Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 11´2017

  

(11) 

028553 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201490844

(22) 

2014.05.20

(51) 

F02D 21/08 (2006.01)
F02D 23/02
(2006.01)

(31) 

13/905,691

(32) 

2014.05.30

(33) 

US

(43) 

2014.11.28

(71) 

(73) ДЖЕНЕРАЛ ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ (US)

(72) 

Лаверту Томас Майкл, Клингбейл Адам Эдгар, Праймус Рой Джеймс, Акиниэми Омоволеола Чукувуемука, Гуммадавелли Вену, Рекорд Барри Аллен, Ягер Джеймс Хенри (US)

(74) 

Поликарпов А.В. (RU)

(54) 

СИСТЕМА И СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) 1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий

сжигание смеси потока свежего воздуха и топлива внутри цилиндров, при этом топливо впрыскивают из системы впрыска топлива в цилиндры;

направление первой части выхлопных газов из коллектора выхлопных газов в турбину первой ступени и турбину второй ступени турбокомпрессора для расширения первой части выхлопных газов;

рециркуляцию второй части выхлопных газов из коллектора выхлопных газов во впускной коллектор после смешивания с потоком свежего воздуха;

уменьшение частоты вращения двигателя при работе двигателя внутреннего сгорания с высоким средним эффективным тормозным давлением при заданной мощности двигателя с поддержанием постоянного уровня мощности двигателя путем увеличения впрыска топлива за цикл для увеличения крутящего момента;

одновременное увеличение расхода второй части выхлопных газов во время рециркуляции и

увеличение опережения впрыскивания топлива для уменьшения уровней выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) для соответствия требованиям к выбросам.

2. Способ по п.1, также включающий увеличение давления впрыска для заданной мощности двигателя при уменьшении нормальной частоты вращения двигателя для каждой установки мощности двигателя для поддержания постоянного уровня мощности двигателя.

3. Способ по п.1, также включающий уменьшение нормальной частоты вращения двигателя для заданной мощности двигателя на основе того, что рабочие параметры, включающие пиковые давления в цилиндрах и нагрузки на подшипники вала двигателя, не превышают пороговый предел.

4. Способ по п.1, также включающий уменьшение нормальной частоты вращения двигателя для заданной мощности двигателя на основе требования системы для обработки воздуха, заключающегося в том, что отношение "кислород-топливо" должно быть равно, по меньшей мере, пороговому значению для соответствующей мощности двигателя.

5. Способ по п.4, также включающий увеличение давления наддува для поддержания отношения "кислород-топливо" равным, по меньшей мере, пороговому значению для каждой установки мощности двигателя путем управления по меньшей мере одним из следующего: переменным положением клапана в канале выхлопных газов в обход турбины первой ступени, турбокомпрессором с переменной геометрией (VGT), нагнетателем и подсистемой компрессоров, предназначенных для увеличения давления наддува.

6. Способ по п.1, в котором расход рециркуляции выхлопных газов увеличивают приблизительно на 40%, в то же время увеличивая опережение впрыскивания топлива.

7. Способ по п.1, также включающий одновременное уменьшение частоты вращения двигателя, увеличение рециркуляции выхлопных газов, увеличение опережения впрыскивания топлива, увеличение давления впрыска и уменьшение степени сжатия в соответствии с уровнями выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) в выхлопных газах двигателя.

8. Способ по п.7, также включающий уменьшение степени сжатия в каждом цилиндре от приблизительно 17:1 до приблизительно 15:1.

9. Способ по п.1, также включающий уменьшение частоты вращения двигателя в реальном времени в соответствии с максимальными уровнями выбросов оксидов азота (NOx), обнаруженных измерительной системой в выхлопных газах, и твердых частиц (РМ), полученных на основе измерения отношения "кислород-топливо" во впускном коллекторе.

10. Способ по п.9, в котором уровни выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) в выхлопных газах соответствуют уровням выбросов локомотива уровня 4 Агентства по охране окружающей среды США.

11. Способ по п.1, также включающий охлаждение второй части выхлопных газов перед их поступлением во впускной коллектор посредством охладителя рециркуляции выхлопных газов.

12. Способ по п.1, также включающий охлаждение свежего воздуха с использованием одного или более теплообменников во впускном канале, имеющем компрессор первой ступени и компрессор второй ступени.

13. Способ по п.1, в котором работа двигателя внутреннего сгорания в соответствии с циклом Миллера включает

движение поршня из верхнего мертвого положения к нижнему мертвому положению в цилиндре двигателя,

закрытие впускного клапана двигателя внутреннего сгорания, когда поршень находится около нижнего мертвого положения в цилиндре двигателя в течение такта впуска, и

открытие выпускного клапана на заранее заданный период времени, когда поршень находится около нижнего мертвого положения цилиндра двигателя после закрытия впускного клапана в течение такта выпуска, так чтобы выпустить заранее заданное количество заряда свежей рабочей смеси из цилиндра двигателя через выпускной клапан.

14. Система сжигания топлива, содержащая

двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры двигателя для сжигания смеси свежего воздуха и топлива;

систему впрыска топлива для впрыскивания топлива в цилиндры двигателя;

турбокомпрессорный блок, содержащий турбину, соединенную через вал турбокомпрессора с компрессором, при этом компрессор выполнен с возможностью приема свежего воздуха и выпуска потока сжатого воздуха во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания;

первый путь потока для пропускания первой части выхлопных газов из коллектора выхлопных газов в турбину для расширения этой первой части выхлопных газов;

второй путь потока для пропускания второй части выхлопных газов из коллектора выхлопных газов через канал выхлопных газов в обход турбины первой ступени;

третий путь потока для рециркуляции третьей части выхлопных газов из коллектора выхлопных газов во впускной коллектор после смешивания со свежим воздухом и

контроллер, содержащий датчики для измерения рабочих параметров, при этом контроллер выполнен с возможностью уменьшения нормальной частоты вращения двигателя для данной мощности двигателя при поддержании постоянного уровня мощности двигателя путем увеличения впрыска топлива за цикл для увеличения крутящего момента, увеличения расхода рециркуляции выхлопных газов, увеличения давления впрыска и увеличения опережения впрыскивания топлива для уменьшения уровней выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) для соответствия требованиям к выбросам.

15. Способ по п.14, также включающий уменьшение степени сжатия в каждом цилиндре от приблизительно 17:1 до приблизительно 15:1.

16. Система по п.14, также содержащая охладитель рециркуляции выхлопных газов, расположенный в третьем пути потока, переносящем третью часть выхлопных газов во впускной коллектор, и один или более промежуточных охладителей, расположенных во впускном канале, имеющем компрессор первой ступени и компрессор второй ступени.

17. Система по п.15, в которой третий путь потока содержит регулирующий клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR) для регулирования потока второй части выхлопных газов.

18. Система по п.14, в которой контроллер выполнен с возможностью одновременного увеличения рециркуляции выхлопных газов (EGR) и опережения впрыскивания топлива в соответствии с уровнями выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) в выхлопных газах двигателя.

19. Система по п.14, в которой контроллер выполнен с возможностью одновременного уменьшения нормальной частоты вращения двигателя для каждой установки мощности двигателя на основе рабочих параметров, включающих пиковые давления в цилиндрах и нагрузки на подшипники вала двигателя, с учетом требования системы для обработки воздуха, заключающегося в том, что отношение "кислород-топливо" должно быть равно, по меньшей мере, пороговому значению для соответствующей установки мощности двигателя, увеличения рециркуляции выхлопных газов и увеличения опережения впрыскивания топлива в соответствии с уровнями выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) в выхлопных газах двигателя.

20. Контроллер для управления двигателем, содержащий

датчики для измерения рабочих параметров;

блок управления, выполненный с возможностью изменения частоты вращения двигателя для каждой установки мощности двигателя, рециркуляции выхлопных газов, давления впрыска топлива или продолжительности впрыска топлива и времени впрыскивания топлива для уменьшения уровней выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) для соответствия требованиям к выбросам,

при этом изменение частоты вращения двигателя для каждой установки мощности двигателя включает одновременное уменьшение нормальной частоты вращения двигателя для соответствующей установки мощности двигателя при поддержании постоянного уровня мощности двигателя путем увеличения впрыска топлива за цикл для увеличения крутящего момента, увеличение рециркуляции выхлопных газов и увеличение опережения впрыскивания топлива в соответствии с уровнями выбросов оксидов азота (NOx) и твердых частиц (РМ) в выхлопных газах двигателя.


наверх