燃烧发动机的消音设备和方法技术

系统包括用于引导来自排气源的排气的管状管道（402），复数个通道（404）被排列在所述管状管道（402）的一个区段内，所述复数个通道（404）中的每一个具有不同的通路长度和通道横截面流动区域以使得大致相等的流速被创建。所述复数个通道（404）的下游跟随着收集室（414），所述收集室具有足够大的容积以允许大致相当的压力穿过所述复数个通道（404）的出口面。这种方式平衡来自通道（404）的每一侧的到达收集室（414）的声能量并且干扰效果可伴随创造高效声音衰减的相等振幅发生。相应的方法也被公开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃烧发动机的消音设备和方法对相关申请的交互引用根据35U.S.C.§119(e)，本申请涉及/要求2010年10月8日递交的美国临时申请案61/391,530，专利名称为“ControlofInternalCombustionEngineCombustionConditionsandExhaustEmissions”的优先权，本专利技术涉及共同未决的和共同拥有的国际专利申请PCT/US2011/027775，专利名称为“Multi-ModeHighEfficiencyInternalCombustionEngine”，同时涉及共同未决的和共同拥有的国际专利申请PCT/US2011/055457，专利名称为“SinglePistonSleeveValvewithOptionalVariableCompressionRatioCapability”。在本自然段中所列的每一专利技术的公开内容和附图以参考方式被整体合并于此。
本文描述的主题一般涉及内燃机，尤其涉及可在效率和/或污染物排放率方面提供改进的的操作模式、燃烧条件和排放控制方法。
技术介绍
内燃机通常用于为机动车辆以及其他应用中提供动力，例如割草机和其他农业和环境美化设备、发电机、泵马达、船、飞机，等等。这种发动机目前可用的操作模式、物理特性等等提供燃油率、输出功率和污染物排放特性，鉴于日益增加对于资源稀缺和环境退化的担忧，这些特性是不利的。内燃机可以包括，但不限于传统的火花点火式发动机、直接或间接喷射柴油发动机和均质充气压缩点火(HCCI)发动机。内燃机中的燃料转化为机械能的转换通过一系列的小爆炸或燃烧发生。内燃机的类型可以因这些小爆炸或燃烧发生的方式而不同。在火花点火式发动机中，燃料与空气混合被送入燃烧室中，在燃烧室中燃料与空气的混合被活塞的运动压缩并由来自火花塞或其它控制的点火源的火花点燃。在柴油发动机中，燃烧室中的进气首先被压缩，然后喷射燃料并由空气的加热进行点燃，空气的加热的发生是由于空气的压缩。在HCCI发动机中，充分混合的燃料和氧化剂(一般是空气)注入燃烧室并被压缩至自动点火的点。在某些情况下，通过增加发动机的压缩比，可以提高较低发动机负载的效率。压缩比是在点火前的空气-燃料混合物被压缩的程度的量度，并且被定义为发动机燃烧室的膨胀体积除以发动机燃烧室的压缩体积。相比于以较低压缩比运转的相同的发动机，在标准的奥托循环发动机中的高压缩比通常会导致活塞在动力冲程中执行较长的膨胀，以及随之而来做更多的功。使用汽油辛烷值为87的汽油动力汽车的压缩比范围通常在约8.5∶1到10∶1之间。由发动机实现的最大压缩比可以由空气-燃料混合物在高温下不受控制的预先(即，在预期定时之前)点火进行限制，通常被称为发动机爆震问题。当混合物在足够长的一段时间暴露于高温时，爆震可能会作为燃料进入易燃分子片段的分离的结果而发生。高温暴露可能会导致这些片段启动在正常燃烧包络区域之外的不受控制的爆炸。例如，自动点火通常会发生在活塞到达压缩冲程的上止点(TDC)位置之前，所以在某些情况下，爆震可以发生在活塞通过TDC并开始膨胀冲程之前。当末端气体被加热和被已燃烧的混合物压缩时，自动点火也可以发生在膨胀冲程上，以使得小量的燃烧混合物点燃正常燃烧包络区域的外部。发动机爆震会导致燃烧室里面的声音和潜在的破坏性压力波。爆震是与更普通的自动点火问题有关的特殊问题。在本文中，自动点火是指在火花点火式发动机中的例子，在火花式点火发动机中，点火的发生不取决于火花何时被点燃，因为均质点火或由表面点火启动的燃烧先于火花事件。在柴油或HCCI发动机中，其中每个都依赖于自动点火启动每个发动机循环中的发动机燃烧，先期点火由于燃料空气-燃料混合物的过度热预激活可能不希望在活塞被适当定位至最有效的转化释放的能量为有用的机械功的位置之前提供类似燃料燃烧太快或点燃的效果。除了高压缩比的多种因素可能特别影响爆震的发生以及通常影响，是自动点火或预先点火。在火花点火式发动机中，低辛烷值汽油会比高辛烷值汽油更容易在较低温度下自燃。发动机中的热壁或活塞式温度也可以趋向于增加空气-燃料混合物的加热，从而提高燃料自燃的倾向，作为局部热点，如在排气阀的附近，可能导致空气-燃料混合物的局部加热和在该热点区域的爆震。促进燃料的良好混合和快速燃烧的燃料-空气混合物的快速燃烧率，例如由于高位震荡，可以降低自燃的可能性。然而，高进气流场震荡也可以增加进气口的空气-燃料混合物的温度上升，增加了自燃的可能性。增加在混合物中的燃料量至化学计量比(即，精确足够的氧气被提供用于在燃料完全转换为完全氧化的最终产品(例如水和二氧化碳)过程中被完全消耗比例)，可以增加所释放的能量及末端气体的压力和温度，将会影响爆震的趋势。预先点火定时也可以产生高峰值压力和温度，从而有助于在某些条件下自动点火的趋势。在机动车辆和其它应用中，来自内燃机的排气通常经过消音器以减少散发的噪音，且由于现今对空气污染物的关心，通过催化转化器或其它设备，以产生由燃烧矿物燃料所形成的较不需要的燃烧副产品的反应，或以其它方式减少该燃烧副产品的浓度。
技术实现思路
集成消音器和发动机尾气的排放控制。一方面，本专利技术的系统包括：引导产生于排气源的排气的管状导管。管状导管包括大致垂直于管状导管内的排气流动方向的管道横截面流动区域。复数个通道被设置在管状导的一区段之管道横截面流动区域内并且至少部分在部分的管状导管处填充管道横截面流动区域。每一组通道具有通道长度和通道截面流动区域，两者配成对用以为流经每组通道的排气产生大致相等的流动速率。设置在通道下游的收集室接收排出通道的排气。收集室具有足够大的收集容积以使得收集容积内的排气在穿过每组通道的出口面时呈现大致相当的压力。在相关联的方面，本专利技术的方法包括：引导排气源中的排气通过管状导管，管状导管包括大致垂直于管状导管内的排气流动方向的管道横截面流动区域。方法也包括引起排气流经复数个通道，复数个通道被设置在管状导处之一区段之管道横截面流动区域内，且至少部分地填满管道横截面流动区域。每一通道具有通道长度和通道截面流动区域，两者配成对，用以为流经每一通道的排气产生创造大致相等的流动速率。排气被收集在设置在通道下游的收集室中。收集室具有足够大的收集容积以使得收集容积内的排气在穿过每组通道的出口面时呈现大致相当的压力。在另一相关联方面，本专利技术的方法包括形成由通道所组成的一阵列，该通道阵列包括横截面流动区域的分布。每一通道具有通道长度和通道截面流动区域，两者配成对用以为流经每一通道的排气产生大致相等的流动速率。为了引导来自于排气源的排气，通道阵列被设置以使得通道阵列至少部分填充管状管道的管道横截面流动区域。设置在通道阵列下游的收集室接收排出通道的排气。收集室具有足够大的收集容积以使得收集容积内的排气在穿过每组通道的出口面时呈现大致相当的压力。在一些变化中，一个或多个下列特征可选地被包括在任何可行的组合中。复数个第二通道可选地备设置在收集室的管状管道下游的第二区段中。每一第二通道可以包括第二通道长度和第二通道截面流动区域，两者成对用以为流经每组第二通道的排气产生大致相等的第二流动速率。至少部分的一或多个通道的内部表面区域可选地包括一催化材料涂层。催化材料涂层可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.08 US 61/391,5301.一种操作内燃机的方法，包括：打开进气口，所述进气口输送包括空气的流体至所述内燃机的燃烧室以用于当前发动机循环中的燃烧，所述打开包括移动第一套筒阀离开第一关闭位置；关闭来自在先发动机循环的排气混合物经过的排气口，所述排气混合物被从所述燃烧室移除，所述关闭包括移动第二套筒阀朝向第二关闭位置，所述关闭不会在所述进气口开始打开之前完成；以第一覆盖特征暂时覆盖所述燃烧室的至少一部分的所述进气口，所述第一覆盖特征在所述第一套筒阀的第一圆周内移动的第一活塞上，以及以第二覆盖特征暂时覆盖燃烧室的至少一部分的所述排气口，所述第二覆盖特征在所述第二套筒阀的第二圆周内移动的第二活塞上，所述覆盖要求所述流体经过至少部分的所述燃烧室的直径以在所述关闭完成之前退出所述燃烧室。2.如权利要求1所述的操作内燃机的方法，其中所述第一覆盖特征包括所述第一活塞的第一活塞头和所述第二覆盖特征包括所述第二活塞的第二活塞头。3.如权利要求1所述的操作内燃机的方法，其中暂时覆盖所述至少一部分的所述进气口包括对所述第一覆盖特征定位以使得当所述第一套筒阀第一次打开所述进气口时，所述第一覆盖特征至少部分阻挡所述进气口。4.如权利要求1所述的操作内燃机的方法，其中暂时覆盖所述至少一部分的所述排气口包括对所述第二覆盖特征定位以使得当所述第二套筒阀正关闭所述排气口时，所述第二覆盖特征至少部分阻挡所述排气口。5.如权利要求1所述的操作内燃机的方法，其中所述第一活塞的第一倒角允许所述流体流经所述进气口的相邻侧，而位于相对于所述第一活塞的所述相邻侧的相反侧的所述第一覆盖特征阻塞所述进气口的相反侧。6.如权利要求5所述的操作内燃机的方法，其中所述第二活塞的第二倒角位于所述燃烧室中的所述第一倒角的相反侧，所述第二倒角允许所述流体经所述排气口的相邻侧流出，而位于所述第二活塞的所述第二倒角的相反侧的所述第二覆盖特征阻塞所述排气口的相反侧。7.如权利要求6所述的操作内燃机的方法，其中被所述第一倒角和所述第二倒角中的至少一个所占据的一部分所述燃烧室的周长包括大约30°弧度。8.如权利要求1所述的操作内燃机的方法，其中所述流体进一步包括燃料。9.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·M·克利维斯，丹尼尔·L·弗拉沃斯，迈克尔·霍克斯，
申请(专利权)人：品纳科动力有限公司，
类型：
国别省市：