專(zhuān)利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和在多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍上操作該系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉;sjL動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，特別涉M多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍上操作 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以減少不合乎要求的排放，背景技術(shù)工程師不斷尋求減少不合乎要求的排放例如NOx和包括碳?xì)浠衔?和碳黑的顆粒物質(zhì)的新策略。減少排放的一種方法是控制燃料噴入燃燒室 的策略。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，改變?nèi)剂蠂娚涞恼龝r(shí)、次數(shù)和數(shù)量可改變?nèi)紵a(chǎn)生的 排放。盡管控制燃料噴入燃燒室的策略可減少排放，但能減少一種排放的濃 度的噴射方法^it成另一種排放的濃度較高。例如，在壓縮沖程較早期如 上止點(diǎn)前60。時(shí)噴射燃料會(huì)造成低NOx排放，但會(huì)造成較高的碳?xì)寤?物排放。在壓縮沖程較晚期如接近上止點(diǎn)時(shí)噴射燃料會(huì)造成低碳?xì)杌衔?排放，但會(huì)造成較高的NOx排放。同樣，在不同發(fā)動(dòng)機(jī)栽荷下，發(fā)動(dòng)機(jī)的要求不同，不同的不合乎要求 的排放物生成的濃度也不同。例如，在低載荷下， 一般噴入燃燒室的燃料 量較少，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的碳?xì)寤衔锏牧恳草^少。在中-低發(fā)動(dòng)機(jī)栽荷下， 可采取保持低碳?xì)浠衔锱欧诺膰娚洳呗浴５?，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加， 必須設(shè)計(jì)更多噴射策略來(lái)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要求。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷 下生成低NOx排放的噴射策略如早期噴射在發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷下無(wú)法提供足 夠的功率輸出。此外，對(duì)燃料噴射的正時(shí)和數(shù)量的控制越多，減少不合乎要求的排放 的能力越強(qiáng)。由于常規(guī)燃料噴射器只包括一組噴嘴出口，因此該噴射器只能以一種射束形狀噴油。由于普通燃料噴射器以與燃燒室中心線成較大角 度的射束形狀噴射燃料，因此當(dāng)活塞在油缸中較低時(shí)噴射的燃料會(huì)與缸壁 接觸。這會(huì)造成機(jī)油被燃料稀釋以及嚴(yán)重的機(jī)械問(wèn)題，例如活塞由于失去 潤(rùn)滑而被卡住。因此普通燃料噴射器的正時(shí)和燃料噴射數(shù)量受到限制。Shafer等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 6,725,838公開(kāi)了 一種能用不同燃料噴射孔以較 大或較小的噴射角噴射燃料的燃料噴射器示例。盡管Shafer等人討論了各 種設(shè)計(jì)和操作策略，但仍有改進(jìn)余地。本發(fā)明的目的是克服上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明一個(gè)方面中，通過(guò)將噴射入至少一個(gè)燃燒室的預(yù)定總量的燃 料分成第一數(shù)量的燃料和第二數(shù)量的燃料來(lái)操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。將第一數(shù)量 的燃料在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射入該至少一個(gè)燃燒室。將第二數(shù)量的燃料 在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射入燃燒室。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)中-低載荷范圍 時(shí)，第二數(shù)量的燃料等于或小于預(yù)定總量的燃料的15%。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)處 于發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍時(shí)，第二數(shù)量的燃料大于預(yù)定總量的燃料的15%。在本發(fā)明的另 一方面中， 一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括至少 一個(gè)可在至少 一個(gè) 燃燒室內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。燃料噴射器將燃料噴射入該至少一個(gè)燃燒室中， 并且與電子控制模塊通信，該電子控制模塊包括發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法和發(fā) 動(dòng)機(jī)高載荷算法。發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法指令燃料噴射器噴射預(yù)定總量的燃 料，該預(yù)定總量的燃料的噴射分成非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第一低NOx排放噴 射和自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第二降低顆粒排放的噴射。該顆粒降低排放的噴射 等于或小于預(yù)定總量的燃料的15%。發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法指令燃料噴射器噴 射預(yù)定總量的燃料，該預(yù)定總量的燃料的噴射分成非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第 一低NOx排放噴射和自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第二高功率生成噴射。第二高功率 生成噴射大于預(yù)定總量的燃料的15%。


圖1為本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)示意圖；圖2為圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的燃料噴射器末端的放大的側(cè)剖視圖； 圖3為圖2的燃料噴射器的頂部的側(cè)剖視圖； 圖4為圖2的燃料噴射器的第一射束形狀的仰視圖；以及 圖5為示出本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷算法、發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法和發(fā)動(dòng) 機(jī)高載荷算法的曲線圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1,其示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的示意圖。 盡管發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可包括其功率輸出互相耦合或不互相耦合的一個(gè)以上 的發(fā)動(dòng)機(jī)，但所示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括單個(gè)內(nèi)燃機(jī)16。盡管該發(fā)動(dòng)機(jī)可包 括任何數(shù)量的氣釭，但所示發(fā)動(dòng)機(jī)16包括六個(gè)氣釭15，每個(gè)氣缸限定一 燃燒室17,活塞13在該燃燒室中在上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。燃 料噴射器20可操作以將燃料噴入燃燒室17。盡管本發(fā)明為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)， 但本發(fā)明也可使用兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料經(jīng)由至少一個(gè)常規(guī)燃料泵24從油箱21供應(yīng)給燃料噴射器20。燃 料泵24與一共用油軌22流體連接，該油軌22經(jīng)各分路23與各燃料噴射 器20流體連接。燃料泵24優(yōu)選與一電子控制模塊30通信，從而可控制供 應(yīng)給燃料噴射器20的燃料的壓力。燃料噴射器20可經(jīng)一回油管25與油箱 21流體連接。未噴入燃燒室17的燃料可回到油箱21以在系統(tǒng)10中再循 環(huán)。由于各燃料噴射器20經(jīng)各自的通信線路26與電子控制模塊30通信， 所以電子控制模塊30可分別控制各燃料噴射器20。燃燒室17與進(jìn)氣歧管11和排氣歧管12流體連通。盡管所示發(fā)動(dòng)機(jī) 16只包括一個(gè)進(jìn)氣歧管11和排氣歧管12,但本發(fā)明也可設(shè)想也將燃燒室 分隔成具有一個(gè)以上的進(jìn)氣歧管和/或排氣歧管。通過(guò)包括一個(gè)以上進(jìn)氣歧 管和/或排氣歧管，可分別控制氣缸的進(jìn)氣并且/或者分別處理排氣以減少排 放。排氣歧管12與排氣通道18流體連接。盡管未示出，但應(yīng)看到，排氣 通道18中可具有各種催化劑和/或過(guò)濾器，包括但不限于顆粒過(guò)濾器、NOx陷阱和/或三元催化劑等。發(fā)動(dòng)機(jī)16優(yōu)選包括強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)37，以提高功率輸出和/或控制燃燒 室17中的空氣燃料蒸氣比。在所示實(shí)施例中，該強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)37包括一 與進(jìn)氣歧管11操作性地連接的渦輪增壓器38。該渦輪增壓器38使用排氣 通道18中的排氣生成用于壓縮機(jī)的功率，該壓縮機(jī)可向第二進(jìn)氣歧管35 提供額外的空氣。應(yīng)該指出，該強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)37可包括增壓器，并且/或 者可根據(jù)需要打開(kāi)和關(guān)閉。例如，在需要較少進(jìn)氣時(shí)，燃燒室17可自然吸 氣。應(yīng)該指出，也可用其它裝置一包括但不限于進(jìn)氣節(jié)流閥一控制各燃燒 室的功率輸出和/或空氣燃料蒸氣比。參照?qǐng)D2，其示出圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)的燃料噴射器20的末端部 分的放大側(cè)剖視圖。盡管可使用只有一組噴嘴出口的任何類(lèi)型的普通燃料 噴射器，但燃料噴射器20可為混合模式燃料噴射器，該燃料噴射器可操作 以通過(guò)第一組噴嘴出口 42以至少第一射束形狀(圖4所示)噴射燃料，以 及通過(guò)第二組噴嘴出口 43以可能為公知形狀的第二射束形狀噴射燃料。第 一組噴嘴出口 42稱為半均勻或均勻充氣組噴嘴出口，并且與燃燒室17的 中心線40形成較小的平均角e。這些出口可以較小并且布置成如圖4所示 的花灑樣式。因此，稱為均勻充氣射束形狀的第一射束形狀包括與燃燒室 17的中心線40所成的較小平均角e。第二組噴嘴出口 43為公知的普通組 噴嘴出口，并且與中心線40形成較大的平均角a。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，這 些出口通常與活塞上止點(diǎn)附近的燃料噴射相關(guān)。稱為普通射束形狀的第二射束形狀包括與燃燒室17的中心線40所成的較大平均角a?？煞謩e用第 二直接控制針閥47的內(nèi)部針閥件44和第一直接控制針閥45的外部針閥件 46控制第二組噴嘴出口 43和第一組噴嘴出口 42的開(kāi)合?？捎玫谝唤M噴嘴 出口 42和第二組噴嘴出口 43或兩者控制燃料噴射器20的燃料噴射。參照?qǐng)D3，其示出圖2的燃料噴射器20頂部的側(cè)剖視圖。第一和第二 針閥控制閥48和49分別控制第一和第二直接控制針閥45和47的定位。 所述兩個(gè)針閥控制閥48和49的工作方式相同，并優(yōu)選為結(jié)構(gòu)基^M目同的 三通閥。第一和第二針閥控制閥48和49分別操作性地連接到第一和第二電致動(dòng)器50和51。為打開(kāi)第一組噴嘴出口 42，第一電致動(dòng)器50通電，第 一針閥控制閥48移動(dòng)到辨，放作用在外部針閥件46的關(guān)閉用液壓面上的壓 力的位置。燃料噴射器20中的高壓燃料使得外部針閥件46從其閥座升起， 從而燃料可通過(guò)第一組噴嘴出口 42噴射。同樣，為打開(kāi)第二組噴嘴出口 43,第二電致動(dòng)器51通電，第二針閥控制閥49移動(dòng)到釋放作用在內(nèi)部針 閥件44的關(guān)閉用液壓面上的壓力的位置。燃料噴射器20中的高壓燃料使 得內(nèi)部針閥件44從其閥座升起，從而燃料可從第二組噴嘴出口 43噴射。 可以以包括同時(shí)在內(nèi)的各種正時(shí)起動(dòng)第一和第二電致動(dòng)器50和51,從而 以不同的次序和射束形狀噴射燃料。應(yīng)該指出，可將能以一種以上射束形 狀噴射燃料的任何燃料噴射器都看作可用于本發(fā)明的混合模式噴射器，而 與控制不同組噴嘴出口的開(kāi)合的裝置無(wú)關(guān)。參照?qǐng)D4，其示出笫一射束形狀52的示例。所示第一射束形狀52包 括18個(gè)以圖2所示平均角度e指向下的不相交的羽毛狀部分53。平均角e 優(yōu)選遠(yuǎn)小于通過(guò)常規(guī)組噴嘴出口 43噴射的第二射束形狀的平均角a。 一般 來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞13離開(kāi)上止點(diǎn)的距離在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)比在自動(dòng)點(diǎn)火 狀態(tài)時(shí)遠(yuǎn)。因此，在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)為避免噴射到氣缸15的壁和活塞 13上，可以以與燃燒室17的中心線40形成較小平均角的第一射束形狀52 噴射燃料。如當(dāng)活塞13接近上止點(diǎn)時(shí)在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)下以常規(guī)方式噴射燃 料，可以以與中心線40形成較大平均角的常規(guī)第二射束形狀進(jìn)行噴射。參照?qǐng)D5,其示出按照本發(fā)明在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍內(nèi)分配預(yù)定總量 的燃料的曲線圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)矩的組合。因此，x軸上的"L"表示發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍，y軸上的。/。Q表 示各普通噴射和均勻充氣噴射"H"的燃料百分比。電子控制模塊30包括 控制算法，該控制算法確定燃料總量在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)一個(gè)或多個(gè)均勻 充氣噴射事件56與在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)普通噴射事件55之間的相對(duì)比例。 在所示實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)16在低載荷范圍"L"即約0-10%的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷 上時(shí)以均勻充氣噴射56噴射100%的燃料。在中4氐載荷范圍M上即在該 例中為11-50%發(fā)動(dòng)機(jī)載荷時(shí)，在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射燃料總量的85-90%,余下的10-15%的以普通噴射55噴射。這一組合產(chǎn)生低NOx和 低顆粒。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)16在高載荷范圍H上即在該例中為51-100%載荷時(shí)， 該曲線圖表明這可能要求從在中低轉(zhuǎn)速范圍一本例中為11-50%的發(fā)動(dòng)機(jī) 載荷一的10-15%逐漸增加普通噴射55的百分比。如所>^知，在此中低載 荷范圍上，所得發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx濃度無(wú)法最低，顆粒量也無(wú)法最低；但 是，所示組合在保持極低顆粒排放的同時(shí)NOx也極低。從該策略可得出， 沒(méi)有一種噴射策略可同時(shí)產(chǎn)生最低NOx和最低顆微排放。但是應(yīng)該指出， 運(yùn)行范圍在低部、中低部和高部之間的劃分可I^L動(dòng)機(jī)的不同而不同。此 外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍可不止分成圖5的曲線所示的低、 中低和高運(yùn)行范圍。例如，無(wú)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)可能需要發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷 算法以操作50%以下的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷。在該例中，高低范圍開(kāi)始于51%并達(dá) 到100%。在該范圍上，可以預(yù)期，要噴射的總?cè)剂习凑赵撉€圖劃分為 自動(dòng)點(diǎn)火前的均勻充氣噴射和自動(dòng)點(diǎn)火后的普通噴射。在100%載荷上， 在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)56前噴射的燃料總量可為燃料總量的約50-70%，因此在 100%載荷上普通噴射55為30-50%。曲線圖的該部分表明，在某一閾值以 上，發(fā)動(dòng)機(jī)各硬件部件在較大均勻充氣燃燒事件中會(huì)受到太大的應(yīng)力，因 此額外的功率需求由數(shù)量和百分比逐漸增加的普通噴射滿足，從而滿足對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率需求。在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)周期中，燃料噴射器20噴射預(yù)定總量的燃料。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，燃料的預(yù)定總量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的增加而增加。在發(fā)動(dòng) 機(jī)低載荷范圍"L"上，電子控制模塊30編程成指令燃料噴射器20在非 自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)以一次或多次低NOx排放噴射來(lái)噴射預(yù)定總量的燃料。盡 管?chē)娚涞恼龝r(shí)可改變，但噴射一般出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)周期中較早時(shí)刻、例如壓 縮沖程的上止點(diǎn)前至少40。 -60。。由于低NOx排放噴射在活塞13處于發(fā) 動(dòng)機(jī)氣缸15內(nèi)的較低位置時(shí)出現(xiàn)，因此預(yù)定總量的燃料優(yōu)選通過(guò)第一組噴 嘴出口噴射。這樣，燃料以第一射束形狀即均勻充氣射束形狀噴射。由于 第一射束形狀與燃燒室17的中心線40形成較小的平均角，因此燃料向下 噴入燃燒室17的打開(kāi)空間而不會(huì)噴射到氣缸壁上。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)活塞13的推進(jìn)，燃料與空氣混合。最后，當(dāng)氣缸中出現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)，燃料和空^JL生相對(duì)均勻燃燒而生成低NOx排放。如燃料噴射器只能使用具有大角 度射束形狀的普通燃料噴射器那樣的射束形狀，為降低噴濕缸壁的可能性，噴射可能出現(xiàn)在壓縮周期中接近上止點(diǎn)前40。處而不是更早。可將發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行在低載荷范圍上時(shí)的電子控制模塊30的有關(guān)程序看作低NOx算法。在中低載荷范圍"M"上，可運(yùn)行中低NOx算法以指令燃料噴射器 20噴射預(yù)定總量的燃料，該預(yù)定總量的燃料分為非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第一 低NOx排放噴射和自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第二顆粒排放降低噴射。第 一低NOx 排放噴射與前逸良動(dòng)機(jī)低載荷算法的低NOx排放噴射類(lèi)似。第一低NOx 排放噴射出現(xiàn)在活塞13離上止點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)的非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)下。優(yōu)選地，第 一低NOx排放噴射以第一射束形狀52噴射以防止燃料噴射到氣缸壁上。 發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法28將分配預(yù)定總量燃料的15%或更少給第二顆粒排 放減小噴射。在所示例子中，10-15%的預(yù)定總量的燃料分配給第二顆粒排 放減小噴射。10-15%足以燃燒由第一低NOx排放噴射生成的碳?xì)浠衔铮?但又低到足以限制由第二顆粒減少排放噴射生成的碳黑和NOx的數(shù)量。由 于第二顆粒排放噴射出現(xiàn)在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)期間，因此活塞13離壓縮或膨脹 沖程的上止點(diǎn)較近。因此，第二顆粒排放噴射優(yōu)選以與燃燒室17的中心線 成較大平均角的第二射束形狀通過(guò)第二組噴嘴出口進(jìn)行。由于燃料在噴射 時(shí)點(diǎn)火，是否噴射到缸壁和活塞13上已無(wú)關(guān)緊要，因此燃料可以以常規(guī)射 束形狀噴射。發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法可包括排放調(diào)節(jié)算法，該算法通過(guò)在低NOx排放 噴射與顆粒排放減小噴射之間重新分配預(yù)定總量的燃料而調(diào)節(jié)NOx排放 和顆粒排放。應(yīng)該指出，可用任何常規(guī)開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)決定預(yù)定總量的燃 料在第一低NOx排放噴射與顆粒排放減小噴射之間的分配。例如，電子控 制模塊30可包括發(fā)動(dòng)機(jī)中低范圍內(nèi)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的在低NOx排放噴射 中要噴射的燃料數(shù)量與在顆粒排放減小噴射中要噴射的燃料數(shù)量的圖語(yǔ) (特征曲線)。在所示實(shí)施例中，分配給顆粒排放減小噴射的燃料量視發(fā) 動(dòng)機(jī)載荷的不同在10-15%之間變動(dòng)。 一般來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷越大，分配給笫二顆粒排放減小噴射的燃料越多。除了該圖鐠，可在排氣通道18中放置可檢測(cè)NOx排放的傳感器和可 檢測(cè)顆粒排放的傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)中低栽荷算法可調(diào)節(jié)該圖鐠中的預(yù)定燃料 數(shù)量以確保所檢測(cè)的NOx濃度和所檢測(cè)的顆粒濃度保持在預(yù)定NOx濃度 和預(yù)定顆粒濃度以下。如果所檢測(cè)的顆粒濃度大于預(yù)定顆粒濃度，可將燃 料從第一低NOx噴射分配給顆粒排放減小噴射。如果所檢測(cè)的NOx濃度 大于預(yù)定NOx濃度，可將燃料從第二顆粒排放減小噴射再分配給第一低 NOx排放噴射?？捎冒l(fā)動(dòng)機(jī)中低算法指令燃料噴射器20在低NOx排放噴射燃燒后至 少一段預(yù)定時(shí)間進(jìn)行顆粒排放減小噴射。該段預(yù)定時(shí)間足以供燃燒室17 從低NOx排放噴射的燃燒冷卻。在所示實(shí)施例中，利用混合模式燃料噴射 器20，第 一低NOx排放噴射可出現(xiàn)在上止點(diǎn)前至少約40-60° 。使用常規(guī) 燃料噴射器，第一低NOx噴射可出現(xiàn)在上止點(diǎn)前接近約40° 。由于常規(guī) 燃料噴射器只包括與燃燒室的中心線形成大平均角的常規(guī)噴嘴出口組，因 此要求噴射出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)周期中活塞接近上止點(diǎn)時(shí)的后期以減小噴濕缸壁 的風(fēng)險(xiǎn)。不管使用什么樣的燃料噴射器，第二顆粒排放減小噴射出現(xiàn)在上 止點(diǎn)附近。這應(yīng)在笫一低NOx排放噴射燃燒后有至少一段預(yù)定時(shí)間。已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)，第一噴射的燃燒與第二噴射的噴射之間的時(shí)間段越長(zhǎng)，生成的NOx 越少。但是延遲過(guò)長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)從燃料獲取的功的量會(huì)減少。該預(yù)定時(shí)間可長(zhǎng) 到足以冷卻燃燒室但又不致于長(zhǎng)到燃燒室回到非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)。因此發(fā)動(dòng) 機(jī)中低算法優(yōu)選還包括NOx減小算法，該算法通過(guò)延遲顆粒排放減小噴射 的正時(shí)而減少燃燒室17的NOx排放。第二顆粒排放噴射可以且最經(jīng)常地 出現(xiàn)在膨脹沖程中上止點(diǎn)之后。在高載荷范圍"H"上，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法指令燃料噴射器20噴射分 為非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第一低NOx排放噴射和自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的第二高 功率生成噴射的預(yù)定總量的燃料。分配給發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法的第二高功率 生成噴射的燃料數(shù)量一般大于燃料預(yù)定總量的15%。與發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷算法 和發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法的低NOx排放噴射類(lèi)似，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法的低NOx排放噴射出現(xiàn)在上止點(diǎn)前約40-60。。如果使用常規(guī)燃料噴射器，低 NOx排放噴射出現(xiàn)在上止點(diǎn)前約40。。因此低NOx排放噴射的均勻燃燒 生成較低NOx排放。但是，由于低NOx排放噴射的燃燒造成壓力突然升 高，低NOx排放噴射中只能包括有限量的燃料。因此低NOx排放噴射只 能生成有限量的功率。通過(guò)將預(yù)定總量燃料中的更多燃料分配給第二功率 生成噴射，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H"所需的功率。第二高功率生成 噴射在上止點(diǎn)附近以與燃燒室中心線形成較大角的第二射束形狀進(jìn)行。在所示實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H"包括51-100%的發(fā)動(dòng)機(jī)載 荷。分配給第二高功率生成噴射的燃料量隨著所需發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的增加而增 加。在51%處，分配給功率生成噴射的燃料量可為15-20%，而在發(fā)動(dòng)機(jī) 滿載時(shí)，分配給功率生成噴射的燃料量可高達(dá)在該發(fā)動(dòng)機(jī)周期中噴射的總 量的70%或更多。與發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法類(lèi)似，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法指令燃料噴射器在低 NOx排放噴射燃燒后至少預(yù)定一段時(shí)間才進(jìn)行高功率生成噴射。此外，發(fā) 動(dòng)機(jī)高載荷算法可包括NOx減小算法，該算法通過(guò)延遲高功率生成噴射的 正時(shí)而減少燃燒室17的NOx排放。與在發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍"M"上一 樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H"上，第一低Nox生成噴射的燃燒與高功率 生成噴射之間的時(shí)間段越長(zhǎng)，燃燒室17越冷卻，高功率生成噴射生成的 NOx越少。盡管高功率生成噴射可延遲到膨脹沖程的上止點(diǎn)之后，但應(yīng)該 看到，在第二高功率生成噴射中噴射的燃料越多，第二噴射可延遲的時(shí)間 越短。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)更高載荷上，第二高功率生成噴射出現(xiàn)得比在發(fā)動(dòng) 機(jī)中低載荷范圍"M"上早。功率生成噴射的延遲以發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出為代 價(jià)。因此，須在其它限制條件如均勻燃燒造成的最大壓力峰值內(nèi)在功率輸 出效率、NOx排放、碳黑和其它顆粒排放之間取得平衡。工業(yè)適用性下面結(jié)合圖1-5說(shuō)明 一種在發(fā)動(dòng)M行范圍上操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法。 盡管本發(fā)明針對(duì)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)16進(jìn)行說(shuō)明，但應(yīng)該看到，本發(fā)明也適用于操作包括不止一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中可利用所述方式操作任何數(shù)量 的發(fā)動(dòng)機(jī)。為操作發(fā)動(dòng)機(jī)16，可以以任何常規(guī)方式檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，例如發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、增壓壓力和許多其它變量，電子控制模塊30將利用所檢 測(cè)的狀態(tài)確定發(fā)動(dòng)機(jī)載荷。根據(jù)所確定的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，電子控制模塊30 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷算法、發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法或發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法。盡管 本發(fā)明示出為包括三種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍L、 M和H (圖5)，但只 要發(fā)動(dòng)機(jī)中低栽荷范圍與高栽荷范圍的噴射策略不同，也可將發(fā)動(dòng)機(jī)的整 個(gè)栽荷范圍分為任何數(shù)量的栽荷范圍。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)16的低載荷范圍"L" 包括0-10%的載荷、中低載荷范圍"M"包括11-50%的載荷、高載荷范 圍"H"包括51-100%的載荷，但應(yīng)該看到，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍可隨發(fā)動(dòng)機(jī) 的不同而不同。例如，沒(méi)有或具有少許功率提高特征件如渦輪增壓器的發(fā) 動(dòng)機(jī)的中低載荷范圍可為11-30%。在所有發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，中低范圍為這樣 的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷范圍，在該范圍中功率需求較低，但顆粒排放經(jīng)常較多。確定發(fā)動(dòng)機(jī)16運(yùn)行在哪一載荷范圍之后，將噴入燃燒室17的預(yù)定總 量的燃料至少分成第一數(shù)量的燃料和第二數(shù)量的燃料。當(dāng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)低載 荷范圍"L"時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷算法優(yōu)選將所有或幾乎所有預(yù)定總量的燃 料分配給第一數(shù)量的燃料。由于發(fā)動(dòng)機(jī)16在低載荷范圍"L"時(shí)的功率需 求極低，因此以低NOx排放噴射噴射預(yù)定總量的燃料。這種一般出現(xiàn)在壓 縮沖程的上止點(diǎn)前40。 -60。處的噴射以第一射束形狀52進(jìn)行以防止與缸 壁接觸，這種接觸可能導(dǎo)致機(jī)油稀釋。如果使用常規(guī)燃料噴射器，低NOx 排放噴射將出現(xiàn)在上止點(diǎn)前40。處。燃料將在上止點(diǎn)或接近上止點(diǎn)的燃燒 前與空氣混合?？諝?燃料混合物的較均勻的燃燒產(chǎn)生低NOx排放。由于 發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷范圍32所需燃料的預(yù)定總量較小，因此低NOx排放噴射的燃燒不生成可能不利地造成發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損的顯著壓力峰值以及過(guò)多量的 顆粒排放。當(dāng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍"M，，時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法將預(yù)定總 量的燃料的15%或更少分配給在第二顆粒排放減小噴射時(shí)噴射的第二數(shù)量的燃料。這種當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中低載荷范圍時(shí)的分配部分地基于預(yù)期的NOx排放和顆粒排放量。排放調(diào)節(jié)算法可通it^第一和第二數(shù)量的燃料之 間重新分配預(yù)定總量的燃料來(lái)調(diào)節(jié)NOx排放和顆粒排放。例如，可為發(fā)動(dòng) 機(jī)中低載荷范圍"M"內(nèi)的各發(fā)動(dòng)機(jī)載荷確定為實(shí)現(xiàn)預(yù)期NOx排放和顆粒 排放量要分配的第一燃料數(shù)量和第二燃料數(shù)量。所預(yù)定的數(shù)量可包括在一 記錄在電子控制模塊30上的圖鐠中。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的變動(dòng)，可根據(jù)該圖 鐠重新分配第一數(shù)量和第二數(shù)量。也可使用能檢測(cè)NOx排放和顆粒排放的 傳感器來(lái)重新分配預(yù)定總量的燃料。如果NOx傳感器檢測(cè)到NOx排放大 于某些預(yù)定的NOx排放水平，可將一些第二數(shù)量的燃料重新分配給第一數(shù) 量的燃料。如果傳感器檢測(cè)到顆粒排放大于某些預(yù)定的顆粒排放水平，可 將一些第一數(shù)量的燃料重新分配給第二數(shù)量的燃料。因此，第二數(shù)量的燃 料可在發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍"M"內(nèi)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)栽荷和排放的變動(dòng)而在 10-15%之間變動(dòng)。應(yīng)該指出，根據(jù)期望的整個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性可使用任 何開(kāi)環(huán)或閉環(huán)方法以設(shè)定所分配的燃料數(shù)量和重新分配的燃料數(shù)量。已經(jīng)確定所分配的燃料數(shù)量之后，發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法指令燃料噴射 器20通過(guò)第一低NOx排放噴射來(lái)噴射第一數(shù)量的燃料。第一低NOx排放 噴射一般出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)周期的較早時(shí)刻，例如上止點(diǎn)前40。 -60° ，甚至可 出現(xiàn)在壓縮沖程中的更早時(shí)刻。盡管低NOx排放噴射的正時(shí)可變動(dòng)，但其 應(yīng)足夠早以使燃料和空氣有時(shí)間在燃燒前混合成半均質(zhì)混合物，而又不過(guò) 早到噴射造成的燃燒效率由于混合得太充分而降低。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 知道，燃燒效率可限定為一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)成分的潛 能之和除以所噴射燃料的潛能。因此，低NOx排放噴射中噴射的燃料越多， 噴射越早。優(yōu)選地，低NOx排放噴射以第一射束形狀52進(jìn)行以減小燃料 與缸壁和活塞13的接觸，從而降低機(jī)油稀釋的風(fēng)險(xiǎn)。隨著活塞13的推進(jìn)， 燃料與空氣混合。在大約上止點(diǎn)處或快到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，燃料燃燒。由于是 均勻燃燒，因此產(chǎn)生較少的NOx排放。但是，由于預(yù)定總量的燃料在發(fā)動(dòng) 機(jī)中低載荷范圍"M"上比在發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷范圍"L"上多，因此低NOx 排放噴射55會(huì)生成不合乎要求的顆粒特別是碳氯化合物水平。較接近壓縮或膨脹沖程的上止點(diǎn)的第二顆粒排放減小噴射56會(huì)提高燃燒室17的溫度 以燃燒這些碳?xì)杌衔?。?yōu)選以與燃燒室17的中心線成較大平均角的第二 射束形狀進(jìn)行第二噴射56。盡管第二顆粒排放噴射會(huì)生成一些NOx和/或 顆粒排放特別是碳黑，但所生成的NOx和碳黑的數(shù)量較少，其中只將15% 或更少的預(yù)定總量的燃料分配給第二數(shù)量的燃料。由發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍 "M"的噴射策略生成的總顆粒排放一 包括碳?xì)寤衔锖吞己谝?由第二顆 粒排放減小噴射56減小。此外，NOx減小算法在低NOx排放噴射55的燃燒后至少預(yù)定的時(shí)間 段進(jìn)行第二顆粒排放噴射56。該預(yù)定時(shí)間段足以供燃燒室17從第一數(shù)量 的燃料55的燃燒冷卻。如果NOx減小算法確定所生成的NOx排放超過(guò)預(yù) 定NOx排放水平，則NOx減小算法可通過(guò)進(jìn)一步延遲第二顆粒排放減小 噴射而進(jìn)一步減小NOx。顆粒排放減小噴射56優(yōu)選出現(xiàn)在膨脹沖程的上 止點(diǎn)之后。當(dāng)處于高載荷范圍"H"時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法將15%以上的預(yù)定總 量燃料分配給第二數(shù)量的燃料56。高載荷范圍"H"時(shí)對(duì)預(yù)定總量的燃料 在第一數(shù)量的燃料55與第二數(shù)量的燃料56之間的分配部分地基于加入燃 燒室17中的稀釋劑的量。本發(fā)明可通過(guò)各種方法將各種稀釋劑加入燃燒室 17中，但在所示實(shí)施例中，通過(guò)使排氣循環(huán)而將稀釋劑加入燃燒室17。盡 管并非必要，在所示實(shí)施例中，將排氣經(jīng)渦輪增壓器38壓縮后再加到燃燒 室17。向燃燒室17添加壓縮的排氣會(huì)通過(guò)減慢燃燒率而降低由第一低NOx 排放噴射55的燃燒造成的壓力峰值。與發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷算法和中低載荷算法 一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法指令燃料噴射器20在發(fā)動(dòng)機(jī)周期的壓縮沖程的較 早時(shí)刻在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)進(jìn)行低NOx排放噴射55。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)高載 荷范圍"H"中各發(fā)動(dòng)機(jī)周期中噴射的燃料的預(yù)定總量大于發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷 范圍"L"和發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍"M"時(shí)噴射的燃料的預(yù)定總量，因此 在低NOx排放噴射中噴射的第一數(shù)量的燃料55 —般大于低"L"和中低 "M"范圍的低NOx排放噴射中噴射的第一數(shù)量的燃料55。排氣的加入 允許通過(guò)降低由第一數(shù)量的燃料55的均勾燃燒造成的壓力峰值而增加第一數(shù)量的燃料。第一數(shù)量的燃料55的燃燒產(chǎn)生較低的NOx排放。即^ia入作為稀釋劑的壓縮排氣，在第一低NOx排放噴射55中噴射 的燃料數(shù)量也有限。因此，為提高功率輸出，通過(guò)增加第二數(shù)量的燃料56 來(lái)重新分配預(yù)定總量的燃料。電子控制模塊30可包括各發(fā)動(dòng)機(jī)栽荷的預(yù)定 第一數(shù)量燃料55與第二數(shù)量燃料56的圖鐠。隨著所需功率輸出的增加， 分配給第二數(shù)量燃料56的燃料數(shù)量更經(jīng)常地增加。在所示實(shí)施例中，燃料 在第一數(shù)量55與第二數(shù)量56之間的分配在發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H"的低 端上約為15%-20%，在發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H，，的高端上約為50%-70%。 發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法指令燃料噴射器20在第一低NOx排放噴射燃燒的 至少預(yù)定時(shí)間段之后進(jìn)行第二高功率減少噴射56，這可通過(guò)常規(guī)方式例如 利用氣缸壓力傳感器等檢測(cè)。該預(yù)定的時(shí)間段是在燃燒后冷卻燃燒室17 的時(shí)間段。這樣，當(dāng)?shù)诙吖β噬蓢娚?6在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)下在上止點(diǎn)之 后的附近進(jìn)行時(shí)，燃燒室17將較冷，由此限制由第二高功率噴射產(chǎn)生的 NOx的量。與發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算法類(lèi)似，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷算法包括NOx減 少算法，該算法指令燃料噴射器20延遲第二高功率減少噴射56，如果需 要的話。盡管?chē)娚湓酵恚ǔ．a(chǎn)生的NOx就越少，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 明白，延遲的能力受到第二噴射中的燃料數(shù)量以及犧牲功率輸出效率的意 愿的限制。在許多情況下要求在進(jìn)氣或排氣沖程或在膨脹沖程較晚時(shí)刻噴射燃 料。例如，為在處理裝置如顆粒陷阱之后再生一定排氣，必須使排氣富含 還原劑?？稍诘诙娚浜笤诜亲詣?dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射額外量的燃料來(lái)生成富 含還原劑的排氣。從而，該額外量的燃料不在燃燒室中燃燒。可用帶有排 氣的未燃燒燃料再生顆粒陷阱。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于它提供一種操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的方法，該方法可在 整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍上保持所需功率輸出的同時(shí)使得各種排放的濃度較 低。該方法認(rèn)識(shí)到，不同運(yùn)行范圍有不同運(yùn)行關(guān)注點(diǎn)。例如，限制NOx 排放是所有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍中的噴射策略的一個(gè)目標(biāo)。在上止點(diǎn)前約40° -60°在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)的噴射生成低的NOx排放。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷范圍"M"和發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍"H"中的NOx 排放的限制必須與其它關(guān)注點(diǎn)取得平衡。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在中低載荷范圍 "M"時(shí)，噴入氣缸15中的燃料比在低載荷范圍"L"上時(shí)多。低NOx 排放噴射55比發(fā)動(dòng)機(jī)低載荷范圍"L"的低NOx排放噴射生成更多碳?xì)?化合物。為減少碳?xì)杌衔锏牧浚瑢⒓s10-15%的預(yù)定總量的燃料分配給第 二顆粒排放減小噴射56。盡管第二噴射56生成碳黑和一些NOx，但NOx 和顆粒排放的總量較低。當(dāng)運(yùn)行在高載荷范圍"H"時(shí)，可通過(guò)低NOx排 放噴射噴射的燃料量不能生成合乎要求的功率輸出。大于15%的預(yù)定總量 的燃料分配給第二高功率生成噴射56。所需功率越大，分配給高功率生成 噴射56的燃料越多。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包M行在不同載荷范圍"L"、 "M，，和"H，，上的算法以保持低排放和合乎要求的功率輸出。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了進(jìn)一步減小排放如NOx的方法。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，延遲第二噴射56可減少NOx排放。第二噴射56優(yōu)選出現(xiàn)在燃燒室 17已從第一 NOx排放噴射55的燃燒冷卻之后、但該燃燒室仍處于自動(dòng)點(diǎn) 火狀態(tài)時(shí)。第一低NOx排放噴射55的燃燒產(chǎn)生的熱量延伸自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)， 使得第二噴射56比沒(méi)有第一噴射55時(shí)出現(xiàn)得遲。因此發(fā)動(dòng)機(jī)中低載荷算 法和高載荷算法可分別延遲第二噴射56而沒(méi)有點(diǎn)火失敗的危險(xiǎn)。在所示實(shí)施例中為冷卻的壓縮排氣的稀釋劑的加入也有助于減小 NOx排放。通過(guò)將排氣添加到燃燒室17，可抑制由第一低NOx排放噴射 55的均勻或半均勻燃燒造成的壓力峰值和高溫。由于壓力峰值和溫度下 降，可經(jīng)第一低NOx排放噴射55噴射更多燃料，從而減小燃燒室17的總 NOx排放。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，第二噴射56燃燒生成的NOx量，有稀釋劑 加入時(shí)比無(wú)稀釋劑加入時(shí)少。此外，混合模式燃料噴射器20的使用擴(kuò)大了對(duì)噴射策略的控制的選 擇，從而可使排放減小、發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高并且成本降低。例如，可用混合 模式燃料噴射器在膨脹沖程后期噴射、加入未燃燒燃料而無(wú)須在排氣通道 內(nèi)另裝燃料噴射器?；旌夏Ｊ饺剂蠂娚淦?0可在發(fā)動(dòng)機(jī)周期中早期或晚 期、在活塞13離上止點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)噴射燃料，而不是以會(huì)噴濕缸壁的普通射束形狀噴射燃料。由于不會(huì)噴射到缸壁，因此機(jī)油稀釋的風(fēng)險(xiǎn)以及與機(jī)油稀 釋有關(guān)的機(jī)械問(wèn)題大大減少。應(yīng)該指出，上述i兌明只是示例性的，決不能看成對(duì)本發(fā)明范圍有所限 制。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可通過(guò)研究附圖、4L/〉開(kāi)內(nèi)容和后附的權(quán) 利要求來(lái)得出本發(fā)明其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(10)的方法，包括下列步驟將噴射入至少一個(gè)燃燒室(17)的預(yù)定總量的燃料(54)至少分成第一數(shù)量的燃料(54a)和第二數(shù)量的燃料(54b)；將第一數(shù)量的燃料(54a)在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射入該至少一個(gè)燃燒室(17)；在該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(10)處于發(fā)動(dòng)機(jī)中-低載荷范圍(33)時(shí)，將等于或小于預(yù)定總量的燃料(54)的15％的第二數(shù)量的燃料(54b)在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴入該至少一個(gè)燃燒室(17)；以及在該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(10)處于發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍(34)時(shí)，將大于預(yù)定總量的燃料(54)的15％的第二數(shù)量的燃料(54b)在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴入該至少一個(gè)燃燒室(17)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將燃料在非自動(dòng)點(diǎn)火狀 態(tài)時(shí)噴射入該至少一個(gè)燃燒室(17)的步驟包括下述步驟以與該至少一 個(gè)燃燒室(17)的中心線(40)成較小平均角的第一射束形狀(52)噴射 燃料；以及在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射燃料的步驟包括下述步驟以與該至少一個(gè)燃 燒室(17)的中心線(40)成較大平均角的第二射束形狀噴射燃料。
3. 如權(quán)利要求l所迷的方法，其特征在于，在高載荷范圍(34)時(shí) 在第一數(shù)量的燃料(54a)與第二數(shù)量的燃料(54b)之間分配預(yù)定總量的 燃料(54)的步驟部分地基于加入該燃燒室(17)中的稀釋劑的量。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，包括下迷步驟通過(guò)使 排氣再循環(huán)而至少部分地將稀釋劑加入該至少一個(gè)燃燒室(17)。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括下述步驟在噴射 第二數(shù)量的燃料(54b )之后在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)以第一射束形狀(52)噴射 額外數(shù)量的燃料。
6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括下述步驟在噴射第一數(shù)量的燃料(54a )之前在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)以第一射束形狀(52 )噴射 額外數(shù)量的燃料。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，包括下述步驟在第一 數(shù)量的燃料(54a)燃燒后至少預(yù)定的一段時(shí)間才噴射第二數(shù)量的燃料(54b)，以至少部分地減少NOx排放。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)中低栽荷范圍(33 ) 包括10-50%的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷，發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍(34)包括51-100%的發(fā) 動(dòng)機(jī)載荷。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，包括下述步驟在發(fā)動(dòng) 機(jī)系統(tǒng)處于發(fā)動(dòng)積4氐載荷范圍(32)時(shí)，將全部預(yù)定總量的燃料(54)分 配給第一數(shù)量的燃料(54a)。
全文摘要
一種操作發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法，該方法能在輸出所需功率的同時(shí)降低各種排放的濃度。為操作本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，將噴射入至少一個(gè)燃燒室的預(yù)定總量的燃料至少分成第一數(shù)量的燃料和第二數(shù)量的燃料。將第一數(shù)量的燃料在非自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射入該至少一個(gè)燃燒室。將第二數(shù)量的燃料在自動(dòng)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)噴射入燃燒室。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)中-低載荷范圍時(shí)，第二數(shù)量的燃料等于或小于預(yù)定總量的燃料的15％。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)處于發(fā)動(dòng)機(jī)高載荷范圍時(shí)，第二數(shù)量的燃料大于預(yù)定總量的燃料的15％。
文檔編號(hào)F02D41/30GK101283175SQ200680037561
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者C·A·布朗, K·P·杜菲, M·L·凱斯, R·L·小烏爾文 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司