优化引燃喷射量的双燃料发动机燃烧控制策略的制作方法

本公开整体涉及一种双燃料发动机控制策略，并且更具体地涉及基于相位误差判据来改变引燃燃料的喷射的量。

背景技术：

1、内燃发动机是众所周知的，并且在全世界范围内被广泛用于车辆推进、发电、泵和压缩机的运行以及各种其他工业应用中。在传统操作方案中，燃料与空气在发动机气缸内燃烧，以产生压力的快速升高，并驱动联接到曲轴的活塞。火花点火式发动机通常采用液体石油馏分燃料（诸如汽油）或某些气体燃料（诸如天然气、甲烷、丙烷和各种混合物）。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，关于在燃料（特别是气体燃料）利用方面具有灵活性的发动机和操作策略，业界展开了大量的研究。燃料价格可能波动较大，而各种燃料（诸如气体燃料）可能具有期望的燃烧属性或排放属性，有待加以利用。

2、一种类型的发动机设计可以降低某些排放物的产生量，并且在燃料类型方面具有灵活性，该发动机设计结合了压燃式燃料（诸如柴油）和气体燃料（诸如天然气）两者。压燃式燃料和火花点火式气体燃料各自兼具优点和缺点两者，而双燃料发动机策略试图平衡此类因素。柴油燃料相对容易压燃，但往往会产生某些不期望的排放物。气体燃料的燃料质量可能会因气体燃料的类型和来源而异。例如，甲烷含量相对较高的气体燃料往往比含有某些较长链烃的气体燃料相对不易压燃，并且因此，不同的燃料共混物可能具有不同程度的爆震倾向或产生其他形式的不期望燃烧的倾向。

3、在双燃料应用中，通常期望在可行的情况下利用尽可能少的液体燃料（诸如柴油燃料），因为即使柴油燃烧量很小，仍可能会产生不期望的排放物，而且成本比气体燃料更高。尽管燃烧科学家已尝试使用相对极少量的柴油燃料来引燃较大量的气体燃料，但实践和商业上的成功往往难以实现，尤其是当可用气体燃料的燃料质量或成分发生变化时，这一问题更加复杂。美国专利第6,032,617号（willi等人）中公开了一种采用柴油引燃燃料来点燃天然气的双燃料发动机的一个示例。

技术实现思路

1、在一个方面，一种操作发动机系统的方法包括：在第一发动机循环中，将引燃燃料的较早喷射和较晚喷射直接注入到发动机的气缸中；以及在该第一发动机循环中，使该引燃燃料自燃以点燃该气缸中的主燃料。该方法还包括：接收指示该第一发动机循环中该气缸中的热释放的数据；以及将该数据与针对该较早喷射的第一相位误差判据和针对该较晚喷射的第二相位误差判据进行比较。该方法还包括：基于将该数据与该第一相位误差判据和该第二相位误差判据进行比较，改变后续发动机循环中该引燃燃料的至少一次喷射的量。

2、在另一方面，一种发动机系统包括发动机，该发动机具有形成在其中的气缸和能够在该气缸中移动的活塞。该发动机系统还包括：直接燃料注入器，该直接燃料注入器被布置成将引燃燃料的引燃喷射直接注入到该气缸中；和主燃料进给阀，该主燃料进给阀用于将主燃料引入该气缸中以供燃烧。该发动机系统还包括燃料控制系统，该燃料控制系统具有传感器和燃料供给控制单元，该传感器被构造成产生指示该气缸中的热释放的数据。该燃料供给控制单元被构造成将该数据与第一发动机循环中针对该引燃燃料的较早喷射和针对该引燃燃料的较晚喷射的相位误差判据进行比较。该燃料供给控制单元还被构造成基于将该数据与该相位误差判据进行比较，改变后续发动机循环中该引燃燃料的至少一次喷射的量。

3、在又一方面，一种双燃料控制系统包括燃料供给控制单元，该燃料供给控制单元被构造成接收指示气缸中在第一发动机循环中由燃料充量的燃烧产生的热释放的数据，该燃料充量包括主燃料和多次喷射的自燃引燃燃料。该燃料供给控制单元还被构造成：将该数据与直接注入的引燃燃料的多次自燃喷射的相位误差判据进行比较；以及基于该数据与该相位误差判据的该比较来产生燃烧相位误差信号。该燃料供给控制单元还被构造成基于该燃烧相位误差信号来输出引燃燃料注入命令，该引燃燃料注入命令改变后续发动机循环中该引燃燃料的至少一次喷射的量。

1.一种操作发动机系统（10）的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中接收数据包括接收经由缸内压力传感器产生的指示热释放率（hrr）的数据；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中改变所述量包括根据第一指标来改变较早喷射的所述量以及根据与所述第一指标不同的第二指标来改变第二喷射的所述量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述改变包括闭环改变，并且所述第一指标和所述第二指标中的每一者包括基于正时的燃料燃烧指标。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一指标包括相对较大的燃料燃烧量的曲柄角度指标，并且所述第二指标包括相对较小的燃料燃烧量的曲柄角度指标。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述引燃燃料包括压燃式液体燃料，并且所述主燃料包括气体燃料；并且

7.一种发动机系统（10），所述发动机系统包括：

8.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述相位误差判据包括基于热释放率（hrr）的限值；并且

9.根据权利要求7或8所述的发动机系统，其中：

10.根据权利要求7至9中任一项所述的发动机系统，其中所述燃料供给控制单元还被构造成根据至少一个基于正时的燃料燃烧指标来改变所述量。

11.根据权利要求10所述的发动机系统，其中所述至少一个基于正时的燃料燃烧指标包括针对所述较早喷射的用于相对较大的燃料燃烧量的第一曲柄角度指标，并且第二指标包括针对所述较晚喷射的用于相对较小的燃料燃烧量的第二曲柄角度指标。

12.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述相对较大的燃料燃烧量包括50%或更大的燃料燃烧量，并且相对较少的燃料燃烧量包括小于50%的燃料燃烧量。

13.一种双燃料控制系统（70），所述双燃料控制系统包括：

14.根据权利要求13所述的双燃料控制系统，其中所述相位误差判据包括第一基于hrr的限值和第二基于hrr的限值，所述第一基于hrr的限值和所述第二基于hrr的限值分别特定于所述第一发动机循环中所述多次喷射中的较早喷射和较晚喷射。

15.根据权利要求13或14所述的双燃料控制系统，其中所述燃料供给控制单元还被构造成输出多个引燃燃料注入命令，所述多个引燃燃料注入命令根据基于正时的燃料燃烧指标来在多个后续发动机循环闭环中的每个后续发动机循环闭环中改变所述引燃燃料的至少一次喷射的量。