[发明专利]温度控制的燃烧系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及内燃机，并且更具体地涉及使用不止一种燃料操作的 内燃机。

背景技术

用不止一种燃料操作的内燃机是已知的。某些发动机使用具有不同反 应性的两种或更多种燃料。此类发动机的一个示例可以见于2011年8月 11日公开的Reitz等人(下文中称为“Reitz”)的美国专利申请公开号 2011/0192367，其全部内容以引用方式并入本文。Reitz描述了在有时称为 反应性控制压缩点火(“RCCI”)的燃烧过程中使用具有两种或更多种反应 性的燃料供给的压缩点火发动机。根据Reitz，两种燃料可以在进气压缩冲 程期间的不同时间引入燃烧室中，以产生在压缩下会自发点火的具有不同 反应性的分层区域。燃料的相对反应性和及其引入的正时部分确定了点火 正时、燃烧率、燃料效率、发动机功率输出和排放等。

气缸内温度在可以影响Reitz的点火正时的因素中。当内燃机在其额 定速度范围内运行时，在燃烧之前发动机气缸内的空气/燃料混合物的温度 可以部分地控制燃烧室内两种燃料的分层区域的自发点火和彻底燃烧。然 而，在低操作温度下诸如在发动机启动期间或当发动机空转时，可能难以 控制点火正时并且因此难以控制燃烧的速率或持续时间。因此，在这些低 温条件期间，不可实现Reitz的双反应性系统的一些益处和效率。

发明内容

在一个方面，本发明描述操作经配置利用两种不同反应性的燃料的内 燃机的方法。该方法包括测量内部燃烧系统的操作参数。该方法可以引入 到燃烧室并且在内部燃烧系统的高温/高速(HTS)条件下燃烧具有第一反 应性的第一燃料和具有第二反应性的第二燃料。第一燃料和第二燃料的引 入可以发生在内部燃烧循环期间的不同时间。该方法也可以引入到燃烧室 并且在内部燃烧系统的低温/低速(LTS)条件下主要仅燃烧第一燃料或第 二燃料中的一种。

在另一个方面，本发明还描述了内燃机系统，该内燃机系统具有储存 第一反应性的第一燃料的第一燃料储器和储存第二反应性的第二燃料的 第二燃料储器。内燃机包括具有在气缸中可移动的活塞的燃烧室。与燃烧 室相关联的第一喷射器可以将第一燃料引入到燃烧室，并且与内部燃烧室 相关联的第二喷射器可以引入第二燃料。内燃机也可以包括测量与内燃机 相关联的操作参数的传感器。控制器与传感器连通以接收操作参数。在内 燃机的低温/低速(LTS)条件期间，控制器控制第一喷射器和第二喷射器， 以在内部燃烧过程期间主要仅将第一燃料或第二燃料中的一种引入到燃 烧室。然而，在内部燃烧系统的高温/高速(HTS)条件期间，控制器控制 第一喷射器和第二喷射器，以在内部燃烧循环期间的不同时间将第一燃料 和第二燃料两者都引入到燃烧室。

在另一个方面，本发明也描述了待由操作内燃机系统的电子控制器执 行的方法。该方法包括由电子控制器接收指示内燃机系统的操作参数的信 号。该方法确定操作参数是否指示内燃机在低温/低速(LTS)条件下还是 在高温/高速(HTS)条件下。如果在LTS条件下，则该方法发出第一指令 以主要使用具有第一反应性的第一燃料来操作内燃机系统。当在HTS条件 下时，该方法发出第二指令以使用具有第一反应性的第一燃料和具有第二 反应性的第二燃料来操作内燃机系统。该方法重复以根据操作参数的变化 在发出第一指令和发出第二指令之间切换。

附图说明

图1是具有内燃机的发动机系统的方框图，该内燃机通过燃烧具有不 同反应性的燃料适于RCCI操作，经进一步配置用于在低发动机温度和速 度下操作。

图2是其中具有可以设置在内燃机中的可移动活塞的发动机气缸的横 截面图，并且示出结合彼此操作的阀、凸轮轴和燃料喷射器。

图3至图5是发动机气缸和在压缩循环期间在各个点处可移动地设置 在其中的活塞的横截面图，在压缩循环期间不同反应性的分层区域在气缸 内形成。

图6是用所公开的发动机系统运行米勒热动力循环的阀正时图。

图7是表示运行发动机系统的可能程序或步骤的示意流程图，该发动 机系统在高温/高速条件期间和低温/低速条件期间适于操作RCCI燃烧过 程。

具体实施方式