[發(fā)明專利]用于改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及能量產(chǎn)生的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280050346.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103890343A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅伊·E·麥卡利斯特;梅爾文·J·拉爾森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麥卡利斯特技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F01P7/16
• 分類號(hào): F01P7/16;F01P9/06;F01P3/02;F01P11/00
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 鄔玥;葛強(qiáng)

對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2011年8月12日申請(qǐng)的，美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/523,157,題為“用于改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及能量產(chǎn)生的系統(tǒng)和方法”的優(yōu)先權(quán)以及權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

以下的公開(kāi)總體上涉及用于以更高的效率操作內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法通過(guò)將工作流體注入到燃燒室中來(lái)冷卻燃燒室從而能夠使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的重量降低并使維護(hù)減少，并且使隨后的發(fā)動(dòng)機(jī)具有產(chǎn)生能量的能力。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生能量，并且內(nèi)燃機(jī)的自然副產(chǎn)品是熱量?，F(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)為浪費(fèi)通過(guò)燃燒而釋放的大部分熱量，并且將相對(duì)較少的部分轉(zhuǎn)換為有用功。浪費(fèi)的熱量必須通過(guò)水套、空氣散熱片以及通過(guò)排出的廢氣被排除(rejected)。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)刈柚梗紵也考缁钊M件、汽缸、進(jìn)氣和排氣閥的過(guò)熱導(dǎo)致增加的摩擦力、干擾和故障。熱量必須從燃燒室部件中移除，因此通常的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包含沉重的、大體積的冷卻結(jié)構(gòu)，如散熱片、冷卻套管、以及其他從內(nèi)燃機(jī)中將熱量移除的結(jié)構(gòu)。然而，這些部件僅移除熱量，并不能令人滿意地將熱能轉(zhuǎn)換為有用功。存在對(duì)內(nèi)燃機(jī)的熱量管理及保存的改進(jìn)方法的需求。進(jìn)一步存在減少或者消除傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)需要的寄生載荷的需求，隨之而來(lái)的在燃料消耗、維護(hù)的常見(jiàn)問(wèn)題(泄漏、腐蝕、零件更換等)以及增加的溫室氣體的排放方面的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命成本。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例配置的內(nèi)燃機(jī)以及一系列二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的發(fā)動(dòng)機(jī)以及用于將工作流體和排氣導(dǎo)入到一個(gè)或多個(gè)二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的門的示意圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的一種用于監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的過(guò)程以及傳輸工作流體至所述內(nèi)燃機(jī)的方法的流程圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種用于監(jiān)測(cè)一級(jí)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的過(guò)程以及根據(jù)二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中的需要傳輸工作流體的方法的流程圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的具有多個(gè)汽缸、多個(gè)傳感器以及一個(gè)控制器的發(fā)動(dòng)機(jī)的局部示意圖。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的一個(gè)四沖程燃燒循環(huán)以及工作流體注入正時(shí)(timing)的示意框圖。

具體實(shí)施方式

本技術(shù)大體上涉及改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及能量產(chǎn)生系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)和方法包括具有一個(gè)或多個(gè)燃燒室的內(nèi)燃機(jī)，在所述燃燒室中燃燒燃料和空氣以產(chǎn)生能量。所述燃燒室的運(yùn)作可包括奧托循環(huán)、狄塞爾循環(huán)或者任何其他合適的能量循環(huán)。通常，這些能量循環(huán)包含發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中的活塞和曲軸。燃料和空氣的燃燒產(chǎn)生熱燃燒氣體，該熱燃燒氣體膨脹并隨著活塞移動(dòng)且在曲軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，工作流體在燃燒循環(huán)的任何部分被注入燃燒室以冷卻燃燒室并且做功。該工作流體通常可為任何類型的流體。實(shí)例包括水、甲醇、氨水以及其他任何合適的包含氣體燃料的流體。使用燃燒室內(nèi)部的工作流體冷卻所述燃燒室能夠代替其他的冷卻結(jié)構(gòu)，如散熱片(fins)、或者冷卻套管、或者其他慣常使用的用來(lái)在外部冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的更龐大的、更沉重的冷卻結(jié)構(gòu)。從內(nèi)部冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)能夠優(yōu)于從外部冷卻，至少是因?yàn)闊崃吭谌紵业膬?nèi)部產(chǎn)生，所以所述熱量在被移除之前不需要通過(guò)燃燒室的材料被轉(zhuǎn)移。本技術(shù)的系統(tǒng)和方法允許發(fā)動(dòng)機(jī)比可比的具有傳統(tǒng)的外部冷卻結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)重量更輕，體積更小，通過(guò)消除這種結(jié)構(gòu)至少具有使車輛攜帶更小的發(fā)動(dòng)機(jī)重量和需要更小的發(fā)動(dòng)機(jī)空間的簡(jiǎn)單的益處。

發(fā)動(dòng)機(jī)可包含一個(gè)或多個(gè)燃燒室。例如，汽車用內(nèi)燃機(jī)通常包含4、6、或8個(gè)汽缸，每一個(gè)汽缸包含一個(gè)獨(dú)立的燃燒室。在本技術(shù)的一些實(shí)施例中，每一個(gè)單獨(dú)的燃燒室可以被監(jiān)測(cè)，并且控制器可根據(jù)需要將工作流體引入到單獨(dú)的腔室以實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于其他的腔室地控制單獨(dú)的燃燒室的關(guān)鍵部件的溫度。