用于直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机的燃料限制器制造技术

直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机中的燃料流控制包括：基于从总体气流参数和/或捕获的气流参数导出的燃料递送选项的比较和选择，响应于扭矩需求限制扭矩量或燃料量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机的燃料限制器优先权本申请要求于2016年1月15日向美国专利商标局提交的美国临时申请序列No.62/279,301以及于2016年3月7日向美国专利商标局提交的美国专利申请序列No.15/062,868的优先权。相关申请本申请包含与以下美国申请的主题相关的主题，所述以下美国申请与本申请共同拥有：于2012年10月17日提交的美国专利申请13/654,340，公布为US2013/0104848A1；于2013年6月25日提交的美国专利申请13/926,360，公布为US2014/0373814A1，并且于2015年12月8日发布为US9,206,751B2；于2013年9月27日提交的美国专利申请14/039,856，公布为US2014/0026563A1；以及于2014年8月12日提交的美国专利申请14/378,252，公布为US2015/0033736A1。
该领域是二冲程循环对置活塞发动机的空气处理系统和燃料处理系统的控制和操作。特别地，该领域涵盖响应于增加扭矩的需求而限制直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机的燃料量或扭矩量。
技术介绍
二冲程循环发动机是内燃机，其通过曲轴的单个完整旋转和连接到曲轴的活塞的二冲程完成操作循环。冲程通常表示为压缩冲程和动力冲程。在二冲程循环中，对置活塞(“OP2S”)发动机的两个活塞被设置成在汽缸的孔中头对头，以用于在相对方向上往复移动。汽缸具有纵向间隔的入口和排气端口，所述入口和排气端口形成在汽缸侧壁中靠近汽缸的相应的端部。相对的活塞中的每个控制端口中的相应的一个，在动力冲程(也被称为膨胀冲程)期间当活塞朝向下止点(BDC)位置移动时打开端口，并且在压缩冲程期间当活塞从BDC朝向上止点(TDC)位置移动时关闭端口。端口中的一个为从孔中出来的燃烧产物提供通路，另一个用于允许加压空气进入孔中；这些分别被称为“排气”端口和“进气”端口。OP2S发动机通常根据压缩点火原理操作。在压缩冲程期间，湍流加压空气(“充气/充入空气”)通过进气端口进入汽缸孔，并且在两个活塞从BDC朝向TDC移动时在所述两个活塞的端面之间被压缩。在接近的活塞端面之间喷射的燃料与湍流空气混合。在靠近活塞的TDC时，空气/燃料混合物被压缩空气的热量点燃，并且随后燃烧。在直流扫气式OP2S发动机中，在靠近动力冲程的结束时，通过进气端口进入汽缸的充气置换通过排气端口流出汽缸的排气。因此，气体在一个方向上(“直流”)流动通过汽缸，即，从进气端口到排气端口。从发动机的进气端口到排气端口必须存在连续的正压差，以便维持汽缸中期望的单向气体流动。在许多情况下，这种需要通过发动机空气处理系统来满足，该发动机空气处理系统包括来自发动机的进气端口上游的快速作用的正排量泵。该作用通常由机械增压器(或鼓风机)填充，该机械增压器(或鼓风机)由发动机曲轴通过直接连接(如通过皮带或链条)机械驱动。空气处理系统可包括涡轮增压器，该涡轮增压器由排气能量提供动力，并且包括压缩机，该压缩机放置在机械增压器的前方(上游)，以便增加进给到机械增压器的进气密度。根据设计要求，直流扫气式OP2S发动机可包括机械驱动的机械增压器和排气驱动的涡轮增压器中的任一者或两者。OP2S发动机的操作使其经受对扭矩的需求，该扭矩可由加速、减速、变速器换档、开关辅助设备(如空气调节器)打开或关闭、牵引拖车、爬坡等引起。对扭矩的需求产生增加提供给发动机的燃料量的要求，以便提高由燃烧释放的能量水平。这要求同时供应额外的空气以燃烧额外的燃料。如果空气处理系统的响应时间迟滞于燃料处理系统的响应时间，则配备有电子控制的空气和燃料处理系统的直流扫气式OP2S发动机可响应于扭矩需求而产生烟雾，或产生其它烃类排放物，或经历失火。例如，在OP2S发动机的柴油机应用中，在未响应于扭矩需求而及时供应额外的空气的情况下，增加的柴油机燃料水平可不完全燃烧，这可导致包括未燃烧的燃料液滴、不完全燃烧的燃料和排气流中的烟尘的颗粒物质的输送，从而产生烟雾。因此，期望在直流扫气式OP2S发动机的操作期间，响应于扭矩需求而限制由于空气处理迟滞而导致的不完全燃烧的后果。因而，在扭矩需求期间，发动机的操作的限制因素可通过延迟提供足够的空气以燃烧响应于需求而提供的额外的燃料来限定。发动机中的燃料和空气的供应由发动机控制机械化机构调节，该发动机控制机械化结构感测各种发动机操作参数并且调整通过发动机的气体(空气和排气)的流量以及燃料到发动机中的喷射。特别期望发动机控制机械化机构能够响应于扭矩需求限制提供的额外的燃料量，同时空气处理系统将气流增加到足以在请求的扭矩水平下支持完全燃烧的水平。
技术实现思路
在配备有燃料处理系统和空气处理系统的直流扫气式OP2S发动机中，扭矩需求启动对响应于一个或多个气流参数水平的感测、测量或估计而提供的燃料量的限制。根据扭矩需求提供最小可允许气流参数水平，并且基于最小可允许气流参数水平和感测的气流水平确定候选燃料量。基于燃料的候选量之间的比较和选择确定限制的燃料量。在一些方面，其中燃料供应和气流由发动机控制机械化机构(mechanization)调节，根据发动机控制的调节模型，可提供所选择的限制燃料量作为限制的燃料命令和限制的扭矩命令中的一个。在一些其它方面，一个或多个最小可允许气流参数包括以下中的一个：基于通过发动机的总气流的总体/全局(global)气流参数和基于由汽缸的最后一个关闭的端口捕获在汽缸中的充气的对应的捕获的(tapped)气流参数。在其它方面，一个或多个最小可允许气流参数包括以下两者：基于通过发动机的总气流的总体气流参数和基于由汽缸的最后一个关闭的端口捕获在汽缸中的充气的对应的捕获的气流参数。特别地，这些方面可包括总体空燃比和捕获的空燃比。附图说明图1是现有技术的直流扫气式二冲程循环对置活塞(OP2S)发动机的示意图。图2是示出OP2S发动机的燃料喷射系统实施例的示意图。图3是示出OP2S发动机的空气处理系统实施例的示意图。图4是示出用于控制OP2S发动机中的燃料和气流的供应的控制机械化机构实施例的示意图。图5是示出用于响应于扭矩需求而限制提供给OP2S发动机的扭矩量或燃料量的增加的过程实施例的示意图。图6是示出用于响应于扭矩需求而限制提供给OP2S发动机的扭矩量或燃料量的增加的过程实施例的示意图。图7是表示气流映射的数据表。具体实施方式图1是包括至少一个汽缸的压缩点火型的直流扫气式二冲程循环对置活塞(OP2S)发动机8的示意表示。优选地，发动机8具有两个或更多个汽缸。在任何事件中，汽缸10表示OP2S发动机8的单汽缸和多汽缸配置两者。汽缸10包括孔12和纵向移位的进气端口14和排气端口16，该进气端口14和排气端口16被机械加工并形成在汽缸中，靠近汽缸的相应的端部。发动机8的空气处理系统15管理充气进入发动机并从发动机排出的输送。进气端口和排气端口中的每个包括一个或多个周向开口阵列，其中相邻的开口由汽缸壁的实心部分(也被称为“桥”)分离。在一些描述中，每个开口被称为“端口”；然而，此类“端口”的周向阵列的构造与图1中的端口构造没有区别。燃料喷射器17包括紧固在螺纹孔中的喷嘴，所述螺纹孔通过汽缸的侧壁打开，以用于直接侧喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在增加扭矩的需求期间控制直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机的操作的方法，包括：接收用于所述发动机的期望的扭矩水平的扭矩需求；基于发动机转速和所述期望的扭矩水平确定所述发动机的气流参数的最小值；基于所述发动机的气流状况确定所述气流参数的当前值；基于所述气流参数的所述最小值和所述气流参数的所述当前值确定最大燃料量限制；以及基于所述最大燃料量限制和从所述扭矩需求导出的期望的燃料量中的较小者，限制提供给所述发动机的燃料量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.15 US 62/279,301;2016.03.07 US 15/062,8681.一种用于在增加扭矩的需求期间控制直流扫气式二冲程循环对置活塞发动机的操作的方法，包括：接收用于所述发动机的期望的扭矩水平的扭矩需求；基于发动机转速和所述期望的扭矩水平确定所述发动机的气流参数的最小值；基于所述发动机的气流状况确定所述气流参数的当前值；基于所述气流参数的所述最小值和所述气流参数的所述当前值确定最大燃料量限制；以及基于所述最大燃料量限制和从所述扭矩需求导出的期望的燃料量中的较小者，限制提供给所述发动机的燃料量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气流参数是基于以下中的一个：在发动机操作循环期间提供给所述发动机的汽缸的充气的质量和在发动机操作循环期间由所述汽缸的最后一个关闭的端口捕获在所述汽缸中的充气的质量。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述气流参数包括空燃比(AFR)。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述AFR是烟雾限制AFR。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述气流参数包括空燃比(AFR)。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述AFR是基于以下中的一个：在发动机操作循环期间提供给所述发动机的汽缸的充气的质量和在发动机操作循环期间由所述汽缸的最后一个关闭的端口捕获在所述汽缸中的充气的质量。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述AFR是总体AFR和捕获的AFR中的一个。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述AFR是烟雾限制AFR。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述气流参数包括基于在发动机操作循环期间提供给汽缸的质量空气流量的第一空燃比(AFR)和基于在发动机操作循环期间由所述汽缸的最后一个关闭的端口捕获在汽缸中的充气的质量的第二AFR。10.根据权利要求9所述的方法，其中：基于所述发动机的气流状况确定所述气流参数的当前值包括：基于所述发动机的气流状况确定所述第一AFR的当前值，以及基于所述发动机的气流状况确定所述第二AFR的当前值；基于所述气流参数的所述最小值和所述气流参数的所述当前值确定最大燃料量限制包括：基于所述第一AFR的最小值和所述第一AFR的所述当前值确定第一最大燃料量限制，以及基于所述第二AFR的最小值和所述第二AFR的所述当前值确定第二最大燃料量限制；以及，限制提供给所述发动机的燃料量包括：基于所述第一最大燃料量限制、所述第二最大燃料量限制以及从所述扭矩需求导出的期望的燃料量中的较小者，限制提供给所述发动机的燃料量。11.根据权利要求10所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·纳迦，A·莎尔玛，
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