气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射制造技术

本发明专利技术涉及气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射，并且公开了一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在期望空燃比函数的第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料。以此方式，可以最大化发动机功率，同时降低最大燃烧温度并减轻发动机爆震。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于解决气体燃料发动机中的过热和发动机爆震的系统和方法。
技术介绍
为了缓解传统燃料的价格上涨并且为了减少排气排放，替代燃料已经被开发。例如，天然气已经被认为是有吸引力的代替燃料。对于汽车应用而言，天然气可以被压缩，并且作为气体在高压下被存储在汽缸中。利用适合于压缩天然气(CNG)燃料的特定物理和化学性质的各种发动机技术和喷射技术，各种发动机系统可以使用CNG燃料。例如，单一燃料发动机系统可以被配置为仅使用CNG操作，而多燃料系统可以被配置为使用CNG和一种或更多种其它燃料(诸如汽油或汽油混合液体燃料)操作。基于发动机工况，发动机控制系统可以在各种操作模式中操作这种多燃料系统。然而，CNG发动机(特别是已经转变为以CNG运行的发动机)会经受许多操作问题。与汽油和其他传统燃料相比，CNG具有微小可燃性和狭窄的富极限。因此，当在高负荷下运行CNG发动机时，可能在完全燃烧进入燃烧汽缸的燃料或空气之前达到发动机的温度极限。由于不完全燃烧燃烧汽缸的容纳物，发动机爆震的可能性增加。另外，CNG的燃烧产生比相同的汽油发动机燃烧更少的碳烟。这会降低发动机气门的自然润滑，潜在地导致气门衰退及退化。为了对抗过热问题，可以通过节流气流或稀运行来限制空气充气，但这些方案将会限制发动机的最大功率输出。可以通过增加发动机的尺寸来增加功率系数，但不是对所有平台或转变都是可能的。将水或其他控制流体喷射到燃烧室内可以降低温度，并且可以避免发动机爆震，而且还可以降低燃料混合物的可燃性。
技术实现思路
专利技术人在此已经认识到，例如可以通过用于涡轮增压发动机的方法至少部分地解决上述问题，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料，该第一正时是期望空燃比的函数。以此方式，可以最大化主要由第一气体燃料供给的发动机的发动机功率，同时控制最大燃烧温度和最大燃烧压力，并减轻发动机爆震。在另一示例中，用于涡轮增压发动机的方法可以包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一气体燃料之后，在燃烧火花点火之后但第一气体燃料燃烧期间的正时直接喷射第二液体燃料。以此方式，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火与上止点事件之间喷射的第二液体燃料可以降低燃烧温度和压力。另外，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火之后且在上止点事件之后喷射的第二液体燃料可以降低排气温度。在另一示例中，一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于发动机爆震，在进气道喷射第一气体燃料之后，直接喷射第二液体燃料，同时维持火花正时。以此方式，可以通过与燃烧事件同时喷射第二液体燃料来缓解主要通过第一气体燃料供给的发动机中的发动机爆震，而无需响应于发动机爆震迭代地提前以及延迟火花正时。当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本专利技术的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例性实施例。图2示意地描述了多缸发动机的示例性实施例。图3描述了根据本公开的用于操作包括进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的内燃发动机的示例高水平流程图。图4描述了根据发动机工况操作进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的示例性流程图。图5是根据本公开的用于车辆操作和进气道燃料喷射系统与次要直接喷射系统的操作的示例性时间轴的图形表示。图6描述了用于根据储存流体的可燃性操作进气道燃料喷射系统和次要直接喷射系统的示例性流程图。图7是根据本公开的用于车辆操作和进气道燃料喷射系统与次要直接喷射系统的操作的示例时间轴的图形表示。图8描述了用于调整次要喷射的速率的示例性流程图。图9示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例性实施例。具体实施方式以下描述涉及用于解决气体燃料发动机(诸如在图1和2中示意地图示的发动机)中的过热和发动机爆震的系统和方法。该系统可以包括耦接至进气道燃料喷射器的气体燃料箱和耦接至直接燃料喷射器的容器的次要燃料箱。控制器可以被编程为通过控制程序(诸如在图3、图4、图6和图8中描述的程序)控制燃料喷射的速率和正时。如图5和图7中描述的，燃料喷射正时可以被设定为与发动机汽缸的燃烧循环期间的事件一致。另外，如在图9中示意地描述的，直接燃料喷射可以被控制为偏向于将燃料喷射到易于爆震的发动机汽缸的区域内。图1描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在这个示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即燃烧室)14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在其中。活塞138可以被耦接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统耦接至客车的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲轴140，以实现发动机10的起动操作。汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了配置为具有涡轮增压器的发动机10，其中涡轮增压器包括在进气通道142和144之间布置的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，在此情况下升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在诸如发动机10装备有机械增压器的其他示例中，排气涡轮176可以可选地被消除，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿发动机的进气通道提供，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如在图1中示出的，节气门162被布置在压缩机174的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压发动机的方法，其包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料，所述第一正时是期望空燃比的函数。

【技术特征摘要】
2013.05.07 US 13/889,0471.一种用于涡轮增压发动机的方法，其包含：
在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量
的第一气体燃料之后，在第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料，所
述第一正时是期望空燃比的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料是CNG和甲
烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液体燃料是甲醇溶液和
乙醇溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二液体燃料是雨刮器流
体。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二液体燃料的所述第二量
是所述溶液中醇含量的函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一正时在压缩冲程期间，
在火花点火之前。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一正时在做功冲程期间，
在火花点火之后。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料的所述第一量
产生具有大体化学计量空燃比的发动机操作，而所述第二液体燃料的所
述第二量将所述空燃比降低至大体富空燃比。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一气体燃料的所述第一量
允许具有大体稀空燃比的发动机操作，而所述第二液体燃料的所述第二

\t量将所述空燃比降低至大体化学计量空燃比。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机温度包括排气门温
度。
11.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·德思，D·K·比德纳，G·苏尔尼拉，R·D·皮尔西弗，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US