[发明专利]具有涡轮增压器的分层装载的发动机及其增压方法

说明书

技术领域

本主旨发明涉及分层（Stratified ）装载的发动机，并且更具体地涉及用于分层装载的发动机的强制导入系统。

背景技术

在分层装载的发动机中，燃料只在其被火花塞点火之前喷射到燃烧腔室中。通常，分层装载的发动机具有喷射器，所述喷射器定位在燃烧腔室中以便紧邻火花塞喷射燃料。与常规内燃发动机相比，这允许更高的压缩比而没有预燃或“震动”（knock），并允许更稀薄的空气/燃料混合物。

因为在燃烧开始点之前燃烧腔室中不存在燃料，所以降低了预燃或发动机震动的风险。发动机还能够以在非常稀薄的总的空气/燃料的比率下运行，因为分层装载在紧邻火花塞处提供较浓的空气/燃料混合物并且在所述腔室中其他地方提供较稀薄的空气/燃料混合物。相应地，与典型的火花点火发动的空气/燃料混合物相反，分层装载是非均质的。为了得到更好的热力学效率，较高的机械压缩比也可用于分层装载的发动机。

在某些情形中，由于较稀薄的空气/燃料混合物并且由于降低的泵送损失，分层装载的发动机经历了改进的效率。泵送损失是由使空气移入和移出气缸所需要的功导致的，其中所述损失随着发动机速度而增加。当节气时，泵送损失随着负载降低而显著增加。当由于燃烧过程中需要的空气和排出气体的量增加，发动机在较低负载水平下达到空气进气极限时，分层装载的发动机可仅在受限的负载范围内具有改进的效率。

发明内容

在本发明的一个示例性实施方式中，一种分层装载的发动机系统，包括：在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及联接到所述流动控制装置的控制器，所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式基于发动机的负载大于阈值负载以及所述分层装载的发动机以发动机速度的第一范围运行，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的自然吸气模式中发动机运行的峰值负载，所述第二模式基于：发动机负载小于所述阈值负载、或发动机以比发动机速度的所述第一范围更大的发动机速度的第二范围运行中的一个，而引起所述流动控制装置将排出气体的流动导向到所述排出气体导管，其中，对于增加的燃料进气，所述涡轮增压器提供增加量的空气到所述燃烧腔室以便当运行在发动机速度的第一范围时高于阈值负载而维持稀薄的空气-燃料混合物。

在本发明的另一个示例性实施方式中，一种用于对分层装载的发动机涡轮增压的方法包括：基于所述分层装载的发动机具有大于阈值负载的负载，以及所述分层装载的发动机运行在发动机速度的所述第一范围，而以涡轮增压模式使排出气体从所述分层装载的发动机流动到涡轮增压器，所述阈值负载包括对于使用稀薄的空气-燃料混合物的在自然吸气模式中的发动机运行的峰值负载；以及基于所述涡轮增压器接纳排出气体，在处于涡轮增压模式时由涡轮增压器提供增加量的空气到在所述分层装载的发动机中的燃烧腔室，所述增加量的空气对于提供到所述燃烧腔室的增加量的燃料而实际上维持了稀薄的空气-燃料混合物。所述方法还包括基于下列项中的至少一个来在自然吸气模式中限制排出气体流动到涡轮增压器中：所述分层装载的发动机具有小于阈值负载的负载，或者所述分层装载的发动机运行在发动机速度的第二范围中，所述第二范围大于所述第一范围。

本发明还提供如下方案：

1.一种分层装载的发动机系统，包括：

在发动机的气缸盖中的燃烧腔室；

与所述燃烧腔室流体连通的排出气体导管；

与所述燃烧腔室流体连通的涡轮增压器；

流动控制装置，其中所述流动控制装置的位置控制排出气体从所述燃烧腔室到所述涡轮增压器和到所述排出气体导管的流动；以及