[發明專利]將氫注入發動機內的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310098390.6
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103362639B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: J·E·凱恩
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B37/20
• 分類號: F02B37/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年3月26日提交的英國專利申請No.1205221.3的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明涉及用于將氫注入發動機內的方法和裝置。尤其是，本發明涉及將氫注入車輛的發動機內，以便增加渦輪增壓器的速度。

背景技術

在渦輪增壓發動機中，渦輪增壓器可以包括用以壓縮來自大氣的空氣進氣的壓縮機或排氣再循環(EGR)系統，以便將其輸送到發動機中供燃燒。通過增加進入發動機的空氣的質量，增加了燃燒能量的膨脹力，從而增加了可用的扭矩和動力以及效率。

壓縮機可以被聯接到排氣系統內的高速渦輪。渦輪可將動能和壓力的勢能轉換為可以被輸送到壓縮機以便提供動力的功。

渦輪增壓器的增壓可以響應于工況，并且可以被啟動以便實現加速。渦輪增壓器的啟動可以被稱為渦輪增壓。在響應節氣門變化啟動渦輪增壓的系統中，實現增壓需要首先啟動渦輪的能量轉換能力，功量的累積，傳遞累積的功到壓縮機，壓縮進氣充氣，接著將壓縮的進氣輸送到發動機中供燃燒。節氣門致動與增壓的充氣在發動機中燃燒之間的延時被稱為渦輪滯后。

當從空轉速度加速時，渦輪滯后可以被駕駛員感受為節氣門響應的遲緩。渦輪滯后降低了車輛對駕駛員的響應能力，從而降低了駕駛舒適度和控制性。

較新的發動機的增加的動力系數需求加劇了渦輪滯后。更大的動力需求有賴于渦輪增壓期間，被輸送到發動機的更大壓縮空氣量。為了壓縮增加的空氣量，從渦輪被傳遞到壓縮機的功量必須類似地增加。不過，增加的功量的累積需要時間，因此，在渦輪增壓與節氣門致動之間逝去更多的時間，從而增加了渦輪滯后。

人們已經設計了解決增加的渦輪滯后的各種解決方案。對于柴油發動機來說，兩個最常見的途徑是使用可變噴嘴渦輪(VNT)或雙渦輪增壓器，其中一個大的渦輪增壓器用于動力以及一個小的渦輪增壓器用于增強的響應能力。不過，這些解決方案是體積龐大的、昂貴的并且對控制性提出挑戰的。

氫注入被用于改善發動機的性能。例如在O’Bireck名下的US20100043730描述了用于具有渦輪增壓器的發動機的氫生成系統，其在渦輪增壓期間，生成額外的動力。O’Bireck公開了將氫輸送到燃料系統，用于和發動機燃料混合。不過，這個專利不提供減輕渦輪滯后的方式。

發明內容

本發明人發現，通過將適于輸送氫的氫輸送裝置包括在排氣系統中，使得氫可以燃燒和膨脹，可以提高渦輪的速度并且可以減輕渦輪滯后。進一步地，通過將氫輸送到排氣中的氧含量相對豐富的渦輪上游的排氣系統中，可有助于氫的燃燒。

應當理解提供的上述發明內容是以簡化形式介紹本發明選擇的原理，其將在具體實施方式中進一步描述。不過，這不意味著指出所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題范圍由附屬的權利要求唯一限定。而且，所要求保護的主題不限于解決上述或本公開任何部分中提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出根據本發明的發動機系統的示意圖。

圖2示出圖1的發動機系統的一部分的平面視圖。

圖3和圖4是操作方法的示例。

具體實施方式

圖1簡要示出包括EGR和氫再循環設備的發動機系統的示例實施例。圖2示出包括氫輸送裝置的4缸直列發動機系統的示例實施例。圖3示出發動機操作的操作方法的示例。圖4示出發動機操作的替換示例方法。

圖1示出可以被包括在車輛的推進系統中的多缸發動機系統10的一個汽缸12。雖然未示出，但是汽缸12可以是直列、V形或者是任何汽缸數量的任何發動機配置的一部分。周圍空氣可以經由進氣口18進入發動機系統。低壓節氣門76可以由控制系統80經由致動器84致動。節氣門76可以由控制系統80經由車輛駕駛員致動的輸入設備控制。所述輸入設備可以包括加速器踏板86和生成比例踏板位置(PP)信號以便控制節氣門76的加速器踏板位置傳感器88。節氣門76還可以響應于進氣系統內的EGR或排氣系統內的EGR屬性，例如燃料成分。決定節氣門76位置的其他條件可以經由傳感器82被通信至控制系統80。