發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括金屬發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，所述金屬發(fā)動(dòng)機(jī)氣門具有包括磷酸鹽的涂層；耦連到一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的添加劑輸送裝置；以及耦連到添加劑輸送裝置的添加劑罐，所述添加劑罐具有所放置的一定量的添加劑。所述添加劑可以包括與氣門涂層反應(yīng)以產(chǎn)生干膜潤(rùn)滑劑的化學(xué)品，其可以被周期性地噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)室中，以提供氣門潤(rùn)滑和保護(hù)。
【專利說(shuō)明】發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)例如車輛推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)可以在整個(gè)操作期間暴露至高溫。燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的許多熱被排氣吸收并貫穿排氣系統(tǒng)輸送。發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的排氣門可在高負(fù)荷操作期間暴露至最高溫度。這些溫度可影響發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的金屬氣門和氣門座的結(jié)構(gòu)完整性。隨著時(shí)間的推移，降低的結(jié)構(gòu)完整性以及氣門打開(kāi)和關(guān)閉的反復(fù)沖擊可引起氣門或氣門座的軟化及變形。持續(xù)的磨損會(huì)引起氣門座凹陷到發(fā)動(dòng)機(jī)中和遠(yuǎn)離氣門。氣門座凹陷可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、降低燃料效率、增加排放以及氣門劣化。
[0003]由于若干原因氣門座凹陷在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中增加。天然氣(NG)比汽油具有更高的比熱，并且因而以更高的溫度燃燒。NG還具有比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)顯著更小的氫-碳比。因此，NG發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更少的提供熱絕緣和潤(rùn)滑的炭黑。在峰值輸出時(shí)，富混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可以高達(dá)40%富混合比(rich)操作，以減輕氣門過(guò)熱。在比較中，NG發(fā)動(dòng)機(jī)在峰值條件下大約10%操作。在高負(fù)荷條件期間，稀混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)NG發(fā)動(dòng)機(jī)也不采用提前點(diǎn)火正時(shí)來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。由于這些原因，防止氣門凹陷的傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)方法具有對(duì)NG發(fā)動(dòng)機(jī)減弱的效果。因此，本發(fā)明人已經(jīng)開(kāi)發(fā)出額外或替代措施，以增加用于NG發(fā)動(dòng)機(jī)的熱絕緣和潤(rùn)滑，降低氣門凹陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)方案中，添加劑可以在操作期間被噴射到NG發(fā)動(dòng)機(jī)中，以產(chǎn)生增加的潤(rùn)滑和熱保護(hù)。進(jìn)一步地，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度噴射添加劑，可以增加氣門保護(hù)，而沒(méi)有不當(dāng)?shù)叵魅鮊G發(fā)動(dòng)機(jī)的增加的效率和降低的排放。
[0005]本發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在磷酸鋅中涂覆金屬氣門或氣門座，以及周期性地將所述氣門暴露在硬脂酸鹽溶液中，潤(rùn)滑和保護(hù)性涂層在氣門的表面上形成。例如，應(yīng)用于黑色金屬和有色金屬例如鋁或鋼的磷酸鋅涂層可以與某些硬脂酸鹽化合物例如硬脂酸鈉和硬脂酸鉀相互作用，從而在涂層的晶格內(nèi)形成硬脂酸鋅。這種反應(yīng)在金屬表面上產(chǎn)生緊密結(jié)合的潤(rùn)滑劑和保護(hù)性涂層。因此，這種涂層可以充當(dāng)氣門的物理和熱屏障，從而減輕氣門凹陷。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在燃燒之前將一定量的烴添加劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中，可增加積碳產(chǎn)生。不過(guò)，NG發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)減少的顆粒物質(zhì)(積碳)產(chǎn)生部分引起的降低的排放。因此，當(dāng)增加的氣門保護(hù)不是期望的或當(dāng)積碳產(chǎn)出大于閾值時(shí)，通過(guò)響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度噴射一定質(zhì)量的添加劑，保護(hù)性積碳可以在選擇性操作條件下形成和終止。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括:將作為發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度的函數(shù)的一定質(zhì)量的添加劑噴射到汽缸中；以及經(jīng)由與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門表面上的磷酸鹽涂層接觸的添加劑，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成潤(rùn)滑層。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括使用天然氣燃料源操作發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括將該質(zhì)量的添加劑噴射到稀釋劑中以形成溶液，以及響應(yīng)于操作條件將一定量的溶液噴射到汽缸中。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、氣門溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、質(zhì)量空氣流量或發(fā)動(dòng)機(jī)操作持續(xù)時(shí)間，經(jīng)由添加劑輸送裝置，噴射添加劑。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括，響應(yīng)于溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指示以及添加劑噴射指示，將一定量的稀釋劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括，經(jīng)由接觸分子化合物的添加劑，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成潤(rùn)滑層，所述分子化合物包括磷酸基團(tuán)和鋅、錳或另一種金屬元素。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括，經(jīng)由接觸硬脂酸鹽的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的表面，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成潤(rùn)滑層，所述硬脂酸鹽包括鈉、鉀或電離的元素。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的表面上形成干膜硬脂酸鹽。
[0015]在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于操作包括用磷酸鋅涂覆的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括:向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送壓縮的氣體燃料；基于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的溫度，通過(guò)噴射具有一定質(zhì)量的添加劑的稀釋劑形成溶液，所述添加劑包括硬脂酸鈉或硬脂酸鉀；以及將作為溶液中的添加劑質(zhì)量的函數(shù)的一定量溶液噴射到汽缸中。
[0016]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括，通過(guò)將添加劑噴射到汽油、刮水器流體(wiper fluid)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、甲醇、水、油、蒽或其組合中形成溶液。
[0017]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括將添加劑噴射到稀釋劑罐下游的稀釋劑中或稀釋劑te中。
[0018]應(yīng)當(dāng)理解提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
，從而以簡(jiǎn)化形式介紹將在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念選擇。不過(guò)，這不意味著確定所要求的主題的關(guān)鍵或本質(zhì)特征，其范圍由所附權(quán)利要求唯一限定。而且，所要求的主題不限于解決上述或本公開(kāi)任何部分中指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)施。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1示出發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示例實(shí)施方式。
[0020]圖2示意性描述發(fā)動(dòng)機(jī)和添加劑輸送系統(tǒng)的示例實(shí)施方式。
[0021]圖3 -圖6不出發(fā)動(dòng)機(jī)和添加劑輸送系統(tǒng)的不例操作例程。

【具體實(shí)施方式】
[0022]氣門磨損和氣門座凹陷包括發(fā)動(dòng)機(jī)氣門隨著時(shí)間和操作的劣化。氣門的高溫和重復(fù)打開(kāi)和關(guān)閉可劣化氣門與氣門座之間的界面，導(dǎo)致不正常的氣門密封面(seating)。氣門磨損在經(jīng)受來(lái)自排氣的最高熱吸收的排氣門中是最明顯的。
[0023]在NG發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于與液態(tài)烴燃料相比天然氣更高的比熱，氣門磨損是增加的。注意，為了本公開(kāi)的目的，天然氣可以指濃縮天然氣。為了提供熱冷卻、保護(hù)氣門座和排放控制催化劑，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在峰值操作期間富運(yùn)轉(zhuǎn)(高達(dá)40%)。進(jìn)一步地，在富操作期間，添加的燃料充當(dāng)降低火焰溫度的稀釋劑，這減少傳熱并降低爆震傾向的。富操作還允許更多進(jìn)一步降低排氣溫度的點(diǎn)火提前。不過(guò)，NG發(fā)動(dòng)機(jī)具有大約10%的最大富操作。富發(fā)動(dòng)機(jī)操作引起的不完全燃燒進(jìn)一步產(chǎn)生充當(dāng)排氣門潤(rùn)滑劑和屏障或微焊接的積碳。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的降低的烴含量和燃燒不完全也促成沒(méi)有保護(hù)性積碳產(chǎn)生。
[0024]因此，可以采取其他措施以減輕NG發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣門磨損。改型用于加裝天然氣操作的發(fā)動(dòng)機(jī)特別容易氣門磨損，因?yàn)樗鼈儾豢赡鼙辉O(shè)計(jì)為承受增加的溫度。預(yù)先存在的潤(rùn)滑方法也可能不足以用于NG操作。
[0025]在已經(jīng)配備有燃燒冷卻劑的發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述冷卻劑可以充當(dāng)稀釋劑?？蛇x地，獨(dú)立噴射添加劑可以被使用并且被直接噴射到所述汽缸中。稀釋劑摻雜機(jī)構(gòu)也可以被設(shè)置在天然氣加裝套件中，使得發(fā)動(dòng)機(jī)用NG是穩(wěn)固的。在這些系統(tǒng)中，冷卻劑、燃料或其他稀釋劑例如刮水器流體(wiper fluid)可以被輸送或噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中以減少爆震?？蛇x地，摻雜的稀釋劑可以通過(guò)單一中心噴射系統(tǒng)被單獨(dú)地噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中。
[0026]添加劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件例如發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的溫度。在某些實(shí)施方式中，可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指示輸送一定量的稀釋劑。然后，添加劑的量可以響應(yīng)于氣門溫度被確定。添加劑儲(chǔ)存罐和稀釋劑儲(chǔ)存罐兩者均可以被耦連到發(fā)動(dòng)機(jī)上游的單個(gè)輸送裝置中。所述稀釋劑和添加劑可以在輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)之前，被噴射到輸送裝置中并且可混合，形成溶液。
[0027]在其他實(shí)施方式中，添加劑可以被噴射到稀釋劑儲(chǔ)存罐內(nèi)的稀釋劑中，以形成溶液；被噴射到稀釋劑中的添加劑的量可以響應(yīng)于操作條件例如氣門溫度。然后，所述稀釋的添加劑溶液可以被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。所輸送的稀釋的添加劑的量可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指示。
[0028]其他實(shí)施方式可以具有直接耦連到汽缸的多個(gè)噴射器。第一噴射器可以噴射稀釋齊U，第二噴射器可以噴射添加劑(其可以被溶解在水溶液中)，以及第三噴射器可以噴射汽油或天然氣。被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的NG、汽油和/或硬脂酸鹽的量可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，包括氣門或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
[0029]某些實(shí)施方式可以具有包括摻雜添加劑的稀釋劑溶液的單個(gè)儲(chǔ)存罐。這種溶液可以在儲(chǔ)存罐填滿之前準(zhǔn)備。溶液可以具有預(yù)定濃度的硬脂酸鹽與稀釋劑，以實(shí)現(xiàn)期望的氣門冷卻。注意，所述稀釋劑可以是液體，并且可以或可以不被預(yù)期提供無(wú)關(guān)的操作益處。進(jìn)一步地，其可以響應(yīng)于并經(jīng)由本文未以其他方式公開(kāi)的方法被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。
[0030]可選地，添加劑可以以特定間隔被噴射到輸送裝置或稀釋劑中，所述間隔可以包括時(shí)間、操作時(shí)間以及進(jìn)氣流的總質(zhì)量。例如，傳感器可以監(jiān)測(cè)自最近的添加劑補(bǔ)充事件以來(lái)已經(jīng)被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流的質(zhì)量。如果進(jìn)氣流的總質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值，一定量的硬脂酸可以經(jīng)由本文公開(kāi)的任意方法被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0031]示例實(shí)施方式可以在氣門或氣門座上結(jié)合活性涂層使用添加劑。已知二乙基二硫代磷酸鋅(ZDDP)是防止加入NG和汽油燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣門磨損的有效潤(rùn)滑添加劑。不過(guò)，ZDDP會(huì)引起減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放的催化轉(zhuǎn)化器的劣化。當(dāng)被使用在機(jī)油中時(shí)，磷和硫的衍生物使催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑中毒。催化轉(zhuǎn)化器通常在排氣系統(tǒng)內(nèi)使用一種或多種催化金屬例如鉬或鈀，以氧化燃燒的有毒副產(chǎn)物，其包括烴、氮和一氧化碳。來(lái)自ZDDP摻雜的潤(rùn)滑劑的磷和硫使催化劑鈍化，從而降低催化劑的效果。
[0032]不過(guò)，當(dāng)磷酸鋅被施加到金屬，并允許與活性硬脂酸鹽(其可以被溶解在水溶液中)相互作用時(shí)，干膜潤(rùn)滑劑形成并粘附到金屬的表面。在公開(kāi)的實(shí)施方式中，具有磷酸鋅涂層的發(fā)動(dòng)機(jī)具有被摻雜有活性硬脂酸鹽的稀釋劑，所述稀釋劑被噴射到汽缸中?；钚杂仓猁}可以包括化學(xué)品和化合物，例如硬脂酸鈉或硬脂酸鉀或不與催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化化學(xué)品高度反應(yīng)的其他電離化合物或元素。因此，在某些實(shí)施方式中，所述添加劑可以包括硬脂酸鹽或硬脂酸鹽摻雜的稀釋劑。
[0033]在其他實(shí)施方式中，添加劑可以被用于增加積碳質(zhì)量產(chǎn)生。這些實(shí)施方式可以使用具有比存在于NG內(nèi)更高的烴濃度的添加劑。某些實(shí)施方式可以使用液體燃料源例如汽油，以增加積碳產(chǎn)生。在改型發(fā)動(dòng)機(jī)中，添加劑可以被存儲(chǔ)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)并經(jīng)由燃料噴射器噴射。
[0034]在其他實(shí)施方式中，所述添加劑可以包括芳香烴。芳香烴(也被稱為環(huán)烴)是具有交替的單鍵和雙鍵以形成環(huán)例如苯環(huán)C6H6的烴。芳香烴往往具有相對(duì)穩(wěn)定的鍵，這在其燃燒后導(dǎo)致積碳的產(chǎn)生。具有高質(zhì)量的烴往往具有擴(kuò)散火焰燃燒。因此，由于來(lái)自擴(kuò)散火焰燃燒的更高積碳產(chǎn)生，高質(zhì)量的烴可以被用作添加劑。在燃燒期間，更高的積碳可由于汽缸內(nèi)氧的均勻性的缺乏產(chǎn)生。阻止汽缸的部分中的完全燃燒，從而產(chǎn)生積碳。
[0035]在某些實(shí)施方式中，添加劑可以包括萘(CltlH8)。萘具有強(qiáng)的烴鍵以及高辛烷值。高辛烷值允許自動(dòng)點(diǎn)火前的增強(qiáng)壓縮。這對(duì)防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震和預(yù)點(diǎn)火是有利的。進(jìn)一步地，不像某些烴，萘不是主要的致癌物質(zhì)。
[0036]在其他實(shí)施方式中，所述添加劑可以包括乙炔C2H2，其同樣具有高辛烷值。進(jìn)一步地，乙炔具有比許多NG更寬的AFR操作范圍，并且因此可以被噴射以實(shí)現(xiàn)比單獨(dú)經(jīng)由天然氣可實(shí)現(xiàn)的增加的AFR富度。更富的發(fā)動(dòng)機(jī)操作可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，以防止劣化和爆震。
[0037]因此，在某些實(shí)施方式中，產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以是燃燒期間發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)來(lái)自添加劑噴射的芳香烴的量的函數(shù)。添加劑內(nèi)的芳香烴的量可以在添加劑的準(zhǔn)備期間被確定，使得添加劑貫穿整個(gè)操作具有設(shè)置的芳香烴含量。因此，在燃燒期間增加發(fā)動(dòng)機(jī)中添加劑的質(zhì)量增加燃燒期間發(fā)動(dòng)機(jī)中的芳香烴的量，從而增加所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量。
[0038]在實(shí)施方式中，噴射的添加劑的量可以是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度的函數(shù)，使得保護(hù)性積碳可以響應(yīng)于可以以其他方式導(dǎo)致氣門劣化的條件產(chǎn)生。同樣地，當(dāng)氣門劣化條件未經(jīng)由增加的發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度指示時(shí)，噴射的添加劑質(zhì)量可以被降低，以便使發(fā)動(dòng)機(jī)返回至低排放操作。
[0039]圖1是示出多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，所述多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)可以經(jīng)由天然氣、汽油或兩者供以燃料?？刂葡到y(tǒng)可以經(jīng)由控制器12控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作，控制器12可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的各種傳感器以及經(jīng)由輸入設(shè)備130來(lái)自車輛駕駛員132的輸入。輸入設(shè)備132可以包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸30可以在汽缸壁32之間存在，并且活塞36被安置在所述汽缸中?；钊?6可以被耦連至曲軸40，以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)被耦連到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上。
[0040]汽缸30可以經(jīng)由進(jìn)氣道42接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣，并且可以經(jīng)由排氣道48排出燃燒氣體。
[0041]進(jìn)氣歧管44和排氣道48可以經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54選擇性地與汽缸30連通。在某些實(shí)施方式中，汽缸30可以包括兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或多個(gè)排氣門。
[0042]在這個(gè)示例中，進(jìn)氣門52和排氣門54可以經(jīng)由各自的凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)51和53通過(guò)凸輪驅(qū)動(dòng)控制。凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)51和53中的每個(gè)可以包括一個(gè)或多個(gè)凸輪，并且可以使用由控制器12操作的凸輪輪廓變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)，以改變氣門的工作。進(jìn)氣門52和排氣門54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在可選實(shí)施方式中，進(jìn)氣門52和/或排氣門54可以通過(guò)電動(dòng)氣門驅(qū)動(dòng)控制。例如，汽缸可以包括經(jīng)由電動(dòng)氣門驅(qū)動(dòng)控制的進(jìn)氣氣門和經(jīng)由凸輪驅(qū)動(dòng)控制的排氣門。
[0043]排氣門54可暴露至從汽缸30穿過(guò)排氣道48來(lái)自燃燒的熱排氣。來(lái)自燃燒的熱可以經(jīng)由排氣遍及整個(gè)排氣系統(tǒng)傳遞。排氣門54可以暴露至排氣的最高熱量并經(jīng)受增強(qiáng)的氣門磨損。
[0044]排氣門54和進(jìn)氣門52可以具有磷酸鹽涂層。所述涂層可以包括具有稀釋在其中的磷酸和磷酸鹽的溶液。在實(shí)施方式中，所述涂層可以是鋅、鐵或錳磷酸鹽。所述氣門和/或氣門座可以由黑色金屬或有色金屬例如鋼制成。在其他實(shí)施方式中，所述氣門可以在被磷酸鹽涂層中涂覆之前被活性金屬涂覆，使得其外表面用活性金屬電鍍。這類初步涂層可以包括鋁、鋅、鎘、銀、錫或其某些組合。
[0045]磷酸鹽涂層可以在車輛生產(chǎn)期間通過(guò)將氣門或氣門座浸入磷酸鹽溶液中或直接將磷酸鹽涂層噴涂到發(fā)動(dòng)機(jī)表面上被施加。在其他實(shí)施方式中，磷酸鹽涂層可以在生產(chǎn)后施加，并且可以被包括在加裝套件中，使得汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用天然氣是穩(wěn)固的。磷酸鹽涂層可以被周期性地再施加到發(fā)動(dòng)機(jī)上?？蛇x地，發(fā)動(dòng)機(jī)組件可以被移走，用于磷酸鹽涂層的再施力口。在某些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)氣門磨損的量。在氣門凹陷閾值下，可以對(duì)再施加磷酸鹽涂層給出指示。再施加指示器還可以響應(yīng)于英里數(shù)或操作持續(xù)時(shí)間閾值。
[0046]燃料噴射器66被示出直接耦連到汽缸30，用于將燃料直接噴射到汽缸30中。燃料噴射的量可以與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68從控制器12接收的信號(hào)FPW的脈沖寬度成比例。以這種方式，燃料噴射器66提供被稱為燃料到汽缸30中的直接噴射。例如，燃料噴射器可以被安裝在汽缸的側(cè)面內(nèi)或在汽缸的頂部中。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送到燃料噴射器66。在某些實(shí)施方式中，汽缸30可以可選地或另外地包括布置在進(jìn)氣道噴射配置中的進(jìn)氣歧管44內(nèi)的燃料噴射器。
[0047]噴射的燃料可以是天然氣或液體汽油例如石油或柴油。某些實(shí)施方式可以包括天然氣燃料噴射器和液體汽油燃料噴射器兩者。在主要為天然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，汽油可以在沒(méi)有可用NG的情況下被噴射。其他實(shí)施方式可響應(yīng)于操作條件例如高發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、預(yù)點(diǎn)火或發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指不噴射汽油。
[0048]添加劑噴射器230被示出直接耦連到汽缸30，用于將添加劑直接噴射汽缸30中。添加劑可以在噴射到汽缸30中之前被摻雜在稀釋劑中。稀釋劑可以是一定量的燃料、冷卻劑或可以在噴射到汽缸之前與一定質(zhì)量的添加劑一起被噴射的另一種液體。被噴射到汽缸中的稀釋劑的量可以響應(yīng)于操作條件例如高發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、預(yù)點(diǎn)火或發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指示通過(guò)控制器12確定。添加劑可以響應(yīng)于操作條件例如操作溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度被噴射到稀釋劑中。可選地，例如，添加劑可以在給定的操作時(shí)間或英里數(shù)間隔下被周期性地噴射。其他實(shí)施方式可以將添加劑直接噴射到燃料源中。例如，添加劑可以被噴射到噴射器66上游的燃料中，并且經(jīng)由燃料噴射器66被輸送到汽缸30。仍進(jìn)一步實(shí)施方式可以在添加劑噴射到汽缸之前，將添加劑和稀釋劑或燃料結(jié)合。實(shí)施方式還可以在沒(méi)有添加稀釋劑的情況下經(jīng)由添加劑輸送裝置將添加劑直接噴射到汽缸中。
[0049]預(yù)定的添加劑與稀釋劑的比率可以在稀釋劑或燃料的儲(chǔ)存系統(tǒng)內(nèi)保持。在這些實(shí)施方式中，被噴射到汽缸中的稀釋劑或添加劑的量可以或可以不響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)條件或周期性噴射。示例稀釋劑可以包括汽油、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑、機(jī)油、水或刮水器流體。
[0050]在示出的示例中，添加劑噴射器230和燃料噴射器66可以位于汽缸30的側(cè)面上。在某些實(shí)施方式中，燃料噴射器66和添加劑噴射器230中的一個(gè)或二者可以被置于汽缸的頂部或底部。在其他實(shí)施方式中，噴射器可以被置于汽缸30上游的進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)。
[0051]進(jìn)氣道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。節(jié)流板64的位置可以經(jīng)由被提供至電子節(jié)氣門控制(ETC)配置中的電動(dòng)馬達(dá)或驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)通過(guò)控制器12改變。以這種方式，節(jié)氣門62可以被操作以改變提供給汽缸30等其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣。節(jié)流板64的位置可以通過(guò)節(jié)氣門位置信號(hào)TP被提供給控制器12。進(jìn)氣道42可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，用于向控制器12提供各自的信號(hào)MAF和MAP。
[0052]點(diǎn)火系統(tǒng)88可以響應(yīng)于來(lái)自控制器12的點(diǎn)火提前信號(hào)SA，經(jīng)由火花塞82向汽缸30提供點(diǎn)火火花。在某些實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或更多個(gè)其他汽缸可以在有或沒(méi)有點(diǎn)火火花的情況下，在壓縮點(diǎn)火模式中操作。
[0053]排氣傳感器126被不出I禹連到在排放控制設(shè)備70上游的排氣道48。傳感器126可以是用于提供排氣空燃比的指示的合適傳感器，例如線性氧傳感器或UEG0(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?，雙態(tài)氧傳感器或EGO，HEGO (加熱型EGO)，NOx,HC或CO傳感器。排放控制設(shè)備70被示出沿排氣傳感器126下游的排氣道48布置。設(shè)備70可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他的排放控制設(shè)備或其組合。在某些實(shí)施方式中，通過(guò)在引起提高的熱產(chǎn)生的特定空燃比內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸，排放控制設(shè)備70可以在發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間周期性地再生。
[0054]發(fā)動(dòng)機(jī)10可以進(jìn)一步包括壓縮設(shè)備例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器，其中壓縮機(jī)沿進(jìn)氣歧管布置。對(duì)于渦輪增壓器，壓縮機(jī)可以至少部分地通過(guò)沿排氣道布置的渦輪(例如，經(jīng)由軸)驅(qū)動(dòng)。廢氣門和壓縮機(jī)旁通閥中的一個(gè)或多個(gè)也可以被包括，以控制通過(guò)渦輪和壓縮機(jī)的流量。對(duì)于機(jī)械增壓器，壓縮機(jī)可以至少部分地通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且可以不包括渦輪。因此，經(jīng)由渦輪增壓器或機(jī)械增壓器提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)汽缸的壓縮量可以由控制器12改變。
[0055]控制器12在圖1中被示為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元(CPU) 102 ;輸入/輸出端口(I/O) 104;示為用于可執(zhí)行程序和校驗(yàn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)的只讀存儲(chǔ)器(ROM) 106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 108、保活存儲(chǔ)器(KAM)IlO ;以及數(shù)據(jù)總線。除了之前討論的那些信號(hào)以外，控制器12可以從被耦連到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收不同信號(hào)，包括質(zhì)量空氣流量傳感器120的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量；耦連到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);耦連到曲軸40的霍爾傳感器118 (或其他類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);以及來(lái)自傳感器122的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP。發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)RPM可以由控制器12從信號(hào)PIP產(chǎn)生。歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可以用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力指示。注意，可以使用上述傳感器的各種組合。
[0056]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以用具有通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的CPU102可執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，用于執(zhí)行所公開(kāi)的以及其他方法。
[0057]如上所述，圖1示出多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸可以同樣地包括其各自的一組進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、添加劑噴射器、火花塞等。
[0058]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。如所示，汽缸蓋250包括直線配置的四個(gè)汽缸30。所述汽缸可以如所示的以直列配置布置，或以另一種配置例如對(duì)置或V形配置布置，以及可以包括若干汽缸。每個(gè)汽缸30被不出具有燃料噴射器66。燃料噴射器66可以被配置為直接燃料噴射器或進(jìn)氣道燃料噴射器。在一個(gè)示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以經(jīng)配置以多種燃料源例如汽油以及天然氣運(yùn)行。
[0059]如圖1所示，汽缸30可以經(jīng)由進(jìn)氣道42接收進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣。進(jìn)氣道42可以進(jìn)一步包括被置于進(jìn)氣道中的節(jié)氣門62、節(jié)流板64、MAF傳感器120和MAP傳感器122。增壓空氣冷卻器220可以被布置在進(jìn)氣道42內(nèi)。
[0060]汽缸30的排氣可以經(jīng)由排氣道48從汽缸蓋250排出。排氣道48可以經(jīng)由排氣歧管205被連接到汽缸30。如圖2所示，在集成的排氣歧管配置中，排氣歧管205可全部或局部地被包括在汽缸蓋250內(nèi)。排氣歧管205可以包括經(jīng)由排氣門被耦連到汽缸排氣口的多個(gè)排氣流道。排氣道48可以進(jìn)一步包括溫度傳感器277、回流氣門280以及排氣控制設(shè)備70。
[0061]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括添加劑輸送裝置201。添加劑輸送裝置201可以包括耦連到汽缸蓋250的添加劑輸送通道218。添加劑輸送通道218可以經(jīng)配置以將一定質(zhì)量的添加劑噴射到汽缸30中。添加劑輸送通道218可以經(jīng)由供應(yīng)管道212耦連到罐210。泵215可以耦連到供應(yīng)管道212。以這種方式，稀釋劑可以通過(guò)供應(yīng)管道212從稀釋劑罐210抽取，泵送到添加劑輸送通道218中，以及噴射到汽缸30中。罐210可以包括噴射到汽缸30中的燃料或其他稀釋劑以減少爆震。輸送可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)稀釋劑氣門236的控制器控制。其他稀釋劑的示例包括刮水器流體或其他烴燃料添加劑，例如水成的萘或乙炔。添加劑罐232可以存儲(chǔ)可在附加液體溶液內(nèi)的一定量的硬脂酸鹽或其他活性添加劑。罐232可以經(jīng)由添加劑氣門234被耦連到供應(yīng)管道212。添加劑氣門234可以響應(yīng)于包括排氣門溫度的操作條件，被連通地耦連到控制器。在其他實(shí)施方式中，稀釋劑罐210可以被耦連到稀釋劑噴射器，并且添加劑罐232可以被耦連到添加劑噴射器，所述稀釋劑噴射器和添加劑噴射器中的任意一個(gè)或兩者可以被布置在汽缸30上?？刂破骺梢则?qū)動(dòng)稀釋劑氣門236，以便在沒(méi)有添加活性添加劑的情況下，稀釋劑被輸送到添加劑輸送裝置中。氣門234和236還可以被驅(qū)動(dòng)，以便活性添加劑溶解在泵215上游的添加劑輸送裝置中的稀釋劑內(nèi)。
[0062]在某些實(shí)施方式中，可以沒(méi)有稀釋劑并且活性添加劑可以從添加劑罐232被直接嗔射到汽缸30中。在包括單一中心嗔射系統(tǒng)的實(shí)施方式中，燃料、稀釋劑和添加劑可以被耦連在燃料噴射器的上游并被獨(dú)立地輸送到單一中心噴射通道。一定量的燃料、稀釋劑和添加劑可以被輸送發(fā)動(dòng)機(jī)并經(jīng)由單一噴射器噴射。
[0063]在仍進(jìn)一步的一實(shí)施方式中，添加劑罐232可以被直接耦連到稀釋劑罐210，以使添加劑被噴射到添加劑輸送裝置201和/或稀釋劑氣門236上游的稀釋劑罐210中。
[0064]發(fā)動(dòng)機(jī)10還可以包括冷卻系統(tǒng)(未示出)，所述冷卻系統(tǒng)可以包括耦連到汽缸蓋的冷卻套。所述冷卻套可以經(jīng)配置來(lái)冷卻集成的排氣歧管例如排氣歧管205，并且可以經(jīng)由供應(yīng)和返回管道耦連到罐。冷卻劑泵可以被耦連到供應(yīng)管道。以這種方式，冷卻劑可以通過(guò)供應(yīng)管道從冷卻劑罐抽取，泵送到所述冷卻套，并經(jīng)由返回管道返回到所述罐。
[0065]發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例操作方法在圖3中示出。所述方法在300開(kāi)始，并且可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)事件后開(kāi)始。在302，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可以被確定。這可以響應(yīng)于所測(cè)量的MAP進(jìn)行確定并被聯(lián)通到控制器。在304，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以被確定，以及被中繼到控制器。排氣門、進(jìn)氣氣門或兩者的溫度可以在306確定。溫度可以使用包括在汽缸、進(jìn)氣歧管或排氣歧管內(nèi)的傳感器的若干方法進(jìn)行確定。如所示，其還可以是所確定的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。這種關(guān)系可以被預(yù)確定用于特定發(fā)動(dòng)機(jī)以及可以經(jīng)由各種傳感器被聯(lián)通到控制器的其他主導(dǎo)(presiding)發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件。在308，輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的活性添加劑或硬脂酸鹽的量可以被確定。輸送的添加劑的質(zhì)量流速可以是在306確定的氣門溫度的函數(shù)。在310，所需要的質(zhì)量流速的添加劑可以被噴射到稀釋劑中，以形成溶液。所述稀釋劑可以是被輸送到汽缸中的液體。這可以包括用于發(fā)動(dòng)機(jī)操作的燃料源，例如氣體、汽油或其某些組合。在NG發(fā)動(dòng)機(jī)的某些實(shí)施方式中，液體燃料或另一液體可以被噴射，以降低燃燒的溫度或增加積碳的產(chǎn)生。在這些NG發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述液體可以充當(dāng)稀釋劑，并且可以在312用添加劑摻雜?？蛇x地，添加劑可以在噴射前在溶液內(nèi)，并且要被噴射的摻雜溶液的量可以被確定為要被輸送的添加劑的質(zhì)量流速和溶液內(nèi)的添加劑濃度的函數(shù)。所述溶液可以被直接輸送到汽缸中，或者在汽缸噴射前可以被噴射到附加的稀釋劑中。注意，所需要的添加劑的質(zhì)量流速可以是零。
[0066]在312，摻雜添加劑的稀釋劑可以被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中。在314，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否是熱的。如果發(fā)動(dòng)機(jī)不熱，所述過(guò)程可以返回到在302開(kāi)始和在312結(jié)束的冷發(fā)動(dòng)機(jī)操作循環(huán)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)是熱的，那么所需要的添加劑的質(zhì)量流速可以使用不同于在308的方法的方法進(jìn)行確定。在316，所需要的添加劑的質(zhì)量流速可以是自最后的添加劑再補(bǔ)充事件以來(lái)的到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣氣流的量、自最后的添加劑再補(bǔ)充事件以來(lái)的操作時(shí)間和/或主導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的函數(shù)。在318，所確定的所需添加劑質(zhì)量流速可以被噴射到稀釋劑中。在320，稀釋劑可以被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中。在其他實(shí)施方式中，添加劑可以已經(jīng)在稀釋劑內(nèi)，并且摻雜添加劑的稀釋劑的量可以是所需添加劑的質(zhì)量流速和稀釋劑中的添加劑濃度的函數(shù)。這可以被直接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中或另一稀釋劑中。注意，所需添加劑的質(zhì)量流速可以是零。
[0067]可選的示例操作方法在圖4中示出，這種方法可以兼容于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有添加劑儲(chǔ)存罐、稀釋劑儲(chǔ)存罐以及被耦連到汽缸上游的兩個(gè)罐的輸送裝置。所述方法可以在400開(kāi)始，并且可以周期性地或響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)事件開(kāi)始。所述方法還可以貫穿整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作持續(xù)重復(fù)。在402，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是否已經(jīng)被指示。發(fā)動(dòng)機(jī)爆震可以由點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器指示。傳感器可以響應(yīng)于振動(dòng)、壓力或溫度，其可以被聯(lián)通到控制器以確定發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的存在。如果指示發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，一定量的稀釋劑可以被噴射到輸送裝置中，以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。這種稀釋劑可以是液體燃料或能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒溫度的另一液體。如果未指示發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度可以在404確定。在406，實(shí)現(xiàn)或保持發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的稀釋劑的質(zhì)量流速可以被確定為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的函數(shù)。在408，該量的稀釋劑可以被噴射到輸送裝置中。注意，該稀釋劑的量可以是零，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)期間。
[0068]在412,氣門溫度可以被汽缸、進(jìn)氣歧管或排氣歧管內(nèi)的傳感器確定，并被聯(lián)通到控制系統(tǒng)。在414，實(shí)現(xiàn)或保持氣門溫度的添加劑的質(zhì)量流速可以在414被確定為氣門溫度的函數(shù)。在其他實(shí)施方式中，所輸送的添加劑的質(zhì)量流速可以響應(yīng)于自最后的添加劑再補(bǔ)充事件以來(lái)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流的量、自最后的添加劑再補(bǔ)充事件以來(lái)已經(jīng)逝去的操作時(shí)間的量和/或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。在416，所確定量的添加劑可以被噴射到輸送裝置中，其中所述所確定量的添加劑可以與在410或408所噴射的稀釋劑混合和/或溶解在所述稀釋劑中。然后，這種慘雜添加劑的稀釋劑可以在418被嗔射到汽缸中。
[0069]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖5，附加的操作方法被示出，所述方法可以兼容于具有添加劑儲(chǔ)存罐、稀釋劑儲(chǔ)存罐以及被耦連到汽缸上游的兩個(gè)罐的輸送裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，例如本文公開(kāi)的示例。所述方法可以在500開(kāi)始，并且可以周期性地或響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)事件開(kāi)始。所述方法還可以在貫穿整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作持續(xù)重復(fù)。在502，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是否已經(jīng)被指示。發(fā)動(dòng)機(jī)爆震可以由點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳感器指示。傳感器可以響應(yīng)于振動(dòng)、壓力或溫度，其可以被聯(lián)通到控制器以確定發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的存在。如果指示發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，一定量的稀釋劑可以被噴射到輸送裝置中，以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。這種稀釋劑可以是液體燃料或能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒溫度的另一液體。如果未指不發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度可以在504確定。在506，實(shí)現(xiàn)或保持發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的稀釋劑的質(zhì)量流速可以被確定為當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的函數(shù)。在508，該量的稀釋劑可以被噴射到輸送裝置中。注意，該稀釋劑的量可以是零，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)期間。
[0070]在512，氣門溫度可以通過(guò)汽缸、進(jìn)氣歧管或排氣歧管內(nèi)的傳感器確定，并被聯(lián)通到控制系統(tǒng)。然后，可以在514確定溫度是否在閾值溫度之上。所述閾值溫度可以相應(yīng)于氣門金屬軟化時(shí)的溫度或引起提高的氣門磨損可能的另一溫度。如果所述溫度在這個(gè)閾值之上，在516，添加劑的質(zhì)量流速可以響應(yīng)于在512測(cè)量的溫度進(jìn)行確定。在518，該量的添加劑可以被噴射到輸送裝置中，其中所述量的添加劑可以混合在508或510所噴射的稀釋劑和/或溶解在所述稀釋劑中。在514，如果氣門溫度不在閾值之上，可以確定自最后的添加劑再補(bǔ)充事件以來(lái)一定量的時(shí)間是否已經(jīng)過(guò)去。在其他實(shí)施方式中，可以確定自最后的再補(bǔ)充事件以來(lái)操作時(shí)間量是否已經(jīng)逝去或被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流的量是否超出閾值。如果在522達(dá)到閾值，一定量的添加劑可以被噴射到輸送裝置中，以混合稀釋劑或被溶解在稀釋劑中。這可以是確定的量或可以響應(yīng)于氣門溫度、自最后的再補(bǔ)充事件以來(lái)的氣流或自最后的再補(bǔ)充事件以來(lái)逝去的操作時(shí)間被確定。在520，摻雜添加劑的稀釋劑可以被噴射到汽缸中。
[0071]應(yīng)當(dāng)注意，類似于上述那些的方法可以兼容于不具有單獨(dú)的稀釋劑或具有用于添加劑和稀釋劑的獨(dú)立噴射氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)，兩個(gè)獨(dú)立噴射氣門可以被獨(dú)立地耦連到汽缸。
[0072]在添加劑噴射到汽缸后，燃燒可以發(fā)生。然后，硬脂酸鹽或活性添加劑可以與一個(gè)或多個(gè)氣門的磷酸鹽表面接觸。硬脂酸鹽或活性添加劑可以與氣門表面相互作用，以在氣門、氣門座或兩者上形成干保護(hù)性膜或一定質(zhì)量的積碳。這可以與氣門和氣門座熱絕緣。其還可以充當(dāng)可以降低氣門與氣門座之間的摩擦的潤(rùn)滑劑，從而減少氣門磨損。進(jìn)一步地，其可以在氣門的重復(fù)打開(kāi)和關(guān)閉期間充當(dāng)物理屏障，使得所述氣門和氣門座來(lái)限制彼此的直接接觸。與磷酸鹽相互作用的硬脂酸鹽可以包括硬脂酸鈉或硬脂酸鉀或其他電離化合物或元素。許多這些化合物對(duì)通常被用于處理設(shè)備后的排氣中的催化劑沒(méi)有影響或具有較小影響。
[0073]在使用增加的積碳產(chǎn)生作為潤(rùn)滑劑的實(shí)施方式中，添加劑的質(zhì)量可以響應(yīng)于所期望的積碳質(zhì)量進(jìn)行確定。天然氣燃燒中的增加的積碳產(chǎn)生可以由在燃燒期間到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中的添加劑的噴射產(chǎn)生。噴射可以是直接的或間接的。例如，添加劑可以噴射到稀釋劑中，以形成然后被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的溶液。在其他實(shí)施方式中，添加劑、稀釋劑或溶液可以被噴射到燃料源或進(jìn)氣流中。
[0074]增加或新加入噴射到NG發(fā)動(dòng)機(jī)中的添加劑質(zhì)量可以響應(yīng)于增加期望的積碳質(zhì)量，并且減少噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的添加劑質(zhì)量可以響應(yīng)于減少期望的積碳質(zhì)量。進(jìn)一步地，增加燃燒期間所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以響應(yīng)于增加噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的添加劑質(zhì)量，并且減少所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以響應(yīng)于減少噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的添加劑質(zhì)量。
[0075]增加所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以減少氣門磨損，因此，在某些實(shí)施方式中，增加所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度增加或超出閾值。同樣地，如果發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度減少或下降到低于閾值，所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量可以減少。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度可以使用位于發(fā)動(dòng)機(jī)或排氣系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器進(jìn)行確定。其還可以響應(yīng)于操作條件例如發(fā)動(dòng)機(jī)速度或負(fù)荷進(jìn)行推斷。期望的積碳質(zhì)量可以響應(yīng)于在主導(dǎo)操作條件下所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量。這可以使用可測(cè)量排氣系統(tǒng)內(nèi)的顆粒物質(zhì)、二氧化碳、氧、濕度或NOx水平的一個(gè)或多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量或推斷。
[0076]圖6示出用于可以使用添加劑用于增加的積碳產(chǎn)出的系統(tǒng)的附加示例操作方法。在600，發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件可以被測(cè)量、估算或推斷，以及可以包括各種車輛條件，例如車輛速度，以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、速度、發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度、排氣溫度、升壓水平、MAP、MAF、轉(zhuǎn)矩需求、馬力需求、AFR等。操作條件可以進(jìn)一步包括當(dāng)前的積碳產(chǎn)出率以及當(dāng)前的稀釋劑噴射的量和/或速率。
[0077]在606，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的溫度可以進(jìn)行測(cè)量或推斷。所述氣門可以是進(jìn)氣門或排氣門，以及所述溫度可以經(jīng)由在氣門上或附近或發(fā)動(dòng)機(jī)或排氣系統(tǒng)的另一部件中的傳感器進(jìn)行確定。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，氣門的溫度可以在控制系統(tǒng)中進(jìn)行確定，并且可以是操作條件例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的函數(shù)，如所述。
[0078]在608，期望的積碳質(zhì)量可以進(jìn)行確定。期望的積碳質(zhì)量可以在控制系統(tǒng)中進(jìn)行確定，并且可以是發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度或負(fù)荷以及其他操作條件的函數(shù)。期望的積碳質(zhì)量可以增加用于提高的發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度、速度或負(fù)荷。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或氣門溫度低于閾值時(shí)，其還可以是零，指示沒(méi)有附加的積碳被期望。在某些實(shí)施方式中，期望的積碳質(zhì)量可以指在通過(guò)單獨(dú)的NG燃燒所產(chǎn)生的積碳質(zhì)量以上從添加劑期望的積碳質(zhì)量。在其他實(shí)施方式中，期望的積碳質(zhì)量可以指在燃燒期間所產(chǎn)生的總積碳質(zhì)量。期望的積碳質(zhì)量可以相應(yīng)于有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)劣化或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門和氣門座磨損的積碳質(zhì)量。
[0079]在610，添加劑的質(zhì)量可以被確定，以產(chǎn)生期望的積碳質(zhì)量。這個(gè)確定可以在控制系統(tǒng)中做出，并且可以響應(yīng)于幾個(gè)操作條件以及添加劑的積碳產(chǎn)出性能。例如，對(duì)于給定的期望的積碳質(zhì)量，具有更高烴含量的添加劑質(zhì)量可以比具有更低烴含量的添加劑質(zhì)量更低。此外，作為發(fā)動(dòng)機(jī)條件例如溫度的結(jié)果，添加劑的質(zhì)量可以比給定的期望的積碳質(zhì)量更高或更低，所述發(fā)動(dòng)機(jī)條件可影響例如發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)發(fā)生的燃燒的完成。
[0080]在某些實(shí)施方式中，添加劑可以被噴射到稀釋劑中。所述稀釋劑可以是燃料流、進(jìn)氣或另一第二稀釋劑，例如冷卻劑、刮水器流體或汽油。在沒(méi)有偏離本公開(kāi)的范圍的情況下，可以使用未另外指出的其他稀釋劑。在612，稀釋劑的承載量可以進(jìn)行確定。這個(gè)承載量可以是一定量的稀釋劑能夠溶解或傳輸?shù)奶砑觿┑馁|(zhì)量。承載量還可以是能夠保持有效的燃燒、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或其他操作條件的稀釋劑或燃料的量。如果要被噴射或當(dāng)前正被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中的稀釋劑量的承載量低于期望的添加劑質(zhì)量，在616，所噴射的稀釋劑的量可以增加。在614，如果稀釋劑量的承載量是所期望的添加劑質(zhì)量或在其之上，在618，所述添加劑可以被噴射到稀釋劑中。
[0081]在620，稀釋劑和添加劑溶液可以被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中。在某些實(shí)施方式中，所述溶液可以被噴射到可以噴射的另一種稀釋劑中，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震或降低例如燃燒的熱量。又一個(gè)實(shí)施方式，可以將所述溶液噴射到燃料流中，所述溶液還可以被進(jìn)氣道或直接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中。
[0082]注意，為了本公開(kāi)的目的，活性添加劑可以被理解為與金屬表面上的磷酸鹽涂層反應(yīng)以形成潤(rùn)滑層的添加劑。非限制示例包括硬脂酸鹽，所述硬脂酸鹽可以包括陰離子和硬脂酸基團(tuán)(C17H35COCT)。所述陰離子可以是電離元素(EIE)，例如鈉或鉀。為了本公開(kāi)的目的，電離元素可以是具有低于6eV的第一電離能的元素。所述陰離子可以是可形成對(duì)排放控制催化劑具有很小影響或沒(méi)有影響的氣體離子的元素。
[0083]注意，為了本公開(kāi)的目的，稀釋劑可以是液體并且可以具有水基或油基。所述活性添加劑可溶于所述稀釋劑內(nèi)。稀釋劑的非限制示例包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑、油、刮水器流體、甲醇、水、汽油或上述一種或多種的某些組合。具有油基的稀釋劑可以是高分子質(zhì)量油，例如蒽。稀釋劑可以通過(guò)活性添加劑輸送系統(tǒng)或附加系統(tǒng)，獨(dú)立于活性添加劑被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中。稀釋劑的輸送可以響應(yīng)于爆震指示或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
[0084]注意，為了本公開(kāi)的目的，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門和/或氣門座可以是黑色金屬或有色金屬。所述氣門座可以在包括金屬磷酸鹽的涂層(coating)中涂覆。金屬磷酸鹽可以是包含一種或多種金屬離子以及一種或多種磷酸鹽(PCT34)的化合物。金屬離子的非限制示例包括鋅和猛。
[0085]注意，本文包括的示例控制和估算例程可以與各種系統(tǒng)配置一起使用。本文描述的具體例程可以表示許多處理策略中的一個(gè)或多個(gè)，例如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多重任務(wù)、多線程及其類似處理策略。因此，所述的各種動(dòng)作、操作或功能可以以所述順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或在某些情況下被省略。同樣，處理次序不一定需要實(shí)現(xiàn)本文描述的示例性實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)，而僅僅是為了便于說(shuō)明和描述被提供。根據(jù)所采用的特定策略，所述動(dòng)作、功能或操作中的一個(gè)或多個(gè)可以被重復(fù)執(zhí)行。進(jìn)一步地，所描述的操作、功能和/或動(dòng)作可以圖形化表示為待被編程到控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)的代碼。
[0086]應(yīng)當(dāng)明白，本文公開(kāi)的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，這些具體的實(shí)施方式不應(yīng)以限制意義被考慮，因?yàn)楹芏嘧兓强赡艿?。例如，上述技術(shù)可以被施加到V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸以及其他的發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開(kāi)的主題包括本文公開(kāi)的各種系統(tǒng)和配置的所有新穎和非顯而易見(jiàn)的組合以及子組合以及其他特征、功能和/或性質(zhì)。
[0087]所附權(quán)利要求特別指出被視為新穎和非顯而易見(jiàn)的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可能提及“一個(gè)”元素或“第一”元素或其等價(jià)元素。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的權(quán)利要求包括一個(gè)或更多個(gè)這樣元素的合并，即不需要也不排除兩個(gè)或更多這樣的元素。所公開(kāi)的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合以及子組合可以通過(guò)本權(quán)利要求的修改或通過(guò)本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)的新權(quán)利要求的呈現(xiàn)來(lái)要求權(quán)利。這類權(quán)利要求，無(wú)論其對(duì)于初始權(quán)利要求的范圍是更廣、更窄、等同或不同，這類權(quán)利要求也都應(yīng)當(dāng)被視為包括在本公開(kāi)的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其包括: 具有包括磷酸鹽的涂層的金屬發(fā)動(dòng)機(jī)氣門； 耦連到一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的添加劑輸送裝置；以及 耦連到所述添加劑輸送裝置的添加劑罐，所述添加劑罐具有置于其中的一定量的添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括耦連到所述添加劑輸送裝置的稀釋劑罐，所述稀釋劑罐具有置于其中的稀釋劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述稀釋劑包括汽油、刮水器流體、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑、甲醇、水、油、蒽或其某些組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述磷酸鹽包括磷酸鋅、磷酸錳、包含磷酸鋅的化合物或包含磷酸錳的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述添加劑包括具有硬脂酸基團(tuán)的化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述化合物包括鈉、鉀以及電離元素中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述添加劑罐包括具有稀釋劑和所述添加劑的溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述添加劑罐包括具有所述添加劑和稀釋劑的溶液，所述稀釋劑具有油基或水基。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括天然氣或濃縮天然氣燃料系統(tǒng)。
10.用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括: 將作為發(fā)動(dòng)機(jī)氣門溫度的函數(shù)的一定質(zhì)量的添加劑噴射到汽缸中；以及經(jīng)由與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門表面上的磷酸鹽涂層接觸的添加劑，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成潤(rùn)滑層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括使用天然氣燃料源操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括將所述質(zhì)量的添加劑噴射到稀釋劑中以形成溶液，以及響應(yīng)于操作條件將一定量的所述溶液噴射到汽缸中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、氣門溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、質(zhì)量空氣流量或發(fā)動(dòng)機(jī)操作持續(xù)時(shí)間，經(jīng)由添加劑輸送裝置，噴射所述添加劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，響應(yīng)于溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震指示以及添加劑噴射指示，將一定量的稀釋劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，經(jīng)由接觸分子化合物的添加劑，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成所述潤(rùn)滑層，所述分子化合物包括磷酸基團(tuán)和鋅、錳或另一種金屬元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括，經(jīng)由接觸硬脂酸鹽的所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的表面，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門上形成所述潤(rùn)滑層，所述硬脂酸鹽包括鈉、鉀或電離的元素。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的表面上形成干膜硬脂酸鹽。
18.用于操作包括用磷酸鋅涂覆的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括:向所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸送壓縮的氣體燃料；基于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的溫度，通過(guò)噴射具有一定質(zhì)量的添加劑的稀釋劑形成溶液，所述添加劑包括硬脂酸鈉或硬脂酸鉀；以及將作為所述溶液中的添加劑質(zhì)量的函數(shù)的一定量溶液噴射到汽缸中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括，通過(guò)將添加劑噴射到汽油、刮水器流體、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、甲醇、水、油、蒽或其組合中形成所述溶液。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括將所述添加劑噴射到稀釋劑罐下游的稀釋劑中或所述稀釋劑罐中。
【文檔編號(hào)】F01L3/04GK104141531SQ201410190816
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】D·K·比德納, M·A·德?tīng)査? 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司