專利名稱：具有增加動力的雙燃料發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明總體上涉及能夠基于兩種不同燃料操作的內(nèi)燃發(fā)動機的設計和控制以及該發(fā)動機在不同燃料下的相對動力。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動機是基于如下原理操作的即，點燃氣缸內(nèi)的空氣和汽油(或其他燃料)的混合物以在氣缸內(nèi)引起燃燒，其中，通過使用氣缸內(nèi)的對曲軸進行驅(qū)動的活塞來將由此釋放的能量轉(zhuǎn)換成機械能。諸如汽油燃料噴射器之類的燃料引入組件用于將汽油噴射到發(fā)動機的氣缸或引入系統(tǒng)內(nèi)。內(nèi)燃發(fā)動機通常為自然吸氣式的，意思是在大氣壓力下從環(huán)境抽吸空氣。由于空氣燃料混合物在發(fā)動機的氣缸內(nèi)燃燒，所以氣缸中產(chǎn)生不同類型的不需要的有毒且污染的氣體，并且這些氣體穿過排氣系統(tǒng)到達通常被稱為催化轉(zhuǎn)化器的裝置。通常，內(nèi)燃發(fā)動機(尤其是用于汽車的那些內(nèi)燃發(fā)動機)使用汽油(或柴油)作為燃料，燃料在內(nèi)燃發(fā)動機中燃燒時產(chǎn)生廢氣，一些廢氣為污染物和/或有毒物。能夠使用其他污染較小的碳基燃料或者甚至非碳基燃料，但這些燃料中的許多在與空氣混合時不具有幾乎用于動力輸出的與燃燒汽油(即，與空氣混合的汽油)時幾乎相同的能量含量(即，“混合物熱值”)。然而，期望的是，使用這些燃料中的一些，因為它們能夠在燃燒過程中幾乎不產(chǎn)生有毒或污染氣體的所謂的“稀薄模式(lean mode)”操作中使用。以稀薄模式操作涉及發(fā)動機被操作所使用的空燃比。特別地，發(fā)動機的燃燒室中的空氣和燃料的量的比例將確定發(fā)動機是以稀薄模式被操作還是以濃裕模式被操作。對于理想燃燒，發(fā)動機的腔室中用于燃燒的空氣和燃料的量使得在燃燒后腔室中沒有剩余殘留的氧或燃料，具體的空燃比被稱為化學計量空燃比。然而，實際空燃比可能不總是為化學計量的。實際空燃比與化學計量空燃比之比被稱為λ。變量λ因而被數(shù)學地定義為

權(quán)利要求
1.一種用于對使用第一燃料或第二燃料或包含所述第一燃料和所述第二燃料的混合燃料的雙燃料發(fā)動機進行操作的裝置，其特征在于，所述裝置包括處理器(102)；燃料引入組件(126、128)，所述燃料引入組件(126、128)由所述處理器(102)控制并且安裝到所述發(fā)動機(134)上；空氣泵(144、146、148)，所述空氣泵(144、146、148)聯(lián)接于所述發(fā)動機(134)，并且所述處理器(102)對所述空氣泵(144、146、148)進行控制，以利用所述第二燃料或所述混合燃料使用質(zhì)量控制優(yōu)選地以稀薄模式及以增壓模式來操作所述發(fā)動機(134)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機具有可控制的節(jié)流閥(130)， 所述節(jié)流閥(130)聯(lián)接于第一空氣引入導管(160)，受處理器控制的閥(140)定位在所述第一空氣引入導管(160)內(nèi)，并且所述節(jié)流閥(130)還經(jīng)由第二空氣引入導管(170)聯(lián)接于所述空氣泵(144、146、148)，第二受處理器控制的閥(136)定位在所述第二空氣引入導管 (170)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燃料引入組件(126、128)利用引入歧管(132)安裝到所述發(fā)動機(134)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于，所述燃料引入組件(126、128)包括用于所述第一燃料和所述第二燃料的燃料噴射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機具有排氣歧管(138)，第一排氣管(162)從所述排氣歧管(138)延伸以與所述空氣泵(144、146、148)聯(lián)接，并且所述第一排氣管(162)具有在其中定位的第一受處理器控制的閥(150)，并且其中，第二排氣管 (158)從所述排氣歧管(138)延伸，其中，所述第二排氣管(158)具有在其中定位的第二受處理器控制的閥(152)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一排氣管(162)還與旁通排氣管 (163)聯(lián)接，受處理器控制的廢氣門(178)定位在所述旁通排氣管(163)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為自然吸氣式發(fā)動機， 所述第一燃料為汽油，所述第二燃料為氫，所述空氣泵(144、146、148)為渦輪增壓器，并且所述燃料引入組件(126、128)包括汽油燃料噴射器(126)和氫燃料噴射器(128)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為具有第一渦輪增壓器的渦輪增壓式發(fā)動機，所述第一燃料為汽油，所述第二燃料為氫，所述空氣泵(144、146、 148)為第二渦輪增壓器，并且所述燃料引入組件(126、128)包括汽油燃料噴射器(126、 128)和氫燃料噴射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為具有第一渦輪增壓器的渦輪增壓式發(fā)動機，所述第一燃料為汽油，所述第二燃料為氫，所述空氣泵(144、146、 148)是作為VTG渦輪增壓器的第二渦輪增壓器，并且所述燃料引入組件(126、128)包括汽油燃料噴射器(126)和氫燃料噴射器(128)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機為自然吸氣式發(fā)動機，所述第一燃料為汽油，所述第二燃料為氫，所述空氣泵(144、146、148)為受處理器控制的增壓器，并且所述燃料引入組件(126、128)包括汽油燃料噴射器(126)和氫燃料噴射器(128)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為自然吸氣式發(fā)動機，所述第一燃料為汽油，所述第二燃料為氫，所述空氣泵(144、146、148)為具有相對寬的操作溫度范圍的渦輪增壓器并且使用來自所述第一燃料或所述第二燃料的廢氣進行操作，所述燃料引入組件(126、128)包括汽油燃料噴射器(126)和氫燃料噴射器(128)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為自然吸氣式發(fā)動機， 其中，由所述第一燃料與空氣的燃燒產(chǎn)生的廢氣具有一定的焓，并且由所述第二燃料與空氣的燃燒產(chǎn)生的廢氣具有的焓少于來自所述第一燃料的廢氣的焓。
13， 原文丟失。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣泵(144、146、148)為能夠利用所述第一燃料或所述第二燃料的廢氣合適操作的增壓器或渦輪增壓器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，以λ= I的模式來操作所述發(fā)動機 (134)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一燃料為汽油并且所述第二燃料為氫。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述渦輪增壓器為超VTG渦輪增壓器。 22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述處理器(102)具有控制線(104、106、108、110、112、114、116、180)和輸入線(I1, I2. ·· In)，所述控制線(104,106, 108、110、112、114、116、180)和所述輸入線(I1, I2. . .1n)為通信系統(tǒng)的一部分。
18.一種用于對雙燃料發(fā)動機的操作進行控制的方法，其特征在于，所述方法包括 使用處理器(102)來控制均聯(lián)接于所述雙燃料發(fā)動機(134)的燃料引入組件(126、128)和空氣泵(144、146、148)，以使用第一燃料來操作所述發(fā)動機(134)以及以在第二燃料或者包含所述第一燃料和所述第二燃料的混合燃料被使用時使用質(zhì)量控制優(yōu)選地以稀薄模式及增壓模式來操作所述發(fā)動機(134)，并且其中，由所述第二燃料與空氣的燃燒產(chǎn)生的廢氣的焓少于由所述第一燃料與空氣的燃燒產(chǎn)生的廢氣的焓。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為自然吸氣式雙燃料發(fā)動機，并且當使用所述第一燃料時，所述處理器以非增壓模式來操作所述發(fā)動機。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為具有渦輪增壓器的渦輪增壓式雙燃料發(fā)動機，所述渦輪增壓器能夠利用所述第一燃料、所述第二燃料或者所述混合燃料的廢氣操作，并且當使用所述第一燃料時，所述處理器(102)以非增壓模式操作所述發(fā)動機(102)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述渦輪增壓器為超VTG渦輪增壓器。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機(134)為增壓式雙燃料發(fā)動機，并且當使用所述第一燃料時，所述處理器以非增壓模式來操作所述發(fā)動機。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中任一項所述的方法，其特征在于，使用處理器的步驟包括使用所述處理器(102)來確定哪種燃料已經(jīng)被選擇用于操作；對定位在空氣引入導管(160、170)和所述發(fā)動機(134)的排氣管內(nèi)的閥(136、140、 144、150、152)進行控制，以根據(jù)所選擇的燃料來操作所述發(fā)動機(134)的節(jié)流閥(130)和所述空氣泵(144、146、148);以及當所述第二燃料被選擇時，控制定位在旁通排氣管(163)中的廢氣門(178)，以使由所述第二燃料與空氣的燃燒產(chǎn)生的廢氣的一部分繞過所述空氣泵(144、146、148)，由此控制所述發(fā)動機(134)的增壓壓力，其中，所述空氣泵(144、146、148)為渦輪增壓器。
24.一種用于對使用第一燃料或第二燃料或混合燃料的雙燃料發(fā)動機進行操作的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1-22中任一項限定的裝置，以及所述處理器 (102)和所述燃料引入組件(126、128)位于相同的位置或不位于相同的位置。
25.一種用于對發(fā)動機進行改裝以將設計成利用第一燃料運行的發(fā)動機轉(zhuǎn)換為能夠也利用第二燃料或者利用包含所述第一燃料和所述第二燃料的混合燃料運行的雙燃料發(fā)動機的跨平臺套件，所述燃料中的一種為非碳基燃料，其特征在于，所述套件包括處理器(102)；空氣泵(144、146、148)；燃料引入組件(126、128)；其中，所述處理器(102)、所述空氣泵(144、146、148)和所述燃料引入組件(126,128) 安裝在所述發(fā)動機(134)上，使得所述處理器(102)對所述空氣泵(144、146、148)和所述燃料引入組件(126、128)進行控制，以利用所述第二燃料或所述混合燃料使用質(zhì)量控制優(yōu)選地以稀薄模式及增壓模式來操作所述發(fā)動機(134)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的跨平臺套件，其特征在于，所述跨平臺套件還包括電加速器踏板。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的跨平臺套件，其特征在于，所述空氣泵(144、146、 148)為渦輪增壓器。
28.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的跨平臺套件，其特征在于，所述空氣泵(144、146、 148)為VTG渦輪增壓器。
29.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的跨平臺套件，其特征在于，所述空氣泵(144、146、 148)為超VTG渦輪增壓器。
30.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的跨平臺套件，其特征在于，所述跨平臺套件還包括增壓器。
31.根據(jù)權(quán)利要求25至30中任一項所述的跨平臺套件，其特征在于，所述跨平臺套件包括處理器可控制的節(jié)流閥(130)，并且其特征在于，所述燃料引入組件(126、128)能夠聯(lián)接于引入歧管(132)，所述引入歧管(132)具有預先鉆出的孔，以便安裝用于所述第一燃料的處理器可控制的燃料噴射器(126)和用于所述第二燃料的處理器可控制的燃料噴射器 (128)。
全文摘要
一種用于對使用第一燃料或第二燃料或包含諸如汽油的所述第一燃料和諸如氫的所述第二燃料的混合燃料的雙燃料發(fā)動機進行操作的裝置、系統(tǒng)和方法，包括處理器(102)；由處理器(102)控制并且安裝到發(fā)動機(134)上的燃料引入組件(126、128)；空氣泵(144、146、148)，其聯(lián)接于發(fā)動機(134)并且通過處理器(102)控制，以利用第二燃料或混合燃料使用質(zhì)量控制優(yōu)選地以稀薄模式及增壓模式操作發(fā)動機(134)，使得當利用氫操作時(其通常導致發(fā)動機輸出動力降低)，優(yōu)選地以增壓模式和稀薄模式操作發(fā)動機(134)，其中，在增壓模式和稀薄模式操作期間，發(fā)動機節(jié)流閥(130)保持在充分打開位置，導致發(fā)動機輸出動力損失降低的更高效的發(fā)動機。
文檔編號F02B37/16GK103052782SQ201080068386
公開日2013年4月17日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者喬斯·伊格納西奧·加林多, 克勞斯·M·沙費爾, 丹尼爾·萊特納, 克里斯托夫·赫普 申請人:阿爾塞特知識產(chǎn)權(quán)公司