内燃机、燃烧系统和相关方法以及控制方法和系统技术方案

本申请所披露的实施例涉及一种内燃机、包括所述内燃机的燃烧系统和用于控制所述内燃机的操作的控制。所述内燃机可以包括一个或多个机构，所述机构用于将燃料、空气、燃料‑空气混合物或其组合直接喷入一个或多个气缸，所述控制可以操作所述机构或指导所述机构的操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机、燃烧系统和相关方法以及控制方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2014年12月29日提交的申请号为62/097,495的美国临时申请以及于2014年12月29日提交的申请号为62/097,506的美国临时申请的优先权，以引用的方式将其全部内容并入本申请。
技术介绍
本公开涉及一种可以使用气体燃料、液体燃料、固体燃料或其组合来运作的内燃机。通常，内燃机可以具有许多配置和尺寸。例如，内燃机可以具有多种活塞布置，例如，直列式配置、平面(也被称为水平对置式)配置和V型配置。另外，内燃机可以具有转子式配置。改进内燃机的配置和/或运作可以改善或提高运作效率、提高使用寿命、降低运作成本等。因此，内燃机的用户和制造者持续寻求对其改进。
技术实现思路
本申请所描述的实施例涉及一种内燃机，包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，所述能量转换机构用于将燃料在燃烧时产生的能量转换成所述输出轴上的机械输出(例如，将所述燃烧室中压力的增加转换成所述输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入所述燃烧室，燃烧反应使得所述燃烧室中的压力增加；所述发动机可以包括一个或多个能量转换机构，所述能量转换机构配置为将所述燃烧室中压力的增加转换成机械能，例如，所述输出轴的旋转。至少一个实施例包括一种具有输出轴和一个或多个燃烧室的燃烧发动机。此外，所述燃烧发动机包括一个或多个转换机构，每个转换机构均位于所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中。所述一个或多个转换机构配置为将所述燃烧室中压力的增加转换成所述输出轴的旋转。所述燃烧发动机还包括一个或多个燃料喷射器，所述燃料喷射器可操作地连接至燃料供应源并且配置为将燃料直接喷入所述燃烧室。另外，所述燃烧发动机包括一个或多个氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器可操作地连接至氧化剂供应源并且配置为将氧化剂喷入所述燃烧室。本公开还涉及根据一个或多个附加或可选实施例的燃烧发动机。该燃烧发动机包括在其内包括有一个或多个气缸的发动机缸体。所述燃烧发动机还包括曲轴和一个或多个活塞，所述曲轴可旋转地固定至所述发动机缸体，所述活塞可活动地位于所述一个或多个气缸中并且可操作地连接至所述曲轴。此外，所述燃烧发动机包括一个或多个燃料喷射口和一个或多个氧化剂喷射口，所述燃料喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个气缸的相应气缸，所述氧化剂喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个气缸的相应气缸。所述燃烧发动机还包括一个或多个氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器位于所述一个或多个氧化剂喷射口中的相应喷射口中并且配置为将氧化剂喷入所述相应的一个或多个气缸。至少一个实施例涉及一种用于操作内燃机的控制器，所述内燃机包括一个或多个燃烧室和输出轴，所述输出轴可响应于所述燃烧室中的燃料燃烧而旋转。所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器耦合至所述处理器并且包含计算机可执行指令。此外，由所述处理器执行所述计算机可执行指令，使所述控制器执行接收与所述内燃机的操作参数相关的一个或多个操作输入以及接收来自一个或多个传感器的一个或多个输入的动作。此外，由所述处理器执行所述计算机可执行指令，使所述控制器执行确定待喷入所述内燃机的一个或多个燃烧室的空气的量以及操作一个或多个空气喷射器以将空气直接喷入所述内燃机的所述一个或多个燃烧室的动作。一些实施例还包括一种计算机控制的内燃机系统，包括内燃机和控制器。所述内燃机包括输出轴、一个或多个燃烧室和能量转换机构，所述能量转换机构配置为将所述一个或多个燃烧室中压力的增加转换成所述输出轴的旋转。所述内燃机还包括一个或多个空气喷射器，所述空气喷射器可操作地连接至所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室，与所述输出轴机械脱离，并且配置为将空气不受阻碍地喷入所述一个或多个燃烧室。所述控制器可操作地耦合至所述一个或多个空气喷射器。此外，所述控制器配置为，接收与所述内燃机的操作参数相关的一个或多个操作输入以及接收来自一个或多个传感器的一个或多个输出。所述控制器还配置为，确定待喷入所述内燃机的所述一个或多个燃烧室的空气的量以及操作一个或多个空气喷射器以将空气直接喷入所述内燃机的所述一个或多个燃烧室。一个或多个实施例包括一种用于操作内燃机的方法。所述方法包括：接收与所述内燃机的操作参数相关的一个或多个操作输入，以及接收来自一个或多个传感器的一个或多个输入。所述方法还包括：确定待喷入所述内燃机的一个或多个燃烧室的空气的量；和通过操作可操作地连接至一个或多个燃烧室的一个或多个空气喷射器，将选定的和/或预定的量的空气喷入所述内燃机的一个或多个燃烧室。所述方法还包括：将选定的和/或预定的量的燃料喷入所述内燃机的一个或多个燃烧室；以及将所述一个或多个燃烧室中的燃料燃烧，从而将所述内燃机的输出轴旋转。所披露的实施例中的任何实施例的特征可以不受限制地相互结合使用。此外，通过考虑以下详细描述和附图，本公开的其他特征和优点对本领域技术人员是明显的。附图说明附图示出了若干个实施例，其中以相同标号指代附图中所示出的不同视图或实施例中的相同或相似的元件或特征。图1是根据一个实施例的内燃机的前等距视图；图2是图1的内燃机的侧视图；图3是图1的内燃机的后等距视图；图4是图1的内燃机的局部纵向剖视图；图5是图1的内燃机的局部横向剖视图；图6是根据一个实施例的燃料系统的示意性框图；图7是根据另一个实施例的燃料系统的示意性框图；图8是根据一个实施例的空气系统的示意性框图；图9是根据一个实施例的用于控制内燃机的操作的方法的流程图；图10是根据另一个实施例的用于控制内燃机的操作的方法的流程图；图11是根据另一个实施例的用于控制内燃机的操作的方法的流程图；图12是根据一个实施例的控制器的框图。具体实施方式本申请所描述的实施例涉及一种内燃机，包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，能量转换机构用于将燃料在燃烧时产生的能量转换成输出轴上的机械输出(例如，将燃烧室中压力的增加转换成输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入燃烧室，燃烧反应使得燃烧室中的压力增加；发动机可以包括一个或多个能量转换机构，能量转换机构配置为将燃烧室中的压力的增加转换成机械能，例如，输出轴的旋转。通常，不同实施例中的燃烧室和/或能量转换机构可以变化。例如，内燃机可以包括一个或多个气缸和相应的活塞，所述气缸和相应的活塞可以限定或形成气缸的燃烧室。能量转换机构可以包括活塞，活塞可响应于燃料和空气混合物的燃烧在气缸中活动。活塞可以可旋转地安装在输出轴上(例如，在曲轴上)，使得其直线/往复运动(例如，在二冲程循环或四冲程循环中)可以被转换成曲轴的旋转。可选地或附加地，发动机可以包括直线输出机构，直线输出机构响应于燃烧室中的燃烧和/或压力的增加可以直线和/或往复运动。可选地或附加地，内燃机可以是转子发动机(例如，汪克尔发动机等)，可以包括燃烧室，燃烧室至少部分由非往复式机构形成或限定，非往复式机构可以将燃烧时产生的能量转换成输出轴的旋转。例如，发动机的燃烧室可以由转子和壳体限定或形成并位于转子和壳体之间(例如，对于汪克尔发动机而言)。因此，例如，能量转换机构可以包括转子，该转子可以响应于燃料燃烧时或燃烧后壳体中的压力增加而令输出轴旋转。在一些情况中，在包括一个或多个活塞的往复式内燃机的四冲程循环中，空气和燃料可以随着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧发动机，包括：一个或多个燃烧室；一个或多个转换机构，每个所述转换机构位于所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室中，所述一个或多个转换机构中的每一个配置为将所述燃烧室中压力的增加转换成输出轴的一次或多次旋转或直线输出机构的直线运动；一个或多个燃料喷射器，所述燃料喷射器可操作地连接至燃料供应源并且配置为将燃料直接喷入所述一个或多个燃烧室；和一个或多个氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器可操作地连接至氧化剂供应源并且配置为将氧化剂喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.29 US 62/097,495;2014.12.29 US 62/097,5061.一种燃烧发动机，包括：一个或多个燃烧室；一个或多个转换机构，每个所述转换机构位于所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室中，所述一个或多个转换机构中的每一个配置为将所述燃烧室中压力的增加转换成输出轴的一次或多次旋转或直线输出机构的直线运动；一个或多个燃料喷射器，所述燃料喷射器可操作地连接至燃料供应源并且配置为将燃料直接喷入所述一个或多个燃烧室；和一个或多个氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器可操作地连接至氧化剂供应源并且配置为将氧化剂喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。2.根据权利要求1所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个空气管路，所述空气管路与所述一个或多个氧化剂喷射器流体连通和与压缩氧化剂源流体连通。3.根据权利要求2所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个空气管路连接至进气歧管，所述进气歧管尺寸设计为且配置为在所述一个或多个空气管路之间分配压缩氧化剂。4.根据权利要求3所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括压缩机，所述压缩机可操作地连接至所述进气歧管，所述压缩机配置为压缩气体氧化剂。5.根据权利要求1所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个氧化剂喷射器位于一个或多个空气喷射口中的相应空气喷射口中，所述空气喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。6.根据权利要求5所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个燃料喷射器位于相应的燃料喷射口中，所述燃料喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。7.根据权利要求1所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个排气口，所述排气口通入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。8.根据权利要求7所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括排气歧管和一个或多个排气管路，所述排气管路与所述排气歧管流体连通和与所述一个或多个排气口中的相应排气口流体连通。9.根据权利要求8所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个排气阀，所述排气阀可操作地连接至所述一个或多个排气管路中的相应排气管路，所述一个或多个排气阀可操作以至少部分允许或阻止来自相应的一个或多个燃烧室的废气流。10.根据权利要求1所述的燃烧发动机，其特征在于，所述转换机构包括一个或多个活塞，所述活塞可操作地连接至所述输出轴，所述一个或多个燃烧室由一个或多个气缸和所述一个或多个活塞限定，所述活塞可活动地位于所述一个或多个气缸中的相应气缸中。11.一种燃烧发动机，包括：发动机缸体，所述发动机缸体包括在其内的一个或多个气缸；曲轴，所述曲轴可旋转地固定至所述发动机缸体；一个或多个活塞，所述活塞可活动地位于所述一个或多个气缸中并且可操作地连接至所述曲轴；一个或多个燃料喷射口，所述燃料喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个气缸中的相应气缸；一个或多个氧化剂喷射口，所述氧化剂喷射口不受阻碍地通入所述一个或多个气缸中的相应气缸；和一个或多个氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器位于所述一个或多个氧化剂喷射口的相应氧化剂喷射口中并且配置为将氧化剂喷入相应的一个或多个气缸。12.根据权利要求11所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个氧化剂喷射器与压缩氧化剂源流体连通。13.根据权利要求11所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个氧化剂喷射器独立于所述曲轴的一次或多次旋转或所述一个或多个活塞在所述相应的一个或多个气缸中的运动可操作。14.根据权利要求11所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个排气口，所述排气口通入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室。15.根据权利要求14所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括排气歧管和一个或多个排气管路，所述排气管路与所述排气歧管、所述一个或多个排气口中的相应排气口流体连通。16.根据权利要求15所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个排气阀，所述排气阀可操作地连接至所述一个或多个排气管路中的相应排气管路，所述一个或多个排气阀独立于所述曲轴的一次或多次旋转或所述一个或多个活塞的运动可操作，所述一个或多个排气阀的操作至少部分允许或阻止来自所述相应的一个或多个燃烧室的废气流。17.根据权利要求11所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括一个或多个燃料喷射器，所述燃料喷射器位于所述一个或多个燃料喷射口中的相应燃料喷射口中。18.根据权利要求17所述的燃烧发动机，其特征在于，所述一个或多个燃料喷射器与分配管流体连通，所述分配管尺寸设计为且配置为在所述一个或多个燃料喷射器之间分配燃料。19.根据权利要求18所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括燃料压力调节器，所述燃料压力调节器与燃料分配管、燃料罐流体连通，并且配置为控制所述燃料分配管中的燃料压力。20.根据权利要求17所述的燃烧发动机，其特征在于，还包括压缩气体燃料源，所述一个或多个燃料喷射器与所述压缩气体燃料源流体连通。21.一种内燃机，包括燃料喷射器，所述燃料喷射器用于将燃料直接喷入所述内燃机的一个或多个气缸；氧化剂喷射器，所述氧化剂喷射器用于将氧化剂直接喷入所述内燃机的一个或多个气缸；和所述一个或多个气缸中的相应气缸的一个或多个排气口，所述一个或多个排气口中的每一个通向排气阀，所述排气阀控制来自所述一个或多个气缸中的相应气缸的废气的流动。22.根据权利要求21所述的内燃机，其特征在于，所述氧化剂是空气。23.一种内燃机，其内有第一口、第二口和第三口，所述第一口、所述第二口和所述第三口从一个或多个气缸的外面通入所述一个或多个气缸中的每一个；在每一个所述第一口中的第一喷射器，所述第一喷射器将燃料直接喷入所述一个或多个气缸中的相应气缸；在每一个所述第二口中的第二喷射器，所述第二喷射器将空气直接喷入所述一个或多个气缸中的相应气缸；在所述一个或多个气缸中的每一个中的第三口为排气口并且与排气阀相连通，所述排气阀控制来自气缸的废气的流动。24.根据权利要求23所述的内燃机，其特征在于，所述排气阀是电磁操作的。25.根据权利要求23所述的内燃机，其特征在于，所述一个或多个气缸中的每一个具有多个所述第一喷射器和多个所述第二喷射器。26.根据权利要求23所述的内燃机，其特征在于，包括分配管和燃料供应系统，所述燃料供应系统用于将所述分配管中的燃料压力保持几乎恒定，所述第一喷射器与所述分配管连通。27.根据权利要求23所述的内燃机，其特征在于，包括：空气进气歧管；用于将压力下的空气喂入所述空气进...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·大卫·邦耶斯，
申请(专利权)人：道格拉斯·大卫·邦耶斯，
类型：发明
国别省市：美国,US