空運發動機添加劑輸送系統的製作方法

2023-05-12 23:40:06 1

空運發動機添加劑輸送系統的製作方法
【專利摘要】一種將添加劑引入到發動機的進氣系統中以便克服由燃料中的添加劑的配製物所造成的各種問題中的一個或多個問題的方法。該方法基於與發動機的操作相關的信息來控制添加劑的量、氣溶膠粒度和引入時機中的至少一個。引入的添加劑形成空氣-添加劑混合物並且由進氣系統中的氣流運送到發動機的燃燒腔室。本發明的另一方面為一種添加劑引入系統，其包括：用於添加劑的一個或多個容器；用來確定添加劑的量、氣溶膠粒度和引入時機中至少一個的控制系統；以及用於在控制系統的控制下將添加劑引入到進氣系統中的裝置。
【專利說明】空運發動機添加劑輸送系統
【技術領域】
[0001]本發明針對於經由進氣系統將添加劑引入到發動機的燃燒腔室的方法和系統。
【背景技術】
[0002]傳統地，在將燃料泵送到車輛的燃料箱或其它裝置中之前，將添加劑添加到燃料。以此方式配製的添加劑包通常在延長的儲存周期經歷全範圍的環境條件。燃料/添加劑混合物必須在整個運輸、搬運和儲存周期保持基本上均勻並且因此必須被配製為耐受極端熱和冷、變化的溼度水平等。另外，添加劑包必須輸送多種成分，這些成分必須彼此相容以便配製在燃料中。另外，某些添加劑可能會對燃料箱或燃料輸送系統造成損害，例如損壞密封件和墊圈。這些問題常常對於指定用於燃料中的添加劑施加了顯著的約束。
[0003]還存在燃料添加劑的配製物的其它限制。例如，燃料配製者可能不希望將某些添加劑包括於特定燃料中，因為包括添加劑造成燃料成本增加。另外，燃料配製者可能將其自身的成分引入到燃料中或者特定燃料可能包含某些潛在反應性組分，從而對於引入可能潛在地與如此的成分反應的其它的添加劑造成另外的相容性問題。例如，燃料可包含反應性組分，諸如乙醇、醚、脂肪酸酯、酸性腐蝕抑制劑、減阻聚合物、酚抗氧化劑、蠟抗沉降添加齊U、濁點降低劑、芳香胺類、有機硝酸鹽、有機金屬辛烷增強子和反應性二烯、噻吩、過氧化物和多核芳香烴。而且，當所希望的燃料的處理率超過了位於燃料終端的燃料添加劑添加系統的容量時，可由燃料配製者拒絕添加劑。
[0004]如上文所討論，某些很期望的添加劑當用於燃料添加劑配製物中時不太理想。這些燃料添加劑或混合劑尚未實現它們全部的潛力。如此限制的某些示例例如在美國專利第7，846，224號中討論，其中，指出了某些摩擦改良劑可能在低溫與燃料或燃料中可能存在的其它添加劑不相容或者不能溶解於燃料或燃料中可能存在的其它添加劑。蠟狀材料是優良的摩擦改良劑，但在燃料中具有有限的溶解度。
[0005]存在某些已知的涉及將某些組成引入到發動機的進氣系統中的方法。如此的方法的示例可以見於例如美國專利第4，377，135,7, 146,938,5, 282,445,6, 152,099以及6，523，530 號。
[0006]這些現有技術方法大都不旨在解決或避免當將燃料添加劑配製到燃料中時可能遇到的相容性或溶解度問題。此外，在這些現有技術方法中許多方法中使用的控制機制受到顯著缺陷並且因此通常不適合於控制被引入到進氣系統中的添加劑的量、氣溶膠粒度和/或時機以便提供最佳的益處。

【發明內容】

[0007]在第一方面，本發明旨在將添加劑引入到發動機的進氣系統中。該方法確定添加劑的量、氣溶膠粒度和/或引入時機。引入的添加劑由進氣系統中的氣流運送到發動機的燃燒腔室，在發動機的燃燒腔室中，添加劑與燃料混合併燃燒。這些添加劑由於這種方法可改善發動機的性能或者而提供其它有益效果。[0008]在一方面，基於選自下列的信息來確定所述至少一種添加劑的量、氣溶膠粒度和/或添加時機:燃料類型、即將來臨的路況、辛烷值、十六烷值、空氣-燃料比、氣候條件、高度、發動機負荷、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、排放水平、空氣氧含量、歧管真空壓力、輪胎壓力、用戶輸入、驅動器特徵、閥時機、微粒捕集起燃、混合動力系策略、技術員輸入及其任何組合。
[0009]在另一方面，可以通過發動機的進氣系統將添加劑引入到發動機的燃燒腔室用於選自下列的目的:淨化、摩擦改良、摩擦減小、改善的燃料經濟性、更改辛烷值、更改十六烷值、點火延遲、點火加速、沉積減少、去垢、清潔、酸中和、發動機冷起動改善、影響潤滑油洩放間隔、抗氧化性、油添加劑補充、在燃燒腔室中的燃料/空氣-添加劑混合物中的過氧化物減少、腐蝕抑制、抗沉降、濁點降低、抗磨損、爆震減少及其組合。
[0010]本發明的另一方面在於提供一種添加劑引入系統，其包括:用於容納一種或多種添加劑的至少一個容器；用於控制一種或多種添加劑的量、氣溶膠粒度和/或引入時機的控制系統；以及，用於將一種或多種添加劑引入到發動機的進氣系統中的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1描繪了根據本發明用於將一種或多種添加劑引入到發動機的進氣系統中的示例性添加劑引入系統。
[0012]圖2描繪了本發明的備選實施例，其中兩種或更多種添加劑被進給到進氣系統。
[0013]圖3描繪了在空運添加劑進給到非點燃發動機的情況下機動發動機摩擦測試(也被稱作「旋轉控制(SpinMaster)測試」)在600至1500 rpm的結果。
[0014]圖4描繪了用於示例5中的US EPA FTP-75城市驅動循環。
[0015]圖5描繪了用於示例5中的US EPA HwFET高速驅動循環。
【具體實施方式】
[0016]出於說明目的，通過參考各種示例性實施例而描述了本發明的原理。儘管本發明的某些實施例在本文中具體地描述，本領域普通技術人員將易於認識到相同的原理同樣可適用於並且可採用於其它系統和方法中。在詳細地解釋本發明的公開實施例之前，應了解本發明在其應用中並不限於圖示的任何特定實施例的細節。此外，本文所用的術語是出於描述目的而不是限制目的。而且，儘管參考以某次序在本文提出的步驟而描述了某些方法，但在許多情形下，這些步驟可以以任何次序執行，如本領域技術人員所認識的那樣；因此新穎的方法不限於本文所公開的步驟的特定布置。
[0017]必須指出的是如在本文和所附權利要求中所用的單數形式「一」、「一個」和「該」也包括復指，除非上下文清楚地指示。而且，術語「一」(或「一個」)、「一個或多個」和「至少一個」可在本文中互換地使用。術語「包括」、「包含」、「具有」和「由…構成」也可互換地使用。
[0018] 本發明提出了將某些添加劑引入到發動機的進氣系統中，發動機的進氣系統然後將添加劑運送到燃燒腔室，在該燃燒腔室中，添加劑可以與燃料混合或備選地轉移到燃燒腔室的內表面以例如改善摩擦、降低磨損和/或中和酸。將添加劑引入到進氣系統以隨著空氣輸送到燃燒腔室而不是將如此的添加劑配製到燃料中，提供了在下文中更詳細描述的若干優點。
[0019]本發明的方法可被採用以緩解或避免當將添加劑配製到燃料中時可能遇到的相容性和/或溶解度問題。如此的問題可涵蓋在添加劑包中的一種或多種添加劑之間的不相容，以及當試圖將添加劑包溶解或分散於燃料組成中時的溶解度問題。將添加劑引入到進氣系統也避免了將添加劑預先配製到燃料中的需要和隨後儲存燃料/添加劑混合物的需要，從而避免了如此的混合物潛在儲存穩定性問題。添加劑也可維持在受控制的環境中直到使用，因為它們並未預先配製於燃料中並且因此可避免可能由於燃料/添加劑混合物向燃料儲存和運輸中遇到的各種環境條件暴露而引起的潛在問題。
[0020]本發明也可被採用以改善發動機性能、改善燃料效率、更高效地使用添加劑、改善或更改燃燒、清潔發動機零件和潤滑發動機零件。從下文的描述，本發明的其它用途將對於技術人員明顯。
[0021]本發明的一方面在於經由進氣系統將添加劑引入到發動機的燃燒腔室的方法。本發明的另一方面在於一種輸送系統，其用於經由進氣系統將添加劑引入到發動機的燃燒腔室中。本發明的又一方面涉及控制引入到進氣系統中的添加劑的氣溶膠粒度。氣溶膠粒度指被引入到進氣系統中的處於液體、霧或氣溶膠形式的添加劑或添加劑配製物的粒度。
[0022]本發明的系統和方法可作為內置的特點而實施於新車輛中或者可以通過以實施本發明的系統和方法所需的裝備來改裝現有車輛而實施於現有車輛中。
[0023]根據本發明經由進氣系統輸送的添加劑可用於多種目的，包括但不限於:淨化、摩擦改良、摩擦減小、改善燃料經濟性、更改辛烷值、更改十六烷值、點火延遲、點火加速、沉積減少、去垢、酸中和、發動機冷起動改善、影響潤滑油洩放間隔、抗氧化性、在燃燒腔室中的燃料/空氣-添加劑混合物中的過氧化物減少、腐蝕抑制、抗沉降、濁點降低、抗磨損及其任何組合。
[0024]適合於本發明的添加劑包括可改善發動機性能或提供某些其它有益效果的任何組成。合適添加劑包括但不限於:改善排放後處理效率的添加劑，諸如如下添加劑:淨化自由基或其它有害材料、改良摩擦、更改或改善燃料經濟性、更改辛烷值、更改十六烷值、例如通過更改燃燒效率而影響燃料燃燒、減少沉積諸如直噴式汽油(DIG)進閥沉積(IVD)、諸如在DIG上清潔進氣系統、清潔DIG外部噴射器、減少進閥沉積(IVD)、中和在燃燒期間或燃燒之後形成的酸、改善發動機冷起動、影響潤滑油洩放間隔、提供抗氧化效果、減少燃燒腔室中壓縮燃料混合物中的過氧化物、改善燃料點火、更改或控制由燃料燃燒生成的排放諸如NOx排放、改善總發動機操作和減少發動機系統諸如缸、燃料噴射器和進氣/排氣閥中的燃料沉積。
[0025]添加劑可以呈固體、氣體和液體的形式。如果添加劑為固體，通常，它們將呈適合於夾帶於發動機的進氣系統的氣流中的形式。例如，可採用呈微粒、納米微粒、毫微微粒或其混合物形式的固體添加劑。備選地，固體添加劑可懸浮於液體或氣態載劑中，使得它們能由發動機的進氣系統運輸到燃燒腔室。此外，懸浮體也可包括半溶性材料，諸如膠體、凝膠和分散體。
[0026]液體添加劑也可被引入到發動機的進氣系統中。在一實施例中，添加劑本身為液體材料。在另一實施例中，液體懸浮液或納米微粒、微粒和/或毫微微粒的分散體可被採用作為液體添加劑。液體添加劑也可呈乳濁液、共沸物或呈兩種不同相的材料的混合物的形式。
[0027]氣態添加劑，諸如從揮發性材料得到的那些，也可與進氣系統的氣流混合併且輸送到燃燒腔室。這提供定量氣態添加劑的靈活性以及在燃燒腔室中如此的添加劑與燃料的很好混合。
[0028]點火延遲劑為適用於本發明的添加劑的一個示例性類別。點火延遲劑的某些示例包括辛烷改善劑、二茂鐵、芳香胺類、高辛烷精煉廠混合流、甲基環戊二烯三羰基錳(MMT)、丙醇、甲醇、丁醇、乙醇、充氧劑諸如MTBE和ETBE，以及四乙鉛。例如當汽油燃料具有可改善的辛烷值或柴油燃料具有可改善的十六烷值時，可使用點火延遲劑。
[0029]適用於本發明的添加劑的另一示例性類別為點火加速劑。例如當燃燒汽油或柴油燃料的發動機準許點火加速時，可使用點火加速劑。點火加速劑的示例包括丙酮、乙醇、有機硝酸鹽、過氧化物和過氧化酯。在又一示例中，加速劑和/或延遲劑的組合適用於本發明。
[0030]清潔劑也可以在本發明中用來清潔例如進氣系統、閥、燃燒腔室及由氣流和/或燃料/空氣混合物接觸的發動機的任何其它零件。在一方面，用於本發明中的清潔劑可以是金屬清潔劑。合適金屬清潔劑可包括鹼性或鹼土金屬的油溶中性或高鹼性鹽和以下酸性物質中的一種或多種(或其混合物):(1)磺酸、⑵羧酸、⑶水楊酸、⑷烷基酚、(5)硫化烷基酚、以及(6)有機磷酸，特徵為至少一個直接碳-磷鍵連接。如此的有機磷酸可包括通過處理烯烴聚合物(例如，具有約1000分子量的聚異丁烯)與磷化劑而製備的那些，磷化劑為諸如三氯化磷、七硫化四磷、五硫化二磷、三氯化磷和硫、白磷和硫滷化物或硫代磷酉先氯(phosphorothioic chloride)。
[0031]適用於本發明的添加劑的另一示例性類別是摩擦改良劑。摩擦改良劑可用來更改發動機的各個零件的摩擦特徵。摩擦改良劑可從適用於賦予潤滑組成這種功能的許多合適化合物和材料進行選擇。摩擦改良劑的非限制性示例包括長鏈亞烴基胺、長鏈烷基磷酸酯、蠟和二硫代氨基甲酸鹽類。許多如此的改良劑討論於美國專利第5，344，579,5, 372，735、5，441，656和7，759，294以及US 2010/0006049號，這些專利以引用的方式合併到本文中。示例性摩擦改良劑包括游離脂肪酸，單體酸、二聚酸和三聚酸的混合物，椰油醯胺二乙醇胺類，乙氧基化或丙氧基化二乙醇胺類，脂肪酸的羥基和二羥基烷基胺類，脂肪酸的烷基胺類，脂肪酸的烷基酯類，脂肪酸羥基和二羥基烷基酯類(例如甘油酯類)，脂肪酸的烷基胺鹽類，羥基乙醯胺類，醚胺類，合成酸類和各種二乙醇胺類。
[0032]適用於本發明的添加劑的另一類別是燃燒改善劑。合適燃燒改善劑的示例包括稀土氧化物諸如氧化鈰、MMT、充氧劑和類似材料、有機硝酸鹽和基於鈦、鑰、錳、鎢、鉬、鈀、鈰、鋯和錫的有機金屬添加劑。
[0033]可適用於本發明的添加劑的又一類別是柴油燃料添加劑。示例包括滅微生物劑、反乳化劑、抗氧化劑、防沫添加劑、過氧化物和低溫操作性添加劑。適用於本發明的添加劑的再一類別是用來減少廢氣後處理裝置諸如催化轉化器的汙染的添加劑類別。如此的添加劑的示例包括淨化劑。可需要淨化在廢氣中的磷、硫和鉛以保養催化轉化器。一類有效淨化劑為鶴化合物，其可以將廢氣中的憐、硫和鉛轉化為憐Ife鹽、硫化物和鶴Ife鉛。此外，硫淨化劑可包括能與硫化氫、硫醇、烷基、二硫化物和聚硫化物起反應並且將它們轉化為更加良性的含硫化合物的任何化合物。示例性硫淨化劑包括胺類，醛類或醛供體與胺類或胺供體的反應產物，諸如亞胺、三嗪、胺-醛聚合物等或者能與有害含硫組分諸如硫化氫、硫醇等起反應的任何其它化合物或者其混合物或組合。
[0034]用於減少本發明中的沉積的添加劑包括曼尼希(Mannich)、PIB-胺、聚醚胺和丁二醯亞胺型及其混合物。丁二醯亞胺包括烷基丁二醯亞胺，其包括通過使烯基丁二酐、酸、酸-酯或低級烷基酯與含至少一個伯胺基的胺反應而獲得的反應產物。這些清潔劑可以與流化劑(其充當輔助清潔劑)一起組合配製，並且用於防止低溫進閥粘附。
[0035]如在美國專利第4，857，214,5, 242，613和6，096, 691號中所公開的抗磨損和/或極壓劑也可以用於本發明中。特別合適的抗磨損劑為描述於US 2008/0223330 Al中的鈦基抗磨損劑和因此其也可根據本發明使用。合適抗磨損劑包括含磷抗磨損劑諸如二烷基二硫代磷酸金屬鹽和鈦基抗磨損劑。
[0036]可用於本發明的添加劑的另一類別為酸性材料諸如酸性燃燒副產物的中和劑。例如，在燃燒過程中，水與硫可組合以形成硫磺酸，或者乙醇和水可組合以形成乙酸和/或甲酸，乙酸和/或甲酸可以經由經過活塞環的竄漏而轉移到曲軸箱中。可從總鹼值(TBN)的含灰或不含灰的源選擇示例性酸中和劑。如此的材料為本領域技術人員熟知的。
[0037]適合於本發明的添加劑的其它類別包括以下添加劑。密封溶脹劑描述於例如美國專利第3,974, 081和4，029，587號中。合適抗氧化劑描述於美國專利第5，559，265、6，001, 786,6, 096, 695和6，599，865號中。適合於本文所描述的組成和添加劑的泡沫抑制劑陳述於美國專利第3，235，498,3, 235，499和3，235，502號中。合適的生鏽或腐蝕抑制劑描述於美國專利第 2，765，289,2, 749，311,2, 760，933,2, 850，453,2, 910，439,3, 663，561、3，862，798以及3， 840，549號中。合適粘度指數改善劑和用於製作它們的過程教導於例如美國專利第 4，732，942,4, 863，623,5, 075，383,5, 112，508,5, 238，588 以及 6，107，257號中。合適多功能粘度指數改善劑教導於美國專利第4, 092, 255,4, 170, 561,4, 146,489、4，715，975,4, 769，043,4, 810，754,5, 294，354,5, 523，008,5, 663，126,5, 814，586 以及6，187，721號中。合適乳化劑描述於美國專利第4，444，654和4，614，593號中。
[0038]而且，可採用補充耗盡的發動機油、延長油壽命和改善發動機效率的添加劑。這是因為本發明的方法的某些方面，諸如氣溶膠粒度控制可用來允許或增強添加劑到油或曲軸箱的轉移。示例包括摩擦改良劑，諸如甘油單油酸酯(GMO);抗磨損添加劑諸如二烷基二硫代磷酸金屬鹽，包括至少二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP);清潔劑，諸如中性或高鹼性磺酸鈣；無灰添加劑，其提供總鹼值(TBN)源；以及，分散劑丁二醯亞胺，其全都在洩放間隔結束很早之前從儲槽耗盡。
[0039]可以引入於進氣系統的其它添加劑可包括例如潛在反應性添加劑，諸如減阻聚合物，蠟抗沉降添加齊?、濁點降低齊?、芳香胺類、有機硝酸鹽、有機金屬辛烷增強子、反應性二烯以及噻吩類。經由進氣系統將這些潛在反應性化合物引入可能通過從燃料移除這些潛在反應性組分而減少可配製於燃料本身中的其它燃料添加劑的相容性問題。
[0040]在一實施例中，在燃燒腔室中與(多種)添加劑混合的燃料可包括例如烴燃料諸如但不限於柴油燃料、噴氣燃料、乙醇、醚、煤油、低硫燃料、合成燃料諸如費託燃料(Fischer-Tropsch fuels)、液化石油氣、船用油、氣-液(GTL)燃料、煤-液(CTL)燃料、生物-液(BTL)燃料、高浙青質燃料、從煤得到的燃料(天然、清潔和石油焦)、基因工程生物燃料和農作物及其提取物、天然氣、丙烷、丁烷、無鉛馬達和航空汽油和所謂的再配製汽油，其通常包含汽油沸程的烴類和可溶於燃料的氧合混合劑，諸如乙醇、醚及其它合適含氧有機化合物。本文的柴油燃料意謂涵蓋選自下列的至少一種或多種燃料:柴油燃料、生物柴油、從生物柴油得到的燃料、合成柴油及其混合物。
[0041]在另一實施例中，(多種)添加劑被引入到燃燒腔室但無需與燃料混合以實現它們的預期的功能。例如，如果引入添加劑以潤滑燃燒腔室的一個或多個零件，其無需與燃料混合以實現這個目的。例如，當燃料不存在時，例如，在將燃料引入之前，添加劑可以被引入到燃燒腔室，如在DIG或柴油發動機中。
[0042]在一實施例中，燃料可在其中包含一種或多種常規燃料添加劑和/或添加劑包。因此，通過將某些添加劑與燃料預混合而將某些添加劑輸送到發動機的燃燒腔室同時將一種或多種其它添加劑經由進氣系統輸送到發動機的燃燒腔室在本發明的範圍內。
[0043]在本發明中，添加劑被引入到發動機的進氣系統中，在進氣系統中，添加劑與進氣系統所引入的空氣混合以形成空氣-添加劑混合物。在進氣系統中的任何位置可以適合於引入添加劑。示例性適用位置包括發動機的正曲軸箱通風(PCV)管線或歧管。本發明的目的在於允許發動機的進氣系統中的氣流將添加劑運送到發動機的燃燒腔室。以此方式，添加劑無需遇到燃料或者可能存在於燃料中的其它添加劑，直到在燃燒腔室中氣流與燃料混合。以此方式，不可溶於燃料中的添加劑可經由進氣系統引入以避免溶解度問題。不與燃料和/或可能存在於燃料中的其它添加劑相容的添加劑可引入到進氣系統中以便避免如此的相容性問題。這可以允許使用在其他情況下不適合於包括於燃料中的添加劑或者利用更廉價的添加劑。
[0044]本發明的另一優點在於引入與氣流接觸的氣流處理發動機部件中的添加劑。如果經由燃料引入相同的添加劑，則添加劑將不處理與氣流接觸的部件，例如進氣系統。這提供了清潔進氣系統的潛力以及通過將各種添加劑直接引入到氣流而不是在燃料中包括如此的添加劑而更改到燃燒腔室的氣流的組成的潛力。
[0045]經由進氣系統引入某些添加劑的另一原因特別有利於改善活塞和需要潤滑的相關聯表面的潤滑。下文的示例I至6提供了該優點的證據。使用空運摩擦改良劑獲得了特別優良的結果，包括燃料使用中的顯著減少/燃料經濟性的改善和發動機扭矩的顯著減小。例如，經由例如直噴式汽油發動機和柴油發動機中的氣流而引入的潤滑添加劑在活塞的下衝程被引入，而經由燃料混合物而引入的潤滑成分在活塞的下衝程(壓縮衝程)被引入。在活塞的下衝程將潤滑成分引入可被採用以增加與需要潤滑的表面的接觸時間以及允許潤滑成分接觸需要潤滑的表面的更大部分。
[0046]本發明提供一種用來控制氣溶膠粒度的器件和方法，氣溶膠粒度可以用來便於各種添加劑的某些功能。例如，添加劑可以作為液體、霧或氣溶膠輸送到空氣系統，氣溶膠具有足夠大的粒度使得添加劑將由其自身的動量被推進以使之離開進來的燃燒空氣並且當空氣/添加劑混合物被引入到燃燒腔室時碰撞燃燒腔室的內表面。由於以下現實而允許這種情況:經由進氣系統的輸送造成在活塞的進氣衝程期間導入添加劑，允許這些更大的粒度的添加劑行進通過燃燒腔室並且由於它們導入時的動量而碰撞內表面。這將增加添加劑到油層的轉移並且因此也允許油添加劑補充。以此方式，某些添加劑可選擇性地輸送到燃燒腔室的內表面而不是僅燃燒腔室中的燃料/空氣混合物。這可適用於摩擦改良、酸中和、抗磨損、清潔和/或油添加劑補充。[0047]本發明的另一優點在於其允許獨立於燃料流而進行添加劑定量。這提供更大的靈活性，因為其允許精確地控制添加劑定量的時間，並且允許控制添加劑定量的量、氣溶膠粒度和/或時機。例如，變得能以更靈活的方式定量添加劑，諸如通過周期性定量、非線性定量以及間歇定量或者根據需要準時定量，其全都獨立於通向燃燒腔室的燃料流。而且，添加劑定量可以獨立於各種發動機事件進行，諸如噴射時機、曲軸時機、閥打開、爆震和點火。因此，變得能根據在給定時間發動機的特定需要來定製添加劑定量。而且，在某些情形下，可以僅通過按需定量添加劑來實現添加劑使用的顯著減少，從而避免不必要的添加劑定量，其可能由於將添加劑包括於燃料供應中的更不精確的方法造成。
[0048]本發明的又一優點在於其允許添加劑配製物中的改變而不會造成燃料中的穩定性問題或者必須再配製燃料。例如，可更改在給定時段供應到燃燒腔室的添加劑的濃度或量，而不必再配製燃料。而且，如果兩種或更多種添加劑被供應到進氣系統，則添加劑可以隨著時間被再配製為不同的混合物，而無需再配製燃料。另外，可以在本發明的添加劑供應系統中的容器中以另一添加劑來替換特定添加劑，而無需更改燃料組成，從而允許在發動機的壽命期間在不同的時間使用新的或不同的添加劑。最後可根據在特定時間的特定需要來改變添加劑的氣溶膠粒度。這允許添加劑配製和使用中的顯著更大的靈活性。
[0049]本發明的再一優點在於允許使用微粒添加劑，因為微粒添加劑在引入到進氣系統之前可夾帶於氣流中或者可在載劑中懸浮或分散。這通過避免由於如此的添加劑存留在燃料混合物中超過延長時段可能所致的不充分混合、分離或沉澱引起的潛在不均勻性問題而提供如此的添加劑的定量的更好控制。由於相同原因，本發明允許使用多相添加劑，如果添加劑經由燃料引入，則多相添加劑將會造成問題。
[0050]在某些情況下，相對於經由直噴來添加添加劑或者將添加劑包括於燃料或油中，經由進氣系統定量添加劑可用來改善添加劑到系統的潤滑劑的轉移。下文的示例I證明了使用空運摩擦降低劑的該理念。以此方式，與例如通過將添加劑直噴到燃燒腔室相比，通過經由氣流引入添加劑，可更高效地改變潤滑劑的總鹼值或抗氧化性。
[0051]由進氣系統中的氣流將添加劑運送到發動機的燃燒腔室中，其中，空氣-添加劑混合物與燃料混合以形成燃料/空氣-添加劑混合物。混合物可以包括直接轉移到存在於缸壁上的油層中的添加劑。然後燃燒剩餘混合物。
[0052]通過使用例如噴灑器、噴射器和/或霧化器，可將液體添加劑或液體添加劑配製物作為霧噴灑到氣流中或以霧化形式噴灑到進氣系統中。液體添加劑優選地呈小液滴或氣溶膠微粒的形式，小液滴或氣溶膠微粒可容易地由進氣系統中的氣流運送到燃燒腔室。可控制氣溶膠粒度以影響添加劑成分的輸送和效果。任何合適載體可用於如此的液體添加劑配製物中，其包括有機載體、水基載體及其混合物。可控制添加劑成分和/或添加劑添加的其它參數，包括例如滲透、動量、飛行時間和揮發程度以改善添加劑添加、運輸、混合和/或性能。
[0053]添加劑可可選地被霧化。霧化液滴很小並且因此能與氣流和最終燃燒腔室中的燃料混合以形成更均勻的混合物。這可用來實現添加劑更高效的使用。可採用各種類型的霧化，包括電子/電荷霧化、超聲處理和空氣衝擊霧化。
[0054]用於霧化液體添加劑的裝置可為任何合適裝置。某些示例性霧化裝置包括霧化噴灑噴嘴、霧化噴射器、超聲波儀(sonicator)、電子/電荷霧化裝置和空氣衝擊霧化器(諸如單流體霧化器、雙流體噴嘴或旋轉霧化器或輪霧化器)。也可採用壓力噴嘴、氣動噴嘴或聲波噴嘴，只要獲得適當氣溶膠粒度和噴灑圖案。合適霧化噴嘴的選擇可取決於添加劑的粘度及其它特徵並且在技術人員的能力內。
[0055]也可可選地揮發添加劑。在本發明中可使用各種揮發裝置。可通過熱、壓力膨脹或其它合適常規手段來實現揮發。例如，可以以高溫火焰或氣體等離子體焰炬來揮發添加齊U。在另一示例性實施例中，可使用連續操作的一對揮發裝置，第一個揮發裝置在壓力下操作並且第二個揮發裝置在真空下操作。本發明的系統可可選地包括一個或多個揮發腔室。
[0056]以懸浮液或乳濁液形式採用的添加劑可以以如此的形式儲存或者通過由本發明的系統混合兩種或更多種成分而按需配製懸浮液或乳濁液。因此，本發明的系統可以包括兩個或更多個儲存容器、混合腔室和混合器以用於配製呈混合物、懸浮液或乳濁液形式的添加劑。
[0057]微粒添加劑可以以懸浮液或乳濁液定量或者可以以粉末形式直接定量到氣流。在一實施例中，本發明的系統包括適合於計量微粒添加劑用於引入到氣流的計量裝置。在另一實施例中，當需要微粒添加劑時，氣流的一部分可被導向通過微粒添加劑的容器以在氣流中夾帶微粒添加劑的至少某些。包含夾帶的添加劑的氣流的部分然後可重新導向回到進氣系統。在該實施例中，通過基於可由特定氣流量夾帶的添加劑量控制被重新導向經過微粒添加劑的容器的空氣量，從而控制添加劑量。
[0058]當採用多種添加劑時，添加劑可由單獨引入裝置單獨地引入到進氣系統中。備選地，添加劑可混合併且然後作為混合物引入到進氣系統中。本發明的系統可包括用於在多種添加劑引入到進氣系統之前混合多種添加劑的混合裝置以及用於計量待採用的添加劑中的每一種的特定量的一個或多個計量裝置。混合裝置可為適合於混合添加劑的任何類型，諸如混合腔室、靜態混合器、動態混合器、或者任何攪動預混合腔室。
[0059]多種添加劑可容納於單獨容器中或者同一容器中的單獨隔室中。一種或多種添加劑引入裝置諸如噴灑器、計量裝置、噴射器或其它合適器件可與容器可操作地相關聯以控制氣溶膠粒度和/或將添加劑從容器輸送到氣流或者用於製備添加劑混合物的混合裝置。
[0060]某些添加劑可以需要例如在冷天氣中加熱以降低添加劑的粘度。因此，本發明的系統可可選地包括用於加熱添加劑中的一種或多種的加熱機構或者一個或多個容器，添加劑根據需要容納於該容器中。
[0061]本發明的重要優點之一是因為添加劑經由氣流引入並且無需與燃料預混合，可由控制系統精確地控制添加劑引入到進氣系統和/或燃燒腔室。控制系統可調節到進氣系統中的添加劑的量、引入時機和氣溶膠粒度中的至少一個。此外，當多種添加劑用於本發明中時，每種添加劑可可選地由控制系統獨立地調節。
[0062]在圖1中示出了根據本發明用於將一種或多種添加劑引入到發動機14的進氣系統12的示例性添加劑引入系統。在此系統中，添加劑成分儲存於容器16中，添加劑可以是單種添加劑、兩種或更多種添加劑的混合物或者包含一種或多種添加劑的配製物。計量裝置18被採用以計量從容器16到進氣系統12的添加劑量，進氣系統12將計量的添加劑量運送到例如發動機14的燃燒腔室。圖1中的箭頭指示了添加劑運輸方向。
[0063]計量裝置18可將添加劑進給到進氣系統12中的任何合適位置。任何合適的常規計量裝置18被採用以從容器計量所需的添加劑量並且將其進給到氣流系統。在某些情況下，如果添加劑為可希望與進氣系統12的表面接觸的類型，例如用於清潔進氣系統12的清潔劑，則可希望將添加劑進給到進氣系統12的進氣埠附近的位置。在其它情況下，如果添加劑為在燃燒腔室中實現其主要功能的類型，例如，影響燃燒的添加劑、潤滑添加劑等，則可希望將添加劑進給到進氣系統12靠近燃燒腔室的位置。如果兩種或更多種添加劑被進給到進氣系統12，則不同的添加劑可進給到進氣系統的不同位置以考慮這些因素並且控制如此的添加劑需要由氣流運輸的距離。
[0064]圖1的添加劑引入系統也可包括控制系統20。控制系統20經由連接件22可操作地連接到計量裝置18以便能從容器16到進氣系統12控制量、添加劑引入時機和氣溶膠粒度中的至少一個。圖1所示的控制系統20也由數據連接件24連接到傳感器26以獲得關於發動機14的操作條件的數據，將基於這些數據進行由控制系統20進行的控制確定。這可通過使用常規傳感器來實現，常規傳感器可感測發動機14的各種操作參數。
[0065]控制系統20可促動添加劑閥以分配包括於添加劑容器中的添加劑。因此，控制系統20可促動添加劑閥以選擇性地添加不同添加劑。當添加劑為液體時，控制系統可促動添加劑閥以從添加劑容器分配液體。添加劑容器可在壓力下分配液體。例如，控制系統20可促動壓力源諸如泵以將液體添加劑噴射到進氣口中。液體添加劑可具有粘度範圍。
[0066]在圖2中示出了本發明的另一實施例。在該實施例中，兩種或更多種添加劑被進給到進氣系統12的不同位置並且由進氣系統12中的氣流運送到發動機14的燃燒腔室。同樣，圖2中示出的箭頭指示添加劑運輸方向。在圖2的系統中，第一添加劑成分儲存於容器16上並且由計量系統18計量到加熱器28以揮發添加劑成分。然後將揮發添加劑成分進給到進氣系統12用於運輸到發動機14的燃燒腔室。計量裝置18經由連接件22連接到控制系統20。控制系統20還經由連接件22控制計量裝置18。
[0067]在圖2的實施例中，控制系統20被配置成經由數據連接件24從傳感器26獲得關於發動機14的操作條件的數據。可以根據需要採用一個或多個傳感器26。此外，控制系統20被配置成獲得關於設備的電子控制模塊(ECM) 44的數據，其中，發動機14經由數據連接件43安裝。控制系統20也被配置成經由數據連接件46從全球定位系統(GPS)獲得數據。從這些源獲得的數據可個別地或組合地用於控制圖2的添加劑引入系統的各個計量裝置 18,38 和 48。
[0068]圖2的實施例也能通過使用第二計量裝置38將第二添加劑成分從第二容器36進給到進氣系統12。第二計量裝置38也經由連接件42連接到控制系統20使得第二計量裝置38也被控制系統20控制。相同或不同的數據或控制算法可由控制系統20使用來控制第二計量裝置38用於控制其它計量裝置18、48。通常，不同的數據和控制算法用於控制不同添加劑成分的計量以提供添加劑引入系統的操作中的最大的靈活性。
[0069]在圖2的實施例中，由第二計量裝置38將第二添加劑成分計量到混合裝置30，其中在進給到進氣系統12之前，第二添加劑成分與第三添加劑成分和/或載劑諸如懸浮劑預混合。在進給到混合裝置30之前，由第三計量裝置48將第三添加劑成分從第三容器46計量到霧化器49。第三計量裝置48也由連接件47連接到控制系統20使得也可由控制系統20控制第三計量裝置48。系統部件的各種其它實施例和組合是可能的並且在本發明的範圍內。
[0070]在另一實施例中，本發明為機電系統，機電系統被設計成將化學品輸送到發動機的燃燒腔室，獨立於燃料或發動機油。該系統包括安裝於進氣系統中的一個或多個霧化裝置，其被定製為通過控制液滴或氣溶膠粒度而將化學品經由燃燒空氣輸送到燃燒腔室中。根據具體預期應用，由噴射裝置的設計來賦予液滴或氣溶膠粒度。例如，由於動量效果，將產生更大或更重的液滴以確保摩擦改良化學品更好地直接輸送到缸壁，而對於需要與燃燒空氣和噴射燃料充分混合的燃燒改善化學品而言，將產生超細氣溶膠。
[0071]目前建置的許多發動機採用質量流量計和/或發動機控制計算機以實現燃料與空氣的適當化學計量混合物以及收集關於發動機和/或車輛及其操作的各種不同類型的信息。本發明可以與這些現有系統組合以提供獨立於空氣和燃料而在添加劑中計量的噴射系統。例如，眾所周知，當發動機速度較低並且負荷較高時，摩擦最高。在這些條件下噴射正確量的摩擦改良化學品可用來提供比利用燃料輸送的摩擦改良劑的目前可能更大的摩擦降低。
[0072]在直噴式汽油發動機(DIG發動機)的情況下，本添加劑噴射系統可用於清潔或保持清潔進閥。這些發動機目前經歷源自PCV氣體再循環的油相關的沉積累積，因為它們不必像埠噴射發動機那樣具有汽油被噴灑到閥表面上的益處。因此，預期本發明可以通過輸送添加劑而提供DIG發動機中改善的進閥潔淨度以及改善的燃料經濟性，添加劑直接碰撞到缸壁上，這是由於氣溶膠粒度操縱，並且添加劑引入在進氣衝程上，而不是燃料，從而在燃料引入之前，允許添加劑溼潤閥表面。這些添加劑將影響瞬時燃料經濟性改善，同時也積聚於發動機油中並且導致燃料經濟性維持。
[0073]為了解決某些類型的發動機問題，可採用用於添加劑輸送的氣溶膠粒度的控制。例如，在DIG發動機中，可希望確保摩擦降低劑以將造成摩擦降低劑在燃燒腔室中從空氣脫離的形式經由進氣口進給到燃燒腔室以潤滑燃燒腔室的內表面，當空氣到達燃燒腔室中時例如呈大小足夠大以從進氣系統的氣流脫離的較大液滴的形式。以此方式，可增強添加劑到燃燒腔室的內表面上所希望的位置的輸送。該輸送選項可特別適用於清潔、酸中和、摩擦改良、抗磨損、在由添加劑接觸的表面上的沉積的控制和油添加劑補充。
[0074]在另一變型中，可選擇用於輸送添加劑的小的氣溶膠粒度以確保添加劑保持夾帶於進氣中，甚至在空氣/添加劑混合物到達燃燒腔室中時。以此方式，更大量的添加劑將在燃燒腔室中與燃料/空氣混合物混合併且並未粘附到腔室壁上。該輸送選項可特別適合於被設計用於增強或更改燃燒特徵的添加劑。
[0075]在另一方面，可以使用本發明例如來經由將氧化抑制劑輸送到進氣系統而在整個油壽命中穩定發動機油氧化，氧化抑制劑衝洗經過活塞環。本發明也可用於通過改變燃料/空氣混合物的有效瞬時抗爆震性而提供改善的燃燒。本發明也可用於實現爆震減少，其特徵可在於爆震嚴重性或頻率的減少中的一個或兩者。
[0076]在另一方面，本發明提供定製輸送添加劑用於具體目的的能力。這可以與現有發動機控制計算機整合以獨立於燃料輸送速率並且根據預定的效果圖來提供添加劑輸送。
[0077]本發明的控制系統可使用可從其所安裝的設備得到的任何信息和/或可連接到一個或多個數據搜集裝置，數據搜集裝置被具體地提供用來搜集用於控制系統的數據。也可實施本發明而無需與車輛或發動機的車載計算機控制系統或電子控制模塊對接。備選地，本發明的方法和系統可由用戶或維修人員手動控制，或者可基於用戶或維修人員輸入或者其它參數諸如經過的時間來控制。[0078]也能向本發明的系統配備一個或多個其自身的數據搜集裝置用於搜集控制所需的數據。例如，與全球定位系統的接口、用來監視經過的時間、驅動裡程、發動機起動或發動機操作的各種參數的傳感器可以包括於本發明的系統中，作為從車載計算機系統或上文列出的其它源獲得數據的備選或補充。控制然後響應於由如此的裝備搜集的數據單獨地或者與來自其它源的數據的組合。也可以使用這些各種數據搜集和控制方法的組合。
[0079]在一實施例中，控制系統將從車輛的ECM獲得數據，但數據也可從各種傳感器、GPS裝置或可用來控制添加劑引入的數據的任何其它合適源獲得。可由控制系統採用的示例性信息包括但不限於燃料類型，設備將遇到的預期的條件諸如即將來臨的路況，例如路面的坡度、類型、在路上的平均車輛速度、在路面上降水的存在等，辛烷值，十六烷值，空氣-燃料比，氣候條件諸如空氣溫度和溼度，高度，發動機負荷，發動機速度，油壓，輪速度，質量氣流速度，發動機潔淨度，排放水平，空氣的氧含量，歧管真空壓力，輪胎壓力，驅動器特徵，閥時機，微粒捕集起燃，混合動力系策略，添加劑的手動添加，缸按需運行或者停缸及其任何組合。如此的信息優選地由ECM、GPS或車輛的其它衛星連接收集，並且經由一個或多個合適數據連接而提供給控制系統。這允許實時控制添加劑添加。可選地，在一實施例中，控制系統可以是ECM的部件。
[0080]控制系統可以使用關於即將來臨的驅動條件的信息以調節添加劑引入。例如，當車輛即將爬陡坡時，控制系統可調整添加劑以微調燃燒用於爬坡。另一示例在於當車輛即將進入高速時，控制系統可調整添加劑以微調發動機操作參數用於高速驅動。
[0081]控制系統可可選地具備一個或多個傳感器來收集可用來決定添加劑的量、氣溶膠粒度和/或引入時機的信息。此外，用戶輸入可用來影響控制系統。例如，用戶可以允許從各種操作模式進行選擇諸如被設計為使燃料效率最大化的模式，使加速度或發動機輸出最大化的模式或者平衡各種因素中的一個或多個因素的模式。也可採用其它用戶輸入。控制系統可以被編程以考慮如此的用戶偏好來確定添加劑定量的時機、氣溶膠粒度和/或量。
[0082]控制系統也可具備或者產生可與發動機操作有關的本文所討論的參數的一個或多個的圖。該圖可然後當存在該圖中陳述的某些條件時與待定量的一種或多種添加劑的量和類型交叉參考。以此方式，可以基於繪製的參數自動調節添加劑定量。
[0083]控制系統可使用來自維修技術員和/或車輛操作者的其它類型的用戶輸入，優選地經由到控制系統的計算機聯接。其它類型的用戶輸入可包括經由燃料提供的燃料添加劑的類型和量，經由氣流提供的燃料添加劑的類型和量，所採用的燃料的辛烷值或十六烷值，燃料是否包含乙醇或其它類型的燃料成分，以及包含於燃料中的各種類型燃料成分的量。
[0084]在某些情況下，控制系統可以遵循並非基於所搜集的信息而是備選基於下列知識進行添加劑添加的預定程序:應在預定時間間隔引入例如用於基於油壽命算法或其它安排的維護來清潔進氣系統和修改洩放間隔的添加劑的某類型、氣溶膠粒度和/或量。例如，可採用基於經過的時間進行周期性添加劑定量。
[0085]在某些情況下，將通過手動控制將添加劑添加到進氣系統。例如，用戶能通過按壓按鈕或者以其它方式促動添加劑定量設備來定量添加劑。同樣，技術員可手動定量添加劑，例如，以周期性維修間隔，諸如結合常規換油。
[0086]各種控制模式中的每一個可彼此組合以提供定製的控制。例如，預定添加劑添加程序的使用可基於信息來與控制相組合，被設計成感測超過某些閾值的條件，可需要高於和超過已被預編程的該閾值的添加劑添加，或者如果如此的添加劑添加被確定為不必要的，防止添加劑添加。
[0087]控制系統也可以生成輸出以由維修技術員或車輛操作者查閱。如此的輸出可包括指示器，指示器指示將一種或多種添加劑中的多種添加到容器的時間。輸出也可包括由控制系統收集的數據歷史，由控制系統收集的指示車輛操作的各種參數的處理數據以及添加劑使用的歷史。輸出也可用來使添加劑的使用與諸如燃料效率、具體操作條件、驅動習慣、驅動類型、氣候條件、高度、排放水平等各種數據相關。
[0088]添加劑容器也可包括水平傳感器，其生成指示留在添加劑容器中的添加劑量的添加劑水平信號。控制系統可以基於來自傳感器的添加劑水平信號來確定留在容器中的添加劑量。備選地，控制系統可以基於開環控制來確定留在容器中的添加劑量。例如，控制系統可確定或者被提供容器中的初始添加劑量，然後基於隨著時間使用的添加劑量來確定容器中當前的添加劑量。控制系統可以基於因此獲得的添加劑水平來生成用戶輸出。
[0089]控制系統可包括數據收集模塊、確定模塊和添加劑促動模塊。接收模塊用來接收用於確定添加劑的量、氣溶膠粒度和/或添加時機所需的信息。接收模塊可從各種源接收信息並且可收集如上文所討論的很多種不同類型的信息。
[0090]確定模塊確定被引入到進氣系統的每種添加劑的量、氣溶膠粒度和/或引入時機。該確定基於使用各種算法接收的某些或全部信息的處理來做出。基於與各種添加劑、其效果和在什麼條件下希望添加它們有關的知識的當前水平，合適算法在技術人員的能力內。確定模塊也考慮所用添加劑的類型和特徵。
[0091]添加劑促動模塊經由一個或多個計量裝置(例如閥)來促動添加劑引入以使得添加劑分配到進氣系統中。添加劑促動模塊可向閥施加電壓和/或電流以促動閥分配添加劑。
[0092]添加劑促動模塊可促動添加劑閥以分配添加劑。添加劑促動模塊可向添加劑閥施加電壓和/或電流來促動添加劑閥分配添加劑。添加劑促動模塊可促動添加劑閥持續預定時段以分配預定量的添加劑。
[0093]當添加劑容器中添加劑低於預定水平時，添加劑促動模塊可提供用戶輸出。用戶輸出可包括設置代碼來通知維修技術員添加劑容器中無法獲得添加劑。用戶輸出還可包括設置指示燈來通知車輛操作者在添加劑容器中無法獲得添加劑。備選地，用戶輸出可指示留在添加劑容器中的添加劑量小於或等於添加劑閾值。
[0094]本發明適用於汽油和柴油燃燒發動機、內燃機、火花點火發動機、壓縮點火發動機、油燃燒器固定發動機、諸如風力潤輪的潤輪、排氣加味器(exhaust odorizes)。
[0095]本發明緩解了燃料添加劑的相容性和溶解度問題，其可革新添加劑配製物。例如，本發明允許使用更廉價的添加劑而不會有相容性或溶解度問題；仍可使用不適合於預添加到燃料的添加劑；或者，可單獨地使用彼此不相容的添加劑，其中一種或多種添加劑被添加到燃料，而其它添加劑通過進氣系統弓I入。
[0096]在一方面，本發明涉及一種通過發動機的進氣系統將至少一種添加劑引入到發動機的燃燒腔室的方法，包括以下步驟:
基於選自下列的信息來確定所述至少一種添加劑的量、氣溶膠粒度和/或添加時機:燃料類型、即將來臨的路況、辛烷值、十六烷值、空氣-燃料比、氣候條件、高度、發動機負荷、發動機速度、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、排放水平、空氣的氧含量、歧管真空壓力、輪胎壓力、用戶輸入、驅動器特徵、閥時機、微粒捕集起燃、混合動力系策略、技術員輸入及其任何組合；
根據所述確定步驟將所述至少一種添加劑引入到發動機的所述進氣系統中以產生空氣-添加劑混合物；
組合燃燒腔室中的所述空氣-添加劑混合物與燃料以提供燃料/空氣添加劑混合物；
以及
燃燒所述燃料/空氣-添加劑混合物。
[0097]在此實施例中，至少一種添加劑可呈選自納米微粒、微粒和毫微微粒的微粒的液體或者懸浮液的形式。引入步驟可涉及噴灑所述至少一種添加劑，作為適合於由進氣系統中的氣流運送到燃燒腔室的霧。添加劑可具有足夠小的氣溶膠粒度以確保基本上全部添加劑保留在燃燒腔室中的燃料/空氣-添加劑混合物中。該方法還可包括霧化或揮發至少一種添加劑的步驟。當添加劑為液體時，其可以具有足夠大的氣溶膠粒度以確保所述添加劑的至少一部分接觸燃燒腔室的至少一個內表面。
[0098]弓丨入步驟可將添加劑引入到所述發動機的正曲軸通風管線中。
[0099]至少一種添加劑可以包括多種添加劑並且該方法可包括在將添加劑引入到所述進氣系統中之前混合多種添加劑的額外步驟。備選地，當使用多種添加劑時，添加劑可單獨地引入到進氣系統中。
[0100]即將來臨的路況可選自路面的坡度、類型、在道路上的平均車輛速度和路面上降水的存在。
[0101]在另一實施例中，本發明涉及通過發動機進氣系統將添加劑引入到發動機的燃燒腔室的系統，包括:
容納所述添加劑的至少一個容器；
控制系統，其用來基於選自下列的信息來調節所述添加劑的添加:燃料類型、即將來臨的路況、辛烷值、十六烷值、空氣-燃料比、氣候條件、高度、發動機負荷、發動機速度、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、排放水平、空氣的氧含量、歧管真空壓力、輪胎壓力、用戶輸入、驅動器特徵、閥時機、微粒捕集起燃、混合動力系策略、技術員輸入及其任何組合；以及
響應於所述控制系統將所述至少一種添加劑引入到發動機的進氣系統中的裝置。
[0102]該系統可適於適應多種添加劑的引入。為此目的，容器可具備多個隔室來容納所述多種添加劑。備選地，多種添加劑可容納於多個容器中。該系統還可包括在將所述添加劑引入到所述進氣系統中之前混合多種添加劑的裝置。
[0103]弓I入所述至少一種添加劑的裝置可以是噴射器，其用於噴灑所述至少一種添加劑作為霧。該系統還可包括在將所述添加劑引入到所述進氣系統之前霧化所述至少一種添加劑的裝置。
[0104]在另一實施例中，該系統包括用於向所述控制系統提供從關於下列的信息選擇的信息的裝置:燃料類型、即將來臨的路況、辛烷值、十六烷值、空氣-燃料比、氣候條件、高度、發動機負荷、發動機速度、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、排放水平、空氣的氧含量、歧管真空壓力、輪胎壓力、用戶輸入、驅動器特徵、閥時機、微粒捕集起燃、混合動力系策略、技術員輸入及其任何組合。控制系統可以具備多個傳感器來收集關於安裝有所述發動機的車輛的信息。該系統還可包括用來允許用戶向所述控制系統給出指令的裝置。
[0105]還通過以下非限制性示例進一步說明本發明。
[0106]示例 示例I
在非點燃(電動)發動機執行機動發動機摩擦測試(旋轉控制測試)以根據潤滑劑性質測量附加摩擦。這是消除了諸如影響燃燒效率或發動機潔淨度的所有其它信號源的摩擦測試。
[0107]A 2008 Cadillac SRX 3.6L High Feature (HF) V6, 4-循環發動機用作測試設備。發動機合併了雙頂置凸輪軸，4閥/缸，二階段氣室導入歧管、94X85.6mm內徑&衝程，具有10.2:1的壓縮比。由變速電動馬達使發動機轉動，因為這是非點燃發動機，該測試臺配備外部油和冷卻劑溫度控制。在運行期間的油溫維持在115°C。在測試期間，發動機從600RPM斜升到2900RPM。持續地測量扭矩，同時空運摩擦降低劑添加劑的霧被直接引入到發動機的進氣歧管中。
[0108]在速度掃描期間始終保持空運摩擦降低劑的定量恆定，Hi TEC? 6457的0、90、180和270 μ L/min (可從Afton Chemical獲得的摩擦降低劑)經由注射器泵通過帕金艾爾默模型(Perkin Elmer Model) N3110109不鏽鋼空氣輔助的原子吸收噴霧器進給到發動機。進入到噴霧器的氣流被設置成在40 psig為3 SLPM。無摩擦降低添加劑經由油引入到發動機。在圖3中示出了在600至1500 rpm範圍的扭矩改善。
[0109]在下表1中示 出了相對於添加劑進給速率0，對於每種添加劑進給速率而言在600至1500 RPM範圍的平均扭矩改善。
[0110]表1-利用空運添加劑進給的扭矩降低 _
空運添加齊Il進給速率(μ L/min)扭矩的百分比改善
900.76%
1801.18%
270|l.28%
在此測試中也觀察到在某些條件下可實現高達2.5%的扭矩改善。在採用5000克新鮮
油注入的測試期間僅消耗2.7克的摩擦降低添加劑。因此，在該測試中使用的添加劑量遠
小於點燃發動機中轉移到曲軸箱油的燃料運載的摩擦降低添加劑的重量的通常25%。在此
示例中，摩擦降低添加劑到曲軸箱油的轉移是極小的，指示了摩擦降低劑可能積聚在缸中
以產生所觀察的效果。還觀察到維持某種水平的扭矩降低，即使空運摩擦降低添加劑的進
給在一段時間後關閉，進一步指示了摩擦降低劑積聚於缸中以產生所觀察的效果。
[0111]示例2
在柴油發動機上利用進給到燃燒腔室的空運添加劑來執行排放燃料經濟性測試。柴油發動機為帶有渦輪增壓器的2002 Volkswagen Jetta 1.9_L，4_缸柴油發動機。測試包括新歐洲驅動循環(NEDC)驅動循環；其中階段I表示城市驅動並且階段2表示高速驅動。車輛在測試之前使用兩個NEDC拋擲運行(throw-away run)來預熱。在測試期間測量尾管排放並且使用碳平衡來確定燃料消耗。在測試中始終採用標準化工程實踐。燃料為科爾尼亞爾管線(Colonial Pipeline) ULSD燃料。在進給空運添加劑和不進給空運添加劑的情況下進行重複測試。[0112]在帶有添加劑進給的測試期間，HiTEC? 6457 (50%溶液，可從Afton Chemical獲得)，市售摩擦降低劑經由注射器泵被噴射到車輛的進氣系統中，注射器泵進給帕金艾爾默模型(Perkin Elmer Model)N3110109不鏽鋼空氣輔助原子吸收噴霧器。到噴霧器中的氣流被設置成在60 psig為4 SLPM。在每個循環期間，添加劑定量被保持恆定。在無空運摩擦降低劑進給的測試期間，維持氣流為4 SLPM，作為控制。
[0113]在表2中示出了測試結果。在兩測試期間，與不進給空運添加劑的情況相比，進給空運添加劑的平均燃料經濟性改善在高速驅動循環為0.89%並且在城市驅動循環中為1.60%。柴油燃料消耗的減少(即，通過移除添加劑包的燃料值所計算)分別為1.46%和
2.97%。
[0114]表2.燃料經濟性改善，2002 VW Jetta
【權利要求】
1.一種用於將至少一種添加劑通過發動機的進氣系統而引入到具有進氣系統的發動機的燃燒腔室的方法，包括以下步驟: 將所述至少一種添加劑引入到發動機的所述進氣系統中以產生空氣-添加劑混合物； 將所述空氣-添加劑混合物提供給所述燃燒腔室；以及 在所述燃燒腔室中燃燒燃料； 其中所述添加劑被添加到所述進氣系統，導致選自下列的效果:淨化、摩擦改良、摩擦減小、改善燃料經濟性、更改辛烷值、更改十六烷值、點火延遲、點火加速、沉積減少、去垢、酸中和、清潔、發動機冷起動改善、影響潤滑油洩放間隔、抗氧化性、油添加劑補充、所述燃燒腔室中的燃料/空氣-添加劑混合物中的過氧化物減少、腐蝕抑制、抗沉降、濁點降低、抗磨損、爆震減少及其組合。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，至少一種所述添加劑為點火延遲劑。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述點火延遲劑選自辛烷改善劑、二茂鐵、芳香胺、高辛烷精煉廠混合流、抗氧化劑和甲基環戊二烯三羰基錳。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，引入所述點火延遲劑以改善待在所述燃燒腔室中燃燒的汽油燃料的辛烷值。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，引入所述點火延遲劑以改善待在所述燃燒腔室中燃燒的柴油燃料 的十六烷值。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，至少一種所述添加劑為點火加速劑。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述點火加速劑選自丙酮、乙醇、有機硝酸鹽和過氧化物。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，引入所述點火加速劑以改善待在所述燃燒腔室中燃燒的汽油燃料的辛烷值。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，引入所述點火加速劑以改善待在所述燃燒腔室中燃燒的柴油燃料的十六烷值。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述引入步驟包括噴灑所述至少一種添加劑作為霧以適合於由所述進氣系統中的氣流運送到所述燃燒腔室。
11.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述添加劑包括足夠小以確保基本上所有所述添加劑保留在所述燃燒腔室中的所述燃料/空氣-添加劑混合物中的氣溶膠粒度。
12.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述添加劑包括足夠大以確保所述添加劑的至少一部分接觸所述燃燒腔室的至少一個內表面的氣溶膠粒度。
13.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述添加劑為液體。
14.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述引入步驟包括將所述添加劑引入到所述發動機的正曲軸通風管線中。
15.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括基於選自下列的信息來確定所述至少一種添加劑的量、氣溶膠粒度和/或添加時機的步驟:空氣-燃料比、發動機負荷、發動機速度、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、空氣氧含量、歧管真空壓力及其任何組合。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述確定步驟還基於關於選自下列的即將來臨的路況的信息:路面的坡度、類型、在道路上的平均車輛速度以及在路面上降水的存在。
17.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述至少一種添加劑包括多種添加劑。
18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，還包括在將所述多種添加劑引入到所述進氣系統中之前混合所述多種添加劑的步驟。
19.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述引入步驟包括將所述多種添加劑單獨地引入到所述進氣系統中。
20.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述添加劑為反應性組分，當所述添加劑與所述燃料接觸時，所述反應性組分能經歷與所述燃料的一種或多種成分的化學反應。
21.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述發動機的用戶確定添加劑引入到所述進氣系統的時機。
22.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述添加劑被周期性地引入到所述進氣系統。
23.一種清潔發動機的進氣系統的方法，包括將至少一種清潔劑引入到所述發動機的進氣系統中的步驟。
24.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，通過將所述至少一種清潔劑噴灑到所述進氣系統中而將所述清潔劑引入到所述進氣系統中。
25.根據權利要求23所述的方法，還包括基於選自下列的信息來控制所述至少一種清潔劑的量、氣溶膠粒度和/或添加時機中的至少一個的步驟:空氣-燃料比、發動機負荷、發動機速度、油壓、輪速度、質量氣流速度、發動機潔淨度、空氣氧含量、歧管真空壓力及其組入口 ο
26.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，根據用戶的請求將所述清潔劑引入到所述進氣系統。
27.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述清潔劑被周期性地引入到所述進氣系統。
【文檔編號】C10L10/00GK104024620SQ201280054666
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年6月15日 優先權日:2011年9月7日
【發明者】G.H.金瑟 申請人:雅富頓公司