用于多燃料发动机的方法和系统与流程

1.本文所公开主题的实施例涉及多燃料发动机，更具体地，涉及调整运行条件以促进更高的替换比例。


背景技术：

2.内燃发动机可以包括压缩点火发动机和/或火花点火发动机。发动机可以燃烧多种类型的燃料。发动机可以包括多个注射器，这些注射器被定位成直接注射进燃烧室和发动机的吸入口内。可以调整发动机燃料供给的替换比例，以调整发动机功率输出、排放、发动机温度等。一些燃料虽然能量密集，但由于汽化热高、混合不良和/或火焰速度低，可能易于产生不良的燃烧条件。因此，可能需要有不同于当前可用的用于燃料燃烧的方法和系统。


技术实现要素：

3.在一个实施例中，一种方法可以包括：增加吸入歧管温度和增加包括氨的替换比例。替换比例还可以包括柴油、氢化衍生可再生柴油(hydrogenation-derived renewable diesel，hdrd)、生物柴油、合成气、乙醇、汽油、煤油、醚和天然气中的一种。吸入歧管温度可以基于当前的运行参数和阈值歧管温度而升高。
附图说明
4.图1示出了包括机车编组的列车的示例实施例；
5.图2示出了图1中具有多燃料发动机的机车的示例实施例的示意图；
6.图3示出了可以包括于图1的列车中的燃料供给车的示例实施例；
7.图4示出了发动机系统的详细视图；
8.图5示出了基于条件来确定氨替换比例的方法；
9.图6示出了说明响应于氨替换比例来调整吸入歧管温度的时间轴。
具体实施方式
10.本发明的实施例在以下描述中被公开，并且可以涉及用于运行内燃发动机(internal combustion engine，ice)的方法和系统。ice可以通过作为混合物的不同燃料的组合来运行，并且以相对于彼此不同的比例来形成一种燃料相对于另一种燃料的替换比例。替换比例是次要燃料(如无碳燃料或可再生燃料)的能量含量除以提供给缸体的所有燃料的总能量含量。这些燃料可以具有相对不同的碳含量，并且合适的燃料可以包括汽油、柴油、氢化衍生可再生柴油(hdrd)、醇(醇类)、醚类、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油、合成气等类似物中的一种或多种。多种燃料可以单独或组合地包括气体燃料和液体燃料。ice的用次要燃料至主要燃料的替换比例可以由控制器来确定。控制器可以至少部分地基于当前发动机负载、当前发动机温度、当前歧管温度、当前注射时机和当前空气/燃料比中的一者或多者来确定替换比例。控制器可以至少部分地基于混合物中所使用的燃料及其相关的特性来
确定替换比例。
11.在一个实施例中，替换比例可以对应于具有相对较低碳含量或零碳含量(如氢气或氨)的燃料相对于含碳燃料的注射量。随着替换比例的提高，碳含量较低或为零的燃料的相对比例提高，组合燃料中碳含量的总量降低。在一个示例中，ice可以燃烧包括柴油和氢的燃料。在一些运行模式期间，ice可以仅燃烧柴油、仅燃烧氢、或燃烧柴油和氢的组合(如分别在第一条件、第二条件和第三条件期间)。当提供氢时，可以调整运行条件以考虑氢并促进氢的强化燃烧。当提供氨时，可以调整运行条件以考虑氨并促进氨的强化燃烧。
12.在一个实施例中，发动机系统可以燃烧三种或多种燃料的混合物，例如：柴油、氢和氨。额外地或可替代地，乙醇可以包括于燃烧混合物中。在一个示例中，燃烧混合物的非燃料质量可以响应于替换比例而调整。可以响应于发动机温度而进一步调整非燃料质量，其中，在多燃料燃烧期间，非燃料质量可以响应于升高的发动机温度而增加。非燃料质量可以吸收热，从而起到散热器的作用。非燃料质量可以在更高的发动机负载量和运行条件下允许更高的替换比例。在一个示例中，非燃料质量被定义为降低缸体温度的燃烧混合物的一部分。在一些燃烧条件下，包括于非燃料质量中的元素可以起到燃料的作用。然而，这些元素可以以这样的方式提供给缸体：使它们的点火性降低，以降低缸体温度。
13.在一个示例中，用于多燃料发动机的系统和方法可以包括燃烧主要燃料与一种或多种次要燃料的组合。多燃料发动机可以单独燃烧主要燃料。在一些条件下，多燃料发动机可以通过将一种或多种次要燃料替换为燃烧混合物来减少所使用的主要燃料的量。次要燃料可以包括相对于主要燃料减少的碳含量。额外地或可替代地，次要燃料可以更便宜、更可用和/或更有效。次要燃料的点火性和燃烧速率可变。由于点火性的增加或减少，一些燃料可能导致发动机温度升高或导致不期望的燃烧条件。为了调整缸内条件以复制单燃料运行条件，可以调整燃烧多种燃料的缸体的非燃料质量。
14.本文所描述的系统的实施例可以包括多种发动机类型和多种发动机驱动系统。这些系统中的一些可能是固定的，而另一些系统可能在半移动平台或移动平台上。半移动平台可以在运行时段之间变换位置，例如，安装在平板拖车上。移动平台可以包括自推进车辆。此类车辆可以包括公路运输车辆(如汽车)、采矿设备、船舶、飞机、轨道车辆和其他非公路车辆(off-highway vehicles，ohvs)。为了清楚说明，将例如机车的轨道车辆用作移动平台的示例。合适的系统可以包括发动机、涡轮增压器、燃料系统以及控制器或控制系统。一些实施例可以包括后处理系统或其他减排系统。车辆能够单独运行，也可以作为一组移动。车辆组可以机械地(如以组的形式)和/或虚拟地(如以排或群的形式)联接在一起，以协调它们的运动。
15.图1描述了示例列车100，其包括多个轨道车辆、燃料供给车160和能够在轨道110上运行的车厢108。多个轨道车辆、燃料供给车和车厢通过联接器112而彼此联接。在一个示例中，多个轨道车辆可以是机车，其包括牵引机车102和一台或多台远程机车104、106。列车中的机车可以形成一个编组。例如，在所描述的实施例中，机车可以形成编组101。如所示的，列车包括一个编组。示例性地，节流阀和制动指令可以通过无线电链路或物理电缆而从牵引机车转发至远程机车。
16.机车可以由发动机10来提供动力，而车厢可以是无动力的。在所示的示例中，发动机为多燃料发动机，并且可以燃烧气体燃料和/或液体燃料或具有不同碳含量的燃料，并且
以一种燃料与另一种燃料的不同比例(即，替换比例)进行燃烧。
17.列车可包括控制系统。控制系统可包括发动机控制器12，也可以包括编组控制器22。如图1所示，每台机车包括一个发动机控制器，所有这些发动机控制器都与编组控制器通信。编组控制器可以位于列车的一台车辆上，例如位于牵引机车上，或者可以远程位于例如调度中心处。编组控制器能够从编组的每台机车接收信息并向其传递信号。例如，编组控制器可以从列车上的各种传感器接收信号，并且相应地调整列车运行。编组控制器可以联接至每个发动机控制器，以调整每台机车的发动机运行。参考图3至图6所详细描述的，每个发动机控制器可以确定当前发动机条件并调整其替换比例。可以响应于吸入歧管温度来至少部分地调整替换比例。如上所述，替换比例对应于用一种或多种代用燃料来替代主要燃料。发动机可以在一种运行模式下单独燃烧主要燃料。然而，在其他运行模式下，发动机可以执行多燃料燃烧。示例性地，可以切换运行模式以减少一种或多种排放类型、降低燃烧成本、提高发动机效率、适应一种或多种燃料的低可用性等。主要燃料和代用燃料可以选自汽油、柴油、醇(醇类)、醚类、氨、氢、天然气、煤油、合成气等。合适的柴油燃料可以包括常规柴油、氢化衍生可再生柴油(hdrd)和生物柴油。在一个实施例中，推进系统可以用燃料电池和/或储能装置来增强，储能装置向牵引马达接受和/或提供电能。
18.列车可以包括至少一个燃料供给车，该燃料供给车可以携带一个或多个燃料存储箱162并且包括控制器164。虽然燃料供给车可以位于远程机车106的前方，但在其他示例中，燃料供给车可以在沿列车的其他位置处。
19.在一个示例中，燃料供给车可以是非动力推进的，例如，没有发动机或电牵引马达(例如，图2中所示的电牵引马达124)。然而，在其他示例中，燃料供给车可以被提供动力以用于推进。例如，如图3所示，燃料供给车可以包括发动机302。燃料供给车的发动机可以燃烧存储在燃料存储箱中的燃料和/或存储在列车的另一车辆处的燃料。
20.燃料供给车的一个或多个燃料存储箱可以具有适于存储特定类型燃料的结构。在一个示例中，燃料存储箱可以适用于低温存储液化天然气(liquefied natural gas，lng)。作为另一个示例，燃料存储箱可以在环境温度和压力下存储液态燃料，例如柴油或氨。在又一个示例中，燃料存储箱可以将燃料存储为压缩气体，例如氢。在每种情况下，燃料供给车可以配备有各种用于存储特定燃料的机构和装置。下面参考图3进一步示出燃料供给车的更多细节。
21.在一些示例中，燃料可以仅存储在燃料供给车上。然而，在其他示例中，燃料可以存储在燃料供给车以及一台或多台机车处，如图2所示。此外，在一些情况下，燃料供给车可以具有燃料电池系统。燃料电池系统可以包括燃料电池以及一个或多个氢罐。
22.图2描述了图1中列车的轨道车辆的示例实施例，本文描述为机车102，其能够通过多个车轮116在轨道上运行。用于推进机车的动力可以至少部分地由发动机来提供。发动机从吸入通道118接收用于燃烧的进气。吸入通道从空气过滤器(未示出)接收经过过滤的环境空气。由发动机燃烧产生的排气被供应至排放通道120。排气流过排放通道，并且从机车的排放管(未示出)流出。
23.在一个实施例中，发动机作为压缩点火发动机运行，其能够燃烧至少一种类型的燃料。在另一实施例中，发动机作为火花点火发动机运行，类似地，其能够燃烧至少一种类型的燃料。例如，发动机可以仅燃烧一种特定类型的燃料，或者能够燃烧两种或多种类型的
燃料，例如多燃料发动机。因此，不同的类型的燃料可以在发动机处单独燃烧或共同燃烧，例如同时燃烧。在一个实施例中，多燃料发动机可以是双燃料发动机，如图2所示，双燃料发动机能够接收来自第一燃料存储器134的第一燃料和来自第二燃料存储器136的第二燃料。
24.虽然机车在图2中配备有两个燃料存储器，但在其他示例中，机车可以仅包括一个燃料存储器或不包括燃料存储器。例如，至少一个燃料存储器可以存储在燃料供给车处，例如图1的燃料供给车。可替代地，除了机车的第一燃料存储器处的第一燃料和第二燃料存储器处的第二燃料之外，第三燃料可以存储在燃料供给车上。在一个示例中，可以在环境压力和温度下存储而无需任何额外设备或专用存储箱配置的燃料可以存储在机车处。需要专用设备的燃料(如低温或高压储存)可以储存在燃料供给车上。然而，在其他示例中，机车和燃料供给车可以各自存储不需要专用设备的燃料。
25.第一燃料、第二燃料和第三燃料(例如，列车上储存的任何燃料)可以是多种不同燃料类型中的任一种。例如，燃料类型可以包括碳基燃料，如柴油、天然气、甲醇、乙醇、其他醇类、二甲醚(dimethyl ether，dme)、其他醚类、生物柴油、hdrd、合成气等。或者，燃料可以是非烃基燃料，例如氢、氨、水等。以上列出的燃料是可在发动机处燃烧的燃料的非限制性示例，并且各种其他类型的燃料也是可能的。
26.此外，每种储存的燃料可以是气体燃料或液体燃料。因此，当压缩点火发动机燃烧单一燃料类型时，发动机可以消耗气体燃料或液体燃料。当压缩点火发动机是多燃料发动机时，发动机可以仅燃烧液体燃料、仅燃烧气体燃料、或燃烧液体燃料和气体燃料的组合。类似地，当火花点火发动机燃烧单一燃料类型时，发动机可以消耗气体燃料或液体燃料。多燃料火花点火发动机可以仅燃烧液体燃料、仅燃烧气体燃料、或燃烧液体燃料和气体燃料的组合。
27.作为火花点火多燃料发动机或压缩点火多燃料发动机配置中的任一种，发动机可以以不同方式燃烧燃料组合。例如，一种燃料类型可以是主要燃烧燃料，而另一种燃料类型可以是在一些条件下用于调整燃烧特性的次要的、添加的燃料。例如，在发动机启动期间，燃料燃烧混合物可以包括较小比例的柴油以进行种子点火，而氢可以形成混合物的较大比例。在其他示例中，一种燃料可以在注射主要燃烧燃料之前用于引燃注射。在一些示例中，替换比例可以基于一个或多个条件来设置，以增加无碳燃料的量以减少碳排放。可以基于期望的点火时机来调整所使用的无碳燃料的比例，其中，期望的点火时机基于发动机负载、吸入歧管温度和压力以及燃料混合物的点火性中的一者或多者。
28.作为多燃料发动机，发动机可以燃烧各种燃料组合，并且燃料可以在燃烧前预混合或不预混合。在一个示例中，第一燃料可以是氢，第二燃料可以是柴油。在另一示例中，第一燃料可以是氨，第二燃料可以是柴油。在又一示例中，第一燃料可以是氨，第二燃料可以是乙醇。随着第三燃料在燃料供给车上的存储，还可以有进一步的组合。例如，lng可以存储在燃料供给车上，并且发动机可以燃烧lng和氢，或者lng、柴油和氢，或者lng、氨和氢。由此，燃料类型可以有多种组合，其中，组合可以基于燃料的兼容性来确定。将燃料输送至发动机用于燃烧的方法可以类似地取决于燃料类型的特性。
29.当发动机条件允许仅燃烧单一燃料(火花点火或压缩点火)时，发动机可以消耗单一液体燃料。例如，发动机可以燃烧柴油、汽油、氨、lng或另一种液体燃料。类似地，发动机可以燃烧单一气体燃料，例如氢气或另一种气体燃料。
30.此外，以一种物理状态(例如，气体或液体)车载存储的燃料可以以相同状态或不同状态输送至发动机。例如，lng可以低温存储为液体状态，但在发动机处注射之前，其可以过渡到气体状态(例如，在燃料供给车中的再气化单元中)。然而，其他燃料可以存储为液体并以液体注射，或者存储为气体并以气体注射。
31.例如，可以根据多种注射技术在发动机处注射燃料。在一个示例中，一种或多种燃料可以通过间接注射方法(如吸入口注射和/或排放口注射)输送至发动机缸体。在另一个示例中，至少一种燃料可以通过直接注射而被引至发动机缸体。在又一个示例中，至少一种燃料可以通过中心歧管注射来注射。发动机可以仅通过间接注射、仅通过直接注射或通过间接注射和直接注射的组合而接收燃料。作为一个示例，可以在低负载期间通过端口注射来注射燃料，并且在高负载期间通过直接注射来注射燃料。特别地，当其中一种燃料是气体燃料时，可能需要通过端口注射将气体燃料与空气和/或egr预混合。当通过中心歧管注射引入时，燃料也可以预混合。也可以通过直接注射进行预混合，例如通过在发动机缸体的吸入冲程期间注射气体燃料。额外地或可替代地，一种或多种燃料的注射位置可以基于燃料的点火性。例如，可以间接注射氨并将其与增压空气和/或egr预混合，以增强其点火性和汽化。
32.每种类型的注射可以包括气体燃料或液体燃料的注射。然而，根据燃料类型的具体特性，一些注射方法可能更适合于某些燃料。例如，可以通过端口注射或直接注射来注射氢。诸如柴油的液体燃料可以通过直接注射来注射。氨和天然气可以各自通过端口注射或直接注射来注射。类似地，甲醇和乙醇等燃料也可以通过端口注射或直接注射来注射。在一些情况下，发动机可以具有能够在气体燃料和液体燃料的注射之间切换的燃料注射器。
33.根据燃料类型，由多燃料发动机燃烧的燃料(无论是气体还是液体)在燃烧前都可以预混合或不预混合。例如，根据运行条件，可能需要预混合氢、天然气、氨、甲醇、乙醇和dme。在其他运行条件下，如柴油、氢、天然气、甲醇和乙醇等燃料可以不预混合。例如，在较高的负载下可能需要较大量的预混合氢，而在较低的负载下可能需要较少量的预混合氢。燃料的预混合可以包括将至少一种燃料端口注射至吸入歧管或进入口内，其中，燃料可以在进入缸体之前与空气混合。作为另一个示例，每种燃料都可以被端口注射，从而允许燃料在燃烧之前彼此混合并与空气混合。在其他示例中，(一种或多种)燃料可以注射至与缸体头部流体联接的预燃室内，其中，(一种或多种)燃料可以在流到缸体头部之前与预燃室中的空气混合。
34.可替代地，如上所述，当缸体至少填充有压缩空气并在一些实例中还填充有气体燃料时，可以通过将一种或多种燃料直接注射至发动机缸体内来将燃料输送至发动机缸体。直接注射可以包括高压直接注射(high pressure direct injection，hpdi)和低压直接注射(low pressure direct injection，lpdi)。在一个示例中，当直接注射时，燃料可以不预混合。然而，在另一个示例中，如上所述，可以通过在发动机缸体的压缩冲程之前直接注射一种或多种燃料来实现预混合。
35.对于第一燃料是氢而第二燃料是柴油的发动机的实施例，通过端口注射将氢与空气预混合可以在低发动机转速和更平稳的发动机启动下提供更稳定的空气/燃料混合物。然而，在较高的发动机转速下，氢的端口注射可能会增加发动机爆震的可能性。直接注射氢可以减轻爆震。因此，在一些示例中，可能期望在低发动机转速下端口注射氢和在高发动机
reduction，scr)催化剂、三元催化剂、no
x
捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，排气处理系统可以位于涡轮增压器的上游，而在其他实施例中，排气处理系统可以位于涡轮增压器的下游。
42.机车还可以包括联接至发动机的节流阀142，以指示功率水平。在本实施例中，节流阀被描述为槽口节流阀。然而，任何合适的节流阀或功率控制机构都在本公开的范围内。槽口节流阀的每个槽口可以对应于离散功率水平。功率水平指示机车上的负载或发动机输出的量，并且控制机车行驶的速度。尽管图2的示例实施例中描述了八个槽口设置，但在其他实施例中，节流阀槽口可以具有八个以上的槽口或八个以下的槽口，以及用于空载和动态制动模式的槽口。在一些实施例中，槽口设置可以由机车的运行人员来选择。在一个示例中，槽口设置的值对应于发动机负载，其中，较高的值等于较高的发动机负载。在其它实施例中，编组控制器可以基于发动机和/或机车运行条件来确定包括槽口设置的行程计划(例如，行程计划可以使用行程优化软件来生成，如wabtec公司提供的trip optimizer
tm
系统，和/或负载分布计划可以使用编组优化软件来生成，如wabtec公司提供的consisten manager
tm
)，下面将更详细地说明。
43.发动机控制器可以控制与机车相关的各种部件。例如，机车的各种部件可以通过通信信道或数据总线联接至发动机控制器。在一个示例中，发动机控制器和编组控制器均包括计算机控制系统。发动机控制器和编组控制器可以额外地或可替代地包括存储非暂时计算机可读存储介质(未示出)的存储器，该存储器包括用于实现机车运行的车载监测和控制的代码。示例性地，发动机控制器可以通过数字通信信道或数据总线联接至编组控制器。
44.发动机控制器和编组控制器都可以从多个传感器接收信息，并且可以将控制信号发送至多个致动器。发动机控制器在监督机车的控制和管理的同时，可以从各种发动机传感器150接收信号，如本文进一步详细描述的，以确定运行参数和运行条件，并且相应地调整各种发动机致动器152以控制机车的运行。例如，发动机控制器可以从各种发动机传感器接收信号，包括但不限于发动机速度、发动机负载、涡轮增压器速度、燃料流率、吸入歧管空气压力、压缩机出口压力、压缩机压力比、排气压力、环境压力、环境温度、排放温度、发动机温度、排放含氧量等，相应地，发动机控制器可以通过将命令发送至各种部件(如电牵引马达、交流机/发电机、缸体阀、燃料注射器、槽口节流阀等)来控制机车。其他致动器可以联接至机车中的各个位置。
45.编组控制器可以包括可运行地联接至控制信号部分的通信部分。通信部分可以接收来自机车传感器的信号，机车传感器包括机车位置传感(例如，gps装置)、环境条件传感器(例如，用于感测海拔、环境湿度、温度和/或大气压等)、机车联接器力传感器、轨道坡度(grade)传感器、机车槽口传感器、制动位置传感器等。各种其他传感器可以联接至机车中的各个位置。控制信号部分可以产生控制信号以触发各种机车致动器。示例机车致动器可以包括空气制动器、制动器空气压缩机、牵引马达等。其他致动器可以联接至机车中的各个位置。编组控制器可以接收来自各种机车传感器的输入，处理数据，并且基于其中与一个或多个例程相对应的指令或代码响应于所处理的输入数据而触发机车致动器。此外，编组控制器可以从发动机控制器接收(如由各种发动机传感器所确定的，如发动机冷却剂温度传感器所确定的)发动机数据，处理发动机数据，确定发动机致动器设置，以及基于由编组控制器执行的例程将用于触发发动机致动器的指令或代码传输(例如，下载)回发动机控制
器。
46.例如，编组控制器可以基于运行条件来确定在列车中所有机车之间分配负载的行程计划。在一些条件下，编组控制器可以不均匀地分配负载，也就是说，与其他机车相比，一些机车可以在更高的功率设置或更高的节流阀设置下运行。负载分配可以基于多个因素，如燃料经济性、联接力、隧道运行、坡度等。在一个示例中，负载分配可以基于机车编组的分布来调整，例如，机车编组的每台机车在列车上的位置。例如，至少一台机车可以位于列车的末端，并且至少一台机车可以位于列车的前端。列车末端的机车可以推动列车的推进，列车前端的机车可以拉动列车，特别是在上坡航行期间。因此，列车末端的推进机车上可能会承受更大的负载。
47.现在转到图3，其示出了图1的燃料供给车的实施例。如上所述，燃料供给车包括燃料存储箱、控制器和发动机。燃料供给车还可以包括第一单元304，第一单元304可以是用于控制燃料存储箱内的温度和压力的装置。例如，当lng储存于燃料存储箱中时，第一单元可以是低温单元。燃料存储箱的尺寸和配置可以参考最终使用参数来选择，可以从燃料供给车移除，并且可以通过端口306从外部燃料补充站接收燃料。
48.燃料储存箱可以向燃料修改单元312供应燃料。燃料修改单元可以控制或调整燃料的特性。例如，当燃料为lng时，燃料可以在燃料修改单元处从液体转换为气体。另一个示例，燃料修改单元可以是泵，以在燃料存储为气体状态时调整燃料的输送压力。在不需要燃料修改的其他示例中，可以省略燃料修改单元。燃料可以从燃料修改单元输送至机车的发动机(例如，图1和图2的发动机10)。
49.通过将燃料从燃料存储箱供应至机车发动机和燃料供给车的发动机，燃料可以被分布在列车上的发动机燃烧。在另一非限制性实施例中，燃料供给车发动机可以产生电力，该电力可以被输送至燃料供给车上和/或机车上的一个或多个部件。在一个示例中，如图3所示，燃料供给车发动机可以产生扭矩，该扭矩通过驱动轴316传递至功率转换单元314。功率转换单元可以将扭矩转换为电能，该电能通过电总线318传输至燃料供给车中的各种下游电部件。这样的部件可以包括但不限于：第一单元、燃料修改单元、控制器、压力传感器320、温度传感器322、电池324、各种阀、流量计、额外的温度和压力传感器、压缩机、鼓风机、散热器、电池、灯、车载监测系统、显示器、气候控制器等，为了简洁起见，其中一些未在图3中示出。额外地，来自电总线的电能可以提供至机车的一个或多个部件。
50.在一个示例中，功率转换单元包括串联连接至一个或多个整流器(未示出)的交流机(未示出)，整流器在沿电总线传输之前将交流机的交流电输出转换为直流电能。基于从电总线接收电力的下游电部件，一个或多个逆变器可以在向下游部件供电之前使来自电总线的电力逆变。在一个示例中，单个逆变器可以从直流电总线向多个部件供应交流电。在另一非限制性实施例中，多个不同的逆变器中的每一个可以向不同的部件提供电力。
51.燃料供给车上的控制器可以通过向燃料供给车上的各种部件发送命令来控制这些部件，例如燃料修改单元、燃料供给车发动机、功率转换单元、第一单元、控制阀和/或燃料供给车上的其他部件。控制器还可以监测活动运行、空载和关闭状态下的燃料供给运行参数。这样的参数可以包括但不限于：燃料存储箱的压力和温度、燃料修改单元的压力和温度、燃料供给车发动机温度、压力和负载、压缩机压力、加热流体温度和压力、环境空气温度等。在一个示例中，燃料供给车控制器可以执行代码以响应一个或多个控制系统例程而自
动停止、自动启动、运行和/或调谐发动机和燃料修改单元。计算机可读存储介质还可以执行代码，以向机车上的发动机控制器发送通信和接收通信。
52.图3中描述的燃料供给车是如何配置燃料供给车的非限制性示例。在其他示例中，燃料供给车可以包括额外的或可替代的部件。例如，燃料供给车还可以包括一个或多个额外的传感器、流量计、控制阀、用于控制燃料输送和存储条件的各种其他装置和机构等。
53.图4示出了发动机的缸体和燃料系统的注射器的更详细视图。车辆系统的控制器可以使用多种不同的控制策略来控制吸入歧管温度，以提高替换比例。图5示出了用于调整吸入歧管温度的方法，图6示出了说明调整吸入歧管温度的发动机运行顺序。
54.现在转到图4，其示出了发动机的示例缸体401。缸体可以是多个缸体中的一个，每个缸体包括至少一个吸入阀403、至少一个排放阀405。多个缸体的每一个都可以包括至少一个直接注射器412以及至少一个端口注射器422。每个燃料注射器可以包括致动器，致动器可以通过来自发动机的控制器的信号而被致动。发动机的缸体可以基于运行条件从一个或多个燃料系统接收燃料。燃料系统可以包括一条或多条燃料管路，一条或多条燃料管路将燃料箱、泵和燃料轨道流体地联接至直接注射器和端口注射器。更具体地，直接注射器可以通过第一燃料管道411从第一燃料系统410接收燃料。端口燃料注射器可通过第二燃料管道421从第二燃料系统420接收燃料。在一个示例中，第一燃料系统可以供应含碳燃料，第二燃料系统可以供应无碳燃料。含碳燃料可以包括汽油、柴油、生物柴油、天然气、hdrd、醚、合成气、煤油和酒精中的一种或多种。无碳燃料可以包括氨和氢的一种或多种。在一些示例中，发动机可以是无火花发动机。在其他示例中，发动机可以是火花点火发动机。
55.在一个示例中，发动机可以燃烧一种或多种为其输送的燃料类型。例如，直接注射器可以将第一燃料注射至缸体，而端口燃料注射器可以直接将第二燃料注射至吸入口404内。在一个示例中，第一燃料作为液体燃料来注射，第二燃料作为气体燃料来注射。第一燃料和第二燃料可以在由缸体壁、缸体头部和活塞402限定的缸体的内部容积内混合。在燃烧之后，排放阀可以将燃烧产物从缸体排出至排放口406。
56.在运行期间，发动机内的每个缸体可以通过沿轴线的活塞的驱动来使用四冲程循环。循环包括吸入冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排放冲程。通常，在吸入冲程期间，排放阀关闭，吸入阀打开。空气通过吸入歧管而被引入燃烧室内，活塞移动至缸体的底部，以增加燃烧室内的容积。端口注射可以在吸入冲程期间发生。本领域技术人员通常将活塞位于缸体的底部附近且在其冲程结束时(例如，当燃烧室处于其最大容积时)的位置称为下死点(bottom dead center，bdc)。在压缩冲程期间，吸入阀和排放阀关闭。活塞向缸体头部移动，以压缩燃烧室内的气体。本领域技术人员通常将活塞处于其冲程末端且最接近缸体头部(例如，当燃烧室处于其最小容积时)的点称为上死点(top dead center，tdc)。在下文中被称为直接注射的过程中，燃料被引入燃烧室内。在一些示例中，燃料可以在单个缸体循环期间多次注射至缸体。在下文中被称为点火的过程中，注射的燃料通过压缩点火被点燃，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞推回bdc。曲轴将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排放冲程期间，排放阀打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放至排放歧管，而活塞返回至tdc。需要注意的是，以上仅作为示例进行描述，并且吸入阀和排放阀打开时机和/或关闭时机可变化，如提供正或负阀重叠、延迟吸入阀关闭或各种其他示例。例如，吸入阀和/或排放阀的打开和/或关闭的时机可以提前，以降低进入车辆系统的后处理系统
的排气的温度，从而提高后处理系统的效率。此外，在一些示例中，可以使用二冲程循环而非四冲程循环。
57.可以通过燃料注射和/或火花时机来调整发动机的点火时机。调整吸入阀时机、燃料注射时机、燃料温度、燃料压力、发动机转速、发动机负载、空气温度、发动机温度、火花时机以及增压压力和/或歧管压力中的一者或多者可允许从基准时机(baseline timing)调整燃料注射时机和/或火花时机。点火时机可以以发动机循环期间活塞的位置为基础，并且可以期望在燃烧冲程的tdc处或tdc处附近。更提前的点火时机可以包括点火时机在燃烧冲程的tdc之前移动的位置，而更延迟的点火时机可以包括点火时机在燃烧冲程的tdc之后移动的位置。
58.发动机、缸体、吸入歧管和排放歧管的各个表面可以电镀锌涂层，或者可以用能够耐受化学反应环境的另一合适的材料来涂覆。这种涂层和涂覆工艺包括但不限于环氧涂层、化学气相沉积涂层和阳极氧化涂层。由于排气成分溶解于其中所含的水中，表面可以镀锌。例如，co2化合物可以与no
x
成分一起溶解至水中。co2和no
x
成分可以质子化为酸性化合物，酸性化合物与co2一起可以降低排气的ph值，从而提高排气的酸度。在某些egr流率下，排气可能具有腐蚀性。排气的水含量可以在氢燃烧的运行条件期间增加。通过对发动机进行镀锌，排气的腐蚀性可以被忍受。
59.第一燃料系统可以通过直接注射器向发动机的缸体提供第一燃料。第二燃料系统可以通过吸入端口注射器提供第二燃料。其上存储有指令的控制器可以基于关于以下方法所描述的一个或多个运行条件来控制对第二燃料的量的调整，第二燃料是由第二燃料系统的一个或者多个注射器来注射的。
60.发动机系统可以具有用于将排气供应至缸体内的egr系统。egr是一种选择性地引导一定量的排气的系统，一定量的排气从缸体中排出并返回至发动机并进入缸体内以进行再燃烧。egr可以通过专用的供体缸体、经调整的排放阀时机和/或egr通道来提供。供体缸体可以将排气从其内部容积排出，并且使排气流到与其流体地联接的另一缸体。额外地或可替代地，供体缸体可以将排气直接排出至egr通道。经调整的排放阀时机可以包括排放阀开口可与吸入阀开口重叠的情形，从而导致缸体的真空将排出的排气吸吸收至缸体内。以这种方式，egr率可以通过供体缸体、经调整的排放阀时机和/或egr通道中的阀位置来设置。
61.在本公开的另一示例中，可以调整缸体的排放阀时机。在一个示例中，可以针对给定缸体来调整排放阀时机，以使排放冲程期间的排放阀的关闭时间提前。可以基于提前的阀时机来保持缸体中的排气，提前的阀时机包括排放冲程完成之前的排放阀关闭。通过这样做，可以提高egr率。
62.在一些示例中，额外地或可替代地，排放阀时机可以延迟，以使在吸入冲程期间，排放阀可与缸体的吸入阀一起打开。通过延迟排放阀关闭的时机，排气可以被再吸收进缸体内。在一个示例中，随着排放阀关闭被进一步延迟，再吸收进缸体内的排气量增加，从而提高egr率。在egr冷却器冷凝物量相对较高和/或吸入歧管温度相对较高的条件下，可能期望再吸收egr。
63.现在转到图5，其示出了基于条件来确定最大替换比例的方法500的高级流程图。该方法可以由车辆的控制器(如图1-4的控制器)基于存储在控制器的存储器中的指令来执
行。
64.该方法可从步骤502开始，步骤502包括：估计和/或测量车辆运行参数和/或条件。车辆运行参数和/或条件可以基于车辆的各种传感器的一个或多个输出来估计(例如，如上文参考图1-4的车辆系统所描述的一个或者多个排放温度传感器、发动机速度传感器、车轮速度传感器和/或涡轮轴速度传感器、扭矩传感器、歧管压力传感器等)。车辆运行条件可以包括：发动机速度和发动机负载、车辆速度、变速器油温、排气流率、质量空气流率、冷却剂温度、冷却剂流率、发动机机油压力(例如，油道压力)、缸体温度、一个或多个吸入阀和/或一个或多个排放阀的运行模式、电动机速度、电池电量、发动机扭矩输出、车轮扭矩等。
65.在步骤504，方法500可以包括：确定是否期望多燃料燃烧。可能期望基于多种条件的多燃料燃烧，多种条件包括但不限于：排放目标、燃料成本、燃烧混合物效率和燃料可用性中的一者或多者。排放目标可以基于以政府标准为基础的单个车辆排放目标。额外地或可替代地，排放目标可以基于针对地理围栏位置的当地政府标准。例如，城市可以包括与乡村地区不同的排放目标。燃烧混合物可以为在城市中运行的多台车辆来定制，以使来自多台车辆的总排放可以满足本地排放目标。通过这样做，可以在某些运行点超过单个车辆的排放目标，以平衡多个车辆的排放来满足本地排放目标。
66.在一些示例中，基于燃料成本，可能需要多燃料燃烧。燃料成本可以通过来自多台车辆、燃料补充站、车辆操作员等中的一者或多者的反馈来确定。可以针对编组中所包括的每种类型的燃料确定平均燃料成本。例如，如果编组包括柴油、氢、氨、甲醇、丙醇、丁醇和乙醇，则可以针对每种燃料类型确定成本，并且可以至少基于燃料类型的成本来调整燃烧混合物。在一个示例中，可能需要最小化燃烧混合物的成本。
67.在其他示例中，额外地或可替代地，燃烧混合物效率可以决定燃烧混合物。在一个示例中，可以调整燃烧混合物以使燃烧混合物效率最大化。在其他示例中，可以调整燃烧混合物以使发动机功率输出最大化。车辆操作员可以选择优先考虑发动机功率输出还是燃烧混合物效率。
68.在更进一步的示例中，额外地或可替代地，燃烧混合物可响应于燃料可用性来调整。在某些位置处，编组中所包括的一种或多种燃料可以包括低可用性。在一些示例中，具有低可用性低的燃料的消耗可以减少。具有较高可用性的燃料的消耗可以增加。燃料可用性可以基于来自多台车辆和燃料补充站的反馈来确定。可用性可以基于距车辆当前位置的距离来确定。根据当前燃料水平，该距离可以等于剩余的英里数。
69.多燃料燃烧可以包括至少第一燃料和第二燃料的燃烧。在一个示例中，第一燃料可以是含碳燃料，第二燃料可以是包括比含碳燃料更少的碳的无碳燃料。多燃料燃烧可以通过增加第二燃料的量和减少第一燃料的量来减少车辆的co2和/或no
x
排放。在一个示例中，多燃料燃烧可以包括作为第一燃料的柴油和作为第二燃料的氢。可以影响替换比例的条件可包括：发动机气流、发动机负载、吸入歧管温度、环境压力和环境温度、发动机温度和排放歧管压力。替换比例可以被定义为由第二燃料提供的总燃料能量的百分比。例如，如果期望的替换比例为60％，则第二燃料可以提供60％的燃料能量，而第一燃料可以提供40％的燃料能量。在一个示例中，无碳燃料的量随着替换比例的提高而增加。
70.额外地或可替代地，在一些示例中，所期望的替换比例可以响应碳排放(例如，co2、碳氢化合物和其他含碳燃烧副产物)和/或no
x
排放来调整。例如，随着碳排放的增加，
可能期望提高替换比例。可替代地，随着燃烧效率降低，可能期望降低替换比例。额外地或可替代地，车辆控制器可以基于燃料可用性来选择是否需要多燃料燃烧。例如，某些位置处可能不包括具有可替代燃料(如hdrd、氨、氢等)的燃料站。车辆控制器可以请求燃烧单一燃料，例如，在其他燃料源在本地燃料站不可用的情况下。根据所选择的配置，车辆控制器可以在车辆上或车辆外。在一实施例中，车辆控制器是在运行期间位于车辆上的操作器(操作者)。作为另一示例，基于燃料成本，可能期望多燃料燃烧。平均燃料成本可以通过中心服务器的处理器来确定，中心服务器接收来自不同车辆系统的多个控制器的控制器的反馈。可以针对各地理围栏区域内的每种燃料类型确定平均燃料成本，其中，地理围栏区域可以包括街道、城市、学校、邮政编码、州、距当前车辆位置的半径和地标。
71.如果不期望多燃料燃烧，则在步骤506，该方法可包括：仅燃烧单一燃料。在一个示例中，单一燃料可以是含碳燃料或不可再生燃料。在一个示例中，单一燃料为柴油。在一些示例中，额外地或可替代地，单一燃料可以是可再生燃料，如hdrd和/或生物柴油。
72.如果期望多燃料燃烧，则在步骤508，该方法可包括：基于一个或多个当前运行条件来确定替换比例。在某些运行参数期间，可能需要将替换比例提高至阈值替换比例。在一个示例中，阈值替换比例是燃料成本、可用性、排放和效率的平衡。阈值替换比例可以进一步促进环境友好型燃料的消耗增加，如可再生碳燃料、低碳含量燃料和无碳燃料。在一个示例中，阈值替换比例等于基于当前运行条件的最高允许替换比例。因此，最高允许替换比例率可以减少柴油、汽油或其他不可再生的高碳含量燃料的消耗，同时增加可再生碳燃料、低碳含量燃料和无碳燃料的消耗。
73.可再生燃料、低碳燃料或碳中和燃料是指没有碳基排放的净产量或温室气体(greenhouse gases，ghg)/碳排放的净产量较低的情况下可以生成的燃料。例如，在生产/使用周期中，可以通过使用无碳太阳能发电的电解来产生氢，或者可以通过植物油来生产生物柴油。植物从大气中吸收co2，这可以抵消燃烧过程中排放的co2，或者导致使用的净co2低于化石燃料或其他烃基燃料。然而，如本文所描述的，多燃料发动机可以使用多种燃料来燃烧，而与燃料源无关。例如，根据燃料可用性，可以使用通过碳密集型工艺生产的氢(例如，灰氢)或由甲烷生产的氨。
74.在一些示例中，额外地或可替代地，替换比例可包括其他含碳燃料和无碳燃料。柴油和氨可以是主要能源(例如，与其他能源相比，该燃料在燃烧期间提供更多能量)，其中，替换比例中可以包括其他含碳燃料和/或无碳燃料。例如，可以将hdrd、生物柴油、氢、甲醇和乙醇中的一种或多种添加至替换比例中。
75.替换比例可以基于步骤510的吸入歧管温度、步骤512的发动机负载、步骤514的注射时机和步骤516的空气/燃料比中的一者或多者。在一个示例中，替换比例可以与吸入歧管温度和发动机负载中的每一者成比例。因此，替换比例可以响应于吸入歧管温度升高而提高，或响应于吸入歧管温度能够升高而提高。额外地或可替代地，替换比例可以响应于发动机负载的增加而提高。如果注射时机可以更加提前，则替换比例可提高。在一个示例中，注射时机是指包括在替换比例中的含碳燃料的注射时机。如果含碳燃料为柴油，则提前注射时机可以包括通过第一注射和第二注射来注射柴油，其中，第一注射为引燃注射，第二注射为主要注射。向缸体提供引燃注射和/或主要注射的时间越早，则替换比例可提高得越多。额外地或可替代地，替换比例可以响应于增加的空气/燃料比而提高。在一个示例中，替
换比例可以响应于空气/燃料比在所期望的空气/燃料比范围内的增加而提高，其中，高于所期望的空气/燃料比范围的空气/燃料比可以包括过多的空气，从而降低氨的点火性。低于所期望的范围的空气/燃料比可以固有地包括过多的含碳燃料，从而降低替换比例。
76.在一些示例中，额外地或可替代地，氨可以在提供至缸体之前被加热。加热氨可以增加氨的点火性，这可以提高阈值替换比例。在一个示例中，氨可以用作egr冷却器中的冷却剂，其中，氨可以在流过egr冷却器并与egr热连接之后被引导至燃料轨道。
77.在步骤518，该方法可包括：将吸入歧管温度升高为确定的歧管温度。在一个示例中，确定的吸入歧管温度可以是基于阈值吸入歧管温度、压缩机出口温度、阈值预涡轮温度和no
x
排放限值中的一者或多者的动态值。在一个示例中，确定的吸入歧管温度可以等于阈值吸入歧管温度的百分比，其中，阈值吸入歧管温度基于热降解可能性增加的吸入歧管的温度。在一个示例中，确定的吸入歧管温度为当前吸入歧管温度和阈值吸入歧管温度之间的歧管温度。确定的吸入歧管温度基于阈值替换比例，其中，当使用阈值替换比例时，可能期望增加吸入歧管温度。如果确定的吸入歧管温度超过阈值吸入歧管温度，则确定的吸入歧管温度可以降低至低于阈值吸入歧管温度。通过这种方式，避免了阈值吸入歧管温度。
78.在一个示例中，确定的吸入歧管温度等于在目前发动机运行条件和/或车辆运行条件下当前所允许的吸入歧管温度。当前所允许的吸入歧管温度可以是基于阈值吸入歧管温度、压缩机出口温度、阈值预涡轮温度和no
x
排放限值的动态值。在一个示例中，当前所允许的吸入歧管温度可以等于阈值吸入歧管温度的百分比，其中，阈值吸入歧管温度基于热降解可能性增加的吸入歧管的温度。在一个示例中，当前所允许的吸入歧管温度可以是基于当前运行参数的动态值。在所有条件下，当前所允许的吸入歧管温度低于阈值吸入歧管温度。
79.当前所允许的吸入歧管温度可以响应于以下情况而增加：较高的压缩机出口温度、当前预涡轮温度和阈值预涡轮温度之间的差值的增大、以及当前no
x
输出和no
x
排放限值之间的差值增大。额外地或可替代地，吸入歧管温度可以响应于增压空气流率的增大而增加，这可以增加压缩机出口温度。随着吸入歧管温度升高，压缩机出口温度可以升高，当前预涡轮温度可以升高，并且当前no
x
输出可以增大。吸入歧管温度可以通过以下方式而增加：降低发动机速度、增加冷却器出口温度、降低风扇速度、增加提供至发动机的氢的量、绕过增压空气冷却器(charge-air-cooler，cac)以及调整阀时机和/或点火时机。增加冷却器出口温度可以包括向冷却器提供较少的冷却剂的情形和/或引导较少egr通过冷却器的情形。额外地或可替代地，可以降低风扇速度以增加吸入歧管温度。在一个示例中，风扇速度对应于散热器风扇速度。在一个示例中，氢可以增加燃烧混合物的点火性，这可以增加吸入歧管温度，并且额外地或可替代地，提高替换比例。调整阀时机和/或点火时机可以包括：提前吸入阀打开以与排放阀打开重叠，以使热排气流过吸入阀并流入吸入歧管内。额外地或可替代地，点火时机可以减缓，并且当egr流过其时，排气温度可以增加以进一步增加吸入歧管温度。对先前描述的参数中的每一个的调整可以基于当前运行条件而变化，从而在整个运行条件下调整当前所允许的吸入歧管温度。
80.增加冷却器出口温度可以包括使流至冷却器的冷却剂减少和/或使流经冷却器的egr减少。额外地或可替代地，可以降低风扇速度以增加吸入歧管温度。在一个示例中，风扇速度对应于散热器风扇速度。在一个示例中，氢可以增加燃烧混合物的点火性，这可以增加
吸入歧管温度，并且，额外地或可替代地，提高替换比例。调整阀时机可以包括：提前吸入阀打开以与排放阀打开重叠，以使热排气流过吸入阀并流入吸入歧管内。额外地或可替代地，点火时机可以减缓，并且当egr流过其时，排气温度可以增加以进一步增加吸入歧管温度。
81.在一些示例中，额外地或可替代地，可以使用氢来增加燃烧混合物的点火性。在一个示例中，柴油的量可以减少，氢的量可以增加，这可以降低总的空气/燃料比。当氢包括在燃烧混合物中时，替换比例可以增加至高于阈值替换比例，而不增加吸入歧管温度。在某些条件下，如果爆震的可能性增加，吸入歧管温度可以从确定的吸入歧管温度降低。类似地，当仍然包括氢时，替换比例可以降低至阈值替换比例。
82.在步骤520，该方法可包括：确定吸入歧管温度是否等于确定的吸入歧管温度。确定的吸入歧管温度可以等于氨使用量可相对于其他燃料(如柴油和氢)增加到较高的量的温度。在一个示例中，可以响应于egr冷却不被期望、排放阀冷却不被期望以及氨温度较低，而增加确定的吸入歧管温度。可以响应于egr冷却被期望、排放阀冷却被期望和氨温度较高，而降低确定的吸入歧管温度。因此，当通过不同于吸入歧管的源来加热氨时，可以降低确定的吸入歧管温度，同时仍然实现替换比例中相对较高的氨的量。
83.在步骤522，该方法可包括：增加替换比例中的氢的量。由于吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度，氢的量可以增加，从而导致对于高比例的氨而言太冷的条件。通过包括氢，尽管吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度，燃烧混合物的点火性仍然可以增强。
84.在步骤524，该方法可包括：调整注射时机。注射时机可以对应于氨注射时机、氢注射时机和/或柴油注射时机。在一个示例中，氨注射时机可以更加提前，以促进氨与增压空气和egr的进一步混合。柴油注射时机可以包括：提前引燃注射时机。额外地或可替代地，可以调整包括于引燃注射时机中的柴油的量。例如，可以增加引燃注射时机中的柴油的量，并且可以减少主要注射中的柴油的量，这可以由于氨和柴油之间的更大量的混合而增加氨的总体点火性。
85.注射位置也可以被调整。例如，可以向egr通道或排放阀中的一个或多个注射更大量的氨。额外地或可替代地，注射至吸入歧管内的氨可以是用作冷却剂的氨，从而，通过不同于吸入歧管的源，氨至少部分地被加热。
86.在步骤526，该方法可包括：基于吸入歧管温度继续调整替换比例。例如，如果吸入歧管温度升高，则氢的量可以减少，氨的量可以增加。额外地或可替代地，如果吸入歧管温度降低，氢的量可以增加，氨的量可以减少。
87.返回步骤520，如果吸入歧管温度基本上等于确定的温度，则在步骤528，该方法可包括：增加替换比例中所包括的氨的量。在一个示例中，燃烧混合物中的氨对于氢的比例可以相对较高。在一个示例中，当吸入歧管温度等于确定的吸入歧管温度时，可以从燃烧混合物中排出氢。
88.在步骤530，该方法可包括与上述步骤524类似地调整注射时机。此外，可以调整提供氨的位置。在一个示例中，可以相对于egr通道或朝向排放阀将更多的氨注射至吸入歧管内。
89.在步骤532，该方法可包括：通过调整风扇和冷却器出口温度，将吸入歧管温度保持在确定的吸入歧管温度。例如，如果吸入歧管温度接近阈值吸入歧管温度，则可以增加风扇速度以降低吸入歧管温度。额外地或可替代地，冷却器出口温度可以通过使更多冷却剂
流到冷却器和/或使更少或更冷的egr流经冷却器而降低。作为另一示例，如果吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度，则风扇速度可降低并且冷却器出口温度可升高。通过这样做，氨可以在到达缸体之前被理想地加热，这可以增强其点火性并改善燃烧条件。
90.在一些示例中，如果吸入歧管温度超过吸入歧管温度阈值，则可调整运行参数。在一个示例中，可以将注射时机调整至不太可选的时机以降低燃烧温度，从而降低吸入歧管温度。在一个示例中，不太可选的时机可以包括：减缓喷射时机。作为另一示例，egr流率可以被减小，和/或增压的量可以被减小。如果吸入歧管温度仍然超过阈值吸入歧管温度，则发动机功率输出可降低。
91.现在转向图6，其示出了绘图600，绘图600示出了响应于吸入歧管温度对替换比例的调整。绘图610示出了替换比例。绘图620示出了包括在替换比例中的氢的量。绘图630示出了包括于替换比例的氨的量。绘图640示出了吸入歧管温度，虚线642示出了确定的吸入歧管温度。可以通过调整氢的量和/或氨的量来调整替换比例。额外地或可替代地，当相对于彼此调整氢的量和氨的量时，替换比例可以保持相对恒定。在一个实施例中，替换比例中的氢/氨的比例响应于吸入歧管温度来调整。时间沿横坐标增加，各种绘图的值沿纵坐标增加。
92.在t1之前，吸入歧管温度相对较低，并且低于确定的吸入歧管温度。在一个示例中，确定的吸入歧管温度以这样一个温度为依据：替换比例在该温度下可以包括相对较高的氨的量。由于吸入歧管温度低，氢的量相对较高，而氨的量相对较低。当由于氢比氨更易燃而导致吸入歧管温度升高时，可能期望氢。在t1，吸入歧管温度开始向确定的吸入歧管温度增加。
93.在t1和t2之间，随着吸入歧管温度朝着确定的吸入歧管温度升高，调整氨和氢的量，同时保持替换比例相对恒定。在一个示例中，替换比例保持在独立于吸入歧管温度的阈值替换比例。氨的量随着吸入歧管温度的升高而增加。此外，氢的量随着吸入歧管温度的升高而减少，其中，氢的量减少的幅度与氨的量增加的幅度成比例。
94.在t2，吸入歧管温度等于确定的吸入歧管温度。在t2和t3之间，氨的量等于相对较高的量，而氢的量等于相对较低的量。在一个示例中，氢的量为零。
95.在t3，吸入歧管温度开始降低。在t3之后，氨的量减少而氢的量增加。因此，替换比例可以保持为吸入歧管温度。在一些示例中，吸入歧管温度可以被活动地升高以促进氨消耗的量的增加。然而，在实现吸入歧管温度的被动控制的运行条件期间，可以通过与吸入歧管温度成比例地调整氢相对于氨的比例来保持替换比例。
96.基于吸入歧管温度来调整氢对于氨的比例的技术效果是保持阈值替换比例。通过这样做，当吸入歧管温度响应于运行参数而变化时，可以减少含碳燃料的消耗。
97.本公开提供了对一种方法的支持，该方法包括：增加吸入歧管温度，并且协同于吸入歧管温度的升高，增加多种燃料的混合物的替换比例，燃料的至少一种包括氨。该方法的第一示例还包括：增加吸入歧管温度，还包括：降低发动机速度。该方法的第二示例(可选地包括第一示例)还包括：其中，该混合物还包括汽油、柴油、生物柴油、氢化衍生可再生柴油(hdrd)、醇(醇类)、醚类、氢、天然气、煤油和合成气中的一种或多种。该方法的第三示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：确定吸入歧管温度，并且确定的吸入歧管温度基于一个或多个当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度，其中，吸入歧管温度升高至确定的
吸入歧管温度。该方法的第四示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，一个或多个当前发动机运行参数包括压缩机出口温度、阈值预涡轮温度和no
x
排放限值中的至少一个。该方法的第五示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：至少部分地基于吸入歧管温度来确定替换比例。该方法的第六示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，通过散热器风扇、冷却剂旁路控制器、冷却剂流量控制器、散热器百叶窗和冷却器中的一个或多个将吸入歧管温度控制或保持在阈值吸入歧管温度以下。
98.本公开还提供了对包括第一燃料系统、第二燃料系统以及控制器的系统的支持，第一燃料系统包括第一燃料，第二燃料系统包括不同于第一燃料的第二燃料，控制器包括存储在其非暂时存储器上的计算机可读指令，当执行该指令时，使控制器能够至少部分地基于确定的吸入歧管温度来调整第一燃料相对于第二燃料的替换比例。该系统的第一示例还包括：其中，控制器被配置为至少部分地基于发动机负载或注射时机来调整替换比例。该系统的第二示例(可选地包括第一示例)还包括：其中，确定的吸入歧管温度至少部分地以当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度为基础，并且确定的吸入歧管温度小于或等于阈值吸入歧管温度。该系统的第三示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，指令进一步使控制器能够导致以下中的一项或多项发生：降低发动机速度、增加增压空气流率、调整注射时机、调整阀时机、调整点火时机、增加排气温度以及响应于当前吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度而增加冷却器出口温度。系统的第四示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，指令进一步使控制器能够通过散热器风扇和冷却器将吸入歧管温度保持在确定的吸入歧管温度，并且冷却器是egr冷却器。该系统的第五示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，控制器被配置为至少部分地基于空气/燃料比来调整替换比例，或者被配置为至少部分地基于替换比例来调整空气/燃料比。该系统的第六示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，第一燃料系统联接至直接注射器，直接注射器定位成直接注射至发动机的缸体的容积内，并且其中，第二燃料系统联接至端口注射器，端口注射器定位成注射至缸体的吸入口内。该系统的第七示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，第一燃料为柴油，第二燃料为氨。
99.本公开还提供了对一种方法的支持，该方法包括至少部分地基于吸入歧管温度来调整包括氨的燃料的混合物的替换比例。该方法的第一示例还包括：响应于吸入歧管温度的升高，而增加氨的量并减少包括于替换比例中的其他燃料的量。该方法的第二示例(可选地包括第一示例)还包括：响应于吸入歧管温度的降低，而减少氨的量并增加包括于替换比例中的其他燃料的量，其中，其他燃料比氨更易点燃。该方法的第三示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，替换比例至少包括氨和氢。该方法的第四示例(可选地包括一个或多个前述示例)还包括：其中，通过以下中的一项或多项来活动地增加吸入歧管温度：降低发动机速度、增加增压空气流率、调整注射时机、调整阀时机、调整点火时机、增加排气温度以及响应于吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度而增加冷却器出口温度。
100.在一实施例中，控制系统或控制器可以部署有本地数据收集系统，并且可以使用机器学习来实现基于推导的学习结果。控制器可以通过做出数据驱动的预测并根据数据集进行调整，从数据集(包括由各种传感器提供的数据)中学习并对该数据集做出决策。在实施例中，机器学习可以包括由机器学习系统执行多个机器学习任务，如监督学习、无监督学习和强化学习。监督学习可以包括向机器学习系统呈现一组示例输入和期望输出。无监督
学习可以包括通过诸如模式检测和/或特征学习的方法构造其输入的学习算法。强化学习可以包括在动态环境中执行的机器学习系统，然后提供关于正确决策和错误决策的反馈。在示例中，机器学习可以包括基于机器学习系统的输出的多个其他任务。任务可以是机器学习问题，如分类、回归、聚类、密度估计、降维、异常检测等。在示例中，机器学习可以包括多种数学和统计技术。机器学习算法可以包括基于决策树学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑程序设计、支持向量机(support vector machines，svms)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似性和度量学习，学习分类器系统(learning classifier systems，lcs)、逻辑回归、随机森林、k-means聚类、梯度提升、k-近邻(k-nearest neighbors，knn)、先验算法等。在实施例中，可以使用某些机器学习算法(例如，用于解决可以基于自然选择的约束和无约束优化问题)。在示例中，算法可用于解决混合整数规划的问题，其中，一些组成部分被限制为整数值。算法与机器学习技术和系统可以用于计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(natural language processing，nlp)、推荐系统、强化学习、构建图形模型等。在示例中，机器学习可以用于车辆性能和控制、行为分析等。
101.在一个实施例中，控制器可以包括可以应用一个或多个策略的策略引擎。这些策略可以至少部分地基于设备或环境的给定项的特性。关于控制策略，神经网络可以接收多个环境和任务相关参数的输入。可以训练神经网络以基于这些输入生成输出，输出表示发动机系统应该采取的动作或动作序列。这可能有助于平衡发动机上的竞争约束。在一个实施例的运行期间，可以通过处理通过神经网络的参数的输入来进行确定，以在将动作指定为期望动作的输出节点处生成值。该动作可以转化为导致发动机运行的信号。这可以通过反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。可替代地，控制器的机器学习系统可以使用进化策略技术来调整人工神经网络的各种参数，而不是使用反向传播。控制器可以使用神经网络架构，神经网络架构具有使用反向传播的可能不总是可解的函数，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有表示其节点连接的权重的一组参数。生成该网络的多个副本，然后对参数进行不同调整并进行模拟。一旦获得了来自各种模型的输出，就可以使用确定的成功度量来评估它们的性能。选择最佳模型，车辆控制器执行该计划以实现期望的输入数据，以反映预测的最佳结果情景。额外地，成功度量可以是优化结果的组合。这些可以相对于彼此进行权衡。
102.如本文所用，以单数形式列举并以单词“一”或“一个”开头的元素或步骤不排除所述元素或步骤的复数形式，除非指明了此类排除。此外，对本发明的“一个/一实施例”的引用不排除也包含所述特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反地陈述，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定性质的一个元素或多个元素的实施例可以包括不具有该性质的额外的此类元素。术语“包括”和“在其中”被用作相应术语“其包括”和“其中”的纯语言等价物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。
103.本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文描述的特定例程可以表示任意数量的处理策略中的一个或多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，所示的各种动作、运行和/或功能可以所示的顺序执行、并行执行，或者
在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是为了易于说明和描述而提供的。根据所使用的特定策略，所示的动作、运行和/或功能中的一个或多个可以被重复执行所。此外，所描述的动作、运行和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时存储器中的代码，其中，通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
104.本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，还使相关领域的普通技术人员能够实践本发明，其中包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何组合的方法。本发明的可专利范围由权利要求来限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这些其他示例意指处于权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种方法，包括：增加吸入歧管温度；和协同于吸入歧管温度的升高，增加多种燃料的混合物的替换比例，所述燃料的至少一种包括氨。2.根据权利要求1所述方法，其中，增加所述吸入歧管温度包括降低发动机速度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合物还包括汽油、柴油、生物柴油、氢化衍生可再生柴油(hdrd)、醇或醇类、醚类、氢、天然气、煤油和合成气中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定吸入歧管温度，并且，所确定的吸入歧管温度基于一个或多个当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度，其中，所述吸入歧管温度升高至所确定的吸入歧管温度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个当前发动机运行参数包括以下中的至少一者：压缩机出口温度、阈值前涡轮温度和no
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排放限值。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：至少部分地基于所述吸入歧管温度来确定替换比例。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过散热器风扇、冷却剂旁路控制器、冷却剂流量控制器、散热器百叶窗和冷却器中的一个或多个，将所述吸入歧管温度控制或保持在阈值吸入歧管温度以下。8.一种系统，包括：第一燃料系统，所述第一燃料系统包括第一燃料；第二燃料系统，所述第二燃料系统包括不同于所述第一燃料的第二燃料；和控制器，所述控制器包括存储在其非暂时存储器上的计算机可读指令，当执行所述计算机可读指令时，使所述控制器能够：至少部分地基于确定的吸入歧管温度来调整所述第一燃料相对于所述第二燃料的替换比例。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于发动机负载或注射时机来调整所述替换比例。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所确定的吸入歧管温度至少部分地基于当前发动机运行参数和阈值吸入歧管温度，并且，所确定的吸入歧管温度小于或等于所述阈值吸入歧管温度。11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述指令还使所述控制器能够导致以下中的一项或多项发生：降低发动机速度、增加增压空气流率、调整注射时机、调整阀时机、调整点火时机、增加排气温度、以及响应于当前吸入歧管温度低于所确定的吸入歧管温度而增加冷却器出口温度。12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述指令还使所述控制器能够通过散热器风扇和冷却器将吸入歧管温度保持在所确定的吸入歧管温度，并且所述冷却器为egr冷却器。13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于空气/燃料比来调整所述替换比例，或者被配置为至少部分地基于所述替换比例来调整所述空气/燃料比。14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一燃料系统联接至直接注射器，所述直接
注射器定位成直接注射至发动机的缸体的容积内，并且其中，所述第二燃料系统联接至端口注射器，所述端口注射器定位成注射至所述缸体的吸入口内。15.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一燃料为柴油，所述第二燃料为氨。16.一种方法，包括：至少部分地基于吸入歧管温度来调整包括氨的燃料的混合物的替换比例。17.根据权利要求16所述的方法，还包括：响应于所述吸入歧管温度的升高而增加氨的量并减少包括于所述替换比例中的其他燃料的量。18.根据权利要求17所述的方法，还包括：响应于所述吸入歧管温度的降低而减少氨的量并增加包括于所述替换比例中的其他燃料的量，其中，所述其他燃料比氨更易点燃。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述替换比例至少包括氨和氢。20.根据权利要求16所述的方法，还包括：通过以下中的一者或多者来活动地增加所述吸入歧管温度：降低发动机速度、增加增压空气流率、调整注射时机、调整阀时机、调整点火时机、增加排气温度、以及响应于所述吸入歧管温度低于确定的吸入歧管温度而增加冷却器出口温度。

技术总结
本发明提供了用于多燃料发动机的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括基于吸入歧管温度调整替换比例。该方法还包括调整吸入歧管温度以增加替换比例。管温度以增加替换比例。管温度以增加替换比例。


技术研发人员：托马斯
受保护的技术使用者：运输IP控股有限责任公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/6/28