[发明专利]具有降低排放的特征件组合的压燃式发动机

说明书

技术领域

本发明一般地涉及压燃式发动机，并且更特别地涉及降低排放的特征件组合。

背景技术

工程师们不断地寻求新的方法来减少来自内燃机的不合乎要求的排放。关于压燃机，在所关心的排放中有NOx、碳氢化合物和颗粒物质。目前减少不合乎要求的排放的策略主要涉及在燃烧时避免产生不合乎要求的排放的努力，其后在排气通过尾气管被排入到空气中前依赖于后处理系统进一步减少不合乎要求的排放。关于前者，已经开始通过压缩比的各种组合、喷射正时、喷射率形状、排气再循环、引燃技术和很多其它技术来进行解决。尽管这此单独的策略每个都在减少至少一种不合乎要求的排放方面可能有用，但同一策略经常可能增加其它排放成分。例如，通过更低温度的燃烧减少NOx的策略可能与更完全燃烧以减少未燃的碳氢化合物或颗粒物质相矛盾。因为需要对燃烧反应更全面地理解以及对多个相互作用的变量的调整的不可预计的性质，所以难以定义在所有不合乎要求的排放种类都处于可接受水平的燃烧策略。

现有技术已知用于提高性能并减少排放的各种特征件。在这些特征件中有应用一个或多个涡轮增压机对进气加压。不需要引用任何特别的参考，也可以知道再循环排气作为附加技术用于改进排放。其它发动机生产商可能应用空气-空气后冷却器来冷却可能与再循环排气混合或不混合的加压的空气。还已知其它单独的技术。例如，Buesher等的美国专利5,467,924教导了一种用于减少喷油器中的囊体积以减少排气排放的策略。在另外的文献中，Nakajima等的美国专利4,448,356给出用于包括由两个串联的弹簧偏压的喷嘴阀元件的分段喷油器的概念。低压和较短的喷射仅压缩一个弹簧以部分地打开喷嘴开口。在更高的速度和负荷下，较高压力下的较长燃油喷射导致喷嘴阀元件进一步向上移动以压缩用于更高喷射率第二弹簧。在另一文献中，Zhu等的美国专利7,044,473给出理论上有助于防止发动机润滑油燃烧以及相应增加排放的双活塞环策略。现有技术已能够帮助减少不合乎要求的排放和/或改进性能的各种部件。然而，工程师们仍然被以下问题所困扰，即部件的组合以产生全面的可接受的性能水平以及相应地全面减少不合乎要求的NOx、碳氢化合物和颗粒物质的方式相互作用。

本发明涉及上文中提出的一种或几种问题。

发明内容

一方面，本发明提供具有壳体的发动机，该壳体带有至少一个配置于其中气缸、进气口和排气口。在每个气缸中设置有一活塞，每个活塞具有外柱状面，该外柱状面带有至少一个槽。该槽内设有上活塞环和下活塞环。所述上活塞环和下活塞环部分地限定润滑油累积腔。设有喷油器以将燃油喷射到每个气缸中。每个喷油器包括一燃油喷嘴出口和一燃油喷嘴元件。该燃油喷嘴元件可移动以打开和关闭燃油喷嘴出口。串联的第一弹簧和第二弹簧将燃油喷嘴元件向关闭位置偏压。该发动机还包括具有涡轮、涡轮入口、压缩机和压缩机出口的涡轮增加器。涡轮入口与排气口流体连接，压缩机出口与进气口流体连接。该发动机还包括排气再循环系统(EGR)，该排气再循环系统具有EGR通道、EGR阀、EGR入口和EGR出口。EGR阀在EGR通道内。EGR入口与排气口流体连接，EGR出口与进气口流体连接。最后，该发动机包括流体连接到进气口的空气-空气后冷却器(ATAAC)。

另一方面，本发明提供了一种发动机的工作方法。所述方法包括通过压缩两个串联弹簧中的第一弹簧向气缸中低速喷射燃油，然后通过还压缩第二弹簧高速喷射燃油的步骤。另外，该方法还包括在位于活塞中的槽内的上活塞环和下活塞环之间的腔中累积油的步骤。在空气-空气后冷却器中冷却新鲜空气和再循环的排气的混和物，然后将其供给到每个气缸。通过涡轮增压器的压缩机增压新鲜空气和再循环的排气中的至少一个。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的发动机示意图；

图2是根据本发明一个方面的图1的发动机的喷油器的示意图；

图3是图2的喷油器的燃油喷嘴的放大的截面图；

图4是根据本发明另一方面的图1的发动机的上活塞环和下活塞环的局部放大截面图；以及

图5是PM和NOx排放物的关系图。

具体实施方式