(例如油道压力)、一个或多个进入阀和/或一个或多个排放阀的运行模式、电马达速度、蓄电池充电、发动机扭矩输出、车轮扭矩等。
在步骤504，该方法可以包括确定是否期望多燃料燃烧。基于多种条件(包括但不限于以下的一者或多者：排放目标、燃料成本、燃烧混合物效率和燃料可用性)可以期望多燃料燃烧。排放目标可以基于根据政府标准的单个车辆排放目标。另外地或可选地，排放目标可以基于地理围栏位置的当地政府标准。例如，城市可以包括与农村位置不同的排放目标。可以为在城市中运行的多个车辆定制燃烧混合物，使得来自多个车辆的总排放可以满足本地排放目标。这样，可以在某些运行点处超过单个车辆的排放目标，以平衡多个车辆的排放，进而满足本地排放目标。
在一些示例中，基于燃料成本可以期望多燃料燃烧。燃料成本可以通过来自多个车辆、燃料供给站、车辆操作者等中的一者或多者的反馈来确定。可以为包括在组中的每种类型的燃料确定平均燃料成本。例如，如果该组包括柴油、氢、氨和乙醇，则可以确定每种燃料类型的成本，并且可以至少基于燃料类型的成本来调整燃烧混合物。在一个示例中，可能期望最小化燃烧混合物的成本。
在进一步的示例中，另外地或可选地，发动机效率可以指示燃烧混合物。在一个示例中，可以调整发动机以最大化发动机效率。在其他示例中，可以调整燃烧混合物以最大化发动机功率输出。车辆操作者可以选择优先考虑发动机功率输出或发动机效率。
在其他进一步的示例中，另外地或可选地，可以响应于燃料可用性来调整燃烧混合物。在某些位置，包括在组中的一种或多种燃料可包括低可用性。在一些示例中，可以减少具有低可用性的燃料的消耗。可以增加具有较高可用性的燃料的消耗。可以基于来自多个车辆和燃料供给站的反馈来确定燃料可用性。可以基于从车辆的当前位置的范围来确定可用性。该范围可以等于基于当前燃料水平的剩余的英里数。
多燃料燃烧可至少包括主要燃料和次要燃料的燃烧。在一个示例中，主要燃料可以是含碳燃料，次要燃料可以是无碳燃料，其每分子包括比含碳燃料少的碳。通过增加次要燃料的量并减少主要燃料的量，多燃料燃烧可减少车辆的CO2和/或NOx排放。在一个示例中，多燃料燃烧可以包括作为主要燃料的柴油和作为次要燃料的氢。可能影响替换比例的条件可包括：发动机气流、发动机负载、进入歧管温度、环境压力和环境温度以及排放歧管压力。替换比例可以被定义为由次要燃料提供的总燃料能量的百分比。例如，如果期望的替换比例是60％，则次要燃料可提供60％的燃料能量，柴油可提供40％的燃料能量。在一个示例中，无碳燃料的量随着替换比例的增加而增加。
另外地或可选地，在一些示例中，可以响应于碳排放(例如，CO2、碳氢合物和其它含碳燃烧副产物)和/或NOx排放来调整期望的替换比例。例如，随着碳排放增加，可能期望增加替换比例。可替代地，随着燃烧效率降低，可能期望降低替换比例。另外地或可选地，车辆控制器可以基于燃料可用性来选择是否期望多燃料燃烧。例如，某些位置可能不包括燃料站(包括如HDRD、氨、氢等的可替代燃料)。车辆控制器可请求单个燃料的燃烧，例如，如果其他燃料源在本地燃料站不可用。取决于所选择的配置，车辆控制器可以在车辆上或车辆外。在一个实施例中，车辆控制器是在运行期间位于车辆上的操作者。作为另一个示例，基于燃料成本可以期望多燃料燃烧。平均燃料成本可以通过中央服务器的处理器从不同车辆系统的多个控制器的控制器接收反馈来确定。可以为各种地理围栏区域内的每种燃料类型确定平均燃料成本，其中，地理围栏区域可以包括街道、城市、学校、邮政编码、州、距当前车辆位置的半径和地标。
如果不期望多燃料燃烧，则在步骤506，该方法可以包括仅注射含碳燃料。可替换比例可以设置为零。控制器可向发动机的直接注射器发送信号以注射含碳燃料。控制器可进一步发出信号使配置为注射次要燃料的注射器停用。
如果期望多燃料燃烧，则在步骤508，该方法可以包括注射至少一种含碳燃料和一种或多种无碳燃料。在一个示例中，可以基于发动机负载来选择替换比例，其中发动机负载可以与槽口设置成比例，如图2的节流阀142的设置。在一个示例中，含碳燃料可仅通过直接注射器注射。一种或多种无碳燃料可以通过进入端口注射器、排放端口注射器和EGR通道注射器中的一者或多者而被注射并输送到发动机。可以基于发动机负载来选择燃料的混合物。混合物可以包括另一种含碳燃料。在一个示例中，混合物可包括含碳燃料中的一种或多种是可再生含碳燃料(如乙醇、HDRD和生物柴油)。在一个示例中，可以优化混合物以减少含碳燃料在满足各种燃烧条件时的使用。无碳燃料的比例可以相对于彼此调整，同时仍然满足替换比例。
例如，基于发动机的槽口设置(其可以与发动机负载或车辆速度成比例)可以期望不同的替换比例。对于较低的发动机负载，一种或多种无碳燃料可仅包括氢，或者大部分包括氢并且具有相对少量的氨。在较低发动机负载下，氢的替换比例可以大于50％，或大于65％，或大于80％。通过这种方式，可以减少含碳燃料的使用。在较高发动机负载下，一种或多种无碳燃料可包括氢和氨。由于氢的反应性(例如点火性)，在较高的发动机负载下可能需要氨。在某些燃烧条件下，氨可能比氢更少燃烧，这可能使得在较高的发动机负载下与仅使用氢相比有更大的替换比例，从而减少含碳燃料的消耗。在一个示例中，在较高的发动机负载下，所消耗的氨的量可能超过所消耗的氢的量。因此，在一个示例中，随着发动机负载减小，氢的量可增加且氨的量可减小，而总体替换比例可以相对稳定。随着发动机负载增加，氢的量可减少且氨的量可增加。
在发动机负载上，乙醇可以被包括在燃烧混合物中。诸如HDRD和生物柴油的其它可再生燃料(如碳中性燃料)可与氢和氨结合使用。混合物的点火时机可以基于包括在燃烧混合物中的所有燃料来确定和调整，如下所述。此处所述的可再生、低碳或碳中性燃料指的是在不产生碳基排放物的净产量或具有温室气体(GHG)/碳排放的较低净产量的情况下可产生的燃料。例如，在生产/使用周期中，氢可以使用无碳太阳能发电产生，或者生物柴油可以由植物油产生。植物从大气吸收CO2，这可在燃烧期间抵消CO2，或导致使用的净CO2少于化石燃料或其它碳氢基燃料。然而，如此处所述，无论燃料源如何，多燃料发动机都可以与多种燃料燃烧。例如，取决于燃料可用性，可以使用通过碳更密集型工艺(如灰氢)产生的氢或由甲烷产生的氨。
在所有发动机负载期间，不可再生的含碳燃料的量可被设定为最低可能量，以减少排放。最低可能值可以基于以下的一者或多者：NOx排放、CO2排放、燃料价格、燃料可用性和到期望目的地的车辆行驶时间。作为一个示例，如果氢和/或氨的燃料可用性相对较低，则最低可能量可增加。作为另一示例，如果CO2或NOx排放相对较高，则最低可能值可减小。因此，最低可能值可以是基于上述条件以及各种燃烧条件目标值的动态值。
在步骤510，该方法包括确定混合物的点火性和燃烧速率。点火性是指元素燃烧的倾向。较高的点火性可以对应于较大的燃烧倾向。燃烧速率被定义为元素或混合物的火焰前缘从第一位置至第二位置所需的时间。在氨和氢作为无碳燃料包括在燃烧混合物中的示例中，氢是更可燃的并且可包括比氨更高的燃烧速率。基于当前的发动机温度和缸体压力，氨和氢的量可以被调整以满足所期望的点火性和其有含碳燃料的混合物的燃烧速率值。
在一些示例中，另外地或可选地，该方法可以进一步包括：确定燃烧混合物的点火时机。可影响点火时机的条件可包括试点注射时机和/或火花时机。可进一步影响点火时机的其它条件可包括燃烧混合物、燃烧混合物的燃烧速率和点火性、进入阀时机、燃料注射时机、燃料温度、燃料压力、发动机转速、发动机负载、空气温度、发动机温度和增压压力和/或歧管压力。点火时机可以与期望的点火时机进行比较，其中如果点火时机偏离于期望的点火时机，则可以通过在调整替换比例之前调整一个或多个上述条件来调整点火时机。
在步骤512，该方法包括：将混合物的点火性和燃烧速率与期望值进行比较。点火性和燃烧速率可以基于以下的一者或多者来计算：缸体内压力、进入歧管温度、进入歧管压力和空气流率。缸体内压力可以基于以下的一者或多者来估算：排气温度、排气压力、进入歧管压力、进入歧管温度、压缩机压力比/出口压力和发动机温度。另外地或可选地，缸体内压力传感器可以位于和配置成感测缸体内压力。进入歧管温度可以通过温度传感器感测或基于一个或多个当前发动机运行条件(如发动机转速、发动机温度和替换比例)来估算。进入歧管压力可以通过压力传感器(如歧管压力传感器)来感测，或者基于进入歧管温度和/或一个或多个当前发动机运行条件来估算。可以通过质量空气流量传感器来感测空气流率和/或基于进入歧管温度和压力来估算空气流率。爆震传感器可以定位成能够感测发动机振动并且向控制器发送反馈，指示是否已经发生爆震。作为另一示例，功率输出可以与预期功率输出进行比较，该预期功率输出可以与提供的燃料成比例。发动机循环周期之间的压力或功率输出的变化(例如，循环周期到循环周期的变化)可用于测量点火性和燃烧速率。可用于测量点火性和燃烧速率的其它数据可包括：排放数据、排放温度、涡轮转速和/或结合上述参数中的两个或多个的模型。如果测量、计算或估算值中的一个或多个与期望值不同，则混合物的点火性和燃烧速率可能与期望值不同。例如，如果在压缩冲程期间或在接近燃烧冲程的TDC之前的另一个时间期间达到峰值缸体内压力，则混合物的点火性和/或燃烧速率可能太高。因此，可以减少氢的量并且可以增加氨的量。另外地或可选地，在调整之前，调整的幅度可以基于“达到峰值缸体内压力(例如，实际时机)”和“峰值缸体内压力是所期望的(例如，接近燃烧冲程的TDC)”之间的时机差。例如，随着时机差的增加，调整的幅度可能增加，从而导致相对于较低的时机差而言的氢的进一步减少和氨的进一步增加。
此外，如果点火性和燃烧速率太高，则可增加爆震和预燃烧的可能性。为了减轻爆震和预燃烧，可能期望降低燃烧混合物的点火性和燃烧速率。例如，在发动机温度较高的较高负载下，可以减少氢的量并且可以增加氨的量以减轻爆震和预燃烧。在一个示例中，由于爆震的升高的可能性，较高负载可以仅包括氨和柴油。在较低负载下，可以增加氢的量并且可以减少氨的量以增加点火性和燃烧速率。在一个示例中，由于燃烧混合物的点火性降低，较低负载可以仅包括氢和柴油。由于较低的发动机温度和/或较低的空气流率，爆震和预燃烧在较低负载下可能性较小。
作为另一个示例，如果没有达到峰值缸体内压力或是在接近燃烧冲程的TDC之后才达到峰值缸体内压力，或者如果未燃烧的燃料排放过量或者如果燃烧事件的循环周期到循环周期的变化太大，则混合物的点火性和/或燃烧速率可能太低。可以减少氨的量并且可以增加氢的量。在一个示例中，氨被调整的量可以与峰值缸体内压力和最大可允许峰值缸体压力之间的差值成比例。另外地或可选地，氨减少的幅度可以基于期望的峰值缸体内时机和实际时机之间的时机差，如上所述。
如果点火性和燃烧速率等于期望值，则在步骤514，该方法包括：保持无碳燃料的当前比例。另外地或可选地，点火时机可以不被调整。
如果点火性和燃烧速率不等于期望值，则在步骤516，该方法可包括：调整点火性和燃烧速率。如上所述，氨和氢的量可基于混合物的点火性和燃烧速率来调整，基于缸体内压力、爆震传感器反馈、进入歧管温度、未燃烧的燃料排放、循环周期到循环周期的变化和上述其它参数来估算。如果点火性和燃烧速率太低，则可以增加氢的量并且可以减少氨的量。如果点火性和燃烧速率太高，则可以减少氢的量并且可以增加氨的量。
为了进一步调整点火时机，可以调整燃料的注射时机。例如，如果点火时机早于期望的点火时机，则可以延迟柴油注射时机。可以基于通过端口注射或直接注射的氢来进一步调整柴油注射时机。
另外地或可选地，如果点火性和/或燃烧速率高于期望，则可以增加EGR率。EGR可以通过EGR通道、供体缸体和/或通过被调整的排放阀时机来提供，这可以提供点火性和燃烧速率的更大微调。另外地或可选地，氨可以与EGR混合以进一步降低点火性和燃烧速率。
如果点火时机相对于基于柴油注射时机或火花时机的期望点火时机有所延迟。柴油或其他含碳燃料的注射时机可以被提前以增加氨的点火性。例如，柴油注射可包括主注射和试点注射，其中试点注射的时机可类似于氨注射以增加氨的点火性。主注射可以发生在压缩冲程期间。在一个示例中，可以调整试点注射和主注射的燃料质量。例如，试点注射的质量可以增加并且主注射的质量可以减小，以进一步提前点火时机。
在一些示例中，另外地或可选地，氨可用作EGR冷却器中的冷却剂。这样，氨可以通过排气而被加热，然后提供至发动机。较热的氨比较冷的氨更可燃。另外地或可选地，如上所述将氨朝向排放阀注射，其效果可以包括：提前的氨注射时机以及增加与热排气的混合，从而通过减少燃烧混合物的点火性和燃烧性来减轻爆震。
含碳燃料的总量可以保持不变，直到影响点火性和燃烧速率的其他条件被调整。因此，可以保持替换比例，无碳燃料的量相对于含碳燃料的量保持固定，除非通过氢和氨的量的调整以及上述各种时机调整不可实现期望的点火性和燃烧速率。
在步骤518，该方法确定调整的混合物组合物的点火性和燃烧速率是否等于期望值。如果调整的混合物组合物的点火性和燃烧速率等于期望值，则该方法行至步骤514，如上所述。如果调整的混合物组合物的点火性和燃烧速率不同于期望值，则在步骤520，该方法包括：调整替换比例以实现期望的点火性和燃烧速率。在一个示例中，可以减小替换比例。替换比例的减小可以包括：减少一种或多种无碳燃料的量并且增加一种或多种含碳燃料的量。因此，由于一个或多个车辆状况，基于一个或多个发动机条件(包括发动机负载)而选择的替换比例可由于替换比例的燃烧速率和/或点火性偏离期望值而被调整。
因此，在一个示例中，用于多燃料发动机系统的方法可以包括：基于燃烧混合物调整点火性，燃烧混合物包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚、天然气、氨和氢中的两者或多者。燃烧事件相对于活塞位置的阶段可以通过调整各种燃料的量、调整阀时机、注射时机和其他条件来调整，以促进在多个发动机运行条件下增加的替换比例。点火性可基于歧管空气流率而被追踪，该歧管空气流率可与歧管压力和温度、发动机温度、发动机转速、歧管湿度和排气中的氧含量成比例。
现在转向图6，其示出了在期望EGR的情况下的用于对排气进行pH平衡的方法600。在一个示例中，排气成分可以溶解到包含在其中的水中。例如，CO2和其它CO2化合物可与NOx成分一起溶解到水中。CO2和NOx成分可质子化成酸性化合物，其与CO2一起可降低排气的pH值。在某些EGR流率下，排气可能是腐蚀性的。如上所述，通过镀锌发动机，可以容许排气的腐蚀性。然而，可能仍然期望降低排气的酸性。该方法可包括注射氨以中和排气的酸性。这样，氨可被注射到EGR流中，以降低EGR的爆震和腐蚀性的可能性。
在步骤602，该方法包括：估算排气pH。排气pH可以通过pH计被感测或基于排气成分被估算。排气成分可以基于当前替换比例、注射时机和缸体内压力。例如，如果正在燃烧的氢的量增加，则排气pH可以被估算为较低(较强酸性)。作为另一个示例，如果正在燃烧的氨的量增加，则排气pH可以被估算为较高(较弱酸性)。排气pH可以进一步基于EGR冷却器的估算的冷凝物负载，其中较高的冷凝物负载可以对应于酸性或腐蚀性更强的排气。
在步骤604，该方法包括：确定是否EGR是期望的。如果发动机温度大于阈值温度和/或如果NOx排放大于期望的NOx排放量，则EGR可能是期望的。基于点火时机、爆震，偏离期望量的燃烧性，EGR可进一步被期望。如果EGR不是期望的，则在步骤606，该方法可以包括不对排气或冷凝物进行pH平衡。因此，氨可以不被注射到排气流中以对排气进行pH平衡。然而，出于其他原因，氨仍可被注射到排气流中，例如冷却排气和/或加热氨以促进其点火性。
如果EGR是期望的，则在步骤608，该方法包括确定是否氨是期望的。作为一个示例，在较高的发动机负载期间氨可能是期望的。另外地或可选地，基于爆震和/或预燃烧的可能性，氨可能是期望的，如果所使用的氢的量相对较高，则其可能相对较高。如果氨是不期望的，则该方法进行如上所述的步骤606。
如果氨是期望的，则在步骤610，该方法可以包括对排气进行pH平衡。在一个示例中，pH平衡可以包括：在步骤612处将氨注射入排气流中，其中排气流流到发动机作为EGR。因此，氨可以通过由EGR通道注射器和/或排放端口注射器而被注射。在排放端口注射器处的注射可以与排放阀时机一起时控，使得排气被再吸收为EGR。另外地或可选地，pH平衡可以与后处理装置的还原剂请求协同发生，如上所述。用于对排气进行pH平衡的氨的量可以与结合于其水浓度的排气的pH值成比例。随着pH的降低和/或随着水浓度的增加，氨的量增加。另外地或可选地，氨的量可响应于排气中的NOx、CO和CO2的量而增加。
在步骤614，该方法包括确定排气是否被pH平衡。如果排气没有被pH平衡，则在步骤616，该方法包括确定是否满足氨替换比例。氨替换比例对应于包括在替换比例中氨的量，其中替换比例可以包括替他含碳和无碳燃料。
如果不满足氨替换比例，则在步骤618，该方法包括继续将氨注射入EGR流。如果满足氨替换比例，则在步骤620，该方法包括调整替换比例、无碳燃料的比例和/或点火时机。在一个示例中，由于EGR的当前酸度，EGR流率可以少于期望的EGR流率。较少的EGR会导致爆震和预燃烧的可能性高于期望。为了减轻爆震，可以减少氢的量。另外地或可选地，影响点火性和燃烧速率的一个或多个条件可以被调整，这可以减轻爆震和预燃烧。
减少爆震可能性的其他调整可以包括：将水注射到进入歧管中或直接注射到发动机的缸体中。在一个示例中，水可以由于柴油和氢燃料的燃烧而从排气中捕获并且存储在贮存器中。控制器可以向水注射器的致动器发信号以从贮存器抽取水并将水注射到进入歧管中或直接注射到缸体中。另外地或可选地，来自发动机系统各位置(如EGR冷却器)的冷凝物可被扫至发动机。
在一些示例中，调整可以包括：将乙醇注射到进入歧管中或直接注射到发动机的缸体中。注射乙醇可以包括：减少氢、柴油、氨或空气中的一种或多种。
返回至步骤614，如果排气被pH平衡，则在步骤622，该方法包括：确定是否满足氨替换比例。如果满足氨替换比例，则在步骤624，该方法包括保持氨注射量。如果不满足替换比例，则在步骤626，该方法可包括：通过进入端口注射器来注射氨。另外地或可选地，氨可继续通过EGR注射器和/或排放端口注射器而被注射到排气流中。
现在转向图7，其示出了形象地说明发动机运行顺序的时间线700，其示出了响应于无碳燃料的比例来调整点火时机。曲线710示出了氢的相对量，曲线720示出了氨的相对量，并且曲线730示出了没有调整的燃烧混合物的点火性。氢和氨的量是相对于彼此的。虚线732示出了期望的点火性。如上所述，调整点火性可包括：基于选定的替换比例来调整相对于彼此的氢和氨的量。时间沿横坐标增加。
在t1之前，相对于该发动机功率的最大预期氢量，氢的量较高，并且相对于该发动机功率的最大预期氨量，氨的量较低。因此，提供给发动机的氢可能比氨多。由于氢量较高，燃烧混合物的未调整的点火性和燃烧速率可能相对于期望值较高。期望值可以通过向燃烧混合物提供氨和/或EGR来实现。柴油和/或含碳燃料的注射时机可以被延迟以实现期望的注射时机。另外地或可选地，可以延迟进入阀时机，可以减小增压，可以减少空气进气流量，和/或可以增加提供给发动机的水量。这样，可以减少爆震和预燃烧的可能性。
在一个示例中，在t1之前，发动机负载可以相对较低(例如，槽口3或更低)。发动机运行条件可能不适合于高氨量。在t1，发动机负载可增加(例如，至槽口4或5或6)。在t1和t2之间，减少氢的相对量并且增加氨的相对量。在一个示例中，t1和t2之间的替换比例等于t1之前的替换比例的阈值百分比或者在t1之前的替换比例的阈值百分比内，然而，作为氢和氨而被提供的燃料能量之间的差异减少。在一个示例中，阈值百分比为10％至50％、或10％至30％、或10％至20％。未调整的点火性和燃烧速率可以较低并且更接近期望值。被执行以减少点火性和燃烧速率的调整幅度可以小于t1之前的调整幅度。例如，与t1之前相比，柴油的注射时机在t1和t2之间可以较少地延迟。
在t2，发动机负载可以继续增加(例如，至槽口7或8)。在t2与t3之间，将氢的相对量减少到相对较低的量，并且将氨的相对量增加到相对较高的量。在一个实例中，t2与t3之间的替换比例等于t1与t2之间的替换比例的阈值百分比或者在t1与t2之间的替换比例的阈值百分比内和/或t1之前的替换比例的阈值百分比或者在t1之前的替换比例的阈值百分比。氨可以提供比氢更多的燃料能量。燃烧混合物的点火性降低到低于期望的点火性。在t3，增加氢的相对量并且减少氨的相对量，从而导致燃烧混合物的点火性增加到期望的点火性，同时保持替换比例。在t3之后，保持氢和氨的比例，同时满足替换比例。
因此，可以在较大的运行范围内增加多燃料发动机的替换比例。可以调整基于氨和氢的量的点火性和燃烧速率，以在多个发动机负载上提供增强的燃烧条件。这样，可以减少含碳燃料的消耗。
现在转向图8，其示出了说明第一缸体810和第二缸体820的条件的表格800。在一个示例中，第一缸体和第二缸体可以被包括在多燃料发动机的多个缸体中，如图1-4所示。行830示出了提供给第一缸体和第二缸体中的每一个的水量。第一缸体可以包括较多的水量，并且第二缸体可以包括较少的水量。提供给每个缸体的水量可以至少部分地基于缸体的EGR率和其中EGR流至缸体的路线。如上所述，EGR可以通过EGR通道、供体缸体和排气的再吸收/滞留来提供。如果路线包括EGR通道，则由于在EGR冷却器内冷凝的水，提供到缸体的水量可能较高。如果路线包括供体缸体或排气的再吸收/滞留，则水量可以较低。因此，在一个示例中，可以通过调整EGR的路线来调整提供给缸体的水量。EGR可被引导通过EGR通道以增加水量。可替代地，EGR可从供体缸体引导或再吸收/滞留以减少水量。在一个示例中，如果燃烧混合物的点火性较差，则相对于其他EGR流路线可能更期望排气的再吸收。作为另一示例，如果爆震正在发生或可能发生，则通过EGR冷却器的路线可能是更期望的。通过EGR冷却器的路线可以进一步期望减少冷却器的冷凝物负载。从其扫入的冷凝物可以改善燃烧混合物的稀释。
在一个示例中，水量可以基于一个或多个发动机运行条件、环境温度、环境湿度、EGR率和EGR路线来估算。另外地或可选地，可以基于进入空气湿度和排气中的氧的量中的一个或多个来估算水量。提供至缸体的水量可以由于提供的路线EGR而变化，并且由于缸体的位置而变化。例如，对于直列式缸体布置，第一缸体可以接收比最后一个缸体更多的水。缸体的燃烧条件可以基于获悉的到缸体的水分散来校准，其中水分散可以基于EGR流率、空气流率、湿度等。
行840示出了缸体的替换比例。第一缸体可以包括较高的替换比例，并且第二缸体可以包括较低的替换比例。这样，替换比例可以与提供给发动机的每个缸体的水量成比例。替换比例可以与由于水和氢之间的平衡引起的水量成比例。水可以减轻爆震和预燃烧，这可以允许更大量的氢被输送到缸体。
行850示出了第一缸体和第二缸体的主要燃料注射时机。在一个示例中，主要燃料是柴油。较早的柴油注射时机可以包括注射试点注射和主注射，其中试点注射早于主注射。在一个示例中，试点注射可以在吸入冲程期间注射，并且主注射可以在压缩冲程期间注射。后来的主要燃料注射可以包括：仅在接近压缩冲程的TDC注射主注射。
本公开提供了一种方法的支持，该方法包括：响应于提供给被配置为燃烧第一燃料和第二燃料的多燃料发动机的水量而调整替换比例，其中第二燃料不同于第一燃料。该方法的第一示例进一步包括第一燃料是液体燃料并且第二燃料是气体燃料，并且其中水量基于EGR冷却器中的冷凝物的量。该方法的第二示例(任选地包括第一示例)进一步包括其中第一燃料是含碳燃料，并且第二燃料是无碳燃料。该方法的第三示例(任选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中含碳燃料是柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一种或多种。该方法的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中无碳燃料是氢和氨中的一种或多种。该方法的第五示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中响应于EGR中的水量来调整EGR的路线。该方法的第六示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整EGR的路线包括通过EGR通道、供体缸体或EGR再吸收向多燃料发动机提供EGR。该方法的第七示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中EGR再吸收包括调整排放阀时机，以重叠于进入阀打开。
本公开进一步提供了一种系统的支持，该系统包括：配置为提供第一燃料的第一燃料系统，配置为提供第二燃料的第二燃料系统，以及具有存储在非暂时性存储器上的指令的控制器，当执行该指令时，使得控制器确定输送到多燃料发动机的多个缸体中的每个缸体的EGR的量，并且基于EGR的量来调整每个缸体的替换比例。该系统的第一示例进一步包括其中替换比例包括至少一种第一燃料和一种第二燃料，其中第一燃料包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一种或多种，并且其中第二燃料包括氢和氨中的一种或多种。该系统的第二示例(可选地包括第一示例)进一步包括其中替换比例基于提供给多燃料发动机的柴油、氢、氨和乙醇的量。该系统的第三示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中指令还使控制器基于EGR的量来调整点火时机，其中当EGR被引导通过EGR冷却器时，EGR中存在水。该系统的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中随着EGR的量增加，点火时机提前。该系统的第五示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中通过在注射第一燃料的主注射之前注射第一燃料的试点注射使点火时机提前。该系统的第六示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中随着EGR的量增加，替换比例增加。
本公开进一步提供了对一种方法的支持，该方法包括响应于提供给缸体的水量来调整缸体的替换比例，其中替换比例基于包括在燃烧混合物中的柴油、氢、氨和乙醇中的两种或多种，并且通过调整EGR的路线来调整提供到缸体的水量。该方法的第一示例进一步包括调整EGR的路线，包括使EGR流过EGR通道以增加提供到缸体的水量。该方法的第二示例(可选地包括第一示例)进一步包括其中调整EGR的路线包括使EGR从供体缸体流动以减少提供到缸体的水量。该方法的第三示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整EGR的路线包括通过调整排放阀时机来重新吸收EGR以减少提供到缸体的水量。该方法的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整替换比例包括响应于水量增加，通过减少柴油的量并增加氢、氨和乙醇中的一种或多种的量来增加替换比例。
本公开提供了一种方法的支持，该方法包括对包括氨和氢的燃烧混合物的点火性进行调整。该方法的第一示例进一步包括其中燃烧混合物进一步包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精(alcohol)、汽油、煤油、醚和天然气中的一种或多种。该方法的第二示例(可选地包括第一示例)进一步包括其中燃烧混合物还包括乙醇(ethanol)。该方法的第三示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中基于发动机负载来选择替换比例，发动机负载对应于槽口设置。该方法的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整点火性包括调整氨的量和氢的量。该方法的第五示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中响应于点火时机被调整而保持燃烧混合物的替换比例。该方法的第六示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整点火性包括调整EGR流率。该方法的第七示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中基于燃烧混合物的点火性来调整点火时机。该方法的第八示例(任选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整点火时机包括调整柴油注射时机，其中柴油注射时机包括在注射主注射之前注射试点注射。该方法的第九示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中调整点火性进一步包括调整提供给燃烧混合物的水量，并且其中通过增加提供给燃烧混合物的水量来降低点火性。
本公开进一步提供了一种系统的支持，该系统包括：配置为提供第一燃料的第一燃料系统，配置为提供第二燃料的第二燃料系统，以及具有存在非暂时性存储器上的指令的控制器，当执行指令时，使得控制器基于发动机负载来选择替换比例，并且调整包括氨和氢的燃烧混合物的点火性。该系统的第一示例进一步包括其中第一燃料包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一种或多种，并且其中第二燃料包括氨和氢。该系统的第二示例(可选地包括第一示例)进一步包括其中指令进一步使控制器调整氨和氢的比例，同时保持替换比例以调整点火性。该系统的第三示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中指令还使控制器通过调整含碳燃料的注射次数来调整注射时机。该系统的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中指令还使控制器调整EGR路线以调整点火性，其中EGR路线包括通过EGR通道、供体缸体、再吸收和滞留中的一个或多个来提供EGR，并且其中通过EGR通道的冷却器引导EGR来调整燃烧混合物中的水量。
本公开进一步提供了对一种方法的支持，该方法包括通过调整提供给燃烧混合物的氢和氨的每个的量来选择替换比例并调整点火性，其中燃烧混合物进一步包括至少一种基于替换比例的固定量的含碳燃料。该方法的第一示例进一步包括其中至少一种含碳燃料是柴油或汽油，进一步包括另一种含碳燃料，该另一种含碳燃料包括乙醇、氢化衍生可再生柴油(HDRD)和生物柴油中的一种或多种。该方法的第二示例(可选地包括所述第一示例)进一步包括增加氢的量并减少氨的量以增加点火性，进一步包括增加氨的量并减少氢的量以降低点火性。该方法的第三示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中基于替换比例和排气流的pH将氨注射到排气流中。该方法的第四示例(可选地包括先前示例中的一个或多个)进一步包括其中在多燃料发动机中燃烧燃烧混合物，其中多燃料发动机的表面是镀锌的。
在一个实施例中，控制系统或控制器可以具有部署的本地数据收集系统，并且可以使用机器学习来启用基于推导的学习成果。控制器可以通过根据数据集进行数据驱动预测和适配来从一组数据(包括由各种传感器提供的数据)学习并做出决策。在实施例中，机器学习可以涉及由机器学习系统执行多个机器学习任务，诸如受监督的学习、无监督的学习和强化学习。受监督的学习可以包括向机器学习系统呈现一组示例性输入和期望的输出。无监督的学习可以包括通过例如模式检测和/或特征学习的方法来构造其输入的学习算法。强化学习可以包括在动态环境中执行的机器学习系统，然后提供关于正确和错误决策的反馈。在示例中，机器学习可以包括基于机器学习系统输出的多个其他任务。任务可以是机器学习问题，例如分类、回归、聚类、密度估算、降维、异常检测等。在示例中，机器学习可以包括多种数学和统计技术。机器学习算法可以包括基于决策树的学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持向量机(SVM)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似性和度量学习、学习分类器系统(LCS)、逻辑回归、随机森林、K均值、梯度提升、K-最近邻(KNN)、先验算法等。在实施例中，可以使用某些机器学习算法(例如，用于解决可能基于自然选择的约束和无约束优化问题两者)。在一个示例中，算法可用于解决混合整数编程的问题，其中一些分量被限制为整数值。算法和机器学习技术和系统可以用于计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(NLP)、推荐系统、强化学习、构建图形模型等。在示例中，机器学习可以用于车辆性能和控制、行为分析等。
在一个实施例中，控制器可以包括可以应用一个或多个策略的策略发动机。这些策略可以至少部分地基于给定的设备或环境的项目的特性。关于控制策略，神经网络可以接收多个环境和任务相关参数的输入。基于这些输入可以训练神经网络以生成输出，其中输出表示发动机系统应当采取的动作或动作顺序。这对于平衡发动机上的竞争约束可能是有用的。在一个实施例的运行期间，可以通过处理通过神经网络的参数的输入以在输出节点处生成将该动作指定为期望动作的值来进行确定。该动作可以转换成使发动机运行的信号。这可以经由反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。可替代地，控制器的机器学习系统可以使用演化策略技术来调整人工神经网络的各种参数，而不是使用反向传播。控制器可以使用神经网络结构，其函数可能并不总是能够使用反向传播来求解，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有一组表示其节点连接权重的参数。生成该网络的多个副本，然后对参数进行不同调整，并且进行模拟。一旦获得了来自各模型的输出，就可以使用所确定的成功度量来对它们的性能进行评估。选择最佳模型，并且车辆控制器执行该计划以实现期望的输入数据以反映预测的最佳结果场景。另外，成功度量可以是优化结果的组合。这些可以相对于彼此进行加权。
如本文所用，以单数形式列举且以单词“一”或“一个”开头的元素或步骤应理解为不排除所述元素或步骤的复数形式，除非明确说明了此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用不排除也包含所述特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反地陈述，否则，“包括”、“包含”或“具有”具备特定性质的元素或多个元素的实施例可包含不具有所述性质的另外的此类元素。术语“包括”和“其中”被用作普通语言等同于“其包括”和“在其中”等术语。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。
本说明公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本说明描述的具体程序可以表示一个或多个任何数量的处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各动作、运行或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些条件下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而被提供。根据所使用的特定策略，所示出的动作、运行和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、运行和/或功能可以图示地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的普通技术人员所遇到的其它示例。其他这样的示例如果具有权利要求的文字语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们应属于本申请权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括:
调整包括氨和氢的燃烧混合物的点火性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃烧混合物进一步包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一者或多者。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述燃烧混合物进一步包括乙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于发动机负载来选择替换比例，所述发动机负载对应于槽口设置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述点火性包括：调整氨的量和氢的量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于点火时机被调整，从而保持所述燃烧混合物的替换比例。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述点火性包括：调整排气再循环(EGR)流率。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述燃烧混合物的所述点火性来调整点火时机。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，调整所述点火时机包括：调整柴油注射时机，其中，所述柴油注射时机包括在注射主注射之前注射试点注射。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，调整所述点火性进一步包括：调整提供给所述燃烧混合物的水量，并且其中，通过增加提供给所述燃烧混合物的所述水量来降低所述点火性。
11.一种系统，包括：
第一燃料系统，其配置为提供第一燃料；
第二燃料系统，其配置为提供第二燃料；以及
控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的指令，所述指令在被执行时使所述控制器：
基于发动机负载来选择替换比例；并且
调整包括氨和氢的燃烧混合物的点火性。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一燃料包括柴油、氢化衍生可再生柴油(HDRD)、生物柴油、合成气、酒精、汽油、煤油、醚和天然气中的一者或多者，并且其中，所述第二燃料包括氨和氢。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述指令进一步使所述控制器调整氨和氢的比例，同时保持所述替换比例以调整所述点火性。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述指令进一步使所述控制器通过调整含碳燃料的注射次数来调整注射时机。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述指令进一步使所述控制器调整排气再循环(EGR)路线以调整所述点火性，其中，所述EGR路线包括通过EGR通道、供体缸体、再吸收和滞留中的一者或多者来提供EGR，并且其中，通过所述EGR通道的冷却器引导EGR来调整所述燃烧混合物的水量。
16.一种方法，包括:
选择替换比例；和
通过调整提供给燃烧混合物的氢和氨中的每一种的量来调整点火性，其中，所述燃烧混合物进一步包括基于所述替换比例的固定量的至少一种含碳燃料。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述至少一种含碳燃料是柴油或汽油，进一步包括另一种含碳燃料，所述另一种含碳燃料包括乙醇、氢化衍生可再生柴油(HDRD)和生物柴油中的一者或多者。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：增加氢的量并减少氨的量以增加所述点火性，进一步包括：增加氨的量并减少氢的量以降低所述点火性。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：基于所述替换比例和排气流的pH将氨注射到排气流中。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：在多燃料发动机中燃烧所述燃烧混合物，其中，所述多燃料发动机的表面是镀锌的。
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