本公開涉及用于冷卻發動機的燃燒室的系統和方法的各種實施例。一種方法包括將燃料引入具有能量傳遞裝置的發動機的燃燒室中，該能量傳遞裝置移動通過進氣沖程、壓縮沖程、動力沖程和排氣沖程。該方法還包括監測燃燒室的溫度。當溫度達到預定值時，該方法也包括僅僅在能量傳遞裝置的動力沖程和排氣沖程中的至少一個沖程期間將冷卻劑引入燃燒室中。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
以下公開內容總體上涉及用于冷卻內燃機的燃燒室的方法和系統。
技術介紹
燃料噴射系統典型地用于將燃料噴霧噴射到發動機的入口歧管或燃燒室中。燃料噴射系統已成為在汽車發動機中使用的主要燃料輸送系統，從20世紀80年代晚期開始已幾乎完全代替汽化器。常規直噴式燃料計量系統典型地連接到加壓燃料源，并且在這些燃料噴射系統中使用的燃料噴射器通常在相對于發動機的動力沖程的特定時間將加壓燃料噴射或以另外方式釋放到燃燒室中。在許多發動機中，并且特別是在大型發動機中，燃料噴射器進入燃燒室所通過的孔或口的尺寸小。該小口因此限制可以用于致動噴射器或以另外方式噴射來自噴射器的燃料的部件的尺寸。而且，這樣的發動機也通常具有擁擠的進氣和排氣閥機構，進一步限制可用于這些燃料噴射系統的部件的空間。附圖說明圖I是根據本公開的實施例配置的系統的示意圖。圖2A-2E是根據本公開的實施例配置的圖I的系統的操作周期的一系列示意圖。圖3是根據本公開的另一個實施例配置的系統的示意圖。圖4是根據本公開的實施例的用于冷卻發動機的燃燒室的方法的流程圖。圖5和6是根據本公開的附加實施例配置的系統的示意圖。圖7是根據本公開的實施例的用于冷卻一個或多個發電部件并且用于冷卻發動機中的燃燒室的方法的流程圖。具體實施例方式本公開描述用于冷卻內燃機的燃燒室的方法和系統。例如，下述實施例中的一些總體上涉及可以將第一燃料噴射到燃燒室中并且基于燃燒室狀態自適應地噴射第二燃料或冷卻劑的系統和方法。第二燃料或冷卻劑在燃燒室中產生冷卻。在以下描述中并且在圖1-7中闡述了某些細節以提供對本公開的各實施例的透徹理解。然而，描述常常與內燃機、噴射器、點火器和/或燃燒系統的其它方面相關的公知結構和系統的其它細節未在下面闡述以避免不必要地使本公開的各實施例的描述晦澀。因此，將領會下面所述的細節中的一些被提供以足以使相關領域的技術人員能夠制造和使用所公開的實施例的方式描述以下實施例。然而下面所述的細節和優點中的一些對于實施本公開的某些實施例可能是不必要的。圖中所示的許多細節、尺寸、角、形狀和其它特征僅僅是本公開的特定實施例的舉例說明。因此，其它實施例可以具有其它細節、尺寸、角和特征而不脫離本公開的精神或范圍。另外，本領域的普通技術人員將領會可以在沒有下述的細節中的一些的情況下實施本公開的另外實施例。此外，圖中所示的本公開的許多特征示意性地被顯示。在說明書中各處提到“一個實施例”或“實施例”表示結合該實施例描述的特定特征、結構或特性包括在本公開的至少一個實施例中。因此，在該說明書中各處出現的短語 “在一個實施例中”和“在實施例中”不必都表示相同實施例。此外，參考特定實施例描述的特定特征、結構或特性可以在一個或多個其它實施例中以任何合適的方式組合。I.用于自適應地冷卻燃燒室的系統和方法圖I是根據本公開的實施例配置的用于自適應地冷卻或限制燃燒室106的峰值操作溫度的系統100的示意圖。在所示實施例中，系統100包括具有至少一個往復能量傳遞裝置或活塞108的發動機101 (例如雙沖程或四沖程發動機)的一部分，所述往復能量傳遞裝置或活塞至少部分地在相應的燃燒室106內移動。系統100也包括一個或多個氣流閥110 (單獨地識別為第一閥IlOa和第二閥IlOb)，所述氣流閥可操作地允許氣流進入燃燒室106并且允許排氣離開燃燒室106。例如，第一閥IlOa可以是進氣閥，允許入口氣流經由第一或進氣通道109a進入燃燒室106，并且第二閥IlOb可以是排氣閥，允許氣流和/或排氣經由第二或排氣通道10%離開燃燒室106。盡管在圖IA中顯示了兩個閥，但是本領域的普通技術人員將領會系統可以包括兩個以上閥110。系統100還包括一體化噴射器點火器102 (“噴射器102”)，該一體化噴射器點火器被配置成將燃料和/或冷卻劑噴射到燃燒室106中，并且點燃燃燒室106中的燃料和/或冷卻劑。在某些實施例中，噴射器可以包括在2010年12月6日提交的、名稱為“配置成噴射多種燃料和/或冷卻劑的一體化燃料噴射器點火器以及相關使用和制造方法(INTEGRATEDFUEL INJECTOR IGNITERS CONFI⑶RED TO INJECT MULTIPLE FUELS AND/OR COOLANTS ANDASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE) ”并且通過引用完整地被合并于本文中的美國專利申請第12/961,461號中描述的噴射器的任何特征。在其它實施例中，噴射器102可以包括在上面通過引用完整地被合并的共同未決專利申請中描述的任何一體化噴射器點火器的特征。例如，噴射器102可以包括一個或多個一體化點火特征(例如用于啟動火花、等離子或其它合適的點火事件)。根據本公開的實施例并且如下面詳細地所述，噴射器102也可以在操作期間將兩種或以上燃料、冷卻劑、或燃料和冷卻劑的組合自適應地噴射到燃燒室106中。當在本文中使用時，術語冷卻劑可以包括在燃燒室106中產生冷卻(例如降低燃燒室中的溫度和/或將熱傳遞到燃燒室106的部件之外)的任何溫度控制流體(例如，氣體或液體)。例如在一個實施例中，冷卻劑可以包括不燃燒流體。然而在其它實施例中，冷卻劑可以包括燃料，該燃料與在噴射冷卻劑之前在燃燒室106中點燃和/或燃燒的另一種燃料相比在更低的溫度下點燃和/或燃燒。在更進一步的實施例中，冷卻劑可以是含氫冷卻劑(例如，含氫的冷卻劑)。如下面詳細地所述，可以控制噴射器102以基于燃燒室106的性質自適應地調節燃料/冷卻劑噴射的型式和/或頻率。在圖I所示的實施例中，系統100也包括用于自適應地控制燃燒室106中的燃料/冷卻劑輸送和點火的多個感測和/或計算裝置。例如，噴射器102可以包括檢測并且傳送燃燒室性質的一個或多個傳感器。更具體地，噴射器102可以包括位于暴露于燃燒室106的接口的噴射器102的遠端部分上的一個或多個光纖元件。如根據本文中的各實施例所述，這些傳感器也可以包括用于測量燃燒室溫度和壓力的各種手段和裝置，包括利用由噴射器102的光纖部分發射的紅外IR光、可見光和/或紫外光的高頻探頭。例如，用于測量燃燒室溫度和/或壓力的裝置可以包括Fabry-Perot干涉計。在其它實施例中，燃燒室106內的溫度和/或壓力分布圖可以根據以下參數確定時間或可以使用本領域中已知的其它類型的合適溫度和/或壓力傳感器測量的其它參數。這樣的溫度傳感器例如可以包括各種類型的熱電偶、電阻和IR裝置，并且這樣的壓力傳感器例如可以包括各種類型的換能器和壓電>j-U ρ α 在所示實施例中，來自燃燒室106的溫度和/或壓力數據(或其它燃燒室性質)可以由可選的感測模塊112(以虛線顯示)處理。這樣的處理例如可以包括在將數據傳輸到計算機114之前篩選、轉換和/或格式化數據。計算機114可以包括一個或多個處理器116，用于分析來自燃燒室106的數據以確定何時并且如何改變來自噴射器102的噴射和點火特性。處理分析的結果可以存儲在本地存儲器118或相關數據庫119中。根據所示實施例的附加特征，系統100也包括燃料源或燃料儲存器120，該燃料源或燃料儲存器可操作地聯接到噴射器102以經由噴射器102將燃料和/或冷卻劑輸送到燃燒本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.02.13 US 61/304,403;2010.12.06 US 12/961,4611.一種限制發動機中的燃燒室的峰值溫度的方法，所述方法包括 在所述發動機的周期的第一部分中 在第一周期的進氣沖程和壓縮沖程中的至少ー個沖程期間將燃料直接噴射到所述燃燒室中；以及 點燃所述燃燒室中的燃料以引起燃燒； 監測由所述燃燒產生的所述燃燒室的溫度；以及 在所述發動機的所述周期的所述第一部分或第二部分中的至少ー個部分中 當所述溫度達到預定值時，僅僅在所述周期的動カ沖程和排氣沖程中的至少ー個沖程期間將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中。2.根據權利要求I所述的方法，其中 將燃料直接噴射到所述燃燒室中包括噴射在所述燃燒室中產生第一燃燒溫度的第一燃料；以及 將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中包括噴射在所述燃燒室中產生第二燃燒溫度的第ニ燃料，其中所述第二溫度小于所述第一溫度。3.根據權利要求I所述的方法，其中將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中包括噴射在所述燃燒室中不燃燒的流體或氣體。4.根據權利要求I所述的方法，其中將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中包括將含氫冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中。5.根據權利要求I所述的方法，其中將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中包括在所述周期的動カ沖程和排氣沖程的每ー個沖程期間噴射冷卻剤。6.根據權利要求I所述的方法，其中所述溫度的所述預定值為2200攝氏度。7.根據權利要求I所述的方法，其中 將燃料直接噴射到所述燃燒室中包括用噴射器噴射燃料；以及 點燃所述燃燒室中的燃料包括用所述噴射器所攜帯的點火特征點燃燃料。8.根據權利要求I所述的方法，其還包括 確定所述發動機的預定操作模式，所述預定操作模式包括所述發動機的加速或高負荷操作條件；以及 當所述發動機在所述預定操作模式下操作時，僅僅在所述周期的動カ沖程和排氣沖程中的至少ー個沖程期間將冷卻劑直接噴射到所述燃燒室中。9.ー種冷卻發動機中的燃燒室的方法，所述方法包括 將燃料引入所述發動機的所述燃燒室中，其中能量傳遞裝置通過進氣沖程、壓縮沖程、動カ沖程和排...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伊·E·麥卡利斯特，梅爾文·J·拉爾森，
申請(專利權)人：麥卡利斯特技術有限責任公司，
類型：
國別省市：
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