用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)操作的方法與設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其配置有直接噴射燃料系統(tǒng)和阻擋放電(barrier-discharge)點(diǎn)火器，且涉及其控制。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的火花點(diǎn)火式(SI)發(fā)動(dòng)機(jī)將空氣/燃料混合物引入每一個(gè)缸體，在壓縮沖程期間其被壓縮且被火花塞點(diǎn)燃。已知壓縮點(diǎn)火式(Cl)發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮沖程的上死點(diǎn)(TDC)附近將加壓燃料噴射到燃燒缸體中，其在噴射時(shí)點(diǎn)燃。用于SI發(fā)動(dòng)機(jī)和Cl發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒涉及通過流體力學(xué)控制的預(yù)先混合或擴(kuò)散火焰。
[0003]SI發(fā)動(dòng)機(jī)可以在不同燃燒模式下運(yùn)行，包括均質(zhì)SI燃燒模式和分層進(jìn)汽SI燃燒模式。SI發(fā)動(dòng)機(jī)可以配置為，在預(yù)定速度/載荷運(yùn)行狀態(tài)下的均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火式(HCCI)燃燒模式下運(yùn)行，且還被稱為受控制的自動(dòng)點(diǎn)火燃燒。HCCI燃燒是分布式、無火焰、動(dòng)態(tài)控制的自動(dòng)點(diǎn)火燃燒過程，發(fā)動(dòng)機(jī)在稀空氣/燃料混合物下運(yùn)行，即貧化學(xué)計(jì)算空氣/燃料點(diǎn)，具有相對(duì)較低的峰值燃燒，形成低NOx排放物。運(yùn)行在HCCI燃燒模式的發(fā)動(dòng)機(jī)形成成分、溫度和進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)殘余排出氣體優(yōu)選均質(zhì)的的缸體充氣。均質(zhì)的空氣/燃料混合物使得富缸體燃燒區(qū)域(其形成煙灰和顆粒排放物)的發(fā)生最小化。
[0004]可以通過選擇性地調(diào)整節(jié)流閥的位置和調(diào)整進(jìn)氣閥和排氣閥的打開和關(guān)閉而控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣流。在如此配備發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，可以使用可變閥促動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整進(jìn)氣閥和排氣閥的打開和關(guān)閉，所述系統(tǒng)包括可變凸輪定相和可選擇多階段閥升程，例如多階段凸輪瓣，其提供兩個(gè)或更多閥升程位置。與節(jié)流閥位置改變相反，多階段閥提升機(jī)構(gòu)的閥位置的是離散的階梯式改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]—種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，其具有缸體內(nèi)介質(zhì)阻擋放電點(diǎn)火器，且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有缸體燃料噴嘴直接噴射燃料噴射器。燃料噴嘴伸入燃燒室且靠近點(diǎn)火器?？刂破鞑僮餍缘剡B接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)和燃料噴射系統(tǒng)?？刂破鞑僮鳛樵谪毣瘜W(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料噴射器在啟動(dòng)點(diǎn)火器之前噴射第一燃料脈沖，且隨后點(diǎn)火器啟動(dòng)等離子能量脈沖。燃料噴射器被控制為在等離子能量脈沖期間噴射第二燃料脈沖。
[0006]本發(fā)明提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括:內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:等尚子點(diǎn)火系統(tǒng)，包括阻擋放電點(diǎn)火器，所述阻擋放電點(diǎn)火器具有伸入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的末端部分，和燃料噴射系統(tǒng)，包括直接噴射燃料噴射器，所述直接噴射燃料噴射器包括伸入燃燒室且靠近點(diǎn)火器的末端端口的燃料噴嘴;和
[0007]控制器，操作性地連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)和燃料噴射系統(tǒng)，控制器包括可執(zhí)行代碼，所述可執(zhí)行代碼操作為:控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，以在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下運(yùn)行，控制燃料噴射器，以在每一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間在啟動(dòng)點(diǎn)火器之前噴射第一燃料脈沖，控制點(diǎn)火器，以啟動(dòng)等離子能量脈沖，和控制燃料噴射器，以在等離子能量脈沖期間噴射第二燃料脈沖。
[0008]進(jìn)一步地，安裝在汽缸蓋上且伸入燃燒室并靠近點(diǎn)火器的直接噴射燃料噴射器進(jìn)一步包括:燃料噴射器，中心定位于汽缸蓋中，其中燃料噴射器具有第一縱向軸線；和點(diǎn)火器，具有第二縱向軸線；其中第二縱向軸線位于相對(duì)于第一縱向軸線旋轉(zhuǎn)10°到50°的范圍內(nèi)；和其中點(diǎn)火器的末端部分定位在距燃料噴嘴5mm到20mm的直線距離處。
[0009]進(jìn)一步地，燃料噴嘴包括單個(gè)孔裝置，單個(gè)孔裝置包括進(jìn)入燃燒室的單個(gè)開口；和其中來自燃料噴嘴的燃料噴濺樣式是具有圓錐形形狀的單個(gè)羽流，且其中在等離子能量脈沖期間單個(gè)羽流接觸點(diǎn)火器的末端部分。
[0010]進(jìn)一步地，燃料噴嘴包括多孔裝置，所述多孔裝置包括進(jìn)入燃燒室的多個(gè)開口；和其中來自燃料噴嘴的燃料噴濺樣式包括多個(gè)徑向地噴出的羽流，且其中在等離子能量脈沖期間羽流中的一個(gè)接觸點(diǎn)火器的末端部分。
[0011]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分包括陽極、圍繞陽極周邊形成的環(huán)形介質(zhì)阻擋層、和連續(xù)環(huán)形陰極，其中環(huán)形間隙形成在介質(zhì)阻擋層和陰極之間。
[0012]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分包括陽極、圍繞陽極周邊形成的環(huán)形介質(zhì)阻擋層、和不連續(xù)的環(huán)形陰極，其中環(huán)形間隙形成在介質(zhì)阻擋層和陰極之間。
[0013]進(jìn)一步地，控制器包括操作為在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼，進(jìn)一步包括:控制器包括操作為在負(fù)閥重疊模式下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼。
[0014]進(jìn)一步地，控制器包括操作為在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼，進(jìn)一步包括:控制器包括操作為在正閥重疊模式下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼。
[0015]進(jìn)一步地，控制器包括操作為在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼，進(jìn)一步包括:控制器包括操作為在具有負(fù)閥重疊的點(diǎn)火輔助壓縮點(diǎn)火式模式下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼。
[0016]進(jìn)一步地，控制器包括操作為在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼，進(jìn)一步包括:控制器包括操作為在具有正閥重疊的點(diǎn)火輔助壓縮點(diǎn)火式模式下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼。
[0017]進(jìn)一步地，控制器包括操作為在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼，進(jìn)一步包括:控制器包括操作為在壓縮點(diǎn)火式模式下控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可執(zhí)行代碼。
[0018]本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，包括:阻擋放電點(diǎn)火器，具有伸入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的末端部分，其中末端部分靠近伸入燃燒室的直接噴射燃料噴射器的燃料噴嘴的末端部分;和控制器，操作性地連接到等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，控制器包括操作為控制點(diǎn)火器的可執(zhí)行代碼，以在直接噴射燃料噴射器啟動(dòng)之后在燃燒室中啟動(dòng)等離子能量脈沖，以將第一燃料脈沖噴射到燃燒室中；其中直接噴射燃料噴射器可操作為在等離子能量脈沖期間噴射第二燃料脈沖到燃燒室中。
[0019]進(jìn)一步地，燃料噴射器具有第一縱向軸線，且點(diǎn)火器具有第二縱向軸線，其中所述第二縱向軸線定位為相對(duì)于第一縱向軸線旋轉(zhuǎn)10°到50°。
[0020]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分定位在距燃料噴嘴5mm到20mm的直線距離處。
[0021 ]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分被從直接噴射燃料噴射器而來的燃料噴濺樣式的燃料羽流接觸。
[0022]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分包括陽極、圍繞陽極周邊形成的環(huán)形介質(zhì)阻擋層、和連續(xù)環(huán)形陰極，其中環(huán)形間隙形成在介質(zhì)阻擋層和陰極之間。
[0023]進(jìn)一步地，點(diǎn)火器的末端部分包括陽極、圍繞陽極周邊形成的環(huán)形介質(zhì)阻擋層、和不連續(xù)的環(huán)形陰極，其中環(huán)形間隙形成在介質(zhì)阻擋層和陰極之間。
[0024]本發(fā)明提供一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，所述等離子點(diǎn)火系統(tǒng)包括具有伸入燃燒室中的末端部分的阻擋放電點(diǎn)火器，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括具有直接噴射燃料噴射器的燃料噴射系統(tǒng)，所述燃料噴射器包括伸入燃燒室中的燃料噴嘴，其中燃料噴嘴靠近點(diǎn)火器，該方法包括:控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，以在貧化學(xué)當(dāng)量比的空氣/燃料比下運(yùn)行;控制燃料噴射器，以在啟動(dòng)點(diǎn)火器之前噴射第一燃料脈沖;控制點(diǎn)火器，以啟動(dòng)等離子能量脈沖;和控制燃料噴射器，以在等離子能量脈沖期間噴射第二燃料脈沖。
[0025]在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]參考附圖通過例子描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中:
[0027]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的單個(gè)缸體的截面圖，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括靠近等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的介質(zhì)阻擋放電等離子點(diǎn)火器的直接噴射燃料噴射器；
[0028]圖2-1和2-2每一個(gè)示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火器的一個(gè)實(shí)施例的端部視圖；
[0029]圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例，其包括可變?nèi)莘e燃燒室，所述燃燒室配備有點(diǎn)火器和具有10°噴濺角的直接噴射燃料噴射器；
[0030]圖4示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例，其包括可變?nèi)莘e燃燒室，所述燃燒室配備有點(diǎn)火器和具有90°噴濺角的直接噴射燃料噴射器;和
[0031]圖5到9每一個(gè)圖形顯示了正時(shí)圖，包括與采用根據(jù)本發(fā)明的靠近燃料噴射器的點(diǎn)火器實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例操作相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在參見附圖，其中出于僅顯示些示例性實(shí)施例的目的而不出于限制本發(fā)明的目的顯示了附圖，圖1示意性地示出了用于多缸體內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)HO的單個(gè)汽缸14的截面圖，其中每一個(gè)汽缸包括可變?nèi)莘e燃燒室24具有直接噴射燃料噴射器68和伸入其中的近端介質(zhì)阻擋放電(dielectric &31'1^61-(118(31^作6)點(diǎn)火器(點(diǎn)火器)50。點(diǎn)火器50是用于等離子點(diǎn)火系統(tǒng)65的促動(dòng)器。燃料噴射器68流體地且操作性地聯(lián)接到燃料噴射系統(tǒng)60?？刂破?監(jiān)測和控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作，包括監(jiān)測和控制等離子點(diǎn)火系統(tǒng)65和燃料噴射系統(tǒng)60。在本發(fā)明中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。
[0033]發(fā)動(dòng)機(jī)10根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)選擇性地運(yùn)行于多個(gè)燃燒模式中的一個(gè)，包括均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火式(HCCI)燃燒模式或分層充氣(stratified charge)燃燒模式(二者包括在基本貧化學(xué)當(dāng)量比(lean