燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于改進(jìn)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法。所述方法包括測(cè)量被供應(yīng)到所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料的量。確定所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。基于所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)選擇燃料映射分布圖以及從所述燃料映射分布圖確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料的量。
【專利說(shuō)明】燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)并涉及燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地但非唯一地涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率的改進(jìn)。

【背景技術(shù)】
[0002]已知使用一種以上燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。許多這些系統(tǒng)試圖通過使用更廉價(jià)的二次燃料來(lái)代替使用相對(duì)更昂貴的一次燃料來(lái)降低整體燃料成本。這種類型的系統(tǒng)可由制造商改裝成現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)或供應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛的一體部分。存在為汽車市場(chǎng)(尤其是輕型和重型貨車市場(chǎng))生產(chǎn)的種類繁多的系統(tǒng)，其中對(duì)于操作人員而言燃料成本構(gòu)成顯著的成本。
[0003]通常存在典型使用的兩種類型的系統(tǒng)。
[0004]第一種類型的系統(tǒng)通過引入除了一次燃料之外的二次燃料來(lái)工作。一次燃料的量通常是不變的。這些通常被稱為“添加”系統(tǒng)。所涉及的原理是二次燃料的引入增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率/扭矩，以及由原始發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)或由操作人員所做的適應(yīng)性調(diào)節(jié)導(dǎo)致節(jié)約凈燃料成本。這種類型的一些系統(tǒng)還使用一些粗形式的控制通常通過改變來(lái)自傳感器的輸入或修改扭矩或速度控制輸入來(lái)試圖減少一次燃料裝料。
[0005]對(duì)這類添加系統(tǒng)存在一些局限性?？杀灰氲亩稳剂狭渴艿桨l(fā)動(dòng)機(jī)主要由于缺乏氧氣(通常被稱為“缺氧(或氧氣耗盡)”)而燃燒二次燃料的能力以及二次燃料“猝熄(quenching) ”一次燃料燃燒的能力的限制。由于不完全燃燒以及離開排氣裝置的未燃燒燃料產(chǎn)品的通過，以該模式運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致較差的燃料消耗和高排放。不能保證所產(chǎn)生的燃料節(jié)省，且可以是負(fù)值以及正值。給發(fā)動(dòng)機(jī)提供蓄意過大的功率將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在其正常運(yùn)行范圍之外運(yùn)行。這將在制造商的保質(zhì)期、保險(xiǎn)證明、安全認(rèn)證和潛在的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命方面存在負(fù)面影響。
[0006]第二種類型的系統(tǒng)通過引入除了減少量的一次燃料之外的二次燃料來(lái)工作。這些通常被稱為“替代”系統(tǒng)。所涉及的原理是對(duì)一次和二次燃料兩者進(jìn)行直接控制，且這兩種燃料同時(shí)燃燒時(shí)所產(chǎn)生的功率/扭矩與僅基于一次燃料運(yùn)行時(shí)的原始發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率/扭矩大致相同。
[0007]所采用的這兩種燃料的百分比在該替代型系統(tǒng)之間產(chǎn)生另外的差別。使用二次燃料與一次燃料的更高比例、且其中一次燃料是柴油以及二次燃料是氣態(tài)燃料的系統(tǒng)被稱為柴油點(diǎn)火燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。使用二次燃料與一次燃料的更低比例、且其中一次燃料是柴油以及二次燃料是氣態(tài)燃料的系統(tǒng)保持其分類為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0008]這兩種類型的替代系統(tǒng)的特征在于它們需要采用大約25%的最小比例的二次燃料，以便使得該系統(tǒng)在商業(yè)上可行。出于使得添加系統(tǒng)可行所必要的類似考慮，假定可使得它們以產(chǎn)生凈燃料成本節(jié)約的模式運(yùn)行。
[0009]US4, 463，734公開一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其中增加功率需求時(shí)，增加比例的液化石油氣(LPG)被計(jì)量供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)，從少至20%的燃?xì)?gas)開始并增加至約80%的燃?xì)?，其中所述百分比以熱值給出。US4，641，625公開了在液氣混合物中燃?xì)庠贠和95%之間的氣態(tài)燃料的范圍。US-A-6026787和US2005/0205021均公開了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，但沒有明確指定燃料的比例。W02008/036999涉及一種雙燃料系統(tǒng)和雙燃料系統(tǒng)總成，其中液態(tài)的液化石油氣和柴油混合，然后通過共軌分配到燃燒室。W02010/121306涉及用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)。具體地，該發(fā)明涉及用于具有間接噴射系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的雙燃料供應(yīng)系統(tǒng)。US5, 408，957公開了 LPG(丙烷)、天然氣、氫氣等以基本上恒定的壓力被連續(xù)地噴射到傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)以電子或機(jī)械的方式受控以便將空氣與液態(tài)燃料混合物的比例調(diào)節(jié)到最佳值。US5，370，097公開了一種與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的雙燃料控制系統(tǒng)，其控制單獨(dú)的液體燃料的流量或控制與氣態(tài)燃料組合的液態(tài)燃料的流量。US2011/301826公開了一種傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其改裝成作為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其校準(zhǔn)成以各種可接受的空氣燃料比來(lái)燃燒作為一次燃料的氫氣和作為二次燃料的汽油，同時(shí)避免禁用的空氣燃料比。W099/30024涉及一種方法，其用于在膨脹循環(huán)過程中通過將烴類噴射到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)以便生成氮氧化物(NOx)還原劑。
[0010]W02009/115845公開了少量二次燃料的噴射，二次燃料具有比一次燃料的分子結(jié)構(gòu)較短的分子結(jié)構(gòu)以便實(shí)現(xiàn)均勻燃燒。二次燃料的較短分子結(jié)構(gòu)用作促進(jìn)劑以便加速化學(xué)過程，并公開了二次燃料在5% -25%之間的范圍內(nèi)。此外，控制一次和二次燃料的供應(yīng)。
[0011]因此，現(xiàn)有的雙燃料系統(tǒng)具有一些限制，例如需要約25%最低分?jǐn)?shù)的二次燃料和/或要求ECU或一次燃料供應(yīng)受到控制或可進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。
[0012]因此，希望克服這些限制和/或產(chǎn)生甚至更大的燃料效率提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供改進(jìn)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，所述方法包括:測(cè)量被供應(yīng)到所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料的量；確定所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；基于所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)選擇燃料映射分布圖(fuel mapping profile);以及從所述燃料映射分布圖確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料的量。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括:用于測(cè)量供應(yīng)到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量的第一傳感器；用于確定所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二傳感器；基于所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇燃料映射分布圖的控制器；以及所述控制器從所述燃料映射分布圖確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料量。
[0015]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供用于改裝被設(shè)計(jì)成燃燒一次燃料的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的成套工具，所述成套工具包括:用于容納二次燃料的儲(chǔ)罐；用于將二次燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的噴射器；控制器，其配置成接收:指示正被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量的第一輸入，以及指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二輸入；并且其中所述控制器配置成基于所述運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇燃料映射分布圖并從所選擇的燃料映射分布圖來(lái)確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)而由所述噴射器所噴射的二次燃料的量。
[0016]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于控制將二次燃料噴射到供應(yīng)有一次燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的控制器，所述控制器包括:用于接收指示正被供應(yīng)的一次燃料量的第一輸入；以及用于接收指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二輸入；用于存儲(chǔ)多個(gè)燃料映射分布圖的存儲(chǔ)器；處理器，其用于基于所述第二輸入來(lái)選擇燃料映射分布圖之一，并確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料的量。
[0017]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供提高燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，所述方法包括:測(cè)量被供應(yīng)到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量；基于一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)來(lái)噴射二次燃料的量，其中一旦超過一次燃料的閾值量，二次燃料的分?jǐn)?shù)(fract1n)隨著一次燃料量的增加而減小。
[0018]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率的一種方法，所述方法包括:測(cè)量被供應(yīng)到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量；基于一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)來(lái)噴射二次燃料的量；一次燃料具有比二次燃料的分子結(jié)構(gòu)更大的分子結(jié)構(gòu)；利用二次燃料將一次燃料裂解(split)成較小的分子。
[0019]優(yōu)選地或任選地，其中裂解步驟包括:通過壓縮與二次燃料組合的空氣來(lái)將二次燃料進(jìn)行第一裂解以便產(chǎn)生自由基(radical);以及通過自由基與一次燃料相結(jié)合而對(duì)一次燃料進(jìn)行第二裂解。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率的一種方法，所述方法包括以下步驟:測(cè)量在燃燒循環(huán)期間噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的具有第一分子結(jié)構(gòu)的一次燃料的量；以及以受控比例量將具有更短分子結(jié)構(gòu)的二次燃料供應(yīng)到燃燒室；其中所噴射的二次燃料的熱值量被限制到最低分?jǐn)?shù)和最高分?jǐn)?shù)，在最低分?jǐn)?shù)下開始燃燒的顯著增強(qiáng)，而在最高分?jǐn)?shù)下二次燃料的低效率燃燒(對(duì)于用于燃燒一次燃料而設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)而言)顯著抵消增強(qiáng)效果。
[0021]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率的一種方法，所述方法包括以下步驟:測(cè)量在燃燒循環(huán)期間噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的具有第一分子結(jié)構(gòu)的一次燃料的量；以及將受控比例量的具有更短分子結(jié)構(gòu)的二次燃料供應(yīng)到燃燒室；其中所噴射的二次燃料的量受到限制，這樣對(duì)于給定水平的性能而言噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的組合燃料的質(zhì)量小于為了獲得相同水平性能單獨(dú)噴射時(shí)所需的一次燃料的質(zhì)量。
[0022]此外根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供用于提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率的一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:用于連接到發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)的裝置；用于測(cè)量在燃燒循環(huán)期間被噴射到所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的具有第一分子結(jié)構(gòu)的一次燃料量的裝置；以及用于將受控比例量的具有更短分子結(jié)構(gòu)的二次燃料供應(yīng)到燃燒室的裝置；其中所述系統(tǒng)包括:用于從測(cè)量裝置和監(jiān)控裝置接收信號(hào)的微處理器；并且其中所述微處理器適于計(jì)算所噴射的一次燃料量，并產(chǎn)生總信號(hào)，并將總信號(hào)發(fā)送到用于供應(yīng)所述二次燃料的所述裝置。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃料效率的一種方法，所述方法包括:測(cè)量被供應(yīng)到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料的量；以及基于小于一次燃料所測(cè)得量的15%的分?jǐn)?shù)噴射二次燃料的量，一次燃料具有比二次燃料的分子結(jié)構(gòu)更大的分子結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]現(xiàn)在將參照附圖僅僅通過實(shí)例的方式來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中:
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；
[0026]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可被改裝成現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的成套工具；
[0027]圖3示出了用于發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)的二次燃料的最大分?jǐn)?shù)；
[0028]圖4示出了用于“正?！被蜻\(yùn)行操作模式的燃料映射分布圖；
[0029]圖5a示出了在對(duì)燃?xì)饪刂破飨到y(tǒng)進(jìn)行改裝之前的車輛的側(cè)視圖；
[0030]圖5b示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在對(duì)燃?xì)饪刂破飨到y(tǒng)進(jìn)行改裝之后的車輛的側(cè)視圖；
[0031]圖5c示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在對(duì)燃?xì)饪刂破飨到y(tǒng)進(jìn)行改裝之后的車輛的相對(duì)側(cè)視圖；
[0032]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燃?xì)饪刂破鞯墓δ埽灰约?br> [0033]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燃?xì)饪刂破鞯挠布?br>
【具體實(shí)施方式】
[0034]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在無(wú)需控制和/或修改發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU、主燃燒室或一次燃料供應(yīng)的情況下就可實(shí)現(xiàn)提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。取而代之，測(cè)量被供應(yīng)的一次燃料(例如，柴油)的量，以及控制器能夠從預(yù)先確定的燃料映射分布圖來(lái)確定待被噴射的二次燃料(例如，燃?xì)?的最優(yōu)分?jǐn)?shù)量。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，燃料映射分布圖確定作為正被噴射的一次燃料函數(shù)的待被噴射的二次燃料的分?jǐn)?shù)。燃料映射分布圖基于在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)維持發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行的增強(qiáng)混合燃燒模式。換言之，只需要噴射恰好正確量的二次燃料(燃?xì)?從而在其整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)維持發(fā)動(dòng)機(jī)處于該增強(qiáng)的燃燒模式。
[0036]根據(jù)運(yùn)行的一個(gè)實(shí)施例，通過優(yōu)化燃燒(或燃燒過程)就可以使用較少的柴油，這會(huì)導(dǎo)致更高的燃料效率。因此，所選擇的燃料映射分布圖基于在其整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)保持發(fā)動(dòng)機(jī)以該運(yùn)行的增強(qiáng)燃燒模式來(lái)運(yùn)行，這會(huì)導(dǎo)致更大的燃料節(jié)約。在不同的條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)不同。以穩(wěn)定車速巡航的車輛會(huì)表現(xiàn)出非常不同于在重負(fù)載下加速的車輛。因此，預(yù)先確定若干燃料映射分布圖，每一個(gè)燃料映射分布圖對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的不同狀態(tài)。
[0037]圖3示出指示不同發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的圖形，“怠速”，“巡航”，“正常”，“其它”和“故障”?！捌渌睜顟B(tài)可為運(yùn)行的瞬態(tài)模式(劇烈加速或換檔等)。“停止”狀態(tài)實(shí)際上與“故障”狀態(tài)是一樣的，因?yàn)槿細(xì)庀到y(tǒng)應(yīng)該可用于所有時(shí)間的運(yùn)行，但其也可以是隔離的(isolated)。
[0038]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，針對(duì)每一不同的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)來(lái)確定二次燃料(作為供應(yīng)的一次燃料的一定百分比)的最大分?jǐn)?shù)。例如，在“正?！睜顟B(tài)下，可以看出作為一次燃料的百分比的被供應(yīng)的二次燃料的最大分?jǐn)?shù)為15%。
[0039]因此，如果確定發(fā)動(dòng)機(jī)處于“正常”狀態(tài)，能夠選擇一個(gè)相應(yīng)的燃料映射分布圖，如圖4中所示。燃料映射分布圖具有大致的顛倒V字形。這意味著最初待被供應(yīng)的燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)將隨著柴油供應(yīng)的增加而增加。然而，一旦達(dá)到一次燃料的閾值量，可發(fā)現(xiàn)通過隨著柴油增加降低燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)來(lái)保持發(fā)動(dòng)機(jī)處于增強(qiáng)的燃燒模式。
[0040]事實(shí)上，圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的燃料映射分布圖的一個(gè)實(shí)例，其中可見一旦超過一次燃料的65%左右的閾值量，曲線逐漸停止(taper off)。換言之，分布圖示出最初待被噴射的燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)(為柴油的一定百分比)隨著柴油供應(yīng)的增加而增加，但是一旦柴油供應(yīng)超過閾值，待被噴射的燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)開始降低或逐漸減少(taper off) 0
[0041]相比之下，傳統(tǒng)的雙燃料系統(tǒng)嘗試控制一次和二次燃料(柴油和燃?xì)?兩者的供應(yīng)。此外，這通常通過采用被引入的一次和二次燃料水平之間的線性(和/或成比例)關(guān)系來(lái)完成。事實(shí)上，傳統(tǒng)觀點(diǎn)會(huì)建議更多的柴油需要更多的燃?xì)狻?br> [0042]然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一旦超過柴油閾值，通過隨著柴油量的增加來(lái)減少所引入的燃?xì)饬縼?lái)實(shí)現(xiàn)更有效的燃燒。(燃料映射分布圖的)該逐漸減少防止發(fā)動(dòng)機(jī)氧氣耗盡，因?yàn)楣?yīng)恰好正確量的二次燃料以便保持發(fā)動(dòng)機(jī)以增強(qiáng)模式運(yùn)行。
[0043]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例僅僅控制二次燃料的供應(yīng)，依靠現(xiàn)有的控制器(ECU)按其所設(shè)計(jì)的那樣即控制一次燃料的供應(yīng)(即發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成用于此)來(lái)進(jìn)行操作。原始ECU監(jiān)控并調(diào)節(jié)一次燃料體積，以便補(bǔ)償所述燃料燃燒地程度。通過以混合燃燒模式運(yùn)行，實(shí)際上可以用較少的柴油來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的效率(或能量釋放)，并且ECU將只通知需要較少的柴油。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中發(fā)現(xiàn)僅通過最小分?jǐn)?shù)的正被噴射的燃?xì)饩涂删S持這種增強(qiáng)的燃燒模式，即對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)所有狀態(tài)而言小于15%，而對(duì)于一些狀態(tài)而言會(huì)顯著地更低(參見圖3)。
[0045]圖3的燃料映射分布圖示出函數(shù)可包括線性和非線性部分。此外，函數(shù)的一些部分可以是成正比的，而另一部分可以是成反比的。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這些燃料映射可在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)建立，其中執(zhí)行自動(dòng)自校準(zhǔn)步驟。在替代性實(shí)施例中，這些燃料映射可基于實(shí)驗(yàn)室中的不同發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的廣泛測(cè)試來(lái)預(yù)先確定。在另一個(gè)實(shí)施例中，可確定預(yù)先確定的燃料映射分布圖，但是可以利用自校準(zhǔn)步驟來(lái)改變或改進(jìn)這些作為發(fā)動(dòng)機(jī)變化響應(yīng)的隨時(shí)間的預(yù)先確定的映射。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，可通過測(cè)量顆粒排放物來(lái)選擇燃料映射分布圖。即，通過測(cè)量排氣中的未燃燒排放物。在一個(gè)實(shí)施例中，將通過考慮來(lái)自消光煙度傳感器的測(cè)量來(lái)確定燃料映射分布圖，該傳感器定位于車輛排氣裝置中。以這種方式，對(duì)于任何給定的柴油使用和/或轉(zhuǎn)速而言能夠確定實(shí)現(xiàn)最大的半透明度所需的燃?xì)庾钚×俊Ａ硗?，也可以從該測(cè)量來(lái)確定最大的燃料映射分布圖，即在煙霧(即顆粒物)增加之前可能被噴射的最大分?jǐn)?shù)的燃?xì)狻?br> [0048]能夠以各種不同的方法來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，如下文所述。
[0049]例如，可以使用一次燃料軌壓(來(lái)自現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器)和一次燃料噴射器控制信號(hào)(原始ECU的輸出)的持續(xù)時(shí)間。
[0050]在另一個(gè)實(shí)施例中，通過考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)(例如，通過測(cè)量諸如RPM和/或顆粒物排放物的輸入)，可以選擇更精確的燃料映射分布圖。因此，本發(fā)明的實(shí)施例能夠提供二次燃料的更精確分?jǐn)?shù)范圍，其仍在一次燃料所測(cè)得量的1-15%之間，但其中燃料映射分布圖可取決于車輛是否沿線巡航或在重負(fù)載下加速而會(huì)有所不同。在一個(gè)實(shí)施例中，通過不僅考慮一次燃料的所測(cè)得量而且還考慮發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和/或排放物從而能夠更精確地確定該范圍的精確分?jǐn)?shù)(或百分比)。即，處于怠速狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛加速或在重負(fù)載下時(shí)的情況相比行為相當(dāng)?shù)夭煌?。本發(fā)明的實(shí)施例能夠?qū)⑦@些變量考慮在內(nèi)以及更加精確地確定分?jǐn)?shù)(或一次燃料的百分比)位于范圍(envelope)內(nèi)的何處。實(shí)際上，燃料映射分布圖用作能夠?qū)⑵渌兞靠紤]在內(nèi)的一種多維算法。
[0051]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，增強(qiáng)的混合燃燒模式通過“裂化(crack) ”過程來(lái)實(shí)現(xiàn)，其從根本上改變化學(xué)層面上的燃燒。具體地，使用二次燃料來(lái)裂化一次燃料，使得一次燃料裂解成更容易且更完全燃燒的更小分子。這會(huì)導(dǎo)致提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
[0052]圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有位于燃燒室112上游的渦輪增壓器106。渦輪增壓器具有旋轉(zhuǎn)的渦輪(未示出)，其將空氣吸入到其內(nèi)以便有助于燃燒過程。在所示的實(shí)施例中，燃?xì)獗粐娚涞綔u輪增壓器單元106內(nèi)。然后與空氣混合形成均勻分布的空氣/燃?xì)饣旌衔?，然后該混合物進(jìn)入燃燒室112并被壓縮?？諝?燃?xì)饣旌衔锏脑搲嚎s將短鏈的燃?xì)饬呀獬杀环Q為自由基的甚至更短鏈的分子(或甚至原子)。然后該自由基存在于燃燒室112內(nèi)并與較長(zhǎng)鏈的柴油烴類鍵聯(lián)，導(dǎo)致柴油裂解成更容易燃燒的較短分子。
[0053]因此，僅需要少量的燃?xì)鈦?lái)改善柴油的燃燒。該燃?xì)獗涣呀獬筛〉慕M分，其將柴油裂解成更小的組分。此裂解過程促進(jìn)在整個(gè)室內(nèi)發(fā)生化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這導(dǎo)致更均勻的燃料/空氣混合物。在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃?xì)馊菀着c空氣混合，并遍布發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的內(nèi)部。此外，其易于燃燒，這樣其至少完全燃燒，這樣做可以確保所有的燃料也被點(diǎn)燃。至少更大量的燃料在兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)類型中燃燒。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得以提高。
[0054]術(shù)語(yǔ)“裂化”在廣義上理解為用于使得分子裂解的一種化學(xué)過程。從燃料的意義上而言，不同的燃料具有不同的分子結(jié)構(gòu)，一些具有與另一些相比的更復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)或鏈更長(zhǎng)的烴類。不同的燃料可能含有不同長(zhǎng)度的烴鏈或復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成使用諸如柴油的第一燃料。柴油由相對(duì)長(zhǎng)鏈的烴分子構(gòu)成。裂化使得這些長(zhǎng)鏈烴分子能夠裂解成更有效燃燒的較短鏈的烴分子。
[0055]因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，燃料裂化以提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過將燃?xì)馀c空氣混合并對(duì)其進(jìn)行壓縮使得燃?xì)怆婋x以產(chǎn)生自由基、所述自由基依次裂化較長(zhǎng)柴油烴鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體通過噴射少量的由相對(duì)較短鏈的烴類構(gòu)成的二次燃料來(lái)應(yīng)用裂化原理，其導(dǎo)致提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，例如提高燃料效率、減少排放物等等?；谟砂l(fā)動(dòng)機(jī)正使用的柴油測(cè)得量對(duì)所噴射燃?xì)獾牧窟M(jìn)行嚴(yán)格控制。更具體地，燃?xì)獾木_量基于所確定的燃料映射分布圖(范圍)，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例其也將諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)和/或排氣中顆粒排放物的其它變量考慮在內(nèi)。
[0056]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裂化使得二次燃料能夠同時(shí)用作促進(jìn)劑和試劑(或反應(yīng)物)。具體地，試劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和/或在化學(xué)反應(yīng)的過程中被消耗掉。由裂化產(chǎn)生的自由基通過附著到一次燃料并將一次燃料分解成較短鏈的烴類來(lái)誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)。此外，所生成的短鏈烴類更容易和更快速地燃燒。
[0057]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在裂解分子意義上的裂化進(jìn)行兩次。燃?xì)獗涣鸦?，然后柴油被裂化。更具體地，在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的壓縮階段將燃?xì)饬鸦@使燃?xì)膺M(jìn)入到(通過產(chǎn)生自由基)裂化柴油所必需的物理?xiàng)l件下。即，所產(chǎn)生的自由基則在點(diǎn)火和燃燒階段期間存在于氣團(tuán)中，將柴油分子裂解成更容易燃燒的更小分子。在該實(shí)施例中，柴油裂化和點(diǎn)火/燃燒同時(shí)發(fā)生，但氣裂化在其前面發(fā)生。
[0058]雖然可在高達(dá)25%的范圍內(nèi)發(fā)生增強(qiáng)，但是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例在從約1%到15%的范圍內(nèi)發(fā)生最大的增強(qiáng)，這是用于減少柴油顆粒排放物的下限和上限。
[0059]傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞以及用于將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)輸出的曲柄機(jī)構(gòu)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和效率取決于大量因素，包括所使用燃料的類型和混合物、壓縮比、活塞/氣缸的尺寸、氣門正時(shí)、點(diǎn)火正時(shí)、溫度和溫度在燃燒室內(nèi)的分布。然而確定發(fā)動(dòng)機(jī)整體效率的其中一個(gè)主要因素是燃料燃燒的方式，其由燃燒過程的速度和完整性來(lái)代表。
[0060]諸如柴油的相對(duì)復(fù)雜的烴類燃料具有長(zhǎng)的且燃燒速度相對(duì)較慢的分子結(jié)構(gòu)，這防止某些烴類完全燃燒。此外，這些長(zhǎng)鏈烴類具有聚結(jié)的趨勢(shì)，防止在燃燒過程中與空氣或氧氣的有效混合。
[0061]此外，在外部冷卻的封閉腔室內(nèi)燃燒的柴油將趨于首先在腔室的中心點(diǎn)燃，然后點(diǎn)火就會(huì)朝向腔室的邊緣向外擴(kuò)散。如果火焰前緣的擴(kuò)散是不完全的或低效的，則會(huì)導(dǎo)致煙霧和顆粒物，其將在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣階段排放出去。
[0062]傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下階段:
[0063]1.進(jìn)氣沖程，其中空氣與一次燃料被吸入；
[0064]2.壓縮沖程，其中所述空氣和一次燃料被壓縮和點(diǎn)燃；
[0065]3.燃燒沖程，其中所述一次燃料燃燒以及活塞位移；
[0066]4.排氣沖程，其中將未燃燒的顆粒物從排氣中驅(qū)逐出去。
[0067]在傳統(tǒng)的4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒(燃料的燃燒)在活塞的“點(diǎn)火”或“動(dòng)力”沖程期間發(fā)生，并且在大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀在動(dòng)力沖程期間固定活塞的位移和加速度。為了最大限度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，重要的是在動(dòng)力沖程期間燃燒盡可能多的一次燃料。然而，燃燒的化學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)實(shí)際上對(duì)在動(dòng)力沖程期間實(shí)際可燃燒的燃料最大百分比存在限制，這通常導(dǎo)致在動(dòng)力沖程之后在氣缸中殘留一定量的未燃燒的燃料。
[0068]通常，傳統(tǒng)的重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力沖程期間只燃燒存在于氣缸內(nèi)的高達(dá)80%的燃料。
[0069]本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的目的在于通過增強(qiáng)燃燒過程將該百分比數(shù)增加到更接近于100%。
[0070]影響燃燒的可用燃料比例的主要因素包括:
[0071]-燃料本身的性質(zhì)。燃燒特性包括十六烷值和辛烷值。
[0072]-氣缸的尺寸。氣缸容積越大，“火焰前緣”到達(dá)氣缸邊界所花費(fèi)的時(shí)間將越長(zhǎng)，這對(duì)于較大尺寸或緩慢火焰前緣而言絕不會(huì)發(fā)生較高的發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
[0073]-發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)。氣門正時(shí)和起始燃燒的定時(shí)會(huì)影響燃燒燃料的比例。在一個(gè)實(shí)施例中，通過控制燃燒過程的均質(zhì)性或均勻性來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。如果點(diǎn)火源可在整個(gè)燃燒室內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，則燃燒過程會(huì)較少地受到火焰前緣效果或在燃燒氣缸內(nèi)溫度變化的損害。
[0074]這些因素也同樣適用于旋轉(zhuǎn)式或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0075]圖1示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是其它實(shí)施例和配置也同樣適用。例如，在一個(gè)替代性的實(shí)施例(未示出)中，二次燃?xì)馕幢粐娚涞剿鰷u輪增壓器單元106內(nèi)。取而代之的是，在一個(gè)實(shí)施例中，存在后渦輪噴射單元(未示出)。在另一實(shí)施例中，二次燃料直接噴射到燃燒室112內(nèi)。
[0076]可存在其它任選的元件，諸如中間冷卻器108，其在圖1中示出為位于渦輪增壓器106和燃燒室112之間。燃燒室112可包括多種不同的配置。例如在六氣缸的車輛中，燃燒室112可包括注入到六個(gè)相應(yīng)活塞(未示出)內(nèi)的六個(gè)相應(yīng)的歧管分支。燃燒室的出口是排氣口 114，所有的未燃燒顆粒物在排氣口 114處排放。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)將具有用于存儲(chǔ)柴油的相關(guān)聯(lián)儲(chǔ)罐110和用于將柴油從儲(chǔ)罐供應(yīng)到燃燒室內(nèi)氣缸的燃料管線。整個(gè)系統(tǒng)的操作由ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)104控制，其根據(jù)需要監(jiān)控和激活內(nèi)部燃燒系統(tǒng)的各個(gè)組件。未示出到不同發(fā)動(dòng)機(jī)組件的鏈接。取決于車量的配置，在ECU104和組件之間的這些鏈接中的一些是任選的。
[0077]在圖1的實(shí)施例中，對(duì)ECU、一次燃料供應(yīng)或燃燒室沒有任何修改或適應(yīng)性調(diào)節(jié)。相反，單獨(dú)的燃?xì)饪刂破?16負(fù)責(zé)控制噴射到渦輪增壓器106內(nèi)的燃?xì)狻D1中的實(shí)例示出在渦輪增壓器106和儲(chǔ)氣罐118之間延伸的燃?xì)夤?yīng)管線124。在燃?xì)夤?yīng)管線124中，存在噴射器128，其可以控制在渦輪增壓器106之前噴射到進(jìn)氣口內(nèi)的燃?xì)饬?。通過來(lái)自燃?xì)饪刂破?16的控制輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)噴射器128的控制。
[0078]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供用于控制、監(jiān)控和將二次燃料傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用方法。其中所應(yīng)用的二次燃料的比例取決于所用的一次燃料的量和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。所用的二次燃料的比例通常低于所用一次燃料體積的15 %。所用的技術(shù)改進(jìn)或增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，其由控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)地管理。
[0079]這對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料供給沒有明顯的控制，以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的任何適應(yīng)性調(diào)節(jié)主要受到燃燒改進(jìn)的影響。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行以下步驟:
[0081]1.實(shí)時(shí)地計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)中所使用的一次燃料的體積。
[0082]2.基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)計(jì)算所需的二次燃料的百分比。
[0083]3.計(jì)算所需的二次燃料的體積。
[0084]4.計(jì)算噴射器的開啟時(shí)間從而傳送所需體積的二次燃料。
[0085]5.將二次燃料引入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)以便與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的一次燃料混合燃燒。
[0086]存在用于實(shí)施這些步驟中每個(gè)步驟的多種不同的方式，現(xiàn)在將對(duì)所述方式進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0087]對(duì)于步驟I而言，可通過測(cè)量一次燃料軌中的壓力以及用于將一次燃料引入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的噴射器開啟時(shí)間來(lái)確定一次燃料的體積。這適用于共軌噴射器和整體式噴射器，這是用在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)上的最常見的一次燃料傳送系統(tǒng)。此外，可在體積的計(jì)算中使用一次燃料的溫度。在一個(gè)替代性的實(shí)施例中，在確定所使用的一次燃料瞬時(shí)體積的過程中使用一次燃料的流率。這將適用于穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這在植物或海洋應(yīng)用中常見。在又一個(gè)替代性實(shí)施例中，可直接從所述發(fā)動(dòng)機(jī)的RPM來(lái)確定一次燃料軌中的壓力。在又一個(gè)替代性實(shí)施例中，可以使用來(lái)自數(shù)據(jù)總線連接(諸如但不限于CAN總線)所獲得的數(shù)據(jù)來(lái)確定一次燃料軌中的壓力。在又一個(gè)替代性的實(shí)施例中，可以使用來(lái)自數(shù)據(jù)總線連接(諸如但不限于CAN總線)所獲得的數(shù)據(jù)來(lái)確定一次燃料噴射器的開啟時(shí)間。在又一個(gè)替代性的實(shí)施例中，在燃燒過程中正使用的空氣量可通過單獨(dú)或組合地使用空氣質(zhì)量流量、空氣質(zhì)量壓力和寬頻帶λ傳感器來(lái)計(jì)算，從而確定二次燃料需求。在又一個(gè)替代性的實(shí)施例中，可以使用來(lái)自數(shù)據(jù)總線連接(諸如但不限于CAN總線)所獲得的數(shù)據(jù)來(lái)確定所用的一次燃料的瞬時(shí)體積。在又一個(gè)替代性的實(shí)施例中，可使用排放顆粒物的測(cè)量來(lái)確定最佳的二次燃料需求。
[0088]對(duì)于步驟2而言，通過若干輸入來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，所述輸入包括但不限于:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))、一次燃料軌壓、一次燃料噴射器開啟時(shí)間、溫度(發(fā)動(dòng)機(jī)水溫和外部環(huán)境溫度)、所述車輛的方位和運(yùn)動(dòng)。車輛的方位和運(yùn)動(dòng)通常由加速度計(jì)來(lái)確定，所述加速度計(jì)以三個(gè)軸操作、或以傾斜開關(guān)和速度傳感器的組合操作。
[0089]對(duì)于步驟3而言，在一個(gè)實(shí)施例中，基于所用的一次燃料量和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)計(jì)算所需的二次燃料量。在一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)用于將所需二次燃料的百分比設(shè)定在0%和15%之間。這可通過許多方法來(lái)完成。在第一實(shí)施例中，使用用戶限定的查找表(通常被稱為映射)，以上限定的若干發(fā)動(dòng)機(jī)輸入(例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速RPM)應(yīng)用到該查找表，以及該查找表輸出所需的二次燃料百分比。可存在用于此目的的若干映射。在第二實(shí)施例中，可基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)設(shè)定二次燃料的百分?jǐn)?shù)。這可以包括但不限于固定的百分?jǐn)?shù)或作為校準(zhǔn)操作一部分而被自動(dòng)調(diào)節(jié)的百分?jǐn)?shù)。
[0090]對(duì)于步驟4而言，在一個(gè)實(shí)施例中，所需的二次燃料量被轉(zhuǎn)換成對(duì)于控制二次燃料傳送的噴射器而言所需的開啟時(shí)間。噴射器可具有相對(duì)于不同燃料流率的不同特性。它們也可以具有不同的電氣或開啟特性。對(duì)于多個(gè)噴射器而言，二次燃料需求到激活時(shí)間的轉(zhuǎn)換應(yīng)該考慮二次燃料噴射器的特性，尤其是考慮最低開啟或運(yùn)行時(shí)間，低于該最低開啟或運(yùn)行時(shí)間就不能保證二次燃料的最小傳送量。
[0091]通過校準(zhǔn)過程通過實(shí)驗(yàn)確定各個(gè)噴射器開啟時(shí)間和二次燃料傳送之間的關(guān)系。該校準(zhǔn)過程的結(jié)果被存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0092]可根據(jù)二次燃料的壓力和溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述噴射器的開啟時(shí)間。
[0093]對(duì)于步驟5而言，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于控制二次燃料傳送的噴射器然后由電信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，所述電信號(hào)設(shè)計(jì)成用最短的等待時(shí)間開啟和關(guān)閉噴射器，同時(shí)也將噴射器內(nèi)的穩(wěn)態(tài)電功率消耗最小化。典型地，這將使用峰值和保持脈沖寬度調(diào)制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0094]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖1中的燃?xì)饪刂破?16被示為接收各種控制輸入。其可以從ECU104接收輸入，但是這未在圖1的實(shí)施例中示出。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一個(gè)實(shí)施例中可從ECU獲得發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以其它方式來(lái)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，其不需要來(lái)自E⑶804的輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)饪刂破?16還具有從測(cè)量傳感器126所示的控制輸入，該測(cè)量傳感器126用于確定實(shí)時(shí)地用于或供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油量。然而，其它實(shí)施例描述了不同的方式，包括直接和間接的，其中柴油燃料可如上面已經(jīng)描述的那樣被測(cè)量和/或確定。在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)饪刂破?16利用微處理器來(lái)實(shí)施，該微處理器用于執(zhí)行存儲(chǔ)于控制器存儲(chǔ)器內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序或算法。
[0095]可在軟件(SW)、固件(FW)、或兩者的組合中來(lái)實(shí)施控制系統(tǒng)操作的算法，例如該算法存儲(chǔ)于圖1中燃?xì)饪刂破?16的存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0096]包括至少五個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)將被用于控制系統(tǒng)的操作，如下:
[0097]-停止-給系統(tǒng)供電但發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行。
[0098]-怠速-車輛靜止以及發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)(發(fā)動(dòng)機(jī)上無(wú)負(fù)載)。
[0099]-巡航-車輛在穩(wěn)定狀態(tài)下條件下運(yùn)行。
[0100]-正常/運(yùn)行-車輛運(yùn)行，但尚未滿足巡航或怠速要求。
[0101]-故障-已檢測(cè)到導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉的操作誤差。
[0102]在巡航和怠速狀態(tài)下，系統(tǒng)可執(zhí)行自動(dòng)的校準(zhǔn)操作，其可包括選擇固定百分比、t匕例或者體積的待被傳送的二次燃料。而在停止?fàn)顟B(tài)下，系統(tǒng)執(zhí)行內(nèi)置測(cè)試(BIT)和診斷操作。而在工作狀態(tài)下，系統(tǒng)正常運(yùn)行。而在故障狀態(tài)下，禁止系統(tǒng)操作。這以系統(tǒng)停止在安全狀態(tài)下，其中禁用二次燃料傳送系統(tǒng)為特征。
[0103]狀態(tài)機(jī)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換由所述車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)控制。在替代性實(shí)施例中，從數(shù)據(jù)總線諸如CAN獲得的數(shù)據(jù)也可用于提供一些或所有這些信息。
[0104]具體地，系統(tǒng)應(yīng)在所有狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)控，以便確定整個(gè)系統(tǒng)與原始發(fā)動(dòng)機(jī)的正確操作。另外，控制算法應(yīng)自主地將在自動(dòng)校準(zhǔn)中獲得的任何參數(shù)記錄到非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，例如存儲(chǔ)于燃?xì)饪刂破?16 (但未75)內(nèi)。
[0105]怠速狀態(tài)應(yīng)主要地但非排它性地由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速RPM，車輛的運(yùn)動(dòng)和用于車輛應(yīng)用的一次燃料體積的組合來(lái)確定。應(yīng)該由對(duì)主輸入的一系列測(cè)試來(lái)控制進(jìn)入和離開怠速狀態(tài)，所述主輸入應(yīng)包括范圍和持續(xù)性。
[0106]巡航狀態(tài)應(yīng)主要地但非排它性地由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速RPM，車輛的運(yùn)動(dòng)和用于車輛應(yīng)用的一次燃料體積的組合來(lái)確定。應(yīng)該由對(duì)主輸入的一系列測(cè)試來(lái)控制進(jìn)入和離開巡航狀態(tài)，所述主輸入應(yīng)包括范圍和持續(xù)性。巡航狀態(tài)可附加地使用速度輸入傳感器。但是進(jìn)入巡航狀態(tài)并不局限于特定的速度。
[0107]在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)能夠在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行自動(dòng)的自校準(zhǔn)，用于調(diào)整算法(在燃?xì)饪刂破?16中執(zhí)行)，這樣使用產(chǎn)生最大燃燒增強(qiáng)效果所必需的最小量二次燃料。這將在凈燃料經(jīng)濟(jì)性或排放量或兩者的組合上導(dǎo)致最大的性能。
[0108]可利用從發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器或數(shù)據(jù)總線、或備選地從專用器械(例如λ傳感器、消光煙度傳感器、溫度傳感器)所獲得的反饋信息來(lái)實(shí)施自動(dòng)校準(zhǔn)。例如，可將激光傳感器嵌入到車輛的排氣管內(nèi)來(lái)檢測(cè)顆粒排放物的量。然后該信號(hào)被反饋到燃?xì)饪刂破?16，并且如果顆粒排放物實(shí)際是待被控制的變量，則該算法可相應(yīng)地調(diào)節(jié)所噴射的二次燃料的水平。
[0109]通常而言，由于燃料更有效地燃燒，因此改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性對(duì)應(yīng)于顆粒排放物的減少。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，可能的是用戶(或駕駛員)能夠選擇一個(gè)控制變量使其相比其它控制變量最重要。例如，對(duì)生態(tài)敏感的駕駛員可能偏好于使得顆粒排放物的控制成為最重要的，并且這可以通過選擇生態(tài)選項(xiàng)來(lái)完成，在燃?xì)饪刂破?16中的算法將相應(yīng)地對(duì)其進(jìn)行解釋。在一個(gè)替代性的實(shí)施例中，另一個(gè)駕駛員可能更偏好于將燃料成本最小化，并因此通過選擇這樣的選項(xiàng)，控制器中的算法將使得控制燃料效率成為最重要的。
[0110]雖然圖1示出了單獨(dú)的燃?xì)饪刂破?16，其獨(dú)立于ECU104操作，但是可能的是在一個(gè)替代性的實(shí)施例中，燃?xì)饪刂破鞯墓δ苷系浆F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU內(nèi)或設(shè)計(jì)成與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU合作。事實(shí)上在又一個(gè)實(shí)施例中，ECU可代替現(xiàn)有的裝備有燃?xì)饪刂破鞴δ艿腅CU。
[0111]燃?xì)饪刂破?16可以各種方式在發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施并與發(fā)動(dòng)機(jī)接口連接。該接口可以是基于模擬的或數(shù)字的或數(shù)據(jù)總線(例如CAN)。取決于發(fā)動(dòng)機(jī)類型和應(yīng)用，燃?xì)饪刂破骺梢允菃蝹€(gè)單元或若干單元。可以設(shè)想到多個(gè)單元將需要某種形式的數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)連接從而允許它們共同運(yùn)行并可以主-從配置運(yùn)行。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)饪刂破鞴δ芤部梢圆糠值鼗蛘呷吭贓CU中實(shí)施，該ECU用于控制到發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料。這可使用原始發(fā)動(dòng)機(jī)ECU104中的備用容量，或通過使用設(shè)計(jì)成控制一次和二次燃料的替代性ECU。
[0112]在一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)饪刂破鬟€必須可操作地連接到用于二次燃料的控制和傳送系統(tǒng)。燃?xì)饪刂破饕部梢赃B接到不直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)。通常，這將包括底盤控制系統(tǒng)或排氣和排放系統(tǒng)的元件，所述排氣和排放系統(tǒng)將包括處理后的任何排氣。
[0113]在另一個(gè)實(shí)施例中，該燃?xì)饪刂破鲬?yīng)提供用于實(shí)施控制系統(tǒng)所必需的軟件(SW)和固件(FW)資源。通常而言，這將包括用于SW的微處理器和用于FW的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。因此能夠單獨(dú)地使用SW或FW或由兩者的組合來(lái)實(shí)施所需的功能。此外，也可以單獨(dú)地使用微處理器或FPGA實(shí)施該系統(tǒng)。該FPGA能夠使用軟核、或嵌入式微處理器同時(shí)運(yùn)行SW和FW。
[0114]燃?xì)饪刂破鲬?yīng)提供若干外部通信接口。這些可以包括通用串行總線(USB-主機(jī)和設(shè)備)、以太網(wǎng)、RS232和控制器局域網(wǎng)(CAN)。這些接口給燃?xì)饪刂破魈峁┰诰W(wǎng)絡(luò)環(huán)境中操作或連接到外圍組件的能力，所述外圍組件諸如調(diào)制解調(diào)器、膝上型筆記本電腦、或者大容量存儲(chǔ)設(shè)備。
[0115]燃?xì)饪刂破鲬?yīng)當(dāng)執(zhí)行用于與所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述二次燃料燃?xì)鈧魉拖到y(tǒng)接口連接所必要的電路。這應(yīng)該主要地使用位于電子電路板上的HW組件來(lái)提供，但是根據(jù)需要還應(yīng)包括HW或SW支持。
[0116]與所述發(fā)動(dòng)機(jī)接口連接的電路應(yīng)設(shè)計(jì)成提供電隔離，或者如果這不可能的話，應(yīng)設(shè)計(jì)成對(duì)于其所連接到的現(xiàn)有原始電路呈現(xiàn)最小的電氣干擾。這是為了確保該連接在正常的操作條件下盡量地不能被原始電路檢測(cè)到?？刂扑龆稳剂蟼魉拖到y(tǒng)的能量部件的電路元件應(yīng)設(shè)計(jì)成使得單個(gè)故障不會(huì)導(dǎo)致激活二次燃料傳送系統(tǒng)的任何部件，上述任何部件的激活可能存在潛在的危險(xiǎn)。
[0117]在正常操作條件下，應(yīng)對(duì)二次燃料傳送系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控以確保其正確操作。如果檢測(cè)到故障，則報(bào)告故障代碼，并將故障代碼存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)。取決于故障代碼的嚴(yán)重性，二次燃料系統(tǒng)的操作可被禁用以及無(wú)法重新啟用，直到故障被排除。例如，通過激活如圖2中所示的安全截流閥，下面將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0118]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電子電路板應(yīng)包含專用的非易失性存儲(chǔ)器。其應(yīng)被用于存儲(chǔ)信息，諸如硬件序列號(hào)、測(cè)試結(jié)果和故障代碼以及應(yīng)用程序的詳細(xì)信息。所述存儲(chǔ)器可使用不需要給ECU供電的外部測(cè)試設(shè)備來(lái)訪問和編程。該ECU可包含防止未經(jīng)授權(quán)的訪問SW和FW編程、校準(zhǔn)和映射數(shù)據(jù)的技術(shù)。ECU、電子電路板、FW、SW和線束的設(shè)計(jì)可結(jié)合基于輸入和輸出觀測(cè)防止產(chǎn)品反向工程的技術(shù)。E⑶的設(shè)計(jì)可并入若干監(jiān)控功能(例如監(jiān)視器)，以便檢查FW或SW的不正確操作，F(xiàn)ff或SW的不正確操作將導(dǎo)致受影響子系統(tǒng)的復(fù)位。
[0119]燃?xì)饪刂破骺梢圆煌姆绞揭晕锢淼姆绞綄?shí)施。在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)饪刂破髅芊庖苑乐顾⒒覊m和其它污染物玷污。E⑶應(yīng)使用密封的連接器系統(tǒng)。理想情況下，其將是單個(gè)連接器。電子線路板應(yīng)具有經(jīng)由外殼的熱路徑，以防止在單元內(nèi)耗散的功率導(dǎo)致電子組件溫度的過度增加。電子電路板和外殼應(yīng)設(shè)計(jì)成盡量減少電磁輻射(EMI)。電子電路板和外殼應(yīng)設(shè)計(jì)成盡量減少電磁敏感性。ECU設(shè)計(jì)成與在發(fā)動(dòng)機(jī)艙或輪機(jī)艙中的安裝兼容。
[0120]燃?xì)饪刂破鞯膶?shí)施例可適于與各種應(yīng)用一起使用。例如，燃?xì)饪刂破髂軌蚺c全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器集成。該系統(tǒng)將能夠通過射頻(RF)調(diào)制解調(diào)器(例如3G或GPRS)雙向通信。這應(yīng)包括通過該連接使得系統(tǒng)能夠啟用或禁用的設(shè)施。該設(shè)施可提供關(guān)于該系統(tǒng)位置和操作的遙測(cè)信息。其也可以使得系統(tǒng)能夠被遠(yuǎn)程啟動(dòng)。其提供對(duì)系統(tǒng)的防盜保護(hù)，另外提供一種實(shí)施和監(jiān)控按每次使用付費(fèi)、或按租賃商業(yè)模型付費(fèi)的方法。
[0121]在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器系統(tǒng)能夠與在基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序集成。此應(yīng)用程序?qū)?duì)非車輛應(yīng)用(例如工業(yè)或海洋)提供控制和管理。該系統(tǒng)可針對(duì)所有設(shè)想的應(yīng)用場(chǎng)合中的大多數(shù)進(jìn)行定制，其中僅僅需要通過對(duì)線束、SW和FW進(jìn)行改變。應(yīng)該能夠通過外部連接器對(duì)單元SW和FW重新進(jìn)行編程。每個(gè)E⑶應(yīng)編程有唯一的序號(hào)。每個(gè)E⑶應(yīng)編程有足夠的細(xì)節(jié)來(lái)識(shí)別應(yīng)用程序。對(duì)于車輛應(yīng)用而言，這可包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤或注冊(cè)號(hào)。這些信息可在存在這種設(shè)施的場(chǎng)所自動(dòng)地獲得(例如通過CAN)。ECU應(yīng)實(shí)施符合OBDII的診斷和維護(hù)接口。
[0122]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例可被改裝成現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的成套工具；
[0123]成套工具包括燃?xì)饪刂破?16，其用于控制噴射器128(經(jīng)由控制線238)以便將一定量的燃?xì)鈴膬?chǔ)氣罐118供應(yīng)到現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)線124。因此，該成套工具意旨用螺栓連接到現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上。
[0124]圖2實(shí)施例中所示的成套工具具有位于儲(chǔ)氣罐118和噴射器128之間的另外任選元件。例如，第一壓力和溫度傳感器220，能夠作為電磁閥或電截流閥的兩個(gè)電動(dòng)氣閥224和230，能夠執(zhí)行燃?xì)庹{(diào)節(jié)功能并附連到溫度傳感器228的蒸發(fā)器226，第二壓力傳感器232以及用于提供機(jī)械截留閥功能的手動(dòng)氣閥。儲(chǔ)氣罐可配備有浮標(biāo)240?？沙鲇诎踩虬惭b電動(dòng)閥和機(jī)械閥，以便使得在出現(xiàn)故障模式或其它方式的情況下應(yīng)該切斷燃?xì)夤?yīng)。
[0125]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)饪刂破?16配置成具有來(lái)自柴油噴射器的第一輸入，來(lái)自軌壓傳感器的第二輸入和來(lái)自凸輪傳感器(用于在任何時(shí)間點(diǎn)給定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速RPM)的第三輸入。應(yīng)當(dāng)理解的是其它的輸入也是可能的，且燃?xì)饪刂破?16使用這些輸入來(lái)確定范圍(或燃料映射分布圖)，這依次將確定待被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)(或百分比)。
[0126]該成套工具可被改裝成傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，而無(wú)需對(duì)ECU、燃燒室或供應(yīng)燃燒室的連接控制進(jìn)行改變。而許多傳統(tǒng)的系統(tǒng)描述控制一次燃料的量，該發(fā)明的實(shí)施例涉及基于一次燃料的所測(cè)得的分?jǐn)?shù)量來(lái)控制二次燃料的量。因此，該系統(tǒng)能夠做出反應(yīng)，而不是破壞性地(invasively)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。除了該發(fā)動(dòng)機(jī)將只獲得更有效的燃燒之外，車輛的E⑶將如正常起作用。
[0127]圖5a_5c示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的改裝操作之前和之后的車輛的實(shí)例。更具體地，圖5a示出在改裝所述燃?xì)饪刂破飨到y(tǒng)之前的車輛的側(cè)視圖。在圖5a中示出側(cè)視圖，其中空氣罐和電池組安裝到卡車底盤的左側(cè)。在圖5b中，在改裝之后，空氣罐在卡車底盤內(nèi)部移動(dòng)，并由儲(chǔ)氣罐替代(即二次燃料供應(yīng))。在圖5c中，在改裝之后，并從相對(duì)側(cè)觀察時(shí)，車輛示出燃?xì)鈴膬?chǔ)氣罐流動(dòng)通過燃?xì)怆姶砰y(執(zhí)行類似于圖2中氣閥224和230的功能)和燃?xì)庹{(diào)節(jié)器(執(zhí)行類似于圖2中燃?xì)庹舭l(fā)器226的功能)。
[0128]圖6示出燃?xì)饪刂破?16功能的功能(或軟件)實(shí)施方式的實(shí)例。圖6示出用于同步和調(diào)度定期操作的調(diào)度程序610或操作系統(tǒng)。此外還負(fù)責(zé)處理異步輸入，諸如中斷和內(nèi)部錯(cuò)誤檢測(cè)。通信處理器620提供使得燃?xì)饪刂破髋c各種通信接口和協(xié)議能夠連接的功能。其負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外部和內(nèi)部的所有通信接口。存儲(chǔ)器接口 630提供多種類型的存儲(chǔ)器功能，并負(fù)責(zé)與處理器內(nèi)部和外部的所有存儲(chǔ)器資源接口連接。初始化功能650負(fù)責(zé)緊接在開機(jī)之后立即進(jìn)行SW操作。該處理器執(zhí)行自檢測(cè)試，然后從存儲(chǔ)器加載操作性的SW。其還加載FPGA，然后在操作之前使用默認(rèn)設(shè)置對(duì)其進(jìn)行配置。操作功能640負(fù)責(zé)運(yùn)行與雙燃料應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)的算法。其也能夠基于這些輸入選擇和執(zhí)行有關(guān)的燃料映射分布圖，以便確定激活那一個(gè)用于控制待被噴射的二次燃料分?jǐn)?shù)的輸出。
[0129]圖7示出了燃?xì)饪刂破?16的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。其示出了控制器的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)。處理器是獨(dú)立的裝置。它負(fù)責(zé)所有的外部通信接口和監(jiān)督功能。其通過存儲(chǔ)器映射接口與FPGA通信。FPGA則負(fù)責(zé)所有的實(shí)時(shí)功能。這兩個(gè)裝置都需要操作以便燃?xì)庀到y(tǒng)被激活。微處理器720布置成連接到各個(gè)I/O接口(以太網(wǎng)，USB，RS232等)，諸如用于確定車輛方位的三-軸加速度計(jì)730的傳感器，以及還有其它IC(例如FPGA740)，監(jiān)控電路750和驅(qū)動(dòng)電路760。FPGA740連接到EEPROM裝置且存在用于測(cè)試電路板的JTAG集成電路。
[0130]應(yīng)當(dāng)理解的是，圖6和圖7的功能和組件是行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的，以及能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的其它配置也是可能的。
[0131]總之，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，由相對(duì)長(zhǎng)鏈烴分子構(gòu)成的一次燃料設(shè)計(jì)成在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中燃燒。二次燃料能夠用作促進(jìn)劑、試劑、反應(yīng)物或催化劑并且能夠混合燃燒，這樣當(dāng)其被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)時(shí)，燃燒過程的效率以及因此發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得以提高。根據(jù)該實(shí)施例，一次和二次燃料兩者的同時(shí)燃燒導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)以比燃料單獨(dú)燃燒更高的效率運(yùn)行。
[0132]這種增強(qiáng)的燃燒效果或燃燒改進(jìn)可歸因于二次燃料的添加導(dǎo)致一次燃料的更完全燃燒以及還有一次燃料的更快燃燒。這以更高的發(fā)動(dòng)機(jī)效率和更低的顆粒排放物為特征。在一個(gè)實(shí)施例中通過將一次燃料的長(zhǎng)鏈烴分子裂解成較短鏈的烴分子(通常稱為裂化)、使得燃料空氣混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中電離、增加燃燒發(fā)生時(shí)的火焰前緣的速度和擴(kuò)散以及燃料空氣混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的更有利分布從而產(chǎn)生這種效果。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)調(diào)節(jié)熱值時(shí)二次燃料的比例按體積計(jì)小于一次燃料的15%。
[0133]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過引入同時(shí)作為促進(jìn)劑和試劑的二次燃料或多種燃料以便形成更均質(zhì)或均勻的燃燒從而提高效率來(lái)促進(jìn)一次烴類燃料的更完全燃燒。在一個(gè)實(shí)施例中，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的效率意味著可獲得更好的燃料經(jīng)濟(jì)性和/或更高的功率，同時(shí)通過引入二次燃料來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種便利的二次燃料傳送和控制方法，使得一次和二次燃料可以同時(shí)燃燒。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種便利的二次燃料傳送和控制方法，其中當(dāng)被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)時(shí)二次燃料處于氣態(tài)狀態(tài)。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種二次燃料的傳送和控制系統(tǒng)，其可容易地被改裝成現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)以便將它們從在單種燃料上運(yùn)行轉(zhuǎn)換到在多種燃料上運(yùn)行而無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)或其控制系統(tǒng)進(jìn)行較大修改。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種二次燃料傳送和控制系統(tǒng)，其可由發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商或車輛制造商結(jié)合入以便于用多種燃料進(jìn)行操作，而無(wú)需對(duì)原有的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行重新映射或重新校準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.改進(jìn)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，所述方法包括: 測(cè)量被供應(yīng)到所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料的量； 確定所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)； 基于所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)選擇燃料映射分布圖；以及 從所述燃料映射分布圖確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分?jǐn)?shù)小于一次燃料所測(cè)得量的15%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述燃料映射分布圖具有閾值量，并且一旦超過一次燃料的所述閾值量，二次燃料的分?jǐn)?shù)隨著一次燃料量的增加而減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)具有相應(yīng)的燃料映射分布圖，并且其中每一燃料映射分布圖限定在分?jǐn)?shù)的相應(yīng)最小值和最大值的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所選擇的燃料映射分布圖基于顆粒排放物的測(cè)量。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述一次燃料具有比二次燃料的分子結(jié)構(gòu)更大的分子結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所噴射的二次燃料導(dǎo)致一次燃料裂解成更小的分子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一次燃料的裂解與較小分子的燃燒基本上同時(shí)發(fā)生。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述二次燃料在壓縮階段期間噴射有空氣，以便將二次燃料裂解成自由基，并且在燃燒階段期間噴射該自由基以便將一次燃料裂解成更小的分子。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述一次燃料是柴油，以及二次燃料是液化石油氣(LPG)、壓縮的天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)、甲烷或氫氣(布朗燃?xì)?中的至少一種。
11.一種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 用于測(cè)量供應(yīng)到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量的第一傳感器； 用于確定所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二傳感器； 基于所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇燃料映射分布圖的控制器；以及從所述燃料映射分布圖確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料量的控制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，以及一次燃料是柴油。
13.用于改裝被設(shè)計(jì)成燃燒一次燃料的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的成套工具，所述成套工具包括: 用于容納二次燃料的儲(chǔ)罐； 用于將二次燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的噴射器； 控制器，其配置成接收: 指示被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量的第一輸入；以及 指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二輸入；并且其中所述控制器配置成基于所述運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇燃料映射分布圖并從所選擇的燃料映射分布圖來(lái)確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的由所述噴射器所噴射的二次燃料的量。
14.用于控制將二次燃料噴射到供應(yīng)有一次燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的控制器，所述控制器包括: 用于接收指示正被供應(yīng)的一次燃料量的第一輸入； 用于接收指示所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的第二輸入； 用于存儲(chǔ)多個(gè)燃料映射分布圖的存儲(chǔ)器； 處理器，其用于基于所述第二輸入來(lái)選擇燃料映射分布圖之一，并確定作為一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)的待被噴射的二次燃料的量。
15.提高燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，所述方法包括: 測(cè)量被供應(yīng)到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的一次燃料量；以及 基于一次燃料所測(cè)得量的分?jǐn)?shù)來(lái)噴射二次燃料的量，其中一旦超過一次燃料的閾值量，二次燃料的分?jǐn)?shù)隨著一次燃料量的增加而減小。
【文檔編號(hào)】F02D41/00GK104136748SQ201280061118
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】G·麥克馬洪 申請(qǐng)人:Eht專利和許可有限公司