[发明专利]内燃机的多燃料系统

说明书

在柴油发动机的多燃料系统中，在被喷射至发动机的混合室中之前，天然气与柴油燃料在混合室中被混合并调节。过滤后的吹漏气也可被引入燃烧室中。电脑化控制器用以确定并控制柴油燃料、天然气燃料的比例，该些燃料的混合及调节，以及过滤后的吹漏气的供应。

技术领域

本发明通常涉及内燃机的燃料系统。尤其，本发明涉及使用柴油和天然气两种燃料的内燃机的多燃料系统。

背景技术

经估计，目前在美国的道路上有三亿车辆。每天，普通美国人花将近1小时来开车。另外，在美国运输的货物的大约百分之七十由商用车辆运送。显然，汽车是美国日常生活中不可或缺的一部分。对世界上大多数国家同样如此。世界对汽车的依赖形成对驱动这些汽车的燃料源的相似依赖。如今路上的大多数车辆使用汽油或柴油燃料。大多数商用车辆使用柴油燃料。

对化石燃料的依赖带来大量问题。柴油燃料价格每天波动，但在燃料定价上有明确的上升趋势。没有任何迹象表明这些燃料价格将在可预见的未来下降。在以汽油为燃料以及柴油为燃料的内燃机的操作中固有的空气污染问题是众所周知的。这些空气污染物包括一氧化碳、二氧化氮、颗粒物、臭氧、二氧化硫以及铅。所有这些污染物都是人类的各种健康问题以及环境中的臭氧消耗及酸雨的已知根源。许多人推测，空气污染正引起全球逐渐地且不可逆地变暖。

出于这些原因，当前在用各种排放控制装置，且依据联邦法规，这些排放控制装置可能是必须的，以减少内燃机在大气中排放的污染物量。这些排放控制装置响应由环境保护局(Environmental Protection Agency；EPA)制定的各种空气质量标准，包括清洁空气法。各州也有其自己的环境保护法规及实施方法。加州空气资源委员会(California’s AirResources Board；CARB)是全国最严格的污染监管机构。由CARB制定的排放标准比联邦EPA要求严格，尤其是关于变为烟雾的碳氢化合物及氮氧化物排放。目前，16个其它州已采用或正在采用加州的严格排放标准。

不过，排放控制装置仅去除污染物的部分，且随着时间推移容易劣化。另外，它们常常阻止发动机以峰值效率操作。此类排放控制装置也在某种程度上受限于其去除污染物的能力，并显着增加汽车的成本。

吹漏气的排放或燃烧也增加排放。在以柴油为动力的发动机中，使用机油润滑曲轴和连杆轴承。曲轴箱主要由空气和机油填充。进气歧管自独立的源头接收并混合燃料和空气。进气歧管中的燃料/空气混和物被吸入燃烧室中，在燃烧室中，该燃料/空气混和物由火花塞点燃，或者因活塞轴的运动引起的燃烧室中的压缩导致。尽管活塞汽缸内围绕活塞的外径设置的活塞环意图将注入燃烧室中的未燃烧及已燃烧的燃料和空气与曲轴箱密封隔离，但该些活塞环无法完全密封活塞汽缸。因此，废气进入曲轴箱，该废气通常被称为“吹漏气”。

吹漏气主要由污染物例如碳氢化合物(未燃烧燃料)、二氧化碳和/或水蒸气组成，所有这些污染物都对发动机曲轴箱有害。将吹漏气限制在曲轴箱中会使污染物凝结并随着时间推移累积于发动机曲轴箱中。凝结后的污染物在曲轴箱的内部形成腐蚀性酸和油泥。这降低曲轴箱中的发动机机油润滑汽缸及曲轴的能力。无法正常润滑曲轴组件的劣化机油可能成为增加发动机中的磨损以及降低发动机性能的一个因素。

业界已开发了曲轴箱通风系统来将吹漏气排出曲轴箱强制通风(positivecrankcase ventilation；PCV)阀门并进入进气歧管以再燃烧。不过，自曲轴箱移除的此类吹漏气常常包含较高含量的润滑机油及类似物，该润滑机油及类似物被引入进气歧管并因此进入燃烧室中，从而增加车辆所产生的污染。

在柴油发动机中这些问题尤其严重，因为柴油发动机燃烧比汽油更油更重的柴油燃料。因此，由柴油发动机的曲轴箱产生的吹漏气比汽油吹漏气更油更重。当然，此类柴油吹漏气的燃烧引起更大的污染担忧。

近来，美国国内已发现大量的天然气来源。有时，天然气也被用作内燃机的燃料。在没有复杂的排放控制装置的情况下，天然气能够产生更少的燃烧污染物并降低发动机操作成本。预计天然气的使用将降低世界化石燃料消耗的速率。