用于控制具有高压气体喷射的内燃机的方法和设备技术

本发明专利技术提供用于控制包括至少一个缸体(101)的高压气体喷射内燃机(1)的方法，包括从第一气体喷射系统(3)供应第一气态燃料并且将第一气态燃料喷射到所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体(101)中(S1)，其特征在于，‑将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料(S4‑S7)，并且，‑将由所述转化获得的第二燃料喷射到所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体(101)中(S2)。

Method and apparatus for controlling an internal combustion engine with high-pressure gas injection

The present invention provides a method for controlling the high pressure gas injection internal-combustion engine (1) including at least one cylinder body (101), including supplying the first gaseous fuel from the first gas injection system (3) and ejecting the first gaseous fuel into at least one cylinder body (101) in the at least one cylinder body (101) (S1), which is characterized by that they will come from the first gas injection system (101). The exhaust gas of a gas injection system is converted into a second fuel (S4 S7), and the second fuel will be ejected from the converted fuel to at least one cylinder body (101) in the at least one cylinder body (101) (S2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制具有高压气体喷射的内燃机的方法和设备
本专利技术涉及一种用于控制高压气体喷射内燃机的方法。本专利技术还涉及一种用于高压气体喷射内燃机的燃料系统。本专利技术可以被应用在重型车辆(诸如，卡车、公共汽车)和施工设备(例如，工作机械)中。本专利技术也可以应用到小汽车。尽管将关于卡车描述本专利技术，但是本专利技术不限于该特定车辆类型。
技术介绍
在具有高压气体喷射(HPGI)的内燃机中，通常存在分配高压气体的要求，例如在由于发动机负荷的减小导致喷射系统中的快速压力减小期间或者在发动机停止期间。从气态燃料存储排出蒸发气体的需要是处理气体的另一个常见理由。这样的处理当然将造成环境干扰，因为它涉及将未燃烧的碳氢化合物排放到大气中。CA2868338A1提出，对于具有直接气体喷射的内燃机，捕获被排出的气态燃料，将它存在收集器中，并且在稍后时间将它从新引入用于发动机燃烧。在发动机的高负荷运行期间，来自收集器的气态燃料被引入到进气压缩机的上游，并且气体和空气预混物由此在常规直接气体喷射之前被添加在缸体的循环中。该方案的问题在于，难以控制燃烧被捕获的燃料的过程。这样的控制在车辆中是期望的，在所述车辆中，在相对短的时间宽度期间，发动机经历大量的负荷改变。
技术实现思路
本专利技术的目的在于减少来自高压气体喷射内燃机的燃料系统的排放。本专利技术的目的在于减少来自高压气体喷射内燃机的燃料系统的废气排放。本专利技术的进一步目的在于提高对高压气体喷射内燃机中的燃料系统排放减少措施的控制。利用用于控制包括至少一个缸体的高压气体喷射内燃机的方法来达到该目的，所述方法包括从第一气体喷射系统供应第一气态燃料并且将所述第一气态燃料喷射在所述至少一个缸体中的至少一个缸体中，其特征在于-将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料，并且-将通过转化获得的所述第二燃料喷射到所述至少一个缸体中的至少一个缸体中。与CA2868338A1不同，在发动机运行中使用废气时，本专利技术提供很大程度的控制。在CA2868338A1中，来自收集器的气态燃料被设置在压缩机的上游，由此在燃料和空气预混物中被分布到所有缸体，这对来自收集器的气态燃料的燃烧不能给出太多空间。与此不同，因为本专利技术被设置用以将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料，并且将第二燃料喷射到所述至少一个缸体中的至少一个缸体中，从而例如就发动机的运行条件而言，第二燃料的燃烧量和正时将高度可控。通过本专利技术提供的改进的控制在如下车辆中尤其有用：在所述车辆中，在相对短的时间跨度期间，发动机经历大量的负荷改变，并且高度有益于对新负荷情形的快速适应。此外，本专利技术还提供利用单一燃料来运转双燃料HPGHL车辆。更特别地，如下例证的，本专利技术能够将来自第一气态燃料的废气(例如，呈液化天然气(LNG)的形式)转化成呈引燃燃料或点火燃料(例如二甲醚(DME))的形式的第二燃料，用于发动机缸体中的循环中的引燃喷射。由此，本专利技术提供双重益处：消除来自HPGI车辆的废气排放和消除将车辆调整成用两个燃料类型提供燃料的需要，由此减少车辆负复杂性和成本。喷射第二燃料的步骤优选包括将通过转化获得的第二燃料喷射到第一气态燃料所喷射到的所述至少一个缸体中。喷射第一气态燃料的步骤可以包括在缸体中的燃烧循环中喷射第一气态燃料，喷射第二燃料的步骤可以包括在所述燃烧循环中的进一步喷射中喷射通过转化获得的第二燃料。第一气态燃料的喷射是主喷射，第二燃料的喷射是引燃喷射。引燃喷射适于点燃主喷射的燃烧。由此如本文所示，除了对排放减少废气移除过程提供高度控制，设置有HPGI发动机的车辆仅需要装配用于填充一种燃料类型。本专利技术有利地提供以不同形式获得的废气的排放减少。例如，在第一气体喷射系统包括第一容器(例如，LNG罐)中的情形中，将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料的步骤可以包括将来自第一容器的蒸发气体转化成第二燃料。在第一气体喷射系统包括至少一个第一喷射器(用于第一气态燃料的喷射)和第一导管(用于将第一气态燃料例如从第一容器和高压泵引导到所述至少一个缸体中的至少一个缸体中)的情形中，将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料的步骤可以包括将从第一导管接收的第一气态燃料转化成第二燃料。优选地，所述方法包括在将来自第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料之前将所述废气存储在第二容器中。由此，转化过程将较不依赖于废气的产生的变化，因为所述存储可以提供缓冲功能。优选地，所述方法包括在喷射第二燃料之前存储通过转化获得的第二燃料。由此，提高了对第二燃料的使用的控制，因为它不依赖于转化生产率，而是可以适于像发动机负荷等的要求。优选地，通过转化获得的第二燃料是液体燃料，例如DME。到第二燃料的转化可以包括使废气重新形成为合成气，例如在以下示例的蒸汽重整器中，涉及使废气与水混合。可以基于合成气来产生甲醇，并且可以基于甲醇例如在DME反应器中来产生DME。这提供用于实施本专利技术的有益转化方法。在DME反应器之后留下的水和甲醇可以被分开并且馈送到蒸汽重整器中。优选地，所述方法包括将来自产生甲醇的步骤的至少一个剩余产品(诸如氢气、未反应的一氧化碳和/或剩余甲烷)用于将废气重新形成为合成气的步骤的热生成。由此在转化中获得的双产品被用于为转化过程自身添加燃料，这有效降低成本，并且进一步减少来自燃料系统的排放。也如以下示例，例如可以借助于燃烧器或催化剂来提供热生成。有利地，在设置用于将废气转化成第二燃料的燃料转化器的情形中，所述方法进一步包括将来自燃料转化器的过量气体引导到发动机。这提供例如在燃料转换器包括蒸汽重整器(如上例证的，热被生成用于所述蒸汽重新生成器)的情形中和在热生成产生过量气体的情形中以环境有益方式处理过量气体的有利方式。过量气体可以被混合在具有用于发动机进气的进气系统中或者过量气体可以被直接喷射到缸体中的一个或多个中，从而在燃烧中被转化成二氧化碳和水。在替选实施例中，燃料系统可以被布置成将过量气体引导到用于发动机的废气后处理系统。在一些实施例中，到第二燃料的转化包括将与空气混合作为用于自热(autotherm)重整器的反应物，用于产生二甲醚(DME)。因而，这样的自热重整器可以被设置作为所述蒸汽重整器的替代，用于提供合成气，并且反应器可以被设置用于从合成气到DME的直接转化。在进一步的实施例中，到第二燃料的转化可以包括使用费托(Fisher-Tropsch)反应器来产生呈碳氢化合物形式的第二燃料。因此，这样的实施例可以提供对DME产生的替代，提供像碳氢化合物的柴油。利用用于包括至少一个缸体的高压气体喷射内燃机的燃料系统来达到该目的，所述燃料系统包括：-第一气体喷射系统，所述第一气体喷射系统用于将第一气态燃料喷射在所述至少一个缸体中的至少一个缸体中；-第二燃料喷射系统，所述第二燃料喷射系统被布置成接收来自第一气体喷射系统的废气，-其特征在于，第二燃料喷射系统包括用于将接收的废气转化成第二燃料的燃料转化器，并且在于第二燃料喷射系统被布置成将第二燃料喷射到所述至少一个缸体中的至少一个缸体中。燃料系统提供的优点从以上方法的实施例的描述来理解。第一气体喷射系统可以包括用于发动机的每个缸体的主喷射器，第二燃料喷射系统可以在发动机的每个缸体中包括引燃喷射器。优选地，燃料转化器包括蒸汽重整器，用于将废气重新形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制包括至少一个缸体(101)的高压气体喷射内燃机(1)的方法，所述方法包括：从第一气体喷射系统(3)供应第一气态燃料，并且将所述第一气态燃料喷入所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体中(S1)，其特征在于‑将来自所述第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料(S4‑S7)，并且‑将通过所述转化所获得的所述第二燃料喷射到所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体中(S2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制包括至少一个缸体(101)的高压气体喷射内燃机(1)的方法，所述方法包括：从第一气体喷射系统(3)供应第一气态燃料，并且将所述第一气态燃料喷入所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体中(S1)，其特征在于-将来自所述第一气体喷射系统的废气转化成第二燃料(S4-S7)，并且-将通过所述转化所获得的所述第二燃料喷射到所述至少一个缸体(101)中的至少一个缸体中(S2)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述第一气体喷射系统(3)供应的所述第一气态燃料是液体天然气(LNG)。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，喷射所述第二燃料的所述步骤(S2)包括：将通过所述转化(S4-S7)所获得的所述第二燃料喷射到所述第一气态燃料喷入(S1)的所述至少一个缸体中(S2)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，喷射所述第一气态燃料的所述步骤(S1)包括：在所述缸体中的燃烧循环中喷射所述第一气态燃料(S1)，并且喷射所述第二燃料的所述步骤(S2)包括：在所述燃烧循环中的进一步喷射中喷射由所述转化(S4-S7)获得的所述第二燃料(S2)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一气态燃料的喷射(S1)是主喷射，所述第二燃料的喷射(S2)是引燃喷射。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一气体喷射系统包括第一容器(301)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将来自所述第一气体喷射系统的废气转化成所述第二燃料的步骤(S4-S7)包括：将来自所述第一容器(301)的蒸发气体转化成所述第二燃料。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一气体喷射系统包括：至少一个第一喷射器，所述第一喷射器用于喷射所述第一气态燃料；和第一导管，所述第一导管用于将所述第一气态燃料引导到所述至少一个缸体中的所述至少一个缸体，并且将来自所述第一气体喷射系统的废气转化成所述第二燃料的所述步骤(S4-S7)包括：将从所述第一导管接收的第一气态燃料转化成所述第二燃料。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在将所述废气转化成所述第二燃料(S4-S7)之前，在第二容器(401)中存储来自所述第一气体喷射系统(3)的废气(S3)。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在喷射所述第二燃料之前，存储通过所述转化(S4-S7)所获得的所述第二燃料(S8)。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过所述转化(S4-S7)获得的所述第二燃料是液体燃料。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过所述转化(S4-S7)获得的所述第二燃料是二甲醚(DME)。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，获得所述第二燃料的所述转化(S4-S7)包括：将所述废气重新形成为合成气(S4)。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，获得所述第二燃料的所述转化(S4-S7)包括：基于所述合成气产生甲醇(S5)。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，获得所述第二燃料的所述转化(S4-S7)包括：基于所述甲醇来产生呈二甲醚(DME)形式的所述第二燃料(S7)。16.根据权利要求14-15中的任一项所述的方法，其特征在于，使用来自产生甲醇的所述步骤的至少一个剩余产品用于热生成(S6)，以用于将所述废气重新形成为合成气的所述步骤。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述至少一个剩余产品是氢气、未反应的一氧化碳和/或剩余的甲烷。18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，设置用于将所述废气转化为所述第二燃料的燃料转化器(403)，并且将来自所述转化器(403)的过量气体引导到所述发动机(1)。19.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，设置用于将所述废气转化为所述第二燃料的燃料转化器(403)，并且将来自所述转化器(403)的过量气体引导到服务于所述发动机(1)的废气后处理系统。20.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，获得所述第二燃料的所述转化(S4-S7)包括：将所述废气与空气混合作为用于自热重整器的反应物，以用于产...

【专利技术属性】
技术研发人员：英厄马尔·芒努松，伦纳特·安德森，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE