起動以氣態燃料和引燃燃料為燃料的發動機制造技術

在低溫時起動采用引燃燃料的以氣態燃料為燃料的發動機是有挑戰性的，這是因為所述燃料的可點燃性和燃燒效率降低，并且發動機機油的粘度升高。一種用于起動采用引燃燃料的以氣態燃料為燃料的壓燃式內燃機的技術包括：確定正常起動條件和冷起動條件中的一者；在所述正常起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第一壓力時，將所述引燃燃料引入所述內燃機的燃燒室中；在所述冷起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第二壓力時，將所述引燃燃料引入所述燃燒室中，所述第二壓力高于所述第一壓力；以及選擇性地將所述氣態燃料引入所述燃燒室中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請涉及一種起動以氣態燃料和引燃燃料為燃料的內燃機的技術，并且更具體地涉及冷起動發動機。
技術介紹
當冷起動內燃機時，燃料的可點燃性和燃燒效率降低。在本公開的上下文內，冷起動被定義為在較冷環境下起動發動機，例如，當環境空氣溫度低于預定的值使得燃料在正常起動過程下不能點燃時。對于以狄塞爾循環工作的發動機，在壓縮沖程接近結束時在燃燒室中形成的溫度和壓力提供適于燃料的自燃的條件。當環境空氣溫度降低，在壓縮沖程結束時可達到的溫度就會降低，并且因此這種燃料的可點燃性和燃燒效率也會降低。隨著環境空氣溫度進一步地降低，最終，燃燒室溫度在燃燒室內的壓力下將會下降到低于燃料自燃溫度，并且燃料將不點燃。公知的是，使用引燃燃料(諸如柴油)點燃狄塞爾循環內燃機中的氣態燃料。對于在采用常規的壓縮比的內燃機中以可靠的方式發生壓燃而言，典型氣態燃料諸如天然氣的自燃溫度是過高的。出于這個原因，稍后在壓縮沖程中引入通過壓燃來點燃的少量柴油燃料，并且柴油燃料燃燒引發其中氣態燃料點燃。在冷起動條件中，在從儲罐中泵送時采用柴油輸送泵加熱器將柴油燃料加熱至高于凝點溫度。另外，公知的是，采用電缸體加熱器加熱發動機機油和發動機冷卻液。然而，一些管制地區缺少必要基礎設施支持普遍使用電缸體加熱器。作為替代，在極冷環境中，采用其中
溫度被維持高于環境空氣溫度的溫室容納一臺或多臺車輛，雖然這些溫室在特性上仍遠低于0攝氏度。以柴油為燃料的冷卻液加熱器泵系統還用于將溫水泵送通過冷卻液回路以預熱發動機。對于以氣態燃料和另一燃料為燃料的發動機，公知的是，在冷起動發動機時增加采用的氣態燃料量。一般來說，當以氣態燃料為燃料時，排放減少。Ulrey等人在2009年6月16日公布的美國專利號7,546,834中公開了一種多燃料發動機，所述多燃料發動機以氣態燃料和/或液態燃料為燃料，并且當所述多燃料發動機冷起動(未經預熱)時，優選的是，在排放控制設備已到達其工作溫度前，使用氣態燃料減少起動排放。在燃料效率降低的情況(諸如冷起動)下，期望減少排放。在處于極冷起動溫度過程中，以氣態燃料或其他燃料起動由于降低的可點燃性和燃燒效率而具有挑戰性?，F有技術缺少用于冷起動以氣態燃料和引燃燃料為燃料的內燃機的技術。本方法和裝置提供一種用于冷起動這種內燃機的技術。
技術實現思路
一種用于起動采用引燃燃料的以氣態燃料為燃料的壓燃式內燃機的改進方法包括：確定正常起動條件和冷起動條件中的一者；在所述正常起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第一壓力時，將所述引燃燃料引入所述內燃機的燃燒室中；在所述冷起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第二壓力時，將所述引燃燃料引入所述燃燒室中，所述第二壓力高于所述第一壓力；以及選擇性地將所述氣態燃料引入所述燃燒室中。所述第二壓力高于所述第一壓力，以便在冷起動過程中噴射引燃燃料的同時，防止引燃燃料壓力下降到低于噴射壓力。更具有挑戰性的是在冷起動過程中維持合適的引燃燃料噴射壓力，因為加壓引燃燃料的泵相較于正常起動情況而言變得更慢，從而導致花費更多時間加壓引燃燃料。另外，相較于正常起動情況，在冷起動過程中，引入更多引燃燃料。引燃燃料可由所述發動機
的功率輸出裝置機械驅動的泵加壓。或者，引燃燃料可由電驅動泵加壓，使得可以在所述引燃燃料已被加壓后盤車起動所述發動機。當環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者低于相應溫度閾值時，冷起動條件存在。所述第二壓力可以根據所述相應溫度閾值確定。第一引燃燃料噴射正時可替代地通過以下方式確定：確定引燃燃料壓力升高速率何時升高超過預定的值；以及在所述引燃燃料壓力升高速率超過所述預定的值后、在引入所述引燃燃料以使所述引燃燃料升高超過所述第二壓力前，等待預定量的時間。可以監測所述控制器溫度，以便確定所述發動機最近是否運行。當控制器溫度和蓄電池溫度中的一者比所述環境空氣溫度大預定容限時，可以采用第一冷起動校準，并且當所述控制器溫度和所述蓄電池溫度中的一者小于所述環境空氣溫度與所述預定容限的總和時，可以采用第二冷起動校準。所述氣態燃料是生物氣、二甲醚、乙烷、氫氣、垃圾填埋氣、液化天然氣、液化丙烷氣、甲烷、天然氣和丙烷中的至少一者。所述引燃燃料是任何可壓燃的燃料，并且示例性的引燃燃料是柴油。在優選實施方式中，相較于所述正常起動條件過程中的噴射起動正時，當所述冷起動條件存在時，可將噴射起動正時提前。噴射起動正時可以根據環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者確定?；蛘?，或另外地，噴射起動正時可以根據引燃燃料噴射量確定。在優選實施方式中，相較于所述正常起動條件過程中的燃料噴射量，當所述冷起動條件存在時，可使燃料噴射量增加。燃料噴射量可以根據環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者確定。一種以氣態燃料和引燃燃料為燃料的改進的內燃機包括氣態燃
料供源和引燃燃料供源。泵送裝置加壓從所述引燃燃料供源接收的引燃燃料。燃料噴射器與所述泵送裝置流體連通并被配置成將引燃燃料直接引入所述內燃機的燃燒室中。所述控制器可操作地與所述泵送裝置和所述燃料噴射器連接，并被編程為執行以下操作：當起動所述內燃機時，命令所述泵送裝置加壓所述引燃燃料；確定正常起動條件和冷起動條件中的一者；在所述正常起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第一壓力時，命令所述燃料噴射器將所述引燃燃料引入所述燃燒室中；以及在所述冷起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第二壓力時，命令所述燃料噴射器將所述引燃燃料引入所述燃燒室中，所述第二壓力高于所述第一壓力。所述第二壓力高于所述第一壓力，以便在冷起動過程中噴射引燃燃料的同時，防止引燃燃料壓力下降到低于噴射壓力。可將所述控制器編程為命令起動電動機來盤車起動所述內燃機，以使所述泵送裝置由于所述盤車起動來對所述引燃燃料加壓。或者，可將所述控制器編程為命令所述起動電動機在所述引燃燃料壓力升高超過(a)所述正常起動條件過程中的所述第一壓力以及(b)所述冷起動條件過程中的所述第二壓力后，盤車起動所述內燃機。所述燃料噴射器可與所述氣態燃料供源流體連通并被配置成將氣態燃料直接引入所述燃燒室中。所述控制器被編程為選擇性地命令所述燃料噴射器引入所述氣態燃料?；蛘?，可存在氣態燃料噴射器，所述氣態燃料噴射器與所述氣態燃料供源流體連通并被配置成將氣態燃料直接引入所述燃燒室中。可將所述控制器進一步編程為選擇性地命令所述氣態燃料噴射器引入所述引燃燃料。位于所述氣態燃料供源下游的截止閥可由所述控制器命令在所述冷起動條件過程中將所述氣態燃料供源與所述燃燒室流體斷開。在優選實施方式中，壓力調節裝置向所述燃料噴射器或所述氣態燃料噴射器供應氣態燃料。所述壓力調節裝置與所述氣態燃料供源流體連通以基于引燃燃料壓力來調節氣態燃料壓力。附圖說明圖1是根據第一實施方式的以氣態燃料和引燃燃料為燃料的內燃機的示意圖。圖2是根據第二實施方式的以氣態燃料和引燃燃料為燃料的內燃機的示意圖。圖3是根據第一實施方式的用于圖1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于起動采用引燃燃料的以氣態燃料為燃料的壓燃式內燃機的方法，所述方法包括：確定正常起動條件和冷起動條件中的一者；在所述正常起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第一壓力時，將所述引燃燃料引入所述內燃機的燃燒室中；在所述冷起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第二壓力時，將所述引燃燃料引入所述燃燒室中，所述第二壓力高于所述第一壓力；以及選擇性地將所述氣態燃料引入所述燃燒室中。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.11 CA 2,842,7291.一種用于起動采用引燃燃料的以氣態燃料為燃料的壓燃式內燃機的方法，所述方法包括：確定正常起動條件和冷起動條件中的一者；在所述正常起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第一壓力時，將所述引燃燃料引入所述內燃機的燃燒室中；在所述冷起動條件過程中，當所述引燃燃料壓力升高超過第二壓力時，將所述引燃燃料引入所述燃燒室中，所述第二壓力高于所述第一壓力；以及選擇性地將所述氣態燃料引入所述燃燒室中。2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括盤車起動所述內燃機，以便加壓所述引燃燃料。3.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括在引燃燃料壓力升高超過(a)所述正常起動條件過程中的所述第一壓力以及(b)所述冷起動條件過程中的所述第二壓力后，正時盤車起動所述內燃機。4.根據權利要求1所述的方法，其中當環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者低于相應溫度閾值時，所述冷起動條件存在。5.根據權利要求4所述的方法，其中所述第二壓力根據所述相應溫度閾值而變。6.根據權利要求4所述的方法，其進一步包括：監測控制器溫度和蓄電池溫度中的一者；當所述控制器溫度和所述蓄電池溫度中的一者比所述環境空氣溫度大預定容限時，采用第一冷起動校準；以及當所述控制器溫度和所述蓄電池溫度中的一者小于所述環境空氣溫度與所述預定容限的總和時，采用第二冷起動校準。7.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括：確定引燃燃料壓力升高速率何時升高超過預定的值；以及在所述引燃燃料壓力升高速率超過所述預定的值后、在引入所述引燃燃料以使所述引燃燃料升高超過所述第二壓力前，等待預定量的時間。8.根據權利要求1所述的方法，其中當所述冷起動條件存在時，其進一步包括相較于所述正常起動條件過程中的噴射起動正時，噴射起動正時提前。9.根據權利要求8所述的方法，其中噴射起動正時根據以下至少一者確定：環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者和引燃燃料噴射量。10.根據權利要求1所述的方法，其中當所述冷起動條件存在時，其進一步包括相較于所述正常起動條件過程中的引燃燃料噴射量來增加引燃燃料噴射量。11.根據權利要求10所述的方法，其中引燃燃料噴射量根據環境空氣溫度、進氣溫度、蓄電池溫度、控制器溫度、發動機冷卻液溫度、發動機機油溫度、氣態燃料溫度和引燃燃料溫度中的至少一者確定。12.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣態燃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：W·費，J·D·沃爾克，
申請(專利權)人：西港電力公司，
類型：發明
國別省市：加拿大;CA