[发明专利]用于控制富化预燃室化学计量比的系统和方法

说明书

一种用于控制富化预燃室化学计量比的系统，包括预燃室点火装置和点火控制系统，该点火控制系统包括被构造成测量预燃室中CO2或O2中至少一种的量的传感器、发动机正时传感器、燃料质量传感器以及电子控制单元。电子控制单元被构造成从传感器中每个接收信号并且确定预燃室的空燃比以用于和目标空燃比进行比较，以及基于比较结果产生燃料输送信号。

技术领域

本发明总体上涉及用于发动机的点火控制系统，并且更具体地涉及用于控制发动机中的预燃室点火装置的化学计量比的系统和方法。

背景技术

在发动机中使用辅助燃烧室装置(通常称为预燃室装置或预燃室点火装置)以控制点火并改善燃料利用或以其他方式改善或影响性能是本领域所公知的。预燃室装置通常包括用于燃烧空气和燃料的混合物的辅助燃烧室(即，燃烧预燃室或预燃室)。预燃室中的燃烧常常通过火花塞等火花引发。所得到的燃烧气体迅速地膨胀，最终通过形成在预燃室中的点火出口从预燃室逃逸，并进入主燃烧室，从而向燃料和空气的主供给提供比点火器能单独提供的更热更均匀的点火催化。

相比于其他点火策略，火花式点火的可靠性和有效性可能更依赖于燃料质量和空气燃料混合物的均匀性。例如，由于燃料质量的不同，诸如天然气的燃料可能经历点火问题或不稳定燃烧，特别是在贫混合物中。这些和其他问题可能同时不利地影响预燃室和主燃烧室两者中的点火和燃烧，从而可能引起诸如不可靠点火正时、点火失败、发动机爆震、增加了诸如NOx的废气排放、降低了热效率以及发动机性能整体降低的问题。

人们已经尝试通过调整输送至预燃室的燃料和/或空气来解决这些问题和类似问题。在耶格尔(“Yeager”)的美国专利申请第15/296,181号(目前是美国专利第9,903,264号)中阐述了一个这样的策略。耶格尔提出了一种用于发动机汽缸的控制系统，其被构造为响应于预燃室和主燃烧室中的相对压力比调整燃烧输送。该系统利用定位在预燃室和主燃烧室两者中的压力传感器。处理器明显地基于压力差生成用来改变到预燃室或燃烧室的燃料输送的信号。但是在一些应用中，仍然期望改进或替代的策略以用于确定预燃室燃烧特性变化并针对各种目的作出调整。

发明内容

在一个方面，一种用于内燃机的点火控制系统包括：传感器，其被构造成测量预燃室点火装置的燃烧预燃室中CO2或O2中的至少一种；以及电子控制单元。电子控制单元被构造成：接收指示CO2或O2中至少一个的量的数据，确定与CO2或O2中至少一种的该量的产生相关联的预燃室的空燃比，以及输出燃料输送信号以朝着目标空燃比调整燃烧预燃室中的空燃比。

在另一个方面，一种调整内燃机中燃烧预燃室的化学计量比的方法包括：产生指示通过在燃烧预燃室中燃烧空气和燃料的第一供给所产生的CO2或O2中至少一种的量的数据，输出燃料输送信号以改变在燃烧空气和燃料的第一供给之后输送给燃烧预燃室的燃料量，以及在燃烧预燃室中点燃燃料和空气的第二供给，该燃料和空气的第二供给具有基于燃料输送信号的燃料量。

在又另一个方面，一种内燃机包括：发动机缸体、形成在发动机缸体中的汽缸、设置在汽缸中的活塞、具有燃烧室的预燃室点火装置，以及点火控制系统，活塞和汽缸限定了燃烧室。点火控制系统包括：被构造成测量CO2或O2中至少一种的预燃室传感器、发动机正时传感器、被构造成向燃烧预燃室输送燃料的燃料供应系统，以及电子控制单元。电子控制单元被构造成至少部分基于通过预燃室传感器和发动机正时传感器接收的数据控制燃烧预燃室中的空燃比。

附图说明

图1是根据一个实施例的具有点火控制系统的发动机的局部剖开的侧面示意图；

图2是根据一个实施例的用于预燃室的点火控制系统的一部分局部切开的示意图；

图3是根据一个实施例的用于预燃室的点火控制系统的框图；以及

图4是示出了根据一个实施例的示例性过程和控制逻辑的流程图。

具体实施方式