燃烧系统和方法技术方案

本文所公开的实施例涉及内燃机、包括这种内燃机的燃烧系统以及用于控制该内燃机的操作的控制器。该内燃机可以包括一个或多个机构，该一个或多个机构用于将燃料、空气、燃料‑空气混合物或其组合直接喷入一个或多个气缸，并且该控制器可以操作或指导这种机构的操作。

Combustion system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃烧系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月6日提交的申请号为62/529,462的美国临时申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
本公开涉及一种可以以气体燃料、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局，比如直列式配置、平面(也称为水平对置式)配置、和V型配置。此外，内燃机可以具有转子式配置。改进内燃机的配置和/或运作可以导致改善的或更有效的运作、提高使用寿命、降低运作成本等。因此，内燃机的用户和制造商继续寻求其改进。
技术实现思路
本文所描述的实施例涉及一种内燃机，该内燃机包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，该能量转换机构用于将在燃料的燃烧期间产生的能量转换成该输出轴上的机械输出(例如，将该燃烧室中的压力增加转换成该输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入该燃烧室，并且燃烧反应使得该燃烧室中的压力增加；该发动机可以包括一个或多个能量转换机构，该一个或多个能量转换机构配置为将该燃烧室中增加的压力转换为机械能，例如，该输出轴的旋转。在一个实施例中，燃烧系统包括发动机和可操作地耦合至发动机的控制器。发动机包括一个或多个燃烧室，该一个或多个燃烧室中的每个包括一个或多个喷射口和排气口。发动机还包括一个或多个喷射器，该一个或多个喷射器中的每个与一个或多个喷射口中的相应喷射口连通。该一个或多个喷射器中的每个配置为将至少一定量的空气喷入该一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以用于燃烧反应，该燃烧反应使得一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内的压力增加。发动机还包括一个或多个能量转换机构，所述一个或多个能量转换机构中的每个定位在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内，并且配置为将在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中的压力增加转换为机械能。发动机还包括输出轴，该输出轴配置为响应于由一个或多个能量转换机构生成的机械能而运动。发动机还包括至少一个排气门，该至少一个排气门与一个或多个燃烧室中的每个的排气口连通。发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片中的至少一个。控制器配置为至少部分地基于由控制器接收的一个或多个输入，来确定通过与至少一个燃烧室连通的一个或多个喷射器待喷入该一个或多个燃烧室中的至少一个燃烧室的空气的量。控制器还配置为致动与至少一个燃烧室连通的一个或多个喷射器，以至少将一定量的空气喷入至少一个燃烧室。在另一个实施例中，公开了一种控制燃烧发动机的燃烧的方法。该方法包括：借助可操作地耦合至燃烧发动机的控制器，接收与该燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入。该方法还包括：借助控制器，至少部分地基于一个或多个输入，至少确定通过与燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量，该燃烧发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片。该方法还包括：借助控制器，致动一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的至少一个喷射器，以喷射至少为一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室确定的空气的量。所公开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将是显而易见的。附图说明附图示出了若干个实施例，其中以相同附图标记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内燃机的气缸的局部剖视图；以及图13是根据一个实施例的控制器的框图。具体实施方式本文所描述的实施例涉及一种内燃机，该内燃机包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，该能量转换机构用于将在燃料的燃烧期间产生的能量转换成该输出轴上的机械输出(例如，将该燃烧室中的压力增加转换成该输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入该燃烧室，并且燃烧反应使得该燃烧室中的压力增加；该发动机可以包括一个或多个能量转换机构，该一个或多个能量转换机构配置为将该燃烧室中增加的压力转换为机械能，例如，该输出轴的旋转。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，该一个或多个气缸和相应的活塞可以限定或形成内燃机的燃烧室。能量转换机构可以包括活塞，该活塞可响应于燃料和空气混合物的燃烧在气缸中活动。该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，该直线输出机构可以响应于燃烧室中的燃烧和/或压力增加而直线和/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)，并且可以包括至少部分由非往复式机构形成或限定的燃烧室，该非往复式机构可以将燃烧期间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形成或限定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，该转子可以响应于在燃料的燃烧期间和/或在燃料的燃烧后壳体中产生的压力增加而使输出轴旋转。在某些情况下，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活塞下降而进入气缸的上端，并且可以随着活塞在其向上冲程期间的上升而被压缩。该混合物在气缸中被点燃和燃烧，该气缸迫使活塞开始其下一个向下冲程。最后的向上冲程排出燃烧生成的气体，并在此之后，下一个进气冲程开始。通常，空气通过一个或多个进气门进入发动机的燃烧室，该一个或多个进气门在活塞的向下冲程期间可以打开。此外，燃料被输送到气缸中，并且在进气门关闭后，上述循环开始。在常规发动机中，每个气缸可以具有由进气门控制的至少一个燃料-空气进气口和也可以由排气门控制的用于排气的至少一个排气口。一些常规发动机可以具有两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。通常，在发动机的循环期间，进气门和/或排气门可以在精确时刻打开和关闭，这会涉及复杂的正时连接件(例如，皮带、链条等)和可以致动进气门和/或排气门的凸轮。例如，正时皮带可以将发动机的曲轴连接至凸轮轴，该凸轮轴可以基于曲轴的旋转和相应气缸中的活塞的位置来打开和关闭进气门和/或排气门(即，根据活塞位置，定时打开和关闭进气门和排气门)。一些常规发动机可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧系统，包括：/n发动机，包括：/n一个或多个燃烧室，所述一个或多个燃烧室中的每个包括一个或多个喷射口、和排气口；/n一个或多个喷射器，所述一个或多个喷射器中的每个与所述一个或多个喷射口中的相应喷射口连通，所述一个或多个喷射器中的每个配置为将至少一定量的空气喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以用于燃烧反应，所述燃烧反应使得所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室内的压力增加；/n一个或多个能量转换机构，所述一个或多个能量转换机构中的每个定位在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内，并且配置为将在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中的压力增加转换为机械能；/n输出轴，所述输出轴配置为响应于由所述一个或多个能量转换机构生成的机械能而运动；以及/n至少一个排气门，所述至少一个排气门与所述一个或多个燃烧室中的每个的排气口连通；/n其中所述发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片中的至少一个；以及/n控制器，所述控制器可操作地耦合至所述发动机并且配置为：/n至少部分地基于由所述控制器接收的一个或多个输入来确定通过与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器待喷入所述一个或多个燃烧室中的至少一个燃烧室的空气的量；以及/n致动与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器，以至少将所述空气的量喷入所述至少一个燃烧室。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170706 US 62/529,4621.一种燃烧系统，包括：
发动机，包括：
一个或多个燃烧室，所述一个或多个燃烧室中的每个包括一个或多个喷射口、和排气口；
一个或多个喷射器，所述一个或多个喷射器中的每个与所述一个或多个喷射口中的相应喷射口连通，所述一个或多个喷射器中的每个配置为将至少一定量的空气喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以用于燃烧反应，所述燃烧反应使得所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室内的压力增加；
一个或多个能量转换机构，所述一个或多个能量转换机构中的每个定位在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内，并且配置为将在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中的压力增加转换为机械能；
输出轴，所述输出轴配置为响应于由所述一个或多个能量转换机构生成的机械能而运动；以及
至少一个排气门，所述至少一个排气门与所述一个或多个燃烧室中的每个的排气口连通；
其中所述发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片中的至少一个；以及
控制器，所述控制器可操作地耦合至所述发动机并且配置为：
至少部分地基于由所述控制器接收的一个或多个输入来确定通过与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器待喷入所述一个或多个燃烧室中的至少一个燃烧室的空气的量；以及
致动与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器，以至少将所述空气的量喷入所述至少一个燃烧室。


2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：
由所述控制器接收的一个或多个输入包括一个或多个操作输入，所述一个或多个操作输入与待由所述发动机产生的功率输出或所述输出轴的每分钟转数中的至少一个有关；以及
所述控制器配置为至少部分地基于待由所述发动机产生的所述功率输出或所述每分钟转数中的至少一个来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。


3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个操作输入包括接收自一个或多个位置传感器的节气门输入，所述节气门输入与节气门踏板的位移有关。


4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：
由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括所要求的所述发动机的燃烧容积；以及
所述控制器配置为基于所述所要求的发动机的燃烧容积来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。


5.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：
由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括由所述发动机驱动的车辆的至少一个或多个操作参数，所述一个或多个操作参数包括所述车辆的速度、所述车辆周围的天气状况、或所述车辆的操纵中的至少一个；以及
所述控制器配置为至少部分地基于由所述发动机驱动的所述车辆的一个或多个操作参数来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。


6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：
所述发动机的所述一个或多个燃烧室包括多个气缸；
所述一个或多个喷射器中的每个包括：
燃料喷射器，所述燃料喷射器与所述多个气缸中的每个的燃料喷射口连通；以及
空气喷射器，所述空气喷射器与所述多个气缸中的每个的空气喷射口连通；所述发动机包括：
多个空气管路，所述多个空气管路中的每个在与相应气缸相关联的所述空气喷射器处连接至所述多个气缸中的所述相应气缸；以及
多个燃料管路，所述多个燃料管路中的每个在与相应气缸相关联的所述燃料喷射器处连接至所述多个气缸中的所述相应气缸；以及
所述控制器配置为：
确定通过所述多个气缸中的每个的所述空气喷射器待喷入所述多个气缸中的每个的所述空气的量；
确定通过所述多个气缸中的每个的所述燃料喷射器待喷入所述多个气缸中的每个的燃料的量；
对于所述多个气缸中的每个，致动与所述气缸连通的所述空气喷射器以将所述空气的量喷入所述气缸；以及
对于所述多个气缸中的每个，致动与所述气缸连通的所述燃料喷射器以将所述燃料的量喷入所述气缸。


7.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：所述发动机包括：
进气歧管，所述进气歧管连接至所述多个空气管路并且配置为向所述空气管路提供所述空气；
空气压缩机，所述空气压缩机配置为将加压空气输出至所述进气歧管；以及
至少一个空气传感器，所述至少一个空气传感器可操作地耦合至所述控制器并且配置为检测所述空气压缩机和所述进气歧管之间的所述空气的气压。


8.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于：
由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括接收自所述至少一个空气传感器的气压输入；以及
所述控制器配置为基于接收自所述至少一个空气传感器的所述气压输入来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量和所述燃料的量。


9.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于：
所述至少一个传感器配置为确定所述一个或多个管路中的氧化剂的类型或在所述空气压缩机与所述进气歧管之间的所述空气中存在的氧气的浓度中的至少一个；
由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括空气输入，所述空气输入与从所述至少一个空气传感器接收的所述一个或多个空气管路中的所述空气中存在的所述氧气的浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个有关；以及
所述控制器配置为基于所述一个或多个空气管路的空气中存在的氧气浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室所述空气的量和所述燃料的量。


10.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于，所述发动机包括气压调节器，所述气压调节器配置为调节所述空气压缩机和所述进气歧管之间的气压，其中：
所述至少一个空气传感器包括：
第一气压传感器，所述第一气压传感器可操作地耦合至所述控制器并且定位在所述空气压缩机和所述气压调节器之间，所述第一气压传感器配置为检测所述空气压缩机的输出气压；以及
第二气压传感器，所述第二气压传感器可操作地耦合至所述控制器并且定位在所述气压调节器和所述进气歧管之间，所述第二气压传感器配置为确定所述进气歧管中的气压。


11.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：
所述一个或多个喷射器中的每个包括一个或多个空气喷射器；
所述发动机中的每一个空气口耦合至所述一个或多个空气喷射器中的相应空气喷射器；以及
对于所述多个气缸中的每个气缸，通过所述空气喷射器喷入所述气缸的所述空气在所述空气喷射器和所述气缸之间不受阻碍。


12.根据权利要求11所述的燃烧系统，其特征在于：对于所述多个气缸中的每个气缸，所述空气喷射器直接耦合至所述气缸的所述空气喷射口。


13.根据权利要求6所述的燃烧系统，还包括：
多个燃料传感器，所述多个燃料传感器可操作地耦合至所述控制器，所述多个燃料传感器中的至少一个与所述多个燃料管路中的相应燃料管路相关联并且配置为确定通过所述燃料管路待喷入所述多个气缸的相应气缸的燃料的类型；
其中由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括接收自所述多个传感器中的所述至少一个传感器的燃料类型输入；以及
其中所述控制器配置为基于接收自所述至少一个传感器的所述燃料类型输入来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量和所述燃料的量。


14.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：基于由所述控制器接收的所述一个或多个输入，由所述控制器确定的待喷入所述多个气缸中的第一气缸的燃料的量或空气的量中的至少一个与由所述控制器确定的待喷入所述多个汽缸中的第二汽缸的燃料的量或空气的量中的至少一个不同。


15.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为将所述空气的量和所述燃料的量均喷入所述一个或多个燃烧室中的所述相应燃烧室。


16.根据权利要求13所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为将所述空气的量和所述燃料的量的预混合物喷入所述一个或多个燃烧室中的所述相应燃烧室。


17.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为在不借助由来自所述发动机的空气进气冲程提供的空气的情况下，至少将所述空气的量喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以进行所述燃烧反应。


18.一种控制燃烧发动机的燃烧的方法，所述方法包括：
借助可操作地耦合至所述燃烧发动机的控制器，接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入；
借助所述控制器，至少部分地基于所述一个或多个输入，至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量，所述燃...

【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