用于在多燃料发动机中压缩点火的方法和系统与流程

1.本文公开的主题的实施例涉及多燃料发动机系统，并且更具体地，涉及一种仅将氢作为燃料注射并压缩点火氢的方法。


背景技术：

2.诸如轨道车辆和其它非公路车辆的车辆可以利用双燃料或多燃料发动机系统来进行推动。双燃料发动机系统可通过在发动机中不止一种类型的燃料的燃烧而产生的扭矩来驱动车辆航行。在一些示例中，不止一种类型的燃料可以包括氢和柴油。可以调整替换比例(诸如由第二燃料提供的总燃料能量的百分比)以调整发动机功率输出、排放、发动机温度等。由于燃料的不同物理特性，燃烧参数可根据在发动机处注射的氢与柴油的比例而变化。例如，氢可具有比柴油更高的能量密度、更低的点火能量和更宽的可燃性范围。此外，氢没有碳含量。因此，发动机效率、功率输出和排放可分别受到氢和柴油的共燃烧或每种燃料单独地燃烧的影响。可能期望具有一种不同于当前可用的系统和方法。


技术实现要素：

3.在一个实施例中，一种用于车辆中的发动机的方法可包括：仅将氢作为燃料注射到一个或多个发动机缸体并且对所注射的氢进行压缩点火。
4.这样，通过仅利用氢作为燃料并且对氢进行压缩点火来运行发动机，在没有任何额外的发动机部件的情况下，可以减少排放水平并且可以改善发动机性能。每个发动机循环所注射的氢的量可以基于扭矩需求、发动机转速和发动机温度中的一者或多者来调整。对于每个发动机循环，可以首先注射待注射的氢的量的第一部分，然后可以注射每个发动机循环待注射的氢的量的第二(剩余)部分。氢的注射可以通过高压直接注射来实施。
附图说明
5.图1示出了包括轨道车辆组的列车的示例实施例。
6.图2示出了图1中具有双燃料发动机的机车的示例实施例的示意图。
7.图3示出了可包括在图1的列车中的燃料供给车的示例实施例。
8.图4示出了双燃料发动机的示例性缸体的示意图。
9.图5示出了使用氢作为燃烧的唯一发动机燃料的示例例程的流程图。
具体实施方式
10.以下描述涉及一种用于选择性地仅注射氢作为燃料并压缩点火双燃料发动机系统中的缸体中的氢的系统和方法。
11.在双燃料发动机中，两种燃料(诸如柴油和氢)可以组合地或单独地用于燃烧。作为一个示例，柴油可以在发动机缸体中被压缩点火。缸体可以不包括专用点火器(例如与另一燃料一起使用的火花塞)。在满足条件时，可以通过仅将氢注射到没有柴油的发动机缸体
并且然后在不使用火花点火的情况下压缩点火氢来运行发动机。氢可以在高压下通过直接注射器(di)来注射。di可以通过注射通过用于注射氢的相同di的液体燃料(如柴油)来周期性地润滑。可选地，注射器可以由发动机润滑油或柴油燃料来润滑，而无需注射那些流体。为了进一步提高排放质量，来自发动机缸体的排气的一部分可被再循环作为“排气再循环(egr)”。
12.在一些实施例中，发动机可以设置在车辆中。合适的车辆可以包括轨道车辆。除了轨道车辆之外，本文描述的方法可以用于各种其他类型的车辆中以及其他发动机类型，并且用于各种发动机所驱动的系统。其中一些系统可能是不动的，而其他系统可以在半移动或移动平台上。半移动平台可在运行时段之间重新定位，例如安装在平板拖车上。移动平台可包括自推进车辆。这种车辆可以包括路上运输车辆以及采矿设备、船舶和其他非公路车辆(ohv)。为了清楚说明，提供了一个机车以作为支持结合本发明的实施例的系统的移动平台的示例。
13.本发明的实施例在以下描述中公开，并且可以涉及用于运行内燃发动机(ice)的方法和系统。ice可以通过以下方式来运行：不同燃料的组合作为混合物，并且相对于彼此以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。这些燃料可具有相对不同量的碳，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)、酒精、醚、氨、生物柴油、氢、天然气、煤油、合成气等中的一种或多种。多种燃料可以单独或组合地包括气体燃料和液体燃料。ice的主要燃料与次要燃料的替换比例可由控制器来确定。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联的特性来确定替换比例。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。在一个实施例中，替换比例可对应于具有相对较低碳含量或零碳含量的燃料(例如，氢气或氨)的注射量。随着替换比例增加，具有较低或零碳含量的燃料的相对比例增加并且组合燃料中的碳含量的总量降低。
14.在进一步讨论通过仅注射氢来运行双燃料发动机的方法之前，示出了其中可以实施这些方法的示例平台。图1描绘了示例列车100，其包括多辆轨道车辆102、104、106、燃料供给车160和轨道车厢108。这些可以在轨道110上运行。多辆轨道车辆、燃料供给车和车厢通过联接器112彼此连接。在一个示例中，多个轨道车辆可以是轨道车辆(机车)，其包括牵引机车102和一辆或多辆远程机车104、106。虽然所示示例示出了三辆机车、一个燃料供给车和四个车厢，但是列车100中可以包括任何适当数量的机车、燃料供给车和车厢。此外，列车中的机车可形成组。例如，在所描述的实施例中，机车可以组成组101。各种车辆可以形成车辆组(例如组、队、群、车队、排等)。一组中的车辆可以机械地和/或虚拟地联接在一起。
15.在一些示例中，组可以包括连续的机车，例如，机车按顺利排列，其间没有车厢。在其他示例中，如图1所示，在实现分布式功率运行的配置中，机车可由一个或多个车厢分开。在该配置中，油门和制动命令可通过如无线电链路或物理电缆从牵引机车传递到远程机车。
16.机车可以由发动机10提供动力，而车厢可以是无动力的。在一个示例中，发动机可以是双燃料或多燃料发动机。例如，发动机可以燃烧氢和柴油，并且以不同的燃料比例相对于彼此燃烧。在一些示例中，多燃料发动机可以是用于燃烧两种燃料的双燃料发动机，两种燃料中的任一种可以是基于碳氢化合物或非碳氢化合物的气体或液体燃料。在其他示例
中，发动机可以是能够燃烧气体或液体燃料的单燃料发动机。列车可包括控制系统。控制系统可包括至少一个发动机控制器12，并且其可包括至少一个组控制器22。如图1所描绘的，每个机车包括发动机控制器。发动机控制器可与组控制器通信。组控制器位于列车的一个车辆上，例如牵引机车上，或者可远程位于例如调度中心处。组控制器可从组的每个机车接收信息并将信号传送至组的每个机车。例如，组控制器可从列车上各种传感器接收信号，并相应地调整列车运行。组控制器可联接到每个发动机控制器，用于调整每个机车的发动机运行。如参考图5详细描述的，每个发动机控制器可以确定发动机转速、排放温度、发动机燃料供给需求和发动机负载，并且响应于低于阈值发动机负载和低于阈值发动机燃料供给需求，可以仅向每个发动机缸体注射氢，而禁用另一燃料的注射。
17.列车可以包括至少一个燃料供给车，其可以承载一个或多个燃料存储箱162并且包括控制器164。虽然燃料供给车位于远程机车106的前方，但是其他示例可以包括燃料供给车沿着列车的替换位置。例如，燃料供给车可以位于远程机车后面或位于牵引机车和远程机车之间。
18.在一个示例中，燃料供给车可以是无动力的，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。燃料供给车的发动机可以燃烧存储在燃料储存箱中的燃料和/或存储在列车的另一车辆处的燃料。
19.燃料供给车的一个或多个燃料储存箱可以具有用于存储特定类型的燃料的合适结构。在一个示例中，燃料储存箱可以适于液化天然气(lng)或液化氢的低温存储。另一个示例中，燃料储存箱可用于在环境温度和压力下存储液态的燃料，如柴油或氨。在又一示例中，燃料储存箱可以将燃料存储为压缩气体，诸如氢或天然气。在每种条件下，燃料供给车可配备有用于存储特定燃料的各种机构和装置。参考图3，其进一步示了燃料供给车的详细细节。
20.在一些示例中，燃料可仅存储在燃料供给车上。然而，在其他示例中，燃料可存储在燃料供给车上并存储在一个或多个机车上，如图2所示。此外，在一些情况下，燃料供给车可以存储燃料电池系统，其包括燃料电池以及一个或多个压缩氢气的罐。另外地或可选地，燃料电池系统可以存储在一个或多个机车上。
21.图2描绘了可以通过多个车轮116在轨道110上运行的系统的示例实施例。用于推进机车的动力可至少部分由发动机提供。发动机从吸入通道118接收用于燃烧的进气。吸入通道从过滤机车外部空气的空气过滤器(未示出)接收环境空气。在发动机中燃烧所产生的排气被供应到排放通道120。排气流过排放通道，并且流出机车的排放管(未示出)。
22.在一个实施例中，发动机作为压缩点火发动机运行。在另一个实施例中，发动机作为火花点火发动机运行。发动机可以仅燃烧一种特定燃料类型或者能够燃烧两种或更多种类型燃料，例如多燃料发动机。因此，不同的燃料类型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，如图2所示，多燃料发动机可以是双燃料发动机，双燃料发动机可接收来自第一燃料贮存器134的第一燃料和来自第二燃料贮存器136的第二燃料。
23.虽然在图2机车中配备有两个燃料贮存器，但是在其他示例中，机车可仅包括一个燃料贮存器或不包括燃料贮存器。例如，至少一个燃料贮存器可存储在燃料供给车处，例
如，图1的燃料供给车160。或者，除了机车的第一燃料贮存器处的第一燃料和第二燃料贮存器处的第二燃料之外，第三燃料还可存储在燃料供给车处。在一个示例中，可以在没有任何附加设备或专用储存箱配置的情况下，将在环境压力和温度下所储存的燃料(如柴油)存储在机车上。需要专用设备的燃料(如低温或高温储存)可存储在机载(on-board)燃料供给车上。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。
24.第一燃料、第二燃料和第三燃料(例如，存储在列车上的燃料)可各自是不同的燃料类型。合适的燃料可以是碳氢基燃料，例如柴油、天然气、甲醇、乙醇、二甲醚(dme)等。或者，燃料可以是非碳氢基燃料，例如氢、氨等。上面列出的燃料是可以在发动机处燃烧的燃料的非限制性示例，各种其他类型的燃料也是可能的。
25.另外，每种储存的燃料可以是气体或液体燃料。因此，当被配置为燃烧单一燃料类型的压缩点火发动机时，发动机可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，当被配置为燃烧单一燃料类型的火花点火发动机时，发动机也可消耗气体燃料或液体燃料。当配置为多燃料火花点火发动机时，发动机可仅燃烧液体燃料、仅燃烧气体燃料、或燃烧液体燃料和气体燃料的组合。
26.作为火花点火或压缩点火多燃料发动机配置中的任一种，发动机可以以不同的方式燃烧燃料组合。例如，一种燃料类型可以是初级燃烧燃料，而另一种燃料类型可以是在某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初级燃烧燃料之前用于试点注射。
27.作为多燃料发动机，发动机可以燃烧燃料的各种组合，并且燃料可以在燃烧之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。在燃料供给车上存储第三燃料的情况下，还可以有进一步的组合。例如，lng可存储在燃料供给车上，并且，发动机可燃烧lng和氢，或lng、柴油和氢，或lng、氨和氢。因此，可能有燃料类型的多种组合。可以至少部分地基于燃料的兼容性和其它应用特定参数来确定合适的组合。将燃料输送到发动机用于燃烧的方法可取决于燃料类型的性质和其它应用特定参数。
28.当发动机是单燃料燃烧发动机(火花点火或压缩点火)时，发动机可消耗单液体燃料。例如，发动机可燃烧氢、氨、lng或不同的气体燃料，或可燃烧柴油、汽油、煤油或酒精或不同的液体燃料。
29.取决于实施例，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到发动机。例如，lng可低温储存为液体状态，但在发动机处注射之前，其可在燃料供给车中的再汽化装置中过渡到气态。其它燃料可作为液体储存并作为液体注射或作为气体储存并作为气体注射。对气体燃料和液体燃料的提及主要是指燃料在其被引入缸体或在其注射期间的状态。
30.取决于实施例，可以根据多于一种注射技术在发动机处注射燃料。在一个示例中，可以通过间接注射方法将一种或多种燃料输送到发动机缸体。合适的间接注射方法可包括端口注射。在另一示例中，至少一种燃料可通过直接注射而被引至发动机缸体。在又一示例
中，至少一种燃料可通过中心歧管注射而被注射。取决于实施例，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来接收燃料。作为一个示例，可以在低负载期间通过端口注射并且在高负载期间通过直接注射来注射燃料。具体地，当其中一种燃料是气体燃料时，可能需要通过端口注射对气体燃料进行预混合。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，如通过在发动机缸体的吸入冲程期间注射气体燃料。另外地或可选地，一种或多种燃料的注射位置可以基于燃料的燃烧性。例如，氨可以间接地被注射并且与增压空气和/或egr预混合，以增强其燃烧性和汽化。
31.每种类型的注射可以包括气体或液体燃料的注射。然而，取决于燃料类型的特定性质，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。氨和天然气可各自通过端口注射或直接注射而选择性地被注射。类似地，诸如甲醇和乙醇的燃料也可以通过端口注射或直接注射。在一些情况下，发动机可以具有能够在气体燃料的注射和液体燃料的注射之间切换的燃料注射器。
32.根据燃料类型，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，柴油、氢、天然气、甲醇和乙醇等燃料可以不预混合。燃料的预混合可以包括将至少一种燃料通过端口注射到入口歧管或入口端口中，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，每种燃料可以通过端口注射，从而允许燃料在燃烧之前相互混合以及与空气混合。在其他示例中，可以将燃料注射到与缸体头部流体耦合的预燃烧室中，其中燃料可以在流到缸体头部之前与预燃烧室中的空气混合。
33.或者，如上所述，当缸体填充至少有压缩空气且在一些条件下填充有气体燃料时，可以通过将一种或多种燃料直接注射到发动机缸体中来将燃料输送到发动机缸体。直接注射可以包括：高压直接注射(hpdi)和低压直接注射(lpdi)。在hpdi中，可以通过燃料系统泵将燃料压力升高到高于阈值压力，然后可将燃料直接输送到缸体。在一示例中，当直接注射时，燃料可以不预混合。然而，在另一示例中，预混合可通过在发动机缸体的压缩冲程之前或早期直接注射一种或多种燃料来实现，如上所述。
34.此外，所使用的气体燃料的类型可以确定燃料的直接注射是否包括hpdi、或lpdi、或hpdi和lpdi两者。例如，当氢储存为压缩气体时，可通过hpdi或通过lpdi来注射氢，具体取决于发动机负载和可用的传送压力。特别地，当氢在发动机缸体中混合时，由于氢的连续燃烧，氢的hpdi可以减轻爆震。此外，hpdi可允许更高的氢的(例如对于柴油的替换)替换比例，例如从而在发动机运行期间减少碳氢、no
x
和颗粒物质排放。
35.用于共同燃烧的燃料的注射比例可以根据运行条件而变化。例如，当第一燃料是氢且第二燃料是柴油时，可响应于发动机处的功率需求的增加而减小氢-柴油比例。根据车辆的地理位置可进一步调整柴油与氢的比例，并且，所注射的氢的比例可以根据车辆的地理位置处于绿色状态而有所增加。
36.作为示例，在第一条件期间，柴油和氢的混合物可以被注射到发动机的缸体，并且混合物可以被压缩点火，并且在第二条件期间，可以仅将氢注射到发动机的缸体，并且氢可以被压缩点火。第一条件可以包括发动机温度低于阈值发动机温度，并且，第二条件可以包
括发动机温度高于阈值温度并且燃料贮存器中的氢的水平高于阈值水平。柴油和氢中的每一个可以通过联接到缸体的高压直接注射器而被注射。在第二条件期间，当发动机仅利用氢作为燃料运行时，对于每个发动机循环，氢可以以两批或更多批而被注射以改善燃烧。而且，为了减少no
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排放，可以向每个缸体供应一定量的排气再循环(egr)，egr的量基于发动机运行条件或环境条件(诸如发动机负载、发动机转速和吸入温度、空气流速、空气-燃料比例、排气排放、环境压力、海拔、环境温度)。在第二条件期间，当发动机仅利用氢作为燃料运行时，氢的注射可以被暂停或减少，并且，柴油可以在发动机循环的每个阈值数量之后周期性地通过直接注射器注射一个或多个发动机循环以润滑注射器。
37.如图2所示，发动机联接到发电系统，该发电系统包括交流机/发电机122和电牵引马达。例如，发动机产生扭矩输出，该扭矩输出被传输到机械地联接到发动机的交流机/发电机。交流机/发电机产生电力，该电力可被存储并应用于随后传输到各种下游电部件。例如，交流机/发电机可以电联接到电牵引马达，并且交流机/发电机可以向电牵引马达提供电力。如所示，电牵引马达分别连接到多个车轮116中的一个，以提供牵引动力来推动机车。一个示例机车配置包括：每个车轮对应一个牵引马达。如这里所示，六对牵引马达对应于机车的六对车轮中的每一对。
38.机车还可包括布置在吸入通道和排放通道之间的一个或多个涡轮增压器126。涡轮增压器增加吸收至吸入通道中的环境空气的充气量，以在燃烧期间提供更大的充气密度，以提高功率输出和/或发动机运行效率。涡轮增压器可包括压缩机(未示出)，该压缩机至少由涡轮(未示出)驱动。虽然在这种条件下包括单个涡轮增压器，但是系统可以包括多个涡轮和/或压缩机级。另外，在一些实施例中，可以提供允许排气绕过涡轮增压器的废汽门。废汽门可以打开，例如，以使排气远离涡轮机。通过这种方式，可以调整压缩机的转速，从而调整由涡轮增压器提供给发动机的增压。
39.机车可包括排气再循环(egr)系统170。egr系统可以将排气从涡轮增压器的上游的排放通道引导至涡轮增压器的下游的吸入通道。egr系统包括egr通道172和egr阀174，其用于控制从发动机的排放通道再循环到发动机的吸入通道的排气量。通过将排气引入发动机，可用于燃烧的氧气量减少，从而降低燃烧火焰温度并减少氮氧化物(如no
x
)的形成。例如，egr阀可以是由机车控制器控制的开/关阀，或者其可以控制egr的可变量。
40.egr系统还可以包括egr冷却器176，以在排气达到吸入通道中之前降低排气的温度。如图2的非限制性示例实施例所示，egr系统是高压egr系统。在其它实施例中，机车可另外地或可选地包括低压egr系统，其将egr从涡轮增压器的下游位置传送到涡轮增压器的上游位置。例如，如图4所示，egr系统可以是供体缸体egr系统，其中一个或多个缸体仅向egr通道提供排气，然后提供到吸入处。
41.机车包括联接在排放通道中的排气处理系统，以减少规定的排放。在一个示例实施例中，排气处理系统可包括柴油氧化催化剂(doc)130和柴油颗粒过滤器(dpf)132。doc可以氧化排气成分，从而减少一氧化碳、碳氢(化合物)和颗粒物质排放。dpf可以捕获在燃烧期间产生的微粒，也称为微粒物质(其示例是碳烟)。用于生产doc的合适材料可以包括陶瓷、碳化硅、金属陶瓷或基于应用特定参数选择的其他材料。在其他实施例中，排气处理系统还可以另外包括选择性催化还原(scr)催化剂、三元催化剂、no
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捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，排气处理系统可位于涡轮增压器的上游，而在其它实施
例中，排气处理系统可位于涡轮增压器的下游。
42.机车还可包括联接到发动机的节流阀142，以指示功率水平。在一个实施例中，可以调整节流阀打开以控制流进发动机缸体的燃料和/或空气流。在一个实施例中，节流阀可具有多个槽口，其中每个槽口可对应于离散功率水平。这些离散功率水平可对应于发动机的调谐的预定高效率运行点。功率水平表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的示例实施例中描绘了八个槽口设置，但在其他实施例中，节流槽口可以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操作人员来选择。在其它实施例中，组控制器可确定行程计划(例如，行程计划可通过使用行程优化软件来生成，如wabtec公司提供的trip optimizer系统，和/或负载分布计划可通过使用组优化软件来生成，如wabtec公司提供的consist manager)，其包括基于发动机和/或机车运行条件的槽口设置，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而联接到发动机控制器。在一个示例中，发动机控制器和组控制器均包括计算机控制系统。发动机控制器和组控制器可另外地或可选地包括：存储非临时计算机可读存储介质(未示出)的存储器，其包括用于实现机车运行的车载监测和控制的代码。发动机控制器例如可通过数字通信信道或数据总线而联接到组控制器。
44.发动机控制器和组控制器都可以从多个传感器接收信息，并可将控制信号发送到多个致动器。在监督机车的控制和管理的同时，发动机控制器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：发动机转速、发动机负载、吸入歧管空气压力、增压压力、排放压力、环境压力、环境温度、排放温度、发动机油和水温、排放氧水平等。相应地，发动机控制器可以通过向各种部件(诸如电牵引马达、交流机/发电机、缸体阀、燃料注射器、槽口节流阀等)发送命令来控制机车。其它致动器可联接到机车中的各个位置。
45.组控制器可包括可操作地联接至用于控制信号部分的通信部分。通信部分可以从机车传感器接收信号，机车传感器包括机车位置传感器(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/或大气压力等)、机车耦合器力传感器、轨道坡度传感器、机车槽口传感器、致动位置传感器等。各种其它传感器可联接到机车中的各位置。控制信号部分可生成控制信号，以触发各种机车致动器。示例机车致动器可包括：空气致动器、致动空气压缩机、牵引马达等。其它致动器可联接到机车中的各位置。组控制器可接收来自各机车传感器的输入，处理数据，并基于其中与一个或多个例程相对应的编程于其中的指令或代码而响应于所处理的输入数据来触发机车致动器。此外，组控制器可从发动机控制器接收(如由诸如发动机冷却剂温度传感器等各发动机传感器所确定的)发动机数据，处理发动机数据，确定发动机执行致动器设置，并且根据组控制器所执行的例程将用于触发发动机动机致动器的指令或代码传输(如下载)回到发动机控制器。
46.例如，组控制器可根据运行条件来确定在列车中的所有机车之间分配负载的行程计划。在某些条件下，组控制器可不均地分配负载，即，一些机车可以以比其它机车更高的功率设置或更高的节流阀设置来运行。负载分布可以基于多个因素，诸如燃料经济性、耦合
力、隧道运行、坡度等。在一个示例中，负载分布可以根据机车组的分布(例如，机车组的每个机车的位置)来调整。例如，至少一个机车可位于列车的末端，并且至少一个机车可位于列车的前端。列车的末端的机车可推动列车，并且列车的前端的机车可牵引列车，特别是在上坡航行期间。这样，更大的负载可以被放置在列车的末端的推动机车上。
47.现在转到图3，其示出了图1的燃料供给车160的实施例。如上所述，燃料供给车包括燃料储存箱、控制器164和发动机302。燃料供给车还可包括第一单元304，第一单元304可以是用于控制燃料储存箱内的温度和压力的装置。例如，当lng储存在燃料储罐中时，第一单元可以是低温单元。燃料储存箱尺寸和配置可以基于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从外部燃料供给站接收燃料。
48.燃料储存箱可以向燃料修改单元312供应燃料。燃料修改单元可调整燃料的特性。例如，当燃料是lng时，燃料可在燃料调整单元处从液态转换成气态。另一示例中，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。燃料可从燃料修正单元输送至机车的发动机。
49.通过将燃料从燃料储存箱供应到机车发动机和燃料供给车的发动机，燃料可以由分布在整个列车上的发动机来燃烧。在另一非限制性实施例中，燃料供给车发动机可以用于产生电力，该电力可以被输送到机载燃料供给车和/或机载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，该扭矩经由驱动轴316而被传输至功率转换单元314。功率转换单元可以将扭矩转换成电能，该电能通过电力总线318而被输送到燃料供给车中的各下游电部件。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、各种阀门、流量计、另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。此外，来自电力总线的电能可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到一个或多个整流器(未示出)的交流机(未示出)，在沿着电力总线传输之前，整流器将交流机的交流电输出转换为直流电能。基于从电力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应电力之前逆变来自电力总线的电力。在一个示例中，单个逆变器可从直流电力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供电。
51.车载燃料供给车上的控制器可以通过向这些部件发送命令来控制车载燃料供给车上的各种部件，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/或车载燃料供给车上的其他部件。控制器还可监测活动运行、空载和关闭状态下的燃料供给车运行参数。这些参数可以包括但不限于：燃料储存箱的压力和温度、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于一个或多个控制系统例程自动停止、自动启动、运行和/或调整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，以向机车车载发动机控制器发送和接收通信。
52.图3中描述的燃料供给车是燃料供给车配置的非限制性示例。在其他示例中，燃料供给车可以包括附加的或替代的部件。例如，燃料供给车还可以包括一个或多个附加传感器、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.现在转向图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。多个缸体中的每一个可包括一个或多个直接注射器412和/或一个或多个端口注射器422。每个燃料注射器可包括可通过来自发动机的控制器的信号而被致动的致动器。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。燃料系统可以包括将燃料箱、泵和燃料轨道等流体地联接到一个或多个直接注射器和端口注射器中的一个或多个燃料管线。更具体地，直接注射器可以通过第一燃料导管411从第一燃料系统410接收燃料。端口燃料注射器可以通过第二燃料导管421从第二燃料系统420接收燃料。第一燃料系统可供应含碳燃料，且第二燃料系统可供应无碳燃料，或反之亦然。或者，两个燃料系统都可以供应含碳或无碳燃料，并且第一燃料系统中的燃料可以与第二燃料系统中的燃料相同或不同。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、氢等中的一种或多种。在一个示例中，第一燃料系统和第二燃料系统中的每一个可以连接到吸入端口404，使得可以通过相同的端口注射器来端口注射包含在两个燃料系统中的任一个中的燃料。类似地，第一燃料系统和第二燃料系统中的每一个可以连接到直接注射器，使得包含在两个燃料系统中的任一个中的燃料可以通过相同的直接注射器而被直接注射到缸体。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。
54.在一个示例中，发动机可燃烧输送到其中的一种或多种燃料类型。例如，直接注射器可以将第一燃料直接注射到缸体，并且端口燃料注射器可以将第二燃料直接注射到吸入端口中。在一个示例中，第一燃料作为液体燃料注射，并且第二燃料作为气体燃料注射。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到排放端口406。
55.在运行期间，发动机内的每个缸体可以通过沿着轴线的活塞的致动来使用四冲程循环。该循环包括吸入冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排放冲程。在吸入冲程期间，通常，排放阀关闭并且吸入阀打开。空气通过吸入歧管被引入燃烧室，并且活塞移动到缸体的底部，以增加燃烧室内的容积。活塞靠近缸体底部以及在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(bdc)。在压缩冲程期间，吸入阀和排放阀关闭。活塞朝向缸体头部移动，以压缩燃烧室内的气体。活塞在其冲程结束并且最靠近缸体头部的点(例如，当燃烧室处于其最小容积时)可以被本领域技术人员称为上止点(tdc)。在下文中被称为直接注射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在一些示例中，燃料可以在单个缸体循环期间而被多次注射到缸体。在下文中被称为点火的过程中，所注射的燃料由压缩点火来实现点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞推回到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-燃料混合物释放到排放歧管，并且活塞返回到tdc。注意，以上仅作为示例被描述，并且吸入阀和排放阀打开和/或关闭时机可以变化，例如以提供正阀或负阀重叠、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/或关闭的时机可被提前，以降低进入车辆系统的后处理系统中的排气的温度，以提高后处理系统的效率。此外，在一些示例中，可使用二冲程循环而不是四冲程循环。
56.可以通过调整吸入阀时机、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、火花时机和增压压力和/或歧管压力中的一个或多个来调整发动机的点火时机。点火时机可以基于在发动机循环期间活塞的位置，并且可以期望在燃烧冲程的tdc处或附近。更提前的点火时机可以包括：点火时机移至在燃烧冲程的tdc之前；而更延迟的点火时机可以包括：点火时机移至在燃烧冲程的tdc之后。
57.以这种方式，图1-4中描述的部件使得控制器能够将指令存储在非暂时性存储器中，该指令在被执行时使得控制器：在发动机启动期间，通过仅在发动机的每个发动机缸体中燃烧柴油来运行发动机，并且响应于发动机温度增加到高于阈值温度，而切换到通过仅在发动机的每个缸体中燃烧氢来运行发动机。柴油和氢均可以在高压下被直接注射到发动机的每个缸体，并且在没有火花的情况下被压缩点火。
58.在一个实施例中，发动机控制器可以在第一运行模式下用第一燃料混合物运行发动机，然后切换到第二运行模式。例如，发动机可以具有启动模式，在该启动模式下，柴油或柴油和氢被燃烧直至确定的事件。该确定的事件可以包括：一个时间段的过去、在温度传感器(诸如歧管温度)处达到确定的温度等。一旦达到确定的事件，控制器就可以将发动机运行切换到第二模式(诸如仅氢模式)，或者可以只是修改柴油对氢的替换比例。另一确定的事件可以是：响应于来自操作者的呼吁的节流阀水平的转变或通过车辆控制器在预期即将到来的功率需求变化时的预测前瞻。此外，控制器可以通过用信号通知燃料系统以调整被前馈的燃料量来进行响应。前馈燃料系统可包括例如再气化器或固态氢发生器。这些前馈燃料系统可能不能够像期望的那样快响应和/或像发动机改变运行模式那样快速响应。
59.图5示出了描绘用于在车辆(如图2中的机车102)的发动机运行期间使用氢作为唯一燃料的例程500的流程图。例如，例程500可由图2中的发动机10的控制器12执行。
60.在步骤502，可以估算或测量车辆的发动机运行条件。作为示例，发动机运行条件可以包括发动机转速、发动机温度、发动机负载、扭矩需求、增压需求、发动机稀释需求等。发动机温度可以是发动机冷却剂温度、发动机油温度、排放温度、吸入歧管温度、压缩机入口温度、压缩机出口温度、涡轮入口/出口温度和/或发动机块温度。而且，可以估算或测量诸如环境温度、压力和湿度的环境条件。此外，车辆的地理位置可以从车载导航系统获得。在一个示例中，车载于车辆上的控制器可以包括导航系统(如全球定位系统、gps)，通过该导航系统可以检索车辆的位置(如车辆的gps坐标)。在另一示例中，可以从通信联接至车辆的外部网络来检索车辆的位置。车辆的地理位置可对应于关于来自该位置处的车辆运行的碳足迹的规定。
61.在步骤504，可以估算或测量每个燃料贮存器中的燃料水平。例如，包含在第一燃料贮存器中的燃料可以是柴油，而包含在第二燃料贮存器中的燃料可以是氢。氢可以在稀疏条件下有效燃烧而不产生二氧化碳作为燃烧产物，从而减少温室气体的排放。可以估算相应贮存器中的柴油和氢的水平。
62.在步骤506，例程包括确定条件是否满足用于以100％氢(氢是仅注射的燃料)运行发动机。仅将氢作为燃料注射到发动机缸体的条件可以包括高于阈值发动机温度。可以基于发动机循环的氢的可燃性和压缩比例来预先校准阈值温度。如果发动机的温度低于阈值温度，则氢可能不完全点火，从而降低发动机的效率。因此，在诸如冷启动的条件期间，氢可以不用作唯一燃料。仅注射氢作为燃料的条件还可包括燃料贮存器中高于阈值氢水平。
63.如果确定不满足用于发动机运行的条件，其中氢是仅注射的燃料(100％氢运行)，
则在步骤508，发动机可以继续通过注射除氢之外的燃料来运行。在一个示例中，不同的燃料(诸如柴油)可以仅被注射和燃烧。在另一个示例中，可以注射两种燃料的混合物，两种燃料中的一种是氢。可以基于发动机运行条件调整与柴油一起注射的氢的比例。在一个示例中，氢的比例可以随着发动机温度、发动机负载或环境温度中的一者或多者的增加或随着发动机稀释需求的减少而减小。
64.如果确定满足用于发动机运行的条件，其中氢是仅注射的燃料(100％氢运行)，则在步骤510，在一个或多个步骤中可以仅将氢直接注射到发动机缸体中。通过经由高压燃料泵增加燃料管线中的燃料的压力，可以在较高压力下(诸如在300巴至700巴的范围内)实施直接注射。
65.在每个发动机循环期间注射的总氢量可以基于包括发动机转速、发动机温度和扭矩需求的发动机运行条件来进行估算和调整。在一个示例中，在每个发动机循环中待注射的氢的总量中，第一部分的氢可以首先注射(提前注射)，然后剩余的第二量的氢被注射。在另一个示例中，待注射的氢的总量可以在吸入冲程结束时的持续时间内缓慢地注射。在一个示例中，当活塞在上止点(tdc)之前大于180度时，氢的注射时机可以在吸入冲程期间，并且直接注射可以在tdc附近(在tdc之前的10度到tdc附近的范围内)发生。
66.通过在输送到燃烧室之前将燃料直接注射到燃烧室而不是将燃料与另一燃料、空气和/或egr预混合，可以减少爆震的倾向。在注射氢之后，在步骤512，与空气混合的氢可以通过压缩点火燃烧。在高发动机温度(例如1000℃)下，注射的氢与空气中的氧混合并且在压缩时燃烧。在一个发动机循环内多次注射氢期间，第一部分的氢可以首先燃烧，导致缸体中的一些充气分层，随后注射和燃烧剩余量的氢。通过这种方式，氢可以通过压缩点火有效地燃烧，而不需要诸如火花塞的附加部件。
67.在步骤514，可以估算可以供应到发动机缸体的egr的期望水平。在一个示例中，控制器可以根据计算的或测量的发动机运行条件参数(包括发动机温度、发动机转速和扭矩需求、空气流量、空气-燃料比例、排气成分、涡轮增压器转速以及注射到发动机缸体的氢的量)来估算期望的egr量。在另一个示例中，控制器可以使用查找表，其中以发动机温度、发动机转速、扭矩需求以及氢的量作为输入，以所需氢的量作为输出，来确定egr的期望水平。通过使用egr，可以减少来自发动机的no
x
排放并且可以改善排放质量。
68.在步骤516，可以将估算的egr量供应到发动机缸体。可以通过调整安装在将排放通道连接到发动机的吸入歧管的egr通道中的egr阀的打开来调整所输送的egr量，egr阀的打开与期望的egr量成正比。在燃烧期间，egr可与发动机缸体内的燃料和空气混合(未被预混合)。
69.在步骤518，例程包括确定在发动机循环的第一阈值数量内是否已经实施了具有100％氢注射(仅氢作为燃料注射)的发动机运行。发动机循环的第一阈值数量可以基于注射器和用于氢注射的注射器中的润滑损失的倾向来进行预校准。由于氢是气体燃料，当使用注射器仅在发动机循环的第一阈值数量内注射氢时，注射器可能缺乏润滑，这可能引起注射器处的机械磨损和加热。
70.如果确定以100％氢注射的发动机运行已经执行了少于发动机循环的第一阈值数量，则此时可能不需要注射器的润滑。因此，在步骤520，仅氢的注射可以从直接注射器继续。如果确定以100％氢注射的发动机运行已经执行了高于发动机循环的第一阈值数量，则
在步骤522，可以通过用于注射氢的相同的直接注射器将液体燃料注射到发动机缸体以润滑注射器。在一个示例中，液体燃料可以是柴油。柴油可以用相同的注射器注射，但是通过不同于氢孔的专用柴油孔(例如，相对于氢，较小的孔可以用于柴油)。注射器可以被设计为使柴油通过小间隙通道泄漏到氢部件需要润滑的区域中而润滑气体部件。在另一个示例中，柴油(或另一种润滑剂)可以作为润滑剂供应到注射器，且不是被有意地注射，而仅用作润滑剂。注射器中的柴油压力被期望高于氢的压力，使得柴油流入致动氢流的部件中。
71.氢和柴油的混合物可以注射到发动机循环的第二阈值数量以润滑发动机缸体。在一个示例中，液体燃料和氢可以通过相同的直接注射器预混合和输送。在另一个示例中，液体燃料和氢可以从相同的注射器(但不同的孔)一个接一个地输送，并且通过压缩点火在缸体内一起燃烧。混合物中液体燃料的量可以基于注射器的润滑要求来确定。
72.液体燃料和氢的混合物的注射可以继续以发动机循环的第二数量，以确保足够的润滑。发动机循环的第二数量可以低于发动机循环的第一阈值数量。在一个示例中，在发动机循环的第二数量期间，仅液体燃料可被注射(而不是氢和液体燃料的混合物)以润滑注射器。
73.在步骤524，例程包括确定条件是否满足用于改变注射的燃料的替换比例。换句话说，不是仅利用氢作为燃料来运行发动机，而是例程确定是否期望注射另一燃料。在一个示例中，用于改变替换比例的条件可以包括发动机运行条件的变化，诸如扭矩需求的增加和/或发动机温度的变化。如果确定了条件不满足用于改变替换比例，则在步骤526，可以继续当前仅向发动机缸体供应氢。如果确定了条件满足用于改变替换比例，则在步骤528，可以基于发动机运行条件来调整与另一燃料一起注射的氢的比例。在一个示例中，氢的比例可以随着发动机温度、发动机负载或环境温度中的一个或多个的增加或发动机稀释需求的减小而减小。柴油注射的比例可以随着发动机扭矩需求的增加而增加。例如，在较低负载条件和较高温度条件期间，可以使用较高百分比的氢。此外，在绿色州(例如，加利福尼亚)的车辆运行期间，较高百分比的氢可用于减少碳排放。在一个示例中，注射的燃料可以包括70％的氢和30％的柴油。在未来，可能存在管理温室气体的释放的规定，并且较高百分比的氢可用于减少碳排放。绿色州可以被定义为管理机构设定的关于温室气体排放的规定与其它州或区域相比更严格的州或区域，且需要相对于其它州或区域保持较低的排放水平。
74.以此方式，仅通过注射氢来运行发动机，可以降低二氧化碳释放，并且可以改善排放质量。通过直接注射来注射氢并且然后压缩点火氢的技术效果是发动机缸体可能不需要附加部件(如火花塞)。由于氢的较高可燃性，氢可以在压缩点火之后有效地燃烧，从而改善发动机性能。通过不进行预混合的直接注射燃料，可以降低爆震的可能性。通过增加氢的使用，可以减少发动机部件(诸如阀和排放管)上的碳沉积。
75.用于发动机的示例方法包括：将氢作为燃料注射到一个或多个发动机缸体并且压缩点火所注射的氢。在任何先前的示例中，另外地或可选地，所注射的燃料仅是氢，该方法还包括基于扭矩需求、发动机转速和发动机温度中的一个或多个来调整在发动机循环中注射的氢的量。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，对于每个发动机循环，首先注射每个发动机循环所注射的氢的量的第一部分，然后注射每个发动机循环所注射的氢的量的第二剩余部分。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，对于一个或多个发动机缸体中的每个缸体，通过联接到每个缸体的高压直接注射器来执行所注射的氢的量的第一部
分和所注射的氢的量的第二部分的注射。任何或所有先前的示例还包括，另外地或可选地，在仅从高压直接注射器注射氢用于发动机循环的阈值数量时，从高压直接注射器注射不同的液体燃料用于发动机循环的第一数量。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，不同的液体燃料是柴油。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，在仅向每个缸体注射氢期间，向每个缸体供应排气再循环(egr)的第一量，该egr的第一量与每个缸体内的氢混合。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，egr的第一部分基于以下的一个或多个来调整：发动机负载、发动机转速、发动机温度和每个发动机循环注射的氢的量。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，该方法还包括：在发动机启动期间，将柴油和氢中的每一种作为燃料注射到一个或多个发动机缸体，并且响应于发动机温度增加到阈值温度以上，切换到仅向一个或多个发动机缸体注射氢。
76.用于多燃料发动机的另一示例方法包括：在第一条件期间，将柴油和氢的混合物注射到发动机的缸体并且压缩点火混合物，并且在第二条件期间，仅将氢注射到发动机的缸体并且压缩点火氢。在任何先前的示例中，另外地或可选地，第一条件包括发动机温度低于阈值发动机温度，并且第二条件包括发动机温度高于阈值发动机温度并且燃料贮存器中的氢水平高于阈值水平。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，通过联接到缸体的高压直接注射器来注射柴油和氢的每一者。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，在第二条件期间，对于每个发动机循环，以两个或更多个批次注入氢。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，该方法还包括：在第二条件期间，向缸体供应一定量的排气再循环(egr)，egr的量基于发动机负载、发动机转速和发动机温度中的一个或多个。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，在第二种条件下，氢与柴油的比例基于以下的一个或多个来调整：扭矩需求、发动机转速、发动机温度和燃料贮存器中的氢水平。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，该方法还包括：在第二条件期间，在发动机循环的每个阈值数量之后，通过高压直接注射器为一个或多个发动机循环周期性地暂停对氢的注射并注射柴油。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，该方法还包括：在第二条件期间，响应于扭矩需求增加到高于阈值需求，从仅向缸体注射氢切换到注射柴油和氢的混合物或仅注射柴油。
77.用于发动机的又一示例系统包括：控制器，其将指令存储在非暂时性存储器中，当指令被执行时使得控制器：在发动机启动期间，通过仅在发动机的每个发动机缸体中燃烧柴油来运行发动机，并且响应于发动机温度增加到高于阈值温度，切换到通过仅在发动机的每个缸体中燃烧氢来运行发动机。在任何先前的示例中，另外地或可选地，柴油和氢中的每一个在高压下被直接注射到发动机的每个缸体，并且在没有火花的情况下被压缩点火。在任何或所有先前的示例中，另外地或可选地，控制器包括进一步的指令以：通过在仅具有氢注射的发动机循环的每个阈值数量之后通过注射器注射柴油来润滑用于将氢直接注射到缸体的每个注射器。
78.在一个实施例中，控制系统或控制器可以具有部署的本地数据收集系统，并且可以使用机器学习来启用基于推导的学习成果。控制器可以通过根据数据集进行数据驱动的预测和适配来从一组数据(包括由各种传感器提供的数据)学习并做出决定。在实施例中，机器学习可以涉及由机器学习系统执行多个机器学习任务，诸如受监督的学习、无监督的学习和强化学习。受监督的学习可以包括：向机器学习系统呈现一组示例性输入和期望的
输出。无监督的学习可以包括：通过诸如模式检测和/或特征学习的方法来构造其输入的学习算法。强化学习可以包括：在动态环境中执行机器学习系统，然后提供关于正确和错误决策的反馈。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，例如：分类、回归、聚类、密度估算、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：基于决策树的学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持向量机(svm)、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(lcs)、逻辑回归、随机森林、k均值、梯度提升、k最近邻(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，用于解决可能基于自然选择的约束式优化和无约束式优化问题两者)。在实例中，该算法可用于解决混合整数编程的问题，其中一些分量被限制为整数值。算法和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(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。
79.在一个实施例中，控制器可以包括可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给定的装备或环境的项目的特性。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，其中输出表示发动机系统应当采取的动作或动作顺序。这对于平衡发动机上的竞争约束可能是有用的。在一个实施例的运行期间，可以通过处理神经网络的参数输入以在输出节点处生成将该动作指定为期望动作的值来进行确定。该动作可以转换成使发动机运行的信号。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。可选地，控制器的机器学习系统可以使用演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结构，其函数可能不总是能够使用反向传播来求解，例如非凸的函数。在一个实施例中，神经网络具有一组表示其节点连接的权重的参数。生成该网络的多个副本，然后对参数进行不同调整，并且进行模拟。一旦获得了来自各模型的输出，就可以使用所确定的成功度量来对它们的性能进行评估。选择最佳模型，并且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形。另外，成功度量可以是优化输出的组合。这些可以相对于彼此进行加权。
80.如本文所用，以单数形式列举且以单词“一”或“一个”开头的元素或步骤应理解为不排除所述复数或步骤的复数形式，除非明确说明了此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”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”具有特定性质的元素或多个元素的实施例可包含不具有所述性质的另外的此类元素。术语“包括”和“其中”被用作普通语言等同于“其包括”和“在其中”等术语。此外，“第一”、“第二”、“第三”等术语仅作为标识使用，并不旨在对其对象施加数量要求或特定位置顺序。
81.本说明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。本文描述的具体例程可以表示一个或多个处理策略，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各动作、运行或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些条件下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了易
于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，所示出的动作、运行和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、运行和/或功能可以图示地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，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。
82.本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的普通技术人员想到的其它示例。其他这样的示例如果具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，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要素，则它们应属于本技术权利要求的范围之内。

技术特征：
1.一种用于发动机的方法，包括：将氢作为燃料注射到一个或多个发动机缸体，并且对所注射的氢进行压缩点火。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所注射的燃料仅是氢，所述方法还包括：基于扭矩需求、发动机转速和发动机温度中的一者或多者来调整在发动机循环中所注射的氢的量。3.根据权利要求2所述的方法，其中，对于每个发动机循环，首先注射每个发动机循环所注射的氢的量的第一部分，然后注射每个发动机循环所注射的氢的量的剩余第二部分。4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于所述一个或多个发动机缸体中的每个缸体，通过联接到每个缸体的高压直接注射器来实施所注射的氢的量的所述第一部分和所注射的氢的量的所述第二部分的注射。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：仅从所述高压直接注射器注射氢进行了阈值数量的发动机循环时，从所述高压直接注射器注射不同的液体燃料进行第一数量的发动机循环。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述不同的液体燃料是柴油。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在仅向每个缸体注射氢的期间，向每个缸体供应排气再循环(egr)的第一量，所述egr的第一量与每个缸体内的氢混合。8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于发动机负载、所述发动机转速、所述发动机温度和每个发动机循环所注射的氢的量中的一者或多者fb223737us-i来调整所述egr的第一部分。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在发动机启动期间，将柴油和氢中的每一者作为燃料注射到所述一个或多个发动机缸体，并且响应于所述发动机温度增加到高于阈值温度，切换到仅将氢注射到所述一个或多个发动机缸体。10.一种用于多燃料发动机的方法，包括：在第一条件期间，将柴油和氢的混合物注射到所述发动机的缸体并且对所述混合物进行压缩点火；和在第二条件期间，仅将氢注射到所述发动机的所述缸体并且对所述氢进行压缩点火。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一条件包括发动机温度低于阈值发动机温度，并且所述第二条件包括所述发动机温度高于所述阈值发动机温度并且燃料贮存器中的氢水平高于阈值水平。12.根据权利要求10所述的方法，其中，通过联接到所述缸体的高压直接注射器来注射所述柴油和氢中的每一者。13.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第二条件期间，对于每个发动机循环，所述氢以两个或多个批次注射。14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：在所述第二条件期间，向所述缸体供应排气再循环egr的量，所述egr的量基于发动机负载、发动机转速和发动机温度中的一者或多者。15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述第一条件期间，基于扭矩需求、所述发动机转速、所述发动机温度和所述燃料贮存器中的氢水平中的一者或多者来调整氢与柴油的比例。fb223737us-i
16.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述第二条件期间，在进行了每个阈值数量的发动机循环之后，对于一个或多个发动机循环通过所述高压直接注射器周期性地暂停氢的注射并进行柴油的注射。17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述第二条件期间，响应于扭矩需求增加到高于阈值需求，从仅将氢注射到所述缸体切换到注射柴油和氢的混合物或仅注射柴油。18.一种用于发动机的系统，包括：控制器，所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中，所述指令在被执行时使得所述控制器：在发动机启动期间，通过在所述发动机的每个发动机缸体中仅燃烧柴油来运行所述发动机；并且响应于发动机温度增加到高于阈值温度，切换至通过在所述发动机的每个缸体中仅燃烧氢来运行所述发动机。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述柴油和所述氢中的每一者在高压下被直接注射到所述发动机的每个缸体，并且在没有火花的情况下被压缩点火。20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器包括进一步的指令以：在仅具有氢注射的每个阈值数量的发动机循环之后，通过所述注射器注射柴油来润滑用于将氢直接注射到所述缸体的每个注射器。

技术总结
提供了用于仅使用氢作为双燃料发动机中的燃料的多种方法和系统。在一个示例中，方法可包括：仅将氢作为燃料直接注射到一个或多个发动机缸体并且对所注射的氢进行压缩点火。发动机缸体并且对所注射的氢进行压缩点火。发动机缸体并且对所注射的氢进行压缩点火。


技术研发人员：亚当
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：2022.11.30
技术公布日：2023/6/16