[發明專利]操作四沖程內燃活塞發動機的方法

在審

• 申請號: 202080105058.6
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN116157593A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: M·阿克塞爾松;湯姆·凱絲;T·特洛伯格;G·西爾奇
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭芬蘭有限公司
• 主分類號: F02D19/10
• 分類號: F02D19/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張志華;王小東

本發明涉及一種操作四沖程內燃活塞發動機(100)的方法，該方法包括：a)形成進入發動機(100)的氣缸(10)的燃燒室(28)中的燃料混合氣，形成燃料混合氣包括以下步驟：在活塞(32)朝向活塞(32)的接下來的上止點位置移動期間，通過以可控的方式打開和關閉氣缸(10)的排氣閥(22)來從燃燒室(28)中去除廢氣，使得來自先前燃料混合氣的燃燒的預定量的廢氣留在燃燒室(28)中；以及在活塞(32)的隨后的進氣沖程期間將較低反應性燃料引入到進氣中；以及在進氣沖程期間經由進氣閥將較低反應性燃料和進氣引入到發動機(100)的氣缸(10)的燃燒室(28)中；以及將受控量的較高反應性燃料引入到氣缸(10)的燃燒室(28)中；b)壓縮燃燒室(28)中的燃料混合氣并通過壓燃來點燃燃燒室(28)中的燃料混合氣從而形成廢氣；c)確定用于燃料混合氣的燃燒的λ數據；以及d)通過利用λ數據來控制氣缸(10)的排氣閥的關閉正時。

技術領域

本發明涉及一種利用均質充氣壓燃(HCCI)操作四沖程內燃活塞發動機的方法。

背景技術

內燃活塞發動機是用于在固定發電廠以及在船舶中推進動力和發電的已知動力源。還已知通過使用氣體燃料來操作這種發動機。內燃活塞發動機領域中的環境問題在該領域的發展中具有不斷增加的作用。當前法規的嚴格要求以及期望要求使用用于操作發動機的精確控制系統。已知有各種方法來減少內燃機中的NOx排放，其中一些方法涉及廢氣的處理，一些方法涉及燃燒過程本身。在內燃機工作期間，形成氮氧化物(NOx)。由于在氧氣和氮氣存在下的高溫，在發動機的燃燒過程中產生NOx。因此，與減少NOx排放的方法相關的過程旨在控制燃燒期間溫度峰值的形成。然而，顯然燃燒環境尤其根據發動機的負載而變化。均質充氣壓燃(HCCI)已經被認為是用于應對嚴格排放要求的有前景的燃燒技術。均質充氣壓燃(HCCI)使用充分混合的燃料、再循環廢氣和空氣的混合物，該混合物被壓縮到自燃點。

US2016097338A公開了，一種操作壓燃式發動機的方法使用具有氣缸和能在氣缸中移動的活塞的發動機。該方法包括：通過大致均勻地混合第一燃料和空氣而形成可燃混合物；以及將該混合物引入該至少一個氣缸中；以及在壓縮沖程中用活塞壓縮該可燃混合物。在壓縮沖程期間但在燃燒開始之前，將第二燃料添加到可燃混合物中，從而產生氣缸燃料混合氣，第二燃料比第一燃料更容易自燃。繼續壓縮沖程，直到在氣缸中第二燃料的濃度和/或混合物的溫度最高的那些位置處燃燒開始。選擇氣缸燃料混合氣的溫度和/或添加到可燃混合物中的第二燃料的量，使得可以實現期望的燃燒持續時間。

US2016097316A公開了，一種用于操作壓燃式發動機的方法包括：通過大致均勻地混合第一燃料和空氣而形成可燃混合物；以及將該混合物引入該至少一個氣缸中；在壓縮沖程中用活塞壓縮該可燃混合物；在壓縮沖程期間但在燃燒開始之前，在第二燃料的噴射時間處將第二燃料噴射到可燃混合物中；以及繼續壓縮沖程，直到在所述至少一個氣缸中第二燃料的濃度最高和/或混合物的溫度最高的那些位置處燃燒開始。監測由燃燒引起的氣缸的排放和/或氣缸的機械應力，并且如果排放和/或機械應力高于相應的預定閾值，則單獨地針對氣缸，改變噴射的第二燃料的量和/或正時和/或改變氣缸燃料混合氣的溫度。

DE10317120A1公開了一種用于確定內燃機(特別是，具有HCCI能力的內燃機)的燃燒室中的殘余氣體含量的系統，其中，內燃機或內燃機的外圍具有廢氣再循環系統，所述廢氣再循環系統用于將來自較早燃燒循環的殘余氣體供應至新鮮空氣或包含新鮮空氣的混合物，以便在燃料噴射之后提供具有有利于燃燒的能量水平的空氣/燃料/殘余氣體混合物，并且所述廢氣再循環系統具有用于確定空燃比的λ探測器。根據由λ探測器輸出的信號，可以確定表征空氣/燃料/殘余氣體混合物中的實際殘余氣體分數的變量。

本發明的一個目的是提供一種使用均質充氣壓燃來操作四沖程內燃活塞發動機的方法，其中，與現有技術的解決方案相比，性能和燃燒得到相當大的改進。

關于本申請，詞語“λ”是指廢氣中的氧氣的濃度，不管是基于實際測量值還是以其他方式確定的代表值。因此，給定燃料的空燃比可以通過將λ乘以燃料的化學計量空燃比來確定。

發明內容