[發(fā)明專利]減少直噴火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)顆粒排放物的方法以及內(nèi)燃機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210389092.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN103047038B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·洛倫茨;M·K·施普林格;H·H·魯蘭德;J·梅林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02D43/00
• 分類號(hào): F02D43/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

優(yōu)先權(quán)要求

本申請(qǐng)要求2011年10月14日提交的德國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?02011084545.3的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容包含在此以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種減少火花點(diǎn)火、直接噴射內(nèi)燃機(jī)的顆粒排放物的方法，以及一種執(zhí)行該方法的火花點(diǎn)火、直接噴射內(nèi)燃機(jī)。

背景技術(shù)

在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展中，始終尋求最小化燃料消耗和減少排放物。直接噴射柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的低燃料消耗由將燃料直接噴射到至少一個(gè)汽缸的燃燒室以及其他因素引起。因此，即使在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，也將燃料直接噴射到汽缸的燃燒室中視為顯著減少燃料消耗的一種適當(dāng)措施。直接噴射、火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)也是本公開的主題。

燃料-空氣混合物的不均勻性也是為什么來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)行程或進(jìn)程的顆粒排放物也同樣相關(guān)直接噴射、火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的情況的原因，其中所述排放物在傳統(tǒng)、火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下基本不重要。在直接噴射燃料的情況下，問(wèn)題由噴射裝置的焦化（coking）引起。

其中通過(guò)多個(gè)噴射適時(shí)地將燃料引入至少一個(gè)汽缸的燃燒室的方法消除了由于液體燃料而使燃燒室內(nèi)壁變濕，并且因而有助于減少顆粒排放物。然而，該方法原則上導(dǎo)致噴射總量增加，這促進(jìn)了在噴射裝置上沉積焦化殘余物。噴射期間粘附至噴射裝置的極小量燃料在氧不足的條件下經(jīng)歷不完全燃燒。

雖然所述焦化殘余物不必然改變噴射裝置的外形，它們也不有害地影響過(guò)流特性和/或阻礙形成噴射射流因而中斷混合物制備，但是噴射裝置上的沉積確實(shí)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的更多顆粒排放物。被噴射的燃料積聚在多孔焦化殘余物中。通常是接近燃燒循環(huán)的末端，當(dāng)氧已被基本完全消耗時(shí)，積聚的燃料經(jīng)歷不完全燃燒并且形成碳煙（soot）。碳煙增加內(nèi)燃機(jī)未經(jīng)處理的顆粒排放物。

焦化殘余物也可從噴射裝置脫離，例如由于內(nèi)燃機(jī)中的壓力波傳播或噴射射流的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械負(fù)載引起。以該方式脫離的殘余物不僅增加內(nèi)燃機(jī)的未經(jīng)處理的顆粒排放物，而且也導(dǎo)致對(duì)排氣排放系統(tǒng)損害，并且能夠削弱在排氣排放系統(tǒng)中提供的排氣后處理系統(tǒng)的功能性能。

通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知有意抵消焦化殘余物積累和/或用于清空焦化殘余物沉積的概念，也就是說(shuō)從燃燒室清除所述焦化殘余物以及清潔燃燒室的概念。另外，存在通過(guò)超聲洗滌清潔噴射裝置的手動(dòng)方法，但是沒(méi)有清潔被安裝至發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射裝置的有力方法。

德國(guó)公開說(shuō)明書DE?199?45?813?A1描述了一種以用于在探測(cè)燃燒室內(nèi)有沉積后清潔燃燒室的有目標(biāo)方式運(yùn)行直接噴射內(nèi)燃機(jī)的方法。提議清潔燃燒室的措施包括有目標(biāo)地開始爆震燃燒和/或向進(jìn)氣燃燒氣體引入清潔流體。兩種措施都對(duì)燃料消耗和污染物質(zhì)排放物有負(fù)面影響。

一種清潔流體為水。其噴射能夠減少燃燒溫度和氮氧化物（NO_x）排放物。然而，碳煙的氧化要求高溫。當(dāng)使用水時(shí)，焦化殘余物被更好地脫離，但是未被燃燒，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的未經(jīng)處理顆粒排放物的增加而非減少。此外，隨著磨損發(fā)生，存在內(nèi)燃機(jī)中和排氣排放系統(tǒng)中的腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，以及關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。

歐洲專利EP?1?404?955?B1描述了一種內(nèi)燃機(jī)，其至少一個(gè)燃燒室至少在表面上的區(qū)域中具有為了氧化焦化殘余物的催化涂層。催化層有意增加焦化殘余物的氧化，特別是促進(jìn)典型運(yùn)行溫度下、在催化轉(zhuǎn)化器和襯里之間的邊界表面的含碳襯底的快速氧化。該氧化導(dǎo)致在盛行流的作用下的沉積提早分離。通過(guò)該方式，減少或者甚至完全防止殘余物生長(zhǎng)。然而，不是始終都達(dá)到氧化所需的最低溫度，使用催化材料時(shí)尤其如此。具體地，在低負(fù)載和低轉(zhuǎn)速下不能始終獲得所需溫度。然而，這正是這些內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行條件，尤其是促進(jìn)形成焦化殘余物沉積的低負(fù)載和/或低轉(zhuǎn)速。此外，焦化殘余物也即是說(shuō)碳煙的氧化不僅要求充分高溫，而且要求氧或過(guò)量的氧。

遵守未來(lái)碳煙排放物的限值的另一種方法將是使火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)配備有再生顆粒過(guò)濾器。然而，該方法成本高，并且能夠增加反壓力和減少燃料經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容