[發(fā)明專(zhuān)利]用于控制富化預(yù)燃室化學(xué)計(jì)量比的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810763396.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109281749B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·王;D·金特;J·辛格;A·基姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類(lèi)號(hào): F02D41/30
• 分類(lèi)號(hào): F02D41/30;F02B19/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 萬(wàn)軍偉;吳鵬

一種用于控制富化預(yù)燃室化學(xué)計(jì)量比的系統(tǒng)，包括預(yù)燃室點(diǎn)火裝置和點(diǎn)火控制系統(tǒng)，該點(diǎn)火控制系統(tǒng)包括被構(gòu)造成測(cè)量預(yù)燃室中CO2或O2中至少一種的量的傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳感器、燃料質(zhì)量傳感器以及電子控制單元。電子控制單元被構(gòu)造成從傳感器中每個(gè)接收信號(hào)并且確定預(yù)燃室的空燃比以用于和目標(biāo)空燃比進(jìn)行比較，以及基于比較結(jié)果產(chǎn)生燃料輸送信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的預(yù)燃室點(diǎn)火裝置的化學(xué)計(jì)量比的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用輔助燃燒室裝置(通常稱(chēng)為預(yù)燃室裝置或預(yù)燃室點(diǎn)火裝置)以控制點(diǎn)火并改善燃料利用或以其他方式改善或影響性能是本領(lǐng)域所公知的。預(yù)燃室裝置通常包括用于燃燒空氣和燃料的混合物的輔助燃燒室(即，燃燒預(yù)燃室或預(yù)燃室)。預(yù)燃室中的燃燒常常通過(guò)火花塞等火花引發(fā)。所得到的燃燒氣體迅速地膨脹，最終通過(guò)形成在預(yù)燃室中的點(diǎn)火出口從預(yù)燃室逃逸，并進(jìn)入主燃燒室，從而向燃料和空氣的主供給提供比點(diǎn)火器能單獨(dú)提供的更熱更均勻的點(diǎn)火催化。

相比于其他點(diǎn)火策略，火花式點(diǎn)火的可靠性和有效性可能更依賴(lài)于燃料質(zhì)量和空氣燃料混合物的均勻性。例如，由于燃料質(zhì)量的不同，諸如天然氣的燃料可能經(jīng)歷點(diǎn)火問(wèn)題或不穩(wěn)定燃燒，特別是在貧混合物中。這些和其他問(wèn)題可能同時(shí)不利地影響預(yù)燃室和主燃燒室兩者中的點(diǎn)火和燃燒，從而可能引起諸如不可靠點(diǎn)火正時(shí)、點(diǎn)火失敗、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震、增加了諸如NOx的廢氣排放、降低了熱效率以及發(fā)動(dòng)機(jī)性能整體降低的問(wèn)題。

人們已經(jīng)嘗試通過(guò)調(diào)整輸送至預(yù)燃室的燃料和/或空氣來(lái)解決這些問(wèn)題和類(lèi)似問(wèn)題。在耶格爾(“Yeager”)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第15/296,181號(hào)(目前是美國(guó)專(zhuān)利第9,903,264號(hào))中闡述了一個(gè)這樣的策略。耶格爾提出了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的控制系統(tǒng)，其被構(gòu)造為響應(yīng)于預(yù)燃室和主燃燒室中的相對(duì)壓力比調(diào)整燃燒輸送。該系統(tǒng)利用定位在預(yù)燃室和主燃燒室兩者中的壓力傳感器。處理器明顯地基于壓力差生成用來(lái)改變到預(yù)燃室或燃燒室的燃料輸送的信號(hào)。但是在一些應(yīng)用中，仍然期望改進(jìn)或替代的策略以用于確定預(yù)燃室燃燒特性變化并針對(duì)各種目的作出調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，一種用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火控制系統(tǒng)包括：傳感器，其被構(gòu)造成測(cè)量預(yù)燃室點(diǎn)火裝置的燃燒預(yù)燃室中CO2或O2中的至少一種；以及電子控制單元。電子控制單元被構(gòu)造成：接收指示CO2或O2中至少一個(gè)的量的數(shù)據(jù)，確定與CO2或O2中至少一種的該量的產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的預(yù)燃室的空燃比，以及輸出燃料輸送信號(hào)以朝著目標(biāo)空燃比調(diào)整燃燒預(yù)燃室中的空燃比。

在另一個(gè)方面，一種調(diào)整內(nèi)燃機(jī)中燃燒預(yù)燃室的化學(xué)計(jì)量比的方法包括：產(chǎn)生指示通過(guò)在燃燒預(yù)燃室中燃燒空氣和燃料的第一供給所產(chǎn)生的CO2或O2中至少一種的量的數(shù)據(jù)，輸出燃料輸送信號(hào)以改變?cè)谌紵諝夂腿剂系牡谝还┙o之后輸送給燃燒預(yù)燃室的燃料量，以及在燃燒預(yù)燃室中點(diǎn)燃燃料和空氣的第二供給，該燃料和空氣的第二供給具有基于燃料輸送信號(hào)的燃料量。

在又另一個(gè)方面，一種內(nèi)燃機(jī)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、形成在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的汽缸、設(shè)置在汽缸中的活塞、具有燃燒室的預(yù)燃室點(diǎn)火裝置，以及點(diǎn)火控制系統(tǒng)，活塞和汽缸限定了燃燒室。點(diǎn)火控制系統(tǒng)包括：被構(gòu)造成測(cè)量CO2或O2中至少一種的預(yù)燃室傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳感器、被構(gòu)造成向燃燒預(yù)燃室輸送燃料的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，以及電子控制單元。電子控制單元被構(gòu)造成至少部分基于通過(guò)預(yù)燃室傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)傳感器接收的數(shù)據(jù)控制燃燒預(yù)燃室中的空燃比。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有點(diǎn)火控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的局部剖開(kāi)的側(cè)面示意圖；

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于預(yù)燃室的點(diǎn)火控制系統(tǒng)的一部分局部切開(kāi)的示意圖；

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于預(yù)燃室的點(diǎn)火控制系統(tǒng)的框圖；以及

圖4是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性過(guò)程和控制邏輯的流程圖。

具體實(shí)施方式