[發明專利]有助于自燃操作的多行程內燃發動機

有效

• 申請號: 200710167232.6
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN101173626A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 丹尼斯·里德;內特·特拉斯克;亞歷克斯·吉布森
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B3/06
• 分類號: F02B3/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 衷誠宣

技術領域

本發明涉及一種有助于自燃操作的多行程內燃發動機。

背景技術

某些內燃發動機可以在稱為均質進氣壓縮點火(HCCI)的模式中用一個或多個汽缸操作，該模式中包括通過由汽缸的活塞執行的壓縮進行空氣和燃料進氣的可控自燃(CAI)。HCCI模式可以用在某些工況下以提供增加的燃料經濟性和/或減少的排放。作為一種示例方法，壓縮汽缸內基本上均質的空燃混合氣直到混合氣發生自燃，而不需要通過點火裝置產生的點火火花。

在某些工況下，發動機以HCCI模式操作與以其他燃燒類型，如火花點火(SI)操作相比，具有減少的或受限的操作范圍。在一種方法中，如美國汽車工程師協會(SAE)2005-01-0762文章“用于可控自燃燃燒過程的可變氣門機構的熱力學和機械方法(Thermodynamical?and?Mechanical?Approach?Towards?a?Variable?Valve?Trainfor?the?Controlled?Auto?Ignition?Combustion?Process)”所述，描述了允許在低轉速以及低負荷范圍進行CAI操作的二行程，六行程，和八行程循環。作為一個示例，描述了六行程循環，包括通過火花點火用稀燃分層進氣執行的第一燃燒事件，和用CAI執行的第二燃燒事件。

然而，本發明的發明人意識到上述方法的一些問題。作為一個示例，當使用稀化學計量進氣以HCCI模式操作發動機時，某些排放控制裝置，如NOx催化劑的有效性會降低。因此，在用于實現改進的燃料經濟性的稀混合氣操作應用和在稀混合氣操作期間會降低的催化劑有效性之間有一取舍。

發明內容

因此，在本發明所述的一種方法中，上述問題通過操作具有至少一個包括進氣門和排氣門的汽缸的發動機的方法解決，該方法包括：將第一量的燃料噴射到汽缸中；通過壓縮空氣與所述第一量的燃料的第一混合氣使所述第一混合氣自燃；在所述第一混合氣自燃后，將第二量的燃料噴射到汽缸中；燃燒所述第二量的燃料與來自所述第一混合氣自燃的氣體的第二混合氣；在第一混合氣自燃和第二混合氣燃燒之間保持汽缸進氣門關閉；以及排出所述燃燒后的第二混合氣。

以此方式，可以操作發動機的一個或多個汽缸，其中初始空氣進氣可用于提供用于兩個獨立的燃燒事件的基本上全部量的氧氣。作為一個示例，在第一燃燒事件期間，控制空燃均質進氣為稀化學計量并使之自燃以利用稀混合氣操作的改進的燃料經濟性，而通過第二均質進氣自燃的第二燃燒事件可以包括更接近化學計量的空燃混合氣，從而允許排氣時改進的催化劑有效性。然而，在某些工況下，循環的第二燃燒事件可選地包括火花點火以提供有助于后續自燃事件的較高溫度的殘余氣體。

此外，本發明的發明人意識到以六行程循環操作部分或全部汽缸會在某些工況下導致發動機或汽車傳動系統中增加的扭矩不平衡。因此，本發明基于發動機的工況，通過提供在包括單一燃燒事件的四行程循環和包括兩個燃燒事件的六行程循環之間至少改變第二汽缸的操作的方法，解決這個問題。在某些示例中，工況可以包括駕駛員選擇的一種或多種運行模式，發動機產生的和/或傳輸到發動機傳動系統的振動水平，或連接到發動機的變速器的狀態。

附圖說明

圖1示出示例內燃發動機。

圖2示出描述在四行程和六行程操作模式之間控制發動機汽缸的示例方法的流程圖。

圖3A和圖3B示出示例四汽缸發動機的正時圖。

圖4示出描述減少具有至少一個以六行程循環操作的汽缸的發動機中的振動的示例方法的流程圖。

圖5-圖13是示出理論示例(prophetic?example)實驗的圖表。

圖14示出實驗設置的示意圖。

具體實施方式

如本文所述，以六行程循環操作發動機的一個或多個汽缸，同時執行均質進氣壓縮點火(HCCI)模式。六行程循環可以包括使用至少部分相同的初始空氣進氣或基本上相同的初始空氣進氣執行的兩個獨立的自燃事件。第一燃燒事件可以由具有稀化學計量空燃比的第一混合氣執行，而第二燃燒事件可以由第一燃燒后的混合氣與第二次噴射的燃料形成的比第一混合氣濃的第二混合氣執行(可選地包括附加的新鮮空氣)。以此方式，發動機可以用HCCI模式操作至少部分汽缸，同時允許排放控制裝置有效減少NOx。此外，HCCI模式可以在某些工況下擴大至較大的操作范圍。