跳转点火燃料喷射系统和方法_2

文档序号:9221326阅读:来源:国知局
于启动点燃的正时减去与所检测到的发动机运行状态相关联的点燃延迟来确定用于启动喷射的正时。就是说,对于HPDI发动机系统,在相关联的进气阀关闭之后,这两种燃料可以被引入到燃烧室内,不论这是通过被直接喷射到燃烧室内完成的或是经由预燃室间接喷射完成的。如先前所述,使用端口喷射的发动机可以是“有爆震限制的”,意味着对可以从燃烧室进气阀的上游被安全地端口喷射到进气空气系统内的燃料的量存在限制。这样的端口喷射发动机要求增大直接喷射的引燃燃料的量,以构成以能量为基准所需要的燃料的总量。然而,对于HPDI发动机系统,根据本公开内容,将引燃燃料的量减少到仅确保主燃料点燃所需要的量是可能的,因为对于后循环喷射正时,存在较小的发动机爆震的危险,这是由于直到用于其点燃的预期时间才将燃料引入到燃烧室内。对于任何给定的发动机运行状态,由必需的发动机功率强制必需的总燃料供给。
[0015]具体地,根据本公开内容,本发明的方法包括一种跳转点火策略,该跳转点火策略包括一个逐循环跳转点火样式。无论发动机是2冲程发动机还是4冲程发动机,动力冲程与每个循环相关联。通过控制是否将任何燃料引入到燃烧室内,所公开的方法涉及在逐循环基础上选择性地跳过每个气缸内的点火。在优选实施方案中,以一个样式选定被跳过的气缸,使得这些被跳过的气缸减少谐波频率振动在发动机内的形成。此外,本发明的逐循环跳转点火样式还在一个给定的循环期间包括一个切换时期,该切换时期提供充足的时间以用于确定对于随后的循环跳过哪些气缸。
[0016]此外,本发明的系统和方法总体涉及一种与用于调制燃料递送的燃料喷射策略相结合的跳转点火技术。在低发动机负载下,由于总燃料需求降低,存在关于在确保稳定燃烧的同时引燃燃料量可以被减少多少的限制。由于引燃燃料喷射事件的脉冲宽度减小,被喷射的引燃燃料的量的可变性的可能性更高,因为除了脉冲宽度的可变性之外还存在许多变量,诸如,燃料压力、气缸压力、喷射器与喷射器的差异以及汽缸与汽缸的差异。当脉冲宽度非常短时,喷射的燃料的量的循环与循环的差异代表总燃料供给的较大比值,与在被命令的引燃燃料量较大时喷射的燃料的量的循环与循环的差异相比。因此,在低负载时,为了提高燃烧稳定性,对被命令的引燃燃料的量设置一个下限是优选的;且对于对引燃燃料的量设置了一个下限的发动机,通过使用跳转点火技术,在所有点火气缸内所消耗的引燃燃料的总量低于未采用跳转点火技术的、使用所有气缸的相关领域的发动机中所消耗的引燃燃料的总量。值得注意的是,用目前公开的跳转点火方法,可以使DSF部分地增大,因为主要通过用于充当引燃燃料和实现稳定燃烧所需要的量确定引燃燃料的量。与【背景技术】中描述的双燃料发动机不同,当该发动机欠载时,引燃燃料的量不是通过满足发动机负载所需要的能量来确定的。
[0017]本发明的跳转点火发动机系统的方法,该发动机系统具有多个燃烧室,一个用于将燃料递送到每个燃烧室的燃料喷射系统,且所述发动机系统用一种主燃料和一种引燃燃料能操作,所述方法总体包括:检测该发动机是否正经历一个预定的低负载状态,所述预定的低负载状态用于应用跳转点火喷射模式;当该预定的低负载状态被检测到时,确定和选择所述多个燃烧室中被指定用于在下一个循环期间跳转点火的至少一个燃烧室;跳转点火所选定的至少一个燃烧室达一个给定的持续时间,由此使引燃燃料替代因子增大且使整体引燃燃料消耗减少;确定该发动机在该给定的持续时间期间是否继续经历该低负载状态;且如果继续经历该低负载状态,则重复确定和选择所述多个燃烧室中的至少一个燃烧室以在下一个循环期间跳转点火,以及如果并未继续经历该低负载状态,则使所述多个燃烧室返回到正常喷射模式。
[0018]所公开的方法还包括以下中的至少一个:选择不同的一个或多个燃烧室以用于在随后的循环中跳转点火,继续跳转点火相同的所选定的燃烧室达预定数目的循环或达预定时间的持续时间,或当多个燃烧室被选定时,除了跳转点火不同的燃烧室中选择的一个或多个之外,还继续跳转点火相同的所选定的燃烧室中选择的一个或多个。在完成预定数目的循环或完成预定时间的持续时间之后,该方法还包括确定该发动机是否继续经历该低负载状态;且如果继续经历该低负载状态,则重复确定和选择所述多个燃烧室中的至少一个燃烧室以在下一个循环期间跳转点火,且如果并未继续经历该低负载状态,则结束该跳转点火模式且使所述多个燃烧室返回到正常喷射模式。
[0019]本发明的跳转点火燃料喷射发动机系统总体包括一个发动机系统,诸如,压燃式发动机系统,例如被改型且用一种主燃料和一种引燃燃料供给燃料能操作的柴油发动机系统。该发动机系统具有多个燃烧室和一个燃料喷射系统,优选地用于分开地且独立地喷射引燃燃料和主燃料。更具体地,在优选实施方案中,引燃燃料可以是柴油燃料且主燃料可以是天然气或其他合适的气态燃料(诸如,甲烷、丙烷、氢气以及它们的混合物)。该发动机系统还包括一个与燃料喷射系统电连通的反馈和控制系统。该反馈和控制系统适于:确定该发动机是否正经历一个低负载状态,该低负载状态用于应用跳转点火喷射模式;确定和选择所述多个燃烧室中被指定用于在下一个循环期间跳转点火的至少一个燃烧室。
[0020]本发明的制造跳转点火发动机系统的方法总体包括:提供一个采用引燃燃料来触发主燃料的点燃的发动机系统,或改型一个柴油发动机系统使其用主燃料来供给燃料,且使用引燃燃料来触发主燃料的点燃。该发动机系统具有多个燃烧室和一个用于将引燃燃料和主燃料引入到相应燃烧室中的每个燃烧室内的燃料喷射系统。在优选实施方案中,该燃料喷射系统将引燃燃料和主燃料直接喷射到燃烧室内。然而,本公开内容还设想所述方法包括提供一个预燃室,其中将一种燃料或两种燃料喷射到所述预燃室内。在任一种情况下,共同特征是在进气阀被关闭之后实现后循环喷射。本发明的制造方法还包括提供一个与该柴油发动机系统中的燃料喷射系统电连通的反馈和控制系统。该反馈和控制系统适于:确定该发动机是否正经历一个低负载状态,所述低负载状态用于应用跳转点火喷射模式;确定和选择所述多个燃烧室中被指定用于在下一个循环期间跳转点火的至少一个燃烧室;跳转点火所选定的至少一个燃烧室达一个给定的持续时间;确定该发动机在该给定的持续时间期间是否继续经历该低负载状态;且如果继续经历该低负载状态,则重复确定和选择所述多个燃烧室中的至少一个燃烧室以在下一个循环期间跳转点火;且如果并未继续经历该低负载状态,则使所述多个燃烧室返回到正常喷射模式。正常喷射模式在本文中被限定为这样一种模式,在该种模式中,引燃燃料和主燃料以各自的正时被递送到发动机的相应燃烧室中的每个,以使得对于给定的操作状态,发动机的活塞中的每个做大体上相同量的功。
【附图说明】
[0021]从结合下列若干附图给出的以下详细描述,本公开内容的若干实施方案的上述方面和其他方面、特征和优点将更为明了。
[0022]图1是例示了根据本公开内容的一实施方案的具有多个气缸的发动机系统,其中每一燃料喷射器用于将引燃燃料和主燃料喷射到每一燃烧室内。
[0023]图2A是例示了根据现有技术的对于发动机系统的低负载操作模式下,随时间变化的用于将燃料喷射到燃烧室内的命令信号的图表。
[0024]图2B是例示了根据本公开内容的一实施方案的对于发动机系统的用跳转点火燃料喷射操作模式的低负载操作模式下,随时间变化的用于将燃料喷射到燃烧室内的命令信号的图表。
[0025]图3是根据本公开内容的一实施方案的一个气缸的横截面视图,例示了适合在跳转点火操作模式下使用的HPDI发动机系统的一部分。
[0026]图4A是例示了根据本公开内容的一实施方案的、发动机系统的作为功率的函数的引燃燃料与主燃料的比率的图表。
[0027]图4B是例示了根据本公开内容的一实施方案的、发动机系统的作为发动机速度的函数的扭矩的图表。
[0028]图5是例示了根据本公开内容的一实施方案的跳转点火燃料喷射方法的流程图。
[0029]图6是例示了根据本公开内容的一实施方案的一种制造发动机系统的方法的流程图。
[0030]贯穿若干附图,相应的参考字符指示相应的部件。若干图中的元件是为了简单和清楚而例示的且未必按比例绘制。例如,图中的一些元件的尺度可以相对于其他元件被放大,以便于理解多个目前公开的实施方案。另外,常常未描绘商业上可行的实施方案中有用的或必须的、常见但是公知的元件,以便于较少地妨碍对本公开内容的这些多个实施方案的查看。
【具体实施方式】
[0031]以下描述不应以限制的意义理解,而是仅出于描述示例性实施方案的一般原理的目的而做出的。应参照权利要求书确定本公开内容的范围。贯穿此说明书中提及“一个实施方案”、“一实施方案”或类似语言意味着,结合所述实施方案所描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开内容的至少一个实施方案中。因此,贯穿此说明书出现的措词“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”以及类似语言可以但未必全都指相同的实施方案。
[0032]另外,本公开内容所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式被结合在一个或多个实施方案中。在具体描述中,许多具体细节被提供以用于透彻理解本公开内容的实施方案。然而,相关领域技术人员将认识到,可以不用一个或多个所述具体细节或用其他方法、部件、材料等实践本公开内容的实施方案。在其他情形下,为了避免模糊本公开内容的多个方面,未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。
[0033]参照图1,此示意图例示了根据本公开内容的一实施方案的发动机系统100,诸如,压燃式发动机系统,例如,柴油发动机系统。在此实施例中,该发动机具有六个气缸10,每个气缸10具有两个相关联的燃料喷射器,所述燃料喷射器被安装以将燃料递送到由每个气缸限定的燃烧室内。引燃燃料喷射器70’被连接到引燃燃料轨72’,并且引燃燃料从引燃燃料供应系统74’被供应至引燃燃料轨72
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