低反应性压缩点火对置活塞发动机制造技术

使用低反应性燃料作为点火介质的压缩点火对置活塞发动机管理发动机的燃烧室内捕集的温度和捕集的燃烧残余物以及到发动机的燃烧室中的燃料喷射，并且控制发动机的压缩比，以便实现排放的减少以及改善的燃料消耗效率。

Low reactivity compression ignition opposed piston engine

The use of low reactive fuel as a medium compression ignition combustion chamber ignition opposed piston engine engine's trapping temperature and trapping and burning residue into the combustion chamber of the engine fuel injection, and control the compression ratio of the engine, in order to achieve emissions reduction and improved fuel consumption efficiency.

【技术实现步骤摘要】
低反应性压缩点火对置活塞发动机本申请是2015年2月11日提交的名称为：“低反应性压缩点火对置活塞发动机”的中国专利申请201580008621.7的分案申请。优先权申请人要求于2014年2月12日提交的美国临时专利申请61/939,170的优先权用于本申请。
本领域涉及二冲程循环对置活塞发动机。更具体地，本申请涉及低反应性压缩点火(LRCI)对置活塞发动机。
技术介绍
用于车辆的压缩点火发动机是内燃发动机，在内燃发动机中，随着空气被压缩，压缩空气的热量点燃被喷射到空气中并且与空气混合的燃料。二冲程循环发动机是以曲轴的单个完整旋转和连接到曲轴的活塞的两个冲程完成动力循环的一种压缩点火发动机。对置活塞发动机是其中两个活塞反相布置在汽缸的腔中用于在相对的方向上往复运动的二冲程循环压缩点火内燃发动机。汽缸具有位于接近汽缸的相应端部的纵向隔开的进口和排气口。对置活塞中的每一个控制端口中的一个，随着活塞移动到下止点(BC)方位打开端口并且随着活塞从BC朝向上止点(BC)方位移动关闭端口。端口中的一个提供燃烧产物离开腔的通路，另一个端口用来准许增压空气进入腔。这些端口分别被称作“排气”口和“进气”口。在单流扫气的对置活塞发动机中，随着排气流出其排气口，增压空气通过其进气口进入汽缸，因此气体在单一方向(“单流”)上(从进气口到排气口)流过汽缸。空气和排气产物经由空气处理系统流过汽缸。燃料从燃料输送系统通过喷射来输送。随着发动机循环，响应于发动机工况，控制机械化通过操作空气处理系统和燃料输送系统来管控燃烧。空气处理系统可以配备有排气再循环系统以减少由燃烧产生的不希望的化合物。连续驱动以减少内燃发动机的排放和燃料消耗推进用于现有发动机类型的新燃烧状态(regime)的探索。已经在四冲程内燃发动机中试验了低反应性燃料(诸如汽油)的自动点火。与使用高反应性燃料(诸如柴油)的内燃压缩点火发动机相比，当低反应性燃料被用于不带有用于点燃燃料的火花塞的压缩点火发动机时，能够实现较低的NOx和减少的微粒物(“PM”)后处理。如果低反应性燃料被用于二冲程循环压缩点火对置活塞发动机时，则可以实现排放的甚至进一步减少以及改善的燃料消耗效率。对置活塞发动机的表面积与体积比的固有优点提供较低的燃料消耗同时减少排放而无需昂贵的后处理。因此，可期望的目标是配备以低反应性燃料(诸如汽油)来操作的二冲程压缩点火对置活塞发动机，该低反应性燃料在变化的发动机工况下自动点火而无需点火辅助。
技术实现思路
使用自动点火低反应性燃料的压缩点火对置活塞发动机管理在发动机的燃烧室内捕集的温度和捕集的燃烧残余物，从而确保燃料点火正时以避免在低负荷失火和在高负荷下预点火(爆震)。在一些方面，低反应性压缩点火(LRCI)二冲程循环对置活塞发动机包括用于每个汽缸的多点燃料喷射。在一些特别的方面，一对相对的喷射器被操作以将相对喷雾形式的燃料喷射到燃烧室中，以便抵消喷雾动量并且降低燃料对汽缸腔的壁的冲击，这减少了汽缸腔上的焦化和残余物沉积。附图说明下述附图意在说明在以下描述中所讨论的原理和示例。它们不一定按比例绘制。图1是被构造用于压缩点火的现有技术的二冲程循环对置活塞发动机的示意图，并且相称地被标记为“现有技术”。图2是示出根据本公开的用于压缩点火对置活塞发动机的空气处理系统的细节的示意图。图3A是示出根据本公开的用于压缩点火对置活塞发动机的燃料喷射系统的细节的示意图。图3B是示出根据本公开的用于压缩点火对置活塞发动机的替代燃料喷射系统的示意图。图3C是示出根据本公开的限定在一对对置活塞的端表面之间的燃烧室和到燃烧室中的燃料喷射形式的示意图。图4是图示说明根据本公开的被配备用于低反应性压缩点火(LRCI)的二冲程循环对置活塞发动机的示意图。具体实施方式在本公开中，“燃料”是可以在对置活塞发动机中被点燃的材料。燃料可以是相对均匀的成分、掺和物、燃料的混合物或不同燃料的单独喷射。例如，燃料可以是液体燃料。燃料通过反应性分类。在一些方面，低反应性燃料具有对自动点火的强抵抗，它们使用辛烷值分类，辛烷值越高，对自动点火的抵抗越大。空气和低反应性燃料的混合物通常在燃烧室中用火花辅助或引燃喷射来点燃。低反应性燃料具有超过70的辛烷值。这些燃料的示例包括汽油和天然气。高反应性燃料比低反应性燃料更容易点燃，它们通过被叫做十六烷值的相应点火性质来分类。十六烷值越高，点火性质越好。燃料与空气的混合物通常通过压缩来点燃，压缩空气的热量点燃燃料并且不需要点火辅助。高反应性燃料的示例是柴油。高反应性燃料具有超过35的十六烷值。根据本公开，当活塞在TC方位或附近时，低反应性燃料或低反应性燃料和高反应性燃料的混合物被喷射到形成在对置活塞的端表面之间的燃烧室中的压缩空气中。在其它方面，喷射可以在端口关闭后不久在压缩冲程的早期发生。空气优选地是周围空气。然而，空气可以包括其它组分，诸如排气或其它稀释剂。在任何此类情况下，空气被称为“增压空气”。图1图示说明将被用于例如车辆中的现有技术的二冲程循环压缩点火对置活塞发动机10。发动机10具有至少一个装有端口的汽缸50。例如，发动机可以具有一个装有端口的汽缸、两个装有端口的汽缸、三个装有端口的汽缸、或者四个或更多个装有端口的汽缸。每个装有端口的汽缸50具有腔52以及在汽缸壁的相应端部形成或机械加工的纵向隔开的排气口54和进气口56。排气口54和进气口56中的每一个包括开口的一个或多个周向阵列，其中邻近的开口通过实体桥分开。在一些描述中，每个开口都被称为“端口”。然而，此类“端口”的周向阵列的构造与图1所示的端口构造没有不同。活塞60和62可滑动地布置在腔52中，其中它们的端表面61和63彼此相对。活塞60控制排气口54，并且活塞62控制进气口56。在所示示例中，发动机10进一步包括至少一个曲轴。优选地，发动机包括两个曲轴71和72。在所示实例中，发动机的排气活塞60耦接到曲轴71，并且发动机的进气活塞62耦接到曲轴72。随着活塞60和62接近TC，燃烧室被限定在活塞的端表面61和63之间的腔52中。燃烧正时常参考压缩循环中出现最小燃烧室体积的点，该点被称为“最小体积”。燃料被直接喷射到位于端表面61和63之间的汽缸空间中。在一些情况下，喷射发生在最小体积处或附近。在其它情况下，喷射可以发生在最小体积之前。燃料通过定位在通过汽缸50的侧壁的相应开口中的燃料喷射器嘴68和70来喷射。优选地，燃料喷射器嘴68和70被定位以沿着腔52的直径在相对的方向上喷射相应的燃料喷雾。燃料与被准许通过进气口56进入腔52中的增压空气混合。随着空气燃料混合物在端表面61和63之间被压缩，压缩空气达到使燃料点燃的温度。随后开始燃烧。进一步参考图1，发动机10包括管理提供到发动机10的增压空气和由发动机10产生的排气的运送的空气处理系统80。代表性的空气处理系统构造包括增压空气子系统和排气子系统。在空气处理系统80中，增压空气源接收新鲜空气并且将其处理成增压空气。增压空气子系统接收增压空气并且将其运送到发动机的至少一个进气口。排气子系统将运送来自发动机的排气口的排气产物以便输送到其它排气部件。空气处理系统80包括带有在共用轴123上旋转的涡轮121和压缩机122的涡轮增压器120。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作二冲程循环压缩点火对置活塞发动机的方法，所述发动机包括带有纵向分开的排气口(54)和进气口(56)的至少一个汽缸(50)、在所述汽缸的腔(52)中彼此反相布置的一对活塞(60、62)和用于将燃料喷射到所述活塞的端表面之间的所述腔中的燃料喷射系统，所述方法特征在于：随着所述活塞在所述腔中从相应的下止点位置移动，准许增压空气通过所述进气口进入到所述腔中；随着所述增压空气被准许进入所述腔中，使所述增压空气涡旋；随着所述活塞在所述腔中接近上止点方位，在所述活塞的端表面之间形成燃烧室；以及将低反应性燃料的一个或多个喷雾形式喷射到所述燃烧室中。

【技术特征摘要】
2014.02.12 US 61/939,1701.一种操作二冲程循环压缩点火对置活塞发动机的方法，所述发动机包括带有纵向分开的排气口(54)和进气口(56)的至少一个汽缸(50)、在所述汽缸的腔(52)中彼此反相布置的一对活塞(60、62)和用于将燃料喷射到所述活塞的端表面之间的所述腔中的燃料喷射系统，所述方法特征在于：随着所述活塞在所述腔中从相应的下止点位置移动，准许增压空气通过所述进气口进入到所述腔中；随着所述增压空气被准许进入所述腔中，使所述增压空气涡旋；随着所述活塞在所述腔中接近上止点方位，在所述活塞的端表面之间形成燃烧室；以及将低反应性燃料的一个或多个喷雾形式喷射到所述燃烧室中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述低反应性燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·G·勒东，
申请(专利权)人：阿凯提兹动力公司，
类型：发明
国别省市：美国,US