CN113811678B - 用于双燃料发动机的瞬态控制器和方法 - Google Patents

Abstract

用于内燃发动机(100)的控制器(105)经配置使发动机(100)以期望的输出功率和以在所述气缸(108)中提供的期望的空气/燃料比(304)操作，期望的空气/燃料比(304)取决于选择性地提供给气缸(108)的空气量(125)、主燃料和辅助燃料；在瞬态事件期间将发动机(100)的功率输出从初始功率输出逐渐增加到中间功率输出，然后增加到最终功率输出；在瞬态事件期间，在功率输出增加的同时，增加主燃料和辅助燃料的量以在气缸(108)中产生浓空气/燃料比(304)。

Description

用于双燃料发动机的瞬态控制器和方法

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机，并且更具体地涉及经配置使用多于一种类型的燃料(诸如柴油和天然气)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、越野卡车等。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、沼气、液化石油气(LPG))或其它类型的更容易获得且成本有效的燃料代替一定量的重质燃料(诸如柴油)来操作这种发动机，使得它们更有效地操作。

然而，通常情况是，在包括瞬态条件的某些应用中的发动机性能是次优的，因为发动机负荷的突然增加不是以有效的方式实现的。例如，描述发动机气缸中的空气和燃料混合物的某些区域在不同时间起爆的状态的发动机爆震通常可能发生在发动机负荷在短时间内增加时，直到发动机能够承受增加的负荷。当气缸中的一些空气/燃料混合物的燃烧不是由火花塞点燃的火焰前缘的传播引起，或者在双燃料发动机的情况下是柴油引燃或微引燃，而是一个或多个气穴的空气/燃料混合物氧化时，通常会产生爆震。

为了解决这种情况，先前已经提出在瞬态操作期间改变提供给发动机气缸的空气/燃料混合物。例如，Sivasubramanian等人(Sivasubramanian)的美国专利申请公开第2014/0366839A1号，标题为“用于多燃料发动机系统的瞬态事件燃料分配”描述了一种用于在瞬态事件期间控制多燃料发动机中的燃料流的方法，其包括提供用于分配可以用于向多燃料发动机提供功率的多种燃料的指定燃料替代比，以提供用于以期望的发动机速度操作发动机的输入功率。根据该方法，提供指定的瞬态燃料替代比以在瞬态事件期间实现期望的发动机响应。可以基于爆震限制空气/燃料比或其它因素来指定或计算瞬态燃料替代比。

虽然Sivasubramanian提出的解决方案有助于改善瞬态发动机响应，但是该方法对变化的发动机功率和发动机速度有反应，并且不提供用于在发动机以气体模式操作时限制功率接受的直接控制策略。

发明内容

在一方面，本发明描述了一种内燃发动机。内燃发动机包括形成气缸的气缸体，经由主燃料喷射器选择性地向气缸提供主燃料的主燃料供给，经由辅助燃料喷射器选择性地向气缸提供辅助燃料的辅助燃料供给，以及经布置接收发动机的功率输出的功率输出轴，功率输出轴与往复地设置在气缸中的活塞机械地连接。控制主燃料喷射器和辅助燃料喷射器的操作的控制器经配置以期望的输出功率和以气缸中提供的期望的空气/燃料比操作发动机，期望的空气/燃料比取决于选择性地提供给气缸的空气量、主燃料和辅助燃料。控制器经编程在瞬态事件期间将发动机的功率输出从初始功率输出逐渐增加到最终功率输出，同时调节主燃料和辅助燃料的量以在瞬态事件期间在气缸中产生浓空气/燃料比。

在另一方面，本发明描述了一种用于内燃发动机的控制器。内燃发动机具有形成气缸的气缸体，经由主燃料喷射器选择性地向气缸提供主燃料的主燃料供给，经由辅助燃料喷射器选择性地向气缸提供辅助燃料的辅助燃料供给，经布置接收发动机的功率输出的功率输出轴，功率输出轴与往复地设置在气缸中的活塞机械地连接，以及控制主燃料喷射器和辅助燃料喷射器的操作的控制器。控制器经配置以期望的输出功率和以气缸中提供的期望的空气/燃料比操作发动机，期望的空气/燃料比取决于选择性地提供给气缸的空气量、主燃料和辅助燃料，在瞬态事件期间将发动机的功率输出从初始功率输出逐渐增加到中间功率输出，然后增加到最终功率输出。在瞬态事件期间，在功率输出增加的同时，控制器增加主燃料和辅助燃料的量以在气缸中产生浓空气/燃料比。

在又一方面，本发明描述了一种用于操作内燃发动机的方法。方法包括：在初始状态下操作发动机，初始状态具有处于初始空气/燃料比的初始功率输出；确定存在瞬态事件，该瞬态事件要求发动机转换到最终功率输出，其中最终功率输出大于初始功率输出；以及在确定存在瞬态事件时激活瞬态控制器。瞬态控制器操作以在瞬态事件期间将发动机的功率输出从初始功率输出增加到一个或多个中间功率输出，同时在增加功率输出期间，使初始空气/燃料比首先变浓并且随后变稀，将功率输出增加到最终功率输出，并且继续使空气/燃料比变稀直到在最终功率输出处获得期望的最终空气/燃料比。

附图说明

图1是根据本发明的经配置使用两个燃料供给来操作的内燃发动机的框图。

图2是根据本发明的用于在瞬态期间限制发动机功率接受的方法的图示。

图3是根据本发明的发动机控制器的框图。

图4是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

在总体方面，本发明涉及一种用于以在瞬态事件期间最大化发动机可用功率的方式改进瞬态事件期间的发动机性能的系统和方法。如本文使用的，瞬态事件是发动机操作速度、发动机操作负荷，和/或发动机操作速度和负荷从一种状态到另一种状态的变化。本文描述的系统和方法可以用于帮助发动机在发动机的初始操作状态和发动机的最终操作状态之间的时间段期间以及在位于其间的瞬态事件期间提供最大合理的功率量。

在一个实施例中，该系统和方法通过在检测到、确定或假定存在瞬态事件时实施瞬态策略来管理瞬态期间的发动机操作。瞬态策略包括引入基于气缸内压力模块提供的信号设置的浓空气/燃料比限制。燃料值可以是预定的，并且使得提供仍然低于限制的额外燃料，例如，基于零件的1：1的相对浓空气/燃料比。当发动机加速并且气缸中可以获得额外的空气时，瞬态策略增加更多的燃料，同时仍然保持浓空气/燃料比。控制器也用柴油代替气体，该气体被减少到总燃料能量输入的最大值，例如25％。仍然在发动机加速期间，当涡轮增压器加速并且可以获得额外的空气时，添加更多的燃料，同时仍然保持期望的空气/燃料比。

当发动机的操作开始稳定并且进气平均有效压力升高到阈值以上时，瞬态策略可以开始抑制燃料增加的速率以将空气/燃料比移向更稀薄的值。总体上，在发动机功率增加的同时，瞬态策略在瞬态事件期间将发动机操作点从初始操作点向下过渡到爆震线但仍在爆震线上方，然后沿着爆震线返回到正常操作范围。在此期间，实际的空气/燃料比可能下降到初始操作点以下，但仍保持在爆震线以上。这样，空气/燃料比被最大化，同时完全避免了发动机操作点的爆震区域。

现在将在双燃料(气体和柴油)发动机的背景下讨论本发明的示例性实施例。图1是根据本发明的内燃发动机100的框图表示。如图所示，发动机100是作为发电机组的一部分的固定式发动机。可替代地，发动机100可以是机器、船舶、越野卡车等的一部分，并且连接到作为混合电驱动系统的一部分的发电机、作为静液压驱动系统的一部分的流体泵、作为机器推进系统的一部分的变速器等。发动机100具有连接到发电机104的输出轴102。在操作期间，发动机100可以以几乎恒定的发动机速度操作，但是根据发电机104的电功率或电流输出以变化的负荷操作。控制器105可以可操作地与各种发动机和/或发电机系统相关联。所示实施例中的控制器105包括到发动机100和发电机104的各种传感器和系统的可操作连接，并且经配置接收关于其操作参数的信息以及通过连接向各种致动器和系统发送命令。

控制器105可以是单个控制器，或者可以包括多于一个的控制器，其设置成控制系统的各种功能和/或特征。例如，用于控制发电机组的整体操作和功能的主控制器可以与用于控制发动机100的发动机控制器协同实施。在该实施例中，术语“控制器”意味着包括一个、两个或更多个控制器，其可以与发动机100相关联并且可以协作来控制发动机100和发电机104的各种功能和操作。控制器105的功能虽然在图2中概念性地示出为包括仅用于说明目的的各种离散功能，但是可以在硬件和/或软件中实现而不考虑示出的离散功能。因此，相对于图1的框图中所示的发电机组的部件来描述控制器的各种接口。这种接口并不旨在限制所连接的部件的类型和数量，也不旨在限制所描述的控制器的数量。

因此，所示实施例中的控制器105经配置接收指示发动机100的各种操作参数的信息，并且控制发动机100的各种操作参数，诸如燃料喷射正时、取决于发动机100的操作点的可允许或期望的燃料替代率、进气歧管平均有效压力、涡轮增压器轴速度、气缸压力等。发动机100可以包括各种部件和系统，诸如润滑和电气系统，为了简单起见，在图1中省略了这些部件和系统。与本发明相关的是，发动机100包括曲轴箱106，其中形成有一个或多个燃烧气缸108。虽然六个气缸108以直列式配置示出，但是可以使用以不同配置布置的任何其它数量的气缸，诸如“V”形配置。

每个气缸108包括限定可连接到进气歧管110和排气歧管112的燃烧室的往复活塞。每个气缸108包括直喷式柴油喷射器126。柴油喷射器126连接到加压柴油燃料源，其经由柴油燃料管线128向每个喷射器126提供燃料。每个喷射器126经配置在发动机操作期间响应于来自控制器105的适当命令将预定量的柴油燃料130喷射到每个气缸108中。例如，控制器105可以经配置接收来自发动机100的正时信息，其用于确定每个燃烧气缸108的适当喷射正时。

发动机100进一步包括设置成将预定量的燃料喷射到进气歧管110中的辅助燃料喷射器114。在所示的实施例中，例如，辅助燃料喷射器114是气体燃料喷射器114，其可操作地连接到气体燃料的供给或储存器115，其可以是罐储存器或可替代地可以是来自现场源的压力调节供给，诸如来自填注池的沼气、来自油井的天然气等。气体燃料喷射器114操作以将预定量的气体或另一辅助燃料输送到进气歧管110中。输送的燃料与进入的空气125混合以形成空气/燃料混合物，其通过进气阀122进入气缸108。

在操作期间，来自进气歧管110的空气/燃料混合物被允许进入每个气缸108。在发动机操作期间的适当时间和持续时间将柴油燃料喷射到每个气缸108中，以提供比气缸108中已经存在的更浓的空气/燃料混合物。该混合物在气缸108内的压缩引起其中存在的柴油燃料自动点火，其启动了气缸中存在的所有可燃燃料的燃烧。这包括柴油燃料以及先前由辅助燃料喷射器114输送到进气歧管的辅助燃料。

由每个喷射器126提供的柴油燃料的自动点火引起在每个气缸108中以压缩状态存在的空气/燃料混合物的燃烧。每个气缸108经配置选择性地接收来自进气歧管110的空气，该空气对于自然吸气式发动机而言可以处于或低于大气压，或者可替代地在涡轮增压式或增压式发动机中可以处于正表压下。在所示实施例中，发动机100进一步包括涡轮增压器127，其以已知配置流体连接在进气歧管110和排气歧管112之间。

在操作期间，来自进气歧管110的空气分别经由第一和第二进气口116和118提供给每个气缸108。每个气缸108的第一和第二进气口116和118可以直接连接到进气歧管110的进气增压室120，或者可以可替代地是流体通向进气增压室120的组合进气口(未示出)的分支。第一进气阀122设置成将气缸108与第一进气口116流体隔离，第二进气阀122类似地设置成将气缸108与第二进气口118流体隔离。当第一和第二进气阀122关闭时，诸如在气缸108中的空气/燃料混合物燃烧期间，每个相应气缸108与进气歧管110之间的流体连通被阻断。类似地，第一和/或第二进气阀122中的任一个的至少部分打开允许气缸108与进气增压室120流体连通，使得空气125可以进入气缸108。气缸108中的空气/燃料混合物的燃烧产生功率，其作为扭矩传递到输出轴102以驱动发电机104。发电机104经配置为通过输出节点124提供电功率。尽管在输出节点124中示出了两条引线，但是可以设想用于电功率产生和分配的任何其它适当的布置，诸如具有多于两条引线的多相输出。

在来自每个喷射器126的燃料与来自每个气缸108内的第一和第二进气口122的空气燃烧之后剩余的排气被排空并收集在排气歧管112中。在所示的实施例中，每个气缸108可以经由两个排气口134流体连接到排气增压室132。每个排气口134通过相应的排气阀136与气缸108流体隔离。收集的废气138从排气歧管112排出。尽管示出了对应于每个气缸108的两个排气阀136，但是可以使用设置在每个气缸108的单个排气口中的单个排气阀。

发动机100和相关的发电机104系统包括与本发明相关的各种传感器。更具体地，在图1中一般地示出的电功率传感器140与输出节点124相关联并且经配置测量指示发电机104的电功率输出的参数，诸如电压和/或电流。在一个实施例中，由发电机提供的电功率也是指示或与由发动机100提供的功率输出相关。指示由传感器140测量的电功率的信号被提供给控制器105。柴油流量传感器142与柴油燃料管线128相关联并且经配置测量指示在发动机100的操作期间提供给喷射器126的柴油燃料的流速的一个或多个参数。可替代地，柴油燃料的总燃料流速的确定可以在电子控制器105内基于由每个喷射事件提供的已知柴油喷射量的总和来执行。在一个可替代的实施例中，用于燃料输送确定的基础可以基于每个发动机冲程或每个燃料喷射事件而不是在总和中做出。当使用柴油流量传感器142时，指示提供给发动机100的柴油燃料的流速的信息或信号直接或间接地传送给控制器105。可以使用额外的传感器，诸如气流、气压和/或氧浓度传感器(未示出)，其经配置测量进入的空气125的气流的参数。在所示实施例中，发动机速度传感器145连接到控制器105并经配置提供指示发动机速度的信号，例如在轴102处测得的信号。

辅助燃料流量传感器144在辅助燃料流量控制阀148下游的位置处与辅助燃料供给管线146相关联。在例如图1所示的辅助燃料是气体的实施例中，控制阀148可操作地与控制器105相关联，并且经配置响应于来自电子控制器105的适当信号来计量从储存器115到喷射器114的燃料流量。辅助燃料流量传感器144可以位于沿燃料管线146的任何位置。在所示实施例中，燃料流量传感器144位于控制阀148的下游。辅助燃料流量传感器144可以是任何适当类型的数字或模拟输出传感器，其经配置向电子控制器105提供指示在发动机操作期间通过喷射器114的气态流体的质量流量或体积流速的信号。

额外的传感器还可以包括进气歧管空气压力(IMAP)150，其向控制器105提供指示进气增压120内的空气或空气和气体的混合物的压力的信号；涡轮增压器轴速度(TCS)传感器152，其向控制器提供涡轮增压器轴的旋转速度的指示；以及进气气流(IAF)传感器154，其向控制器105提供进入发动机的气流的指示，以及其它传感器。

图2示出了控制器200的框图。控制器200可以是用于控制和监控发动机100(图1)的操作的较大控制方案的一部分。控制器200可以进一步与电子控制器105(图1)集成并且在其内操作，使得控制器200的输入和输出是存在于电子控制器105内的信号，其以软件的硬件实现，例如以计算机可执行指令的形式。

控制器200操作以为发动机使用的两种燃料中的每一种提供所需的每冲程、每发动机气缸的燃料流量或数量，以及所需的喷射正时。更具体地，控制器200接收各种输入，并且基于那些输入，如将在下文中描述的，为两种燃料中的每一种提供期望的气体燃料命令202、期望的柴油燃料命令204和期望的喷射正时命令206。在燃料确定器208中确定命令202、204和206，燃料确定器208包括响应于控制器200内部提供的信号的各种功能。

控制器200可以在许多不同的操作模式中操作，但是与本发明相关，控制器200可以在第一稳态模式或第二瞬态模式中操作。如本文所用，稳态是指发动机的操作状态，其中发动机速度或负荷的变化通常较小或足够慢，使得发动机能够对其发动机速度或负荷进行相对较小的调节，而不超过其各种系统跟踪该变化的能力。另一方面，瞬态是指其中发动机以比其各种发动机系统更快的速度改变其操作速度或负荷的操作状态，该操作速度或负荷可以在没有中断的情况下，或换言之在没有控制器200的干预的情况下处理。

当在稳态模式下操作时，控制器200可以接收指示发动机相对于发动机特性曲线图210的操作点的信息。应当理解，发动机特性曲线图210在概念上可以被认为是包括期望的空气/燃料比和发动机输出功率的值的二维阵列，但是在实践中可以被实现为阵列或任何其它数学关系，包括机器学习模型、神经网络等，其将两个或更多个发动机操作参数相关联以确定发动机的操作状态。在所示实施例中，为了讨论的目的，发动机特性曲线图被描绘为如图3所示的二维阵列。

参见图3，示出了发动机特性曲线图300的一个版本。发动机特性曲线图300的这个版本是相对于沿水平轴线示出的发动机功率302和沿垂直轴线示出的空气/燃料比304绘制的。如可以理解的，发动机特性曲线图300是无量纲的，以便为本讨论提供定性基础。可以基于本文讨论的原理创建定量分析以适合许多不同的发动机类型和应用。

用于如图3所示的发动机特性曲线图300的参数，发动机功率和空气/燃料比，取决于或从两个主发动机操作参数-发动机速度和发动机负荷-导出，并用于说明发动机操作的主燃烧区域。因此，发动机特性曲线图300包括第一线306，其也可称为爆震线306，其被示出为线性的，但也可以采用其它形状。对于在给定发动机功率输出下的较低空气/燃料比，爆震线306由发动机操作点的集合制成，在该发动机操作点处，发动机气缸内的燃烧从稳定过渡到分布(如在爆震条件下)。使用虚线示出的并且也可以被称为爆震阈值线308的辅助线308从爆震线306偏移以指示在大多数条件下发动机正常操作的区域310。

正常发动机操作区域310的顶端由第三线312限定，其也可以称为熄火线312，示出为线性的，但是也可以采用其它形状。熄火线312取决于进气歧管压力，因此示出了许多可能线中的一个。如果发动机在这些点操作，则位于熄火线312上方的点将指示预期的熄火，而位于熄火线下方的点包括气缸燃烧正常发生的点。

在发动机特性曲线图300上绘制的是特定的发动机操作点，以示出发动机的示例性瞬态事件，例如，使用控制器200(图2)的发动机100(图1)。在示例性瞬态中，发动机可以在第一操作点1处操作。瞬态变化可能要求发动机功率从第一操作点1增加到最终操作点“A”。这使得操作从表示为AFR₁的初始空气/燃料比下的表示为P₁的第一或初始功率值转换到表示为P_A的最终值。从发动机特性曲线图300可以看出，这种增加将导致发动机的空气/燃料比的总体减小，因为在恒定的发动机速度和当前的发动机操作条件(包括进气歧管压力等)下产生最终功率P_A所需的燃料量更大，这将使AFR_A的最终值的空气/燃料比低于爆震线306，并且因此，可能至少暂时地导致不稳定的或不期望的发动机操作，并且当发动机在瞬态变化之后稳定到新的稳定操作状态时，如目前发动机在现场的情况。

代替允许至少暂时地发生爆震，根据本发明的系统和方法在瞬态事件期间进行干预以控制发动机的燃料替代比以及提供给发动机气缸的空气/燃料比，直到发动机有机会稳定操作。现在返回到图2中的控制器200框图，可以看出，发动机特性曲线图210接收指示发动机的操作状态的输入信号，包括发动机速度信号212、进气压力信号214、进气流量信号216和/或其它信号。此外，燃料信号218和发动机负荷或功率信号220被提供给发动机特性曲线图210，其基于这个或其它类似信息确定发动机的操作点，总体上表示为222。在所示的实施例中，中间模块224可以将传感器信号转换或以其它方式转换成发动机参数，诸如负荷到功率、燃料和空气流到空气/燃料比等。如前面所讨论的，操作点222在稳定或接近稳定的发动机操作下被提供给燃料确定器208以控制发动机操作。

控制器200进一步包括瞬态确定器226，其监控由发动机特性曲线图210确定的发动机操作点，或可替代地监控关键发动机操作参数，诸如发动机速度或所请求的燃料命令、节气门设置、气缸内压力等，以确定瞬态事件何时即将发生或在进行中。当检测到瞬态事件时，确定器226向瞬态控制器230提供瞬态使能信号228。

瞬态控制器230操作以干预和调节期望的或实际的发动机操作点222，以产生调节后的信号232，然后该信号被提供给燃料确定器208。为了帮助解释瞬态控制器230的一个实施例的功能，参见图3所示的发动机特性曲线图300中描绘的瞬态事件。如先前所讨论的，当发动机经过瞬态事件(由箭头表示)时，从初始操作点1到最终操作点“A”的瞬态偏移可能导致暂时不稳定的发动机操作，因为发动机将倾向于在爆震线306下方操作。通过瞬态控制器230的作用，发动机改为遵循从初始功率P₁到最终功率P_A的分段路径，这避免了越过爆震线306。

更具体地，瞬态控制器230使发动机功率和空气/燃料比逐渐改变，使得发动机操作点保持在正常操作区域310内。如图3所示，在第一步变化中，瞬态控制器将功率从P₁增加到中间功率P₂，中间功率P₂对应于中间发动机操作点2。空气/燃料比的下降也可以包括发动机的燃料替代比的变化或至少部分地通过发动机的燃料替代比的变化来减轻，空气/燃料比的下降被控制成使得中间操作点2保持在爆震线306上方，并且优选地也保持在辅助线308上方并且在正常操作区域310内。点2处的空气/燃料比AFR₂比AFR₁更浓但比AFR_A更稀，使得发动机保持在爆震线306上方。

在第二步变化中，发动机转换到点3，因为在点2的较高功率处更多的空气变得可用。在点3处，功率从中间功率P₂增加到最终功率P_A，并且空气/燃料比AFR₃变得比AFR₂更稀薄(但仍保持相对浓)。当发动机继续提供更多的空气时，例如，当涡轮增压器已经加速时，发动机转换到最终点4，其处于期望功率P_A但处于比中间空气/燃料比高的更稀薄的空气/燃料比AFR₄。瞬态控制器230在发动机操作中执行这些阶跃变化的一种方式是通过调节燃料替代比以在点2和3处包括更多的柴油燃料，并且还增加发动机的所谓的齿条速率，这本质上意味着增加允许的燃料比以允许发动机在更浓的空气/燃料比处操作。

现在参见控制器200(图2)，瞬态控制器230向燃料控制器208提供调节信号232，其与从诸如发动机速度、发动机负荷、气缸压力、进气、燃料命令等各种传感器提供的各种其它发动机输入234相结合，燃料控制器208在瞬态事件期间执行发动机操作点的逐步改变。

工业实用性

本发明总体上涉及双燃料内燃发动机。本文所述的实施例具体地涉及在天然气、液化石油气(LPG)、沼气或任何其它可燃燃料和柴油上操作的发动机。图4示出了在瞬态事件期间操作双燃料发动机的方法的流程图。该方法包括在404处接收用于瞬态事件的命令以在最终状态下操作发动机之前，在402处在初始状态下操作发动机。当存在瞬变事件时，在406处瞬变控制器是活动的。瞬态控制器包括在408处以更浓的空气/燃料比增加发动机的功率输出。在410处，发动机的功率输出再次增加到最终功率，同时在412处，额外的空气变得可用并且空气/燃料比变得更稀薄。在412处，使空气/燃料比逐渐变稀薄，直到在414处获得期望的空气/燃料比，同时发动机以最终功率操作。当在416处实现期望的空气/燃料比和功率时，在418处发动机在最终状态下操作。

应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以设想，本发明的其它实现方式可以在细节上不同于前面的示例。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在那时讨论的特定示例，并且不旨在暗示对更一般地本发明的范围的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示缺乏对这些特征的偏好，但除非另外指明，否则并不完全将其从本发明的范围中排除。

除非本文中另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落在该范围内的每个单独数值的速记方法，并且每个单独数值并入说明书中，如同其在本文中单独叙述一样。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

Claims (14)

1.一种内燃发动机（100），包括：

气缸（108）体，其形成气缸（108）；

主燃料源，其经由主燃料喷射器（126）选择性地向所述气缸（108）提供主燃料；

辅助燃料源，其经由辅助燃料喷射器（114）选择性地向所述气缸（108）提供辅助燃料；

功率输出轴（102），其经布置用于接收所述发动机（100）的功率输出，所述功率输出轴（102）与往复地设置在所述气缸（108）中的活塞机械地连接；

控制器（105），其控制所述主燃料喷射器（126）和辅助燃料喷射器（114）的操作，所述控制器（105）经配置使所述发动机（100）以期望的输出功率和以在所述气缸（108）中提供的期望的空气/燃料比（304）操作，所述期望的空气/燃料比（304）取决于选择性地提供给所述气缸（108）的空气（125）、所述主燃料和所述辅助燃料的量；

其中所述控制器（105）经编程在瞬态事件期间将所述发动机（100）的功率输出从初始功率输出逐渐增加到最终功率输出，同时增加所述主燃料和所述辅助燃料的量以在所述瞬态事件期间在所述气缸（108）中产生保持为比所述气缸的爆震阈值高的、更浓的空气/燃料比（304）。

2.根据权利要求1所述的内燃发动机（100），其中所述更浓的空气/燃料比（304）为至少1：1。

3.根据权利要求1所述的内燃发动机（100），进一步包括与所述气缸（108）流体连接的进气增压（120）和排气收集器，以及越过所述进气增压（120）和所述排气收集器连接的涡轮增压器（127）。

4.根据权利要求3所述的内燃发动机（100），进一步包括进气传感器（140），其经设置测量所述进气增压（120）内的压力并且将进气压力信号提供给所述控制器（105），其中所述控制器（105）经编程基于所述进气压力信号调节所述空气/燃料比（304）。

5.根据权利要求3所述的内燃发动机（100），进一步包括涡轮增压器（127）轴（102）速度传感器（140），其经设置测量涡轮增压器（127）轴（102）速度并且将涡轮增压器（127）轴（102）速度信号提供给所述控制器（105），其中所述控制器（105）经编程基于所述涡轮增压器（127）轴（102）速度信号来调节所述空气/燃料比（304）。

6.根据权利要求3所述的内燃发动机（100），其中所述控制器（105）操作以在稳态操作模式期间向所述气缸（108）提供所述主燃料和所述辅助燃料的预定比率，并且其中所述控制器（105）经编程以改变所述预定比率，使得在所述瞬态事件期间增加主燃料的量，并且减少所述辅助燃料。

7.根据权利要求6所述的内燃发动机（100），其中所述主燃料是柴油，所述辅助燃料是气体燃料。

8.根据权利要求7所述的内燃发动机（100），其中在所述瞬态事件期间辅助燃料的量占在所述瞬态事件期间提供给所述气缸（108）的总燃料能量的最大25％。

9.一种用于内燃发动机（100）的控制器（105），所述内燃发动机（100）具有形成气缸（108）的气缸（108）体，经由主燃料喷射器（126）选择性地向所述气缸（108）提供主燃料的主燃料供给，经由辅助燃料喷射器（114）选择性地向所述气缸（108）提供辅助燃料的辅助燃料供给，经布置用于接收所述发动机（100）的功率输出的功率输出轴（102），所述功率输出轴（102）与往复地设置在所述气缸（108）中的活塞机械地连接以及控制所述主燃料喷射器（126）和辅助燃料喷射器（114）的操作的控制器（105），所述控制器（105）经配置：

使所述发动机（100）以期望的输出功率和以在所述气缸（108）中提供的期望的空气/燃料比（304）操作，所述期望的空气/燃料比（304）取决于选择性地提供给所述气缸（108）的空气（125）、所述主燃料和所述辅助燃料的量；

在瞬态事件期间将所述发动机（100）的功率输出从初始功率输出逐渐增加到中间功率输出，然后增加到最终功率输出；

在所述瞬态事件期间，在所述功率输出增加的同时，增加所述主燃料和辅助燃料的量以在所述气缸（108）中产生保持为比所述气缸的爆震阈值高的、更浓的空气/燃料比（304）。

10.根据权利要求9所述的控制器（105），其中所述更浓的空气/燃料比（304）为至少1:1。

11.根据权利要求9所述的控制器（105），其中所述发动机（100）进一步包括：

进气增压（120）和与所述气缸（108）流体连接的排气收集器；

涡轮增压器（127），其越过所述进气增压（120）和所述排气收集器连接；

进气传感器（140），其经设置测量所述进气增压（120）内的压力并且将进气压力信号提供给所述控制器（105）；以及

涡轮增压器（127）轴（102）速度传感器（140），其经设置测量涡轮增压器（127）轴（102）速度并且将涡轮增压器（127）轴（102）速度信号提供给所述控制器（105）；

其中所述控制器（105）经编程基于所述进气压力信号和所述涡轮增压器（127）轴（102）速度信号来调节所述空气/燃料比（304）。

12.根据权利要求11所述的控制器（105），其中所述控制器（105）操作以在稳态操作模式期间向所述气缸（108）提供所述主燃料和所述辅助燃料的预定比率，并且其中所述控制器（105）经编程以改变所述预定比率，使得在所述瞬态事件期间增加主燃料的量，并且减少所述辅助燃料。

13.根据权利要求12所述的控制器（105），其中所述主燃料是柴油，所述辅助燃料是气体燃料。

14.根据权利要求13所述的控制器（105），其中在所述瞬态事件期间辅助燃料的量占在所述瞬态事件期间提供给所述气缸（108）的总燃料能量的最大25％。