[发明专利]分置循环发动机

说明书

本申请公开了一种分置循环内燃发动机。发动机包括用于容纳燃烧活塞的燃烧缸和用于容纳压缩活塞的压缩缸。所述发动机还包括控制器，所述控制器用于接收与燃烧缸和/或与其相关联的流体相关联的参数的指示，并根据所指示的参数控制燃烧缸的排气阀以使排气阀在所指示的参数小于所述参数的目标值及燃烧活塞到达其上止点位置(TDC)之前在返回行程期间关闭；使排气阀在所指示的参数等于或大于所述参数的所述目标值时及燃烧活塞到达其上止点位置(TDC)时在燃烧活塞的返回行程完成时关闭。

技术领域

本公开涉及分置循环内燃发动机及操作分置循环内燃发动机的方法。

背景技术

在分置循环内燃发动机中，首先将包括空气的工作流体在第一压缩缸中进行压缩并提供给第二燃烧缸，其中在第二燃烧缸中，喷射燃料并且燃料和高压流体的混合物燃烧以产生驱动。这种方式分离压缩和膨胀/燃烧过程可以获得热力学效益，WO 2010/067080记载了分置循环发动机和相关的热力学优点。

在分置循环发动机中，通过在压缩行程期间将低温流体注入压缩缸中可以获得进一步的热力学效益。WO 2016/016664记载了这种系统和方法。

特别是在使用冷却液的发动机中，提供的换热器具有将压缩流体从压缩缸输送到膨胀缸的第一流体路径以及将废气从燃烧缸出口输送到膨胀缸的第二流体路径，在压缩流体到达燃烧缸的路径中加热压缩流体。这有助于确保到达燃烧缸的压缩流体足够热，从而在喷射燃料时发生燃烧。

发明内容

本申请的发明人认识到在换热器启动(“冷启动”)过程中，当换热器中几乎没有或没有废热时，这使得压缩流体到达燃烧缸处于次优燃烧温度，实现高效燃烧可能会遇到困难。

本文所述的实施例解决了这些困难。

在以下的描述中，术语“低温”流体或液体用于指通过制冷过程冷凝成其液相的流体。

本文所述的实施例涉及一种在压缩行程中注入低温流体的分置循环发动机。在其他示例中，可以在不注入冷却液的情况下实施本文所述的方法。另外，可以将其他流体(例如水)添加到换热器中以控制换热器出口处的终端温度。

如本文所述，分置循环发动机具有控制器，所述控制器用于接收与燃烧缸和/或与其相关联的流体的相关联的参数的指示，并且根据所指示的参数控制发动机的特征。

所述参数可以是温度、压力和氧气浓度中的一个或多个，因此参数的指示可以包括温度数据、压力数据和氧气浓度数据中的一个或多个。

控制器可以接收温度和压力数据、温度和氧气浓度数据、压力和氧气浓度数据或温度、压力和氧气浓度数据，并使用所述数据来控制冷却液注入、排气阀正时和换热器注入水中的单独的一个或多个或其组合。

在参数是温度的情况下，所指示的温度可以是燃烧缸内的温度、发动机的换热器内(具体是换热器涂有催化剂的表面)的温度、换热器中的压缩流体的温度、燃烧缸入口处的压缩流体的温度或废气的温度中的至少一个。

在参数是压力的情况下，所指示的压力可以是燃烧缸内的压力、发动机的换热器内的压力、换热器中的压缩流体的压力、压缩的压力、燃烧缸入口处的压缩流体的压力或废气的压力中的至少一个。

在参数是氧气浓度的情况下，所指示的氧气浓度可以是燃烧缸内的氧气浓度、发动机的换热器内的氧气浓度、换热器中的压缩流体的氧气浓度、燃烧缸入口处的压缩流体的氧气浓度或废气的氧气浓度中的至少一个。

所控制的发动机的特征可以是排气阀关闭的时间、压缩行程期间的冷却液注入的量或速率、以及燃料喷射到燃烧缸中的速率、数量或时间中的一个或多个。

在一些实施例中，基于所述参数的指示和所述参数的目标值之间的比较，来控制发动机的特征。

在一些实施例中，基于所述参数的指示和所述参数的目标值之间的差值，来控制发动机的特征。