專利名稱：滿足二級機車排放規(guī)程的氣缸內(nèi)燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機車等的柴油發(fā)動機，更特別地，涉及其排放必須滿足由環(huán)境保護局(EPA)頒布的二級排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā)動機。
背景技術(shù)：
在柴油機中，燃油直接噴入具有高溫壓縮空氣的氣缸。燃油分解成小液滴，小液滴蒸發(fā)并與空氣混合，從而形成可燃混合物。該混合物燃燒的產(chǎn)物是包括碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)和顆粒物(PM)在內(nèi)的廢氣排放物。為了減少大氣中的污染量，環(huán)境保護局規(guī)定了這些不同廢氣排放物可接受的排放水平。排放物的可接受水平隨著時間的變化而變化。對于機車柴油發(fā)動機來說，排放的最新標(biāo)準(zhǔn)為二級標(biāo)準(zhǔn)。
這些標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)到需要考慮有關(guān)發(fā)動機運行的大量因素。這些因素包括噴射壓力和噴射定時、噴嘴噴射方式、油流量、導(dǎo)管(manifold)空氣溫度、壓縮比和空氣/燃油比。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，一種類型排放物的減少完全有可能導(dǎo)致另一種排放物成分的增加。例如，延遲燃油的噴射定時可有效地減少氮氧化合物，但同時也會影響發(fā)動機的性能并且增加一氧化碳和顆粒物的量。其他減小顆粒物的嘗試也會導(dǎo)致不可接受的燃油消耗的增加。在共同待審、共同授予的美國專利申請中(序列號)，描述了一種操作機車柴油機的方法，從而可滿足氮氧化合物的二級排放要求。
因此，最好實現(xiàn)一種方法，以使汽缸內(nèi)的燃燒在滿足氮氧化合物的二級排放要求之外還能滿足顆粒物的二級排放要求，同時還可將包括燃油消耗在內(nèi)的發(fā)動機的性能保持在可接受的水平。重要的是，滿足顆粒物的二級排放要求同時也滿足氮氧化合物的二級排放要求的方法應(yīng)該在不需要對燃燒產(chǎn)品做任何諸如清洗的處理或者對廢氣進行處理的情況下實現(xiàn)。這些廢氣處理技術(shù)的使用增加了發(fā)動機的成本，占用了發(fā)動機安裝的封閉區(qū)域的不容易獲得的空間，并且也增加了發(fā)動機的維護需求。而且，完全通過控制發(fā)動機的運行來達(dá)到二級水平是更加重要的。

發(fā)明內(nèi)容
簡單地說，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種通過改善機車柴油發(fā)動機的運行而降低由空氣/燃油混合物燃燒產(chǎn)生的顆粒物的方法。顆粒物水平可減少到達(dá)到或超過環(huán)境保護局規(guī)定的二級顆粒物排放的要求。在滿足顆粒物排放要求的同時，本發(fā)明的方法和裝置可進一步將產(chǎn)生的氮氧化合物量保持在達(dá)到或超過二級氮氧化合物排放要求的水平。
本發(fā)明的實現(xiàn)不需要對發(fā)動機廢氣做燃燒后處理，因此不會明顯地增加運行和維護發(fā)動機的成本。
本發(fā)明的方法首先涉及降低柴油機進氣導(dǎo)管的空氣溫度(MAT)。接下來，本方法包括增加壓縮比。第三步，本方法包括減小噴入氣缸的燃料的液壓流量。第四步，本方法涉及延緩噴入氣缸的燃油的噴射開始時間(SOI)。關(guān)于控制液壓流量，用于將燃油噴進汽缸的噴嘴的孔的尺寸(直徑)被大幅減小，噴嘴尺寸的減少可導(dǎo)致噴入汽缸的燃油的液壓流量的減少。
通過閱讀下述描述，并結(jié)合附圖，本發(fā)明上述和其他目的、特征和優(yōu)點，以及目前的優(yōu)選實施例將會變得更加清楚明了。


在構(gòu)成說明書的一部分的附圖中圖1是對柴油發(fā)動機和其控制系統(tǒng)的簡化示意圖；圖2是描繪在一套發(fā)動機常規(guī)運行條件下制動氮氧化合物排放率(BSNOx)，制動顆粒物排放率(BSPM)以及制動燃料消耗率(BSFC)的三維曲線圖；圖3是類似于圖2的曲線圖，示出了壓縮比變化的影響；圖4是類似于圖2的曲線圖，示出了進氣導(dǎo)管空氣溫度的影響；圖5是類似于圖2的曲線圖，示出了燃油噴射泵壓力變化的影響；圖6是類似于圖2的曲線圖，示出了噴嘴流量(液壓作用)中變化的影響；圖7是類似于圖2的曲線圖，示出了通過本發(fā)明的方法將顆粒物降低到環(huán)境保護局(EPA)二級要求水平以下同時將氮氧化合物的水平保持在二級要求以下并且將燃油消耗保持在可接受水平時產(chǎn)生的總體效果；
圖8示出了一種從噴油器的噴嘴將燃油噴到汽缸里的燃油噴射方式；圖9示出了從噴射器噴嘴開始到氣缸中距離為d處的燃油噴射方式的橫截面的當(dāng)量比Φ(equivalence ratio)的曲線圖，圖中示出了形成傳統(tǒng)的液壓流動的噴射方式和依照本發(fā)明的教導(dǎo)形成減小的液壓流動的噴射方式。
在所有附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。
具體實施例方式
下述詳細(xì)描述通過實例對本發(fā)明進行說明而非對本發(fā)明進行限制。本說明書使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，同時也記載了本發(fā)明的若干實施例、修改、變更、備選實施例以及用途，包括目前被認(rèn)為是最佳的實施方式。
參考附圖，柴油發(fā)動機E具有多個燃燒室或者氣缸C，圖1中僅僅示出了一個氣缸。在本領(lǐng)域中已公知，經(jīng)過升溫的空氣流過進氣導(dǎo)管M，通過進氣閥IV吸入到燃燒室中，在活塞T的移動下進行壓縮。導(dǎo)管M中的空氣溫度由進氣空氣冷卻系統(tǒng)A控制，該系統(tǒng)包括，例如，風(fēng)扇(未示出)和流體冷卻劑(也未示出)。由油泵P供應(yīng)的燃油通過噴油器J的噴嘴N噴入燃燒室中，所得的空氣/燃油混合物進行燃燒。燃燒產(chǎn)物隨后通過排氣閥EV從燃燒室中排出。如前面所述的那樣，廢氣排放物包括氫炭化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳和顆粒物質(zhì)。也要注意到，環(huán)境保護局為這些排放設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動機E必須到達(dá)或者超過這些標(biāo)準(zhǔn)才能被允許使用。
電控單元ECU控制發(fā)動機的全部運行，包括控制燃油向氣缸C的噴入。ECU接受來自發(fā)動機的各種輸入，并對這些輸入進行響應(yīng)。在圖1中，三個傳感器S1-S3分別提供作為曲軸位置的函數(shù)的發(fā)動機位置的信息(S1)、導(dǎo)管M中空氣溫度(S2)的信息以及燃油管中壓力(S3)的信息。除了這些輸入，其他的傳感器(未示出)提供關(guān)于機車的運行高度、發(fā)動機負(fù)荷、周圍空氣溫度和排放水平的輸入。ECU響應(yīng)于這些輸入控制燃油噴射入汽缸。
參照圖2至圖6，對發(fā)動機E或者向氣缸提供空氣和燃油的方式進行多種的變化或改進會對每種類型廢氣的排放的最終水平、發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和發(fā)動機的總體性能產(chǎn)生影響。在圖2中，曲線L1是表示在發(fā)動機初始運行狀況下發(fā)動機廢氣中的氮氧化合物和顆粒物水平以及發(fā)動機燃油消耗的曲線。通過實例，對于傳統(tǒng)發(fā)動機E來說，在到達(dá)上止點之前(BTDC)6°時開始噴射(SOI)，發(fā)動機進氣導(dǎo)管的空氣溫度是150°F(65°)。噴嘴N上孔的直徑為0.46mm(約為0.01英寸)，壓縮比為15.5∶1。在這組技術(shù)參數(shù)下運行的發(fā)動機的油耗、氮氧化合物和顆粒物的數(shù)值由在曲線L1上的點P1確定。在圖2中，氮氧化合物、顆粒物和油耗值在其相應(yīng)數(shù)軸上由N1、M1和F1表示。
如果噴射的開始(SOI)被提前，那么發(fā)動機的運行會沿著曲線L1右移(如圖2所示)到運行點P2的位置。相應(yīng)的氮氧化合物、顆粒物和油耗值在其各自數(shù)軸上由N2、M2和F2表示。如圖2所示，該變化具有減少顆粒物和油耗的優(yōu)點；但是氮氧化合物的量會明顯增加。相反，如果SOI被延遲，那么發(fā)動機的運行點將沿著曲線L1左移到P3點，相應(yīng)的氮氧化合物、顆粒物和油耗值在其數(shù)軸上分別表示為N3、M3和F3。這一改變減少了氮氧化合物的值，但是顆粒物和油耗值顯著增加。
進一步參照圖2，相應(yīng)于構(gòu)成曲線圖的三個因素中的每個因素，如果燃油提前噴射，那么發(fā)動機的諧振時間會變長，氣缸內(nèi)部溫度會升高，熱效率會得到改善，預(yù)混合燃燒會增加。如果延緩燃油的噴射(SOI)，那么發(fā)動機的諧振時間會縮短，氣缸內(nèi)部溫度會降低，熱效率會降低，預(yù)混合燃燒會減少。在圖2中，這些變化由A1至A3各個箭頭表示。
參照圖3，示出了氮氧化合物、顆粒物和油耗值相應(yīng)于氣缸C中壓縮比的變化而進行的變化。如果壓縮比增加，那么由L1代表的曲線將移動變成L2代表的曲線，L2上的數(shù)據(jù)點P4-P6與L1上的P1-P3點相對應(yīng)。如圖3所示，該移動改善了熱效率，提高了缸內(nèi)的溫度，增加了燃油的蒸發(fā)。如果燃油的噴射如前面所討論的那樣提前或延遲，那么數(shù)據(jù)點N1-N3、M1-M3和F1-F3將分別轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)點N4-N6、M4-M6和F4-F6的位置。總的結(jié)果與圖2所示的相似。也就是說，燃油噴射的提前可減少顆粒物和油耗值，但是會增加氮氧化合物的量。如果延緩燃油噴射，那么結(jié)果是氮氧化合物減少，但是顆粒物和油耗值會增加。
現(xiàn)在參照圖4，考慮進氣導(dǎo)管的空氣溫度(MAT)對氮氧化合物、顆粒物和油耗值的影響。如果進氣導(dǎo)管的空氣溫度如箭頭所示方向降低，那么由L1代表的曲線將移動變成L3代表的曲線，曲線L3上的數(shù)據(jù)點P7-P9與曲線L1上的數(shù)據(jù)點P1-P3相對應(yīng)。該移動如圖中所示可降低氣缸內(nèi)部的溫度。如果燃油噴射如前面所述那樣提前或者延遲，那么數(shù)據(jù)點N7-N9、M7-M9和F7-F9分別標(biāo)記在相應(yīng)的數(shù)軸上。降低進氣導(dǎo)管空氣溫度(MAT)的總體結(jié)果可使氮氧化合物的量降低。進氣導(dǎo)管空氣溫度的降低對顆粒物和油耗值的影響基本上很小。如圖所示，代表顆粒物的相應(yīng)數(shù)據(jù)點M7-M9基本上與數(shù)據(jù)點M1-M3相對應(yīng)，代表油耗值的數(shù)據(jù)點F7-F9基本上與數(shù)據(jù)點F1-F3分別相對應(yīng)。本質(zhì)上，氮氧化合物的降低是歸因于進氣導(dǎo)管空氣溫度降低帶來的低的缸內(nèi)溫度，但是如果說這對顆粒物和油耗值有影響的話，影響是很小的。降低進氣導(dǎo)管空氣溫度是通過進氣空氣冷卻系統(tǒng)A來實現(xiàn)的。對傳感器S2發(fā)出的信號做出響應(yīng)的電控單元ECU通過控制空氣冷卻系統(tǒng)來增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并且/或者增加冷卻劑流量，從而把空氣的溫度從例如150°F降低到120°F或者120°F以下。
在圖5中，可觀察到噴油壓力的變化對氮氧化合物、顆粒物和燃油消耗值的影響。如果如圖5所示的箭頭的方向增加噴油壓力，那么曲線L1會移動變成曲線L4，曲線L4上的數(shù)據(jù)點P10-P12與曲線L1上的數(shù)據(jù)點P1-P3相對應(yīng)。進一步如圖5所示，增加噴油壓力會帶來更短的噴油持續(xù)時間、加大的噴油速率和前移的熱釋放重心(centroid)。如果油料的噴射如前面所討論的那樣提前或延遲，那么數(shù)據(jù)點N10-N12、M10-M12以及F10-F12如各個制動氮氧化合物排放率(BSNOx)、制動顆粒物排放率(BSPM)和制動燃料消耗率(BSFC)數(shù)軸上所示。燃油噴射壓力的增加使得P10-P12每一個點的氮氧化合物水平比對應(yīng)的點P1-P3的氮氧化合物水平值要高。但是，在每一種情況下(例如，初始的燃油噴射，增加的燃油噴射，延遲的燃油噴射)，增加燃油噴射壓力也導(dǎo)致了顆粒物和燃料消耗值的顯著降低?？芍脕肀硎绢w粒物水平的各數(shù)據(jù)點M10-M12的值比對應(yīng)數(shù)據(jù)點M1-M3的值要顯著降低，用來表示燃料消耗水平的各數(shù)據(jù)點F10-F12的值比對應(yīng)數(shù)據(jù)點F1-F3的值也要顯著降低。由于本發(fā)明的方法是為了降低顆粒物的水平以滿足二級標(biāo)準(zhǔn)，那么增加燃油噴射壓力是一種能達(dá)到這種目的的方法，并且同時也能夠降低燃油的消耗。
參照圖6，可觀察到噴嘴流量的變化對氮氧化合物、顆粒物和燃油消耗值的影響。該變化可以通過改變?nèi)鐖D1所示噴油器上的噴嘴N的直徑或者通過改變影響燃油噴射方式的噴嘴的形狀來實現(xiàn)。如圖6中箭頭所示，如果通過改變噴嘴來減少噴嘴油流量，那么曲線L1會移位到曲線L5的位置，曲線5上的數(shù)據(jù)點P13-P15與曲線L1上的點P1-P3相對應(yīng)。噴嘴的油流量通過使用噴油口(噴油器的噴嘴)的恒壓差(ΔP)和測量預(yù)定時間內(nèi)的油流量而測量得到。進一步如圖6所示，減少噴嘴的油流量使得噴油時間延長并且使夾雜的空氣增加。如果燃油噴射如前面所述提前或延遲，那么數(shù)據(jù)點N13-N15、M13-M15和F13-F15分別標(biāo)注在制動氮氧化合物排放率(BSNOx)、制動顆粒物排放率(BSPM)和制動燃料消耗率(BSFC)數(shù)軸上。噴油壓力的增加使得P13-P15每一個點的氮氧化合物的水平高于對應(yīng)的點P1-P3的氮氧化合物的水平，但是，在與曲線L1上點P1-P3相對應(yīng)的曲線L5上的點P13-P15中，顆粒物水平有所降低。重要的是，M13-M15每一個數(shù)據(jù)點表明比對應(yīng)點M1-M3明顯低的顆粒物值，而且這種顆粒物值的減少不論燃油噴入的開始是否提前或者延遲都會發(fā)生。最后，由數(shù)據(jù)點F13-F15所代表的燃料消耗值高于對應(yīng)的數(shù)據(jù)點F1-F3所代表的燃料消耗值。
參照圖8，圖中示出了噴油器J的噴射方式。如圖所示，在離噴嘴口距離為d處對噴射的方式進行評定。在圖9中，示出了在d處測量的兩種油噴射的方式。實線代表了傳統(tǒng)噴油器的噴嘴的噴射方式，例如，直徑為0.46mm的噴嘴。根據(jù)本發(fā)明和圖6中的相關(guān)討論，虛線示出了能產(chǎn)生較小油流量的燃油噴油器的噴嘴的噴油方式。例如，這種噴油方式可以通過將噴嘴的直徑減少到0.43mm或者把噴嘴的噴射面積減少大約12％來獲得。通過減小的噴嘴直徑獲得的減少的油流量在圖9中反映出較低的當(dāng)量比(Φ)。在運行中，由噴嘴產(chǎn)生的較低的油流量特性與加大的噴油速率和較長的噴油持續(xù)時間相結(jié)合，從而達(dá)到排放水平的預(yù)期結(jié)果。
圖7表示圖2至圖6中所討論的各種步驟的綜合。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過把改變壓縮率(圖3)、進氣導(dǎo)管空氣溫度(圖4)、噴油壓力作用(圖5和圖6)的步驟結(jié)合起來，再通過使燃油噴射(SOI)提前或延遲，從而使產(chǎn)生的顆粒物和氮氧化合物的水平落入二級的范圍。圖7中的陰影矩形區(qū)域代表環(huán)境保護局二級標(biāo)準(zhǔn)對氮氧化合物和顆粒物水平的限制。使發(fā)動機E在該陰影區(qū)域中的任何一點運行，就可以使其滿足環(huán)境保護局的要求。
具體地說，如圖7所示，本發(fā)明的方法首先涉及到采用前面所討論的方式降低進氣導(dǎo)管空氣的溫度。進氣導(dǎo)管空氣溫度的降低由圖中步驟1的箭頭表示，沿著步驟1的箭頭，發(fā)動機的運行點從曲線1上的P1點移動到曲線3上的P16點。接下來，將傳統(tǒng)柴油發(fā)動機的壓縮比增加到高于15.5∶1的水平。這可以用圖中的步驟2箭頭來表示，沿著步驟2的箭頭，發(fā)動機的運行點從P16移動到曲線L2上的P17點。第三步，步驟3，增加燃油噴射壓力(噴嘴油流量)，發(fā)動機運行點從而由P17點移到曲線L4和L5上的P18點，這可以通過如前面圖8和圖9中所討論的那樣來實現(xiàn)。最后，如果現(xiàn)在使燃油噴射(SOI)延遲，那么發(fā)動機的運行點沿著曲線L4和L5從P18點移到P19點。當(dāng)P19點的位置投影到制動氮氧化合物排放率(BSNOx)軸和制動顆粒物排放率(BSPM)軸所在的平面時，可以看到所得到的P20點位于表示二級標(biāo)準(zhǔn)范圍的陰影矩形內(nèi)。
如圖7中箭頭所示，通過比較P1點和P19的氮氧化合物、顆粒物和燃料消耗值，本發(fā)明的方法具有以下實際結(jié)果i)降低了氮氧化合物的水平從而使其從二級標(biāo)準(zhǔn)的界限外移到了二級標(biāo)準(zhǔn)界限內(nèi)；ii)降低了顆粒物的水平從而使其從二級標(biāo)準(zhǔn)界限外移到了允許范圍內(nèi)；iii)降低了燃料消耗。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，如果不降低進氣導(dǎo)管空氣溫度(MAT)，那么發(fā)動機就不能夠滿足氮氧化合物水平的標(biāo)準(zhǔn)；如果不增加壓縮比，那么燃料消耗就不能夠降低；如果不減小噴嘴的油流量，那么顆粒物水平就不能降低；如果不延緩燃油的噴射(SOI)，那么發(fā)動機還是不能滿足氮氧化合物水平的限制。
通過實例，進行測試以確定本發(fā)明的上述步驟和方法是否能夠達(dá)到允許的氮氧化合物和顆粒物水平，以及是否也可使燃料消耗的水平降低。下表中給出了近似的數(shù)值。
結(jié)果如下

最后，重要的是，注意到本發(fā)明的方法在不必對發(fā)動機的廢氣進行處理的情況下使其達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)對氮氧化合物和顆粒物水平的要求。不需要在發(fā)動機上加入清潔器、過濾器和其他的處理儀器就可達(dá)到理想的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此本發(fā)明沒有不恰當(dāng)?shù)卦黾影l(fā)動機的成本、運行費用和維護費用。
鑒于上述內(nèi)容，可知已經(jīng)達(dá)到了本發(fā)明的若干目的并且也實現(xiàn)了其他的有益結(jié)果。由于在不超出本發(fā)明范圍的情況下可對上述構(gòu)造進行改動，所以以上描述所包含的以及附圖所顯示的所有內(nèi)容應(yīng)該被認(rèn)為是示意性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵路機車的柴油發(fā)動機，包括具有可在其中移動的活塞(T)的燃燒室(C)，以及由活塞的移動定時控制開啟和關(guān)閉的進氣閥(IV)和排氣閥(EV)，將空氣燃料混合物噴進所述燃燒室并具有噴嘴(N)的噴油器(J)，，該噴嘴的液壓流量特性有效地將空氣-燃油混合物在所述燃燒室里燃燒產(chǎn)生的顆粒物(PM)的水平減少到由環(huán)境保護局(EPA)為這種發(fā)動機規(guī)定的二級要求，感應(yīng)各種發(fā)動機運行參數(shù)的傳感器(S1-S3)；以及對所述傳感器關(guān)于發(fā)動機當(dāng)前運行狀態(tài)的輸入做出響應(yīng)的電控單元(ECU)，以控制所述噴油器在相應(yīng)于上止點(TOC)的預(yù)定時刻向所述氣缸噴油，使得由所得燃燒產(chǎn)生的顆粒物和其它排放物(NOx)也滿足二級要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機，其中，所述噴嘴的減小的液壓流量特性與加快的噴油速度和延長的噴嘴噴油持續(xù)時間相結(jié)合，從而降低排放水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機，其中，由控制發(fā)動機運行狀態(tài)的控制器使用的傳感器檢測以下發(fā)動機參數(shù)的至少一個發(fā)動機曲軸位置、進氣導(dǎo)管空氣溫度或者向所述噴油器供油的油管內(nèi)的壓力，所述控制器響應(yīng)于傳感器的輸入從而控制燃油噴入氣缸的定時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機，其中，所述噴油速率和噴射持續(xù)時間由所述控制器進行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油機，其中，為了控制向所述燃燒室噴入燃油的定時，所述控制器還對以下參數(shù)之一做出響應(yīng)所述柴油發(fā)動機的運行高度、由所述發(fā)動機牽引的負(fù)荷、周圍環(huán)境溫度或者發(fā)動機的排放水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油機，包括向所述噴油器提供壓縮燃油的油泵(P)，傳送向所述噴油器供油的油管的內(nèi)部壓力的傳感器之一(S3)，所述控制器對所述噴油器的輸入做出響應(yīng)，從而控制所述油泵的油壓輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機，其中，所述噴油器噴嘴的減小的液壓流量特性使燃油通過所述噴嘴噴入所述燃燒室時的空氣燃油比高于傳統(tǒng)柴油發(fā)動機的空氣燃油比。
8.在鐵路機車的柴油發(fā)動機(E)中，所述發(fā)動機具有燃燒室(C)，可在所述燃燒室中移動的活塞(T)，由所述活塞的移動對開啟和關(guān)閉進行定時控制的進氣閥(IV)和排氣閥(EV)，將燃油噴射入所述燃燒室的噴嘴(N)，一種控制所產(chǎn)生的空氣/燃油混合物的液壓流動特性的方法，該方法有效地將在所述燃燒室中燃燒空氣-燃油混合物所產(chǎn)生的顆粒物(PM)降低到滿足環(huán)境保護局(EPA)為機車柴油發(fā)動機規(guī)定的二級要求，同時也將其他排放物(例如氮氧化合物)的水平保持在這些要求內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法包括增加射入所述燃燒室里的空氣和燃料的噴射壓力；控制由所述噴嘴噴入所述燃燒室的燃油的液壓流動特性，從而增加當(dāng)燃油通過噴嘴注入氣缸時在所述燃燒室中的空氣燃油比；增加所述燃燒室內(nèi)的壓縮比，并且，將進氣導(dǎo)管(M)的空氣溫度(MAT)保持在預(yù)定的水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，對所述噴嘴的液壓流動特性的控制包括在提高噴射速率和延長噴嘴燃油噴射持續(xù)時間的同時，減少噴嘴的液壓流動特性，從而降低排放水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油發(fā)動機(E)，該發(fā)動機具有燃燒室(C)，可在燃燒室中移動的活塞(T)，進氣閥和排氣閥(IV、EV)，和將燃油噴入燃燒室的噴嘴(N)。通過控制空氣燃油混合物的液壓流動特性，由空氣混合物在燃燒室里燃燒產(chǎn)生的顆粒物(PM)能夠減少到滿足由環(huán)境保護局(EPA)為發(fā)動機制定的二級要求。這可進一步通過下述方法實現(xiàn)，即增加噴入氣缸的燃油的噴射壓力，改變?nèi)加屯ㄟ^噴嘴噴進燃燒室時噴油器的噴嘴的尺寸和/或形狀以增加空氣對燃油的比例，增加燃燒室中的壓縮比，降低進氣導(dǎo)管空氣溫度(MAT)并且延緩燃燒室內(nèi)燃油的噴射(SOI)。除了將顆粒物水平減少至二級限制范圍內(nèi)，由發(fā)動機產(chǎn)生的氮氧化合物也維持在二級要求內(nèi)，并且發(fā)動機的燃料消耗也得以減少。
文檔編號F02D41/40GK1788147SQ200480012955
公開日2006年6月14日 申請日期2004年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者W·道格拉斯·格倫, 埃里克·迪倫, 肖恩·加拉格爾, 普拉卡什·貝達(dá)普迪 申請人:通用電氣公司