[發(fā)明專利]用于反應(yīng)性控制的壓燃式發(fā)動機的可變米勒循環(huán)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380039721.7
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104508280A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·格爾克;G·唐納森
• 申請（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08;F02M25/07;F02D41/30
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;朱利曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體地涉及內(nèi)燃發(fā)動機，且更具體地涉及使用一種以上燃料在可變米勒循環(huán)上運行的內(nèi)燃發(fā)動機。

背景技術(shù)

已知使用一種以上燃料運行的內(nèi)燃發(fā)動機。某些發(fā)動機使用兩種或多種具有不同反應(yīng)性的燃料。可以在2011年8月11日公布的Reitz等人的美國專利申請公開號2011/0192367(以下稱為“Reitz”)中看到此類發(fā)動機的一個實施例。Reitz描述一種壓燃式發(fā)動機，所述壓燃式發(fā)動機使用具有兩種或多種反應(yīng)性的兩種或多種的燃料供給以控制燃燒的定時和持續(xù)時間。然而，正如Reitz描述的，發(fā)動機動力輸出和排放取決于燃料反應(yīng)性、溫度、當(dāng)量比以及許多其他變量，這些在現(xiàn)實發(fā)動機應(yīng)用中是不能完全控制的。例如，燃料質(zhì)量可根據(jù)季節(jié)或區(qū)域改變，并且發(fā)動機的進氣溫度取決于發(fā)動機運行的氣候條件。此外，諸如海拔高度和濕度等其他參數(shù)可明顯地影響發(fā)動機運行。

發(fā)動機燃燒系統(tǒng)(例如Reitz描述的發(fā)動機燃燒系統(tǒng))在汽缸內(nèi)使用具有不同反應(yīng)性的分層燃料/空氣區(qū)域，已知所述發(fā)動機燃燒系統(tǒng)在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載下較好地運行，其中有機會完全形成汽缸內(nèi)的各個層，但是沒有證明此項技術(shù)適于較高發(fā)動機負載，其中增加汽缸內(nèi)的燃料量和/或加快汽缸的進氣。因此，Reitz的燃燒系統(tǒng)可能不適合于需要較高負載的某些發(fā)動機應(yīng)用，并且不能夠補償變化的環(huán)境和運行條件。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面，本發(fā)明描述四沖程內(nèi)燃發(fā)動機，四沖程內(nèi)燃發(fā)動機包括至少一個汽缸，所述汽缸具有能夠在上死點(TDC)位置和下死點(BDC)位置之間往復(fù)運動的活塞。發(fā)動機包括布置成將第一燃料噴射到所述汽缸中的第一燃料噴射器，以及布置成將第二燃料噴射到所述汽缸中的第二燃料噴射器，使得在燃燒之前于至少一個汽缸內(nèi)產(chǎn)生具有不同反應(yīng)性的分層空氣/燃料區(qū)域。發(fā)動機還包括與至少一個汽缸相關(guān)聯(lián)的至少一個進氣閥。按照米勒熱力學(xué)循環(huán)運行至少一個進氣閥。發(fā)動機還包括至少一個排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述排氣再循環(huán)系統(tǒng)布置成從至少一個汽缸抽出排氣并且通過至少一個進氣閥將排氣提供到至少一個汽缸。發(fā)動機包括至少一個電子控制器，所述電子控制器布置成接收指示內(nèi)燃發(fā)動機的運行條件的至少一個輸入信號。電子控制器響應(yīng)于所述至少一個輸入信號調(diào)節(jié)進氣閥定時和排氣再循環(huán)量中的至少一個。

在另一方面，本發(fā)明描述一種內(nèi)燃發(fā)動機的運行方法。所述方法包括將具有第一反應(yīng)性的第一燃料儲存在第一燃料儲器內(nèi)，并且將具有第二反應(yīng)性的第二燃料儲存在第二燃料儲器內(nèi)。所述方法還包括當(dāng)活塞相對更接近下死點(BDC)位置時，在第一時間將第一燃料引入由在汽缸中移動的活塞限定的可變?nèi)莘e中，然后當(dāng)活塞距離BDC位置相對更遠時，在第二時間將具有第二反應(yīng)性的第二燃料引入可變?nèi)莘e。所述方法包括在電子控制器處接收運行參數(shù)，運行參數(shù)指示內(nèi)燃發(fā)動機的運行條件，并且在電子控制器中處理運行參數(shù)以確定所需閥定時和/或所需的排氣再循環(huán)的量。發(fā)動機以可變閥定時運行并且符合米勒熱力學(xué)燃燒循環(huán)。

在另一方面，本發(fā)明描述一種四沖程內(nèi)燃發(fā)動機的運行方法。在符合米勒熱力學(xué)燃燒循環(huán)的發(fā)動機閥定時下運行發(fā)動機。所述方法包括將具有第一反應(yīng)性的第一燃料儲存在第一燃料儲器內(nèi)，并且將具有第二反應(yīng)性的第二燃料儲存在第二燃料儲器中。當(dāng)活塞相對更接近下死點(BDC)位置時，在第一時間將第一燃料引入到由在汽缸中移動的活塞限定的可變?nèi)莘e，從而形成具有第一反應(yīng)性的第一空氣/燃料混合物區(qū)域。當(dāng)活塞距離BDC位置相對更遠時，在第二時間將具有第二反應(yīng)性的第二燃料引入可變?nèi)莘e，從而形成相比于第一區(qū)域具有不同反應(yīng)性的第二空氣/燃料混合物區(qū)域。在具有更高反應(yīng)性的空氣/燃料混合物區(qū)域中啟動點火。在電子控制器處接收相對于燃燒的運行參數(shù)。運行參數(shù)指示內(nèi)燃發(fā)動機的運行條件，并且在電子控制器中被處理以確定所需的閥定時和/或所需的排氣再循環(huán)的量。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機系統(tǒng)的方框圖。

圖2-圖5是根據(jù)本發(fā)明在各種運行位置的發(fā)動機汽缸的剖面圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的各種發(fā)動機運行條件的定性圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機控制器的方框圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

具體實施方式