自由活塞发动机控制制造技术

一种系统确定发动机(10)的气缸(12)中的参考点处的活塞(50)的位置、速度或移动方向。可以基于此来控制该系统。发动机(10)是线性往复式发动机，例如对置活塞发动机。该系统包括设置在连接到发动机(10)的基座(30)上的第一传感器(130)。第一传感器(130)响应于联接到活塞(50)的部件处于第一传感器(130)的区域中而产生信号。第二传感器(140)响应于联接到活塞(50)的部件与第二传感器(140)的相互作用而产生信号。该系统包括能量转换器(20),该能量转换器被配置成将发动机的运动转换成电力。换器被配置成将发动机的运动转换成电力。换器被配置成将发动机的运动转换成电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由活塞发动机控制


[0001]本公开涉及内燃机领域，并且可以更具体地涉及具有在线性路径中往复运动的自由活塞的内燃机领域。

技术介绍

[0002]内燃机是众所周知的。例如，一些发动机构造包括单缸或多缸活塞发动机、对置活塞发动机和旋转发动机。最常见类型的活塞式发动机是二冲程发动机和四冲程发动机。这些类型的发动机包括相对大量的部件，并且需要大量的辅助系统，例如润滑系统、冷却系统、进气和排气阀控制系统等，以便正常运行。
[0003]可以基于发动机的操作状态来控制发动机，例如发动机在冲程中有多远。控制发动机可以包括在包括发动机的系统中定位活塞或其他部件。发动机可以设置有传感器，该传感器被构造成确定与操作状态相关的各种参数。从传感器获得的信息可用于识别操作状态，然后控制发动机。例如，当确定活塞处于特定位置时，可以触发发动机气缸中的点火。还可以响应于传感器输出执行其他操作，例如调整辅助系统的操作参数。
[0004]自由活塞发动机可以用作动力生成源，因为它不受曲轴的限制，并且可以简化设计的某些方面。自由活塞发动机还可以允许增强点火正时的灵活性，并且可以非常适合于通过联接到能量转换装置来产生电力。
[0005]然而，因为自由活塞发动机不受曲轴的约束，所以活塞在给正时间在气缸内的位置可能难以确定。例如，自由活塞发动机可能缺少曲柄角传感器。合适的点火正时可能难以确定，因为活塞的位置是未知的，因此，进气、压缩、燃烧或排气的阶段可能不是精确已知的。由于复杂性、高成本和包装限制，被构造为通过例如光学观察连接到活塞的活塞杆的位置来确定活塞位置的传感器可能面临限制。此外，被构造为使用磁性来确定物体位置的传感器可能需要强磁体来产生大磁场，并且其精度可能受到外部磁场或电场的影响。用于确定运动系统参数的光学或磁性编码器可能是已知的，然而，这种编码器具有缺点，例如当应用于发动机时的上述缺点。
[0006]此外，在某些情况下，随着活塞改变方向，发动机振荡质量块的能量可能被浪费。例如，在自由活塞发动机中，在活塞能够消耗其在冲程期间沿一个方向行进的所有动能之前，燃烧可能在气缸中发生。在运动的活塞改变方向之前捕获它的所有动能将是有利的。期望对用于控制发动机的系统和方法进行各种改进。

技术实现思路

[0007]一些实施例可涉及内燃机，例如线性往复式发动机或对置活塞发动机。一种用于确定活塞在发动机中的位置的系统可以包括：传感器，其被构造为确定活塞是在气缸的第一区域中还是在气缸的第二区域中；传感器，其被构造为基于检测到的增量的数量来确定活塞行进的距离；以及控制器，其被构造为基于活塞到达气缸中的参考点时的传感器输出来确定活塞在发动机中的位置。该系统可以确定参考点的位置。参考点可以是气缸的中点，
或者可以实时确定的另一个位置。
[0008]在一些实施例中，可以提供一种用于控制发动机(例如线性往复式发动机或对置活塞发动机)的方法。该方法可以包括由第一传感器确定线性往复式发动机的活塞是在气缸的第一半部还是在气缸的第二半部，基于由第二传感器检测到的增量的数量来确定由活塞行进的距离，以及基于在一时间段内检测到的增量的数量来确定活塞的速度。控制发动机可以包括将活塞移动到气缸中的特定位置。
[0009]从以下结合附图的描述中，本专利技术的示例性优点和效果将变得显而易见，在附图中，通过说明和示例的方式阐述了某些实施例。这里描述的示例只是本公开的几个示例性方面。应该理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对本专利技术的限制。
附图说明
[0010]图1是根据本公开的实施例的发电系统的透视图；
[0011]图2是根据本公开的实施例的发电系统的示意图；
[0012]图3是根据本公开的实施例的自由活塞发动机的透视图；
[0013]图4是根据本公开的实施例的图3的发动机的透视局部截面图，其中活塞位于气缸右侧的第一终点；
[0014]图5是根据本公开的实施例的发动机的另一实施例的透视局部截面图；
[0015]图6是根据本公开的实施例的图1的发电系统的透视局部截面图；
[0016]图7A和图7B是根据本公开的实施例的图1的发电系统的基座的详细视图；
[0017]图7C
‑
E是根据本公开的实施例的传感器的示例性结构的视图；
[0018]图8A
‑
8C是根据本公开的实施例的图1的发电系统的示意性剖视图，其中活塞处于气缸中的不同位置；
[0019]图9是表示根据本公开的实施例的发电系统在第一操作模式下的运行状况的图表；
[0020]图10A和图10B是根据本公开的实施例的在第一操作模式下操作的发电系统的齿条的示意图；
[0021]图10C是表示根据本公开的实施例的发电系统在第一操作模式下的操作方面的表格；
[0022]图10D是表示根据本公开的实施例的第一操作模式的流程图；
[0023]图10E是表示根据本公开的实施例的第一操作模式的流程图；
[0024]图11是表示根据本公开的实施例的发电系统在第二操作模式下的运行状况的图表；
[0025]图12A
‑
12D是根据本公开的实施例的在第二操作模式下操作的发电系统的示意图；
[0026]图12E是表示根据本公开的实施例的发电系统在第二操作模式下的操作方面的表格；
[0027]图12F是表示根据本公开的实施例的第二操作模式的流程图；
[0028]图13是表示根据本公开的实施例的发电系统在第三操作模式下的运行状况的图
表；
[0029]图14A
‑
14D是根据本公开的实施例的在第三操作模式下操作的发电系统的示意图；
[0030]图14E是表示根据本公开的实施例的发电系统在第三操作模式下的操作方面的表格；
[0031]图14F是表示根据本公开的实施例的第一操作模式的流程图；
[0032]图15是根据本公开的实施例的使用可变阻力的发电系统的示意图；
[0033]图16是表示根据本公开的实施例的发电系统的传感器的信息处理的视图；
[0034]图17是根据本公开的实施例的发电系统的局部剖面图，示出了可用于自燃操作模式的气缸容积的一部分；
[0035]图18是示出根据本公开的实施例的致动器的替代构造的视图；
[0036]图19是根据本公开的实施例的致动器的详细视图；
[0037]图20是根据本公开的实施例的包括发动机的发电系统的另一实施例的视图；
[0038]图21是根据本公开的实施例的图20的发动机的视图，具有管及其内容物的剖视图；和
[0039]图22是示出根据本公开的实施例的图21的管及其内容物的详细视图。
具体实施方式
[0040]现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述涉及附图，其中不同附图中的相同数字可以表示相同或相似的元件，除非另有表示。示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定活塞在发动机中的位置的系统，该系统包括：第一传感器，该第一传感器被构造为确定第一输出或第二输出，第一输出对应于活塞处于气缸的第一区域中，以及第二输出对应于活塞处于气缸的第二区域中；和控制器，该控制器被构造为在活塞到达气缸中的参考点时确定发动机的参数，其中所述控制器被构造成确定所述参考点，并且基于第一传感器的第一输出和第二输出之间的变化来确定所述活塞的移动方向。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参数包括活塞的位置。3.根据权利要求1所述的系统，还包括第二传感器，该第二传感器被构造为基于由第二传感器检测到的增量的数量来确定由活塞行进的距离。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被构造成基于所述参数来控制所述系统的操作。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述系统的操作包括施加到包括在所述系统中的能量转换器的负载。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述系统的操作包括确定燃料喷射正时。7.根据权利要求1所述的系统，其中，第一传感器布置在所述参考点处。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考点是所述气缸的中点。9.根据权利要求3所述的系统，其中，第二传感器被构造成确定由活塞行进的距离是对应于所述增量的数量的预定量。10.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被构造为确定所述活塞的位置是从第一点移位由第二传感器在第一方向上确定的由活塞行进的距离的位置，其中，第一传感器被布置在第一点处。11.根据权利要求3所述的系统，其中，所述参数包括活塞的速度。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被构造为基于由第二传感器在一时间段内检测到的第一数量的增量来确定所述活塞的速度。13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述时间段在活塞到达参考点时开始。14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述时间段在活塞到达参考点时结束。15.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被构造成基于来自第一传感器和第二传感器的输出来控制所述发动机。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制器被构造为当所述活塞的位置被确定为预定位置时，致动燃料喷射器以将燃料喷射到所述气缸中。17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制器被构造为当所述活塞的位置被确定为预定燃烧点时，在所述气缸中引起点火。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被构造为将所述参考点确定为所述气缸中的位置。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被构造为将所述参考点确定为在所述活塞到达第一点之后所述活塞已经行进了预定时间段的点，其中第一传感器被布置在第一点处。20.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被构造为将所述参考点确定为从第一点移位预定距离的位置，其中第一传感器被布置在第一点处。
21.一种用于确定发动机的状态的系统，该系统包括：第一传感器，该第一传感器被构造为当发动机的部件到达发动机中的第一固定位置时，以第一粒度确定与发动机的状态相关的参数；第二传感器，该第二传感器被构造为以第二粒度确定与发动机的状态相关的参数，其中第二粒度比第一粒度更细；和电子控制单元，该电子控制单元被构造为确定发动机的状态，其中所述电子控制单元被构造成：当所述第一传感器的输出为第一值时，确定所述发动机的活塞处于所述发动机的第一区域中，并且当第一传感器的输出为第二值时，确定所述活塞处于所述发动机的第二区域中，和当活塞到达发动机中的参考点时，基于第二传感器的输出来确定活塞的参数，其中参考点是可变的。22.一种用于确定活塞在线性往复式发动机中的位置的系统，该系统包括：第一传感器，该第一传感器设置在基座上，该基座被构造为连接到线性往复式发动机；第二传感器，该第二传感器设置在基座上，其中第一传感器被构造成响应于联接到活塞的部件处于第一传感器的区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：S雅各比，
申请(专利权)人：阿夸里尔斯发动机中欧有限公司，
类型：发明
国别省市：