用于操作涡轮增压式发动机的系统和方法技术方案

在某些实施例中，提供了一种方法，该方法在选自发动机的多个非连续功率级的第一非连续功率级下提供具有每个压缩冲程每个气缸的一个或者更多喷射的第一燃料喷射方案。该方法还包括在选自所述发动机的多个非连续功率级的第二非连续功率级下提供具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射的第二燃料喷射方案，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种系统和方法用于操作涡轮增加式压缩点火的发动机，更确切地说，用于减小燃料消耗率和发动机废气排放。
技术介绍
在压缩点火发动机中，例如柴油机，燃料喷射系统将燃料(例如柴油)喷射到每个发动机气缸内的压缩空气中以产生空气燃料混合物，该空气燃料混合物由于压缩的热和压力点火。遗憾地是，发动机效率、功率输出、燃料消耗、废气排放以及其他运行特性小于理想值。另外，改进一个运行特性的传统技术经常会恶化一个或更多其他运行特性。例如，尝试减小燃料消耗率经常会增加各种废气排放。车辆的废气排放包括污染物，例如一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、氧化硫(SOx)、颗粒物质(PM)以及由于燃烧室内的燃料不完全燃烧产生的烟气。这些污染物的量会变化，这取决于油气混合、压缩比、喷射时间、周围环境、发动机的输出功率等。
技术实现思路
根据本技术的一个方面，方法包括提供第一燃料喷射方案，该方案在从发动机的多个非连续功率级选择的第一非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的一个或更多喷射。该方法还包括提供第二燃料喷射方案，该方案在从所述发动机的多个非连续功率级选择的第二非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。根据本技术的另一方面，方法包括在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案以减小燃料消耗率或氧化氮的排放。该方法还包括在所述发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案以减小颗粒物质的排放。-->根据本技术的另一方面，系统包括控制器，该控制器被配置成以在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案，以及被配置成以在所述发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案。根据本技术的另一方面，系统包括压缩点火发动机、包含多个非连续的换级触点的功率控制机构；以及燃料喷射系统，该燃料喷射系统被耦接到所述压缩点火发动机，其中所述燃料喷射系统被配置成以在多个非连续换级触点的第一非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的引燃燃料量随后喷射主燃燃料量，以及被配置成在多个非连续换级触点的第二非连续换级触点下喷射每个压缩冲程每个气缸的多个基本相等的燃料量，其中所述第一非连续换级触点高于所述第二非连续换级触点。附图说明当参照所述附图阅读后面的详细说明时，其中在整个的附图中相同的符号表示相似的部件，将会更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，其中：图1是图示具有燃料喷射策略逻辑部件的中速涡轮增压式发动机例如机车动力单元的实施例的示意图；图2、3和4是图示燃料喷射策略逻辑部件的实施例的示意图；图5是图示具有燃料喷射策略逻辑部件的多缸内燃机的实施例的示意图；图6是图示包括具有燃料喷射策略逻辑部件的涡轮增压式发动机例如机车动力单元的系统的实施例的示意图；图7是图示将燃料喷射到涡轮增压式发动机的过程的实施例的流程图；图8是图示控制发动机废气排放和涡轮增压式发动机内的燃料消耗率的过程的实施例的流程图；图9是图示操作涡轮增压式发动机的控制器的过程的实施例的流程图。具体实施方式-->参照图1，具有燃料喷射策略逻辑11的涡轮增压系统10是根据本技术的某些实施例图示的。在图示的实施例中，涡轮增压系统10是中速的发动机例如机车动力单元。在某些其他的实施例中，所述动力单元可被用于其他中速发动机的应用中。机车动力单元10包括涡轮增压器12和压缩点火发动机，例如，柴油发动机14。如下更详细地论述，本技术的实施例提供了监控部件，例如传感器和控制逻辑，以控制机车动力单元10内的发动机排放和燃料消耗率(SFC)。监控部件的实施例可包括不同非连续功率级下的不同燃料喷射技术。该不同的燃料喷射技术可包括单个的燃料喷射、多个基本相等的燃料喷射、多个不同燃料喷射、引燃+主燃燃料喷射等。这些不同燃料喷射技术能在发动机运行的满量程范围内控制排放和SFC。例如，在所述发动机的第一非连续功率级下，通过在压缩冲程的后半时以及所述发动机14的压缩冲程的上死点位置周围的过程中将预定量的燃料喷射分为引燃燃料喷射和预先或延迟的主燃燃料喷射，而控制氧化氮的排放或者减小燃料消耗率。第一非连续的功率级和第二非连续的功率级选自所述发动机的多个非连续功率级。应当注意到，所述第一非连续功率级是等于或者大于所述多个非连续功率级的中间功率级的功率级，同时所述第二功率级是等于或者小于所述多个非连续功率级的中间功率级的功率级。在所述发动机的整个占空比内，氧化氮的排放或者燃料消耗率减小。根据本技术的实施例，压缩冲程的后半时与该压缩冲程的上死点之前的90度曲柄角有关。第一非连续功率下的喷射操作包括将所述燃料喷射分成所述引燃燃料喷射和主燃燃料喷射，在主燃喷射事件中提供较大量的燃料，提前或者延迟预定值的主燃喷射事件，并调整所述引燃燃料喷射和所述主燃喷射之间的正时。第二非连续功率级下的喷射操作包括将多个基本相等的燃料持续喷射到所述发动机气缸，并在预定时间间隔下执行每个基本相等的持续喷射。图示发动机14包括吸气歧管16和排气歧管18。涡轮增压器12包括压缩机20和涡轮机22并被配置成以将压缩空气供应到吸气歧管16用于在气缸24内燃烧。涡轮机22被耦接到所述排气歧管18。由排气歧管18喷射出的废气膨胀到涡轮机22，因此促使连接到压缩机20的增压器轴26旋转。压缩机20通过空气过滤器28吸入周围的空气并将压缩空气吸入到换热器30。由于通过压缩机20压缩，所以空气的温度会升高。压缩空气-->流过换热器30以使在输送到发动机14的吸气歧管16之间，降低空气的温度。在一个例子中，换热器30是空气-水换热器，其利用冷却剂以便于将热从所述压缩空气带走。在另一实施例中，换热器30是空气-空气换热器，其利用周围的空气以便于将热从所述压缩空气带走。仍在另一实施例中，换热器30利用结合冷却剂和周围空气以便于将热从压缩空气带走。动力单元10还包括控制器32。在一个实施例中，控制器32是用户可编程的电子逻辑控制器。在另一实施例中，控制器32是发动机14的电子燃料喷射控制器。控制器32接收曲柄角信号34，该曲柄角信号34来自被提供来以检测发动机14的曲柄轴的曲柄角(度数)的曲柄角传感器36。控制器32被配置成以控制操作燃料喷射系统37。控制器32是可操作的以产生燃料喷射压力信号38从而控制操作燃料喷射系统37的多个燃料喷射泵40。泵40驱动多个燃料喷射器42用于将燃料喷射到发动机14的多个气缸24中。在图示的实施例中，燃料喷射器42是电起动的燃料喷射器。燃料喷射器42将燃料作为从控制器32接收的燃料喷射信号44的函数喷射到发动机气缸24。燃料喷射信号44可包括波形，该波形指示燃料喷射、燃料喷射压力、希望的燃料喷射正时、要被喷射到气缸24的燃料量等的持续时间。活塞46可滑动地设置在每个气缸中并在上死点和下死点位置之间往返。功率控制机构31被配置成以从被配置成以检测发动机14的功率的功率传感器23接收功率信号21。功率控制机构31可被配置成以经由控制器32调节所述发动机功率，这取决于所述操作条件。在图示的实施例中，功率控制机构31包括多个非连续的动力调整，或者“换级触点”，例如(换级触点1、换级触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：　提供第一燃料喷射方案，该方案在从发动机的多个非连续功率级选择的第一非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的一个或更多喷射；和　提供第二燃料喷射方案，该方案在从所述发动机的多个非连续功率级选择的第二非连续功率级下 具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-25 11/492,2371.一种方法，包含：提供第一燃料喷射方案，该方案在从发动机的多个非连续功率级选择的第一非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的一个或更多喷射；和提供第二燃料喷射方案，该方案在从所述发动机的多个非连续功率级选择的第二非连续功率级下具有每个压缩冲程每个气缸的多个喷射，其中所述第一和第二燃料喷射方案包含彼此不同的喷射特性。2.如权利要求1的方法，其中提供所述第一喷射方案包含将第一集的控制信号传送到一个或更多燃料喷射器，提供所述第二燃料喷射方案包含将第二集的控制信号传送到所述一个或更多燃料喷射器。3.如权利要求1的方法，其中不同的喷射特性包含每个压缩冲程每个气缸的燃料喷射量、或喷射压力、或每个燃料喷射的正时、每个燃料喷射的持续时间或者及其结合。4.如权利要求1的方法，其中提供所述第一燃料喷射方案包含将燃料喷射分成引燃喷射随后是主燃喷射，以及提供所述第二燃料喷射方案包含将燃料喷射分成多个基本相等的燃料喷射。5.如权利要求4的方法，其中所述第一非连续功率级是多个非连续功率级中的一般为高到中间的级，以及所述第二非连续功率级是多个非连续功率级中的一般为中间到低的级。6.如权利要求1的方法，其中提供所述第一燃料喷射方案包含：在所述发动机气缸的活塞抵达所述压缩冲程的上死点之前的压缩冲程的后半时，在第一预定时间将第一量的燃料喷射到发动机气缸；和在当所述活塞被提前或者延迟预定值以及所述活塞邻近所述压缩冲程的上死点时的所述第一预定时间之后，在第二预定时间将第二量的燃料喷射到所述发动机气缸。7.如权利要求6的方法，其中所述第一预定时间与所述压缩冲程的上死点之前的大约20到90度的曲柄角相对应，以及所述第二预定时间与邻近所述压缩冲程的上死点大约5度的曲柄角相对应。8.如权利要求6的方法，其中喷射所述第一量的燃料包含喷射总燃料量的大约1％到5％的引燃燃料量，以及喷射所述第二量的燃料包含喷射总燃料量的大约95％到99％的主燃燃料量。9.如权利要求1的方法，其中提供所述第二燃料喷射方案包含在当所述发动机气缸的活塞邻近压缩冲程的上死点时的压缩冲程的后半时，在预定的时间执行将燃料喷射到发动机气缸的多个基本相等的持续喷射。10.如权利要求1的方法，其中提供所述第一和第二燃料喷射方案包含可变地控制压缩点火发动机的燃料喷射。11.一种方法，包含：在发动机的第一非连续功率级下执行将燃料喷射到发动机气缸的第一喷射方案以减小燃料消耗率、或者氧化氮的排放，以及在发动机的第二非连续功率级下执行将燃料喷射到所述发动机气缸的第二喷射方案以减小颗粒物质的排放。12.如权利要求11的方法，其中执行所述第一喷射方案包含在压缩冲程的上死点之前的大约20到90度的曲柄角下喷射引燃燃料量以及在邻近所述压缩冲程的上死点大约5度的曲柄角下喷射主燃燃料量。13如权利要求11的方法，其中执行所述第二喷射方案包含在当所述发动机气缸的活塞邻近所述压缩冲程...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴斯卡塔玛，詹妮弗A托平卡，罗伊J普赖默斯，理查德J麦高恩，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]