具有擴大的氣門開度的雙燃料發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙燃料發(fā)動機，更具體地涉及一種具有擴大的氣門開度的雙燃料發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]由于不斷上升的液態(tài)燃料(例如柴油)成本和對排氣排放越來越多的約束，發(fā)動機制造商開發(fā)了雙燃料發(fā)動機。一種示例性的雙燃料發(fā)動機提供低成本的氣態(tài)燃料(例如天然氣)經(jīng)發(fā)動機氣缸的進(jìn)氣口的噴射。氣態(tài)燃料與經(jīng)相同的進(jìn)氣口進(jìn)入的清潔空氣一起被引入并與在每個燃燒循環(huán)期間單獨噴射的液態(tài)燃料一起被點燃。由于低成本的燃料與液態(tài)燃料一起使用，所以提高了成本效率。此外，氣態(tài)和液態(tài)燃料混合物的燃燒可使受調(diào)控的排放物減少。
[0003]通常，雙燃料發(fā)動機與常規(guī)的單燃料發(fā)動機相比需要較低的壓縮壓力來點燃噴射的燃料。亦即，各氣缸內(nèi)點火之前的壓力在雙燃料應(yīng)用中可以較低。如果壓縮壓力過高，則點火會過早發(fā)生，從而導(dǎo)致較低的效率以及較高的燃燒室壓力和溫度。較高的壓力和溫度會導(dǎo)致發(fā)動機損壞和/或降低發(fā)動機的性能。
[0004]一種降低發(fā)動機氣缸內(nèi)的壓縮壓力的方式是改變發(fā)動機氣缸的幾何壓縮比(例如，在活塞沖程期間氣缸中的最大容積與氣缸中的最小容積之比)。然而，該方案會是昂貴的并且需要大量的修理時間。另一種降低發(fā)動機氣缸內(nèi)的壓縮壓力的方式是在活塞的壓縮沖程期間擴大與發(fā)動機的氣缸相關(guān)的一個或多個氣門的開度。
[0005]擴大發(fā)動機氣門開度的系統(tǒng)的一個示例在2007年2月20日授予Chang的美國專利N0.7，178，491中公開。特別地，’ 491專利公開了一種具有配備了發(fā)動機氣門和氣門致動系統(tǒng)的發(fā)動機的系統(tǒng)。在壓縮沖程期間發(fā)動機氣門在阻塞流體流動的關(guān)閉位置與允許流體流動的打開位置之間移動。當(dāng)在壓縮沖程期間曲軸經(jīng)過上死點(TDC)位置約170°且發(fā)動機氣門至少部分地打開時，液壓流體被提供給氣門致動系統(tǒng)的腔室以操作性地接合發(fā)動機氣門并防止發(fā)動機氣門移動到關(guān)閉位置。在曲軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)約30°之后，液壓流體從氣門致動系統(tǒng)的腔室被釋放，并且允許發(fā)動機氣門移動到關(guān)閉位置。通過擴大發(fā)動機氣門開度，可降低發(fā)動機氣缸內(nèi)的壓力，從而在一些應(yīng)用中帶來提高的發(fā)動機性能。
[0006]盡管’ 491專利的系統(tǒng)可適合于一些應(yīng)用，但它仍可能不是最佳的。例如，’491專利的發(fā)動機氣門可能保持打開過長時間。此外，’491專利的發(fā)動機氣門可能保持在流動面積過大的位置，從而可能允許過多流體通過發(fā)動機氣門。在雙燃料應(yīng)用中，如果發(fā)動機氣門保持打開過長時間或過多流體被允許從發(fā)動機氣門通過，則大量氣態(tài)燃料會經(jīng)發(fā)動機氣門泄漏并過早排出。在這些狀況下，泄漏的氣態(tài)燃料無助于燃燒過程，從而導(dǎo)致不良的燃料效率和昂貴的燃料加注損失。
[0007]所公開的發(fā)動機旨在克服上述問題中的一個或多個問題和/或現(xiàn)有技術(shù)的其它冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一方面，本發(fā)明涉及一種運行具有燃燒室和與該燃燒室相關(guān)的至少一個氣門的雙燃料發(fā)動機的方法。該方法可包括在雙燃料發(fā)動機的做功沖程期間使至少一個氣門從流動阻塞位置移動到流動通過位置，以及將氣態(tài)燃料噴射到燃燒室內(nèi)。該方法還可包括在雙燃料發(fā)動機的壓縮沖程的至少一部分期間在氣態(tài)燃料的噴射結(jié)束之后選擇性地將至少一個氣門保持在流動阻塞位置與流動通過位置之間，并且在壓縮沖程期間釋放至少一個氣門并允許該至少一個氣門移動到流動阻塞位置。該方法還可包括在壓縮沖程期間在至少一個氣門處于流動阻塞位置之后將液態(tài)燃料噴射到燃燒室內(nèi)以點燃?xì)鈶B(tài)燃料。
[0009]在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于雙燃料發(fā)動機的氣門致動系統(tǒng)。該氣門致動系統(tǒng)可包括可在流動阻塞位置與流動通過位置之間移動的至少一個氣門。該氣門致動系統(tǒng)還可包括與至少一個氣門操作性地連接的氣門致動器。該氣門致動器可構(gòu)造成在做功沖程期間使至少一個氣門從流動阻塞位置移動到流動通過位置。該氣門致動器還可構(gòu)造成在壓縮沖程期間使至少一個氣門朝流動阻塞位置移動，并且在壓縮沖程期間在氣態(tài)燃料的噴射結(jié)束之后選擇性地將至少一個氣門保持在流動阻塞位置與流動通過位置之間。該氣門致動器還可構(gòu)造成在壓縮沖程期間在液態(tài)燃料的噴射開始之前使至少一個氣門移動到流動阻塞位置。
[0010]在又一方面，本發(fā)明涉及一種發(fā)動機。該發(fā)動機可包括至少部分限定出氣缸的發(fā)動機缸體和可旋轉(zhuǎn)地配置在發(fā)動機缸體內(nèi)的曲軸。該發(fā)動機還可包括與氣缸相關(guān)的氣缸蓋、定位成在氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞以及至少部分地由氣缸、氣缸蓋和活塞限定出的燃燒室。該發(fā)動機還可包括構(gòu)造成將氣態(tài)燃料噴射到燃燒室內(nèi)的氣態(tài)燃料噴射器和構(gòu)造成將液態(tài)燃料噴射到燃燒室內(nèi)的液態(tài)燃料噴射器。該發(fā)動機還可包括可在流動阻塞位置與流動通過位置之間移動的至少一個氣門、和與該至少一個氣門操作性地連接的氣門致動器。該氣門致動器可構(gòu)造成在活塞的做功沖程期間使至少一個氣門從流動阻塞位置移動到流動通過位置。該氣門致動器還可構(gòu)造成在活塞的壓縮沖程期間使至少一個氣門朝流動阻塞位置移動，并且在壓縮沖程期間在氣態(tài)燃料的噴射結(jié)束之后選擇性地將至少一個氣門保持在流動阻塞位置與流動通過位置之間。該氣門致動器還可構(gòu)造成在壓縮沖程期間在液態(tài)燃料的噴射開始之前使至少一個氣門移動到流動阻塞位置。
【附圖說明】
[0011]圖1是配備了示例性公開的氣門致動系統(tǒng)的發(fā)動機的截面圖；
[0012]圖2是由圖1的氣門致動系統(tǒng)執(zhí)行的示例性操作的曲線圖；以及
[0013]圖3是由圖1的氣門致動系統(tǒng)執(zhí)行的另一示例性操作的曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1示出了示例性內(nèi)燃發(fā)動機10。發(fā)動機10被示出和描述為二沖程雙燃料發(fā)動機。發(fā)動機10可包括至少部分地限定出多個氣缸16 (僅示出一個)的發(fā)動機缸體12，每個氣缸都具有相關(guān)的氣缸蓋20。氣缸襯套18可配置在各發(fā)動機氣缸16內(nèi)，并且氣缸蓋20可封閉襯套18的一端?；钊?6可以可滑動地配置在各氣缸襯套18內(nèi)。各氣缸襯套18、氣缸蓋20和活塞26可共同限定出從安裝在發(fā)動機10上的燃料系統(tǒng)14接收燃料的燃燒室22。設(shè)想到，發(fā)動機10可包括任意數(shù)量的具有對應(yīng)的燃燒室22的發(fā)動機氣缸16。
[0015]在發(fā)動機氣缸襯套18內(nèi)，活塞26可構(gòu)造成在下死點(BDC)或最下部位置與上死點(TDC)或最上部位置之間往復(fù)運動。特別地，動力組件24可以是包括與桿28樞轉(zhuǎn)連接的活塞26的組件，所述桿又可與曲軸30樞轉(zhuǎn)連接。發(fā)動機10的曲軸30可以可旋轉(zhuǎn)地配置在發(fā)動機缸體12內(nèi)并且各活塞26通過桿28與曲軸30聯(lián)接，使得各活塞26在襯套18內(nèi)的滑動運動引起曲軸30的旋轉(zhuǎn)。類似地，曲軸30的轉(zhuǎn)動可以引起活塞26的滑動運動。當(dāng)曲軸30旋轉(zhuǎn)約180度時，活塞26和連桿28可在BDC與TDC之間移動通過一個完整的沖程。作為二沖程發(fā)動機的發(fā)動機10可具有包括做功/排氣/進(jìn)氣沖程(TDC至BDC)和進(jìn)氣/壓縮沖程(BDC至TDC)的完整循環(huán)。
[0016]在上述做功/排氣/進(jìn)氣沖程的最終階段，空氣可經(jīng)由位于氣缸襯套18的側(cè)壁內(nèi)的一個或多個換氣口(例如，進(jìn)氣口)32被吸入燃燒室22內(nèi)。特別地，隨著活塞26在襯套18內(nèi)向下移動，最終將到達(dá)這樣的位置，即在該位置進(jìn)氣口 32不再被活塞26阻塞而是與燃燒室22流體連通。當(dāng)進(jìn)氣口 32與燃燒室22流體連通并且進(jìn)氣口 32處的空氣壓力大于燃燒室22內(nèi)的壓力時，空氣將經(jīng)進(jìn)氣口 32進(jìn)入燃燒室22內(nèi)。在一些實施例中，氣態(tài)燃料(例如，甲烷或天然氣)可經(jīng)由氣態(tài)燃料噴射器38被引入燃燒室22內(nèi)(例如，徑向噴射)。氣態(tài)燃料噴射器38可構(gòu)造成在進(jìn)氣口 32由于活塞26的移動而開啟之后經(jīng)對應(yīng)的進(jìn)氣口32將氣態(tài)燃料徑向噴射到燃燒室22內(nèi)。
[0017]來自氣態(tài)燃料噴射器38的氣態(tài)燃料可與空氣混合而在燃燒室22內(nèi)形成燃料/空氣混合物。最終，活塞26將開始向上移動而阻塞進(jìn)氣口 32并壓縮空氣/燃料混合物。隨著燃燒室22內(nèi)的空氣/燃料混合物被壓縮，混合物的溫度會上升。在活塞26接近TDC時，液態(tài)燃料(例如，柴油或其它基