发动机系统以及燃料系统
阅读：849发布：2020-12-11
专利汇可以提供发动机系统以及燃料系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种 发动机 系统以及 燃料 系统，所述发动机系统包括：向汽缸容积中引入非压缩可燃燃料（如 天然气 ）、压缩可燃燃料（如柴油）和 氧 化剂；以及在压缩燃烧所述压缩可燃燃料之前，将所述组分混合约275微秒以上。所述混合可使所述两种燃料在所述汽缸容积中至少部分同质化。通过在燃烧之前将所述两种燃料混合或预混合，所述压缩可燃燃料经过压缩后在所述容积中的多个点火点处同时燃烧。所述第二非压缩可燃燃料响应于所述第一燃料的所述燃烧而点燃。，下面是发动机系统以及燃料系统专利的具体信息内容。
1.一种系统，其包括：
发动机；
汽缸，所述汽缸设置在所述发动机中，从而限定汽缸容积；以及
控制器，所述控制器可操作地向所述汽缸容积中喷射第一燃料混合物并且在压缩冲程的上死点之前约25度至约90度范围内喷射第二燃料，以与所述第一燃料混合物混合。
2.一种燃料系统，所述燃料系统连接到利用内表面限定汽缸容积的汽缸，所述燃料系统包括：
第一喷射器系统，所述第一喷射器系统可操作地向所述汽缸容积提供第一燃料，并且所述第一燃料包括非压缩可燃燃料；
第二喷射器系统，所述第二喷射器系统可操作地向所述汽缸容积喷射第二燃料，并且所述第二燃料包括压缩可燃燃料；以及
控制器，所述控制器可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以将位于所述汽缸容积中的空气与所述第一燃料和所述第二燃料混合，在所述汽缸容积中产生具有至少0.5同质性系数的混合物。
3.如权利要求2所述的燃料系统，其中所述控制器进一步可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以燃烧整个所述汽缸容积中的所述第二燃料，并且从而点燃所述第一燃料，以使大体上同时点燃位于所述汽缸容积的中心部分处的所述混合物的第一部分和位于所述汽缸容积的外缘区域处的所述第一燃料的第二部分。
4.如权利要求2所述的燃料系统，其中所述控制器进一步可操作地响应于指示操作期间的确定敲缸阈值水平的信号，控制进入所述汽缸容积的所述第二燃料的量。
5.如权利要求2所述的燃料系统，其中所述控制器进一步可操作地控制所述第二燃料进入所述汽缸容积的正时，并且从而控制所述汽缸容积中的燃烧事件强度、所述燃烧事件的正时和所述燃烧事件的 相位中的一个或多个。
6.如权利要求2所述的燃料系统，其中所述第一燃料包括乙醇、乙烷、汽油、合成气、生物气、氨气、填埋气、丁醇、甲醇、甲烷、氢气以及其中两种或更多种的组合中的一种，并且所述第二燃料包括柴油或生物柴油。
7.如权利要求2所述的燃料系统，其中所述第二燃料喷射器配置用于以预定喷雾图案向汽缸容积中引入所述第二燃料，并且所述图案比所述汽缸的宽度窄。
8.一种发动机系统，其包括如权利要求2至7中任一项所述的燃料系统，并且进一步包括可设置在所述汽缸容积内的活塞，并且所述控制器可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以使所述活塞的位置位于压缩冲程的上死点之前从25度至约90度的范围内。
9.一种发动机系统，其包括如权利要求2至7中任一项所述的燃料系统，并且进一步包括进气歧管，所述进气歧管连接到所述第一喷射器系统和所述汽缸，并且配置用于将所述第一燃料与空气预混合并向所述汽缸容积中供应预混合的第一燃料和空气。
10.如权利要求9所述的发动机系统，其进一步包括稀释剂系统，所述稀释剂系统可操作地使用气态稀释剂稀释第一混合物，其中所述稀释剂包括废气、水、氮气、二氧化碳、氩气、氦气以及其中两种或更多种的组合中的一种。
11.如权利要求10所述的发动机系统，其中所述控制器进一步可操作地通过以下各项中的至少一个来控制燃烧事件的起点：增加废气再循环率、增加所提供的稀释剂的量、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述第二燃料的量、降低几何压缩比和减少使用可变阀门正时的有效压缩。
发动机系统以及燃料系统
技术领域
[0001] 本实用新型总体上涉及发动机中的燃烧。
背景技术
[0002] 发动机控制延迟点火可包括：歧管温度的精确控制来控制汽缸中点火事件、使用燃料添加剂、调整燃料(贫)/浓(富)比、柴油喷射正时和/或持续时间的精确控制、使用可变阀正时或可变压缩比控制气体的压缩以及调整废气再循环(EGR)率。
[0003] 在同时使用天然气和柴油燃料的当前发动机系统中，在压缩冲程的终点将柴油燃料喷射到汽缸容积中的天然气/空气混合物中。压缩自动燃烧喷射的柴油，并且柴油燃烧形成火焰头，其从喷射点向外穿过天然气/空气混合物传播来完成整个燃料燃烧事件。
[0004] 因此，希望具有不同于当前可用的那些发动机和方法的发动机和操作发动机的方法，以便尤其改善燃料效率和/或排放。实用新型内容
[0005] 本实用新型包括针对用于操作发动机的策略的实施例。
[0006] 因此，根据本实用新型的一方面，一种系统，其包括：发动机；汽缸，所述汽缸设置在所述发动机中，从而限定汽缸容积；以及控制器，所述控制器可操作地向所述汽缸容积中喷射第一燃料混合物并且在压缩冲程的上死点之前以约25度至约90度的角度喷射第二燃料，以与所述第一燃料混合物混合。
[0007] 根据本实用新型的另一方面，一种燃料系统，所述燃料系统连接到利用内表面限定汽缸容积的汽缸，所述燃料系统包括：第一喷射器系统，所述第一喷射器系统可操作地向所述汽缸容积提供第一燃料， 并且所述第一燃料包括非压缩可燃燃料；第二喷射器系统，所述第二喷射器系统可操作地向所述汽缸容积喷射第二燃料，并且所述第二燃料包括压缩可燃燃料；以及控制器，所述控制器可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以将位于所述汽缸容积中的空气与所述第一燃料和所述第二燃料混合，在所述汽缸容积中产生具有至少0.5同质性系数的混合物。
[0008] 其中，所述控制器进一步可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以燃烧整个所述汽缸容积中的所述第二燃料，并且从而点燃所述第一燃料，以使大体上同时点燃位于所述汽缸容积的中心部分处的所述混合物的第一部分和位于所述汽缸容积的外缘区域处的所述第一燃料的第二部分。
[0010] 其中，所述控制器进一步可操作地控制所述第二燃料进入所述汽缸容积的正时，并且从而控制所述汽缸容积中的燃烧事件强度、所述燃烧事件的正时和所述燃烧事件的相位中的一个或多个。
[0012] 其中，所述第二燃料喷射器配置用于以预定喷雾图案向汽缸容积中引入所述第二燃料，并且所述图案比所述汽缸的宽度窄。
[0013] 根据本实用新型的另一方面，一种发动机系统，其包括如上任一项所述的燃料系统，并且进一步包括可设置在所述汽缸容积内的活塞，并且所述控制器可操作地启动所述第一喷射器系统和所述第二喷射器系统，以使所述活塞的位置位于压缩冲程的上死点之前从25度至约90度的范围内。
[0014] 根据本实用新型的另一方面，一种发动机系统，其包括如上任一项所述的燃料系统，并且进一步包括进气歧管，所述进气歧管连接到 所述第一喷射器系统和所述汽缸，并且配置用于将所述第一燃料与空气预混合并向所述汽缸容积中供应预混合的第一燃料和空气。
[0016] 其中，所述控制器进一步可操作地通过以下各项中的至少一个来控制燃烧事件的起点：增加废气再循环率、增加所提供的稀释剂的量、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述第二燃料的量、降低几何压缩比和减少使用可变阀门正时的有效压缩。
[0017] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中引入包括第一燃料和空气的第一混合物，其中第一燃料包括非压缩可燃燃料；向汽缸容积中引入第二燃料，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；将第一混合物和第二燃料在汽缸容积中混合，以使第一混合物和第二燃料在汽缸容积中具有至少约0.5的同质性系数；以及压缩汽缸容积中的活塞，从而压缩燃烧第二燃料。
[0018] 其中，所述第二燃料包括柴油。
[0019] 其中，所述向所述汽缸容积中引入第二燃料包括当对应活塞位置处在压缩冲程的上死点之前约25度至约90度范围内时，喷射到所述汽缸容积中。
[0020] 所述的方法进一步包括燃烧遍及所述汽缸容积的所述第二燃料，并且从而点燃所述第一混合物，以使得大体上同时点燃设置在所述汽缸容积的中心部分处的所述第一混合物的第一部分和设置在所述汽缸容积的外缘区域处的所述第一混合物的第二部分。
[0021] 所述的方法进一步包括控制进入所述汽缸容积的所述第二燃料的量，并且从而控制敲缸。
[0022] 所述的方法进一步包括控制进入所述汽缸容积的所述第二燃料的正时，并且从而控制燃烧事件的强度和所述燃烧事件的相位中的至 少一个。
[0023] 所述的方法进一步包括控制进入所述汽缸容积的所述第二燃料的正时，并且从而推迟所述汽缸容积中的燃烧事件。
[0024] 所述的方法进一步包括控制进入所述汽缸容积的所述第二燃料的正时，并且从而提前所述汽缸容积中的燃烧事件。
[0025] 所述的方法进一步包括在所述活塞到达上死点位置之前汽化所述第二燃料的至少一部分。
[0026] 所述的方法进一步包括在所述燃烧事件开始之前汽化全部的所述第二燃料。
[0027] 其中，所述第一燃料包括天然气。
[0028] 其中，所述第一燃料包括乙醇、汽油、合成气、生物气、氨气、填埋气、丁醇、甲醇、甲烷、氢气、工业过程气体以及其组合中的一种。
[0029] 所述的方法进一步包括在进气歧管中预混合所述第一混合物。
[0030] 其中，向汽缸容积中引入第二燃料进一步包括以某种图案喷射柴油，其中所述图案比所述汽缸的宽度窄。
[0031] 所述的方法进一步包括稀释所述第一混合物。
[0032] 其中，所述稀释剂包括废气、水、氮气、二氧化碳、氩气、氦气以及其组合中的一种。
[0033] 所述的方法进一步包括通过以下各项中的至少一项来延迟燃烧起点：增加废气再循环、增加稀释剂、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述第二燃料的量、降低几何压缩比以及降低使用可变阀正时的有效压缩。
[0034] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中引入非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂；以及在压缩燃烧所述压缩可燃燃料之前，将非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂混合持续大于约275微秒。
[0035] 其中，所述混合大于约300微秒。
[0036] 其中，所述混合大于约325微秒。
[0037] 所述的方法进一步包括相对于压缩冲程的上死点而控制所述引入的正时。
[0038] 所述的方法进一步包括控制所述非压缩可燃燃料相对于所述压缩可燃燃料的比率。
[0039] 所述的方法进一步包括控制所述氧化剂的量。
[0040] 其中，所述控制包括控制空气组分、添加废气和添加稀释剂中的至少一种。
[0041] 所述的方法进一步包括通过以下各项中的至少一项来延迟燃烧起点：增加废气再循环、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述压缩可燃燃料的量、降低几何压缩比以及降低使用可变阀正时的有效压缩。
[0042] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：在大体上同时的时间，燃烧容积的第一部分和容积的第二部分中的混合物的第一组分，其中第一部分设置在容积的中心区域并且第二部分从第一部分径向向外设置；以及响应于第一组分的燃烧，点燃混合物的第二组分，以使第一部分和第二部分中的每一个具有向对方传播的火焰头。
[0043] 其中，所述火焰头不从所述第一组分的喷射位置向外传播。
[0044] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中引入第一混合物，其中第一混合物包括第一燃料和空气，第一燃料包括非压缩可燃燃料；向汽缸容积中喷射第二燃料，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；将第二燃料和第一混合物在汽缸容积中预混合，从而提高第二燃料和第一混合物的同质性；以及经由压缩大体上同时点燃第二燃料。
[0045] 其中，所述第一混合物大体上是贫的。
[0046] 其中，所述第二燃料和所述第一混合物的所述预混合物大体上是贫的。
[0047] 所述点燃进一步包括在所述汽缸容积中的多个点火位置中大体 上同时点燃所述第二燃料。
[0048] 其中，在所述汽缸容积中的所述第一燃料和空气大体上是同质的。
[0049] 其中，在点燃时横跨所述汽缸容积的所述预混合物的贫度是不一致的。
[0050] 所述的方法进一步包括通过以下各项中的至少一项来延迟所述点燃的起点：增加废气再循环、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述第二燃料的量、降低几何压缩比以及降低使用可变阀正时的有效压缩。
[0051] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料，所述汽缸容积包括非压缩可燃燃料和氧化剂；以及在向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料的终点后，将燃烧起点延迟至少约275微秒。
[0052] 其中，所述延迟燃烧起点至少部分通过以下各项中的至少一项来实现：增加废气再循环、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少所述第二燃料的量、降低几何压缩比以及降低使用可变阀正时的有效压缩。
[0053] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：发动机；汽缸，其设置在发动机中，从而限定汽缸容积；以及控制器，其可操作地向汽缸容积中喷射第一燃料混合物并且在压缩冲程的上死点之前的从约25度至约90度范围内喷射第二燃料，以与第一燃料混合物混合。
[0054] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入包括第一燃料和空气的第一混合物的装置，其中第一燃料包括非压缩可燃燃料；用于向汽缸容积中引入第二燃料的装置，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；用于将第一混合物和第二燃料在汽缸容积中混合以使第一混合物和第二燃料在汽缸容积中具有至少约0.5的同质性系数的装置；以及用于压缩汽缸容积中的活塞从而压缩燃烧第二燃料的装置。
[0055] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂的装置；以及用于在压缩燃烧所述压缩可燃燃料之前将非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂混合持续大于约275微秒的装置。
[0056] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于在大体上同时的时间燃烧容积的第一部分和容积的第二部分中的混合物的第一组分的装置，其中第一部分设置在容积的中心区域并且第二部分从第一部分径向向外设置；以及用于响应于第一组分的燃烧而点燃混合物的第二组分以使第一部分和第二部分中的每一个具有向对方传播的火焰头的装置。
[0057] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入第一混合物的装置，其中第一混合物包括第一燃料和空气，第一燃料包括非压缩可燃燃料；用于向汽缸容积中喷射第二燃料的装置，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；用于将第二燃料和第一混合物在汽缸容积中预混合从而提高第二燃料和第一混合物的同质性的装置；以及用于经由压缩大体上同时点燃第二燃料的装置。
[0058] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料的装置，所述汽缸容积包括非压缩可燃燃料和氧化剂；以及用于在向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料的终点后将燃烧起点延迟至少约275微秒的装置。
附图说明
[0060] 附图示出目前被涵盖用于实施本实用新型的一个实施例。
[0062] 图2A至图2C为根据本实用新型实施例在压缩或燃烧冲程的特定 时间期间的发动机燃烧室的特写平面图。
具体实施方式
[0063] 本实用新型包括涉及发动机中的燃烧以及相关方法的实施例。
[0065] 如本说明书所使用，术语“非压缩可燃燃料”意指在往复式发动机汽缸中不会自发地点燃或燃烧但是会在点火火花或火焰的辅助下点燃或燃烧的任何单种材料或材料组合。
[0066] 如本说明书所使用，术语“燃烧事件”意指当燃料/空气混合物在发动机的燃烧室中局部地或全部地点燃和/或燃烧，从而产生热、二氧化碳、蒸汽以及其它化学物质时所发生的活动，无论所述事件是否经由火花点火和/或压缩点火。
[0067] 如本说明书所使用，术语“同质性”意指遍及特定容积，就分子(例如，空气和燃料)的比而言，混合物大体上同质的程度或百分比。仅举例而言，当遍及燃烧室，空气与燃料的比大体上统一时，燃烧室可显示大体同质性。仅举例而言，在向燃烧室中引入空气、第一燃料和第二燃料之后，它们被混合，以使燃烧室中所述组分的同质性的程度提高。
[0068] 如本说明书所使用，术语“同质性系数”意指在从0至1的量程上的数字量或值，两个或更多个组分在给定或规定容积中混合至所述数字量或值。在两个或更多个组分进入给定容积的瞬时，没有时间彼此混合和/或预混合时，其中组分完全分开，将存在为零(0)的同质性系数。如果在给定容积中两个或更多个组分彼此有效地完全混合，那么在给定容积中将存在为一(1)的同质性系数。如果在给定容积中，例如，两个组分部分地混合，以使两个组分在给定容积的约50％容积部分中完全混合或跨整个给定容积平均约50％的时间存在两个组分的完全混合，那么将存在为0.5的同质性系数。仅举例而言，如果 第一燃料和空气混合物在燃烧室(即，给定容积)中，在用于混合的充足的时间周期之后，第一燃料/空气混合物具有约1的同质性系数。然而，如果将第二燃料引入以上提到的燃烧室(即，其中具有第一燃料和空气)中，那么在引入之后的瞬时，第一燃料、空气和第二燃料的新混合物将具有约0的同质性系数。类似地，如果将适当装置(例如，混合、预混合等)使用到燃烧室以使第一燃料、第二燃料和空气完全混合，那么所述三组分混合物将具有约1的同质性系数。
[0069] 如本说明书所使用，术语“预混合”意指在事件之前提高两种或更多种物质的同质性水平、程度和/或因子。仅举例而言，空气和第一燃料的混合物可在燃烧事件之前与第二燃料预混合，以使空气、第一燃料和第二燃料的同质性水平或程度提高。
[0070] 如本说明书所使用，术语“化学计量”意指燃料/氧化剂混合物具有将所有燃料转化成初级燃烧产物(例如，对于碳氢化合物燃料，CO2和H2O)所需要的恰好充足的氧化剂。
[0071] 如本说明书所使用，术语“稀/贫(Lean)”意指燃料/氧化剂混合物具有的氧化剂多于特定混合物在化学计量点所需的氧化剂的量。
[0072] 已经示出了本实用新型的各方面来提供超过之前往复式发动机中的燃烧方法学的优点。本实用新型的各发面提供一种策略，其用于利用通过双燃料往复式发动机所实现的灵活性来使往复式压缩点火发动机中的预混合燃烧事件的精确控制成为可能。在实施例中，天然气可与新鲜空气和/或废气再循环预混合，而在压缩冲程期间早期将柴油喷射到汽缸中。以此方式，柴油的量和柴油喷射的正时变成控制变量，其促进燃烧事件的精确控制。最后，所述策略提供若干优点，包括：例如，更低排放(例如，更低NOx排放和更低微粒排放)、弹性燃料容量、更便宜的燃料、点火事件的更佳控制以及往复式发动机的更高效率。
[0073] 图1A至图1D描绘根据本实用新型的各方面的处于发动机的操作的四个冲程期间的四个时间处的发动机的横截面正视图。具体地说， 图1A描绘进气冲程的部分；图1B描绘进气冲程的终点和压缩冲程的起点；图1C描绘做功冲程的起点；并且图1D描绘排气冲程的部分。
[0074] 所有四个附图共同的是，系统或发动机10包括汽缸12，其具有可移动地定位在其中的活塞14。进气流道或进气歧管30与燃烧室或汽缸容积18形成流体连通，排气歧管32也是如此。一系列或多个阀(例如，进气阀20和排气阀22)在特定时间启用并且持续特定持续时间，以开启和关闭汽缸容积18与进气歧管30(在进气阀20的情况下)和排气歧管32(在排气阀22的情况下)之间的流体路径。
[0075] 进气歧管30为氧化剂和至少一种燃料提供到汽缸容积18的路径。类似地，排气歧管32为在汽缸容积18中发生的燃烧事件的所有产物提供排出路径。设置了一个或多个喷射器(例如，第一喷射器24、第二喷射器26)以向汽缸容积18中提供至少一种燃料。
[0076] 围绕活塞14的一个或多个活塞环15在汽缸12的壁外围并且抵接所述壁，以辅助既减少活塞14与汽缸容积18外部的汽缸12的壁之间的燃料/空气混合物渗漏，又减少活塞与汽缸容积18上面的汽缸12的壁之间的发动机润滑剂渗漏。
[0078] 参考图1A和图2A，本实用新型的实施例，其中在进气冲程期间，将第一混合物60引入汽缸容积18中。第一混合物60包括第一燃料和氧化剂(例如，空气)，其中第一燃料和氧化剂的第一混合物60包括非压缩可燃混合物。第一燃料为天然气、乙醇、汽油、合成气、生物气、氨气、填埋气、丁醇、甲醇、甲烷、氢气、工业过程气体以及其组合中的一种。经由一个或多个喷射器24、26，向汽缸容积18中引入包括如柴油的压缩可燃燃料的第二燃料62。第二燃料62可为除气体之外的燃料。
[0079] 如图2B中举例所描绘，在汽缸容积18中的任何燃烧之前，第一混合物60和第二燃料62在汽缸容积18中随时间推移混合在一起，以使第一混合物60和第二燃料62的同质性程度提高。继混合之后，经由活塞14的压缩来燃烧或点燃第二燃料62(见，例如，图1A至图1D)。
[0080] 在一个实施例中，完成第一混合物60和第二燃料62在汽缸容积18中的混合，以使在压缩燃烧第二燃料62之前，第一混合物60和第二燃料62具有至少约0.5的同质性系数。在另一实施例中，完成第一混合物60和第二燃料62在汽缸容积18中的混合，以使在压缩燃烧第二燃料62之前，第一混合物60和第二燃料62具有至少约0.6的同质性系数。完成第一混合物60和第二燃料62在汽缸容积18中的混合，以使在压缩燃烧第二燃料62之前，第一混合物60和第二燃料62具有至少约0.75的同质性系数。在另一实施例中，完成第一混合物60和第二燃料62在汽缸容积18中的混合，以使在压缩燃烧第二燃料62之前，第一混合物60和第二燃料62具有至少约0.9的同质性系数。
[0081] 在一个实施例中，当对应活塞14位置在压缩冲程的上死点之前的从约25度至约90度范围内时，可通过例如由第一喷射器24(见，例如，图1B)向汽缸容积18中喷射来完成向汽缸容积18中引入第二燃料62。在另一实施例中，当对应活塞14位置在压缩冲程的上死点之前的从约35度至约80度范围内时，可将第二燃料62喷射到汽缸容积18中。在另一实施例中，当对应活塞14位置在压缩冲程的上死点之前的从约45度至约70度范围内时，可将第二燃料62喷射到汽缸容积18中。在另一实施例中，当对应活塞14位置在压缩冲程的上死点之前的从约55度至约60度范围内时，可将第二燃料62喷射到汽缸容积18中。
[0082] 总体参考图2B和图2C，实施例中遍及汽缸容积18的第二燃料62的压缩燃烧从而导致点燃第一混合物60，以使大体上同时点燃设置在汽缸容积18的中心部分的第一混合物60的第一部分65和设置 在汽缸容积18的外边缘的第一混合物60的第二部分67。
[0083] 在各种实施例中，所述方法进一步包括控制进入燃烧容积18的第二燃料62的量和/或正时。以此方式，可控制燃烧事件的各个方面，其包括敲缸、燃烧事件的强度、燃烧事件的相位、燃烧事件的推迟或提前以及其组合。
[0084] 在一个实施例中，所述方法进一步包括在活塞14到达第二上位置(见，例如，图1C)之前，汽化第二燃料62的至少一部分。
[0085] 在一个实施例中，可在将第一混合物60引入汽缸容积18之前将第一混合物60(例如，氧化剂和非压缩可燃燃料)预混合。预混合可发生在进气歧管30中。
[0086] 在一个实施例中，第二燃料62(例如柴油)的向汽缸容积18中的引入可包括以某种图案经由喷射器(24和/或26)喷射柴油，其中所述图案比汽缸18的宽度窄。以此方式，第二燃料62较不易于完全移动到活塞14的绝对外围，从而减轻活塞环15(见，例如，图1A)的磨损。
[0087] 在一个实施例中，所述方法可进一步包括稀释第一混合物60。第一混合物60可进一步包括稀释剂，其包括废气、水、氮气、二氧化碳、氩气、氦气以及其组合中的一种。
[0088] 在所述方法的另一实施例中，将非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂引入汽缸容积18中。接着，在压缩可燃燃料的压缩燃烧之前，将引入的组分在汽缸容积18中混合持续某一时间周期。所述混合可在活塞14的进气和压缩冲程的一部分期间进行。所述时间周期可为适当的，以充分提高汽缸容积18中组分的同质性。
[0089] 在一个实施例中，用于非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂的混合的时间周期可大于约250微秒。在另一实施例中，用于非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂的混合的时间周期可大于约275微秒。在另一实施例中，用于非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂的混合的时间周期可大于约300微秒。在另一实施例中， 用于非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂的混合的时间周期可大于约325微秒。
[0090] 在一个实施例中，所述方法可进一步包括相对于压缩冲程的上死点(或做功冲程的起点)，控制引入三个组分(即，非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料62和氧化剂)中的一个或多个的正时(见，例如，图1C)。可由包括凸轮凸角设计、燃料喷射正时设计等的装置的组合来提供控制。
[0091] 在一个实施例中，所述方法可进一步包括控制非压缩可燃燃料相对于压缩可燃燃料的比率。在另一实施例中，所述方法可进一步包括控制引入汽缸容积18中的非压缩可燃燃料和/或压缩可燃燃料的绝对量。在另一实施例中，所述方法进一步包括控制引入汽缸容积18中的氧化剂的量。可通过控制引入的空气组分、添加废气和/或向控制容积18中添加稀释剂来完成氧化剂控制。
[0092] 参考图2B和图2C，所述方法的实施例包括燃烧混合物，其中多个点火或燃烧位置分布遍及汽缸容积18的较大部分，如图2C中由标号68所描绘。所述方法可包括在容积(例如，汽缸容积18)中燃烧混合物的第一组分，其中混合物的第一部分在容积的中心区域中并且从第一部分径向向外设置混合物的第二部分。所述至少两个部分中的第一组分的燃烧大体上同时进行。例如，在汽缸容积18的情况下，在汽缸容积18的中心和在或接近汽缸容积18的外围(例如，接近汽缸壁)的混合物的第一组分(例如，柴油)的燃烧可同时发生。响应于混合物的第一组分的燃烧，点燃混合物的第二组分(例如，非压缩可燃燃料60)。以此方式，火焰在容积的第一部分与第二部分之间传播并且可视为大体上无方向性。
[0093] 在一个实施例中，任何火焰或火焰头不从第一组分的喷射位置向外辐射。例如，参考图1A至图1D和图2C，从点火点68向第二组分(例如，非压缩可燃燃料70)的火焰传播不从喷射器(24、26)向外传播。
[0094] 在一个实施例中，一种方法包括向汽缸容积18中引入第一混合物，其中第一混合物包括非压缩可燃燃料和空气。向汽缸容积中喷射第二燃料，其中第二燃料为压缩可燃燃料。第一混合物和第二燃料在汽缸容积18中预混合，以使第二燃料和第一混合物的同质性提高。以此方式，第一混合物和第二燃料扩充到汽缸容积18。经由压缩，大体上同时点燃第二燃料。
[0095] 在一个实施例中，第一混合物(即，非压缩可燃燃料和空气)在进入汽缸容积18时为大体上稀的(或贫的)。类似地，在一个实施例中，在预混合之后以及在第二燃料的压缩燃烧之前即刻的预混合物可为大体上稀的(或贫的)。在一个实施例中，横跨汽缸容积18，预混合物的稀度的程度或量是不统一的。例如，在邻近喷射器24、26位置的汽缸容积18的中心部分的预混合物可没有在远离喷射器24、26位置的部分(例如，汽缸外缘)的预混合物那么稀(或贫)。换句话说，在离喷射24、26位置最远位置的预混合物较稀(或贫)。
[0096] 在一个实施例中，在汽缸容积18中的多个点火位置68(见，例如图2C)中大体上同时点燃第二燃料62(例如，柴油)。由于多个点火位置68中的第二燃料62的自动点火，通过相邻的点燃的第二燃料62类似地点燃预混合物中的第一燃料。
[0097] 在一个实施例中，汽缸容积18中的预混合物可为大体上同质的。类似地，在另一实施例中，预混合物可具有提高的同质性，其超过进入汽缸容积18时的第一混合物和第二燃料，但是低于遍及汽缸容积18大体上为同质的。
[0098] 在一个实施例中，一种方法可包括向包括非压缩可燃燃料60和氧化剂的汽缸容积18中喷射压缩可燃燃料62，以及接着，在压缩可燃燃料62的喷射终点后，将燃烧起点延迟至少约275微秒。以此方式，在燃烧之前，提供至少两种燃料的预混合，从而提高同质性。
[0099] 在另一实施例中，本说明书所使用的方法中的任何方法可通过使用以下各项中的一个或多个来延迟汽缸容积内的燃烧起点：增加废气 再循环、增加稀释剂、提高空气对燃料比、降低歧管空气温度、提前喷射正时、喷射水、减少压缩可燃燃料的量、降低几何压缩比、降低使用可变阀正时的有效压缩等。
[0100] 因此，根据本实用新型的一个实施例，一种方法包括：向汽缸容积中引入包括第一燃料和空气的第一混合物，其中第一燃料包括非压缩可燃燃料；向汽缸容积中引入第二燃料，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；将第一混合物和第二燃料在汽缸容积中混合，以使第一混合物和第二燃料在汽缸容积中具有至少约0.5的同质性系数；以及压缩汽缸容积中的活塞，从而压缩燃烧第二燃料。
[0101] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中引入非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂；以及在压缩燃烧所述压缩可燃燃料之前，将非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂混合持续大于约275微秒。
[0102] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：在大体上同时的时间，燃烧容积的第一部分和容积的第二部分中的混合物的第一组分，其中第一部分设置在容积的中心区域并且第二部分从第一部分径向向外设置；以及响应于第一组分的燃烧，点燃混合物的第二组分，以使第一部分和第二部分中的每一个具有向对方传播的火焰头。
[0103] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中引入第一混合物，其中第一混合物包括第一燃料和空气，第一燃料包括非压缩可燃燃料；向汽缸容积中喷射第二燃料，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；将第二燃料和第一混合物在汽缸容积中预混合，从而提高第二燃料和第一混合物的同质性；以及经由压缩大体上同时点燃第二燃料。
[0104] 根据本实用新型的另一方面，一种方法包括：向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料，所述汽缸容积包括非压缩可燃燃料和氧化剂；以及在向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料的终点后，将燃烧起点延迟至少约275微秒。
[0105] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：发动机；汽缸，其设置在发动机中，从而限定汽缸容积；以及控制器，其可操作地向汽缸容积中喷射第一燃料混合物并且在压缩冲程的上死点之前的从约25度至约90度范围内喷射第二燃料，以与第一燃料混合物混合。
[0106] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入包括第一燃料和空气的第一混合物的装置，其中第一燃料包括非压缩可燃燃料；用于向汽缸容积中引入第二燃料的装置，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；用于将第一混合物和第二燃料在汽缸容积中混合以使第一混合物和第二燃料在汽缸容积中具有至少约0.5的同质性系数的装置；以及用于压缩汽缸容积中的活塞从而压缩燃烧第二燃料的装置。
[0107] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂的装置；以及用于在压缩燃烧所述压缩可燃燃料之前将非压缩可燃燃料、压缩可燃燃料和氧化剂混合持续大于约275微秒的装置。
[0108] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于在大体上同时的时间燃烧容积的第一部分和容积的第二部分中的混合物的第一组分的装置，其中第一部分设置在容积的中心区域并且第二部分从第一部分径向向外设置；以及用于响应于第一组分的燃烧而点燃混合物的第二组分以使第一部分和第二部分中的每一个具有向对方传播的火焰头的装置。
[0109] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中引入第一混合物的装置，其中第一混合物包括第一燃料和空气，第一燃料包括非压缩可燃燃料；用于向汽缸容积中喷射第二燃料的装置，其中第二燃料包括压缩可燃燃料；用于将第二燃料和第一混合物在汽缸容积中预混合从而提高第二燃料和第一混合物的同质性的装置；以及用于经由压缩大体上同时点燃第二燃料的装置。
[0110] 根据本实用新型的另一方面，一种系统包括：用于向汽缸容积中 喷射压缩可燃燃料的装置，所述汽缸容积包括非压缩可燃燃料和氧化剂；以及用于在向汽缸容积中喷射压缩可燃燃料的终点后将燃烧起点延迟至少约275微秒的装置。
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