CN108779723A - 运行活塞式内燃发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于运行活塞式内燃发动机的方法,包括:‑将空气引入到发动机的气缸(3)中(S1,IOS),‑在所述气缸(3)的第一压缩冲程(CS1)中压缩空气,‑在所述第一压缩冲程(CS1)之后的第一动力冲程(PS1)中,利用所述压缩空气中的一部分氧作为氧化剂,将燃料提供到所述气缸(3)中(S3,I1)来进行第一燃烧,从而产生含氧剩余物,‑在第一动力冲程(PS1)之后的第二压缩冲程(CS2)中,对所述剩余物进行压缩(S5),以及‑在所述第二压缩冲程(CS2)之后的第二动力冲程(PS2)中,利用所述剩余物中的至少一部分氧作为氧化剂,从而在所述第一燃烧之后将燃料到所述气缸(3)中(S5,I2)来进行第二燃烧,‑其特征在于,在所述第二动力冲程之后立即重复所述第一压缩冲程,并且在所述第二动力冲程结束时和/或在所述第一压缩冲程开始时将空气引入到所述气缸中。

Description

运行活塞式内燃发动机的方法
技术领域
本发明涉及一种运行活塞式内燃发动机的方法、计算机程序、计算机可读介质、控制单元、内燃发动机系统、内燃发动机和具有如此系统的车辆。
本发明可以被应用在诸如,卡车、公共汽车这样的重型车辆和建筑设备。尽管基于卡车来对本发明进行说明,但是本发明不限于该特定车辆,而是也可以用于其它车辆,诸如汽车。
背景技术
由于柴油发动机在低速时具有高效率和较高扭矩,因此对于用于重型车辆的柴油发动机的关注众所皆知。随着时代的发展,重型车辆柴油发动机的排放控制要求愈加严格,已经提出许多技术方案来减少排放。
在由Hayasaki等人撰写的文章《双燃料运行条件下的六冲程直喷式柴油发动机》(美国技术工程协会技术文章系列1999-01-1500;国际春季燃料与润滑油会议与博览会,密歇根州迪尔伯恩,1999年5月3日至6日)中已经示出了这样的实例。其公开了一种在排气冲程之前具有第一动力冲程和第二动力冲程的六冲程柴油发动机。柴油燃料被供应用于第一燃烧过程,对于第二燃烧过程则供应甲醇。研究表明,因为甲醇在燃烧期间会形成氧化自由基(OH),能够能够减少第一燃烧过程中产生的油烟。
然而,期望提高涉及柴油发动机的系统,例如减小它们的尺寸、重量和/或复杂性。
发明内容
本发明的目标是允许简化内燃发动机系统,以减小它们的尺寸、重量和/或复杂性,从而允许减小内燃发动机排放控制系统的成本和复杂性,减小内燃发动机系统的尺寸和/或复杂性,同时保持或提高其中的燃烧效率,和/或提供一种平滑运行具有两个动力冲程循环的内燃发动机。
通过根据权利要求1所述的方法来实现所述目的。因而,本发明的一方面提供一种用于运行活塞式内燃发动机的方法,所述方法包括:
-将空气引入到所述发动机的气缸中,
-在所述气缸的第一压缩冲程中压缩所述空气,
-在所述第一压缩冲程之后的第一动力冲程中,利用所述压缩空气中的一部分氧作为氧化剂,将燃料提供到所述气缸中来进行第一燃烧,从而产生含氧剩余物,
-在所述第一动力冲程之后的第二压缩冲程中,对所述剩余物进行压缩,以及
-在所述第二压缩冲程之后的第二动力冲程中,利用所述剩余物中的至少一部分氧作为氧化剂,从而在所述第一燃烧之后将燃料到所述气缸中来进行第二燃烧,
-其中,在所述第二动力冲程之后立即重复所述第一压缩冲程,并且在所述第二动力冲程结束时和/或在所述第一压缩冲程开始时将空气引入到所述气缸中。
应理解的是,在第一动力冲程中,第一燃烧将向发动机的曲轴产生动力,并且在第二动力冲程中,第二燃烧将向曲轴产生动力。
如下文所讨论的,尽管在第一燃烧是柴油式燃烧的情况下具有特别的优势,但是在一些实施例中,被提供用于第一燃烧的燃料可以被提供用于预混合燃烧,其中,燃料可以通过例如端口喷射被直接喷射到气缸中或喷射到气缸的上游的气体中。此外,如下文所述,尽管在一些实施例中,被提供用于第二燃烧的燃料被有利地提供用于预混合燃烧,然而其可以被提供用于柴油式燃烧。在被提供用于第二燃烧的燃料被提供用于预混合燃烧的情况下,它可以通过例如端口喷射被直接喷射到气缸中或者喷射到气缸上游的空气中。
应理解的是,在发动机的运行期间,连续重复进行第一压缩冲程、第一动力冲程、第二燃烧冲程和第二动力冲程。优选地,第一动力冲程紧接在第一压缩冲程之后。优选地,第二压缩冲程紧接在第一动力冲程之后。优选地,第二动力冲程紧接在第二压缩冲程之后。
因为第一压缩冲程在第二动力冲程之后立即被重复,并且在第二动力冲程结束和/或第一压缩冲程开始时将空气引入到气缸中,因此发动机可以类似于2冲程发动机。在第二动力冲程结束和/或重复的第一压缩冲程开始时,可以在气缸中提供扫气过程。因而,可以提供具有总共四个冲程的循环,其中两个是动力冲程。这样具有两个燃烧的四冲程循环将使得发动机比具有两个燃烧的六冲程循环发动机的运行更为平滑。并且,可以提供这样的发动机:其具有高动力重量比,并且与四冲程发动机相比大幅减小了移动部件的数目,从而可以减小所述发动机的尺寸。在第一压缩冲程之后的第一动力冲程中,利用压缩空气中的一部分氧作为氧化剂,将燃料提供到气缸中来进行第一燃烧,从而产生含氧剩余物,这意味着第一燃烧是贫燃。第二燃烧将所述剩余物中的至少一部分氧作为氧化剂,这可以允许特别有利的循环,其提供大大简化的排气后处理系统,如以下示例所述。
优选地,所述方法包括防止在第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到气缸中。由此,可以确保第二燃烧仅涉及由所述剩余物提供的氧化剂。由此,如以下示例所述,可以可靠地控制所述剩余物中的氧化剂的有利消耗。所述发动机可以是曲柄箱扫气发动机,其中,进气引导件被布置成将空气从发动机的曲柄箱引导到气缸,其中,空气导管被布置成将空气引导到曲柄箱,其中,所述防止在第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到气缸中的步骤包括:在第一动力冲程期间,控制用于空气导管的流动控制装置,以允许空气从曲柄箱逃离。所述流动控制装置可以包括一个或多个控制阀。由此,在第一压缩期间被引入到曲柄箱中的空气可以在第一动力冲程期间通过空气导管被回推。由此,在第一燃烧和第二燃烧之间,曲柄箱中将不存在压力增大而使得空气经由进气引导件从曲柄箱输送到气缸。
应注意的是,在一些实施例中,可以由鼓风机或压缩机替代曲柄箱压力来产生进气压力。在一些实施例中,如以下示例所述,曲柄箱扫气可以与空气进气压缩机结合设置。
优选地,当已经完成所述第一压缩冲程的至少主要部分时,被提供用于所述第一燃烧的燃料被喷射到所述空气中。在这样的实施例中,被提供用于第一燃烧的燃料被喷射到气缸中。当被提供用于第一燃烧的燃料被喷射时,空气可能已经在第一压缩冲程中被基本上最大程度地压缩,例如接近活塞在气缸中的上死点(TDC)位置。因而,可以通过柴油循环的压缩点火来提供第一燃烧,即,第一燃烧可以是柴油式燃烧。由此,所述燃料喷射提供呈扩散燃烧形式的第一燃烧。
有利地,被提供用于第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于第二燃烧的燃料是与第一燃料的类型不同的第二燃料。由于当已经完成所述第一压缩冲程的至少主要部分时,第一燃料被喷射到空气中,因此有利的是,第一燃料是柴油燃料或者适于第一燃烧的其他燃料。第二燃料可以是适于预混合燃烧(即奥拓式燃烧)的燃料。由此,可以提供发动机的特别有利的过程,如以下示例所述。
用于重型车辆的现代柴油发动机系统通常配备有基于排放控制系统的选择性催化还原(SCR)。然而,这样的系统较为复杂,并且包括诸如氧化催化剂(DOC)这样的若干催化剂部件、柴油颗粒过滤器(DPF)、尿素定量系统、选择性还原催化剂以及清除氧化催化剂。这样的排放控制系统非常庞大;单是选择性还原催化剂自身就需要约三倍于发动机的体积。并且,这样的体统的复杂性较高。其成本通常占总发动机成本的约30-40%。因此希望减小重型车辆柴油发动排放控制系统的尺寸。进一步希望减小重型车辆柴油发动排放控制系统的成本和复杂性。还希望减小重型车辆柴油发动机排放控制系统的尺寸和/或复杂性,同时保持或提高柴油式燃烧的效率。
通过提供如下方法有可能实现上述希望,所述方法包括对被提供用于第二燃烧的燃料量进行控制、以使得第二燃烧是化学计量燃烧。
如上文所述,第一燃烧是贫燃。在第一燃烧是柴油式燃烧的情形中,第一燃烧可以是贫柴油式燃烧,与传统柴油过程相比,不太担心排气后处理过程,并且可以被控制以获得优化的效率。原因在于,被喷射用于第二燃烧的燃料量可以是将作为化学计量燃烧的第二燃烧所要求的量。由此,第二燃烧可以消耗大体上所有的剩余氧,以为用于涉及所述冲程的整个循环提供数值为1的含氧值。如此一来,第二燃烧将消耗来自第一燃烧的剩余物中的油烟以及氮氧化物。与复杂、昂贵并且大型的排气处理单元、诸如通常用于柴油发动机的选择性催化还原(SCR)单元相比,这能够使用相对简单且较小的三效催化剂。
在第一燃烧是柴油式燃烧的情形中,本发明的实施例能够延迟用于第一燃烧的燃料的点火正时,以进一步提高柴油式燃烧的效率。原因在于,由于大部分所述NOx和/或油烟将被第二燃烧所燃烧,因此即使由于所述延迟正时造成氮氧化物(NOx)形成物和最终油烟形成物增多,这也是可以接受的。由此,不会不利地影响发动机的排放。
总之,本发明的实施例能够显著减小柴油发动机的排气后处理系统的复杂性,同时保持或甚至提高发动机中的柴油燃烧效率。如本文所建议的,作为柴油燃料的替代,所述第一燃料可以被提供为一些其他合适的扩散燃烧燃料,例如二甲醚(DME)或轻油。
另外,第二燃烧将增大发动机排气温度,由此减小了排气温度降到排气后处理系统的有效功能的温度区间以下的风险。因为燃烧过程的高度细化,在已知的现代柴油发动机中,低排气温度可能是常见的,由此引起提供有效排气后处理的问题。对于涡轮增压和废热回收解决方案,本发明的实施例所提供的高排气温度也是有益的。
上述目的还通过一种用于运行内燃活塞发动机的方法来实现,所述方法包括:
-将空气引入到发动机的气缸中,
-在气缸的第一压缩冲程中压缩空气,
-将第一燃料喷射到气缸中,
-允许被喷射的所述第一燃料与作为氧化剂的、所述压缩空气中的一部分氧进行第一燃烧,从而在所述第一压缩冲程之后的第一动力冲程中向所述发动机的曲轴产生动力,并且产生含氧剩余物,以及
-在第一动力冲程之后的第二压缩冲程中压缩剩余物,
-所述方法进一步包括:将与所述第一燃料不同类型的第二燃料喷射到所述气缸中,并且允许被喷射的所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物的氧进行第二燃烧,以在所述第二压缩冲程之后的第二动力冲程中向所述发动机的所述曲轴产生动力,以及
-通过对喷射所述第二燃料的步骤中所喷射的第二燃料的量进行控制,以使所述第二燃烧是化学计量燃烧。
应理解是的,在大部分实施例中,第一动力冲程紧随第一压缩冲程之后,第二压缩冲程紧随第一动力冲程之后,并且第二动力冲程紧随第二压缩冲程之后。所述方法的一些实施例可以涉及以如下顺序运行具有六冲程模式的发动机:进气冲程、第一压缩冲程、第一动力冲程、第二压缩冲程、第二动力冲程和排气冲程。
与上文所建议内容类似,将与第一燃料不同类型的第二燃料喷射到气缸中,并且允许所述第二燃料与作为氧化剂的、来自所述第一燃烧的所述剩余物的氧进行第二燃烧,这具有以下重要优点:
可以提供在第一压缩冲程中所压缩的空气量和被喷射的第一燃料量的稀薄比。更具体地,可以将第一燃料作为柴油燃料或者其他合适的燃料来提供,以用于形成扩散燃烧的喷射,由此提供有效的贫柴油式燃烧。如上所述,与传统柴油相比,贫柴油式燃烧可以在较少担心排气后处理过程的情况下来使用,并且可以被控制以获得优化的效率,并且能够使用相对简单且较小的三效催化剂。
再次,应注意的是,作为柴油燃料的替代,第一燃料可以被提供作为一些其他合适的扩散燃烧燃料,例如二甲醚(DME)或轻油。再次,第二燃烧将有利地增大发动机排气温度。
如上所述,当已经完成所述第一压缩冲程的至少主要部分时,被提供用于第一燃烧的燃料、即第一燃料被喷射到空气中。由此,通过压缩点火来提供第一燃烧。并且如前文所建议的,第一燃料的喷射可以提供呈扩散燃烧形式的第一燃烧。可以在第一压缩冲程结束时或在第一动力冲程开始时、优选在上死点(TDC)位置前不久提供第一燃料的喷射。由此,可以确保提供呈扩散燃烧形式的第一燃烧。
应注意的是,本发明的实施例可以应用到具有任意数目气缸以及任何结构的发动机,所述气缸的数目例如是一个、二个、三个、四个、五个、六个、八个或十二个,所述构造例如是线型结构或V型结构。
优选地,在第一燃料是柴油燃料的情况下,所述方法包括:从容器供应用于柴油燃料的喷射的柴油燃料,并且对来自所述容器的柴油燃料进行重整,以产生呈高辛烷燃料形式、即呈具有一氧化碳和氢气的混合物的气体形式的第二燃料。所述重整可以是将柴油燃料转化成高辛烷气体燃料的催化分解过程。由此,在车辆应用中,所述重整提供车载燃料转化功能,由此车辆可以在运行期间以单一燃料类型添加燃料。
优选地,所述方法包括:通过控制所述第一燃料的所述喷射的正时和/或通过控制所述第一燃料的喷射时所喷射的所述第一燃料的量,从而控制所述剩余物的温度。由此,可以控制来自第一燃烧的剩余物的温度,以例如避免在第二燃烧冲程中所述第二燃料和剩余物的混合物的提前点火。
与上文建议类似,在所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物中的氧进行预混合时提供所述第二燃烧。由此,所述第二燃烧是奥拓式燃烧。即第二燃油优选提供预混合火焰、即氧化剂(其也可以被称为助燃物)在达到火焰峰之前已经和燃料相混合的火焰。可以通过均匀电荷点火来有利地提供所述第二燃烧。可以通过均匀电荷压缩点火(HCCI)或局部均匀电荷压缩点火(PHCCI)来提供第二燃烧。由此,所述发动机不需要设置火花塞。然而,均匀电荷点火也可以是均匀电荷火花点火。
所述第二燃料适于是高辛烷燃料。第二燃料的研究法辛烷值(RON)优选至少是80、优选至少是92并且更优选至少是95。由此,可以在减少过早点火的风险的情况下,确保第二燃料与作为氧化剂的、剩余物的氧的预混合物的第二燃烧。
优选地,在第一动力冲程结束时或者在第二压缩冲程中提供第二燃料的喷射。有利地,在第一动力冲程结束时或者在第二压缩冲程开始时提供第二燃料的喷射。可以在第二压缩冲程结束时的上死点(TDC)位置之前的90曲柄度之前进行第二燃料的喷射。甚至可以在第一动力冲程结束时的下死点位置之前进行第二燃料的喷射。然而,优选地,在第二压缩冲程开始时的下死点(BDC)位置之后来喷射第二燃料。由此可以确保第二燃料与来自第一燃烧的剩余物的均匀混合。
优选地,所述方法包括:确定由所述第二燃烧产生的排气中的氧含量,并且基于所确定的氧含量来确定第二燃料的量,由此所喷射的第二燃料的量是所述确定的量。由此,能够调节第二燃料的量,以确保其是作为化学计量燃烧的第二燃烧所要求的量。可以通过确定表明其中氧含量的排气的质量或者第二燃烧的含氧值来确定氧含量。可以借助于合适的传感器来确定氧含量,所述合适的传感器诸如是含氧传感器,例如氧传感器,或者是可以基于其所提供信号可以确定第二燃烧的含氧值的一些其他类型的传感器。这样的传感器可以位于被布置成引导来自气缸的气体的排气引导件中。所述传感器可以适于测量排气引导件中的排气中的、呈分子氧形式或者作为例如氮氧化物此类化合物的一部分的氧比例。在一些实施例中,所述传感器可以被布置成使用傅里叶变换红外光谱学(FTIR),和/或它可以被布置成检测排气中的二氧化碳的浓度,根据二氧化碳的浓度可以确定第二燃烧的含氧值。对第二燃料的喷射量的如此控制的结果可以是约在1附近震荡的、第二燃烧的含氧值。然而,含氧值的平均值优选为1。
在替选实施例中,可以基于所存储的关于发动机的数据来对第二燃烧是化学计量燃烧而喷射的第二燃料量进行控制。由此,可以基于其他操作参数和存储数据来确定排气中的氧含量,即确定第二燃烧的含氧值。这样的存储数据可以形成“虚拟发动机”,其允许在排气引导件中不设置任何传感器的情况下、基于一个或多个操作参数值来确定燃料量。
优选地,所述方法涉及:将所述第二燃烧产生的排气从所述气缸排出,并且允许所述排气被引导到三效催化剂。如前文所述,所述三效催化剂可以被更换,并且相比于选择性催化还原单元明显更节省空间、更简单并且更便宜。在具有六冲程循环的实施例中,由第二燃烧产生的排气可以在第二动力冲程之后的排气冲程期间从气缸排出。在具有四冲程循环的实施例中,如上所述,由第二燃烧产生的排气可以在第二动力冲程结束时和/或在重复的第一压缩冲程开始时在扫气过程期间从气缸排出。
所述剩余物中的所述氧可以被至少部分地作为所述剩余物中的氮氧化物的一部分来提供。并且如上所指,除了分子氧之外,所述第二燃烧还可以使用由第一燃烧产生的氮氧化物中的氧,由此减少发动机的氮氧化物产物。
优选地,所述方法包括提供所述第二压缩冲程的压缩比,所述第二压缩冲程的压缩比低于所述第一压缩冲程(CS1)的压缩比。在所述发动机包括用于将空气引导到气缸的进气引导件、用于引导来自气缸的气体的排气引导件和用于控制气缸和排气引导件或进气引导件之间的连通的阀的情况下,所述方法可以包括:通过提供所述第二压缩冲程和所述阀的打开顺序的重叠来提供所述压缩比差。优选地,所述方法包括调节第二压缩冲程的压缩比。可以通过调节所述阀的打开顺序与第二压缩冲程的重叠来提供这样的调节。在所述发动机包括具有用于致动阀的凸轮凸部的凸轮轴的情况下,所述方法可以包括通过凸轮轴的凸轮定相来调节所述重叠。然而,可以使用调节阀正时的其他方式,诸如使用直接或间接电阀控制的凸轮切换或致动。
由此,阀的打开顺序和第二压缩冲程的重叠提供可调节的引气功能,这进而调节第二压缩冲程的压缩比。在通过HCCI或局部均匀电荷压缩点火(pHCCI)提供第二燃料的点火的实施例中,可以调节引气功能,进而调节第二压缩冲程的压缩比,以提供HCCI或pHCCI事件的优化正时。并且,在具有第二燃料的合适类型的点火的实施例中,对第二压缩冲程的压缩比进行调节可以用于发动机载荷和速度控制。因而,所述方法可以包括确定发动机的要求载荷,并且至少部分地基于所要求发动机载荷来调节所述压缩比。
一些实施例提供发动机系统的排气后处理单元(例如三效催化剂)的极快冷启动过程。在发动机包括被布置成将气体从气缸引导到排气处理装置的排气引导件的情况下,所述方法可以包括:确定发动机的要求载荷,确定排气处理装置的温度,并且基于所确定的温度来确定是否在第一模式或第二模式下以所述要求载荷运行发动机,所提供(例如喷射)的用于第一燃烧的第一燃料量在第二模式下小于第一模式,和/或所提供(例如喷射)的用于第二燃烧的第二燃料量在第二模式下小于第一模式。在所述发动机设置有用于控制气缸和排气引导件之间的连通的阀的情况下,所述方法可以包括:对所述第二动力冲程和所述阀的打开顺序的重叠进行控制,以使其在所述第二模式下大于所述第一模式。在所述发动机包括具有用于致动阀的凸轮凸部的凸轮轴的情况下,所述方法可以包括通过凸轮轴的凸轮定相来控制所述重叠。然而,可以使用调节阀正时的其他方式,诸如使用直接或间接电阀控制的凸轮切换或致动。
通过减小第一燃烧中的第一燃料的量,从而来自第一燃烧的剩余物中的氧将增加。与第一模式相比,在第二模式中,与所述增加量的氧混合的第二燃烧中的燃料的增加量将使得第二燃烧释放更多能量。另外,所述打开顺序和第二动力冲程的增加的重叠将允许燃烧过程在排气引导件中继续,由此提高三效催化剂中的温度。由此,第二燃料被用于提供额外的动力和扭矩以及提高排气温度。
还利用根据权利要求19的计算机程序代码装置、根据权利要求20的计算机可读介质或者通过根据权利要求21的控制单元来达到所述目的。
还通过一种内燃发动机系统来达到所述目的,所述内燃发动机系统包括:气缸,其具有连接到曲轴的活塞;进气引导件,例如进气歧管,其被布置成引导空气到气缸;排气引导件,其被布置成引导来自气缸的气体;第一容器;第一喷射器,其被布置成将从第一容器供应的第一燃料喷射到气缸中;第二容器;和第二喷射器,其被布置成将从第二容器供应的第二燃料喷射到气缸中,所述系统被布置成提供具有如下顺序的循环(例如四冲程循环或六冲程循环):第一压缩冲程、第一动力冲程、第二压缩冲程和第二动力冲程,其中,所述系统包括三效催化剂,所述排气引导件被布置成将来自气缸的气体引导到所述三效催化剂。如上所述,火花塞可以布置或不布置成点燃气缸中的燃料和氧的混合物。
优选地,所述系统被布置用于与第一燃料不同类型的第二燃料。优选地,所述气缸被布置成在气缸的第一压缩冲程中对来自进气引导件的空气进行压缩,第一喷射器适于在第一压缩冲程结束时的所述活塞的上死点(TDC)位置处将第一燃料喷射到空气中。因而,第一喷射器适于提供这样的压力:所述压力足够高,用于喷射用于柴油式燃烧的压缩点火的第一燃料。所述发动机系统允许这样的第一燃烧:其呈所喷射的第一燃料与气缸中的压缩空气中的一部分氧的扩散燃烧的形式,以产生含氧剩余物,并且允许所喷射的第二燃料和作为氧化剂的、所述剩余物的氧的预混合物进行第二燃烧。与上述方法的实施例类似,通过允许具有三效催化剂的柴油式燃烧,所述发动机系统使得用于柴油发动机的排气后处理系统具有显著减小的尺寸和复杂性,同时保留或甚至提高发动机中的柴油燃烧的效率。
优选地,所述系统包括用于确定由所述第二燃烧所产生的排气中的氧含量的装置。由此,能够基于所确定的氧含量来确定第二燃料的量,由此喷射的第二燃料的量是所述确定量。用于确定氧含量的装置可以包括任何适当的传感器,如以上示例所述,例如含氧传感器。所述传感器可以位于排气引导件中。由此控制单元可以被布置成接收来自含氧传感器的信号,如以下示例所述。如前文所述,在替选实施例中,可以基于所存储的关于发动机的数据来对使得第二燃烧是化学计量燃烧而喷射的第二燃料量进行控制。
优选地,所述系统包括进气阀和排气阀,其被布置成分别控制气缸和进气引导件之间的连通以及气缸和排气引导件之间的连通,所述系统进一步包括阀致动组件,其被布置成调节进气阀和/或排气阀的打开顺序与第二压缩冲程的重叠。优选地,所述阀致动组件包括具有用于致动进气阀的进气凸轮凸部和用于致动排气阀的排气凸轮凸部的至少一个凸轮轴,所述凸轮轴被布置成以曲轴的一半(例如对于四冲程循环)或三分之一(例如对于六冲程循环)的速度旋转,所述凸轮轴被布置用于凸轮定相功能,所述进气凸轮凸部和/或排气凸轮凸部被设置有分别用于提供进气阀和/或排气阀的打开顺序的鼻部,由此凸轮定相功能被布置成调节打开顺序和第二压缩冲程的重叠。然而,所述阀致动组件可以包括用于调节阀正时的一些其他装置,诸如具有直接或间接电阀控制的凸轮切换或致动。
与上述方法的一些实施例类似,所述阀的打开顺序和第二压缩冲程的重叠提供了可调节的引气功能,这进而调节第二压缩冲程的压缩比。这可以被用于对提供第二燃烧的HCCI或pHCCI事件的正时进行优化,和/或可以被用于发动机载荷和速度控制。
优选地,所述系统进一步包括:排气阀,其被布置成控制气缸和排气引导件之间的连通;和阀致动组件,其被布置成调节排气阀的打开顺序和第二动力冲程的重叠。优选地,所述阀致动组件包括具有用于致动排气阀的排气凸轮凸部的至少一个凸轮轴,所述凸轮轴被布置成以曲轴的一半(例如对于四冲程循环)或三分之一(例如对于六冲程循环)的速度旋转,所述凸轮轴被布置用于凸轮定相功能,排气凸轮凸部被设置有用于提供排气阀的打开顺序的鼻部,由此所述凸轮定相功能被布置成调节打开顺序和第二动力冲程的重叠。然而,所述阀致动组件可以包括用于调节阀正时的一些其他装置,诸如具有直接或间接电阀控制的凸轮切换或致动。
与上述方法的实施例类似,这能够增加打开顺序和第二动力冲程的重叠,以允许第二燃烧在排气引导件中继续,并且由此提高三效催化剂中的温度。
在一些实施例中,在第一燃料是柴油燃料的情况下,所述系统包括燃料重整组件,其被布置成使来自第一容器的柴油燃料发生裂解,以产生呈高辛烷燃料的形式的第二燃料,所述第二容器被布置成接收来自燃料重整组件的高辛烷燃料。如上所述,在车辆应用中,所述重整提供车载燃料转化功能,由此车辆可以在运行期间以单一燃料类型添加燃料。
还利用一种内燃发动机来达到所述目的,所述内燃发动机包括:气缸,其具有连接到曲轴的活塞;进气引导件,其被布置成引导空气到气缸;排气引导件,其被布置成引导来自气缸的气体,所述发动机被布置成重复地进行具有如下顺序的循环:第一压缩冲程、具有第一燃烧的第一动力冲程、第二压缩冲程和具有第二燃烧的第二动力冲程,其特征在于,所述发动机被布置用于在第二动力冲程之后立即重复第一压缩冲程,所述发动机被布置成在第二动力冲程结束时和/或在第一压缩冲程开始时将来自进气引导件的空气引入到气缸中,并且所述发动机包括用于防止在第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到气缸中的装置。
与前文所讨论的内容类似,因为所述发动机被布置成在第二动力冲程之后立即重复第一压缩冲程,并且所述发动机被布置成在第二动力冲程结束时和/或在第一压缩冲程开始时将来自进气引导件的空气引入到气缸中,因此所述发动机可以类似于2冲程发动机。所述发动机可以被布置成在第二动力冲程结束和/或重复的第一压缩冲程开始时可以在气缸中提供扫气过程。由此,可以提供具有总共四个冲程(其中两个是动力冲程)的循环,并且所述发动机可以具有高动力重量比,与四冲程发动机相比移动部件的数目大大减少,从而可以减小所述发动机的尺寸。
优选地,所述发动机是曲柄箱扫气发动机,其中,所述进气引导件被布置成将空气从容纳曲轴的曲柄箱引导到气缸,其中,空气导管被布置成将空气引导到曲柄箱,其中,用于防止在第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到气缸中的装置包括空气导管中的控制阀。与上文所讨论的内容类似,由此可以确保第二燃烧涉及仅由剩余物提供的氧化剂。
所述发动机可以包括被布置成喷射燃料到气缸中、用于第一燃烧的第一喷射器和被布置成喷射燃料到气缸中、用于第二燃烧的第二喷射器。
还利用根据权利要求32的车辆来达到上述目的。
在下文和从属权利要求中公开本发明的实施例的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图,下文对用作示例的本发明的实施例进行更详细的描述。在附图中:
图1是呈卡车形式的车辆的侧视图。
图2示出图1所示车辆中的内燃发动机系统的部分。
图3示出图2所示系统的、由箭头III-III所示方向的截面图。
图4所示图表示出了作为气缸中的活塞移动的函数的、图2和图3所示发动机系统的气缸中的事件。
图5所示框图示出了用于操作图2和图3所示系统中的发动机的方法的步骤。
图6示出了与图3所示横截面相对应的、根据本发明替选实施例的发动机系统的横截面。
图7a-7d示出了根据本发明另一实施例的发动机中的气缸的横截面,其中,图7a-7b中的每个示出了气缸的重复循环的相应冲程中的气缸。
图8所示图表示出了作为气缸中的活塞移动的函数的、图7a-7d所示气缸中的事件。
图9a-9d示出了根据本发明的另一步实施例的发动机中的气缸的横截面,其中,图9a-9b中的每个示出了气缸的重复循环的相应冲程中的气缸。
具体实施方式
图1示出呈卡车或用于半拖车的拖拉机形式的车辆。应注意,所述车辆可以是各种替选类型,例如可以是汽车、公共汽车或者诸如轮式装载机这样的工作机器。所述车辆包括具有内燃发动机1的内燃系统,在该示例中,所述内燃发动机1是六冲程柴油发动机,如下所述。
如图2所示,该示例中的发动机系统中的发动机1包括直线布置的六个气缸3。
另外参考图3,其中示出了所述气缸3中的一个气缸。每个气缸3设置有连接到发动机的曲轴4的活塞301。所述系统进一步包括进气歧管5和排气引导件6,所述进气歧管5形成进气引导件,其被布置成将空气引导到气缸3,所述排气引导件6被布置成对来自气缸3的气体进行引导。
如图3所示,所述系统进一步包括用于第一燃料的第一容器701,所述第一燃料在该示例中是柴油燃料。在每个气缸处,第一喷射器702被设置成将第一燃料喷射到相应气缸3中。第一喷射器702被布置成被来自第一容器701的第一燃料所供应。为此,第一导管703被布置成:经由被布置成将第一燃料分布到所有第一喷射器702的共轨(未示出)和第一燃料泵704来实现第一容器701和第一喷射器702之间的连通。所述第一燃料泵可以例如是用于重型车辆柴油发动机的传统高压共轨系统类型,并且适合于传送高达2500巴或更大的喷射压力。所述第一燃料泵704可以包括例如一个或多个活塞旋转泵或单个活塞凸轮致动泵元件。
所述系统进一步包括用于第二燃料的第二容器801,所述第二燃料在该示例中是汽油。可替选地,所述第二燃料可以是一些其他的高辛烷值燃料,例如甲醇或甲烷。所述第二燃料的研究法辛烷值(RON)至少是80,优选至少是92,并且更优选地至少为95。
在每个气缸处,所述第二喷射器802被设置成将所述第二燃料喷射到相应的气缸3中。所述第二喷射器802被布置成被来自所述第二容器801的第二燃料所供应。为此,第二导管803被布置成经由第二燃料泵804来实现所述第二容器801和第二喷射器802之间的连通。所述第二燃料泵804和第二喷射器802可以是这样的类型:其通常被提供用于相对简单并且低成本的汽油直接喷射系统,例如用于私家车。
在每个气缸3中,火花塞10被布置成点燃所述气缸中的燃料和氧的混合物,如下所述。
所述系统进一步包括三效催化剂9,所述排气引导件6被布置成将来自所述气缸3的气体引导到所述三效催化剂9。所述三效催化剂9的上游设置有柴油颗粒过滤器11。所述系统也可以包括涡轮增压或涡轮复合系统(未示出),其在所述柴油颗粒过滤器11和三效催化剂9的上游具有位于所述排气引导件6中的涡轮,以提取能量,例如大家所熟知的用于使进气歧管5中的空气增压。
还参考图4。所述系统被布置成在每个气缸3中设置六冲程循环,其顺序为进气冲程IS、第一压缩冲程CS1、第一动力冲程PS1、第二压缩冲程CS2、第二动力冲程PS2和排气冲程ES。
再次参考图3,所述系统在每个气缸3中包括进气阀501,其被布置成控制相应的气缸3和进气歧管5之间的连通。所述系统进一步在每个气缸3中包括排气阀601,其被布置成控制相应的气缸3和排气引导件6之间的连通。所述系统进一步包括阀致动组件,其进而包括进气凸轮轴502和排气凸轮轴602,所述进气凸轮轴502具有用于致动所述进气阀501的进气凸轮凸部503,所述排气凸轮轴602具有用于致动所述排气阀601的排气凸轮凸部603。在其他实施例中,所述进气凸轮轴503和排气凸轮轴603可以被设置在共同的凸轮轴上。因为所述发动机适于六冲程循环,因此所述凸轮轴502、602被布置成旋转速度为所述凸轮轴4的转速的三分之一。
为了致动进气阀501,每个进气凸轮凸部503设置有相应的进气鼻部505,其被布置成提供相应的进气阀501的进气打开顺序IOS,如下所述。为了致动排气阀601,每个排气凸轮凸部603被设置有相应的排气鼻部605,其被布置成提供相应的排气阀601的排气打开顺序EOS,如下所述。所述排气凸轮凸部603进一步设置有引气鼻部604,用于提供排气阀601的引气打开顺序BOS,如下所述。所述引气鼻部604小于排气鼻部605。
阀致动组件进一步包括进气阀定相组件506,其被布置成对进气凸轮轴502进行凸轮定相,即,改变所述进气凸轮轴的旋转相对于所述凸轮轴4的旋转的相位。所述阀致动组件进也包括排气阀定相组件606,其被布置成对排气凸轮轴602进行凸轮定相,即,改变所述排气凸轮轴的旋转相对于所述凸轮轴4的旋转的相位。
控制单元21被布置成控制所述进气定相组件506和排气凸轮定相组件606。所述控制单元21被进一步布置成接收来自含氧传感器211的信号,所述含氧传感器呈氧传感器的形式,其位于排气引导件6中,并且适于测量排气引导件6中的排气中的氧比例。所述控制单元21也被布置成接收来自位于所述排气引导件6中的温度传感器213的信号。另外,所述控制单元21被布置成接收来自位于所述三效催化剂9中的温度传感器214的信号。
所述控制单元21也被布置成接收来自进气引导件5中的空气质量流量传感器212的信号。如大家所知,所述控制单元21适于基于发动机速度和空燃比来确定发动机的载荷。从本文示例可以理解,所述控制单元可以以下文所述的方式被布置成在扭矩输出、效率优化和排放控制的所有方面来控制两个连续燃烧。
如图2所示,所述系统进一步包括排气再循环导管12,其被布置成将来自排气引导件6的气体引导到进气歧管5。排气再循环阀121被布置成控制通过排气再循环导管12的连通。排气再循环阀121可由控制单元21控制。
也参考图5,其示出用于运行参考图2和图3所示系统中的发动机的方法中的步骤。参考所述气缸3中的一个气缸来描述所述方法,但是应理解的是,这里的步骤在所有气缸中都执行,并且根据气缸开火顺序来进行相位变化。
通过致动进气阀501的进气凸轮凸部503,从而空气在进气打开顺序IOS中被引入到气缸3中(S1)。如图4所示,进气打开顺序IOS的主要部分与进气冲程IS一致。在气缸3的第一压缩冲程CS1中,进气阀501被移动到关闭位置,并且空气被压缩(S2)。
如图4所示,在第一压缩冲程CS1结束时,第一燃料利用第一喷射器702被喷射(I1、S3)到气缸3中。可替选地,所述喷射I1、S3可以在第一动力冲程PS1开始时进行。随后,允许进行第一燃烧S4,其呈被喷射的第一燃料与作为氧化剂的压缩空气中的一部分氧进行扩散燃烧的形式。第一燃烧将在第一动力冲程PS1中向曲轴4产生动力。第一燃烧将产生包括二氧化碳(CO2)、分子氧(O2)、油烟和氮氧化物(NOx)的剩余物。如下所述,例如在分子氧和氮氧化物中可获得的氧在第二燃烧中被燃烧。
随后,在第二压缩冲程CS2中压缩所述剩余物(S5)。并且,在第二压缩冲程CS2期间,第二燃料借助于第二燃料喷射器802喷射(I2、S5)到气缸3中。在第二压缩冲程的中间之前不久进行第二燃料的所述喷射I2。在其他实施例中,在第二压缩冲程CS2开始时或在第一动力冲程PS1结束时进行第二燃料的所述喷射I2。被喷射的第二燃料与来自第一燃烧的剩余物混合。
随后,在第二压缩冲程CS2结束时或者在第二动力冲程PS2开始时,对火花塞10进行控制,以提供S6火花,从而提供:呈均匀电荷火花电荷SI形式的均匀电荷点火;和第二燃料与来自第一燃烧的剩余物中的氧的混合物的第二燃烧。
第二燃烧将在第二动力冲程PS2中向曲轴4产生动力。另外,第一燃烧提供有效的贫柴油运行,而第二燃烧可以使用剩余的氧,以使得整个循环的含氧值为1。由此,第二燃烧大体上是化学计量燃烧。另外,第二燃烧将消耗来自第一燃烧的剩余物中的氮氧化物以及油烟。从而与诸如通常用于柴油发动机的选择性催化还原(SCR)单元这样的复杂、昂贵并且庞大的排气处理单元相比,这能够使用相对简单且较小的三效催化剂9。在许多实施例中,循环中使用的第二燃料例如可以占到循环中的总燃料的15-20%。
随后,由第二燃烧产生的排气借助于排气打开顺序EOS在排气冲程ES期间从气缸3排出(S7)。
应注意的是,在替选实施例中,第二燃烧可以是诸如以下参考图6所示被设置为均匀电荷压缩点火(HCCI)或者局部均匀电荷压缩点火(PHCCI)。由此,不需要在气缸3中设置火花塞10。
借助于含氧传感器211,控制单元21确定由第二燃烧产生的排气中的氧含量(S8)。基于所确定的氧含量,控制单元21确定或调节随后循环中将被喷射(S5、I2)的第二燃料的量。因此,被喷射的第二燃料的量可以被连续调节用于第二燃烧,以在所述发动机系统的不同运行条件过程中维持化学计量燃烧。
借助于温度传感器213,所述控制单元21确定排气引导件6中的排气的温度(S9)。基于所确定的温度,所述控制单元21控制或调节第一燃料的喷射I1的正时以及发生第一燃料的喷射I1时所喷射的第一燃料的量。由此,可以控制来自第一燃烧的剩余物的温度,例如避免在第二燃烧冲程CS2中剩余物和第二燃料的混合物过早点火,即,避免所述混合物在用于均匀电荷点火的期望和有效正时或曲柄角之前发生点火。
如图4所示,设置排放阀601的引气打开顺序BOS,以桥接第一动力冲程PS1的结束和第二压缩冲程CS2的开始。控制单元21被布置成控制排放凸轮定相组件606,以调节打开顺序BOS和第二压缩冲程CS2的重叠。这用于调节第二压缩冲程CS2的压缩比。增加所述重叠将减小第二压缩冲程CS2的压缩比,反之亦然。
在通过HCCI或pHCCI提供第二燃料的点火的实施例中,如下文参考图6所示,可以调节引气功能,进而调节第二压缩冲程CS2的压缩比,以提供HCCI或pHCCI事件的优化正时。并且,在具有第二燃料的任何合适类型的点火的实施例中,第二压缩冲程CS2的压缩比的调节可以被用于发动机载荷和速度控制。因而,控制单元21可以进一步被布置成确定发动机的当前要求载荷(S10),并且至少部分地基于所要求的发动机载荷来调节第二压缩冲程CS2的压缩比。优选地,在相对较高的发动机载荷下,第二压缩冲程CS2的压缩比被控制成相对较低;在相对较低的发动机载荷下,第二压缩冲程CS2的压缩比被控制成相对较高,或者甚至被维持在几何柴油压缩比。
所述控制单元进一步被布置成使引气打开顺序BOS的正时与控制信号匹配,以临时打开排气再循环阀121,以将由引气打开顺序BOS所释放的剩余物经由排气再循环导管12引导到进气歧管5。
在替选实施例中,引气鼻部604可以被设置在进气凸轮凸部503上。由此,可以通过控制进气凸轮定相组件506来调节第二压缩冲程CS2的压缩比。在进一步替选实施例中,可以通过分开的附加阀来提供引气功能,所述分开的附加阀被布置成控制气缸与排气引导件6或进气歧管5之间的连通。这样的附件阀可以被上述排气或进气凸轮轴502、602上的引气鼻部604控制,或者它可以被液压或电控制。
所述方法也包括根据是否要求用于三效催化剂的冷启动过程来在两个运行发动机模式之间进行选择的步骤。更具体地,该实施例中的方法包括:控制单元21借助于三效催化剂中的温度传感器214确定催化剂9的温度(S11)。基于催化剂温度和所要求的发动机载荷,所述控制单元21确定发动机是应当在第一模式或还是在第二模式中以所要求的载荷运行(S12)。如果催化剂温度在用于所要求载荷的阈值以上,则发动机在第一模式中运行。然而,如果催化剂温度在用于所要求载荷的阈值以下,则发动机在用于催化剂9的冷启动过程的第二模式中运行。
与第一模式相比,在第二模式中,用于第一燃烧的第一燃料喷射(I1、S3)的量较小;并且第一模式相比,在第二模式中,用于第二燃烧的第二燃料喷射(I2、S5)的量较大。并且,在用于催化剂冷启动的第二模式中,排气凸轮定相组件606被控制成:与第一模式相比,增加第二动力冲程PS2和排气阀601的排气打开顺序EOS(图4)的重叠。
通过减小第一燃烧中的第一燃料的量,来自呈扩散燃烧形式的第一燃烧的剩余物中的氧将增加。与第一模式相比,在第二模式中,与所述增加量的氧相混合的第二燃烧中所增加的燃料量将提供由第二燃烧释放的更多能量。另外,排气打开顺序EOS和第二动力冲程PS2的增加的重叠将允许燃烧过程在排气引导件6中持续,并且由此增大三效催化剂9中的温度。这提供了三效催化剂9的极快冷启动过程。
参考图6,其示出了本发明的替选实施例。该实施例与参考图2-图5所示实施例具有相同特征,但存在以下不同:
所述系统进一步包括燃料重整组件20,这里也称为燃料裂解和重整组件,其被布置成对来自第一容器701的柴油燃料进行重整,以产生呈气体形式的具有高辛烷值的第二燃料。由此,可以将柴油重整成一氧化碳和氢气的混合物。所述燃料重整组件20适于提供将柴油燃料转化成高辛烷气体燃料的催化分解过程。所述燃料重整组件20可以由来自所述发动机系统的排气热所驱动。重整器供应导管201被布置成将来自第一容器701的第一燃料引导到所述燃料重整组件20。重整燃料导管202被布置成将来自燃料重整组件20的第二燃料引导到第二容器801。所述燃料重整组件20提供车载燃料转化功能,由此车辆可以在运行期间添加以单一燃料类型的燃料。
而且,图6中的发动机系统也适于提供作为均匀电荷压缩点火(HCCI)或均布均匀电荷压缩点火(pHCCI)的均匀电荷点火。因此,气缸3中不设置火花塞。
参考图7a-7d,其中示出根据本发明替选实施例的多气缸发动机20中的气缸3中的一个气缸。图7a-7d中的每个示出所述气缸的重复循环中的相应冲程中的气缸,如细下文进一步所述。每个气缸3设置有连接到被容纳在曲柄箱401中的曲轴4的活塞301。所述发动机与已知的曲柄箱扫气两冲程发动机具有相同的特征。所述曲柄箱401在相邻气缸之间被横向划分,以提供分开的、用于每个气缸的曲柄箱腔。所述发动机包括用于每个气缸的空气导管511,其被布置成将来自大气的空气引导到曲柄箱401,更具体地引导到用于相应气缸的曲柄箱腔。应理解的是,空气导管51的、用于分开的气缸的部分可以被部分地连接在连接导管中,并且被部分地设置为连接导管的分支,每个分支从所述连接导管延伸,直到用于相应气缸的曲柄箱腔。所述发动机进一步包括用于每个气缸的进气导管5,其被布置成将空气从曲柄箱401引导到气缸3,更具体地引导到用于相应气缸的曲柄箱腔。
在空气导管511中,呈控制阀512的形式的流动控制装置被布置成选择性地允许或阻挡通过空气导管511的流动。所述控制阀512被布置成由控制单元21(图7)所控制。这样的控制阀512被设置在从所述连接导管分支的每个空气导管部分中。
所述发动机也包括排气引导件6,其被布置成将来自所述气缸3的气体经由排气后处理系统(未示出)引导到大气。所述发动机进一步在每个气缸3中包括排气阀601,其被布置成控制相应的气缸3和排气引导件6之间的连通。所述发动机进一步包括排气阀致动组件(未示出),其例如具有被布置成旋转速度为曲柄轴4的旋转速度的一半的排气凸轮轴。
在所述气缸处,第一喷射器702被设置成将第一燃料喷射到所述气缸3中。所述第一喷射器702被布置成:经由被布置成将第一燃料分布到所有气缸中的第一喷射器的共轨(未示出)和第一燃料泵(未示出)而被来自第一容器(未示出)的第一燃料所供应。所述第一燃料泵可以例如是用于重型车辆柴油发动机的高压共轨系统类型。所述第一燃料泵适于传送高达2500巴或更多的喷射压力。所述第一燃料喷射器702可以是用于柴油发动机的适当类型。
第二容器(未示出)被提供用于第二燃料,例如汽油,或者一些其他高辛烷燃料,例如甲醇或甲烷。在每个气缸中,第二喷射器802被设置成将第二燃料喷射到所述气缸3中。所述第二喷射器802被布置成经由第二燃料泵(未示出)被来自第二容器801的第二燃料所供应。所述第二燃料泵和第二喷射器802可以是通常被提供用于相对简单并且低成本的汽油直接喷射系统(例如用于私家车)的类型。
也参考图8。所述发动机被布置成在每个气缸3中提供重复四冲程循环,其具有第一压缩冲程CS1、第一动力冲程PS1、第二压缩冲程CS2和第二动力冲程PS2的顺序。所述发动机被布置成在第二动力冲程PS2之后立即重复第一压缩冲程CS1。
如图7d中所示,当活塞301在第二压缩冲程CS2中朝向其上死点(TDC)位置移动时,控制阀512保持打开,并且空气经由空气导管511引入到曲柄箱401中。当所述活塞在第二压缩冲程CS2结束时到达TDC位置时,控制阀512关闭,并且控制阀在第二动力冲程PS2期间保持关闭,如图7a中所示。由此,曲柄箱401中的压力被增大。
进气引导件5被布置成在设置于气缸壁中的进气端口处与气缸3连通。应理解的是,可以在每个气缸中设置多于一个的进气端口。当活塞与其下死点(BDC)位置相距一定距离时,进气端口被活塞301堵塞。在图8所示的曲轴角间隔IPE期间,进气端口在靠近活塞301的BDC位置暴露。
排气阀致动组件被布置成:在第一动力冲程PS2结束和第一压缩冲程CS1开始时,提供排气阀601的排气打开顺序EOS(图8)。
通过在第二动力冲程PS2期间升高曲柄箱401中的压力,在第二动力冲程PS2结束和第一压缩冲程CS1开始时,空气经由进气引导件5引导到气缸。图7a示出了当允许进气引导件5和气缸之间的连通时、在第二动力冲程PS2结束时的气缸。同时,由下文所述第二燃烧产生的排气借助于排气打开顺序EOS从气缸3排出。由此,借助于活塞301和进气引导件5的相互作用以及排气阀601的致动,在第二动力冲程PS2结束和在第一压缩冲程CS1开始时提供扫气过程。
参考图7b。随着所述活塞在第一压缩冲程CS1期间朝向TDC位置移动,活塞301堵塞进气引导件5,排气阀601被关闭,并且所引入的空气被压缩。并且,随着所述活塞在第一压缩冲程CS1期间朝向TDC位置移动,空气导管511中的控制阀512被打开。
如图8所示,在第一压缩冲程CS1结束时,第一燃料借助于第一喷射器702被喷射I1到气缸3中。可替选地,所述喷射I1可以在第一动力冲程PS1开始时进行。随后,允许进行第一燃烧,所述第一燃烧呈如下形式:被喷射的第一燃料与作为氧化剂的、被压缩空气中的一部分氧的扩散燃烧。所述第一燃烧将在图7c所示的第一动力冲程PS1中向曲轴4产生动力。所述第一燃烧将产生包括二氧化碳(CO2)、分子氧(O2)、油烟和氮氧化物(NOx)的剩余物。
所述空气导管511中的控制阀512在第一动力冲程PS1期间保持打开。由此,将允许空气通过空气导管511从曲柄箱401溢出或流出。这将防止曲柄箱401中的压力升高。这意味着,在第一动力冲程结束时,当进气引导件5被暴露到气缸3时,将不存在任何压力迫使空气进入到气缸中。由此,通过在第一动力冲程PS1期间将控制阀512保持打开,从而防止空气被引入到气缸中。
来自所述第一燃烧的剩余物在第二压缩冲程CS2中被压缩。并且,在第二压缩冲程CS2期间,第二燃料借助于第二燃料喷射器802被喷射(I2)到气缸3中。在所述第二压缩冲程的中间之前不久提供第二燃料的所述喷射I2。被喷射的第二燃料与来自第一燃烧的剩余物混合。随后,利用来自第一燃烧的剩余物中的氧和第二燃料来提供均匀电荷压缩点火(HCCI)或局部均匀电荷压缩点火(PHCCI),以产生第二燃烧。所述第二燃烧将在第二动力冲程PS2向曲轴4产生动力。应理解的是,对于HCCI或pHCCI,气缸3中不设置火花塞。然而,在替选实施例中,火花塞10可以被布置在每个气缸3中,以点燃剩余物中的氧和燃料的混合物。
与以上参考图2-图6所述实施例类似,排气阀致动组件被布置成提供排气阀601的引气打开顺序BOS。如图8所示,排放阀601的引气打开顺序BOS被设置为桥接第一动力冲程PS1的结束和第二压缩冲程CS2的开始。由此,与第一压缩冲程CS1时的压缩比相比,可以在第二压缩冲程CS2时提供较低的压缩比,使得第二压缩冲程CS2的压缩比更适于用于第二燃烧的均匀电荷点火。
与以上参考图2-图6所述的实施例类似,例如具有1.15和3.0的含氧值的第一燃烧提供有效的贫柴油运行,而第二燃烧可以使用剩余的氧来为整个循环提供数值为1的含氧值。由此,第二燃烧大体上是化学计量燃烧。另外,第二燃烧将消耗来自第一燃烧的剩余物中的油烟以及氮氧化物。这能够在排气引导件6中使用相对简单并且少量的三效催化剂。
与以上参考图2-图6所述的实施例类似,含氧传感器可以被设置在排气引导件6中,并且含氧传感器可以被用于确定由第二燃烧产生的排气中的氧含量。基于所确定的氧含量,可以确定或调节在随后循环中被喷射I2的第二燃料的量。由此可以连续调节被喷射的第二燃料的量,以用于第二燃烧,从而在所述发动机系统的不同运行条件下的整个过程中维持化学计量燃烧。
并且,与以上参考图2-图6所述的实施例类似,可以确定排气引导件6中的排气的温度。基于所确定的温度,可以控制或调节第一燃料的喷射I1的正时和进行第一燃料的喷射I1时的第一燃料的量。由此,可以控制来自第一燃烧的剩余物的温度,以例如避免在第二燃烧冲程CS2中第二燃料和剩余物的混合物的提前点火。
此外,与以上参考图2-图6所述的实施例类似,可以调节打开顺序BOS和第二压缩冲程CS2的重叠,以调节第二压缩冲程CS2的压缩比,从而提供HCCI或pHCCI事件的最优正时和/或用于发动机载荷和速度控制。
另外,与以上参考图2-图6所述的实施例类似,可以被确定排气引导件6中的催化剂的温度,所述温度指示是否需要用于催化剂的冷启动过程,并且基于催化剂温度和所要求的发动机载荷,可以确定发动机是否应该在第一模式或第二模式中以所要求的载荷运行。
参考图9a-9d,其示出了根据本发明的进一步实施例的发动机中的气缸。除以下特征外,所述发动机与参考图7a-7d所述的发动机类似:
空气导管511被布置成经由压缩机513将来自大气的空气引导到曲柄箱401,更具体地引导到相应气缸的曲柄箱腔。用于各个气缸的空气导管511被部分地连接在连接导管中,所述连接导管中设置有压缩机513。在所述压缩机513的下游的分支点515处,空气导管511的多个部分从所述连接导管分支,每个分支从所述分支点515延伸,直到相应气缸的曲柄箱腔。
所述压缩机可以以任何适当方式驱动:例如所述压缩机可以是涡轮增压器的一部分,并且被布置成被排气引导件6中的涡轮机所驱动。在一些实施例中,作为压缩机的替代,可以在空气导管511中设置鼓风机。
此外,排放引导件514被布置成实现相应的空气导管511和大气之间的连通。空气导管511和排放引导件514之间的连接部位于压缩机513和曲柄箱401之间。此外,所述空气导管511和排放引导件514之间的连接部位于分支点515和曲柄箱401之间。流动控制装置包括位于所述压缩机和所述连接点之间且位于空气导管中的流动控制阀512和位于排放引导件514中的控制阀512,两个控制阀都被布置成由控制单元(未示出)控制。在替选实施例中,所述流动控制装置可以被设置成在所述连接部处呈三通阀形式的控制阀。
如图9d所示,当活塞301在第二压缩冲程CS2中朝向其TDC位置移动时,所述流动控制装置512被控制成实现所述压缩机513和曲柄箱401之间的连通,并且堵塞所述空气导管511和排放引导件514之间的连通。由此,来自所述压缩机513的空气被允许进入到曲柄箱401中。
当所述活塞在第二压缩冲程CS2结束时到达TDC位置时,所述流动控制装置512被控制成堵塞所述压缩机513和曲柄箱401之间的连通,并且堵塞所述空气导管511和排放引导件514之间的连通。如图9a所示,在第二动力冲程PS2期间,所述流动控制装置512被保持在该位置。由此,曲柄箱401中的压力得以增大。
通过在所述第一动力冲程PS2期间升高曲柄箱401中的压力,在第一动力冲程PS2结束和第一压缩冲程CS1开始时,空气经由进气引导件5引导到气缸。
如图9b所示,随着活塞在第一压缩冲程CS1期间朝向TDC位置移动,所述流动控制装置512被控制成堵塞所述压缩机513和曲柄箱401之间的连通,并且允许所述空气导管511和排放引导件514之间的连通。由此,来自大气的空气经由所述排放引导件514和所述空气导管511的一部分被吸入到曲柄箱401中。
如图9c所示,在所述第一动力冲程PS1期间,所述流动控制装置512被保持到位,以堵塞所述压缩机513和曲柄箱401之间的连通,并且允许所述空气导管511和排放引导件514之间的连通。由此,将允许空气通过所述排放引导件511从曲柄箱401溢出或流出。这将防止曲柄箱401中、更具体而言是用于相应气缸的曲柄箱腔中的压力升高。这意味着,在所述第一动力冲程结束时,当所述进气引导件5被暴露到所述气缸3时,将不存在任何压力迫使空气进入到气缸中。由此,通过将所述流动控制装置512控制成允许空气在所述第一动力冲程PS1期间通过所述排放引导件514从曲柄箱401流出,从而防止空气被引入到气缸中。
作为参考图7a-7d所述实施例的进一步修改,替代曲柄箱扫气,所述发动机可以被布置成在不使空气经由曲柄箱经过的情况下将空气引入到气缸中。例如,所述发动机可以设置有用于每个气缸的进气引导件,其被布置成将来自大气的空气引导到相应的气缸。在进气引导件中可以被布置压缩机或鼓风机,以迫使空气进入气缸中。与参考图7a-9d所述的发动机类似,可以布置不进行曲柄箱扫气的发动机,以提供具有第一压缩冲程、第一动力冲程、第二压缩冲程和第二动力冲程的循环。优选地,在每个进气引导件中包括进气阀的流动控制装置被布置成在第二动力冲程结束和在第一压缩冲程开始时允许空气到达相应气缸,但是在第一动力冲程结束和在第二压缩冲程开始时防止空气到达相应气缸。在多气缸发动机中,可以连接所述进气引导件的多个部分,以形成连接导管,其中设置有鼓风机的压缩机。每个均呈相应的所述控制阀的所述进气引导件的多个部分可以从所述连接导管延伸到相应的气缸。
应理解的是,本发明不限于附图所示和上述的实施例;相反,本领域的技术人员将意识到,在所附权利要求的范围内,可以做出许多改变和变型。
每个实施例可以由以下条款限定:
1.一种用于运行活塞式内燃发动机的方法,包括
-将空气引入到所述发动机的气缸(3)中(S1,IOS),
-在所述气缸(3)的第一压缩冲程(CS1)中压缩所述空气,
-将第一燃料喷射到所述气缸(3)中(S3,I1),
-允许被喷射的所述第一燃料与作为氧化剂的、所述压缩空气中的一部分氧进行第一燃烧(S4),以在所述第一压缩冲程(CS1)之后的第一动力冲程(PS1)中向所述发动机的曲轴(4)产生动力,并且产生含氧剩余物,以及
-在所述第一动力冲程(PS1)之后的第二压缩冲程(CS2)中压缩(S5)所述剩余物,
-其特征在于,将与所述第一燃料不同类型的第二燃料喷射到所述气缸(3)中(S5,I2),并且允许所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物中的氧进行第二燃烧,以在所述第二压缩冲程(CS2)之后的第二动力冲程(PS2)中向所述发动机的所述曲轴(4)产生动力,并且
-通过对在所述喷射第二燃料的步骤中喷射的第二燃料的量进行控制,以便使所述第二燃烧是化学计量燃烧。
2.根据条款1所述的方法,其特征在于,通过压缩点火来提供所述第一燃烧。
3.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第一燃料的所述喷射形成呈扩散燃烧形式的所述第一燃烧。
4.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第一燃料是柴油燃料。
5.根据条款4所述的方法,其特征在于,从容器(701)供应用于所述柴油燃料的所述喷射(S3,I1)的所述柴油燃料,并且对来自所述容器(701)的柴油燃料进行重整,以产生呈汽油的形式的所述第二燃料。
6.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,通过对所述第一燃料的所述喷射(S3,I1)的正时进行控制,和/或通过控制在所述第一燃料的所述喷射(S3,I1)时所喷射的所述第一燃料的量,从而控制所述剩余物的温度。
7.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,利用所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物中的氧的预混合物来提供所述第二燃烧。
8.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,通过均匀电荷点火来提供所述第二燃烧。
9.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,通过均匀电荷压缩点火、局部均匀电荷压缩点火或均匀电荷火花点火来提供所述第二燃烧。
10.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第二燃料是高辛烷燃料。
11.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,所述第二燃料具有至少80的研究法辛烷值(RON)。
12.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述第一动力冲程(PS1)结束时或在所述第二压缩冲程(CS2)中提供所述第二燃料的所述喷射(S5,I2)。
13.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述第一动力冲程(PS1)结束时或在所述第二压缩冲程(CS2)开始时提供所述第二燃料的所述喷射(S5,I2)。
14.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述第二压缩冲程(CS2)结束时的所述上死点(TDC)位置之前的90曲轴度之前提供所述第二燃料的所述喷射(S5,I2)。
15.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述第二压缩冲程(CS2)开始时的所述下死点(BDC)之后提供所述第二燃料的所述喷射(S5,I2)。
16.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,确定由所述第二燃烧产生的排气中的氧含量(S8),并且基于所确定的氧含量来确定第二燃料的量,由此使得所喷射(S5,I2)的所述第二燃料的量是所述确定的量。
17.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述第二动力冲程(PS2)之后的排气冲程(ES)期间,从所述气缸(3)排出(S7)由所述第二燃烧产生的排气,并且允许所述排气被引导到三效催化剂(9)。
18.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,所述剩余物中的所述氧至少被部分地作为所述剩余物中的氮氧化物(NOx)的一部分来提供。
19.根据前述条款中的任一项所述的方法,其特征在于,调节所述第二压缩冲程(CS2)的压缩比。
20.根据条款19所述的方法,其中,所述发动机包括用于将空气引导到所述气缸(3)的进气歧管(5)、用于引导来自所述气缸(3)的气体的排气引导件(6)和用于控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)或所述进气歧管(5)之间的连通的阀(501,601),所述方法包括:通过调节所述阀(501,601)的打开顺序(BOS)和所述第二压缩冲程(CS2)的重叠,从而调节所述压缩比。
21.根据条款20所述的方法,其中,所述发动机包括具有用于致动所述阀(501,601)的凸轮凸部(503,603)的凸轮轴(502,602),所述方法包括通过所述凸轮轴(502,602)的凸轮定相来调节所述重叠。
22.根据条款19-21中的任一项所述的方法,其特征在于,确定所述发动机的要求载荷,并且至少部分地基于所要求的发动机载荷来调节所述压缩比。
23.根据前述条款中的任一项所述的方法,其中,所述发动机包括被布置成将气体从所述气缸(3)引导到排气处理装置(9)的排气引导件(6),所述方法包括:确定所述发动机的要求载荷,确定所述排气处理装置(9)的温度,并且基于所确定的温度来确定是否在第一模式或第二模式中以要求载荷运行所述发动机,所喷射(I1)的用于所述第一燃烧的第一燃料量在所述第二模式中小于所述第一模式,和/或所喷射(I2)的用于所述第二燃烧的第二燃料量在所述第二模式中大于所述第一模式。
24.根据条款23所述的方法,其中,所述发动机设置有用于控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通的阀(601),所述方法包括:对所述阀(601)的打开顺序(EOS)与所述第二动力冲程(PS2)的重叠进行控制,以使其在所述第二模式中大于所述第一模式。
25.根据条款24所述的方法,其中,所述发动机包括具有用于致动所述阀(601)的凸轮凸部(605)的凸轮轴(602),所述方法包括通过所述凸轮轴(602)的凸轮定相来控制所述重叠。
26.一种计算机程序,所述计算机程序包括程序代码装置,用于当所述程序在计算机上运行时执行根据条款1-25中的任一项所述的步骤。
27.一种携带计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括程序代码装置,用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据条款1-25中的任一项所述的步骤。
28.一种控制单元,所述控制单元被构造成执行根据条款1-25中的任一项所述方法的步骤。
29.一种内燃发动机系统,包括:具有连接到曲轴(4)的活塞(301)的气缸(3)、布置成引导空气到所述气缸(3)的进气歧管(5)、布置成引导来所述自气缸(3)的气体的排气引导件(6)、第一容器(701)、布置成将从所述第一容器(701)供应的第一燃料喷射到所述气缸(3)中的第一喷射器(702)、第二容器(802)和布置成将从所述第二容器(802)供应的第二燃料喷射到所述气缸(3)中的第二喷射器(802),所述系统被布置成提供具有如下顺序的六冲程循环:第一压缩冲程(CS1)、第一动力冲程(PS1)、第二压缩冲程(CS2)和第二动力冲程(PS2),其特征在于,所述系统包括三效催化剂(9),所述排气引导件(6)被布置成将来自所述气缸(3)的气体引导到所述三效催化剂(9)。
30.根据条款29所述的系统,其特征在于,所述系统包括用于确定由所述第二燃烧产生的排气中的氧含量的装置(211)。
31.根据条款30所述的系统,其特征在于,所述用于确定氧含量的装置包括含氧传感器(211)。
32.根据条款29-31中的任一项所述的系统,其特征在于,所述系统包括进气阀(501)和排气阀(601),所述进气阀(501)和排气阀(601)分别被布置成控制所述气缸(3)和所述进气歧管(5)之间的连通和所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通,所述系统进一步包括阀致动组件(502,602,503,603,506,606),其被布置成调节所述进气阀(501)和/或所述排气阀(601)的打开顺序(BOS)与所述第二压缩冲程(CS2)的重叠。
33.根据条款32所述的系统,其特征在于,所述阀致动组件包括至少一个凸轮轴(502,602),所述至少一个凸轮轴(502,602)具有用于致动所述进气阀(501)的进气凸轮凸部(503)和用于致动所述排气阀(601)的排气凸轮凸部(603),所述凸轮轴(502,602)被布置成以所述曲轴(4)的旋转速度的三分之一的速度旋转,所述凸轮轴(502,602)被布置用于凸轮定相功能,所述进气凸轮凸部(503)和/或所述排气凸轮凸部(603)设置有分别用于提供所述进气阀(501)和/或所述排气阀(601)的所述打开顺序(BOS)的鼻部(604),由此所述凸轮定相功能被布置成调节所述打开顺序(BOS)和所述第二压缩冲程(CS2)的所述重叠。
34.根据条款29-33中的任一项所述的系统,其特征在于,所述系统进一步包括:排气阀(601),所述排气阀被布置成控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通;和阀致动组件(602,603,606),所述阀致动组件被布置成调节所述排气阀(601)的打开顺序(EOS)和所述第二动力冲程(PS2)的重叠。
35.根据条款34所述的系统,其特征在于,所述阀致动组件包括至少一个凸轮轴(502,602),所述至少一个凸轮轴(502,602)具有用于致动所述排气阀(601)的排气凸轮凸部(603),所述凸轮轴(502,602)被布置成以所述曲轴(4)的旋转速度的三分之一的速度旋转,所述凸轮轴(502,602)被布置用于凸轮定相功能,所述排气凸轮凸部(603)设置有用于提供所述排气阀(601)的所述打开顺序(EOS)的鼻部(605),由此所述凸轮定相功能被布置成调节所述打开顺序(EOS)和所述第二动力冲程(PS2)的所述重叠。
36.根据条款29-35中的任一项所述的系统,其特征在于,所述第一燃料是柴油燃料,所述系统包括燃料重整组件(20),所述燃料重整组件被布置成使来自所述第一容器(701)的所述柴油燃料发生裂解,以产生呈汽油的形式的所述第二燃料,所述第二容器(802)被布置成接收来自所述燃料重整组件(20)的汽油。
37.一种车辆,所述车辆具有根据条款29-36中的任一项所述的内燃发动机系统。

Claims (32)

1.一种用于运行活塞式内燃发动机的方法,包括:
-将空气引入到所述发动机的气缸(3)中(S1,IOS),
-在所述气缸(3)的第一压缩冲程(CS1)中压缩所述空气,
-在所述第一压缩冲程(CS1)之后的第一动力冲程(PS1)中,利用所述压缩空气中的一部分氧作为氧化剂,将燃料提供到所述气缸(3)中(S3,I1)来进行第一燃烧,从而产生含氧剩余物,
-在所述第一动力冲程(PS1)之后的第二压缩冲程(CS2)中,对所述剩余物进行压缩(S5),以及
-在所述第二压缩冲程(CS2)之后的第二动力冲程(PS2)中,利用所述剩余物中的至少一部分氧作为氧化剂,从而在所述第一燃烧之后将燃料到所述气缸(3)中(S5,I2)来进行第二燃烧,
-其特征在于,在所述第二动力冲程之后立即重复所述第一压缩冲程,并且在所述第二动力冲程结束时和/或在所述第一压缩冲程开始时将空气引入到所述气缸中。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第二动力冲程结束和/或在重复的所述第一压缩冲程开始时,在所述气缸中进行扫气过程。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,防止在所述第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到所述气缸中。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述发动机是曲柄箱扫气发动机,其中,设置进气引导件(5)来将空气从所述发动机的曲柄箱(401)引导到所述气缸(3),其中,设置空气导管(511)来将空气引导到所述曲柄箱(401),其中,防止在所述第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到所述气缸中的步骤包括:在所述第一动力冲程期间,对用于所述空气导管(511)的流动控制装置(512)进行控制,以允许空气从所述曲柄箱逃离。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是与所述第一燃料的类型不同的第二燃料。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,对被提供用于所述第二燃烧的燃料量进行控制,以使所述第二燃烧是化学计量燃烧。
7.一种用于运行活塞式内燃发动机的方法,包括
-将空气引入到所述发动机的气缸(3)中(S1,IOS),
-在所述气缸(3)的第一压缩冲程(CS1)中压缩所述空气,
-将第一燃料喷射到所述气缸(3)中(S3,I1),
-允许被喷射的所述第一燃料与作为氧化剂的、所述压缩空气中的一部分氧进行第一燃烧(S4),从而在所述第一压缩冲程(CS1)之后的第一动力冲程(PS1)中向所述发动机的曲轴(4)产生动力,并且产生含氧剩余物,以及
-在所述第一动力冲程(PS1)之后的第二压缩冲程(CS2)中,对所述剩余物进行压缩(S5),
-其特征在于,将与所述第一燃料不同类型的第二燃料喷射到所述气缸(3)中(S5,I2),并且允许被喷射的所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物的氧进行第二燃烧,以在所述第二压缩冲程(CS2)之后的第二动力冲程(PS2)中向所述发动机的所述曲轴(4)产生动力,以及
-通过对喷射所述第二燃料的步骤中所喷射的第二燃料的量进行控制,以使所述第二燃烧是化学计量燃烧。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,当已经完成所述第一压缩冲程的至少主要部分时,被提供用于所述第一燃烧的燃料被喷射到所述空气中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是柴油燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是与所述第一燃料不同类型的第二燃料,所述方法包括:从容器(701)供应所述柴油燃料,以用于所述柴油燃料的所述喷射(S3,I1),并且对来自所述容器(701)的柴油燃料进行重整,以产生呈汽油形式的所述第二燃料。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是第二燃料,所述方法包括:通过控制所述第一燃料的所述喷射(S3,i1)的正时和/或通过控制所述第一燃料的喷射(S3,I1)时所喷射的所述第一燃料的量,从而控制所述剩余物的温度。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是第二燃料,其中,在所述第二燃料与作为氧化剂的、所述剩余物中的氧进行预混合时提供所述第二燃烧。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是第二燃料,其中,在所述第二压缩冲程(CS2)结束时的所述上死点(TDC)位置之前的90曲轴度之前,进行所述第二燃料的所述喷射(S5,I2)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是第二燃料,所述方法包括:确定由所述第二燃烧产生的排气中的氧含量(S8),并且基于所确定的氧含量来确定第二燃料的量,由此所喷射(S5,I2)的第二燃料的量是所述确定的量。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,将所述第二燃烧产生的排气从所述气缸(3)排出(S7),并且允许所述排气被引导到三效催化剂(9)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其特征在于,提供所述第二压缩冲程(CS2)的压缩比,所述第二压缩冲程(CS2)的压缩比低于所述第一压缩冲程(CS1)的压缩比。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述发动机包括进气引导件(5)、排气引导件(6)和阀(501,601),所述进气引导件(5)用于将空气引导到所述气缸(3),所述排气引导件(6)用于引导来自所述气缸(3)的气体,所述阀(501,601)用于控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)或所述进气引导件(5)之间的连通,所述方法包括:通过提供所述第二压缩冲程(CS2)和所述阀(501,601)的打开顺序(BOS)的重叠来提供所述压缩比差。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述发动机包括被布置成将来自所述气缸(3)的气体引导到排气处理装置(9)的排气引导件(6),被提供用于所述第一燃烧的燃料是第一燃料,被提供用于所述第二燃烧的燃料是第二燃料,所述方法包括:确定所述发动机的要求载荷,确定所述排气处理装置(9)的温度,并且基于所确定的温度来确定是否在第一模式或第二模式下以所述要求载荷来运行所述发动机,在所述第二模式下被提供(I1)用于所述第一燃烧的第一燃料的量小于所述第一模式,和/或在所述第二模式下被提供(I2)用于所述第二燃烧的第二燃料的量大于所述第一模式。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述发动机被设置有阀(601),所述阀(601)用于控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通,所述方法包括:对所述第二动力冲程(PS2)和所述阀(601)的打开顺序(EOS)的重叠进行控制,以使其在所述第二模式下大于所述第一模式。
19.一种计算机程序,所述计算机程序包括程序代码工具,用于当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1-18中的任一项所述的步骤。
20.一种携带计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括程序代码装置,用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1-18中的任一项所述的步骤。
21.一种控制单元,所述控制单元被构造成执行根据权利要求1-18中的任一项所述方法的步骤。
22.一种内燃发动机系统,包括气缸(3)、进气引导件(5)、排气引导件(6)、第一容器(701)、第一喷射器(702)、第二容器(802)、第二喷射器(802),所述气缸(3)具有连接到曲轴(4)的活塞(301),所述进气引导件(5)被布置成将空气引导到所述气缸(3),所述排气引导件(6)被布置成对来自所述自气缸(3)的气体进行引导,所述第一喷射器(702)被布置成将从所述第一容器(701)供应的第一燃料喷射到所述气缸(3)中,所述第二喷射器(802)被布置成将从所述第二容器(802)供应的第二燃料喷射到所述气缸(3)中,所述系统被布置成提供具有如下顺序的循环:第一压缩冲程(CS1)、第一动力冲程(PS1)、第二压缩冲程(CS2)和第二动力冲程(PS2),
其特征在于,所述系统包括三效催化剂(9),所述排气引导件(6)被布置成将来自所述气缸(3)的气体引导到所述三效催化剂(9)。
23.根据权利要求22所述的系统,其特征在于,所述气缸被布置成在所述气缸的所述第一压缩冲程(CS1)中对来自所述进气引导件(5)的空气进行压缩,第一喷射器适于在所述第一压缩冲程结束时的所述活塞的上死点(TDC)位置处将所述第一燃料喷射到所述空气中。
24.根据权利要求22-23中的任一项所述的系统,其特征在于,所述系统包括用于确定由所述第二燃烧所产生的排气中的氧含量的装置(211)。
25.根据权利要求24所述的系统,其特征在于,所述用于确定氧含量的装置包括含氧传感器(211)。
26.根据权利要求22-25中的任一项所述的系统,其特征在于,所述系统包括进气阀(501)和排气阀(601),所述进气阀(501)和排气阀(601)被布置成分别控制所述气缸(3)和所述进气引导件(5)之间的连通和所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通,所述系统进一步包括阀致动组件(502,602,503,603,506,606),所述阀致动组件(502,602,503,603,506,606)被布置成调节所述进气阀(501)和/或所述排气阀(601)的打开顺序(BOS)与所述第二压缩冲程(CS2)的重叠。
27.根据权利要求22-26中的任一项所述的系统,其特征在于,所述系统进一步包括排气阀(601)和阀致动组件(602,603,606),所述排气阀被布置成控制所述气缸(3)和所述排气引导件(6)之间的连通,所述阀致动组件被布置成调节所述排气阀(601)的打开顺序(EOS)和所述第二动力冲程(PS2)的重叠。
28.根据权利要求22-27中的任一项所述的系统,其特征在于,所述第一燃料是柴油燃料,所述系统包括燃料重整组件(20),所述燃料重整组件被布置成使来自所述第一容器(701)的所述柴油燃料发生裂解,以产生呈汽油的形式的所述第二燃料,所述第二容器(802)被布置成接收来自所述燃料重整组件(20)的汽油。
29.一种内燃发动机,所述内燃发动机包括气缸(3)、进气引导件(5)、排气引导件(6),所述气缸(3)具有连接到曲轴(4)的活塞(301),所述进气引导件(5)被布置成将空气引导到所述气缸(3),所述排气引导件(6)被布置成对来自所述气缸(3)的气体进行引导,所述发动机被布置成重复地进行具有如下顺序的循环:第一压缩冲程(CS1)、具有第一燃烧的第一动力冲程(CS2)、第二压缩冲程(CS2)和具有第二燃烧的第二动力冲程(PS2),其特征在于,所述发动机被布置用于在所述第二动力冲程之后立即重复所述第一压缩冲程,所述发动机被布置成在所述第二动力冲程结束时和/或在第一压缩冲程开始时将来自所述进气引导件(5)的空气引入到所述气缸中,并且所述发动机包括用于防止在所述第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到所述气缸中的装置。
30.根据权利要求29所述的发动机,其特征在于,所述发动机是曲柄箱扫气发动机,其中,所述进气引导件(5)被布置成将空气从容纳所述曲轴(4)的曲柄箱(401)引导到所述气缸(3),其中,空气导管(511)被布置成将空气引导到所述曲柄箱(401),其中,所述用于防止在所述第一燃烧和第二燃烧之间将空气引入到所述气缸中的装置包括所述空气导管(511)中的控制阀(512)。
31.根据权利要求29-30中的任一项所述的发动机,其特征在于,所述发动机包括第一喷射器(702)和第二喷射器(802),所述第一喷射器(702)被布置成将燃料喷射到所述气缸(3)中,以用于所述第一燃烧,所述第二喷射器(802)被布置成将燃料喷射到所述气缸(3)中,以用于所述第二燃烧。
32.一种车辆,所述车辆具有根据权利要求22-28中的任一项所述的内燃发动机系统或根据权利要求29-31中的任一项所述的内燃发动机。
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