CN113508223A - 用于减轻内燃机中的早燃的方法 - Google Patents
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Abstract
根据本公开的一个或多个实施例的内燃机可包含具有汽缸盖和汽缸侧壁的发动机汽缸，和在所述发动机汽缸内往复运动的活塞。所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁可至少部分地限定燃烧室。所述内燃机还可包含定位成将燃料直接喷射到所述燃烧室中的燃料喷射器。所述内燃机可进一步包含与所述燃料喷射器成电子连通的发动机控制模块。所述发动机控制模块可确定所述内燃机是否在对应于可能发生超级爆震条件的条件下操作，且命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在多个喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求标题为“具有早燃减轻控制的内燃机和其操作的方法(InternalCombustion Engines Having Pre-Ignition Mitigation Controls and Methods forTheir Operation)”且在2019年2月20日提交的美国专利申请第16/280,526号的优先级，所述专利申请的内容以其全文并入本文中。
技术领域
本公开涉及内燃机，且更具体来说，涉及具有早燃减轻控制的内燃机。
背景技术
强制感应内燃机包含在进气冲程期间对进气歧管加压以增加进入燃烧室的空气的质量的超级增压器或涡轮增压器。在某些操作条件下，此类发动机易于产生超级爆震，超级爆震是燃烧室中的空气燃料混合物早燃的条件，早燃导致可能损坏发动机组件的高汽缸压力。因此，可能需要包含早燃减轻控制的内燃机。
发明内容
如本文中所公开，内燃机可包含早燃减轻控制，所述早燃减轻控制检测空气燃料混合物的早燃的条件有可能何时发生，且在分开喷射模式下操作燃料喷射器，在分开喷射模式下，在进气和压缩冲程期间在多个脉冲中将燃料喷射到燃烧室中。举例来说，燃料的喷射可在两个、三个或甚至更多个个别脉冲(在本文中有时称作初级、次级和三级脉冲)中发生。可将空气燃料比维持在化学计量比或接近化学计量比，以维持高催化转化效率，如一氧化碳、未燃尽的碳氢化合物和氮的氧化物的催化转化。在压缩冲程中较晚喷射燃料可降低存在于燃烧室中的空气燃料混合物的温度，这可降低空气燃料混合物开始早燃的倾向。在压缩冲程中较晚添加燃料还可使燃烧室骤冷以减少或消除原本可能已发生的任何早燃。通过在分开喷射模式下操作燃料喷射器，可防止空气燃料混合物的早燃，由此中断超级爆震条件形成。通过管理燃料喷射定时、压力和持续时间，在分开喷射模式下喷射燃料可对发动机功率、噪声和燃料消耗具有最小不良影响。
在一个或多个实施例中，一种内燃机可包括：发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；一个或多个燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和发动机控制模块，其与所述一个或多个燃料喷射器成电子连通。所述发动机控制模块可包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
在一个或多个额外实施例中，一种操作内燃机的方法可包括：用发动机控制模块确定内燃机是否在对应于可能发生超级爆震条件的条件下操作；和用燃料喷射器将燃料直接喷射到包括发动机汽缸和在所述发动机汽缸内往复运动的活塞的燃烧室中，所述发动机汽缸包括汽缸盖和汽缸侧壁。可在分开喷射模式下将所述燃料喷射到所述燃烧室中，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
在一个或多个额外实施例中，发动机汽缸可包括汽缸盖和汽缸侧壁；活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和发动机控制模块，其与所述燃料喷射器成电子连通。所述发动机控制模块可包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内，较佳地维持在所述化学计量比的1％内。
本公开中所公开的技术的额外特征和优点将在以下具体实施方式中阐述，且将部分由所属领域的技术人员从所述描述而显而易见或通过实践如本公开中所描述的技术(包含以下具体实施方式、权利要求书以及附图)而认识到。
附图说明
对本公开的特定实施例的以下详细描述在结合以下附图时可最好地理解，在附图中用类似的参考数字指示类似的结构且在附图中：
图1根据本文中所描述的一个或多个实施例示意性地描绘内燃机的发动机汽缸的一部分的横截面视图；
图2根据本文中所描述的一个或多个实施例示意性地描绘具有初级喷射脉冲的燃料递送时间表；
图3根据本文中所描述的一个或多个实施例示意性地描绘具有初级喷射脉冲和次级喷射脉冲的燃料递送时间表；且
图4根据本文中所描述的一个或多个实施例示意性地描绘具有初级喷射脉冲、次级喷射脉冲和三级喷射脉冲的燃料递送时间表。
现将更详细参考各种实施例，其中的一些实施例在附图中说明。在可能的情况下，相同参考编号将贯穿图式用以指代相同或类似部件。
具体实施方式
本文中描述具有超级爆震减轻控制的内燃机和其操作的方法。发动机可包含可确定发动机是否在超级爆震条件可形成的发动机条件下操作的发动机控制模块，且在检测到这种发动机操作条件后，发动机控制模块选择在分开喷射模式下操作燃料喷射器的燃料时间表，在所述分开喷射模式下，燃料在多个离散脉冲(例如，两个、三个或甚至更多个离散脉冲)中喷射到燃烧室中。与常规单个脉冲喷射相比，较晚脉冲在发动机定时中可能较晚。在压缩冲程中较晚将燃料的一部分喷射到燃烧室中可中断超级爆震条件的形成。
如本文中所描述，火花点火内燃机中的超级爆震是指通过早燃启动燃烧的燃烧室中的空气燃料混合物的不规律燃烧的发生。‘早燃’表示在火花定时之前由除火花之外的‘热点’触发的空气燃料混合物的燃烧。然而，取决于燃烧室内的早燃定时和早燃位置，早燃可引起不同燃烧现象，包含非爆震燃烧。可导致超级爆震的早燃通常在低速和高负载发动机操作条件下发生。
当逐循环评估发动机时，超级爆震条件呈现零星地发生，且因此对是否将发生超级爆震条件的准确预测可能不直接与单独的发动机操作条件相关。因此，在一些循环中，超级爆震可能不在对应于早燃和超级爆震条件的形成的发动机操作条件下发生。然而，如本文中所论述，可选择内燃机以控制已知形成超级爆震条件的发动机操作条件下的超级爆震条件。在这种发动机操作条件下，早燃和所引起的超级爆震条件具有较高形成可能性。
超级爆震不同于常规发动机爆震，这归因于在火焰传播消耗燃烧室中的废气之前空气燃料混合物的废气的自燃。
如本文中所使用，“所指示平均有效压力”(IMEP)是指在完整发动机循环内平均化的发动机汽缸内的测得压力。IMEP为发动机正功的测量值。可使用汽缸内压力感测设备测量发动机汽缸内的压力。
如本文中所使用，“变化係数(CoV)”为内燃机的逐循环变化性的测量值。可通过将所取样循环的数目上测量的IMEP的标准偏差除以所取样循环的数目上的IMEP的平均值来计算CoV。
参考图1，描绘内燃机100的一部分的示意性图示。特定来说，图1描绘内燃机100的单个发动机汽缸110。然而，如所属领域的技术人员所理解，内燃机100可包括众多发动机汽缸，如发动机汽缸110，其可沿着一个或多个曲柄轴的长度布置成各种配置，如图1中所描绘的曲柄轴180。
内燃机100可包括至少发动机汽缸110、进气口171、排气口173和活塞120。进气口171通过进气阀172调节，所述进气阀172定位成选择性地打开和关闭与进气歧管140一起连接到发动机汽缸110的进气口171。类似地，排气口173通过排气阀174调节，所述排气阀174定位成选择性地打开和关闭与排气歧管150一起连接到发动机汽缸110的排气口173。
由发动机汽缸110限定在顶部和侧面上和由活塞120限定在底部上的体积称为燃烧室122。进气口171和排气口173允许空气、空气燃料混合物和/或燃烧产物在整个发动机循环中在各种时间进入和离开燃烧室122。火花塞118包含定位在燃烧室122处以在定时电突发中提供燃烧起始的电极。在一些实施例中，火花塞118可定位在燃烧室122的中心处或靠近所述中心(例如，相对于圆柱形发动机汽缸110的壁的径向中心处或靠近所述径向中心)。
在一些实施例中，进气阀172和/或排气阀174连接到一个或多个凸轮或凸轮轴(未在图1中描绘)，其可用于选择性地打开和关闭进气阀172和/或排气阀174，进而维持相应进气口171和排气口173随发动机操作的选择性打开和关闭。活塞120可通过连杆182联接到曲柄轴180。发动机汽缸110可包括汽缸盖114和汽缸侧壁112。进气口171和排气口173可定位在汽缸盖114上。另外，燃料喷射器116和火花塞118可定位在汽缸盖114中且延伸到燃烧室122中，使得燃料喷射器116和火花塞118可作用于存在于燃烧室122内的空气和/或空气燃料混合物。火花塞118可以电子方式耦合到点火系统119，所述点火系统119经由火花塞118充电且接着放电。
内燃机100可通过在压缩和膨胀冲程期间存在于燃烧室122内的空气燃料混合物的反复燃烧来操作。空气燃料混合物的燃烧对燃烧室122加压，这使得活塞120远离汽缸盖114平移。活塞120的平移使曲柄轴180旋转。当活塞120远离汽缸盖114平移时，将燃烧室122中的来自空气燃料混合物的燃烧的压升引导到曲柄轴180的旋转中。曲柄轴180可旋转穿过上止点位置(对应于活塞120相对于汽缸盖114的最近位置)和下止点位置(对应于活塞120相对于汽缸盖114的最远位置)。在一个或多个实施例中，内燃机100可作为四冲程发动机操作，但预期其它发动机配置。在这种实施例中，进气、压缩、做功和排气冲程以规则且依序的方式循环。在进气冲程中，活塞向下移动且空气和/或燃料可通过进气口171进入燃烧室122。在压缩冲程中，当活塞120朝向汽缸盖114移动时，压缩空气和/或燃料。燃料还在进气和/或压缩冲程期间喷射到燃烧室122中。在做功冲程中，通过燃烧的空气燃料混合物迫使活塞远离汽缸盖114，所述燃烧的空气燃料混合物由于空气燃料混合物的燃烧而处于高温和高压下。在排气冲程中，活塞120朝向汽缸盖114移动以通过排气口173将废气(燃烧反应的产物)引导出燃烧室122。
内燃机100还可包含接近于进气歧管140定位的压缩器90。压缩器90增大在进气歧管140中的空气的压力，使得较大质量的空气可在进气冲程期间引导到燃烧室122中。压缩器90可联接到定位在排气歧管150内的涡轮机(未展示)。涡轮机从燃烧产物提取能量且使用所述能量对引导到进气歧管140中的空气加压。这种压缩器90和涡轮机系统称为“涡轮增压器”。在其它实施例中，压缩器90可联接到内燃机100的旋转硬件，例如曲柄轴180。这种以旋转方式联接的压缩器90称为“机械增压器”。
内燃机100还可包含发动机控制模块80。发动机控制模块80可包含处理器82和存储计算机可读指令集的存储器84。发动机控制模块80与内燃机100的各种组件成电子连通，所述组件包含燃料喷射器116、与火花塞118成电子连通的点火系统119、各种发动机传感器(如节流位置传感器(未展示)、进气歧管压力和温度传感器(未展示))，和在其旋转范围内检测曲柄轴180的角定向的曲柄角传感器181。发动机控制模块80可评估各种发动机传感器以确定发动机的操作条件和来自操作者的功率需求。发动机控制模块80可通过控制燃料喷射器116来修改递送到燃烧室122的燃料的定时和数量，且还可修改火花塞118的放电的定时。发动机控制模块80编程有燃料递送时间表和火花定时时间表，其允许根据满足功率递送、燃料消耗和排放目标的预定义特性操作内燃机100。
如图1中所描绘，内燃机100可通过将燃料直接喷射到燃烧室122中来操作。因为燃料喷射器116被定位成将燃料直接喷射到燃烧室122中，所以燃料喷射器116可在内燃机100的进气和/或压缩冲程期间将燃料喷射到燃烧室122中。引导到燃烧腔室122中的燃料与燃烧腔室122中的空气混合，且将空气燃料混合物加热且准备用于压缩冲程期间的燃烧。一般来说，在进气冲程期间将燃料较早引入到燃烧室122中将产生良好混合的均质空气燃料混合物。不良混合的空气燃料混合物可展现较差燃烧效率且可产生增加的特定物质排放、碳氢化合物排放、一氧化碳排放或这些物质的组合的含量。
然而，在进气冲程中将燃料引入到燃烧室122中可允许空气燃料混合物由汽缸侧壁112、汽缸盖114和活塞120加热。较热空气燃料混合物使得空气燃料混合物比较冷空气燃料混合物更容易点燃。与冷却的空气燃料混合物相比，空气燃料混合物的加热可减少空气燃料混合物从点火时间完全燃烧所花费的时间。然而，在可能发生超级爆震条件的发动机条件下，空气燃料混合物的加热可增加空气燃料混合物的早燃的可能性。如上文所论述，空气燃料混合物的早燃与燃烧室122内的超级爆震条件的产生相关。
在额外实施例中，可利用口燃料喷射以及直接喷射。举例来说，初级喷射利用口燃料喷射，且较晚喷射(例如，次级和三级喷射)可利用直接喷射。因此，在一个或多个实施例中，可在相同发动机中利用多个喷射器(直接和口)。
在一个或多个实施例中，本公开涉及具有将燃料直接喷射到燃烧室中的内燃机100和操作这种内燃机100的方法。内燃机100可包含控制燃料喷射器116的操作的发动机控制模块80和控制火花塞118的放电的点火系统119，以及其它发动机元件。发动机控制模块80在分开喷射模式下选择性地操作内燃机100，在所述分开喷射模式下，发动机控制模块80命令燃料喷射器116在进气和压缩冲程期间在多个离散脉冲中将燃料喷射到燃烧室122中。
现参考图2，描绘直接喷射燃料递送时间表的一个实例。在所描绘实施例中，燃料在进气冲程期间由燃料喷射器116在单个脉冲中递送到燃烧室122。脉冲是定时的以使得在火花塞放电时将喷射到燃烧室中的燃料良好混合。良好混合的空气燃料混合物促进遍及燃烧室的稳定且快速的火焰传播。
图2中所描绘的燃料递送时间表可适合于其中超级爆震不太可能发生的发动机操作条件。在这种条件下，发动机控制模块可在单个脉冲喷射中喷射燃料。其中超级爆震不太可能的这种发动机条件大体上包含高速和/或低负载发动机条件。这种燃料递送时间表可导致空气燃料混合物在其中超级爆震条件可能发生或甚至很可能发生的低速和/或高负载发动机条件下早燃。
使燃料的单个脉冲进入燃烧室的喷射定时延迟可降低早燃组件的发生率。然而，使燃料喷射定时延迟可能降低发动机功率，如由IMEP的减小所指示。使燃料喷射定时延迟还可跨循环增大CoV，这可能损害内燃机的噪声、振动和粗糙度特性，且可能另外增加碳氢化合物和一氧化碳排放。
根据本公开的实施例可包含发动机控制模块，所述发动机控制模块包含基于内燃机的操作条件选择的多个燃料递送时间表。举例来说，当内燃机在低速高功率条件下操作时，在压缩冲程期间形成早燃产物的可能性增加，且超级爆震条件可能发生或甚至具有较高发生可能性。在这种条件下，发动机控制模块可选择对应于分开喷射模式的燃料递送时间表的操作，在所述分开喷射模式中，在多个离散脉冲中将燃料喷射到燃烧室中。这种燃料递送时间表的实例展示于图3中。燃料递送时间表可引导燃料在定时成与进气和/或压缩冲程一致的初级喷射脉冲和定时成晚于初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射。在一些实施例中，次级喷射脉冲在进气冲程中起始。在一些实施例中，次级喷射脉冲在压缩冲程中起始。
现参考图4，在另一实施例中，燃料递送时间表可引导燃料在定时成与进气和/或压缩冲程一致的初级喷射脉冲、定时成晚于初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲和定时成晚于次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲中喷射。在一些实施例中，次级喷射脉冲在进气冲程中起始，且三级喷射脉冲在压缩冲程中起始。在一些实施例中，次级喷射脉冲和三级喷射脉冲在压缩冲程中起始。
在一些实施例中，可选择在初级喷射脉冲与次级喷射脉冲之间和在初级、次级和三级喷射脉冲之间递送的燃料的量以在燃烧室内提供所要燃烧。在一个实施例中，喷射到燃烧室中的燃料在初级喷射脉冲与次级喷射脉冲之间或在初级、次级和三级喷射脉冲之间均匀地分开。在一些实施例中，喷射到燃烧室中的燃料不均匀地分开。在这种实施例中，喷射到燃烧室中的燃料在初级喷射脉冲中比在次级喷射脉冲中以更大比例、在初级喷射脉冲中比在三级喷射脉冲(当利用三个喷射脉冲时)中以更大比例，或在初级喷射脉冲中比在组合的次级和三级喷射脉冲中以更大比例递送。
在一个实施例中，在次级或三级喷射脉冲中喷射的燃料为喷射到燃烧室中的总燃料的50％或更小，例如40％或更小，例如33％或更小，例如25％或更小，例如20％或更小，例如15％或更小，例如10％或更小。在一个实施例中，在次级喷射脉冲中喷射的燃料为喷射到燃烧室中的总燃料的50％或更小，例如40％或更小，例如33％或更小，例如25％或更小，例如20％或更小，例如15％或更小(在利用两个、三个或甚至更多个喷射脉冲的实施例中)。
可校准各种燃料递送时间表以向燃烧室提供接近化学计量比(例如在化学计量比的约5％内，例如在化学计量比的约3％内，例如在化学计量比的约2％内，例如在化学计量比的约1％内)的空气燃料混合物。以接近化学计量比的空气燃料混合物操作内燃机可维持燃烧效率，且可允许使用放置在排气口150下游的三通催化转换器，以减少NOx、一氧化碳和/或未燃烧的碳氢化合物(燃料残余物)排放。
在次级喷射脉冲和/或三级喷射脉冲中晚于初级喷射脉冲喷射的燃料可冷却存在于燃烧室中的空气燃料混合物。在一些实施例中，在次级喷射脉冲和/或三级喷射脉冲中喷射的燃料可通过使用燃烧室中的热使燃料汽化来冷却空气燃料混合物。在一些实施例中，用次级喷射脉冲和/或三级喷射脉冲冷却空气燃料混合物可熄灭早燃的空气燃料混合物。在一些实施例中，用次级喷射脉冲和/或三级喷射脉冲冷却空气燃料混合物可能不熄灭早燃的空气燃料混合物，但可足够冷却剩余的未燃烧的空气燃料混合物以防止未燃烧的空气燃料混合物在内燃机中形成超级爆震条件。
在一些实施例中，第二(或三级)喷射脉冲可晚于上止点之前120度(例如晚于上止点之前90度，例如晚于上止点之前60度，例如晚于上止点之前30度)开始喷射燃料。在压缩冲程中较晚引入燃料可冷却空气燃料混合物且可熄灭空气燃料混合物的任何出现的早燃，借此中断超级爆震条件的形成。
燃料可在高压下由燃料喷射器喷射到燃烧室中以促进存在于燃烧室中的空气中的燃料的雾化。燃料的雾化可增强内燃机的燃烧效率，且可在空气燃料混合物燃烧时减少特定物质排放以及NOx和一氧化碳的形成，且减少离开发动机的未反应的碳氢化合物的量。在一些实施例中，在高压下喷射燃料可允许燃料在燃烧室内喷射相对较远的距离，使得可在空气燃料混合物燃烧时良好地混合空气燃料混合物。在一些实施例中，燃料可在至少约100巴，例如至少约120巴，例如至少约140巴，例如至少约160巴，例如至少约180巴，例如至少约200巴的压力下喷射。在一些实施例中，燃料可在甚至更高压力(例如至少约500巴，例如至少约750巴，例如至少约1000巴)下喷射。在高压下喷射燃料可改进燃烧室中的燃料的雾化。然而，在高压下喷射燃料可减小燃料在燃烧室内行进的距离。因此，可以对应于非常接近汽缸盖定位的活塞的定时在高压下喷射燃料。燃烧室中的燃料的良好雾化和混合可展现为改进的发动机的功率递送(如通过IMEP所测量)、改进的CoV、改进的排放或这些的组合。
在一些实施例中，燃料喷射器可受控以在延伸的持续时间内脉冲。在一些实施例中，初级、次级和/或三级喷射脉冲可保持至少约300μs，例如至少约400μs，例如至少约500μs，例如至少约600μs，例如至少约700μs。保持初级、次级和/或三级喷射脉冲打开持续延伸的持续时间可允许燃料与燃烧室中的空气的更好混合，这可展现为改进的发动机的功率递送(如通过IMEP所测量)、改进的CoV，或两者。
在各种实施例中，根据本公开的内燃机继续展现发动机的功率递送(如通过IMEP所测量)和燃料消耗率，当以在低速和高负载条件下命令分开喷射模式的燃料递送时间表操作时，所述功率递送和燃料消耗率类似于以单个脉冲喷射模式操作的可比发动机的功率递送和燃料消耗率。如当前所描述，低速可与例如小于3000rpm或2000rpm的发动机速度对应。高负载条件可与大于12巴、大于15巴或甚至大于17巴的压力对应，其中负载的早燃的增加的几率增加超过17巴。然而，如所属领域的技术人员将了解，本发明所描述的分开喷射技术可对可易于在其它发动机条件下早燃的发动机利用。通过当在分开喷射模式下操作时提供等效功率递送和燃料消耗率，内燃机可提供目标性能，同时最小化空气燃料混合物的早燃且最小化有助于在燃烧室中形成超级爆震条件的条件的形成。此外，由于以分开喷射模式操作内燃机的燃料消耗与以单个脉冲喷射模式操作一致，所以发动机控制模块可在具有空气燃料混合物早燃和形成超级爆震条件的高可能性的发动机条件下选择具有分开喷射模式的燃料递送时间表，且根据所述燃料递送时间表在没有不利功率递送或燃料消耗的情况下操作内燃机。
现在应理解，根据本公开的内燃机可包含具有汽缸盖和汽缸侧壁的发动机汽缸和在发动机汽缸内往复运动的活塞。活塞、汽缸盖和汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室。内燃机还可包含定位成将燃料直接喷射到燃烧室中的燃料喷射器。内燃机可进一步包含与燃料喷射器成电子连通的发动机控制模块。发动机控制模块可确定内燃机是否在对应于超级爆震条件发生的可能性增加的条件下操作，且命令燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到燃烧室中。
可用以下编号的方面描述本申请的各种方面。
第一方面A1包含一种内燃机，其包括：发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；一个或多个燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和发动机控制模块，其与所述一个或多个燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
第二方面A2包含根据方面A1所述的内燃机，其中所述分开喷射模式进一步包括晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲。
第三方面A3包含根据方面A1或A2所述的内燃机，其中次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
第四方面A4包含根据方面A1至A3中任一项所述的内燃机，其中在所述初级喷射脉冲中比在所述次级喷射脉冲中喷射更大量的燃料。
所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
第六方面A6包含根据方面A1至A5中任一项所述的内燃机，其进一步包括定位成对与所述燃烧室成选择性流体连通的进气歧管加压的压缩器。
第七方面A7包含根据方面A1至A6中任一项所述的内燃机，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
第八方面A8包含根据方面A1至A7中任一项所述的内燃机，其中所述次级喷射脉冲以晚于上止点之前120度的曲柄角将燃料喷射到所述燃烧室中。
第九方面A9包含根据方面A1至A8中任一项所述的内燃机，其中所述发动机控制模块进一步：确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，且在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
第十方面A10包含一种操作内燃机的方法，其包括：用发动机控制模块确定内燃机是否在对应于可能发生超级爆震条件的条件下操作；用燃料喷射器将燃料直接喷射到包括发动机汽缸和在所述发动机汽缸内往复运动的活塞的燃烧室中，所述发动机汽缸包括汽缸盖和汽缸侧壁，其中在分开喷射模式下将所述燃料喷射到所述燃烧室中，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
第十一方面A11包含根据方面A10所述的方法，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
第十二方面A12包含根据方面A10或A11所述的方法，其进一步包括用所述发动机控制模块确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，和在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
第十三方面A13包含方面A10至A12中任一项所述的方法，其中所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
第十四方面A14包含根据方面A10至A13中任一项所述的方法，其中所述燃料在所述分开喷射模式下的所述喷射进一步包括晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲，其中所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
第十五方面A15包含一种内燃机，其包括：发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和发动机控制模块，其与所述燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
对于所属领域技术人员将显而易见的是，在不脱离所要求的主题的精神和范围的情况下，可以对本文中所描述的实施例进行各种修改和改变。因此，本说明书旨在涵盖本文中所描述的各种实施例的修改和改变，前提是这种修改和改变落入所附权利要求书和其等效物的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种内燃机，其包括：
发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；
活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；
一个或多个燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和
发动机控制模块，其与所述一个或多个燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在执行时使得所述处理器：
确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和
响应于确定所述内燃机在可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，命令所述一个或多个燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，所述一个或多个燃料喷射器：
在初级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中；和
在晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中，其中所述次级喷射脉冲喷射喷射到所述燃烧室中的燃料的总量的20％或更少。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中在所述分开喷射模式下，所述一个或多个燃料喷射器在晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其进一步包括增加与所述燃烧室成选择性流体连通的进气歧管中的空气的压力的压缩器。
4.根据权利要求1、2或6中任一项所述的内燃机，其中命令所述一个或多个燃料喷射器在所述分开喷射模式下操作包括将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
5.根据权利要求1、2、6或7中任一项所述的内燃机，其中所述次级喷射脉冲在晚于上止点之前120度的曲柄角处开始。
6.根据权利要求1、2或6至8中任一项所述的内燃机，其中所述计算机可读指令集在执行时进一步使得所述处理器：
确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，和
响应于确定所述内燃机在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，命令所述一个或多个燃料喷射器在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
7.一种操作内燃机的方法，其包括：
确定内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；
响应于确定所述内燃机在可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，用燃料喷射器将燃料直接喷射到燃烧室中，所述燃烧室至少部分地由包括汽缸盖和汽缸侧壁的发动机汽缸和在所述发动机汽缸内往复运动的活塞限定，
其中所述将所述燃料喷射到所述燃烧室中包括在分开喷射模式下喷射所述燃料，在所述分开喷射模式下，在初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中，其中所述次级喷射脉冲喷射喷射到所述燃烧室中的燃料的总量的20％或更少。
8.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
9.根据权利要求10或11所述的方法，其进一步包括确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，且响应于确定所述内燃机在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
10.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在所述分开喷射模式下喷射所述燃料进一步包括喷射燃料的晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲。
11.一种内燃机，其包括：
发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；
活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；
燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和
发动机控制模块，其与所述燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在执行时使得所述处理器：
确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和
响应于确定所述内燃机在可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，所述燃料喷射器：
在初级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中；和
在晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中将燃料喷射到所述燃烧室中，从而将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
12.根据权利要求1、2或6至9中任一项所述的内燃机，其中可能发生所述超级爆震条件的所述条件包括每分钟小于3000转的发动机速度和大于12巴的汽缸压力中的至少一个。
13.根据权利要求1、2、6至9或16中任一项所述的内燃机，其中所述第一初级喷射脉冲和所述次级喷射脉冲各自延伸至少300μs。
14.根据权利要求1、2、6至9或16至17中任一项所述的内燃机，其中所述一个或多个燃料喷射器在至少100巴的压力下喷射所述燃料。
15.根据权利要求15所述的内燃机，其中所述次级喷射脉冲喷射喷射到所述燃烧室中的燃料的总量的20％或更少。
Claims (15)
1.一种内燃机，其包括：
发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；
活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；
一个或多个燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和
发动机控制模块，其与所述一个或多个燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：
确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和
命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述分开喷射模式进一步包括晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机，其中在所述初级喷射脉冲中比在所述次级喷射脉冲中喷射更大量的燃料。
5.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机，其进一步包括定位成对与所述燃烧室成选择性流体连通的进气歧管加压的压缩器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机，其中所述次级喷射脉冲以晚于上止点之前120度的曲柄角将燃料喷射到所述燃烧室中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机，其中所述发动机控制模块进一步：
确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，且
在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
10.一种操作内燃机的方法，其包括：
用发动机控制模块确定内燃机是否在对应于可能发生超级爆震条件的条件下操作；
用燃料喷射器将燃料直接喷射到包括发动机汽缸和在所述发动机汽缸内往复运动的活塞的燃烧室中，所述发动机汽缸包括汽缸盖和汽缸侧壁，
其中在分开喷射模式下将所述燃料喷射到所述燃烧室中，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其进一步包括用所述发动机控制模块确定所述内燃机是否在不太可能发生所述超级爆震条件的条件下操作，和在单个脉冲喷射中将所述燃料喷射到所述燃烧室中。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述燃料在所述分开喷射模式下的所述喷射进一步包括晚于所述次级喷射脉冲发生的三级喷射脉冲，其中所述次级喷射脉冲在燃烧室中喷射20％或更少的所述燃料。
15.一种内燃机，其包括：
发动机汽缸，其包括汽缸盖和汽缸侧壁；
活塞，其在所述发动机汽缸内往复运动，其中所述活塞、所述汽缸盖和所述汽缸侧壁至少部分地限定燃烧室；
燃料喷射器，其定位成将燃料引入到所述燃烧室中；和
发动机控制模块，其与所述燃料喷射器成电子连通，所述发动机控制模块包括处理器和存储计算机可读指令集的存储器，所述计算机可读指令集在由所述处理器执行时：
确定所述内燃机是否在可能发生超级爆震条件的条件下操作；和
命令所述燃料喷射器在分开喷射模式下操作，在所述分开喷射模式下，燃料在至少初级喷射脉冲和晚于所述初级喷射脉冲发生的次级喷射脉冲中喷射到所述燃烧室中，其中所述发动机控制模块将所述燃烧室中的空气燃料比维持在化学计量比的3％内。
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Application publication date: 20211015 |