[发明专利]气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射

说明书

本发明涉及气体燃料发动机中的稀释液或次要燃料的直接喷射，并且公开了一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在期望空燃比函数的第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料。以此方式，可以最大化发动机功率，同时降低最大燃烧温度并减轻发动机爆震。

技术领域

本发明涉及用于解决气体燃料发动机中的过热和发动机爆震的系统和方法。

背景技术

为了缓解传统燃料的价格上涨并且为了减少排气排放，替代燃料已经被开发。例如，天然气已经被认为是有吸引力的代替燃料。对于汽车应用而言，天然气可以被压缩，并且作为气体在高压下被存储在汽缸中。利用适合于压缩天然气(CNG)燃料的特定物理和化学性质的各种发动机技术和喷射技术，各种发动机系统可以使用CNG燃料。例如，单一燃料发动机系统可以被配置为仅使用CNG操作，而多燃料系统可以被配置为使用CNG和一种或更多种其它燃料(诸如汽油或汽油混合液体燃料)操作。基于发动机工况，发动机控制系统可以在各种操作模式中操作这种多燃料系统。

然而，CNG发动机(特别是已经转变为以CNG运行的发动机)会经受许多操作问题。与汽油和其他传统燃料相比，CNG具有微小可燃性和狭窄的富极限。因此，当在高负荷下运行CNG发动机时，可能在完全燃烧进入燃烧汽缸的燃料或空气之前达到发动机的温度极限。由于不完全燃烧燃烧汽缸的容纳物，发动机爆震的可能性增加。另外，CNG的燃烧产生比相同的汽油发动机燃烧更少的碳烟。这会降低发动机气门的自然润滑，潜在地导致气门衰退及退化。

为了对抗过热问题，可以通过节流气流或稀运行来限制空气充气，但这些方案将会限制发动机的最大功率输出。可以通过增加发动机的尺寸来增加功率系数，但不是对所有平台或转变都是可能的。将水或其他控制流体喷射到燃烧室内可以降低温度，并且可以避免发动机爆震，而且还可以降低燃料混合物的可燃性。

发明内容

发明人在此已经认识到，例如可以通过用于涡轮增压发动机的方法至少部分地解决上述问题，该方法包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一量的第一气体燃料之后，在第一正时直接喷射第二量的第二液体燃料，该第一正时是期望空燃比的函数。以此方式，可以最大化主要由第一气体燃料供给的发动机的发动机功率，同时控制最大燃烧温度和最大燃烧压力，并减轻发动机爆震。

在另一示例中，用于涡轮增压发动机的方法可以包含：在高负荷状况下，响应于升高的发动机温度，在进气道喷射第一气体燃料之后，在燃烧火花点火之后但第一气体燃料燃烧期间的正时直接喷射第二液体燃料。以此方式，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火与上止点事件之间喷射的第二液体燃料可以降低燃烧温度和压力。另外，不管第二液体燃料的可燃性如何，在火花点火之后且在上止点事件之后喷射的第二液体燃料可以降低排气温度。

在另一示例中，一种用于涡轮增压发动机的方法，该方法包含：在高负荷状况下，响应于发动机爆震，在进气道喷射第一气体燃料之后，直接喷射第二液体燃料，同时维持火花正时。以此方式，可以通过与燃烧事件同时喷射第二液体燃料来缓解主要通过第一气体燃料供给的发动机中的发动机爆震，而无需响应于发动机爆震迭代地提前以及延迟火花正时。

当单独或结合附图参照以下具体实施方式时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意地描述了内燃发动机的汽缸的示例性实施例。

图2示意地描述了多缸发动机的示例性实施例。