用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥關(guān)閉控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)用于控制雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒缸進(jìn)氣閥的打開(kāi)和關(guān)閉的方法和
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]允許柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要運(yùn)行液化天然氣(LNG)的技術(shù)可提供從柴油到LNG的轉(zhuǎn)換燃料消耗的經(jīng)濟(jì)方式。這種轉(zhuǎn)換可降低溫室氣體排放，因?yàn)槿紵齃NG比柴油排放較少的二氧化碳(每單位能量)。從柴油轉(zhuǎn)換成LNG可節(jié)省成本，因?yàn)長(zhǎng)NG比柴油便宜(每單位能量)。燃燒柴油和LNG的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)槿绻鸏NG不可用或如果天然氣價(jià)格升高的話操作人員可恢復(fù)使用柴油。
[0003]可相對(duì)較少地修改柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使其轉(zhuǎn)換成主要運(yùn)行LNG。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，不像汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)火花點(diǎn)燃空氣-燃料混合物，而是通過(guò)壓縮空氣直到空氣-燃料混合物足夠熱而燃燒。壓縮點(diǎn)燃(如該過(guò)程所稱(chēng)謂的那樣)在只有LNG時(shí)不能很好地工作，因?yàn)樵谌紵l(fā)生時(shí)進(jìn)行精確地控制是非常困難的。因此，LNG會(huì)爆燃并損害發(fā)動(dòng)機(jī)。在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過(guò)將少量柴油注入到缸中用LNG觸發(fā)燃燒使該問(wèn)題得到解決。因此，轉(zhuǎn)換成燃燒LNG的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也燃燒少量柴油。
[0004]柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常為運(yùn)行柴油循環(huán)(diesel cycle)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。在理想柴油循環(huán)中，假設(shè)燃燒過(guò)程是定壓的。相反，在“奧托循環(huán)”中，假設(shè)燃燒過(guò)程是定容的。在奧托循環(huán)過(guò)程中，活塞完成四個(gè)單獨(dú)沖程以完成單個(gè)熱力循環(huán)。沖程是指活塞沿著缸在任一方向上的完整行程。四個(gè)沖程為⑴進(jìn)氣、(?)壓縮、(iii)做功和(iv)排氣?；钊倪M(jìn)氣沖程開(kāi)始于缸的頂部同時(shí)進(jìn)氣閥打開(kāi)并且排氣閥關(guān)閉。隨著空氣注入到缸中活塞從缸的頂部下降到底部。在壓縮沖程中，進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉并且活塞朝缸的頂部返回壓縮空氣。在做功沖程開(kāi)始時(shí)，柴油燃料注入到缸中并且活塞接近缸的頂部并且壓縮的熱空氣通過(guò)由壓縮空氣產(chǎn)生的熱量點(diǎn)燃柴油燃料。從燃燒得到的壓力迫使活塞朝缸的底部返回以完成做功沖程。最后，在排氣沖程中，活塞再次返回到缸的頂部同時(shí)排氣閥打開(kāi)并將消耗的廢氣從缸排出。
[0005]米勒循環(huán)是奧托循環(huán)的變型。在傳統(tǒng)米勒循環(huán)過(guò)程中，進(jìn)氣閥對(duì)于部分壓縮沖程保持打開(kāi)。實(shí)際上，壓縮沖程被分成兩個(gè)離散的部分或階段:初始部分，當(dāng)進(jìn)氣閥保持打開(kāi)時(shí)；和最終部分，當(dāng)進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)。為抵消由較短壓縮沖程和降低的壓縮比所導(dǎo)致的功率損失，米勒發(fā)動(dòng)機(jī)配備有增壓器。來(lái)自增壓器的加壓空氣通過(guò)中冷器(其降低空氣的空氣溫度)使其密度變大，所以在進(jìn)氣沖程中更多的空氣進(jìn)入相同的容積內(nèi)。在米勒進(jìn)氣沖程中，冷壓縮空氣在進(jìn)氣閥打開(kāi)時(shí)充入缸中，相比于奧托循環(huán)進(jìn)氣沖程有更多的空氣填充缸。隨著進(jìn)氣閥打開(kāi)壓縮沖程開(kāi)始，增壓器的輸出保持缸被加壓直到進(jìn)氣閥關(guān)閉，從而限制被推出缸和進(jìn)入進(jìn)氣歧管的空氣量。此外，抵住來(lái)自增壓器的壓力壓縮空氣比在封閉缸中壓縮空氣混合物要求較少的能量，從而相比于傳統(tǒng)奧托發(fā)動(dòng)機(jī)減少栗送損失。
[0006]奧托循環(huán)的壓縮比高于米勒循環(huán)的壓縮比，因?yàn)閵W托循環(huán)比米勒循環(huán)具有更長(zhǎng)的有效壓縮沖程。雖然對(duì)于柴油期望高壓縮比，但是對(duì)LNG使用奧托循環(huán)和高壓縮比會(huì)導(dǎo)致爆震。相比于柴油，對(duì)于LNG來(lái)說(shuō)較低的有效壓縮比是更加優(yōu)選的，這可允許最大氣體替換。因此，對(duì)于柴油來(lái)說(shuō)奧托循環(huán)是優(yōu)選的而對(duì)于LNG來(lái)說(shuō)米勒循環(huán)是優(yōu)選的。但是，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)需要能夠從燃燒柴油轉(zhuǎn)換成燃燒LNG，反之亦然。例如，如果LNG供應(yīng)耗盡，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)需要通過(guò)返回到奧托循環(huán)或柴油循環(huán)來(lái)轉(zhuǎn)回燃燒柴油。此外，運(yùn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)更易于啟動(dòng)。為了在奧托循環(huán)和米勒循環(huán)之間轉(zhuǎn)換或?yàn)榱烁淖儔嚎s比，進(jìn)氣閥的定時(shí)必須改變。因此，對(duì)于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣閥關(guān)閉的定時(shí)必須變化以改變壓縮比或在奧托循環(huán)和米勒循環(huán)或其變型之間轉(zhuǎn)換。
[0007]因此，需要控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥的關(guān)閉以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在柴油循環(huán)或奧托循環(huán)中單獨(dú)運(yùn)行柴油或者在米勒循環(huán)或類(lèi)米勒循環(huán)中結(jié)合運(yùn)行柴油與LNG。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]—方面，公開(kāi)一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥的致動(dòng)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括液壓回路，液壓回路可包括主缸、控制閥、蓄能器、第一單向閥、以及從動(dòng)缸。從動(dòng)缸可容納從動(dòng)活塞并且從動(dòng)活塞可結(jié)合到進(jìn)氣閥?？刂崎y可設(shè)置在蓄能器的上游用于控制從液壓回路到蓄能器的流動(dòng)。第一單向閥可設(shè)置在蓄能器的下游用于允許從蓄能器到液壓回路的流動(dòng)和用于防止未經(jīng)過(guò)控制閥而從液壓回路到蓄能器的流動(dòng)。此外，控制閥可具有使液壓回路與蓄能器之間連通的打開(kāi)位置和防止液壓回路與蓄能器之間連通的關(guān)閉位置?？蛇x擇地，第二單向閥可設(shè)置在液壓回路的上游，允許從流體供應(yīng)到液壓回路的流動(dòng)和防止流回到流體供應(yīng)。
[0009]另一方面，公開(kāi)一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)可包括液壓回路，液壓回路可包括主缸、控制閥、蓄能器、第一單向閥以及從動(dòng)缸。從動(dòng)缸可容納從動(dòng)活塞。從動(dòng)活塞可結(jié)合到進(jìn)氣閥。主缸可容納主活塞并且主活塞可接合旋轉(zhuǎn)凸輪?？刂崎y可設(shè)置在蓄能器的上游并且第一單向閥可設(shè)置在蓄能器的下游?？刂崎y可具有使液壓回路與蓄能器之間連通的打開(kāi)位置。控制閥還可具有防止液壓回路與蓄能器之間連通的關(guān)閉位置。第一單向閥可允許從蓄能器到液壓回路的流動(dòng)；第一單向閥還可防止未經(jīng)過(guò)控制閥而從液壓回路到蓄能器的流動(dòng)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)在控制閥關(guān)閉時(shí)像具有第一壓縮比的奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣運(yùn)行，而發(fā)動(dòng)機(jī)在控制閥打開(kāi)時(shí)以小于第一壓縮比的第二壓縮比運(yùn)行。
[0010]另一方面，公開(kāi)一種用于改變雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比的方法。所公開(kāi)的方法可包括提供液壓回路，液壓回路可包括主缸、控制閥、蓄能器、第一單向閥以及從動(dòng)缸。從動(dòng)缸可容納從動(dòng)活塞并且從動(dòng)活塞可結(jié)合到進(jìn)氣閥?？刂崎y可設(shè)置在蓄能器的上游，用于控制從液壓回路到蓄能器的流動(dòng)。第一單向閥可設(shè)置在蓄能器的下游，用于允許從蓄能器到液壓回路的流動(dòng)并防止未經(jīng)過(guò)控制閥而從液壓回路到蓄能器的流動(dòng)。所述方法可包括關(guān)閉控制閥以防止液壓回路與蓄能器之間連通，其導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)以第一壓縮比運(yùn)行。所述方法還可包括打開(kāi)控制閥以提供從液壓回路到蓄能器的連通以使發(fā)動(dòng)機(jī)以小于第一壓縮比的第二壓縮比運(yùn)行。
[0011 ] 所討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可獨(dú)立地在各種實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)或者可與其它實(shí)施例結(jié)合，其它細(xì)節(jié)可參見(jiàn)以下描述和附圖。
【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更加透徹地理解所公開(kāi)的方法和裝置，需要參照附圖中更加詳細(xì)示出的實(shí)施例，其中:
[0013]圖1是用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥的所公開(kāi)的致動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，其中控制閥處于其常閉位置從而將蓄能器從液壓回路隔離并使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠如奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣運(yùn)行。
[0014]圖2是圖1中示出的致動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，但是控制閥處于打開(kāi)位置，從而使液壓回路與蓄能器之間連通，這導(dǎo)致從動(dòng)活塞和進(jìn)氣閥朝進(jìn)氣沖程的終點(diǎn)返回到關(guān)閉位置，這使相比于在控制閥處于如圖1所示的關(guān)閉位置時(shí)壓縮比得到降低。
[0015]圖3是在諸如進(jìn)氣沖程的進(jìn)氣閥打開(kāi)事件開(kāi)始時(shí)從動(dòng)缸、從動(dòng)活塞和制動(dòng)板(snub plate)的截面示意圖。
[0016]圖4是圖3中所示從動(dòng)缸、從動(dòng)活塞和制動(dòng)板的截面示意圖，但是進(jìn)一步示出在活塞不堵塞徑向饋送孔之后通過(guò)從動(dòng)缸中交錯(cuò)徑向饋送孔的流動(dòng)。
[0017]圖5是圖3-4中所示從動(dòng)缸、從動(dòng)活塞和制動(dòng)板的截面示意圖，但是在如從動(dòng)活塞在從動(dòng)缸中向上朝落座位置運(yùn)動(dòng)同時(shí)大部分流動(dòng)通過(guò)徑向饋送孔離開(kāi)從動(dòng)缸的閥關(guān)閉事件開(kāi)始時(shí)。
[0018]圖6是在制