[发明专利]用于双燃料发动机的可变气体置换及方法

说明书

技术领域

本专利发明整体涉及内燃发动机，更具体地，涉及能够利用诸如柴油和天然气的多于一种类型的燃料来操作的发动机。

背景技术

双燃料发动机已知用于各种应用，诸如发电机组、发动机驱动的压缩机、发动机驱动的泵、机器、越野载重车及其它。通常，这种发动机是固定的并且在现场操作。通过用较轻的燃料(诸如天然气、生物气、液化石油气(LPG)或者可以更容易获得且具有成本效益的其它类型燃料)置换一定量的重燃料(诸如柴油)的这种发动机的操作使其能更有效地操作。

然而，通常的情况是，在特定区域能获得的副燃料的品质不一致。例如，当副燃料是在区域处就地产生的生物气、或甚至是从当地源购买的LPG或天然气时，这些燃料的燃料热值和/或甲烷值必然会随着时间或者所购买的燃料的不同批次改变。甲烷值或燃料热值的这种改变要求对发动机的操作进行多种改变，诸如柴油燃料喷射量、喷射定时等，以使发动机保持高效。

在过去，发动机操作者和发动机制造商已经采用多种方法来解决现场使用的燃料品质的变化。通常，例如以月为周期地针对诸如生物气的连续燃料源，或者针对所购买的每批燃料获取燃料批次样本，用于分析。典型的分析可以包括各种燃料成分的直接测量，这是昂贵且困难的工艺。其它现有的方法包括使用去除燃料中较重的碳氢化合物的气体清洁系统，这是昂贵的工艺，或者利用现场气相色谱法来确定气体成分。这种类型的工艺要求现场使用昂贵且敏感的设备、专业人员对设备周期性校准、以及操作者在场来连续地分析结果并执行对发动机操作的调节。所有这些和其它因素增加了现场发动机操作的成本和复杂性。

发明内容

一方面，本发明描述一种包括连接到从动装置的内燃发动机的系统。该系统具有主燃料供应装置，其连接到发动机并且包括主燃料供应传感器。主燃料供应传感器能够提供指示通过主燃料供应装置向发动机供应主燃料的速率的主燃料供应信号。副燃料供应装置连接到发动机并且包括副燃料供应传感器。副燃料供应传感器能够提供指示通过副燃料供应装置向发动机供应副燃料的速率的副燃料供应信号。功率输出装置连接到从动装置并且包括功率输出传感器。功率输出传感器能够测量指示从动装置的功率输出的至少一个参数并且提供功率输出信号。电子控制器与发动机和从动部件可操作地相联。电子控制器设置成接收主燃料供应信号、副燃料供应信号和功率输出信号，并且基于主燃料供应信号、副燃料供应信号和功率输出信号确定副燃料的至少一个特征。

另一方面，本发明描述一种用于确定副燃料的至少一个性能的方法，该副燃料用于在内燃发动机的操作过程中置换主燃料的一部分。在一种实施方式中，发动机连接到发电机。该方法包括在预定状态下操作发动机和发电机。具有已知性能的主燃料流提供给发动机。主燃料流、发电机输出以及副燃料流被测量。副燃料的至少一个性能是基于主燃料流和发电机输出确定的。

又一方面，本发明描述一种用于发动机的双燃料系统，该发动机具有连接到向功率网提供电功率的功率发电机的发动机输出轴。双燃料系统包括连接到发动机的主燃料供应装置和能够提供指示通过主燃料供应装置向发动机供应主燃料的速率的主燃料供应信号的主燃料供应传感器。副燃料供应装置连接到发动机并且包括能够提供指示通过副燃料供应装置向发动机供应副燃料的速率的副燃料供应信号的副燃料供应传感器。功率输出传感器连接到功率发电机的功率输出装置并且能够测量向功率网提供的电功率和提供功率输出信号。电子控制器与发动机和功率发电机可操作地相联。电子控制器设置成接收主燃料供应信号、副燃料供应信号和功率输出信号。电子控制器还能够基于主燃料供应信号、副燃料供应信号和功率输出信号确定副燃料的至少一个特征。

附图说明

图1是根据本发明能够使用两种燃料供应进行操作的内燃发动机的框图。

图2是根据本发明的发动机控制器的框图。

图3是根据本发明操作具有双燃料能力的内燃发动机的方法的流程图。

具体实施方式