专利名称：多燃料共用轨道发动机的控制的制作方法
技术领域：
本公开大体涉及发动机的操作，且更具体地涉及控制构造成燃烧多种类型的燃料的发动机的喷射过程。此外，本公开涉及一种用于控制发动机的喷射过程的控制系统以及一种构造成燃烧多种类型的燃料的发动机。
背景技术：
发动机——例如共用轨道发动机，且特别是中速共用轨道发动机——可构造成利用多种类型的燃料来运转。这些发动机称为多燃料发动机。燃料的类型包括例如柴油(D0)、船用柴油(MDO)和重燃料油(HF0)。当供给到发动机以用于燃烧时，这些燃料的粘度可从
2.5cSt 至 16cSt 不等。通常，燃料经同一个喷射系统——例如经同一个喷嘴——供给到发动机的燃烧室。通过调节喷射阀打开的时间段，可以控制输送到燃烧室的燃料量。喷射过程受燃料粘度并因此受供给到发动机的燃料的类型影响。因此，当改变用来运行发动机的燃料的类型时，也会影响关键发动机控制功能，诸如最大扭矩输出的限制和发动机起动性能的优化。在多燃料发动机中，已采用各种方式来克服不同类型的燃料的影响。例如，US4, 955，345公开了利用燃料粘度修正来控制多燃料发动机。具体而言，脉冲持续时间中燃料流动的部分的持续时间响应于燃料组分和燃料温度而变化，以便补偿燃料混合物的粘度的变化。US5, 706，780公开了一种用于确定柴油发动机中的燃料性质的装置并且还公开了基于所确定的燃料性质来修正燃料喷射量或排气再循环量。US2009/0299609A1公开了一种机车发动机多燃料控制系统，该控制系统用于通过依赖于燃料特性作出的各种控制来独立于燃料类型操作发动机，从而调节发动机的运转以应对不同燃料特性。在发动机控制领域内，US2008/0162016A1、EP1905 990A1 和 EP2 098 707A1 也公
开了用于针对燃料类型来调节发动机的运转的方法。此外，发动机常常适于利用除化石燃料外的替代燃料来运转。替代燃料包括例如第一代生物燃料(例如，棕榈油、菜籽油、基于动物脂肪的油)和第二代生物燃料(例如，由非食物品种、即废生物质制成的油)。第二代生物燃料的一个示例为从例如木料或农业废料诸如小麦或玉米的茎干、草、木料、木屑、葡萄和甘蔗的热解获得的“热解油”。鉴于大量品种的燃料，需要一种控制策略来补偿各种燃料的专有特征对发动机运转的影响，并且特别是需要一种补偿燃料粘度对喷射过程——例如由喷射器输送的燃料的量——的影响的控制策略。本文还将该燃料的量称为输送率或喷射器输送率。本公开至少部分针对于改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
发明内容
根据本公开的第一方面，公开了用于控制构造成利用多种类型的燃料来运转的发动机的喷射过程的方法。该方法可包括以下步骤:接收指示待输送的燃料的请求量的燃料量请求；接收指示为了使发动机运转而提供的燃料的类型的至少一个物理参数；提供包括依赖于该至少一个物理参数的控制参数的脉谱图；读取与至少一个物理参数相关的控制参数；基于控制参数和燃料的请求量来确定用于喷射过程的喷射参数；以及基于喷射参数来操作发动机。根据本公开的另一方面，公开了用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机的喷射过程的控制系统。所述系统可包括用于接收指示所请求的待输送到发动机的燃料量的燃料量请求的界面，例如操作员界面。所述系统还可包括用于在发动机运转期间测量诸如燃料温度和/或燃料粘度等物理参数的测量单元，其中该物理参数可指示为了使发动机运转而提供的燃料的类型。所述系统还可包括构造成执行例如上述用于控制喷射过程的方法的控制单元。根据另一方面，公开了构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机。所述发动机可包括至少两个燃料箱、燃烧室、喷射系统和用于控制发动机的喷射过程的控制系统，所述喷射系统与燃料箱和燃烧室流体连接并且构造成喷射从至少两个燃料箱中的至少一个提供的燃料。此发明公开的其它特征和方面将从以下描述和附图显而易见。
图1是多燃料内燃发动机的示意性框图；图2是图示了指示如适用于单次喷射的阀电流与时间的关系的曲线的图；图3是图示了由图2所示的阀操作所致的喷射速率与时间的关系的图；图4是大体图示了多燃料发动机的控制过程的流程图；图5示出了多燃料发动机的燃料专有控制过程中的启转(cranking)燃料极限的确定的流程图；图6是包括依赖于燃料温度和冷却剂温度的启转燃料极限的值的脉谱图；图7是图示了多燃料发动机的燃料专有控制过程的喷射持续时间的确定的流程图；图8是提供所请求的喷射器输送率所需的MDO和HFO的示例性喷射持续时间的表格；图9是图示了图8的表格中针对MDO和HFO的燃料专有输送率与喷射持续时间的关系给出的依赖性的曲线图；图10是将用于MDO的输送率-喷射持续时间曲线与利用用于HFO的喷射的特性粗略估计的MDO的输送率-喷射持续时间曲线的最佳拟合进行比较的曲线图；图11是对于一组共用轨道压力值用于HFO的最短喷射持续时间的脉谱图；图12是对于一组所要求的喷射器输送率和一组共用轨道压力值用于HFO的特性系数(HF0权重因子)的脉谱图；以及图13是用于一组共用轨道压力值以及用于MDO和HFO的燃料专有持续时间参数的脉谱图。
具体实施例方式以下是对本公开的示例性实施例的详细描述。文中所述和附图所示的示例性实施例旨在教导本公开的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本公开。因此，示例性实施例并非旨在成为且不应该被认为是对专利保护范围的限制性说明。相反，专利保护范围应该通过所附权利要求来限定。本公开可部分基于以下发现:在利用脉谱图来确定控制参数的控制系统中，通过对应于燃料类型的物理参数来扩展脉谱图的维度(dimension)允许容易地使已有的控制系统适于供多燃料发动机使用。本公开还可部分基于以下发现:将控制过程中的启转燃料极限调节为冷却剂的温度可改善发动机起动性能，这是因为冷却剂温度在一些情形中可指示发动机处于待命模式下的持续时间。此外，本公开可部分基于以下发现:燃料喷射系统的特征可在于所输送的燃料流(喷射器输送率)对喷射持续时间的特定依赖性。这种特性依赖性可针对一种燃料类型推定并且可通过该喷射系统专有的系数和该燃料专有的喷射持续时间参数(通常为最大持续时间)来描述。通过针对不同燃料调节喷射持续时间参数，然后可利用相同的系数来粗略估计该不同燃料的输送量。例如，可通过利用针对HFO推定的系数并使喷射持续时间参数适合MDO来粗略估计喷射器输送率对用于MDO的喷射持续时间的依赖性。燃料类型的改变可由在喷射之前测量的燃料的物理参数——例如燃料粘度和/或燃料温度——指示。本文公开的方法可改善与轨道压力管控有关的发动机性能和用于不同燃料的发动机起动特性。参照图1，多燃料发动机系统10可包括用于接收输入参数的界面12、用于从界面12接收请求的控制单元14和由控制单元14控制的发动机16。界面12可以是接收来自多燃料发动机系统10的操作员的输入的操作员界面和/或接收来自上级——例如自动化——控制系统的输入的界面。控制单元14可包括一个或多个处理器和一个或多个存储单元，该存储单元用于存储脉谱图，该脉谱图包含在控制单元14中执行的控制过程内用于例如导出用于运行发动机16的一个或多个控制参数的值。发动机16可以是共用轨道发动机，例如中速或低速共用轨道发动机。发动机16可包括燃烧单元18以及用于储存可为了使发动机16运转而提供的不同类型的燃料的至少两个燃料箱20A和20B。通常，可在不同温度下向发动机提供不同燃料。例如，MDO可在约40° C的温度下提供，而HFO可在150° C的温度下提供。因此，图1的发动机系统10还可包括加热系统以在所期望的温度下提供燃料。喷射单元22与燃料箱20A、20B流体连接并且构造成将受控量的燃料喷射到燃烧单元18中以用于启动内部燃烧过程。发动机16还可包括构造成在通过喷射单元22喷射之前测量燃料温度的测量单元
24。此外或备选地，测量单元24可构造成测量燃料在喷射之前的粘度。测量单元24可包括例如用于测量燃料的温度或粘度的传感器。此外，测量单元24可构造成测量为了冷却发动机16且具体而言冷却喷射单元22的喷嘴而提供的冷却剂的冷却剂温度。例如，在共用轨道系统中，喷射单元22可包括用于每个气缸的喷射阀并且该阀可由控制单元14通过提供阀电流来操作。相对于时间示出的用于单次喷射的阀电流曲线26的一个示例在图2中示出。在当前开始时间tS(K，阀电流可增大且然后维持在最大电流值。然后，在第一时间段之后，电流可减小并维持在第二电流值直至该电流在总时间段之后可减小为零从而再次关闭阀。总时间段可以是喷射过程的控制参数并且在本文中称为喷射持续时间tw，dur。在图3中，针对可通过图2所示的阀操作产生的燃料喷射过程示意性地图示了用于燃料喷射的喷射速率曲线28的示例。通过相对于当前开始时间ts%的一定延迟，燃料喷射可在喷射开始时间tsra开始，并且燃料可以以连续升高的速率喷射直至达到最大喷射速率。喷射速率然后可例如以比在喷射阀的升高期间高的速率减小为零。曲线28所封闭的区域30指示在单次喷射期间喷射到燃烧单元18中的燃料量。在图4中，示出了用于控制发动机运转的过程的流程图。该过程可引起适应燃料的发动机运转，具体而言适应燃料的喷射。将结合图5和6介绍与启转发动机有关的第一燃料专有控制方面。与确定用于喷射过程的喷射持续时间有关的第二燃料专有控制方面的细节将结合图7至13介绍。参照图4，在用于控制发动机运转的过程中，可例如从诸如操作员接口等接口接收(步骤40)燃料量输送请求。例如，该请求可指示多燃料发动机应在处于待命模式下一段时间之后起动或者应增大或减小输出功率。然后可使所请求的燃料量适于发动机运转的特定条件(步骤42)。例如，请求量可以高于适用于特定条件的阈值水平(极限)，且因此可使请求量适合允许极限。发动机运转的特定条件可由发动机类型、燃料类型、发动机的运转位置等决定。可针对燃料执行极限的调节。例如，可提供测得的燃料温度和/或燃料粘度并将它们用于如结合图5和6所述的调节。然后可基于原始请求或调节后的燃料量来确定所期望的发动机运转(步骤44 )。所期望的发动机运转模式可以体现为例如喷射模式、待喷射的燃料量、用于实现该量的任何特定喷射正时以及例如进气系统的任何其它运转模式。对于所期望的发动机运转模式，然后可确定一个或多个发动机参数(步骤46)。发动机参数的示例包括诸如喷射模式和/或喷射持续时间等参数。可针对燃料来进行发动机参数的确定。例如，可提供测得的燃料温度和/或燃料粘度以如结合图7至13所述确定喷射参数。基于所确定的发动机参数，执行发动机运转(步骤48)。对于发动机的起动阶段(也称为发动机的启转)，图5显示了用于针对用来起动发动机的特定燃料来调节所请求的燃料量(图4的步骤42)的示例性流程图。可能需要确定为了起动发动机而喷射的燃料量。一般而言，最大燃料量可取决于各种条件，诸如发动机、喷射系统、可接受的起动期间的排气的污染程度和起动发动机所需的时间。因此，允许喷射的最大燃料量可通过各种极限在控制单元内限定，所述极限的其中一个是所谓的启转燃料极限。在图5的用于控制发动机运转的过程中，确定启转燃料极限(步骤52)首先需要接收计划喷射到燃烧室中的燃料的物理参数(步骤50)。例如，可利用例如定位在喷嘴之前的燃料过滤器处的传感器来测量燃料温度和/或燃料粘度。此外或备选地，可测量为了冷却多燃料发动机而提供的冷却剂的冷却剂温度。此外，为用于控制发动机运转的过程提供启转燃料极限脉谱图54，该脉谱图的值可用来在步骤52中确定启转燃料极限。启转燃料极限脉谱图54的一个示例在图6中示出。如上所述，启转燃料极限是在发动机的启转期间允许喷射到燃烧室中的燃料量的上限值。启转燃料极限可作为指示每冲程体积(mmVStk)的值。例如，启转燃料极限脉谱图54可提供用于若干燃料温度例如40° C、60° C、80° CUOO0 C、120° C、140° C和150° C的启转极限值并且还可包含用于一组冷却剂温度例如0° C、25° C、50° C、75° CUOO0 C、125° C和150° C的值。一般而言，采用较高启转燃料极限可增加在启转期间喷射的燃料的量。具体而言，为粘度较低的燃料采用较高启转燃料极限可引起较长的喷射持续时间和因此所喷射的燃料流的增大。在启转极限脉谱图54内，启转燃料极限值可随着燃料温度升高而增大并随冷却剂温度降低而减小，如通过箭头56和58所示。启转燃料极限脉谱图54内的这种示例性依赖性指示，为了为具有较低粘度(较高燃料温度)的燃料提供所请求的燃料量，可采用较高的启转燃料极限。比较使用HFO或MDO的启转过程，由于HFO的粘度与MDO相比降低(在启转阶段，对于接近喷嘴的燃料而言可能不会实现燃料的加热)，一般可采用较长的喷射持续时间以引起相似的燃料量喷射到燃烧室中。因此，如图6所示的脉谱图中提供采用增大的HFO启转燃料极限与喷射MDO的情形相比可增大在启转期间喷射的HFO的量。如图6中可见，对于HFO而言在150°的启转燃料极限值大于对于MDO而言在40°的启转燃料极限值。因此，通过增加指示燃料类型的维度来调节启转燃料极限脉谱图54可改善多燃料发动机的起动。另外或备选地，可向启转燃料极限脉谱图54提供另一个维度以指示启转燃料极限随发动机速度的变化。而且，另外或备选地，冷却剂温度可以是如图6所示的启转燃料脉谱图54的又一个参数。冷却剂温度可被用作发动机已处于待命模式下多长时间的指标。具体而言，在长时间处于待命模式下(即较低的冷却剂温度)的情况下测量冷却剂温度并增大启转燃料极限一般可改善发动机——特别是利用加热后的燃料运转的发动机——的起动。回到图5，在步骤50中接收的一个或多个物理参数可提供被提供给喷射器的燃料类型和发动机处于待命模式下的持续时间的指示。通过针对测得的燃料温度和/或冷却剂温度和/或发动机速度从启转燃料极限脉谱图54读取相应的启转燃料极限，可确定启转燃料极限(步骤52)。除启转燃料极限外，在发动机运转期间可采用另外的极限56 (极限I和极限2在图5中示例性地示出)。当赋予燃料极限时，随后可考虑极限56 (步骤58)。通常，可推断燃料极限为从所确定的启转燃料极限和极限56中选择的最小极限。然后，可选择所请求的燃料量和所确定的燃料极限中的最小一者(步骤60)并将其设置为用于确定控制过程的所期望的发动机运转模式(图4中的步骤44)的输入参数。在图7中，用于确定单次喷射的喷射持续时间的流程图作为用于针对燃料确定发动机参数(图4的步骤46)的示例示出。具体地，可接收例如在图5的步骤60中确定的所期望的喷射体积(步骤70)和燃料的物理参数，例如燃料的温度或粘度(步骤72)。然后，可基于物理参数和最短持续时间脉谱图76 (其一个示例在图11中示出)、权重因子脉谱图78 (其一个示例在图12中示出)和持续时间参数脉谱图80 (其一个示例在图13中示出)来确定(步骤75)喷射持续时间。最短持续时间脉谱图76可包括例如针对共用轨道的各种轨道压力(例如，针对0MPa、25MPa、50MPa、55MPa、100MPa、125MPajP 150MPa)为 HFO 确定的最短持续时间(以 μ s为单位)。可基于以下概念来确定(步骤74)喷射持续时间:在喷射系统中，可针对不同类型的燃料采取相似的在不同的喷射持续时间输送的燃料量的一般行为。例如，图8示出了对于各种喷射持续时间(以μ s为单位)在150MPa的共用轨道压力下MDO和HFO的输送燃料量(以mm3/Stk为单位的输送率)的表格。图9将对应的输送率-喷射持续时间依赖性作为用于MDO的曲线90和用于HFO的曲线92示出。一般而言，喷射阀打开的时间越长，可输送的燃料就越多。如在图9中可见，HFO可需要较长的喷射持续时间以由于其较大的粘度而输送相同的燃料量。例如，为了输送400mm3/Stk的MD0，对于特定喷射模式而言，可能需要2000 μ s的喷射持续时间，而对于相同的喷射模式，HFO可能需要2800 μ s的喷射持续时间。对于较长的喷射持续时间(大于约500μ S)，可提供喷射量在该喷射持续时间的基本线性的行为，而对于小的喷射持续时间，可减小喷射量。然而，由于曲线90和92 —般相似地表现，因此可通过用于HFO的输送率喷射曲线来粗略估计用于例如MDO的输送喷射持续时间曲线。这例如在图10中可见，图10示出了通过HFO曲线92Α粗略估计的MDO曲线90Α的粗略估计。回到图7，可利用以下用于喷射持续时间DURq的公式从最短持续时间脉谱图76、权重因子脉谱图78、持续时间参数脉谱图80和对于提供给燃烧室的燃料测得的确定燃料类型的物理参数得出喷射决定: DURQ=DURfflin+fff (DURmax-DURmin)其中URmin是喷射燃料的最短持续时间，DURmax是用于限定喷射持续时间参数(DURmax-DURmin)的最长持续时间，Wf是权重因子。如图11所示，最短持续时间DURmin可随着轨道压力升高而降低，因为较高的压力减小了将燃料推入燃烧室中所需的时间。权重因子Wf主要体现发动机及其喷射系统的特征并且可提供依赖于所期望的喷射体积的系数，该系数可具有例如在O与7之间的值。I的权重因子可产生最大燃料输送量。示例性权重因子脉谱图在图12中示出。如图13所示，喷射持续时间参数脉谱图80中的喷射持续时间参数DURmax-DURmin的值可随着轨道压力升高而减小。此外，喷射持续时间参数的值对于具有较小粘度的燃料而言可较大。因此，图12的喷射持续时间参数脉谱图80可包括用于喷射持续时间参数DURmax-DURmin在不同燃料温度下的值的第二维度。用于MDO的40° C和用于HFO的150° C的燃料温度的示例性值在图13中示出。提供包括依赖于体现燃料类型的物理参数(例如燃料温度)的控制参数“喷射持续时间参数”的脉谱图可允许对不同类型的燃料使用单个权重因子脉谱图。换言之，可通过如上文所述并在图10中示出的HFO输送率-喷射持续时间曲线在最佳拟合中粗略估计MDO输送率-喷射持续时间曲线。再参照图7，喷射持续时间可作为发动机参数输出(步骤82)并用来操作发动机(例如,在图4的步骤46中)。换言之，通过实现通过在喷射持续时间参数脉谱图80中提供适合燃料的值可使HFO输送率曲线移动以接近地匹配MDO输送率曲线，可建立需要简单软件和/或硬件构型的控制方法。公开了用于补偿不同燃料类型(例如，粘度)对喷射器输送率的影响的控制策略的两个示例。通过扩展喷射输送率脉谱图以针对燃料类型(粘度)进行调节，用于在启转期间限制发动机功率并确定喷射持续时间的脉谱图可适用于不同燃料类型。作为燃料类型的指标，可使用温度传感器和/或粘度传感器。因此，可控制多燃料发动机的运转且特别是还控制其混合燃料运转。工业适用性在此，术语“发动机”可指的是可被用作诸如用于生产热和/或电力的动力设备的固定动力提供系统以及诸如巡洋舰班轮、货船、集装箱船和油轮的船舶/船只中的主发动机或辅助发动机的发动机。适合于所呈现的此类发动机的示例包括在500至IOOrpm的范围内运转的中速内燃发动机柴油发动机，比如由德国Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG, Kiel制造的M20、M25、M32、M43系列的直列和V型发动机。在共用轨道发动机中，喷射器输送率一般可随轨道压力变化，并且因此输送率曲线可在共用轨道中所采用的轨道压力的范围内变化。此外，对于相同的喷射持续时间(也称为喷射阀的ON时间)，喷射器输送率由于不同燃料粘度而对于不同燃料(例如，对于MDO和HF0)不同。由于HFO必须被加热以供燃料系统使用，因此燃料温度可用来在燃料类型之间进行区分。备选地或另外，测量燃料粘度可用来在燃料类型之间进行区分。测得的喷射器输送率曲线可基于最短持续时间脉谱图、权重因子脉谱图和喷射器持续时间参数脉谱图而被数学地表示，并从而允许在用于所需燃料量的给定轨道压力下计算所需的喷射持续时间。基于权重因子脉谱图对于所有类型的燃料基本通用并且喷射持续时间参数脉谱图可通过关于燃料类型(例如通过测量燃料温度或燃料粘度来识别)的另外维度来扩展，适于喷射持续时间参数脉谱图中的燃料类型的值可用来调节HFO输送率曲线的斜率以接近地匹配MDO输送率曲线的斜率。因此，当将调节后的喷射持续时间参数应用于权重因子脉谱图和最短持续时间脉谱图时，如果喷射持续时间参数脉谱图的值适当地适合燃料类型，则测得的MDO输送率曲线可接近地匹配。类似地，可修改启转燃料极限脉谱图，以优化例如中速共用轨道发动机利用不同类型的燃料的起动。具体而言，发现通过调节启转燃料极限来针对高粘度燃料增加喷射持续时间和/或针对较长待命模式时间增加喷射持续时间可用来优化起动过程。这种情况下，启转燃料极限脉谱图可对应于用于调节/限制起动燃料量的三维电子脉谱图。
关于在待命模式之后优化启转，可假设气缸内的循环冷却剂的温度与喷射器温度成正比。针对降低的冷却剂温度提供增大的启转燃料极限可允许较冷的喷射器系统采用增加的喷射持续时间以便增大所喷射的燃料量。例如，利用HFO运行的共用轨道发动机可能存在当在长时间待命之后起动时无法起动的问题。尽管可以对燃料系统进行预热，但喷射器与限流器之间始终存在少量未被预热的燃料。该燃料具有较低的温度和较高的粘度，因此与具有较高粘度的燃料相比对特定类型的喷射过程不同地作出反应。例如，采用将足以利用MDO起动发动机的标准起动燃料量可能不足以使发动机利用HFO起动。因此，采用未经调节的喷射产生可能过长的起动时间或甚至引起无法起动。相反，对MDO起动采用大量喷射的HFO可能引起共用轨道系统的淬熄问题(火焰熄灭)并且还导致无法起动。针对冷却剂温度调节启转燃料极限也可独立地适用于控制发动机的起动过程，即，同样在未针对多种燃料调节启转燃料极限时或者当使发动机仅利用单一燃料类型运转时。本文中公开的控制策略的益处可以是可针对所使用的燃料的类型来优化待喷射的燃料量。例如，通过对MDO为启转燃料极限脉谱图填充比对HFO低的燃料极限，还可避免利用MDO起动的热发动机的淬熄问题。此外，通过在对应于喷射系统例如涌入HFO的较长的待命模式时间之后采用较长的启转燃料极限，可改善过慢的发动机起动。尽管文中已描述本公开的优选实施例，但可加入改进和改型而不脱离以下权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的方法，所述方法包括: 接收(40)燃料量请求，所述燃料量请求指示待输送的燃料的请求量； 接收(50 )至少一个物理参数，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机运转而提供的燃料的类型； 提供脉谱图(54，80)，所述脉谱图包括用于所述至少一个物理参数的值的范围的控制参数； 从所述脉谱图(54，80)读取与所接收的至少一个物理参数相关的控制参数； 基于所述控制参数和所述燃料的请求量来确定(46)用于所述喷射过程的喷射参数；以及 基于所确定的喷射参数来操作(48)所述发动机(16)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收(50)所述至少一个物理参数包括接收准备用于喷射的燃料的燃料温度和/或燃料粘度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在所述发动机的燃料过滤器和/或喷射系统(24)处测量所述至少一个物理参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，提供脉谱图(54，80)包括提供启转燃料极限脉谱图(54)，所述启转燃料极限脉谱图包含作为控制参数的用于所述物理参数的值的范围的最大燃料量值，以及 确定所述喷射参数包括采用从所述启转燃料极限脉谱图(54)读取的最大燃料量值并且具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来限制(60)所请求的燃料量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度，并且在所述启转燃料极限脉谱图(54)中，所述最大燃料量值随着燃料温度升高而增大。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度，并且在所述启转燃料极限脉谱图中，所述最大燃料量值随着燃料粘度增大而减少。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，还包括接收冷却剂温度，并且其中所述启转燃料极限脉谱图(54)包含作为控制参数的用于物理参数和/或冷却剂温度的范围的最大燃料量值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于所述启转燃料极限脉谱图(54)中的恒定物理参数，所述最大燃料量值随着冷却剂温度降低而增大，使得在所述发动机(16)的引起较低的冷却剂温度的待命时间之后，当限制所请求的燃料量时采用较大的最大燃料量值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于 提供脉谱图包括提供包含用于各种所请求的燃料量的系数的公共权重脉谱图(78)和包含用于物理参数的值的 范围的值的喷射持续时间参数脉谱图(80)，并且 确定所述喷射参数包括基于从公共权重脉谱图(78)读取的系数和从用于所接收的物理参数的喷射持续时间参数脉谱图(80)读取的值来确定用于所述喷射持续时间的值，使得具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来确定所述喷射持续时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料温度升高而增大。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料粘度降低而增大。
12.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的控制系统，所述控制系统包括: 界面(12)，所述界面用于接收指示待输送到所述发动机(16)的燃料的请求量的燃料量请求； 用于测量所述燃料在所述发动机运转期间的至少一个物理参数的测量装置(24)，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机(16)运转而提供的燃料类型；以及 构造成执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的控制单元(14)。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述测量装置(24)是用于测量在喷射之前所述燃料的燃料温度和/或燃料粘度的传感器。
14.一种发动机系统(10),包括: 构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)，所述发动机(16)包括至少两个燃料箱(20A，20B)、燃烧室(18)和喷射系统(22)，所述喷射系统连接至所述燃料箱(20A，20B)和所述燃烧室(18)并且构造成将从所述至少两个燃料箱(20A，20B)中的至少一个提供的燃料喷射到所述燃烧室(18)中；以及 用于控制所述发动机(16)的喷射过程的根据权利要求12或13所述的控制系统。
15.根据权利要求14所述的发动机系统(10)，其特征在于，所述发动机(16)是采用从由柴油、船用柴油、重燃料油和替代燃料组成的燃料组合中选择的燃料的中速共用轨道发动机。
16.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的方法，所述方法包括: 接收(40)燃料量请求，所述燃料量请求指示待输送的燃料的请求量； 接收(50 )至少一个物理参数，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机运转而提供的燃料的类型； 提供喷射持续时间参数脉谱图(80)，所述喷射持续时间参数脉谱图(80)包含用于所述至少一个物理参数的值的范围的值； 提供公共权重脉谱图(78)，所述公共权重脉谱图(78)包含用于各种所请求的燃料量的系数； 从所述喷射持续时间参数脉谱图(80)读取与所述至少一个所接收的物理参数相关的值并从所述公共权重脉谱图(78)读取与所接收的燃料量请求相关的系数； 基于从所述喷射持续时间参数脉谱图(80)读取的值和从所述公共权重脉谱图(78)读取的系数来确定用于所述喷射持续时间的值，使得具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来确定所述喷射持续时间；以及 基于所确定的喷射参数来操作(48)所述发动机(16)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，接收(50)所述至少一个物理参数包括接收准备用于喷射的燃料的燃料温度和/或燃料粘度。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度并且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料温度升高而增大。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度并且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料粘度降低而增大。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括在所述发动机的燃料过滤器和/或喷射系统(24)处测量所述至少一个物理参数。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其特征在于，提供脉谱图(54，80)还包括提供启转燃料极限脉谱图(54)，所述启转燃料极限脉谱图包含作为控制参数的用于所述物理参数的值的范围的最大燃料量值，以及 确定所述喷射参数还包括采用从所述启转燃料极限脉谱图(54)读取的最大燃料量值并且具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来限制(60)所请求的燃料量。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度，并且在所述启转燃料极限脉谱图(54)中，所述最大燃料量值随着燃料温度升高而增大。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度，并且在所述启转 燃料极限脉谱图中，所述最大燃料量值随着燃料粘度增大而减少。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，还包括接收冷却剂温度，并且其中所述启转燃料极限脉谱图(54)包含作为控制参数的用于物理参数和/或冷却剂温度的范围的最大燃料量值。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，对于所述启转燃料极限脉谱图(54)中的恒定物理参数，所述最大燃料量值随着冷却剂温度降低而增大，使得在所述发动机(16)的引起较低的冷却剂温度的待命时间之后，当限制所请求的燃料量时采用较大的最大燃料量值。
26.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的控制系统，所述控制系统包括: 界面(12)，所述界面用于接收指示待输送到所述发动机(16)的燃料的请求量的燃料量请求； 用于测量所述燃料在所述发动机运转期间的至少一个物理参数的测量装置(24)，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机(16)运转而提供的燃料的类型；以及构造成执行根据权利要求16至25中任一项所述的方法的控制单元(14)。
27.根据权利要求26所述的控制系统，其特征在于，所述测量装置(24)是用于测量在喷射之前所述燃料的燃料温度和/或燃料粘度的传感器。
28.—种发动机系统(10),包括: 构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)，所述发动机(16)包括至少两个燃料箱(20A，20B)、燃烧室(18)和喷射系统(22)，所述喷射系统连接至所述燃料箱(20A，20B)和所述燃烧室(18)并且构造成将从所述至少两个燃料箱(20A，20B)中的至少一个提供的燃料喷射到所述燃烧室(18)中；以及 用于控制所述发动机(16)的喷射过程的根据权利要求26或27所述的控制系统。
29.根据权利要求28所述的发动机系统(10)，其特征在于，所述发动机(16)是采用从由柴油、船用柴油、重燃料油和替代燃料组成的燃料组合中选择的燃料的中速共用轨道发动机。
30.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的方法，所述方法包括: 接收(40)燃料量请求，所述燃料量请求指示待输送的燃料的请求量； 接收(50 )至少一个物理参数，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机运转而提供的燃料的类型； 提供启转燃料极限脉谱图(54)，所述启转燃料极限脉谱图包含作为控制参数的用于所述物理参数的值的范围的最大燃料量值； 从脉谱图(54，80)读取与所接收的至少一个物理参数相关的控制参数； 基于从所述启转燃料极限脉谱图(54 )读取的最大燃料量值确定(46 )用于所述喷射过程的喷射参数，从而具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来限制(60)所请求的燃料量；以及 基于所确定的喷射参数来操作(48)所述发动机(16)。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，接收(50)所述至少一个物理参数包括接收准备用于喷射的燃料的燃料温度和/或燃料粘度。
32.根据权利要求30或31所述的方法，还包括在所述发动机的燃料过滤器和/或喷射系统(24)处测量所述至少一个物理参数。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度，并且在所述启转燃料极限脉谱图(54)中，所述最大燃料量值随着燃料温度升高而增大。
34.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度，并且在所述启转燃 料极限脉谱图中，所述最大燃料量值随着燃料粘度增大而减少。
35.根据权利要求30至34中任一项所述的方法，还包括接收冷却剂温度，并且其中所述启转燃料极限脉谱图(54)包含作为控制参数的用于物理参数和/或冷却剂温度的范围的最大燃料量值。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，对于所述启转燃料极限脉谱图(54)中的恒定物理参数，所述最大燃料量值随着冷却剂温度降低而增大，使得在所述发动机(16)的引起较低的冷却剂温度的待命时间之后，当限制所请求的燃料量时采用较大的最大燃料量值。
37.根据权利要求30至36中任一项所述的方法，其特征在于 提供脉谱图包括提供包含用于各种所请求的燃料量的系数的公共权重脉谱图(78)和包含用于物理参数的值的范围的值的喷射持续时间参数脉谱图(80)，并且 确定所述喷射参数包括基于从公共权重脉谱图(78)读取的系数和从用于所接收的物理参数的喷射持续时间参数脉谱图(80)读取的值来确定用于所述喷射持续时间的值，使得具体地针对由所述物理参数指示的燃料类型来确定所述喷射持续时间。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料温度且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料温度升高而增大。
39.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理参数是燃料粘度且所述喷射持续时间参数脉谱图(80)的值随着燃料粘度降低而增大。
40.一种用于控制构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)的喷射过程的控制系统，所述控制系统包括: 界面(12)，所述界面用于接收指示待输送到所述发动机(16)的燃料的请求量的燃料量请求； 用于测量所述燃料在所述发动机运转期间的至少一个物理参数的测量装置(24)，所述至少一个物理参数指示为了使所述发动机(16)运转而提供的燃料类型；以及构造成执行根据权利要求30至39中任一项所述的方法的控制单元(14)。
41.根据权利要求40所述的控制系统，其特征在于，所述测量装置(24)是用于测量在喷射之前所述燃料的燃料温度和/或燃料粘度的传感器。
42.一种发动机系统(10),包括: 构造成利用多种类型的燃料来运行的发动机(16)，所述发动机(16)包括至少两个燃料箱(20A，20B)、燃烧室(18)和喷射系统(22)，所述喷射系统连接至所述燃料箱(20A，20B)和所述燃烧室(18)并且构造成将从所述至少两个燃料箱(20A，20B)中的至少一个提供的燃料喷射到所述燃烧室(18)中；以及 用于控制所述发动机(16)的喷射过程的根据权利要求40或41所述的控制系统。
43.根据权利要求42所述的发动机系统(10)，其特征在于，所述发动机(16)是采用从由柴油 、船用柴油、重燃料油和替代燃料组成的燃料组合中选择的燃料的中速共用轨道发动机。
全文摘要
公开了用于控制构造成利用多种类型的燃料来运转的发动机的喷射过程的方法。该方法可包括以下步骤接收(40)指示待输送的燃料的请求量的燃料量请求；接收指示为了使发动机运转而提供的燃料的类型的至少一个物理参数；提供包括依赖于该物理参数的控制参数的脉谱图；读取与所接收的物理参数相关的控制参数；基于控制参数和所请求的燃料量来确定用于喷射过程的喷射参数(46)；以及基于喷射参数来操作(48)发动机。
文档编号F02D41/00GK103180585SQ201180051793
公开日2013年6月26日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年8月31日
发明者A·施罗德, B·里彻 申请人:卡特彼勒发动机有限及两合公司