[发明专利]燃烧发动机的改进

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧发动机的改进并涉及燃烧发动机，具体地但非唯一地涉及内燃发动机燃烧效率的改进。

背景技术

已知使用一种以上燃料的发动机操作。许多这些系统试图通过使用更廉价的二次燃料来代替使用相对更昂贵的一次燃料来降低整体燃料成本。这种类型的系统可由制造商改装成现有发动机或供应为发动机/车辆的一体部分。存在为汽车市场(尤其是轻型和重型货车市场)生产的种类繁多的系统，其中对于操作人员而言燃料成本构成显著的成本。

通常存在典型使用的两种类型的系统。

第一种类型的系统通过引入除了一次燃料之外的二次燃料来工作。一次燃料的量通常是不变的。这些通常被称为“添加”系统。所涉及的原理是二次燃料的引入增加了发动机的功率/扭矩，以及由原始发动机控制系统或由操作人员所做的适应性调节导致节约净燃料成本。这种类型的一些系统还使用一些粗形式的控制通常通过改变来自传感器的输入或修改扭矩或速度控制输入来试图减少一次燃料装料。

对这类添加系统存在一些局限性。可被引入的二次燃料量受到发动机主要由于缺乏氧气(通常被称为“缺氧(或氧气耗尽)”)而燃烧二次燃料的能力以及二次燃料“猝熄(quenching)”一次燃料燃烧的能力的限制。由于不完全燃烧以及离开排气装置的未燃烧燃料产品的通过，以该模式运行会导致较差的燃料消耗和高排放。不能保证所产生的燃料节省，且可以是负值以及正值。给发动机提供蓄意过大的功率将导致发动机在其正常运行范围之外运行。这将在制造商的保质期、保险证明、安全认证和潜在的发动机寿命方面存在负面影响。

第二种类型的系统通过引入除了减少量的一次燃料之外的二次燃料来工作。这些通常被称为“替代”系统。所涉及的原理是对一次和二次燃料两者进行直接控制，且这两种燃料同时燃烧时所产生的功率/扭矩与仅基于一次燃料运行时的原始发动机所产生的功率/扭矩大致相同。

所采用的这两种燃料的百分比在该替代型系统之间产生另外的差别。使用二次燃料与一次燃料的更高比例、且其中一次燃料是柴油以及二次燃料是气态燃料的系统被称为柴油点火燃气发动机。使用二次燃料与一次燃料的更低比例、且其中一次燃料是柴油以及二次燃料是气态燃料的系统保持其分类为柴油发动机。

这两种类型的替代系统的特征在于它们需要采用大约25％的最小比例的二次燃料，以便使得该系统在商业上可行。出于使得添加系统可行所必要的类似考虑，假定可使得它们以产生净燃料成本节约的模式运行。

US 4,463,734公开一种柴油发动机，其中增加功率需求时，增加比例的液化石油气(LPG)被计量供应到发动机，从少至20％的燃气(gas)开始并增加至约80％的燃气，其中所述百分比以热值给出。US 4,641,625公开了在液气混合物中燃气在0和95％之间的气态燃料的范围。US-A-6026787和US 2005/0205021均公开了双燃料发动机，但没有明确指定燃料的比例。WO 2008/036999涉及一种双燃料系统和双燃料系统总成，其中液态的液化石油气和柴油混合，然后通过共轨分配到燃烧室。WO 2010/121306涉及用于柴油发动机的燃料系统。具体地，该发明涉及用于具有间接喷射系统的柴油发动机的双燃料供应系统。US 5,408,957公开了LPG(丙烷)、天然气、氢气等以基本上恒定的压力被连续地喷射到传统内燃发动机的进气歧管或进气系统内，发动机以电子或机械的方式受控以便将空气与液态燃料混合物的比例调节到最佳值。US 5,370,097公开了一种与内燃发动机一起使用的双燃料控制系统，其控制单独的液体燃料的流量或控制与气态燃料组合的液态燃料的流量。US 2011/301826公开了一种传统的汽油发动机，其改装成作为双燃料发动机运行，其校准成以各种可接受的空气燃料比来燃烧作为一次燃料的氢气和作为二次燃料的汽油，同时避免禁用的空气燃料比。WO 99/30024涉及一种方法，其用于在膨胀循环过程中通过将烃类喷射到柴油发动机的燃烧室内以便生成氮氧化物(NOx)还原剂。

WO 2009/115845公开了少量二次燃料的喷射，二次燃料具有比一次燃料的分子结构较短的分子结构以便实现均匀燃烧。二次燃料的较短分子结构用作促进剂以便加速化学过程，并公开了二次燃料在5％-25％之间的范围内。此外，控制一次和二次燃料的供应。

因此，现有的双燃料系统具有一些限制，例如需要约25％最低分数的二次燃料和/或要求ECU或一次燃料供应受到控制或可进行适应性调节。

因此，希望克服这些限制和/或产生甚至更大的燃料效率提高。

发明内容