具有快速打開式氣門正時的發動機控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機控制系統，更具體地涉及一種具有快速打開式氣門正時的發動機控制系統。
【背景技術】
[0002]發動機如柴油發動機和雙燃料發動機包括調節空氣、燃料和排氣進入和離開發動機氣缸的端口和氣門。一些單向流動掃氣式二沖程雙燃料發動機的氣缸包括通過活塞的移動而打開并允許導入空氣和氣態燃料的進氣口，和用于從氣缸除去燃燒后的排氣的一個或多個排氣門。排氣門循環地開閉以控制排氣從各氣缸的流出。排氣門相對于曲軸角的打開/關閉曲線作為氣門正時是普遍已知的。氣門正時一一包括氣門相對于曲軸角的打開程度(例如，升程量)一一可被描繪為升程曲線。
[0003]已知傳統排氣門正時和升程曲線導致一些雙燃料發動機中的竄漏(竄氣，blow-by)。竄漏是排氣恰好在進氣口打開時從氣缸經進氣口向進氣箱的反向流動。當空氣從壓縮機出口流經進氣箱并從各氣缸通過時，空氣被在竄漏期間從氣缸逸出的熱排氣加熱。在一些情況下，這可能形成沿進氣箱的大約5-20° F的溫差。在一些發動機中，該溫差會導致離壓縮機最遠的氣缸中的氣態燃料由于較高的溫度而提前點燃。在提前點燃期間，氣態燃料在液態燃料噴射到燃燒室內之前燃燒。因而，提前點燃會導致發動機低效地運轉。
[0004]一些發動機包括構造成根據不同參數來調節柴油發動機的排氣門正時的可變氣門正時裝置。例如，1983年9月9日公開的日本專利文獻JP S58-152140( “’ 140文獻”)公開了一種根據發動機的運轉狀況來控制排氣門的打開的可變氣門正時裝置。具體地，該可變氣門正時裝置包括被致動以改變排氣門打開的時間的致動器。
[0005]盡管’ 140文獻的可變氣門正時裝置可允許調節排氣門打開的時刻以改變燃燒之后的峰值氣缸壓力，但它可能不適用于抑制竄漏所引起的氣態燃料的提前點燃。特別地，由于’ 140文獻的可變氣門正時裝置不允許具體地在進氣門打開的時刻控制氣缸壓力，所以它依然易于形成允許竄漏的壓力差。換言之，即使可通過’ 140文獻的裝置來調節峰值氣缸壓力，但竄漏發生(例如，進氣口打開)時的氣缸壓力不受控制。’140文獻不包括將會允許這種控制的控制系統和/或排氣系統。
[0006]本文所公開的燃料系統針對于克服上述問題中的一個或多個問題和/或現有技術的其它問題。
【發明內容】
[0007]在一個方面，本發明涉及一種運轉發動機的方法。該發動機可包括氣缸、可滑動地配置在氣缸中的活塞以及構造成開閉(打開和關閉)排氣口的排氣門。該方法可包括將空氣和燃料引導到氣缸內，并且使空氣和燃料燃燒以在TDC位置與BDC位置之間推動/迫壓(force)活塞。該方法還可包括根據第一氣門正時在活塞移動期間循環地開閉排氣門。該方法還可包括接收指示與空氣和燃料的提前點燃相關的條件的信號，并且至少基于該信號而選擇性地使排氣門根據第二氣門正時來開閉。此外，在第二氣門正時下，排氣門可在比第一氣門正時下短的時間內從關閉位置移動到最大升程位置。
[0008]在另一方面，本發明涉及一種用于雙燃料發動機的控制系統。該雙燃料發動機可包括氣缸、可滑動地配置在氣缸內的活塞和排氣門。該控制系統可包括構造成選擇性地調節排氣門的開閉的可變氣門正時裝置。該控制系統還可包括構造成產生指示與氣缸內的空氣和燃料的提前點燃相關的條件的信號的傳感器，以及與可變氣門正時裝置和傳感器通信的控制器。該控制器可構造成控制可變氣門正時裝置以基于所述信號而選擇性地啟用傳統氣門正時或快速打開式氣門正時。在快速打開式氣門正時下，排氣門可在比傳統氣門正時下短的時間內從關閉位置移動到最大升程位置。
[0009]在又一個方面，本發明涉及一種雙燃料發動機。該雙燃料發動機可包括氣缸，該氣缸至少部分地限定出燃燒室并且包括與燃燒室流體連接的進氣口和排氣口。該雙燃料發動機還可包括氣態燃料噴射器和柴油噴射器，該氣態燃料噴射器構造成經進氣口將氣態燃料沿徑向噴射到燃燒室內，該柴油噴射器構造成將柴油沿軸向噴射到燃燒室內。該雙燃料發動機還可包括活塞，該活塞可滑動地配置在氣缸內并且構造成壓縮燃料和空氣以引起產生排氣的燃燒并且在TDC位置與BDC位置之間移動。該雙燃料發動機還可包括排氣門，該排氣門構造成在活塞處于TDC之前大約9-13°時從關閉位置移動，在活塞處于TDC之后大約63-65°時達到最大升程位置，并且在活塞處于TDC之后大約167-171°時下降回到關閉位置。
【附圖說明】
[0010]圖1是示例性雙燃料發動機的截面圖；
[0011]圖2是可結合圖1的發動機使用的示例性氣門操作組件的截面圖；
[0012]圖3是示出了由圖2的氣門操作組件執行的示例性操作的曲線圖；
[0013]圖4是可結合圖2的氣門操作組件使用的示例性凸輪裝置的圖示；
[0014]圖5是可結合圖2的氣門操作組件使用的另一示例性凸輪裝置的圖示。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出了示例性內燃發動機10。發動機10被示出和描述為二沖程雙燃料發動機。然而，應該理解的是，發動機10可以是任何其它類型的內燃發動機，包括柴油發動機或氣態燃料發動機。發動機10可包括至少部分地限定出多個氣缸16 (僅示出一個)的發動機缸體12，每個氣缸都具有相關的氣缸蓋20。在各發動機氣缸16內可配置氣缸套18，并且氣缸蓋20可封閉氣缸套18的一端。活塞24可以可滑動地配置在各氣缸套18內。
[0016]各氣缸套18、氣缸蓋20和活塞24可共同限定出從安裝在發動機10上的燃料系統14接收燃料的燃燒室22。發動機10可包括具有對應的燃燒室22的任何數量的發動機氣缸16。在一不例性實施例中，發動機10可以是十六缸發動機，包括兩列八個氣缸16。燃料系統14可包括用于各氣缸16的液態燃料噴射器26 (例如，柴油噴射器)和一個或多個氣態燃料噴射器28 (例如，天然氣噴射器)。液態燃料噴射器26可至少部分地位于各氣缸蓋20內，并且構造成沿軸向將液態燃料噴射到各燃燒室22的頂部中。一個或多個氣態燃料噴射器28可鄰近各氣缸套18位于進氣箱30內并且構造成沿徑向將氣態燃料噴射到各燃燒室22內。
[0017]在發動機氣缸套18內，活塞24可構造成在下止點(BDC)或者說最下部的位置與上止點(TDC)或者說最上部的位置之間往復運動。特別地，活塞24可以是包括與連桿34樞轉連接的活塞頭(活塞頂)32的組件，連桿34又可與曲軸36樞轉連接。發動機10的曲軸36可以可旋轉地配置在發動機缸體12內，并且各活塞24通過連桿34與曲軸36聯接成使得各活塞24在氣缸套18內的滑動運動引起曲軸36的旋轉。類似地，曲軸36的旋轉可引起活塞24的滑動運動。當曲軸36旋轉約180度時，活塞頭32和連桿34可在BDC與TDC之間移動通過一個完整的沖程。為二沖程發動機的發動機10可具有包括做功/排氣/進氣沖程(TDC至BDC)和進氣/壓縮沖程(BDC至TDC)的完整循環。
[0018]在上述做功/排氣/進氣沖程的最后階段，空氣可經由位于氣缸套18的側壁內的一個或多個換氣口(例如，進氣口)38從進氣箱30被吸入燃燒室22內。特別地，隨著活塞24在襯套18內向下移動，最終將到達進氣口 38不再被活塞24阻塞而是代之以與燃燒室22流體連通的位置。當進氣口 38與燃燒室22流體連通并且進氣口 38處的空氣壓力大于燃燒室22內的壓力時，空氣將經進氣口 38進入燃燒室22內。在諸如發動機10之類的雙燃料發動機中，氣態燃料噴射器28可在進氣口 38打開時將氣態燃料(例如，甲烷、天然氣等)經至少一個進氣口 38噴射到燃燒室22內(例如沿徑向噴射)。氣態燃料可與空氣混合而在燃燒室22內形成燃料/空氣混合物。
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