[发明专利]用来控制在柴油机中的燃烧的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉用来控制在柴油机中的燃烧的方法和系统。

背景技术

如在本领域中已知的那样，来自柴油内燃机的排气包括多种有毒空气污染物。空气污染物包括氧化亚氮（NOx），当氮气和氧气混合在一起（例如，在空气中），并且混合物经受高温时，氧化亚氮形成。在高温下，在空气中的N₂和O₂分解成它们的原子状态，并且一系列反应生成氧化亚氮。

也已知的是，在柴油机中，因为在空气中的氧气量，O₂紧在燃烧之前按超过对于燃烧要求的化学计量量在燃烧室中存在。相应地，因为为形成NOx需要过量氧气，所以一般接受的是，在预燃烧混合物中不希望有过量氧气。因此，在现有技术中，柴油机的性能典型地主要通过控制燃料供给，而不是控制到发动机的空气供给而控制。

在现有技术中，为了增进燃烧效率、并且也减少NOx产生，已经有过各种尝试。例如，在减少NOx排放的尝试中，已经使用废气再循环（EGR）。其想法是，EGR使燃烧室的温度显著地较低，并且这又导致NOx的体积减小，因为NOx的形成需要较高温度。这被认为可能导致产生的NOx的至少部分减少。然而，EGR还未提供期望的益处，因为EGR系统在机械方面是不可靠的，其不可靠程度以致于卡车队的拥有者通常宁愿使用没有EGR的较老式的“翻新”发动机。

在增进燃烧效率的另一种尝试中，已经将氢气（H₂）添加到预燃烧混合物。其想法是，氢气与过量氧气的一些相结合，以产生蒸汽并由此冷却在火焰前缘处的燃烧物。然而，尽管氢气注入已经实现燃料消耗的改善，但它总体而言未能实现在较新发动机上的EGR的排放性能。

发明内容

因此需要能够消除或减轻现有技术的诸多缺点中的一个或更多个的控制燃烧的方法和系统。

在其广义方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有一个或更多个燃烧室，在该一个或更多个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气。系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到燃烧室中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到燃烧室中。第二预定体积和第一预定体积定义第二预定体积与第一预定体积的非基本比值。

在另一个方面，非基本比值在近似3:1与近似3:1.5之间。

在本发明的另一个方面，本发明还包括电源、和能够电气连接到电源的一个或更多个电解组件，用来分别产生第一和第二预定体积的氢气和氧气。

在又一个方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括一个或更多个燃烧室，在该一个或更多个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧。方法包括：提供第一体积的基本纯氧气气体；和提供第二体积的基本纯氢气气体。也在燃烧之前，将第一体积和第二体积按非基本比值注入到燃烧室（一个或更多个）中。

本发明也提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的方法，该柴油机包括至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入到压缩空气体积中的燃料发生燃烧，方法包括：提供第一体积的基本纯氧气气体；提供第二体积的基本纯氢气气体；及在燃烧之前，将第一体积和第二体积按基本比值注入到所述至少一个燃烧室中。

在另一个方面，本发明提供一种用来控制在柴油机中的燃烧的系统，该柴油机具有至少一个燃烧室，在该至少一个燃烧室中，注入燃料，并且为了燃料的燃烧而压缩空气，系统包括：氢气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第一预定体积的氢气注入到所述至少一个燃烧室中；和氧气注入器，用来在燃料的燃烧之前将第二预定体积的氧气注入到所述至少一个燃烧室中。

在又一个方面，第二预定体积和第一预定体积定义第二预定体积与第一预定体积的基本比值。

附图说明

参照附图将更好地理解本发明，在附图中：

图1是本发明的系统的一个实施例的示意图；

图2A是本发明的电解组件的一个实施例的、和本发明的流体控制组件的一个实施例的一些元件的前视图；

图2B是沿在图2A中的线A-A取得的、图2A的电解组件（和流体控制组件的元件）的横截面；

图2C是沿在图2A中的线B-B取得的、图2A的电解组件（和流体控制组件的元件）的横截面；

图3A是按较小比例画出的、图2A的电解组件的前视图；

图3B是图3A的电解组件的俯视图；

图3C是图3A的电解组件的仰视图；

图3D是图3A的电解组件的第一侧视图；