[發明專利]發動機系統

有效

• 申請號: 201410190816.5
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104141531B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: D·K·比德納;M·A·德爾斯
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D19/00
• 分類號: F02D19/00;F02B51/00;F01L3/04
• 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;張全信

本發明涉及發動機系統。發動機系統，其包括金屬發動機氣門，所述金屬發動機氣門具有包括磷酸鹽的涂層；耦連到一個或多個發動機汽缸的添加劑輸送裝置；以及耦連到添加劑輸送裝置的添加劑罐，所述添加劑罐具有所放置的一定量的添加劑。所述添加劑可以包括與氣門涂層反應以產生干膜潤滑劑的化學品，其可以被周期性地噴射到發動機室中，以提供氣門潤滑和保護。

技術領域

本發明涉及一種發動機系統。

背景技術

內燃機例如車輛推進系統內的內燃機可以在整個操作期間暴露至高溫。燃燒過程中產生的許多熱被排氣吸收并貫穿排氣系統輸送。發動機汽缸的排氣門可在高負荷操作期間暴露至最高溫度。這些溫度可影響發動機內的金屬氣門和氣門座的結構完整性。隨著時間的推移，降低的結構完整性以及氣門打開和關閉的反復沖擊可引起氣門或氣門座的軟化及變形。持續的磨損會引起氣門座凹陷到發動機中和遠離氣門。氣門座凹陷可導致發動機過熱、降低燃料效率、增加排放以及氣門劣化。

由于若干原因氣門座凹陷在天然氣發動機中增加。天然氣(NG)比汽油具有更高的比熱，并且因而以更高的溫度燃燒。NG還具有比汽油發動機顯著更小的氫-碳比。因此，NG發動機產生更少的提供熱絕緣和潤滑的炭黑。在峰值輸出時，富混合氣運轉汽油發動機可以高達40％富混合比(rich)操作，以減輕氣門過熱。在比較中，NG發動機在峰值條件下大約10％操作。在高負荷條件期間，稀混合氣運轉NG發動機也不采用提前點火正時來降低發動機溫度。由于這些原因，防止氣門凹陷的傳統汽油發動機方法具有對NG發動機減弱的效果。因此，本發明人已經開發出額外或替代措施，以增加用于NG發動機的熱絕緣和潤滑，降低氣門凹陷。

發明內容

在一個方案中，添加劑可以在操作期間被噴射到NG發動機中，以產生增加的潤滑和熱保護。進一步地，本發明人已經認識到，通過響應于發動機氣門溫度噴射添加劑，可以增加氣門保護，而沒有不當地削弱NG發動機的增加的效率和降低的排放。

本發明人還認識到，通過在磷酸鋅中涂覆金屬氣門或氣門座，以及周期性地將所述氣門暴露在硬脂酸鹽溶液中，潤滑和保護性涂層在氣門的表面上形成。例如，應用于黑色金屬和有色金屬例如鋁或鋼的磷酸鋅涂層可以與某些硬脂酸鹽化合物例如硬脂酸鈉和硬脂酸鉀相互作用，從而在涂層的晶格內形成硬脂酸鋅。這種反應在金屬表面上產生緊密結合的潤滑劑和保護性涂層。因此，這種涂層可以充當氣門的物理和熱屏障，從而減輕氣門凹陷。

在另一個實施方式中，本發明人已經認識到，通過在燃燒之前將一定量的烴添加劑噴射到發動機中，可增加積碳產生。不過，NG發動機的優點是通過減少的顆粒物質(積碳)產生部分引起的降低的排放。因此，當增加的氣門保護不是期望的或當積碳產出大于閾值時，通過響應于發動機或氣門溫度噴射一定質量的添加劑，保護性積碳可以在選擇性操作條件下形成和終止。

在另一個實施方式中，用于操作發動機的方法包括：將作為發動機氣門溫度的函數的一定質量的添加劑噴射到汽缸中；以及經由與發動機氣門表面上的磷酸鹽涂層接觸的添加劑，在發動機氣門上形成潤滑層。

在另一個實施方式中，所述方法進一步包括使用天然氣燃料源操作發動機。

在另一個實施方式中，所述方法進一步包括將該質量的添加劑噴射到稀釋劑中以形成溶液，以及響應于操作條件將一定量的溶液噴射到汽缸中。

在另一個實施方式中，所述方法進一步包括，響應于發動機負荷、氣門溫度、發動機溫度、質量空氣流量或發動機操作持續時間，經由添加劑輸送裝置，噴射添加劑。

在另一個實施方式中，所述方法進一步包括，響應于溫度、發動機爆震指示以及添加劑噴射指示，將一定量的稀釋劑噴射到發動機中。

在另一個實施方式中，所述方法進一步包括，經由接觸分子化合物的添加劑，在發動機氣門上形成潤滑層，所述分子化合物包括磷酸基團和鋅、錳或另一種金屬元素。