BRPI0709469B1 - Método de controle de uma redução das concentrações de combustível desejadas e calor desejado, processo de modulação química da combustão de um combustível, e, aparelho, de melhoria de um motor a combustão interna que compreende um cilindro - Google Patents

Método de controle de uma redução das concentrações de combustível desejadas e calor desejado, processo de modulação química da combustão de um combustível, e, aparelho, de melhoria de um motor a combustão interna que compreende um cilindro Download PDF

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Abstract

MÉTODO DE CONTROLE DE UMA REDUÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE COMBUSTÍVEL DESEJADAS E CALOR DESEJADO COM RELAÇÃO A CONCENTRAÇÕES DE OXIGÊNIO PARA UM EVENTO DE IGNIÇÃO DE COMBUSTÍVEL NO INTERIOR DE UMA CÂMARA DE COMBUSTÃO PRINCIPAL DE UM MOTOR E APARELHO DE MELHORIA DE UM MOTOR A COMBUSTÃO INTERNA QUE COMPREENDE UM CILINDRO. É fornecido um processo (100) de aumento da combustão homogênea e aumento da ignição em motores IC com pistão recíproco e giratório. Realizações físicas que sustentam este processo possuem câmaras secundárias (32) embutidas na periferia do cilindro (36) para iniciar a geração de substâncias de ignição de radicais ("RI") em um ciclo anterior para uso em um ciclo posterior. Estas comunicam-se com a câmara principal (34) por meio de pequenos condutores (42) . Coordenadas com as progressões facilitadas por estas câmaras secundárias (32), encontram-se medidas de controle inovadoras para regular as quantidades de substâncias RI por fim geradas. A presença previamente determinável de substâncias RI a serem fornecidas altera ou adiciona variedade controlada para as reações de início de cadeias dominantes do mecanismo de ignição de combustão principal do ciclo posterior. Esta presença o faz reduzindo as razões de calor e de combustível necessárias para iniciar e manter a combustão. Esta presença aumenta,(...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
As realizações referem-se, de forma geral, aos processos químico-cinéticos termo-fluidos comuns envolvidos em um início controlado aprimorado e aumento da combustão de 10 hidrogênio, álcool, combustíveis hidrocarbonetos e combinações de combustível/aquosas-combustível em motores por meio do uso de substâncias de ignição de radicais selecionadas.
Antecedentes da Invenção
Os motores a combustão interna ("IC") têm sido uma fonte principal de potência motora por cerca de oito décadas.
Desta forma, embora muitos esforços estejam sendo atualmente dedicados ao desenvolvimento de novos conceitos de motores (elétricos, células de combustível, híbridos etc.), mais 20 esforços ainda estão sendo dedicados ao aprimoramento contínuo do motor IC cíclico (recíproco e giratório). São mais recentes deste progresso os esforços de coevolução dos "projetos de combustível" e "projetos de motores" para melhor acomodação entre si. A maior parte deste trabalho ainda 25 permanece concentrada nos modos de ignição a vela ("SI") e ignição por compressão ("Cl") para o início da combustão ("SOC"). Entretanto, apesar de muitos avanços relacionados, permanece a existência de penalidades e limitações associadas não apenas às versões convencionais destes modos de ignição, 30 mas também a permutas mais novas entre estes dois tempos. As razões destes inibidores decorrem da natureza das combustões com estes modos.
Em combustão por propagação de chama iniciada por
SI convencional, quando uma mistura homogênea de combustível e ar for suficientemente rica para sustentar uma chama e sofrer ignição em um ponto por uma vela, forma-se uma semente de chama que avança a partir do ponto de ignição na forma de 5 frente de combustão. Esta frente, entretanto, espalha-se através da câmara principal à sua própria velocidade natural e encontra-se efetivamente além de qualquer controle adicional. Além disso, no interior desta zona (frente) de atividade química, a potência exotérmica específica e o tempo 10 de permanência da substância reagente não podem ser controlados. A rápida expansão dentro dessa zona de combustão móvel (devido à liberação da energia exotérmica) tende a causar a expulsão prematura das suas partículas reagentes (da frente móvel). Desta forma, a velocidade de combustão é 15 reduzida e a combustão é incompleta com emissões indesejáveis.
Em Cl injetada dirigida ("DI") convencional, o combustível é inserido com uma velocidade de entrada considerável. Ao entrar na câmara de combustão, o combustível 20 é atomizado em conjuntos globulares cuja densidade numérica é suficientemente alta para formar nuvens de gotículas de combustível densamente espaçadas para que a chama se estabilize em volta delas como um envelope. As suas frentes são dirigidas em seguida ao longo da carga de ar comprimido 25 pelo ímpeto imposto na inserção de pulverização. O oxigênio é completamente esgotado no interior dos envelopes de chama enquanto o combustível é totalmente consumido nas frentes. 0 ’ combustível atinge a sua temperatura máxima nas frentes de chama, de forma a estabilizar o processo de combustão. Isso 30 também serve, entretanto, para maximizar a formação de óxidos nítricos. Além disso, o combustível é pirolizado na forma de fuligem à medida que se aproxima das zonas de alta temperatura na ausência de oxigênio. Adicionalmente, como no caso de SI convencional, após SOC, a combustão nesse processo convencional encontra-se efetivamente além de qualquer controle adicional. Melhorias convencionais deste processo foram geralmente limitadas à eficácia da mistura de ar e 5 combustível. - Em SI convencional e Dl Cl convencional, o processo de ignição é dirigido por mecanismos químico-cinéticos sob temperatura relativamente "mais alta". Dependendo do combustível, as reações de início de cadeia responsáveis pelo 10 início desses mecanismos envolvem a oxidação direta de combustível ou a dissociação de combustível. A dissociação de combustível pode dever-se às próprias temperaturas mais altas (dissociação térmica) ou a terceiras reações corporais às temperaturas mais altas (dependentes delas). Assim, nas suas 15 formas convencionais, estes dois tempos necessitam de níveis relativamente mais altos de calor para iniciar a combustão (em comparação com os níveis necessários em alguns dos desenvolvimentos mais novos) . Além disso, para que a combustão iniciada por estes modos seja sustentável, são 20 tipicamente necessárias concentrações relativamente mais altas do combustível com relação ao oxigênio (em comparação com as necessárias para algumas das permutas de oxigênio mais novas).
Ao contrário de SI convencional e Cl convencional, 25 o processo de combustão homogênea pode permitir a redução do - calor necessário para ignição e uma redução da razão entre o combustível e o oxigênio necessária para combustão ' sustentada. A combustão homogênea permite o envelopamento simultâneo do volume da carga de ar e combustível da câmara 30 de combustão principal durante a ignição. O evento de combustão é iniciado ao longo de toda a mistura (ou seja, ignição de múltiplos pontos) e processa-se sem frentes de chama móveis visíveis. Desta forma, motores que empregam combustão homogênea geralmente comportam-se como reatores químicos agitados e que sofrem ignição por compressão. No processo de combustão homogênea, a química-cinética da mistura de ar e combustível em reação é iniciada 5 principalmente por concentrações de substâncias, temperatura e suas combinações. A seguir, a indução química da combustão homogênea por meio de concentrações de substâncias é denominada RI ("Ignição de Radicais") e a indução por temperatura é denominada TI ("Ignição Térmica"). TI é uma 10 permuta de Cl.
Um exemplo inicial de combustão homogênea induzida por RI é descrito nas Patentes Norte-Americanas n° 3.092.088, 3.230.933, 3.283.751 e 3.802.827 de Goossak. No motor IC recíproco de quatro tempos "LAG" de Goossak, a ignição a vela 15 de uma mistura rica em combustível em uma câmara prévia pequena é seguida pela queima de uma mistura pobre em combustível na câmara principal, muito maior. Para conectar estas câmaras, o motor a ignição sob baixa temperatura de
Goossak utiliza-se de um pequeno canal. Este canal goteja e 20 resfria os gases da queima emitidos pela câmara prévia, de forma que a chama não passe. Ao contrário, apenas um jato de massa de produtos de combustão incompleta sem queima é transmitido para a câmara de combustão principal. Sob certas condições operativas, a combustão é observada em seguida 25 desenvolvendo-se simultaneamente no volume da carga de ar e combustível da câmara de combustão principal a partir das várias sementes pequenas de produtos induzidas pelas ondas turbulentas do jato de massa da câmara prévia. Nestas condições de operação, esta ignição de múltiplos pontos 30 segue-se a partir da dispersão quase homogênea dessas sementes.
É a alta atividade química induzida por substâncias intermediárias e radicais tais como CH3, H2O2, CH2O, C2, CH e
H (produzidos pela combustão incompleta de uma mistura rica na câmara prévia) acoplada a níveis de alta intensidade de turbulência (gerados pelo jato de massa) que juntos produzem ignição precoce e rápida combustão na câmara de combustão 5 principal do motor LAG. Embora nem todas as substâncias responsáveis pela combustão homogênea com carga estratificada no motor LAG sejam radicais, desde Goossak e posteriormente, compreende-se que RI significa auto-ignição induzida principalmente pela presença de radicais e/ou substâncias 10 intermediárias altamente reativas (juntos denominados "substâncias RI"). Infelizmente, ' por ser dependente da dispersão dinâmica de fluidos das sementes de produto no mesmo ciclo, o motor LAG somente poderá operar eficientemente ao longo de uma parte limitada do regime de operação total do 15 motor.
Blaser et al descobriram uma abordagem diferente para RI. Trabalho posterior sobre esta abordagem gerou vários projetos de motores IC recíprocos de quatro tempos práticos (Patentes Norte-Americanas n° 4.898.135, 5.862.788 e 6.178.942). Esta abordagem permite a geração de substâncias RI em um ciclo para uso no seguinte, de forma que supere as limitações de dispersão do motor LAG. Em um exemplo recente denominado SCS ("Sistema de Combustão Sonex") , os mesmos efeitos dominantes encontrados em ignição sob baixa 25 temperatura no motor LAG são criados por esta configuração de microcâmara de pistão: nomeadamente, "substância RI" e intensa turbulência. Infelizmente, esta tecnologia possui desvantagens. Uma é que ela somente pode fornecer otimizações de regime de operação de motor geral médias para melhorias da 30 eficiência do motor e redução de emissões simultâneas. Como ela deve tipicamente ser otimizada para as condições de um regime de operação geral de um motor, esta tecnologia com base em pistão produz quantidade excessiva de radicais durante altas cargas e não produz radicais suficientes durante cargas baixas. Em compensação, os controles de motor devem sobreajustar os tempos de injeção de combustível para atingir tempos de SOC desejados. Consequentemente, em cargas 5 altas, os tempos de injeção devem ser tarde demais para a • mistura adequada do combustível, prejudicando o grau de homogeneidade da combustão e aumentando a produção de CO e outros poluentes. Desta forma, ele não pode utilizar o potencial total de RI a todo momento no regime de operação do 10 motor. Em alguns pontos de operação, ele realmente reduz o desempenho do motor.
Voltando para TI, um exemplo inicial é atribuído a Noguchi et al na Patente Norte-Americana n° 4.317.432. Essa patente descreve um processo de combustão por auto-ignição 15 sob baixa temperatura em um motor IC recíproco de dois tempos a gasolina denominado combustão Toyota-Soken ("TS"). Nessa variante de TI, o projeto de porta de entrada/exaustão cria uma sobreposição entre os gases queimados de saída e a carga nova de entrada. Isso permite a transferência de calor (e 20 também a condução de alguns produtos quimicamente ativos) para a carga nova fria. Algumas características da combustão de TS imitam as de motores LAG e SCS do estado da técnica. Desenvolvido aproximadamente ao mesmo tempo, o motor ATAC (Combustão por Atmosfera Termo-Ativa) também envolve 25 essencialmente os mesmos fenômenos de TI que TS (Documento SAE n° 790501 (Onishi et al) ) . Embora o envolvimento de radicais seja ressaltado em avanços deste tipo de motor por Ishibashi e Asai (Documento SAE n° 980757 e Patente Norte- Americana n° 5.697.332) em comparação com a atividade de 3 0 radicais geral nos motores LAG e SCS, concluiu-se que essa atividade é mínima nos motores TS e ATAC. Além disso, ao contrário do motor SCS, não há condução de substâncias RI nesses motores de um ciclo para o seguinte. Desta forma, atualmente, TS e ATAC são classificados junto com a família de motores ignição por compressão de carga homogênea (HCCI). HCCI é TI e, portanto, uma permuta de Cl.
Najt e Foster (Documento SAE n° 830264) estenderam 5 o uso da energia térmica dos gases de exaustão para causar combustão homogênea de TI em motores IC recíprocos de quatro tempos. O seu trabalho e cálculos numéricos mais recentes com EGR (Documento SAE n° 2001-28-0048 (Blank et al) , que é incorporado como referência) juntos confirmam que TI induz 10 uma queima homogênea por meio de aquecimento térmico da carga e diluição de oxigênio. Além disso, as principais "espécies RI" consideradas responsáveis pela indução de auto-ignição nos motores LAG e SCS não são encontradas nos gases de exaustão de combustão de EGR TI desse estudo computacional 15 mais recente. Desta forma, substâncias RI não estão envolvidas nas variantes de HCCI de quatro tempos. Vários outros nomes para combustão HCCI incluem ignição por compressão de carga previamente misturada ("PCCI") e carga homogênea que sofreu ignição por compressão ("CIHC").
Muito mais trabalho foi conduzido em seguida para estender a capacidade de aplicação de TI em aplicações de motor IC recíproco de dois impulsos e de quatro impulsos. Em certas condições de operação no motor PCCI, entretanto, ainda há problemas não resolvidos. A combustão inicia-se no motor 25 HCCI por meio de auto-ignição induzida por reação de início de cadeia de O2-combustível por "baixa" temperatura induzida por compressão. Como a mistura de carga de ar e combustível é formada bem antes do centro morto superior ("TDC"), a ignição pode ocorrer em vários momentos durante o processo de 30 compressão. Desta forma, à medida que aumenta a carga do motor, o tempo de ignição tende a avançar e a velocidade de combustão tende a aumentar. Além disso, devido à liberação precoce de calor antes de TDC, a eficiência térmica pode diminuir e, devido à combustão mais rápida e mais precoce, a operação do motor pode tornar-se difícil. Por outro lado, quando a carga aumenta, o tempo de ignição tende a ser retardado. Isso pode eventualmente resultar em falha de 5 ignição, bem como em aumento das emissões. Além disso, quando • a velocidade do motor aumenta, como o tempo disponível para as reações preliminares sob baixa temperatura da mistura diluída torna-se menor, o tempo para a liberação de calor principal é retardado. Neste caso, se o tempo disponível 10 tornar-se insuficiente, pode também ocorrer falha de ignição.
Estes problemas de PCCI podem ser observados do ponto de vista da razão de compressão ("CR") . Existe uma CR em que ocorrerá a auto-ignição (via Cl) para um dado conjunto de condições iniciais com um combustível específico. Caso 15 aquela CR (denominada a seguir "CR de carga efetiva") seja a mesma da "razão de compressão mecânica do motor", a combustão ocorrerá no tempo "certo", ou seja, tipicamente com o início da combustão tendo lugar quando o pistão estiver em TDC e com pressão de cilindro de pico ocorrendo geralmente em até dez 2 0 graus de ângulo de manivela. Caso a CR de carga efetiva (CR de auto-ignição) seja mais baixa que a CR mecânica do motor, entretanto, a combustão iniciará antes de TDC do pistão e o motor baterá inaceitavelmente. Caso a CR de auto-ignição seja mais alta que a CR mecânica do motor, ocorrerá uma falha de 25 ignição e o motor não funcionará. A principal limitação de TI ; é, portanto, a ausência de um meio aceitável de controle do início de HCCI e SCCI previamente misturados (Cl de carga estratificada) (coletivamente PCCI) ao longo da faixa possível de condições de operação (que incluem valores de 30 cetano ou octano, temperaturas ambiente, cargas, velocidades de motor etc.) necessárias para um motor prático.
Mais trabalho também foi conduzido para estender o uso do modo RI. Com base segura nas características termoquimicas do conceito LAG, Oppenheim et al desenvolveram o sistema de ignição de Combustão a Jato Pulsado (PJC) e, posteriormente, um segundo sistema denominado sistema de Combustão e Injeção de Coluna de Jato (JPIC) (Patentes Norte- 5 Americanas n° 4.924.828, 4.926.818, 4.974.571 e 5.271.365; e
Documentos SAE n° 2000-01-0194 e 2000-01-0199) . No seu sistema JPIC, entretanto, o controle da combustão depende da composição reagente e da mecânica de fluidos e, portanto, sofre as mesmas restrições encontradas no motor LAG. 10 Uma extensão com base em catálise do conceito de B LAG é o estado da técnica denominado Smartplugs (Patentes Norte-Americanas n° 4.977.873, 5.109.817, 5.297.518 e 5.421.299) . O inserto Smartplug fornece o mesmo efeito de uma câmara prévia rica em combustível que sofreu ignição por uma 15 vela, mas sem a complexidade adicional de um fornecimento de combustível de câmara prévia. Em vez do trajeto de produtos de combustão incompleta por meio de um jato de massa, entretanto, este é principalmente uma forma de TI, que projeta energia térmica por meio de um jato de chama. Desta 2 0 forma, o Smartplug não envolve RI e suas vantagens são limitadas principalmente a aplicações de carga previamente B misturada com os seus potenciais de eficiência térmica mais baixos.
Dois esforços recentes de geração de produtos de 25 combustão incompleta fora do cilindro de combustão de motor para uso imediato no aumento do controle da combustão no cilindro são indicados nas Patentes Norte-Americanas n° 6.092.512 e 6.345.610. Embora estes dois permitam o uso dirigido de quantidades medidas de produtos de combustão 30 incompleta apropriados a cada condição de operação de motor, o primeiro depende de condições variáveis de gás de exaustão e o segundo é simplesmente o próprio conceito de LAG movido para o condutor de entrada. Estes não podem ser eficazes em situações de alta carga e velocidade. Desta forma, nenhum é capaz de fornecer o controle necessário para proporcionar a ocorrência de combustão homogênea e trabalho ao longo de todo o regime de operação do motor. Desde então, foi sugerida uma 5 abordagem de modo duplo que incorpora a tecnologia de LAG em - cargas apenas leves (vide a Patente Norte-Americana n° 6.595.181) . A partir desta breve análise, vários pontos tornam-se evidentes. Principalmente, apenas RI e a variante de TI (de Cl) são capazes de produzir combustão homogênea em 10 motores de Cl. TI eficaz do estado da técnica é limitado, entretanto, a aplicações de combustível previamente misturado (e, portanto, a eficiências mais baixas) e a operações sobre partes apenas limitadas do regime de operação de motor. Embora variantes de motor IC de inserção de combustível Dl 15 forneçam potenciais de eficiência mais altos e não sejam limitados ao regime de operação do motor, eles infelizmente não são capazes de operações de combustão homogênea. Em motores RI convencionais, a única variante exibida capaz de operações homogêneas de modo único ao longo de todo o regime 2 0 de operação do motor com Dl do combustível é o motor SCS. O exercício de controle ao longo da combustão nesta variante de RI é, entretanto, muito limitado e, dentro de certas partes do regime de operação do motor, esta variante realmente prejudica a combustão.
RESUMO DA INVENÇÃO
Uma realização refere-se, de forma geral, a um método de controle de redução em concentrações de combustível necessário e calor necessário com relação a concentrações de oxigênio para ignição de um combustível no interior de uma 30 câmara de combustão principal de um motor. O método inclui o fornecimento de uma série de substâncias de ignição de radicais geradas em pelo menos um ciclo de combustão anterior em uma câmara secundária associada à câmara de combustão principal do motor, em que a série de substâncias de ignição de radicais é gerada por pelo menos um mecanismo cinético químico dirigido por substâncias de ignição de radical OH. 0 método também inclui o direcionamento de uma parte da série 5 de substâncias de ignição de radicais para a câmara de combustão principal. 0 método inclui ainda a regulagem de um • acúmulo da parte da substância de ignição de radical e uma substância de ignição de radical gerada da câmara de combustão principal para modular um evento de ignição para 10 combustível na câmara de combustão principal.
Outra realização refere-se, de forma geral, a um processo de modulação química da combustão de um combustível no interior de um motor, utilizando uma quantidade previamente determinada de uma série de substâncias de 15 ignição de radicais. O processo inclui o fornecimento de pelo menos uma câmara secundária conectada por pelo menos um condutor a uma câmara de combustão principal com volume variável e direcionamento da quantidade previamente determinada da série de substâncias de ignição de radicais 20 geradas, ao menos em parte, em pelo menos um ciclo anterior no interior do motor para a câmara de combustão principal com volume variável, para mistura com uma nova carga de ar da câmara de combustão principal com volume variável antes de uma extremidade de um evento de compressão principal. O 25 processo também inclui a captura de uma segunda parte do ar da câmara de combustão principal com volume variável e o combustível em pelo menos uma câmara secundária durante o evento de compressão principal, utilizando a quantidade previamente determinada da série de substâncias de ignição de 30 radicais na câmara de combustão principal com volume variável para agir como um agente para ativar, em primeiro lugar, um evento de ignição prévia do combustível, dirigindo uma química de ignição prévia que envolve a decomposição de combustível por meio de radicais para iniciar, em seguida, uma química de ignição de um evento de ignição que dirige a decomposição de combustível por meio de OH. 0 método inclui ainda o uso de picos de pressão gerados pelo evento de 5 ignição e uma combustão do combustível para dirigir OH e energia da câmara de combustão principal com volume variável para pelo menos uma câmara secundária. O método inclui ainda o uso de OH e uma energia transferida da câmara de combustão principal com volume variável e uma segunda série de 10 substâncias de ignição de radicais residentes nas câmaras secundárias para dirigir um submecanismo de decomposição de combustível dirigido por substâncias com radical OH ou uma série de submecanismos de decomposição de combustível dirigida por substâncias com radical OH na pelo menos uma 15 câmara secundária para a geração de substâncias de ignição de radicais adicionais.
Ainda outra realização refere-se, de forma geral, a um aparelho em um motor a combustão interna que inclui um cilindro, em que o cilindro compreende adicionalmente pelo 20 menos uma câmara de combustão de volume variável definida por um componente de produção de força de trabalho que se móvel no interior de um espaço delimitado externamente por um abrigo de cilindro. 0 cilindro é configurado para receber periodicamente um combustível e uma carga de ar e para 25 implementar um ciclo de combustão que compreende fases de entrada, compressão principal, combustão, expansão de potência e partes de exaustão. 0 aparelho inclui pelo menos uma minicâmara disposta em volta do abrigo de cilindro do cilindro próximo à pelo menos uma câmara de combustão com 30 volume variável, em que a pelo menos uma minicâmara é configurada para servir de local de origem para a geração de uma série de substâncias de ignição de radicais. O aparelho também inclui pelo menos um condutor de conexão configurado para acoplar a pelo menos uma minicâmara a pelo menos üma câmara de combustão com volume variável, em que o pelo menos um condutor de conexão também é configurado para permitir o fluxo da série de substâncias de ignição de radicais, o ar, o 5 combustível e os produtos de reação química para dentro e * para fora da pelo menos uma minicâmara durante várias fases do ciclo de combustão. O aparelho inclui adicionalmente pelo menos um controlador associado à pelo menos uma minicâmara configurada para regular uma quantidade da série de 10 substâncias de ignição de radicais fornecida para a pelo menos uma câmara de combustão com volume variável com base nas necessidades de velocidade e carga aplicadas ao motor.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Várias características das realizações podem ser 15 apreciadas mais completamente à medida que elas são mais bem compreendidas com referência à descrição detalhada das realizações a seguir, quando consideradas com relação às figuras anexas.
A Fig. 1 descreve um processo químico-cinético 20 termofluido de HCRI generalizado de acordo com o processo de HCRI 100.
A Fig. 2A é um diagrama esquemático composto de um cilindro de combustão de motor isolado de um exemplo de motor HCRI 200 que utiliza o processo de HCRI 100 exibido na Fig. 25 1.
A Fig. 2B é um esquema de um exemplo de sistema de controle eletrônico para a realização de motor HCRI generalizada exibida na Fig. 2A.
A Fig. 3 é uma plotagem que ilustra limitações 30 gerais de ignição para hidrogênio, álcool e combustíveis hidrocarbonetos.
A Fig. 4A ilustra um diagrama esquemático do interior de um cilindro de combustão de motor isolado de um exemplo de Motor a Combustão Giratório HCRI de quatro cilindros (motor HCRI 300) utilizando o processo de HCRI 100 exibido na Fig. 1 de acordo com o motor HCRI 200.
A Fig. 4B ilustra uma vista superior de dois 5 cilindros de combustão de motor do Motor a Combustão • Giratório HCRI de quatro cilindros exibido na Fig. 4A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 4C ilustra uma vista superior de uma seção de conjunto de minicâmaras montada na periferia de um abrigo 10 (A-A) para a realização de Motor a Combustão Giratório HCRI de quatro cilindros exibida na Fig. 4A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 4D ilustra uma vista lateral de um rotor em um cilindro de combustão de motor para a realização do Motor 15 a Combustão Giratório HCRI de quatro cilindros exibido na Fig. 4A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 5A ilustra um esquema de diagrama de seção cruzada axial interna (seção através da linha E-E) de um cilindro de combustão de motor de um exemplo de Motor 20 Recíproco de Dois Tempos HCRI (motor HCRI 400) utilizando o processo de HCRI 100 exibido na Fig. 1 de acordo com o motor HCRI 200.
A Fig. 5B ilustra um diagrama esquemático do topo interno (seção cruzada radial através da cabeça que inclui a 25 linha E-E) de um cilindro de combustão de motor da realização de Motor Recíproco de Dois Tempos HCRI exibida na Fig. 5A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 5C ilustra um diagrama esquemático de fundo interno (vista superior de seção cruzada radial do fundo do 3 0 cilindro através das linhas G-G e H-H e que também exibe o pistão abaixo destas linhas) de um cilindro a combustão de motor da realização de Motor Recíproco de Dois Tempos HCRI exibida na Fig. 5A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 6A ilustra um esquema de um diagrama de seção cruzada axial interna (seção através da linha D-D) de um cilindro de combustão de motor de um exemplo de Motor Recíproco de Quatro Tempos HCRI (motor HCRI 500) utilizando o 5 processo de HCRI 100 exibido na Fig. 1 de acordo com o motor • HCRI 200.
A Fig. 6B ilustra um esquema de um diagrama de seção cruzada axial interna (através das linhas J-J e K-K) de um cilindro de combustão de motor do Motor Recíproco de 10 Quatro Tempos HCRI exibido na Fig. 6A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 6C ilustra um diagrama esquemático de topo interno (seção cruzada radial através da cabeça de cilindro que inclui as linhas D-D e J-J) de um cilindro de combustão 15 de motor do Motor Recíproco de Quatro tempos HCRI exibido na Fig. 6A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 6D ilustra um diagrama esquemático de fundo interno (seção cruzada radial de fundo que inclui as linhas K-K) de um cilindro de combustão de motor do Motor Recíproco 2 0 de Quatro tempos HCRI exibido na Fig. 6A utilizando o processo de HCRI.
A Fig. 7A é um gráfico que exibe valores de Pressão x Ângulo de Manivela ("CA") de amostra para as câmaras primária e secundária de um Motor Recíproco de Quatro Tempos 25 Dl HCRI Total para combustível C2H5OH e CR 17,5:1 (Pi - câmara principal, P2 - minicâmara).
A Fig. 7B é um gráfico que exibe uma amostra de valores de Temperatura x Ângulo de Manivela ("CA") para as câmaras primária e secundária de um Motor Recíproco de Quatro 30 Tempos Dl HCRI Total para combustível C2H5OH e CR 17,5:1 (Ti - câmara principal, T2 - minicâmara).
DESCRIÇÃO DETALHADA DE REALIZAÇÕES
Por simplicidade e para fins ilustrativos, princípios da presente invenção são descritos por meio de referência principal a exemplos de suas realizações. Os técnicos comuns no assunto reconhecerão facilmente, entretanto, que os mesmos princípios são igualmente 5 aplicáveis a todos os tipos de motores a combustão, podem ser neles implementados e nenhuma dessas variações afasta-se do espírito e escopo verdadeiro da presente invenção. Além disso, na descrição detalhada a seguir, são feitas referências às figuras anexas, que ilustram realizações específicas. Alterações elétricas, mecânicas, lógicas e estruturais podem ser efetuadas nas realizações sem abandonar o espírito e escopo da presente invenção. A descrição detalhada a seguir não deve, portanto, ser considerada em sentido limitador e o escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.
Uma realização refere-se, de forma geral, a um processo de controle de ignição. Mais especificamente, o processo de controle de ignição é um procedimento químico- cinético termofluido configurado para fornecer o controle exato sobre o início da substância RI de combustão homogênea e de combustão quase homogênea em motores IC cíclicos, utilizando vários combustíveis de hidrogênio, álcool e hidrocarbonetos e misturas de combustível/aquosa-combustível. 0 processo de controle de ignição atinge este controle exato utilizando substâncias RI, ou seja, radicais e substâncias intermediárias altamente reativas, para "dominar" a ignição e a combustão em motores IC cíclicos. A auto-ignição sob estas condições pode ser indicada como sendo por meio de um modo de ignição de radicais ("RI").
Outras realizações referem-se à regulagem de combustão nos motores IC cíclicos (pistão recíproco e giratório) de forma que possa ser adaptado a qualquer ponto em um regime de operação de motor. Estas outras realizações podem ser implementadas na forma de motor IC cíclico modificado para utilizar o processo de controle de ignição. Além dos motores de modo de ignição isolado que utilizam RI, realizações do processo de controle de ignição podem também 5 aumentar SI e Cl dentro de uma série de motores IC cíclicos 4 adicionais. Esses motores IC de aumento de substâncias RI utilizam as substâncias RI para "assistir" (e não dominar) a ignição e a combustão em formas modificadas do IC convencional que fazem uso principal desses modos de ignição 10 mais antigos. Em todos os três casos de modo de ignição, o uso do processo de controle de ignição pode oferecer combustão aprimorada com maiores eficiências e menores emissões gerais.
Comparando-se os mecanismos químico-cinéticos 15 responsáveis pelo SOC por meio de RI com os mecanismos gerais associados ao SOC por meio dos outros modos de ignição, a permuta de TI ("ignição térmica") de modo Cl serve de bom ponto de referência. 0 SOC com TI de combustível previamente misturado geralmente ocorre em temperaturas "baixas" em 20 comparação com as temperaturas "mais altas" tipicamente associadas a Dl Cl e SI. Além disso, as reações de início de cadeia responsáveis por TI nas temperaturas "baixas" são mais tipicamente reações de oxidação de combustível. Por outro lado, o processo de RI controlado ocorre sob temperaturas 25 "mais baixas" com relação às temperaturas "baixas" de TI. Além disso, as reações de início de cadeia responsáveis por RI envolvem principalmente as substâncias RI H2O2 e HO2, e não reações de combustível e O2. Adicionalmente, as reações de início de cadeia com base em substâncias RI responsáveis por 30 RI nas temperaturas "mais baixas" são tipicamente muito mais rápidas que as reações de início de cadeia com base em oxidação de combustível responsáveis por TI nas temperaturas "baixas".
Adicionalmente, as reações de início de cadeia de combustível-02 dominantes de TI são altamente afetadas pela razão entre ar e combustível. Por outro lado, como elas se baseiam em um mecanismo muito diferente, as reações de início de cadeia dominantes responsáveis por RI são muito menos • dependentes da razão entre ar e combustível. Ao contrário, as reações de início de cadeia de RI dominantes dependem muito mais da força da presença das substâncias RI. Estas comparações entre TI e RI aplicam-se ao combustível Dl e aos subcasos de combustível previamente misturado de RI de combustão homogênea ("HCRI"). Além disso, como esta força de presença torna-se uma característica controlável pelo processo de controle de ignição, esta invenção de novo processo é capaz de permitir uma busca mais profunda do potencial impagável do estado da técnica associada ao modo SI e às permutas do modo de ignição de Cl para os casos de combustível Dl e previamente misturado.
As realizações de motor IC do processo de controle de ignição contêm um ou mais cilindros de combustão de motor com meios para facilitar a repetição cíclica de eventos de compressão principal, combustão principal, expansão de potência, exaustão e entrada comuns na família geral de motores IC de pistão recíproco e giratórios do campo. São exclusivas desses motores câmaras de geração de substâncias RI secundárias estacionárias localizadas nas proximidades das câmaras de combustão primárias dos cilindros. Em motores recíprocos de dois e quatro tempos, estas câmaras secundárias (denominadas minicâmaras) podem estar localizadas nas cabeças dos cilindros e/ou nas camisas dos cilindros, ou perto delas, as quais, junto com os pistões, rodeiam (e, desta forma, definem) as câmaras de combustão primárias (denominadas câmaras principais). Em motores a combustão giratórios, essas minicâmaras estão tipicamente posicionadas em locais funcionalmente equivalentes no interior da periferia do abrigo de cilindro, ou perto dela, e, junto com o rotor, definem as várias câmaras primárias (principais).
Estas minicâmaras ("M-Cs") são acopladas às câmaras 5 primárias por meio de condutores. Os condutores são dimensionados de forma que os fluxos entre as M-Cs e as câmaras principais são acelerados na maior parte das velocidades de operação completa das realizações de motores IC. O tamanho do condutor também é configurado para resfriar 10 as chamas no interior dos condutores antes que atinjam as M- Cs durante um evento de combustão principal. As M-Cs e os seus condutores podem também estar localizados em partes móveis do cilindro (tais como o pistão ou rotor).
Estas realizações são configuradas para incluir 15 dispositivos de controle que são coordenados com a produção de substâncias RI nas M-Cs e com os outros processos que se seguem a partir desta produção de M-C. Estes dispositivos de controle permitem a regulagem da produção geral e/ou da condução geral das substâncias RI para uso na câmara 20 principal em um ciclo posterior. A regulagem da produção e/ou condução geral depende da quantidade final de substâncias RI que devem estar presentes em uma dada câmara principal durante o ciclo subsequente para ajudar a facilitar a ocorrência do evento de combustão por meio de substâncias RI 25 da forma desejada e dependendo das condições de operação (carga combinada, combustível, velocidade etc.) do motor. Desta forma, ao exercitar-se o controle de produção dentro de algumas das M-Cs estacionárias, ele é regulado nessas câmaras de uma forma que considere a quantidade total de substâncias RI geradas por todas as M-Cs de um cilindro junto com qualquer geração de câmara principal previamente determinável e a geração suplementar e qualquer condução previamente determinável que ocorrerá posteriormente, antes do início do proximo evento de combustão.
No interior da M-C, as substâncias RI são geradas manualmente por meio de reações de decomposição de combustível dirigidas por "substâncias OH-RI" especiais. O 5 fornecimento de OH para estas reações de decomposição de combustível especiais é a grande quantidade gerada durante o principal evento de combustão e transferida para as M-Cs durante o período de pico de transferência de massa induzida por pressão da câmara principal para a minicâmara durante e 10 imediatamente após a ignição. Os níveis de produção geral deste processo de geração de substâncias RI dirigido por "substâncias OH-RI" é influenciado principalmente por três fatores. O primeiro são as concentrações relativas das várias substâncias no interior da M-C. O segundo são as temperaturas 15 dos componentes de M-C reagentes. 0 terceiro é o volume total das M-Cs. No primeiro destes fatores, são mais importantes as razões entre combustível e OH e combustível e substância RI. Estas razões podem ser parcialmente reguladas, por sua vez, por meio do ajuste da inserção de um fluido de controle em 20 uma M-C regulável. 0 segundo fator pode ser parcialmente controlado por dispositivos de aumento de M-C capazes de ajustar a superfície de M-C e/ou temperaturas internas. O terceiro pode ser controlado por dispositivos capazes de regular o volume das M-Cs. Outros tipos de aumento de 25 controle da geração de substâncias RI de M-C também podem ser empregados.
Em algum momento no ciclo de HCRI, uma parte das recém-criadas substâncias RI residentes nas M-Cs tipicamente realizará transição para estados não reativos de "equilíbrio 30 congelado" ou para estados reativos muito baixos de "equilíbrio próximo do congelamento". Uma fração desta porção das substâncias RI permanecerá capturada nas M-Cs até que possa ser utilizada para ajudar a semear e impregnar uma carga de gás de câmara principal seguinte para o propósito de HCRI completo ou aumento das substâncias RI (de SI ou Cl).
Independentemente do grau de controle da regulagem do processo de geração de substâncias RI da M-C, a semeadura 5 e impregnação subseqüentes da câmara principal com * substâncias RI é sustentada por subprocessos adicionais que são previsíveis. Alguns destes subprocessos adicionais também são controláveis. A partir de apenas um curto período após o término do evento de combustão principal, ocorrem dois dos 10 subprocessos previsíveis na câmara principal durante os eventos de expansão e exaustão. No primeiro, uma grande parte das substâncias RI descarregadas das M-Cs durante a expansão é retida por um período na câmara principal. Durante o mesmo período, ocorre na câmara principal um segundo processo de 15 geração de substâncias RI, que é similar ao processo anterior de geração de substâncias RI da M-C. Este segundo processo de geração ocorre devido à mistura de OH da câmara principal (evento de combustão principal produzido) com os gases da M-C descarregados para a câmara principal (durante a expansão e 20 sopro).
Grande parte das substâncias RI envolvidas nestes dois subprocessos é perdida durante a exaustão. Entre os ciclos, entretanto, outros subprocessos controláveis podem ser invocados para ajustar a retenção destas substâncias RI e 25 para aumentar adicionalmente a presença das substâncias RI na câmara principal. Um dos meios de aumento adicional é a geração adicional que é dirigida, em parte, por alguma parcela das substâncias RI geradas anteriormente. Além disso, durante os eventos de entrada e exaustão, podem ser invocadas 30 medidas de controle para ajustar adicionalmente a condução das substâncias RI para a câmara principal. Nesta geração de substâncias RI geral e progressão da condução que se origina com as M-Cs, todas as partes previsíveis e reguláveis do processo de controle de ignição são coordenadas de forma a permitir uma presença desejada de substâncias RI na câmara principal.
É a presença destas substâncias RI no interior da 5 carga da câmara principal do último ciclo que permite ignição e combustão controláveis. Em motores dominados por substâncias RI, é a força maior desta presença que serve para comutar o trajeto de início de cadeia dominante para um que ocorre nas temperaturas "mais baixas" e nas velocidades de 10 reação muito mais altas (que as típicas das reações de início de cadeia para SI e Cl com o mesmo combustível) . É este submecanismo de ignição induzido por substâncias RI geral inovador que torna a ignição possível sob condições mais estéreis com menor fornecimento de calor. Em motores 15 aumentados por substâncias RI, a química de ignição e combustão é tipicamente um híbrido desta química dominada por substâncias RI e da química dos modos de ignição mais convencionais.
O processo de controle da ignição baseia-se na 20 regulagem do progresso de condução e geração de substâncias RI que se origina com as M-Cs em um ciclo para afetar a ignição e a combustão na câmara principal de um outro ciclo. Seja servindo em um papel dominante ou em um papel de aumento, o processo de controle da ignição pode reduzir 25 simultaneamente as emissões, elevar as eficiências térmicas e aumentar a faixa de combustível de operação das realizações de motores IC giratórios e recíprocos deste campo. Nestes motores IC, este processo de controle pode fazer tudo isso para os casos de inserção de combustível DI e previamente 30 misturados. A principal conquista deste processo de controle de ignição é, entretanto, possibilitar RI em modo de ignição simples com DI sob condições homogêneas (DI HCRI), de forma que seja dirigida às condições operativas individuais do motor IC cíclico.
A Fig. 1 ilustra um exemplo de diagrama de fluxo de processo para um processo químico-cinético termofluido HCRI 100 (a seguir, processo de HCRI 100). O processo de HCRI 100 5 é uma série complexa de eventos gerais que podem ocorrer em r combustão interna ("IC") . As Figs. 2A e 2B ilustram um exemplo de motor HCRI IC 200 (a seguir, motor HCRI 200) que utiliza o processo de HCRI 100 de acordo com outra realização. Conseqüentemente, o processo de HCRI 100 é 10 explicado em conjunto com as Figs. 2A e 2B.
O exemplo de motor HCRI 200 ilustrado nas Figs. 2A e 2B é uma abstração capaz de utilizar um processo de HCRI 100 de acordo com uma série de outras configurações possíveis de motor IC. O motor HCRI 200 é, portanto, uma realização de 15 motor IC generalizado que contém elementos comuns com outras realizações de motores IC possíveis que empregam o processo de HCRI 100. A discussão de vários elementos e seu relacionamento com a operação do motor HCRI 200 é descrita a seguir.
O processo de HCRI 100 faz uso de radicais e substâncias altamente reativas que são denominadas a seguir substâncias de ignição de radicais ("RI"). Substâncias de RI são compreendidas a seguir como incluindo H2O2 (peróxido de hidrogênio) e HO2 (o radical hidroperoxila) para combustíveis 25 de hidrogênio, hidrocarbonetos e álcool e misturas de combustível/aquosa-combustível. Além disso, quando as moléculas de combustível desses combustíveis/misturas de combustíveis consistirem de pelo menos um átomo de carbono (tal como os combustíveis individuais metano e metanol), 30 compreende-se a seguir que as substâncias RI podem também incluir CHO2 (formaldeído). Adicionalmente, quando as moléculas de combustível desses combustíveis/misturas de combustível consistirem de pelo menos dois ou mais átomos de carbono (tais como os combustíveis individuais etano, etanol e combustíveis com moléculas maiores), compreende-se a seguir que o RI pode também incluir CH3HCO (acetaldeído) . Hidrogênio, hidrocarboneto, álcool combustível e misturas de 5 combustível/aquosa-combustível são denominados a seguir * "combustível". Por fim, dependendo do combustível, compreende-se a seguir que substâncias RI podem também incluir outros radicais e substâncias intermediárias altamente reativas.
Em uma realização, um motor HCRI completo é aquele em que o IC no processo de HCRI 100 é dominado por substâncias RI. Um motor aumentado por substâncias de ignição de radical ("com RIS aumentada") é aquele em que o IC do processo de HCRI 100 é assistido, mas não dominado por 15 substâncias RI como em uma outra realização. A seguir, compreende-se um evento de compressão principal como iniciando após o término dos eventos de entrada e exaustão. Em ainda outras realizações, o motor HCRI completo que faz uso de combustível que é inserido por algum meio antes do início do evento de compressão principal no processo de HCRI 100 é denominado "motor de processo de HCRI com carga previamente misturada" (ou motor de processo de PC-HCRI) de um processo de HCRI 100 e o motor HCRI total que faz uso da injeção direta ("Dl") de combustível que se inicia pouco 25 tempo depois do início do evento de compressão principal em processo de HCRI 100 é denominado um "motor DI-HCRI" de processo de HCRI 100 segundo ainda outras realizações.
De forma similar, o motor com RIS aumentado que faz uso de combustível que é inserido por algum meio antes do 30 início do evento de compressão principal em um processo de HCRI 100 é denominado "motor com RIS aumentada previamente misturado" de processo de HCRI 100 em algumas realizações e o motor com RIS aumentada que faz uso de Dl de combustível que se inicia pouco tempo após o início do evento de compressão principal em um processo de HCRI 100 é denominado "motor aumentado por DI RIS" de um processo de HCRI 100 em outras realizações. Dependendo se o modo de ignição dominante 5 empregado é ignição por vela ("SI") ou ignição por compressão ("Cl"), cada uma dessas opções de inserção de combustível com RIS aumentada do processo de HCRI 100 (previamente misturado e DI) possui subopções a elas associadas. Desta forma, existem quatro realizações de aumento de RIS básicas do 10 processo de HCRI 100. Estas envolvem PCCI aumentada por RIS, PCSI aumentada por RIS, DI Cl aumentada por RIS e DI SI aumentada por RIS.
Um ciclo de motor HCRI 200 consiste, em parte, de um evento de entrada, um evento de compressão principal, um 15 evento de combustão principal, um evento de expansão de potência e um evento de exaustão. Dependendo da realização do motor HCRI 200, alguns destes eventos podem ocorrer simultaneamente.
Conforme exibido na Fig. 1, evento 1 105: o processo de HCRI 100 começa e termina com a condução de uma substância RI de um ciclo anterior para o ciclo atual. Estas são conduzidas para o ciclo atual por uma câmara principal 34 ou uma série de câmaras principais e uma minicâmara ("M-C") 32 ou uma série de minicâmaras ("M-Cs") ou no interior destas (Fig. 2A) .
No início do novo ciclo, o volume das substâncias RI na câmara principal 34 e nas M-Cs 32 encontra-se tipicamente em estado de "equilíbrio congelado" (ou "próximo do" equilíbrio congelado). As substâncias RI permanecem 30 tipicamente não reativas às temperaturas relativamente mais baixas existentes no início do novo ciclo. Em aplicações RI, uma substância encontra-se no estado de equilíbrio congelado quando possuir taxa de reação química de zero. O significado completo e as implicações de "equilíbrio congelado" com relação a RI são discutidos no Documento de Transação SAE n° 2004-01-1677 (Blank), que é incorporado como referência.
Durante este período, uma série de gases de 5 exaustão 68 abandona a câmara principal 34 por meio de um i dispositivo de gás de exaustão geral 60 e uma série de gases de entrada 66 entra na câmara principal 34 por meio de um dispositivo de gás de entrada geral 58. Dependendo das eficiências volumétrica e de mistura do processo de evento de 10 ingresso e exaustão geral, a maior parte das substâncias RI de câmara principal contidas nos gases de exaustão 66 é expelida do motor.
Quando houver reciclagem dos gases de exaustão 68 por meio de um dispositivo geral de reciclagem de gases de 15 exaustão (sistema) 62, quantidades adicionais de substâncias de RI são retidas internamente na câmara principal 34 ou devolvidas para a câmara principal 34 com os gases de entrada 66. A quantidade de substância RI que retorna com os gases de entrada 66 pode ser ajustada por um dispositivo geral de 20 aumento de substância RI de gás de exaustão 64 ou uma série de dispositivos de aumento de substância RI de gás de exaustão 64 (o que resulta em uma série de gases de exaustão modificados 68'). Além disso, a quantidade de substâncias RI que retorna com os gases de entrada 66 pode ser ajustada por 25 um dispositivo geral de aumento de controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 70 ou uma série de dispositivos de aumento de gases de entrada 70.
Quando o motor IC utilizar combustível previamente misturado (seja para PC-HCRI ou um dos motores de aumento de 30 RIS previamente misturados do processo de HCRI 100), pode-se inserir combustível nos gases de entrada 66 no dispositivo geral de gases de entrada 58 por um dispositivo geral de inserção de combustível de dispositivo de ingresso de gases de entrada 44D por meio de orifícios de inserção de combustível 48. O combustível é distribuído para o dispositivo de inserção de combustível de gás de entrada 44D . por meio de um sistema de distribuição de fornecimento de 5 combustível 98 (Fig. 2B) através de pelo menos uma linha de 4 fornecimento de combustível 52. A quantidade de combustível fornecida para o dispositivo de inserção de combustível de gás de entrada 44D é regulada por uma parte do sistema de controle eletrônico do motor 30 que controla o sistema de 10 distribuição de fornecimento de combustível 98. A quantidade de combustível fornecida e o momento da inserção de combustível estão de acordo com exigências operacionais do motor HCRI 200.
Diferenças de pressão de ocorrência natural entre 15 as câmaras fazem com que algumas das substâncias RI conduzidas em cada uma das M-Cs 32 sejam transferidas para a câmara principal 34 por meio de pelo menos um condutor de conexão 42, onde são misturadas em seguida com gases retidos e os gases de entrada 66 junto com quaisquer gases de 20 exaustão reciclados 68 e 68'. A forma de mistura pode variar de acordo com as necessidades operacionais do motor sendo utilizado.
No evento 2, 110, por um tempo em algum lugar no meio do evento de compressão, os gases ("carga de gás") na 25 câmara principal 34 tornaram-se altamente impregnados com substâncias RI do(s) ciclo(s) anterior(es).
No evento 3 115, à medida que prossegue a compressão dos gases na câmara principal 34, a mistura das substâncias RI e dos gases da câmara principal torna-se mais 30 homogênea. Esta compressão da câmara principal causa elevações de pressão e aumentos da temperatura induzidos. Com esses aumentos de temperatura, a atividade das substâncias RI na câmara principal 34 começa a aumentar. Além disso, formam- se diferenças de pressão entre a câmara principal 34 e M-Cs 32 e ocorre tipicamente aceleração dos gases sendo transferidos para as M-Cs 32 nos condutores 42. A aceleração, . por sua vez, causa acúmulo adicional de diferenças de pressão 5 entre essas câmaras (32 e 34), causando a formação de um jato • de massa em alta velocidade ou uma série de jatos em alta velocidade (32 e 34) , ocasionando a formação de um jato de massa em alta velocidade ou uma série de jatos em alta velocidade (um jato por condutor 42). Estes jatos transferem 10 ("forçam") partes dos gases da câmara principal (incluindo o ar de entrada) para a M-C 32, renovando o fornecimento de ar da M-C (e, portanto, de oxigênio). Caso exista combustível previamente misturado dentro dos gases de entrada 66, o combustível também entra nas M-Cs 32 através dos condutores 15 42 por meio dos jatos de massa.
No evento 4 120, quando há Dl do combustível (como em motores de aumento de Dl-HCRI e Dl-RIS do processo de HCRI 100), o momento do início da injeção ("SOI") do combustível para a câmara principal 34 ocorre tipicamente durante a parte 20 intermediária a final do evento de compressão principal.
Neste caso, o combustível é inserido na câmara principal 34 por um ou mais subcomponent es de combustível de câmara principal de um ou mais dispositivos de inserção de múltiplos fluidos 44A e/ou por um dispositivo de inserção de 25 combustível em câmara principal isolado 44B ou uma série de dispositivos de inserção isolados 44B (para todos esses dispositivos de inserção 44A e 44B) por meio de pelo menos um orifício de inserção de combustível 48. O combustível é distribuído para os dispositivos de inserção 44A e 44B para 3 0 uso na câmara principal 34 por meio do sistema de distribuição de fornecimento de combustível 98 através das linhas de fornecimento de combustível 52. A quantidade de combustível fornecida para cada um desses dispositivos de tá inserção 44A e 44B é regulada pela parte de um sistema de controle eletrônico de motor 30 que controla o sistema de distribuição de fornecimento de combustível 98. As quantidades de combustível fornecidas e os momentos de 5 inserção de combustível estão de acordo com as necessidades operacionais de um motor HCRI 200.
Para os motores DI-HCRI do processo de HCRI 100, o momento do início dessa inserção de combustível Dl é caracteristicamente precoce com relação ao momento desejado 10 de ignição (em comparação com operações de motores a diesel Dl convencionais). Para estas realizações, SOI e EOI ("final de injeção") são programados de tal forma que a injeção seja completada adequadamente antes do início da combustão ("SOC") e de tal forma que a auto-ignição (SOC) não comece antes de 15 algum tempo depois da passagem de um componente produtor de força de trabalho móvel 40 pelo centro morto superior ("TDC") (em que TDC é uma posição do componente produtor de força de trabalho móvel 40 que minimiza o volume da câmara principal 34). Isso oferece tempo para que o combustível eventualmente 2 0 se misture mais completamente com a carga de gás da câmara principal carregada com substância RI de forma pelo menos quase homogênea. Em aplicações Dl, parte do combustível da câmara principal injetado pode entrar nos jatos de massa de M-Cs 32 por meio de difusão (no interior da carga de gás de 25 câmara principal) e por meio de convecção incidental. Esse , combustível é conseqüentemente capturado por esses jatos de massa no M-C 32 por meio dos condutores e preso.
No evento 5 125, em realizações DI-HCRI do processo de HCRI 100, com todo o combustível da câmara principal sendo 30 inserido precocemente com relação ao SOC (em comparação com Dl Cl convencional), condições de combustível bem agitado também são geralmente garantidas. Mesmo sob condições de carga mais alta, por algum tempo antes da auto-ignição "após TDC", a mistura da carga de gás de ar e combustível da câmara principal até níveis quase homogêneos é tipicamente garantida em realizações DI-HCRI do processo de HCRI 100. Como ocorre no motor LAG sob a influência de dominação de substâncias RI, 5 entretanto, pode ocorrer combustão homogênea de RI mesmo quando a carga de gás de ar e combustível for leve a moderadamente estratificada (Documento de Transação SAE n° 2004-01-1677 (Blank)). Estas garantias são consequência de dois fatores: os tempos de mistura disponíveis mais longos 10 que o normal devido à presença da substância RI e os níveis de turbulência muito mais altos que os típicos.
O primeiro destes fatores, os tempos de mistura disponíveis mais longos que o normal, é um resultado da presença da substância RI. A sua presença possibilita razões 15 de compressão ("CRs") muito mais baixas ou operações ultraestéreis de combustível. Quando a CR for muito mais baixa (que em motores Cl convencionais "funcionalmente equivalentes"), a inserção de combustível Dl pode ocorrer mais cedo quando o motor HCRI 200 for operado sob condições 20 moderadamente estéreis. Desta forma, o combustível injetado diretamente pode ser eficientemente misturado até o ponto de homogeneidade. Alternativamente, quando a CR for apenas moderadamente mais baixa, o motor HCRI 2 00 pode ser operado sob condições muito estéreis e a inserção de combustível pode 25 uma vez mais ocorrer mais cedo e, novamente, misturada homogeneamente. Dependendo da carga e da velocidade do motor, existem condições (velocidade e carga mais alta) que necessariamente precisam de operações menos estéreis. Sob estas condições, a geração de substâncias RI é conseqüentemente reduzida, de tal forma que a inserção de combustível pode ainda ser muito precoce com relação ao ponto de auto-ignição desejado.
O segundo desses fatores, os níveis de turbulência muito mais altos que o típico mantidos em um motor de HCRI 200, pode apresentar diversas causas. Ê universal para todas as realizações de motores HCRI, entretanto, a turbulência intensa gerada pelas M-Cs 32. As razões da intensidade desta 5 geração de turbulência são fornecidas em SAE 2007-01-0047 (Blank), SAE 2007-01-0135 (Blank) e SAE 2007-01-1254 (Blank).
No evento 6 13 0, nos casos de combustível previamente misturado e DI, devido à alta turbulência e à presença da substância RI, mesmo às temperaturas 10 relativamente "muito mais baixas" que as "normais" presentes na câmara principal (que as necessárias para atividade de ignição prévia de motor IC convencional), tipicamente em algum ponto antes do final do evento de compressão principal, a substância RI da câmara principal, combustível e ar iniciam 15 atividade de ignição prévia significativa. Dependendo das características do combustível, das condições de operação e das especificações da realização de motor IG, esta atividade pode freqüentemente iniciar até um pouco antes no evento de compressão principal.
Tipicamente, durante esses períodos do ciclo, o estado da carga de gás de ar e combustível na câmara principal 34 está transitando pela "Região de Combustão Lenta" exibida na Fig. 3. Esta figura, para os limites gerais de ignição para combustível, é baseada na península de 25 Semenov de limites de ignição sob baixa temperatura (Semenov, N. N. , Some Problems in Chemical Kinetics and Reactivity, Princeton University Press, 1958).
Para uma molécula de hidrogênio, um álcool de molécula menor ou um hidrocarboneto de molécula menor como F, 30 na química de auto-ignição prévia que gera ignição aumentada por RIS e RI, o conjunto de reação de início de cadeia a seguir:
Figure img0001
contém algumas das reações que se encontram entre as que desempenham um papel dominante, em que Rj' são moléculas com um H a menos que F. Com etanol, por exemplo, existem duas reações dominantes no conjunto (Nj = 2), para as quais Rf são CH3CHOH e C2H4OH (Documento SAE n° 2007-01-0623 (Blank), que é integralmente incorporado como referência). Observa-se que este conjunto de reação resulta em um acúmulo da substância intermediária altamente reativa H2O2.
Além deste conjunto, a reação de início de cadeia 10 geral "H2O2 + M" dominante durante a auto-ignição (Equação (2) ) (e, portanto, descrita posteriormente) e o conjunto de reação de decomposição de OH e combustível ramificador de cadeias dominante durante a auto-ignição (Equação (3)) (e também descrito posteriormente) encontram-se ambos 15 tipicamente entre as outras reações dominantes em operação durante a auto-ignição prévia. Estas e outras reações de auto-ignição dominantes que ocorrem durante esse mesmo período do ciclo resultam no lento acúmulo da substância RI. Embora os mecanismos de início de cadeia e ramificação de 20 cadeia de auto-ignição prévia dominantes tornem-se mais complexos com um hidrocarboneto maior ou uma molécula de álcool maior como F, os mesmos princípios se aplicam, com o papel do radical hidroperoxila (HO2‘) (na decomposição de reação de início de cadeia do combustível) e o papel do 25 radical hidroxila (OH') (na decomposição de reação de ramificação de cadeias do combustível), ambos dominantes durante a atividade de ignição prévia.
De forma geral, esses submecanismos de temperatura "muito mais baixa" dirigidos por HO2' e OH' representam 30 decomposição direta de combustível sob temperaturas muito baixas, definindo o estágio para auto-ignição sob temperatura "mais baixa" pela substância RI (RI) nos motores de HCRI totais do processo de HCRI 100 (DI-HCRI e PC-HCRI) e para assistência à ignição nos motores com RIS aumentada do 5 processo de HCRI 100. * Esta descrição também se aplica a operações de inserção de combustível duplo (e múltiplos combustíveis) em que as reatividades com HO2‘ e OH' de todos os componentes (do combustível) são compatíveis. Nestes casos, o mecanismo geral 10 é similar, em que as reações dominantes para cada componente são da mesma forma (naturalmente, com o seu próprio F, Rj' e outras substâncias) (Documento SAE n° 2004-01-0047 (Blank)). Em operações nas quais as reatividades dos vários componentes do combustível com HO2' e OH' não são similares, tipicamente 15 ao menos inicialmente, os submecanismos de reação geral seguem a atividade do componente cuja reatividade com o mais significativo de HO2' ou OH' é dominante (dependendo, em termos absolutos, de qual radical está decompondo qual dos componentes mais rapidamente durante a auto-ignição prévia).
No processo de HCRI 100, as substâncias RI de ciclos passados e as substâncias RI criadas durante essa atividade de ignição prévia sob temperatura "muito mais baixa" são utilizadas juntas em seguida em uma dentre três formas no IC de câmara principal: (1) para dominar e, desta 25 forma, iniciar a auto-ignição (RI) em motores HCRI totais; (2) para aumentar a eficiência e manter melhor controle do momento da auto-ignição (Cl) em motores DI CI e PCCI com RIS aumentada; e (3) para aumentar a eficiência de ignição com vela (SI) em motores DI SI e PCSI com RIS aumentada. Nos dois 30 casos HCRI totais (DI-HCRI e PC-HCRI), devido à presença da substância RI, existe atividade de ignição prévia exotérmica que está conduzindo lentamente (no início) a carga de gás de ar e combustível por meio de um trajeto químico-cinético previamente determinado (dependente de muitos fatores) até a auto-ignição induzida por substâncias RI. Nos quatro casos com RIS aumentada, os níveis de atividade durante esse mesmo período não serão tão altos, mas serão níveis mais altos 5 (dependendo dos graus de aumento) que nas variantes convencionais (não com RIS aumentada) desses casos.
Voltando à Fig. 2A, o invólucro externo do motor HCRI 200 consiste de uma periferia de abrigo "superior" 36 e uma periferia de abrigo "lateral" 38 (ou uma série de 10 periferias de abrigos laterais 38) . Geralmente a partir do momento no ciclo que é posterior no evento de compressão principal, um fluido controle pode ser inserido em uma ou mais dentre as M-Cs 32 montadas nessas periferias de abrigo superior e/ou lateral 36 e 38. A inserção é realizada por 15 meio de um dispositivo de inserção de fluidos de controle de geração de substâncias RI isolado 44C ou por um subcomponente de fluido de controle do dispositivo de inserção de fluido duplo ou múltiplo 44A. A inserção real nas M-Cs 32 é realizada por meio de um ou mais orifícios de inserção de 20 fluido de controle de geração de substâncias RI de M-C 46. 0 fluido de controle é distribuído para os dispositivos de inserção 44A e 44C para uso nessas M-Cs por meio de um sistema de distribuição de fornecimento de fluidos de controle de geração de substâncias RI de minicâmaras 96 25 através de pelo menos uma linha de fornecimento de fluido de controle de geração de substâncias RI de M-C 50. Não é necessário que o mesmo fluido de controle ou a mesma quantidade de fluido de controle seja inserida em cada uma das M-Cs 32 utilizando fluidos de controle. Nos três tipos de motor DI do processo de HCRI 100, o fluido de controle é tipicamente combustível, embora não necessariamente o mesmo combustível utilizado na câmara principal 34. Por outro lado, nos três tipos de motores previamente misturados de processo de HCRI 100, o fluido de controle é tipicamente ar ou algum outro fluido que pode ajudar a diluir as concentrações de combustível da M-C 32. A . quantidade de fluido de controle inserida em cada uma das M5 Cs 32 é medida especificamente para garantir que uma “ quantidade total correta de substâncias RI possa ser gerada por todas as M-Cs 32 para assistir ou dominar a ignição da(s) câmara(s) principal(is) 34 de ciclos posteriores. A quantidade enviada pelo sistema de distribuição de 10 fornecimento de fluido de controle 96 para cada M-C 32 é regulada por outra parte do sistema de controle eletrônico do motor 30. Geralmente, em cargas mais altas (quando for necessário mais combustível de câmara principal), quantidades menores de substâncias RI geradas são necessárias para 15 ignição de câmara principal e vice-versa. Isso se aplica na aplicação do processo de HCRI 100 a todos os diversos casos com RIS aumentada e de HCRI total.
Além do uso de fluido controle, existe uma série de aumentos adicionais que podem ser utilizados para efetuar o 20 processo de geração de substâncias RI nas M-Cs montadas na periferia do abrigo 32. O controle de resfriamento variável dos conjuntos de M-C 32 por meios diretos é eficaz para assistir no controle direto do processo de geração de substâncias RI de M-C nessas câmaras. Outros aumentos de 25 controle incluem dispositivos e superfícies catalíticas (incluindo aquelas em que as áreas de superfície catalítica podem variar), dispositivos de reformatação de combustível, dispositivos de inserção de aditivos químicos, dispositivos de cavidades de aquecimento (tais como por meio de rápidas 30 descargas de corrente elétrica etc.), dispositivos de geração rápida de plasma, dispositivos de descarga rápida de luz ultravioleta, dispositivos de microondas, dispositivos de resfriamento/aquecimento rápido, dispositivos de alteração de volume de M-C, dispositivos de regulagem de pressão de M-C, dispositivos de variação de fluxo de M-C, dispositivos de variação de geometria de M-C, dispositivos de variação de geometria de condutor de conexão de M-C, dispositivos de 5 variação de fluxo de condutor de conexão de M-C, dispositivos de regulagem de combustível que entra no condutor de M-C etc. Dispositivos tais como os acima (mas sem limitações) podem ser todos utilizados para desempenhar um papel no controle da geração de substâncias RI em M-Cs (e para ajudar a controlar 10 indiretamente a geração de substâncias RI na câmara principal posteriormente no ciclo). Todos esses dispositivos são representados juntos nas Figs. 2A e B como um ou mais dispositivos gerais de aumento do controle da geração de substâncias RI de minicâmaras 54.
Qualquer M-C 32 que receba fluido de controle ou equipada com um dispositivo de aumento do controle de geração de substâncias RI 54 e que o empregue operacionalmente também é considerada "ativa no controle". Elas também são reguladas por uma parte do sistema de controle eletrônico do motor 30 20 (Fig. 2B) que controla as suas funções de acordo com as necessidades operacionais do motor HCRI 200.
No evento 7 135, em realizações de HCRI total do processo de HCRI 100, a auto-ignição (RI) é dominada por substâncias RI. Desta forma, a química geral para estas 25 realizações é altamente definitiva. Além disso, todos os motores aumentados por Cl e SI RIS do processo de HCRI 100 compartilham esta química geral definitiva como uma característica comum. Adicionalmente, esses motores com RIS aumentada retêm elementos da química "não aumentada" 30 associados às suas próprias características convencionais. O grau em que esses motores com RIS aumentada empregam a química geral definitiva de HCRI total refere-se ao grau de aumento de substâncias RI ("aumento de RIS").
Desta forma, o processo de HCRI 100 é definido, em parte, pelas características comuns representativas da química geral definitiva de HCRI total. Consequentemente, são . descritos detalhes desta química definitiva para o evento 7 5 135. Para fins de comparação, a parte da química "não ' aumentada" associada aos aspectos convencionais das realizações com RIS aumentada é apresentada posteriormente (dentro das discussões individuais específicas das distinções gerais destes motores de processo de HCRI do processo de HCRI 10 100).
Em motores HCRI totais, o processo de ignição é dominado por submecanismos que envolvem conjuntos de reação de ramificação de cadeia por decomposição de OH e combustível sob temperaturas "mais baixas". Isso ocorre ao contrário dos 15 mecanismos químico-cinéticos de início de cadeia de oxidação de combustível O2 direta sob "baixas" temperaturas mais tradicionais tipicamente encontrados para o mesmo combustível em PCCI convencional. Isso ocorre também ao contrário das temperaturas "mais altas" associadas à combustão do mesmo 20 combustível em SI e DI Cl convencional. Os mecanismos de reação de início de cadeia de SI e DI Cl convencional tipicamente envolvem reações de dissociação (térmica e/ou por meio de terceiro corpo) e/ou reações de decomposição de O2- combustível diretas.
No caso geral de RI de combustão homogênea com o combustível (hidrogênio, álcool, combustíveis hidrocarbonetos e misturas de combustível/aquosa-combustível), o OH necessário para sustentar os submecanismos de decomposição de OH-combustível sob temperatura "mais baixa" é principalmente 30 gerado pela reação de início de cadeia dominante: H2O2 + M <=> OH’ + OH’ + M (2) (em que M é uma terceira substância do corpo e pode, portanto, ser uma dentre uma série de substâncias).
Esta reação de início de cadeia RI geral é significativamente mais rápida que os conjuntos gerais de reação de oxidação de início de cadeia de 02 e combustível típicos de ignição por „ compressão de carga previamente misturada sob "baixa" 5 temperatura convencional de HCCI convencional. A constante de ' velocidade frontal para esta reação de H2O2 + M, por exemplo, é mais de 105 mais rápida a 1050 K que a constante de velocidade frontal para a reação de início de cadeia dominante para a Cl previamente misturada (HCCI) de metano a 10 1200 K (Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank)).
Para o caso de uma molécula de hidrogênio ou um álcool com molécula menor ou um hidrocarboneto com molécula menor como F, uma quantidade de OH’ gerada por esta reação de início de cadeia de processo de HCRI universal 100 (Equação 15 (2)) é utilizada, por sua vez, no conjunto geral de reação de ramificação de cadeias dominantes:
Figure img0002
em que Ri’ são moléculas com um H a menos que F.
Para HCRI total com etanol como exemplo, F é C2H5OH e as 20 várias moléculas Ri’ são CH3CH2O e CH3CHOH (Documento SAE n° 2007-01-0623 (Blank)).
O evento de auto-ignição HCRI total geral também é influenciado de forma dominante pelas concentrações disponíveis de outras substâncias RI fundamentais. Embora os 25 submecanismos para tudo isso possam ser um tanto complexos (e, portanto, mais dificilmente generalizados), as outras substâncias RI também ajudam a acelerar a geração de OH' durante a auto-ignição (como fizeram durante a ignição prévia) . Isso, por sua vez, ajuda a "dirigir" mais 30 decomposição de combustível por meio do conjunto de reação de ramificação de cadeias OH e combustível dominante (Equação (3)). Após a decomposição por OH de uma molécula de combustível, alguns dos produtos de moléculas Ri' deste conjunto podem ser adicionalmente decompostos diretamente por 02 sob essas temperaturas mais baixas. Embora os mecanismos 5 de ramificação de cadeias de auto-ignição dominantes tornem- se muito mais complexos com uma molécula de hidrocarboneto maior ou de álcool maior como F, aplicam-se os mesmos princípios, em que o papel do radical hidroxila (0H‘) permanece dominante na decomposição de combustível até que 10 boa parte (quando não a maior parte) do combustível for consumida.
Existem várias razões pelas quais esta atividade de auto-ignição (dominada pela Equação de reação (2), Equação de conjunto de reação (3) e as outras reações dirigidas por 15 substâncias RI) podem iniciar sob temperaturas que são "mais baixas" que as temperaturas "baixas" associadas a PCCI convencional e as temperaturas "mais altas" associadas a SI e Dl Cl convencional. Uma é que essas reações relativas a substâncias RI necessitam de muito menos energia total para a 20 sua ativação (e, portanto, necessitam de muito menos calor fornecido) que as reações de início de cadeia de O2- combustível geralmente responsáveis pelo início de combustão em PCCI. As temperaturas necessárias para a dissociação de terceiro corpo de H2O2 por meio da Equação (2) e a 25 decomposição dirigida por OH' do combustível por meio da
Equação (3) encontram-se geralmente bem abaixo das temperaturas "baixas" necessárias para a decomposição de combustível dirigida por O2 direta, enquanto as temperaturas necessárias para dissociação térmica direta e dissociação de 30 terceiro corpo do mesmo combustível são freqüentemente mais altas que as necessárias para decomposição de combustível dirigida por O2. Além disso, como estas reações relativas a substâncias RI são relativamente mais dependentes das concentrações das substâncias RI, elas também são comparativamente menos dependentes da razão entre as concentrações de ar e combustível. Isso torna a ignição possível sob condições muito mais estéreis que tipicamente 5 possível com SI, PCCI e DI Cl convencional. Além disso, à medida que progride, a atividade de auto-ignição de RI sob temperatura mais baixa serve para gerar mais substâncias RI.
As velocidades de reação das reações dominantes e conjuntos de reação que dirigem esta atividade de RI são 10 funções das concentrações dos reagentes chave e da temperatura dos gases de câmara principal de reação. Desta forma, em motores HCRI totais do processo 100, o "tempo" geral dessa atividade de auto-ignição acumula-se até um ponto em que o tempo literalmente "decola". Embora essas reações 15 dominantes continuem a reger por algum período de tempo após esse ponto de "decolagem" (desde que o fornecimento de combustível permaneça), outros submecanismos podem eventualmente assumir, gerando, por fim, químicas de alta temperatura que resultam em H20 e C02.
Esta descrição generalizada de HCRI total aplica-se a química de RI de combustível duplo (e múltiplos combustíveis) em que as reatividades de todos os componentes (do combustível) com OH’ são compatíveis. Nesses casos, o mecanismo geral será o mesmo, em que as reações dominantes 25 para cada componente do combustível são da mesma forma (naturalmente, com a sua própria substância F, Ri’ e outras) (Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank) e Documento SAE combinado n° 2007-01-1912 e Documento JSAE n° 20077210 (Blank), que é integralmente incorporado como referência). Em 30 operações nas quais as reatividades dos componentes de combustível com OH’ não são similares, inicialmente pelo menos o submecanismo de reação geral seguirá tipicamente a atividade do componente de combustível cuja reatividade com OH' é dominante.
Durante a auto-ignição com combustão homogênea, todo o combustível na câmara principal é consumido. Além . disso, durante a combustão homogênea do combustível, são produzidas quantidades relativamente grandes do radical OH.
Antes do final da auto-ignição, a concentração de OH' na câmara principal atinge um pico. Além disso, a velocidade de liberação de calor é muito mais alta que com ignição nas variantes de Cl e SI sem aumento. Desta forma, ao término da 10 combustão homogênea, o estado de energia interna específico dos gases na câmara principal 34 atinge um pico. Conseqüentemente, a pressão e a temperatura dos gases da câmara principal também atingem um pico quase imediatamente após o término da auto-ignição. Desta forma, desenvolve-se 15 uma enorme diferença de pressão entre a câmara principal 34 e as M-Cs 32. Isso, por sua vez, causa pico das velocidades de jato de massa e velocidades de fluxo de massa entre essas câmaras 34 e 32, dirigindo as quantidades relativamente grandes de OH' e energia para as M-Cs 32 sob níveis de 20 turbulência extremamente altos.
Além de compartilhar a química geral definitiva de HCRI total, os motores com RIS aumentada de processo de HCRI 100 também compartilham muitas das outras características exibidas durante ignição e combustão total de HCRI. A 25 combustão, por exemplo, também é homogênea no motor PCCI com RIS aumentada do processo de HCRI 100. Além disso, durante o evento de combustão nos quatro motores com RIS aumentada principais do processo de HCRI 100, a pressão, temperatura, concentrações de OH" e energia interna específica dos gases 30 da câmara principal também atingem um pico. Como resultado, altas velocidades de fluxo de massa também evoluem nessas realizações, conduzindo quantidades relativamente massivas de OH', outros produtos de reações químicas e energia para as M- Cs 32 sob os níveis de turbulência extremamente altos.
Como uma etapa opcional no HCRI total e nos motores com RIS aumentada PCCI do processo de HCRI 100, imediatamente antes do ponto no ciclo em que o "tempo" da atividade de 5 auto-ignição está para "decolar", pode ser utilizado um dispositivo geral de aumento do tempo de ignição da câmara principal 56 (Fig. 2A). 0 propósito do dispositivo de aumento do tempo de ignição 56 nos motores HCRI totais e no motor com RIS aumentada PCCI não é de iniciar a auto-ignição. Pelo 10 contrário, o propósito é de assistir na precisão do momento do ponto (posição no ciclo) em que o "tempo" de atividade de auto-ignição literalmente "decola". Neste momento em um ciclo de HCRI total ou em um ciclo com RIS aumentada PCCI, pois a combinação do calor de compressão e da atividade de 15 substância RI juntos já tornaram a mistura de ar e combustível da câmara principal pronta para ignição (por meio de extensa geração de OH’), qualquer pequena elevação conjunta da pressão e temperatura causará a ignição de volume da carga de gás de ar e combustível de uma vez (que, por 20 definição, é combustão homogênea). Exemplos de dispositivos de aumento do tempo de ignição 56 podem incluir dispositivos do tipo vela, dispositivos de ignição catalítica, dispositivos de geração de jato de plasma, dispositivos de geração de jato de chama etc., em que o objetivo desses 25 dispositivos é a criação de um aumento de energia interna relativamente pequeno (ou mesmo grande) e/mas muito súbito em alguma parte da carga de gás de ar e combustível da câmara principal. Nas duas realizações com RIS aumentada SI do processo de HCRI 100, esta etapa não é opcional.
Uma chave para a geração das novas substâncias RI nas M-Cs 32 é a química "induzida (dirigida) por substância RI-OH" causada pelo fluxo de entrada oportuno de OH' da câmara principal para os gases carregados de substância RI das M-Cs 32. Este fluxo de entrada ocorre durante e pouco após a ignição. Além disso, esse fluxo de entrada permite níveis de turbulência extremamente altos nas M-Cs 32. Existe, , portanto, uma mistura imediata do radical hidroxila com os gases M-C (que incluem combustível e substâncias RI) nas menores escalas de comprimento de turbulência. Talvez tão importante quanto a geração de substâncias RI na M-C 32 é a quantidade relativamente alta de entalpia que também é recebida na M-C 32 a partir da câmara principal 34, fazendo 10 com que as temperaturas da M-C comecem a subir rapidamente.
No evento 8 140, a súbita presença dessa quantidade mais alta (e, por um período, crescente) de OH' nas M-Cs 32 age de fato como uma "força de direcionamento" para conversão rápida do combustível M-C residente para mais substâncias RI.
Além disso, a atividade química geral da M-C 32 é adicionalmente acelerada pela temperatura em rápida elevação (devido à quantidade relativamente enorme de transferência de entalpia) . As M-Cs 32 são projetadas e controladas de forma que, durante a última parte do evento de compressão principal 20 e a primeira parte do evento de expansão de potência, os estados dos seus gases podem ser mantidos termicamente nas regiões de "Chama Fria" e/ou "Combustão Lenta" da Fig. 3 (caso o combustível possua uma região de chama fria) . Às vezes (como no Documento SAE n° 2007-01-0623 (Blank)), é também útil levar muito rapidamente o estado dos gases da M-C levemente para a área "B" da região "Ignição" da Fig. 3 antes que o fluxo reverso súbito de um condutor 42 (devido, em parte, ao evento de expansão de energia na câmara principal 34) tome o estado de volta na área "A" (Fig. 3) sem ignição 30 dos gases da M-C.
Geralmente, para uma molécula de hidrogênio, um álcool de molécula menor ou um hidrocarboneto de molécula menor como F, dentre as reações mais dominantes encontradas nos submecanismos gerais para esta química induzida por OH de minicâmara, encontra-se novamente o conjunto de reação geral:
Figure img0003
em que, como anteriormente, Ri' são moléculas com um H a menos que a molécula F. Embora os mecanismos 5 dominantes para a redução de OH e combustível na M-C tornem- se muito mais complexos para uma molécula de hidrocarboneto maior ou de álcool maior que F, aplicam-se os mesmos princípios.
Os submecanismos de conversão subseqüente dos 10 vários Ri' (e outras substâncias geradas por submecanismos) em substâncias RI são mais complexos, com forte dependência de efeitos das concentrações significativas de combustível, substâncias RI já presentes na minicâmara. E, à medida que aumentam as novas quantidades das substâncias RI (devido a estes submecanismos), parte do H2O2 novo sendo criado é sacrificado em seguida para criar OH' adicional por meio da reação exotérmica da Equação (2) para ajudar a acelerar a decomposição por OH' do combustível para os vários Ri’ e > outras substâncias. De forma similar, as outras substâncias RI residentes na M-C 32 ajudam na geração de mais OH' e mais substâncias RI em um submecanismo químico-cinético complexo. Desta forma, o mecanismo geral de geração de substâncias RI é dirigido por OH e dirigido por substância RI, ou "dirigido por OH e substância RI". Embora os mecanismos de ramificação “25 de cadeias de auto-ignição dominantes tornem-se muito mais complexos com uma molécula de hidrocarboneto maior ou de álcool maior como F, aplicam-se os mesmos princípios, com o papel do radical hidroxila (0H‘) dominante na decomposição de combustível.
Este processo de geração de substâncias RI de M-C generalizado é universal para todas as realizações com RIS aumentada e HCRI total do processo de HCRI 100. Além disso, embora esta descrição generalizada baseie-se no mesmo combustível que é inserido na câmara principal 34 e M-Cs 32 5 (quando o fluido sendo inserido na M-C é, de fato, combustível), em operações de inserção de combustível duplo e múltiplos combustíveis, o mesmo é verdadeiro para todos os componentes (do combustível) inseridos no motor. Nestes casos, caso as reatividades de todos os componentes (do 10 combustível) com OH* sejam compatíveis, as reações dominantes para cada um são da mesma forma (naturalmente, com os seus F, Ri* e outras substâncias) (Documento SAE n° 2004-01-0047 (Blank) e Documento JSAE n° 20077210 (Blank)). Em operações nas quais as reatividades dos componentes de combustível com 15 OH* não são similares, inicialmente pelo menos o submecanismo de reação geral seguirá tipicamente a atividade do componente combustível cuja reatividade com OH* é dominante. Este processo de geração de substâncias RI continua a fortalecer- se até que o fornecimento de OH* da câmara principal 34 seja 20 cortado pelo método de reversão súbita de fluxo do condutor entre a M-C e a câmara principal 42 mencionado anteriormente (e causado, em parte, pelo evento de expansão de potência), após o quê este processo é encerrado.
Com base nesta descrição químico-cinética abreviada 25 do processo de geração de substâncias RI de M-C, pode ser delineado o papel do fluido de controle. Com relação ao ar, quanto mais alta a concentração de combustível na M-C 32, mais rapidamente este submecanismo produzirá substâncias RI adicionais. O contrário também é verdadeiro. Isso é 30 demonstrado no Documento SAE n° 2007-01-0013 (Blank), que é integralmente incorporado como referência. Esse estudo químico-cinético completo demonstra por quê o momento de auto-ignição (SOC) da câmara principal 34 pode ser controlado diretamente em motores de HCRI total do processo de HCRI 100 por meio da regulagem da quantidade do fluido de controle inserido nas M-Cs 32. Esta referência demonstra que a quantidade do fluido de controle inserido na M-C 32 determina 5 precisamente a quantidade de substâncias RI geradas na M-C 32 (para uso no próximo evento de combustão de câmara principal). Desta forma, o processo de geração de substâncias RI pode ser controlado diretamente utilizando o sistema de controle eletrônico de motor 30 (Fig. 2B). Nos tempos 10 corretos (dependendo da condição de operação de um motor específico), o sistema de controle eletrônico 30 orienta o sistema de distribuição de fornecimento de fluido de controle de geração de substâncias RI de minicâmara 96 a enviar quantidades apropriadas de fluido de controle através das 15 linhas de fornecimento de fluido de controle 50 (Fig. 2B) para os dispositivos de inserção de fluido de controle 44A e/ou 44C de certas M-Cs 32 (Fig. 2A) . Estes dispositivos de inserção de fluido de controle fornecem fluido de controle para essas M-Cs 32 por meio dos orifícios de inserção de 20 fluido de controle 46.
No motor PC-HCRI e nos dois motores com RIS aumentada com combustível previamente misturado do processo de HCRI 100, o fluido de controle é propenso a ser um líquido ou gás que pode servir para diluir a concentração de 25 combustível da M-C conforme o necessário (com relação à concentração de ar) . Mais diluição reduz as velocidades de geração de substâncias RI e menos diluição aumenta as velocidades de geração de substâncias RI. Por outro lado, na realização DI-HCRI e no combustível com dois Dl com RIS 3 0 aumentada do processo de HCRI 100, o melhor fluido de controle é o combustível (ou um componente do combustível). Com esse fluido de controle, quando for necessário aumentar ou reduzir a geração de substâncias RI, as concentrações de combustível da M-C são conseqüentemente fortalecidas ou enfraquecidas.
Com base na descrição químico-cinética abreviada do processo de geração de substâncias RI da M-C, pode ser também 5 delineado o papel do dispositivo geral de aumento de controle de geração de substâncias RI de M-C 54. O dispositivo geral de aumento do controle de geração de substâncias RI de M-C 54 pode ser um aparelho capaz de aumentar ou reduzir as velocidades gerais do processo químico-cinético de geração de substâncias RI de M-C por alguns meios. Especificamente, esses dispositivos de aumento de M-C 54 aceleram ou retardam as velocidades de reação gerais do conjunto de reação:
Figure img0004
(quando F for uma molécula menor) (Equação (4)j ou seus equivalentes mais complexos (quando F for uma molécula 15 maior) junto com os submecanismos para conversão subseqüente da substância Ri' (e outra substância gerada por submecanismo) em substâncias RI adicionais e mais OH'. Particularmente, a velocidade geral de reação da reação exotérmica dominante H2O2 + M <=> OH' + OH' + M (Equação (2) ) 20 contida no interior dos mecanismos de geração de substâncias RI é altamente sensível à temperatura e à concentração de H2O2. Além disso, as velocidades de reação geral das reações da Equação (4) e seus equivalentes mais complexos (para os componentes de combustível com moléculas maiores) são 25 altamente sensíveis à temperatura e à concentração de OH’.
Por fim, as reações seguintes dominantes para conversão dos produtos do conjunto de reação da Equação (4) em novas substâncias RI são altamente sensíveis à temperatura e às concentrações existentes da substância RI.
Desta forma, vários aparelhos capazes de afetar a temperatura de gases do M-C de forma controlada e/ou de aumento das concentrações de OH' e/ou qualquer das 5 substâncias RI na M-C de forma controlada encontram-se dentre as consideradas para que sejam dispositivos de aumento do controle de geração de substâncias RI de M-C 54. Um experimento químico-cinético completo demonstrou, por exemplo, que a regulagem das temperaturas de parede de M-C 10 isoladamente pode ser utilizada para controlar a quantidade de substâncias de RI geradas na M-C 32 e controlar o momento da auto-ignição na câmara principal 34 (Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank), que é integralmente incorporado como referência). Alternativamente, dispositivos capazes de alterar o volume da M-C 32 ou de inserir outros aditivos químicos na M-C 32 ou de qualquer outra função que possa auxiliar na regulagem da quantidade de substâncias RI geradas pela M-C 32 também são consideradas como sendo dispositivos de aumento de controle da geração de substâncias RI de M-C 54. Estes dispositivos de aumento de M-C 54 podem ser utilizados isoladamente (ou em conjunto com a regulagem ^P apropriada da inserção de fluido de controle) para controlar diretamente a quantidade de substâncias RI geradas pelas M-Cs I 32. Sob o controle direto do sistema de controle eletrônico do motor 30, esses dispositivos de aumento 54 são utilizados (seja junto com a inserção de fluido de controle sincronizada ou isoladamente) para regular a velocidade do processo de geração de substâncias RI nas M-Cs ativas no controle 32.
No evento 9 145, em algum momento (tipicamente 30 dentro das partes "bem antes do meio" do evento de expansão de potência), ocorre a reversão súbita do fluxo do condutor 42 (mencionada anteriormente). Geralmente, isso ocorre como resultado combinado da expansão de potência da câmara principal e elevação de temperaturas e pressões na M-C (devido ao processo de geração de substâncias RI exotérmicas). Estes desenvolvimentos naturalmente opostos causam a reversão da razão de pressão (de tal forma que a 5 pressão da M-C 32 seja maior que a da câmara principal 34) .
Imediatamente após este ponto, evolui um jato de massa altamente turbulenta, que conduz substâncias RI, combustível não utilizado, oxigênio não utilizado, entalpia, outros produtos de reações químicas etc. para fora das M-Cs 32 e 10 para o interior da câmara principal 34 com a qual encontram- se em comunicação termofluida. Dependendo da realização do motor de HCRI e da localização física da M-C 32, embora esta transferência seja tipicamente para a mesma câmara principal na qual ocorreu a ignição e combustão, em alguns motores IC 15 pode também ser para uma outra câmara principal 34. Nesse caso, a reversão de fluxo pode dever-se à queda de pressão que ocorre quando o condutor da M-C 42 comuta comunicação para a outra câmara principal 34. Em qualquer dos casos, em seguida e devido à rápida transferência de entalpia, as 20 pressões nas M-Cs afetadas 32 começam a cair mais rapidamente. Esta queda de pressão durante o período de expansão de energia "antes do meio" resulta em uma queda da temperatura dessas M-Cs 32. O volume das substâncias radiais nas M-Cs afetadas 32 passa em seguida para estados de 25 equilíbrio congelado (ou quase congelado).
Embora haja uma rápida queda de temperatura na câmara principal 34 que acompanha a queda de pressão da câmara principal durante a parte "bem antes do meio até o fim" do evento de expansão de energia, as temperaturas na 30 câmara principal 34 ainda são suficientemente altas para a atividade de substâncias de RI de câmara principal. Além disso, embora a concentração de OH' na câmara principal esteja caindo com a temperatura, durante a parte "meio até o fim" do processo de expansão de energia, a sua concentração permanece significativa. Desta forma, devido às diferenças de pressão entre as câmaras (32 e 34) , combustível de M-C não consumido e oxigênio, junto com quantidades de substância RI 5 de minicâmaras etc., são transferidos para a câmara principal 34 das M-Cs 32 que estão descarregando massa por meio de jatos altamente turbulentos em alta velocidade. Estas quantidades são descarregadas desta forma diretamente nos gases muito carregados com OH’ da câmara principal 34 e 10 rapidamente misturadas. Esta situação resulta em um segundo processo de geração de substâncias RI induzidas (dirigidas) por substâncias RI-OH do ciclo, produzindo novas substâncias RI de câmara principal. Este processo continua ao longo (e frequentemente além) da parte de sopro do evento de exaustão.
Desta forma, o fornecimento de substâncias RI necessárias para ignição de radicais no(s) ciclo(s) posterior(es) também se enquadra nos dois processo pós-auto-ignição que têm lugar na câmara principal 34.
Um primeiro processo pós-auto-ignição é a retenção 20 de substâncias RI. Tipicamente, grande parte das substâncias RI (especialmente CH3HCO e CH2O, dependendo do combustível) que saem da M-C 32 (durante o curso de potência e respiro) não é consumida, pois é expelida para a câmara principal 34, mas é retida e serve como parte da força de direcionamento 25 para o segundo processo. Devido às temperaturas inicialmente altas (quando o estado dos gases da câmara principal ainda estiver na área "B" da Região de Ignição da Fig. 3), entretanto, tipicamente uma parte das substâncias RI de M-C descarregadas (que inclui parte do HO2 e mais do H2O2) é 30 perdida (consumida) entre o momento de bem antes do meio até o meio da reversão de fluxo de expansão de potência e a transição dos gases da câmara principal da Área "B" da "Região de Ignição" de volta para a área "A" da "Região de Combustão Lenta".
Um segundo processo (dos processos pós-auto- ignição) é a geração de substâncias RI de cadeia principal. Isso começa em algum ponto durante a transição do estado dos 5 gases na câmara principal de volta para a área "A" (vide Fig. 3) , o que resulta principalmente em H2O2, mas também em mais HO2‘ (inicialmente) e em mais da outra substância RI. Este processo de geração é alimentado e dirigido pelas quantidades relativamente altas de combustível e substâncias RI que saem 10 da M-C 32 e pelas concentrações de OH' adequadamente altas ainda retidas na câmara principal 34. Geralmente, este processo de geração tem lugar em duas fases, cada qual com os seus próprios submecanismos exclusivos. 0 submecanismo da primeira fase começa durante a transição para a área "A" e 15 prossegue até o início da exaustão da câmara principal. 0 mecanismo de segunda fase começa após o início da exaustão da câmara principal e prossegue por algum tempo.
Nesse ambiente com teor de OH' relativamente alto, para uma molécula de hidrogênio, um álcool de molécula menor 20 ou um hidrocarboneto de molécula menor como F, a reação geral dominante ao longo das duas fases do processo de geração de substâncias RI da câmara principal 34 é novamente (como no processo de geração de substâncias RI de M-C) o conjunto de reação:
Figure img0005
(Equação (4)). Embora os mecanismos dominantes de redução de OH e combustível na câmara principal 34 tornem-se muito mais complexos para um hidrocarboneto maior ou uma molécula de álcool maior como F, aplicam-se os mesmos princípios. Os submecanismos para conversão subseqüente das substâncias Ri' (e outras substâncias geradas por submecanismos) nas substâncias RI são, entretanto, tipicamente diferentes do processo de geração de substâncias 5 RI M-C. Além disso, os submecanismos de conversão das substâncias Ri' (e outras substâncias geradas por submecanismos) nas substâncias RI são geralmente diferentes para as duas fases de câmara principais. As diferenças desses submecanismos devem-se principalmente à diferença dos valores 10 de temperatura existentes na câmara principal 34 durante as fases correspondentes.
Além da ocorrência em todos os motores HCRI totais do processo de HCRI 100, quando o grau de aumento de RIS estiver acima de um limite significativo, este processo de 15 geração de substâncias RI de câmara principal ocorre como todas as realizações com RIS aumentada do processo de HCRI 100. Embora esta descrição generalizada seja baseada no mesmo componente de combustível que é inserido na câmara principal 34 e nas M-Cs 32 (caso um componente de combustível seja, de 20 fato, o fluido de controle para as M-Cs ativas no controle), em operações de inserção de combustível duplo ou múltiplos combustíveis, o mesmo pode ser verdadeiro para cada componente de combustível inserido. Em casos de diversos componentes de combustível, alguns dos componentes de 25 combustível M-C que são descartados (durante a expansão de potência e a exaustão) são, em qualquer caso, componentes de combustível de câmara principal iniciais que foram capturados nas M-Cs 32 durante o evento de compressão principal. Além disso, caso as reatividades de todos os componentes de 30 combustível com OH' sejam compatíveis, as reações dominantes para cada componente são da mesma forma (naturalmente com o seu F, Ri' e outras substâncias) . Em operações nas quais as reatividades dos componentes de combustível com OH' não são similares, inicialmente pelo menos o submecanismo de reação geral seguirá tipicamente o componente de combustível cuja reatividade com OH' é dominante.
Durante algum ponto do processo de exaustão, a substância RI da câmara principal ainda remanescente na câmara principal 34 também passará tipicamente para estados de equilíbrio congelado (ou quase congelado). Em seguida, o ciclo é repetido, a partir do evento 1 105.
Dentre as suas características gerais de projeto inerentes, a capacidade do motor HCRI 200 de permitir operacionalmente o processo de HCRI 100 e outras realizações é indicada no exemplo de sistema de controle eletrônico de motor 30 ilustrado esquematicamente na Fig. 2B. O sistema de controle eletrônico de motor 30 ajuda a permitir que as realizações de motores HCRI do motor HCRI 200 utilizem e permitam as várias realizações do processo de HCRI 100, que incluem as realizações de HCRI totais e as realizações com RIS aumentada.
Compreende-se a seguir que o sistema geral de controle de motor 30 é capaz das funções necessárias para a operação do motor de HCRI 200 que são representadas no sistema de controle de motor do estado da técnica. Além das funções representadas no estado da técnica, o sistema geral de controle de motor 3 0 é capaz de regular a colocação das pequenas quantidades de fluido de controle de geração de substâncias RI nas M-Cs ativas no controle correspondentes 32 para o propósito de controlar o processo de geração de substâncias RI de M-C (diretamente) e o processo de geração de substâncias RI de cadeia principal (indiretamente) para,
por sua vez, permitir o aumento da combustão da substância RI controlada na câmara principal 34. Precisamente para o mesmo propósito (de controle), o sistema geral de controle de motor 30 também é capaz de regular os dispositivos gerais de aumento do controle de geração de substâncias RI de M-C 54. Por fim, o sistema geral de controle de motor 30 é capaz de controlar os demais dispositivos de aumento de controle da geração de substâncias RI 64 e 7 0 e/ou os dispositivos de 5 aumento do tempo de ignição 56 que podem ser empregados para o mesmo propósito (de controle) . Embora esse sistema geral de controle 30 possa fazer uso de lógica dirigida por sensor e/ou um subsistema de administração auxiliado por histórico de combustão, o uso de substâncias RI para ajudar a controlar 10 a combustão tipicamente reduzirá a sua sofisticação geral necessária (em comparação com alguns dos últimos sistemas de controle convencionais do campo e campos relacionados).
O motor de HCRI 200 inclui uma série de características gerais de projeto adicionais que são 15 inerentes à sua capacidade de utilizar operacionalmente e permitir o processo de HCRI 100. São especialmente importantes as características que ajudam a determinar as composições químicas e a capacidade de produção das M-Cs 32. A composição química das misturas nessas câmaras secundárias 20 é em parte determinada, por exemplo, pelos parâmetros que afetam as velocidades de enchimento e esvaziamento hidrodinâmico das M-Cs 32. 0 volume da M-C 32 e a altura (ou o diâmetro efetivo), comprimento, colocação e configuração dos condutores 42 são parâmetros dominantes na configuração 25 dessas velocidades.
Com referência ao volume de M-C, quando o componente produtor de energia móvel 40 no interior de um cilindro de combustão de motor do motor HCRI 200 estiver na posição de centro morto superior ("TDC") para uma dada câmara 30 de combustão principal 34, a razão entre os volumes combinados de todas as M-Cs 32 em comunicação com a dada câmara principal 34 e o volume mínimo que pode ter a dada câmara principal 34 será um valor geralmente (mas sem limitações) de 0,01 a 0,25 até 1,10. Desta forma, em geral: N
Figure img0006
em que V^-c é o volume da ia minicâmara no cilindro que se encontra em comunicação com a mencionada câmara de combustão principal, N é o número total de minicâmaras no 5 cilindro em comunicação com a mencionada câmara de combustão principal, VminM.c. θ o volume mínimo que pode ter a dada câmara de combustão principal 34 durante o seu ciclo de combustão e o símbolo indica razão. O volume mínimo que pode ter a dada câmara principal 34 é o seu volume quando o 10 componente produtor de força de trabalho móvel 40 estiver na posição TDC. A amplitude desta faixa de razões de volume (0,01:1 a 0,25:1) deve-se em parte à diversidade no combustível e em parte à ampla faixa acompanhante de razões de compressão (CRs) necessárias para a auto-ignição de 15 combustível por meio de substâncias RI. Os volumes de cada uma das M-Cs 32 em um único cilindro de combustão de motor não necessitam ser os mesmos. Além disso, para fins de controle, os volumes de algumas ou todas as M-Cs 32 podem ser reduzidos (ou expandidos) por meio do emprego de um dos 20 dispositivos gerais de aumento de controle de geração de substâncias Ride M-C 54 durante a operação do motor de HCRI 200, de forma a reduzir (ou aumentar) a razão (e alterar a geometria de M-C).
Os próprios condutores 42 podem ser ventilações, 25 orifícios, canais, ranhuras, telas adequadamente porosas, membranas etc. Dependendo do combustível, a seleção das dimensões, configuração e localização desses condutores 42 pode possuir considerações diferentes. Os condutores são tipicamente projetados de forma que chamas de combustão da câmara principal 34 sejam resfriadas antes que essas chamas possam ser estendidas para as M-Cs 32. Para todas as condições operativas do motor, esses condutores de conexão de minicâmaras para câmaras principais 42 são mais bem projetados, de forma que, nas pressões mais altas, os fluxos de entrada e fluxos de saída de gases comprimíveis através deles (de e para as M-Cs 32) são acelerados (embora não necessariamente). Prefere-se tipicamente que as condições de pressão nas M-Cs 32 fiquem atrás das condições de pressão da 10 câmara principal 34 (conforme exibido pelo Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank)). Também é tipicamente melhor que os fluxos nos condutores 42 não sejam obstruídos, embora em certas configurações físicas eles possam ser obstruídos por períodos de tempo. Um exemplo de motores de DI HCRI total em 15 que existe um período necessário de fluxo de condutor obstruído é descrito no Documento SAE n° 2007-01-1254 (Blank), que é integralmente incorporado como referência.
Além disso, a colocação dos condutores 42 e a quantidade de condutores 42 por M-C 32 são fatores 20 importantes (Documento SAE n° 2007-01-0013 (Blank)). A inclinação desses condutores com relação às M-Cs 32 possui um efeito sobre as taxas de mistura de turbulência dos componentes nas M-Cs 32. De forma similar, o posicionamento dos condutores 42 também é freqüentemente indicado sobre o 25 "direcionamento" do fluxo de saída de jatos de massa que sai ocasionalmente. Isso ocorre porque uma segunda função importante das M-Cs 32 é a de gerar grandes quantidades de turbulência adicional para mistura na câmara principal. Neste particular, os jatos de massa são freqüentemente melhor 30 dirigidos pelos condutores 42 para locais ideais na câmara principal 34, para ajudar a maximizar os efeitos da turbulência gerada por esses jatos de massa.
Conforme indicado acima na descrição de processo de HCRI 100 no evento 1 105 da Fig. 1, o papel de gases reciclados no aumento de substância RI pode ser muito importante. Caso haja reciclagem de volta para a câmara de combustão principal 34 de algum percentual dos gases de I 5 exaustão (seja interna ou externamente) por meio do dispositivo (sistema) geral de reciclagem de gás de exaustão 62, geralmente o mesmo percentual ou algum proporcional de substâncias RI esgotadas pode ser recuperado (dependendo do tratamento desses gases à medida que são reciclados). Isso se 10 segue a partir das temperaturas relativamente mais baixas dos gases de exaustão e do fato de que algumas das substâncias RI no seu interior podem haver também passado por equilíbrio congelado ou equilíbrio quase congelado.
Também com relação aos gases de exaustão 68, o 15 dispositivo de aumento de controle de geração de substâncias RI de gás de exaustão 64 pode estar localizado ao lado ou no interior do dispositivo de reciclagem de gás de exaustão 62 para ajudar a controlar ou aumentar a substância RI disponibilizada para ciclos futuros. As funções mais típicas 20 do dispositivo de aumento do controle de geração de substâncias RI de gás de exaustão 64 incluem a estabilização e/ou aumento/redução das concentrações de substâncias RI nos gases de exaustão reciclados (68 ou 68'). Quando nenhuma M-C ativa no controle 32 estiver sendo empregada, os dispositivos 25 de aumento do controle da geração de substâncias RI 64 podem ser utilizados para desempenhar um papel mais importante. Desta forma, pode-se fazer uso do dispositivo (sistema) geral de reciclagem de gás de exaustão 62, junto com o seu dispositivo de aumento 64, e sob a regulagem direta do 30 sistema de controle eletrônico de motor 30, para ajudar a controlar a quantidade de substâncias RI disponibilizadas para o evento de combustão de uma câmara principal 34 de um ciclo futuro.
Um exemplo da função estabilizante do dispositivo de aumento 64 é fornecido no Documento conjunto SAE n° 2007- 01-1887 e no Documento JSAE n° 20077212 (Blank), que é integralmente incorporado como referência. O motor HCRI 5 dessas referências passa os gases de exaustão através de um dispositivo trocador de calor (que serve como exemplo do dispositivo de aumento de controle de geração de substâncias RI de gás de exaustão 64). Isso resfria a exaustão de retorno até a temperatura dos gases de entrada 66, para garantir que 10 não haja atividade de reação durante a mistura dos gases de exaustão retornados 68' e dos gases de entrada 66. Além disso, essa referência demonstra que a regulagem (por meio do dispositivo 62) do componente de retorno das substâncias RI desses gases de exaustão reciclados pode ser utilizada 15 isoladamente para controlar o momento da auto-ignição na câmara principal 34 da realização de DI-HCRI recíproca de quatro tempos do motor HCRI 200.
Estas características do dispositivo de reciclagem de gás de exaustão 62 são adicionalmente ilustradas pela 20 demonstração de simulação químico-cinética total fornecida no Documento SAE n° 2007-01-0135 (Blank), que é integralmente incorporado como referência. Nessa referência, a retenção interna dos gases de exaustão 68 (de ciclo para ciclo) é controlada por meio de regulagem das pressões de impulso dos 2 5 gases de entrada 66 em coordenação com a manutenção das pressões de exaustão. Nessa referência, demonstra-se por quê o controle da retenção interna dos gases de exaustão (e, desta forma, a substância RI retida na câmara principal 34) por meio da regulagem das pressões de impulso de gás de 30 entrada pode ser utilizado isoladamente para controlar o momento da auto-ignição em realizações de DI-HCRI recíproco de dois tempos do motor HCRI 200. Resultados similares podem ser obtidos por meio de administração operacional de outros aspectos dos dispositivos de ingresso de gás de entrada 58 e dispositivos de saída de gás de exaustão 60. Geometrias e outros fatores que afetam padrões de fluxo e velocidades de fluxo nesses dispositivos (58 e 60) , por exemplo, podem ser 5 administradas operacionalmente.
Além disso, as substâncias RI e a perda de calor nos gases de exaustão podem ser utilizadas em um dispositivo de aumento 64 para gerar substâncias RI adicionais e/ou outras substâncias para inclusão nos gases de entrada 66. 10 Como concentrações relativamente altas de substâncias RI já estão presentes nos gases de exaustão reciclados do motor HCRI, um exemplo de meio de aumento da concentração de substâncias RI é a simples inserção de combustível adicional nos gases de exaustão. Dependendo das temperaturas em jogo, 15 isso causará uma seqüência de submecanismo de reação geral semelhante à encontrada nos processos gerais de auto-ignição prévia de câmara principal (a partir de decomposição de combustível dirigido de HO2' e/ou OH') no evento 6 130 da Fig. 1. Alternativamente, um outro meio é injetar ar carregado com 20 oxigênio nos gases de exaustão reciclados para oxidar (e, portanto, consumir) alguma parte do teor de substância RI de gás de exaustão. As funções deste dispositivo de aumento 64 podem também incluir a adição de outras substâncias químicas (incluindo aditivos de combustível) nos gases de exaustão 25 reciclados (68 ou 68'). Com estes propósitos, dispositivos sensores de substâncias RI (que são diferentes do sistema de controle eletrônico de motor 30) podem ser incorporados a esses dispositivos de aumento 64 para ajudar na regulagem das suas funções.
Além disso, existe um raciocínio para a série de dispositivos gerais de aumento de controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 70 exibida nas Figs. 2A a 2B. Este dispositivo de aumento 7 0 pode ser colocado antes e/ou depois do retorno dos gases de exaustão reciclados 68 ou 68' para os gases de entrada 66. Esses dispositivos 70 podem fazer uso das substâncias RI que retornam com os gases de exaustão reciclados (68 ou 68') para aumentar um processo 5 externo (externo para o cilindro de combustão do motor) que produz substâncias RI adicionais e/ou outras substâncias para adição aos novos gases de entrada 66. Frequentemente, esses dispositivos 70 fazem uso dos gases de entrada 66 para ajudar a efetuar esses aumentos. Além dos dispositivos similares ou 10 idênticos aos capazes de conduzir a função do dispositivo geral de aumento de controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 64, exemplos de dispositivos gerais de aumento de controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 70 são dispositivos de microondas, dispositivos de 15 reformatação de combustível, dispositivos do tipo LAG etc.
Alternativamente, o dispositivo geral de aumento de controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 70 pode ser utilizado para reduzir a quantidade de substâncias RI que segue para a câmara principal 34. Com estes propósitos, os 20 dispositivos sensores de substâncias RI podem ser incluídos nesses dispositivos de aumento 70, para ajudar na regulagem das suas funções. No caso do combustível previamente misturado, estes dispositivos de aumento podem ser colocados antes e/ou depois do dispositivo de inserção de combustível 25 44D no interior do dispositivo de ingresso de gás de entrada 58. Esses dispositivos de aumento do controle da geração de substâncias RI de gases de entrada 70, se empregados, são regulados por uma parte do sistema de controle eletrônico de motor 30.
Existem outras características de projeto gerais inerentes à capacidade do motor HCRI 200 de viabilizar a operação do processo de HCRI 100 e outras realizações. Uma é que, na maior parte dos casos em motores DI HCRI IC do motor HCRI 200, o combustível é freqüentemente melhor inserido na câmara principal 34 (por meio de dispositivos de inserção 44A e 44B) em direções que estão distantes dos condutores M-C montados na periferia de um abrigo 42. Isso é opcionalmente 5 realizado de tal forma que a pulverização injetada seja "dirigida" para longe de correntes que levem a qualquer das M-C's. O princípio é evitar o direcionamento direto dos fluxos de combustível DI nos jatos dirigidos sob pressão que conduzem os gases de entrada 66 para essas M-Cs 32 (e até 10 para evitar o direcionamento para as correntes de fluxo interno que poderão gerar estes jatos). Caso uma ou mais M-Cs 32 estejam localizadas no interior do dispositivo de produção de força de trabalho móvel 40, o mesmo também é verdadeiro (até o máximo possível). Isso permite que as M-Cs 32 15 funcionem como M-Cs 32 com controle passivo. De forma geral, M-Cs com controle passivo 32 não contêm meios internos ou externos de regulagem da geração de substâncias RI. Utiliza- se às vezes M-Cs com controle passivo 32 para tomar parte da carga das M-Cs de controle ativo 32 e para tornar mais 20 preciso o controle geral do processo de geração de substâncias RI (ainda reduzindo também as tolerâncias de projeto). Quando isso for desejável, M-Cs de controle passivo 32 podem também ser montadas no interior da periferia de abrigo lateral 38 ou na periferia de abrigo superior 36.
Por fim, deve-se enfatizar que funcionalmente as M- Cs 32 não se destinam a uso na assistência da ignição e combustão na carga de gás de ar e combustível de câmara principal da câmara principal "atual" 34 do ciclo de operação "atual" de um cilindro de combustão do motor. Por outro lado, as M-Cs 32 servem de locais de geração originais em um ciclo para a produção de substâncias RI para uso específico em ignição da câmara principal e combustão em ciclos de combustão "posteriores". As M-Cs 32 não são, portanto, câmaras de "combustão prévia".
As Figs. 4A a 4D ilustram coletivamente um exemplo de motor HCRI IC giratório (a seguir, motor HCRI 300), que é uma implementação de motor HCRI 200 e que incorpora o processo de HCRI 100. O motor HCRI 3 00 também é capaz, 1 portanto, de utilizar e capacitar as duas realizações com HCRI total e as quatro com RIS aumentada do processo de HCRI 100. As Figs. 2A e 2B para o motor HCRI 200 e as Figs. 4A a 4D para o motor HCRI 300 compartilham características comuns.
Consequentemente, por motivo de clareza, a descrição de algumas das características comuns do motor HCRI 300 e sua ilustração esquemática nas Figs. 4A a 4D são omitidas e a descrição dessas características com relação ao motor HCRI 200 e sua ilustração esquemática nas Figs. 2A e 2B são a base do fornecimento de descrições adequadas das características comuns. Embora as nomenclaturas do motor HCRI 200 e do motor HCRI 300 sejam geralmente as mesmas, existem várias diferenças para o motor HCRI 300.
O componente de produção de força de trabalho 40 também é denominado rotor 86. Em um motor HCRI 300, a câmara principal 34 é a câmara primária que consiste do espaço (volume) formado pelo rotor 86 e por partes da periferia de abrigo "superior" 36, a periferia de abrigo "lateral" 38 e por uma periferia de abrigo "posterior" 94 e uma periferia de abrigo "separadora" 90 ou por duas das periferias de abrigo separadoras 90.
A partir da Fig. 4A, pode-se observar que, no motor HCRI 300, o rotor 86 cria três câmaras primárias. Dependendo da posição do rotor 86, estas câmaras primárias podem possuir 30 três funções diferentes. Estas podem estar trabalhando na capacidade de câmara de entrada 82, câmara de exaustão 84 ou a câmara de combustão principal 34. Quando qualquer uma dessas câmaras primárias for envolvida em atividades químico- cinéticas de ignição prévia de combustão principal, ignição de combustão principal ou pós-ignição de combustão principal, elas são consideradas em uma "posição de combustão". Além disso, quando qualquer uma das câmaras principais do motor 5 HCRI 300 estiver na posição de combustão, elas são consideradas uma das câmaras principais 34. Desta forma, em motores giratórios, a expressão "câmara principal" 34 é compreendida como incluindo a parte funcionalmente equivalente de uma ou duas (dependendo da posição do rotor) 10 das três (ou mais, como no caso do motor semiturbina) câmaras primárias isoladas quando qualquer uma das câmaras primárias em questão estiver em "posição de combustão".
Em um motor HCRI 300, a "periferia de abrigo superior" 36 é considerada como sendo a parte "radialmente 15 para fora" (para fora com relação a um eixo 88) da periferia de abrigo de motor ao lado do volume formado pelo rotor e pela periferia de abrigo quando um dos três locais de início de movimento do rotor estiver na posição "TDC" (centro morto superior) (da mesma forma que o "lado de rotor" esquerdo 20 exibido na Fig. 4A). Por definição, o lado de rotor encontra- se na sua posição TDC no motor HCRI 300 quando o volume entre ela e a superfície interna da periferia de abrigo estiver no seu mínimo e a câmara primária que ela ajuda a formar encontra-se em uma das "posições de combustão" (ao contrário 25 de estar na posição de entrada e exaustão combinada no "quadrante" oposto do cilindro de combustão do motor). Desta forma, na Fig. 4A e na Fig. 4B, a "periferia de abrigo lateral" 38 é considerada como sendo o restante da periferia de abrigo "radialmente para fora" em volta do cilindro de 30 combustão de motor que não é considerado parte da periferia de abrigo superior 36. 0 movimento angular do rotor 86 é considerado como estando no sentido anti-horário. Desta forma, a M-C 32 ilustrada na parte superior esquerda dessa figura é considerada a seguir como sendo uma M-C "líder" 32. A M-C montada na periferia 32 localizada na parte inferior esquerda na Fig. 4A é considerada, por outro lado, uma M-C 32 5 "atrasada". Dever-se-á observar que a Fig. 4B e a Fig. 4C ambas ilustram informações esquemáticas para mais de um cilindro de combustão de motor. A M-C atrasada 32 na Fig. 4A é ilustrada no interior do cilindro de combustão de motor no plano A-A exibido na Fig. 4B, com detalhes do conjunto de M-C 10 para o plano A-A (para mais de dois cilindros de combustão de motor) exibido na Fig. 4C.
Os gases de entrada 66 entram em um cilindro de motor por meio de uma porta de entrada 72 a partir de um condutor de entrada de motor 26 (em que estes componentes são 15 partes do dispositivo de ingresso de gás de entrada 58) e os gases de exaustão 68 saem de um cilindro de motor por meio de uma porta de exaustão 74 para um condutor de exaustão do motor 28 (em que estes componentes são partes do dispositivo de saída de gás de exaustão 60).
Cada cilindro de motor do motor HCRI 300 faz uso de um par de M-Cs de controle ativo líderes 32. Cada uma das M- Cs líderes 32 nesses pares é alimentada com fluido de controle por dispositivos de inserção de fluido duplo ou múltiplos 44A. Além disso, a M-C de controle ativo atrasada 25 isolada 32 de cada cilindro de combustão de motor é alimentada com fluido de controle pelo dispositivo de inserção de fluido de controle de geração de substâncias RI isolado 44C (Fig. 4A) . Por fim, pares de M-Cs de controle passivo montadas em rotor 32 são embutidos em cada um dos 30 três lados do rotor 86 (conforme exibido por meio da combinação da Fig. 4A e da Fig. 4D).
Embora não exibido, considera-se que cada uma das M-Cs com controle ativo contém um ou mais dispositivos de aumento de controle de geração de substâncias RI de minicâmara 54. Além disso, considera-se que o motor HCRI 300 contém (e é operacionalmente capaz de empregar) dispositivos de reciclagem de gás de exaustão 62 (com os seus dispositivos 5 de aumento de controle de geração de substâncias RI de gás de exaustão 64) e dispositivos de aumento do controle de geração de substâncias RI de gases de entrada 70.
A inclusão do dispositivo de inserção de combustível do dispositivo geral de ingresso de gás de 10 entrada 44D no dispositivo de ingresso de gás de entrada 58 (diretamente para o condutor de entrada do motor 26, neste caso) e do dispositivo de inserção de duplo fluido 44A na câmara principal, para inserção de combustível previamente misturado e Dl, respectivamente, e a inclusão de um 15 dispositivo de aumento do tempo de ignição 56 juntos permitem que o motor HCRI 300 utilize e capacite as duas realizações de HCRI completo e as quatro de aumento de RIS do processo de HCRI 100. Operações nessas várias realizações de processo são dirigidas pela regulagem do sistema de controle eletrônico de 20 motor 30 dos vários insersores de fluido de controle e de combustível (44A, 44C e 44D) e dos vários dispositivos de aumento de controle da geração de substâncias RI (54, 64 e 70) , dispositivos de reciclagem de gás de exaustão 62 e dispositivos de aumento do tempo de ignição 56 de formas 25 apropriadas para as condições de operação do motor.
Deverá ser facilmente evidente para os técnicos comuns no assunto que um exemplo de motor HCRI 300 (conforme ilustrado nas Figs. 4A a 4D) representa uma ilustração esquemática de motor giratório generalizada e que, além dos 30 mencionados, outros componentes podem ser adicionados ou componentes existentes podem ser removidos ou modificados. Além disso, são possíveis muitas outras variações de motor HCRI giratório que também são capazes de utilizar e capacitar o processo de HCRI 100.
As Figs. 5A a 5C ilustram coletivamente um exemplo de motor HCRI IC de pistão recíproco com dois tempos (a seguir, motor HCRI 400) que é uma implementação do motor HCRI 5 200 e que pode utilizar e capacitar o processo de HCRI 100.
Um motor HCRI 400 também é capaz, portanto, das duas realizações de HCRI total e das quatro com RIS aumentada do processo de HCRI 100. As Figs. 2A e 2B para o motor HCRI 200 e as Figs. 5A a 5C para o motor HCRI 400 compartilham 10 características comuns. Consequentemente, por motivo de clareza, a descrição de algumas das características comuns do motor HCRI 400 e a sua ilustração esquemática nas Figs. 5A a 5C são omitidas e a descrição destas características com relação ao motor HCRI 200 e sua ilustração esquemática nas 15 Figs. 2A e 2B são a base do fornecimento de descrições adequadas das características comuns. Embora as nomenclaturas para o motor HCRI 200 e o motor HCRI 400 sejam geralmente as mesmas, existem várias diferenças para o motor HCRI 400.
Em um motor HCRI 4 00, por exemplo, o componente 20 produtor de força de trabalho móvel 40 também é denominado pistão 76. O pistão 76 encontra-se na posição "TDC" no motor HCRI 400 quando o volume da câmara principal 34 estiver no seu mínimo. Embora esta nomenclatura específica não seja utilizada na ilustração da Fig. 5A, a periferia de abrigo 25 superior 36 nesta realização de motor de pistão recíproco de dois tempos pode também ser denominada "cabeça de cilindro" e a periferia de abrigo lateral 38 pode também ser denominada "forro de cilindro". A periferia de abrigo superior 36 no exemplo de motor HCRI 400 é um segmento em forma de disco da 30 periferia de abrigo. Esta seção em forma de disco cobre a parte superior do cilindro de combustão do motor. Ela tampa o cilindro a partir de uma posição axial que corresponde aproximadamente ao fundo dos dispositivos de aumento do tempo de ignição 56. A periferia de abrigo lateral 38 é a parte da periferia do abrigo do cilindro de combustão de motor que se inicia imediatamente abaixo dessa posição axial.
Uma vista de cima para baixo da periferia superior 36 é exibida na Fig. 5B. Esta vista passa através da linha axial que conecta as posições E-E exibidas na Fig. 5A. Conforme observado por meio da Fig. 5B, o mesmo injetor de fluido duplo 44A alimenta fluido de controle para oito M-Cs de controle ativo 32. Embora quatro destas M-Cs sejam de 10 geometria diferente das outras quatro, todas elas são consideradas como sendo (embora não necessitem ser) do mesmo volume no experimento de simulação conduzido com esta realização no Documento SAE n° 2007-01-0135 (Blank). Esta figura é uma ilustração esquemática funcional, não detalhada 15 nem em escala.
A Fig. 5C é um esquema em seção cruzada radial das disposições superiores dessa porta de entrada simples do motor 72, porta de exaustão 74 e pistão 76 quando o pistão se encontra perto da sua posição BCD ("centro morto inferior").
Esta é novamente uma representação de "vista de cima para baixo" funcional, não uma seção cruzada radial precisa. De forma similar ao motor HCRI 300, no motor HCRI 400, os gases de entrada 66 entram por meio das portas de entrada 72 a partir de partes do condutor de entrada de motor 26 (em que 25 esses componentes são partes do dispositivo de ingresso de gás de entrada 58) e os gases de exaustão 68 saem por meio das portas de exaustão 74 para partes do condutor de exaustão do motor 28 (em que estes componentes são partes do dispositivo de saída de gás de exaustão 60) . Também de forma similar ao motor HCRI 300, encontra-se a inserção de combustível diretamente no condutor de entrada do motor 26 por meio do dispositivo de inserção de combustível do dispositivo de ingresso de gás de entrada 44D. A vantagem da disposição da porta de entrada 72 e da porta de exaustão 74 do motor HCRI 400 com a superfície de pistão com duas „ fileiras (Fig. 5A e Fig. 5C) é a geração de padrões de fluxo interno altamente simétricos que ajudam a evitar a mistura 5 excessiva dos gases de exaustão de saída 68 com os gases de entrada que chegam 66 durante o evento de ingresso e exaustão (conforme descrito em alguns detalhes no Documento SAE n° 2007-01-0135 (Blank)).
Como ocorre no motor HCRI 2 00, o motor HCRI 4 00 10 pode ser configurado com vários dispositivos de aumento do controle de geração de substâncias RI (54, 64 e 70) e considera-se a inclusão de dispositivos de reciclagem de gás de exaustão 62. Um exemplo do dispositivo de reciclagem de gás de exaustão 62 aplicável a esta realização é fornecido no 15 Documento SAE n° 2007-01-0135 (Blank). Também é considerada a regulagem pelo sistema de controle eletrônico de motor 30 destes e dos vários insersores de fluido de controle e combustível (44A, 44C e 44D) e os dispositivos de aumento do tempo de ignição 56. A regulagem por meio do sistema de 20 controle 30 é realizada de forma apropriada à faixa de condições de operação para o motor HCRI 400. Desta forma, o motor HCRI 400 pode utilizar e capacitar as duas realizações de HCRI total e as quatro de aumento de RIS do processo de HCRI 100.
Deverá ser facilmente evidente para os técnicos comuns no assunto que um exemplo de motor HCRI 400 conforme ilustrado nas Figs. 5A a 5C representa uma ilustração esquemática de motor com pistão recíproco de dois tempos generalizada e que, além dos mencionados, outros componentes 30 podem ser adicionados ou componentes existentes podem ser removidos ou modificados. Além disso, são possíveis muitas outras realizações de motor HCRI com pistão recíproco de dois tempos do motor HCRI 400 que também são capazes de utilizar e capacitar o processo de HCRI 100.
As Figs. 6A a 6D ilustram coletivamente um exemplo de motor HCRI IC com pistão recíproco de quatro tempos (a . seguir, motor HCRI 500) que é uma realização de motor HCRI 5 200 que utiliza o processo de HCRI 100. O motor HCRI 500 também é capaz, portanto das duas realizações de HCRI total e das quatro com RIS aumentada do processo de HCRI 100. As Figs. 2A a 2B do motor HCRI 200 e as Figs. 6A a 6D do motor HCRI 500 compartilham características comuns.
Conseqüentemente, por motivo de clareza, a descrição de algumas das características comuns do motor HCRI 500 e sua ilustração esquemática nas Figs. 6A a 6D são omitidas e a descrição dessas características com relação ao motor HCRI 200 e à sua ilustração esquemática nas Figs. 2A e 2B servem 15 de base para fornecer descrições adequadas das características comuns omitidas. Embora as nomenclaturas para o motor HCRI 200 e o motor HCRI 500 sejam geralmente idênticas, existem vários refinamentos para o motor HCRI 500.
Como no motor HCRI 400, por exemplo, no motor HCRI 20 500 o componente produtor de força de trabalho móvel 40 também é denominado pistão 76, com o pistão 76 na posição "TDC" quando o volume da câmara principal 34 estiver no seu mínimo. Também similar ao motor HCRI 400, a periferia de abrigo superior 36 nesta realização de motor com pistão 25 recíproco de quatro tempos pode também ser denominada "cabeça de cilindro" e a periferia de abrigo lateral 38 pode também ser denominada "forro de cilindro". A periferia de abrigo superior 3 6 no exemplo de motor HCRI 500 é o segmento em forma de disco da periferia de abrigo que cobre a parte 30 superior do cilindro de combustão do motor. Ele tampa o cilindro a partir das posições axiais correspondentes aos dois cantos planos axiais a noventa graus exibidos na câmara principal 34 em cada uma das Fig. 6A e Fig. 6B (pouco acima do ponto mais alto possível de trajeto do exemplo de pistão com forma de "tigela no pistão" 76) . A periferia de abrigo lateral 38 é a parte da periferia de abrigo do cilindro de combustão de motor que começa imediatamente abaixo dessas 5 posições axiais.
Existem duas vistas em seção cruzada axial do motor HCRI 500 ilustrado. A Fig. 6A é uma seção cruzada axial que passa através das linhas D-D que ressalta o posicionamento das M-Cs com controle ativo montadas na periferia do abrigo 10 superior 32. A Fig. 6B é uma seção cruzada axial que passa através do plano que contém as linhas J-J e K-K. Esta figura ressalta o posicionamento de uma válvula de entrada 78 e uma válvula de exaustão 80. Os gases de entrada 66 do condutor de entrada de motor 26 podem entrar na câmara principal 34 por 15 meio da válvula de entrada 78 e os gases de exaustão 68 da câmara principal podem sair para o condutor de exaustão 28 por meio da válvula de exaustão 80. A inclusão do dispositivo geral de inserção de combustível do dispositivo de ingresso de gás de entrada 44D para inserir combustível diretamente 20 para o condutor de entrada de motor 26 (do dispositivo de ingresso de gás de entrada 58) também é exibida na Fig. 6B.
Existem também duas vistas em seção cruzada radial.
A primeira é a Fig. 6C, que é uma vista de cima para baixo da periferia superior 36. O plano desta vista passa através das 25 linhas D-D (da Fig. 6A) e da linha J-J (da Fig. 6B). Conforme exibido por meio da Fig. 6B, o mesmo injetor de fluido duplo 44A alimenta fluido de controle para quatro M-Cs com controle ativo 32. Como ocorre com a Fig. 6A e a Fig. 6B, esta figura (Fig. 6C) é um esquema funcional, não uma ilustração 3 0 detalhada ou em escala. A segunda, Fig. 6D, é um esquema desta disposição de pistão simples do motor 76 quando o pistão estiver perto da sua posição BCD (centro morto inferior). Esta é novamente uma representação de "vista de cima para baixo" funcional, não uma seção cruzada radial precisa. 0 motor HCRI 500 é um outro exemplo no qual as M-Cs com controle passivo 32 são montadas no componente de 5 produção de força de trabalho móvel 40. A disposição dessas câmaras passivas é esclarecida comparando-se a Fig. 6B e a Fig. 6D. A partir da Fig. 6D, compreende-se que quatro M-Cs passivas 32 são dispostas simetricamente na seção central da tigela do pistão 76. Embora a sua função seja muito 10 diferente, o posicionamento destas M-Cs com controle passivo montadas no pistão 32 é muito similar ao posicionamento ideal das "células de ar" no Documento SAE n° 952359 (Reitz et al). Nesse trabalho anterior, os condutores de entrada e de saída para as células de ar foram construídos com diâmetros muito 15 maiores, de forma que não haja geração de substâncias radicais no motor. O Documento SAE n° 2007-01-0013 (Blank) salienta a capacidade do motor HCRI 500 de fazer uso de ações de válvula e ações de válvula adicionais facilitadas utilizando programas de trajeto de válvula especiais para assistir na transferência de substâncias RI entre as M-Cs 32 e a câmara principal 34.
Como ocorre no exemplo de motor HCRI 200, o motor HCRI 500 pode ser configurado com vários dispositivos de aumento do controle da geração de substâncias RI (54, 64 e 25 70) e dispositivos de reciclagem de gás de exaustão 62. Um exemplo do uso do dispositivo de aumento de controle da geração de substâncias RI de minicâmaras 54 para o controle isolado do tempo de combustão em uma realização de motor HCRI com quatro tempos que é muito similar ao motor HCRI 500 é 30 fornecido no Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank). Um exemplo também aplicável ao motor HCRI 500 do uso combinado e coordenado do dispositivo de reciclagem de gás de exaustão 62 e do dispositivo de aumento de controle de geração de substâncias RI de gás de exaustão 64 é fornecido no Documento Conjunto SAE n° 2007-01-1887 e no Documento JSAE n° 20077212 (Blank). O sistema de controle eletrônico do motor 30 regula estes e os vários insersores de combustível e fluido de 5 controle (44A, 44C e 44D) e os dispositivos de aumento do tempo de ignição 56. Esta regulagem por meio do sistema de controle 30 encontra-se de forma apropriada à faixa de condições de operação para o motor HCRI 500. Desta forma, o motor HCRI 500 pode utilizar e capacitar as duas realizações 10 de HCRI total e as quatro de aumento de RIS do processo de HCRI 100.
Deverá ser evidente para os técnicos comuns no assunto que o exemplo de motor HCRI 500 ilustrado nas Figs. 6A a 6D representa uma ilustração esquemática de motor de 15 pistão recíproco de quatro tempos generalizada e que, além dos mencionados, outros componentes podem ser adicionados ou componentes existentes podem ser removidos ou modificados. Além disso, várias outras realizações de motores HCRI de motor de pistão recíproco com quatro tempos do motor HCRI 500 20 são possíveis e também são capazes de permitir e utilizar o processo de HCRI 100.
Realizações do processo de Dl HCRI total do processo de HCRI 100 dentro dessas três realizações de motor HCRI do motor HCRI 200 exibem tendências de temperatura e 25 pressão universalmente similares durante a parte do processo de HCRI entre um pouco antes do evento 2 110 e um pouco depois do evento 8 140 da Fig. 1. Exemplos de plotagens para estas duas propriedades da combustão são fornecidos nas Figs. 7A e 7B para a câmara principal 32 e as minicâmaras com 30 controle ativo 34 para o motor IC recíproco com quatro tempos estudado no Documento SAE n° 2007-01-0623 (Blank). Este motor é similar ao motor HCRI 500, exceto pelo fato de que não possui M-Cs com controle passivo 32 no pistão 76. É importante observar a partir da Fig. 7A a rápida queda das pressões na câmara principal 34 e nas M-Cs imediatamente após TDC (zero graus de CA). Isso indica que a compressão isoladamente não forneceu calor suficiente para auto-ignição 5 dos gases da câmara principal. Desta forma, não fosse pela atividade de ignição prévia exotérmica energizada pelas substâncias OH-RI que ocorre após TDC (conforme descrito acima para o evento 7 135 da Fig. 1) , certamente haveria resultado falha de ignição. A Fig. 7B demonstra, entretanto, 10 que, durante esse período, apesar das quedas de pressão (nas duas câmaras 34 e 32) , a temperatura está se elevando na câmara principal 34 devido a esta atividade de ignição prévia. Desta forma, ocorre forte auto-ignição a 11 graus de CA após TDC.
Em termos gerais e simplistas, com um dado combustível, os critérios de auto-ignição por combustão homogênea podem ser considerados dependentes da combinação de cinco fatores: Aluc.crit = F [a*Tmix/Teff; b*G(A/Frat) i C*Rconcí d* (1,0- 2 0 Dmix; e*Rreg] (6)
Interpretados como sendo relevantes para a compreensão, estes critérios gerais indicam que as circunstâncias sob as quais ocorrerá a auto-ignição por combustão homogênea (AIHc,crit) baseiam-se aproximadamente na 25 reunião ponderada (não a soma) dos fatores fundamentais a seguir: a temperatura da mistura de combustível e carga de ar (Tmix) < a razão entre ar e combustível da mistura (A/Frat) , a concentração combinada inicial (ou seja, antes do ponto de início da atividade de auto-ignição prévia de substâncias RI 30 durante a compressão) de substâncias RI selecionadas na mistura de combustível e carga de ar (RCOnc) < o grau de mistura da mistura de combustível e carga de ar (no nível global/de câmara) (Dmix) e o tempo de permanência de substâncias RI reativas com o combustível após a mistura suficiente do combustível (Rres) Tetf é a temperatura correspondente à carga "efetiva" CR para o dado combustível e A/Frat da mistura de câmara principal. Dependendo do 5 combustível, A/Frat e das condições de entrada da carga etc., Teff é, por sua vez, baseada na carga "efetiva" CR. Desta forma, Teff corresponde à temperatura necessária para um dado combustível e A/Frat para auto-ignição por Cl isolada. Quanto mais estéril for A/Frat, mais alta a Teff necessária para a 10 ocorrência garantida de auto-ignição homogênea. Uma falha de ignição ocorrerá se este critério geral não for atendido durante o ciclo (e, normalmente, por algum tempo não muito depois de TDC) . Existe uma série de outros fatores negligenciados nesta explicação simplificada.
Em PCCI total (e, portanto, sem o uso de nenhuma substância RI de um ciclo anterior) , a formulação para auto- ignição é simplesmente AIHc,crit = a*Tmix/Teff. Por definição, para uma dada razão entre ar e combustível A/Frat e combustível, ocorrerá auto-ignição para PCCI quando Tmix/Teff atingir 1,0. Desta forma, para este caso, o critério de auto- ignição é atingido quando AIHc,crit = a.
Distinções gerais de motores HCRI total: a principal diferença entre os motores HCRI total e os motores com RIS aumentada do processo de HCRI 100 é a extensão do uso 25 das substâncias RI. A realização de processo generalizada do processo químico-cinético termofluido para ignição de radicais (processo de HCRI 100), conforme ilustrado na Fig. 1 e conforme implementado por meio do motor HCRI 200 (Figs. 2A e 2B), foi definida e descrita no acima com as realizações de 3 0 HCRI total e realizações com RIS aumentada em mente. Desta forma, embora esta discussão anterior seja mais inclinada para o caso de HCRI total, ela não é exclusiva deste caso. Além disso, devido à sua inclusão, esta discussão inicial dedica atenção limitada às distinções dos próprios dois subcasos de HCRI total.
Embora o motor HCRI total geral de um processo de - HCRI 100 possa empregar inserção de combustível de condutor 5 (ou carburador), a injeção direta de combustível ou uma " combinação dos dois, realizações com apenas o Dl do combustível fornecem melhores eficiências gerais. Além disso, as realizações de motor HCRI IC do subcase de HCRI total com combustível DI pode permitir controle de SOC levemente melhor 10 que o subcaso de HCRI total com combustível previamente misturado. Nos dois subcasos de HCRI total, entretanto, o uso máximo apropriado de substâncias RI é empregado para induzir previamente e induzir a auto-ignição. Desta forma, como em PCCI convencional, a combustão nas realizações de processo de 15 HCRI total é homogênea. Isso ocorre em forte contraste com os processos de reação por difusão estendidos no tempo que ocorrem durante a combustão de SI (com a sua combustão frontal de chama) e combustão de DI Cl (com as suas fases previamente misturadas e com mistura em turbulência) 20 (Internal Combustion Engine Fundamentais, 1988 (Heywood)) .
Geralmente, o valor de Rres é controlado principalmente por meio de dois fatores: o tempo em que a substância RI torna-se reativa e os momentos de inserção de combustível: início e duração. Desta forma, este valor 25 permanece zero até que aconteçam duas coisas: (1) tenha havido alguma inserção de combustível que tenha se tornado efetivamente misturado com os outros gases de câmara principal; e (2) as substâncias RI tornaram-se significativamente reativas. Além disso, para os dois 3 0 subcasos de HCRI total, compreende-se que o grau de aumento de substância RI (RCOnc) encontra-se no seu valor máximo ( R-conc,max) •
Em comparação com o critério geral de combustão homogênea fornecido pela Equação (6) para o subcaso de HCRI total DI (denominado no presente a realização de processo "DI-HCRI" do processo de HCRI 100), Tmix não necessita atingir • Teff antes de garantir a auto-ignição. Para um dado 5 combustível e uma dada razão entre ar e combustível A/Frat, os critérios de auto-ignição podem até ser atendidos se/quando Tmix atingir um valor que é notadamente menor que Teff (com a própria auto-ignição começando a ter lugar sob temperaturas típicas 100 a 150 °C mais baixas que Teff) . Além disso, o 10 valor de DmiX não necessita estar no seu valor máximo de 1,0, embora normalmente devesse estar moderadamente próximo para que a combustão fosse homogênea.
Para o subcaso de DI-CHRI de HCRI total, em vários locais de massa nos gases de câmara principal em movimento, o 15 tempo de permanência de substâncias RI inicia-se quando o combustível, oxigênio e substâncias RI são misturados nas escalas de comprimento de turbulência mais baixas. A compressão causa a elevação de Tmix. A quantidade de inserção de combustível é definida de acordo com uma dada velocidade 2 0 de motor e carga de motor de forma que a mistura de combustível e carga de ar permaneça mais estéril (que a típica de motores PCCI e DI Cl convencionais). A CR do motor é definida mais baixa que o necessário para atingir Teff (correspondente às condições de gás de entrada e A/Frat da 25 mistura de carga etc.). A concentração de substância RI inicial RConc e a média geral (média global) dos tempos de permanência de substância RI Rres (controlada principalmente por meio dos tempos de inserção de combustível: início e duração) são coordenadas com a elevação da temperatura 30 (devido à compressão e química de auto-ignição prévia) e a velocidade de mistura de forma a garantir que a ignição ocorra no momento desejado.
Para o subcaso de DI-HCRI, podemos considerar esses fatores como sendo definidos de tal forma que os critérios de auto-ignição para uma dada razão entre ar e combustível A/Frat e um dado combustível sejam F [a*Tmix/Teff; c*Rconc,max; d*(l,0- Dmix) ; e*Res] . Esta auto-ignição ocorre para DI-HCRI quando 5 essa função atingir a. Indicado em forma semi-analítica, para DI-HCRI: { AIHC, crit }DI-HCRI = F [a*Tmix/Teff; C*Rconc,iMX/‘ d*(l,0- Dmix) i θ*^res] = a (7) em que a é o valor da necessidade para auto-ignição 10 na formulação de PCCI convencional (correspondente à carga "efetiva" CR para PCCI convencional). Embora para propósitos de compreensão, os outros três coeficientes possam ser observados de forma simplista como sendo constantes, na realidade eles (c, d e e) são funções não lineares de TmiX, 15 Rconcz Dmix e Rres • Observa-se que RCOnc,max é a concentração inicial da substância RI fundamental e não é alterada durante o processo de ignição prévia.
Desta forma, ao longo de um regime de operação completo de um motor na realização de processo DI-HCRI do processo de HCRI 100, o controle de combustão na câmara principal 34 é estritamente mantido por meio de substâncias RI por uma combinação de meios. Os dois meios principais de controle do SOC "efetivo" na realização de processo DI-HCRI de um processo de HCRI 100 são: (1) a regulagem precisa da quantidade (massa por cilindro de combustão de motor) de substâncias RI geradas e passadas para o ciclo seguinte e (2) a quantidade de tempo de permanência em que estas substâncias RI são permitidas com o combustível na câmara principal 34 antes da ignição.
No subcaso de HCRI total de carga previamente misturada (denominado no presente "PC-HCRI" do processo de HCRI 100) , toda a injeção de combustível pode ser para o dispositivo geral de ingresso de gás de entrada 58 (como é típico em HCCI convencional) ou pode haver alguma combinação deste e Dl para a câmara principal 34 em momentos tipicamente antes do início do evento de compressão principal. Em todas as incidências desse subcaso de combustível previamente 5 misturado, o critério de auto-ignição é idealmente insensível a Dmix (que é, em qualquer caso, geralmente constante no seu valor máximo de 1,0 bem antes do SOC). Desta forma, para uma realização de processo de PC-HCRI de um processo de HCRI 100, o critério de auto-ignição para uma dada razão entre ar e 10 combustível A/Frat e um dado combustível é: {A1HC, crit } PC-HCRI — F [a*Tmix/Tef f ! * Rconc, max i θ*Rresl = (8) em que a é novamente o valor de necessidade para auto-ignição de PCCI convencional. Neste processo, a 15 regulagem do tempo de permanência (interação) de combustível e substância RI (Rres) não é uma opção disponível na estratégia de controle. O controle sobre o tempo do SOC é realizado principalmente por meio da regulagem da quantidade de substância RI gerada no(s) ciclo(s) anterior(es) e 20 conduzida para a câmara principal 34.
Enfatiza-se que as ilustrações acima dos critérios necessários para auto-ignição para estas duas realizações de processo de HCRI total de um processo de HCRI 10 0 são simplistas. Entretanto, para fins de comparação destas 25 realizações de HCRI total de um processo de HCRI 100 com as realizações DI Cl com RIS aumentada e de PCCI com RIS aumentada de um processo de HCRI 100, a compreensão fornecida pelas descrições acima é adequadamente suficiente. Sujeito às partes aplicáveis das descrições gerais 30 anteriores, as realizações de motor IC ilustradas esquematicamente nas Figs. 2A e 2B (para o motor HCRI 200), as Figs. 4A a 4D (para o motor HCRI 300), as Figs. 5A a 5C (para o motor HCRI 400) e as Figs. 6A a 6D (para o motor HCRI 500) são todos exemplos de configurações de motor capazes de utilizar e capacitar as realizações de processo DI-HCRI e PC- HCRI do processo de HCRI 100. Existe um meio geral de operação de todas essas três realizações de motor IC (300, 5 400 e 500) como realizações de processo de HCRI total. Este meio geral é a operação da realização de processo generalizada do processo químico-cinético termofluido geral de acordo com a presente invenção (processo de HCRI 100) no exemplo de realização de motor IC (motor HCRI 200) fornecido 10 anteriormente em detalhes e aplicado às distinções gerais dessas duas realizações de processo de HCRI total. Por motivo de brevidade e clareza, a descrição de algumas das características comuns de operação nos três exemplos de realizações de motor IC (motor HCRI 300, motor HCRI 400 e 15 motor HCRI 500) são, portanto, omitidas e a descrição dessas características de operação com relação ao processo de HCRI 100 ilustrado nas Figs. 1 e sua descrição detalhada de operação em um motor HCRI 200 servem de base para fornecer descrições adequadas das características comuns de operação 20 omitidas. Particularmente, o impulso da descrição detalhada do processo de HCRI 100 é aplicado a HCRI total e a sua descrição, conforme fornecida, explica totalmente as realizações de processo DI-HCRI e PC-HCRI do processo de HCRI 100.
Além disso, para clareza da descrição geral, os propósitos do sistema de controle eletrônico de motor 30 devem ser considerados na operação do motor HCRI 200 e seus três exemplos de realizações de motor HCRI IC (300, 400 e 500) como a realização de processo DI-HCRI de um processo de I 30 HCRI 100 ou a realização de processo PC-HCRI de um processo de HCRI 100. O sistema de controle eletrônico de motor 30 deve assegurar a quantidade total e os tempos de combustível inserido na câmara principal 34, os tempos e quantidades de inserção de controle nas M-Cs 32 e o uso de todos os dispositivos de controle do aumento da geração de substâncias RI 54, 64 e 70 (se algum ou todos forem empregados) são todos consumados com as condições de operação do motor e 5 especificações de formas que são apropriadas para estas duas realizações de HCRI total. Para a realização do processo DI- HCRI e a realização do processo PC-HCRI, a quantidade total de substâncias RI geradas, conduzidas, recicladas e conduzidas para assistir na ignição é a quantidade necessária 10 para dominar completamente o evento de auto-ignição, resultando (em comparação com os modos de ignição convencionais) em reduções das concentrações combustível necessário e calor necessário com relação a concentrações de oxigênio para a ignição do combustível. Estes dispositivos de 15 controle também devem ser operados de formas que juntas garantam a auto-ignição no tempo desejado, de forma que a emissão de força de trabalho do motor esteja de acordo com necessidades operacionais de carga e velocidade.
O processo de HCRI 100 não é uma tecnologia 20 exclusiva. Em realizações de motor HCRI IC total (as que utilizam DI-HCRI e PC-HCRI) , RI é utilizado exclusivamente, de forma a fazer uso ideal das vantagens de processo "HCRI total" exclusivas do processo de HCRI 100. O processo de HCRI 100 pode também ser utilizado, portanto, para aumentar e 25 aprimorar outras tecnologias convencionais. Desta forma, o restante deste capítulo fornece detalhes de quatro aplicações principais de aumento de RIS da tecnologia de HCRI. Estas são apresentadas como realizações adicionais de processo de um processo de HCRI 100 conforme ilustrado na Fig. 1 e são 30 descritas geralmente como permutas de realizações de um motor HCRI 200 ilustrado nas Figs. 2A e B. Duas destas realizações envolvem ignição por meio de Cl e duas envolvem ignição por meio de SI. Alternativamente, duas destas realizações envolvem cargas previamente misturadas e duas envolvem Dl do combustível.
Distinções gerais das realizações de PCCI com RIS aumentada: dentre as desvantagens associadas a PCCI convencional (HCCI e SCCI), encontram-se as dificuldades de extensão de combustão homogênea por meio de Cl para o regime de operação total de um motor. Além disso, dentro dos regimes de operação de motor em que a utilização de PCCI pode tornar- se efetiva, existem dificuldades associadas ao controle de 10 SOC. Para atingir este último, são tipicamente necessários controles extensos, comumente utilizando diversos sensores, lógica dirigida por sensores extensos e administração auxiliada pelo histórico de combustão. PCCI convencional depende principalmente de apenas 15 dois dos vários fatores principais disponíveis para o controle de auto-ignição para combustão homogênea. Um destes fatores é a necessidade de que o combustível e ar sejam misturados completamente nas escalas de tempo turbulentas mais baixas. Por definição, em PCCI isso é realizado 20 simplesmente por meio de mistura prévia do combustível com a carga de ar muito antes do ponto de SOC. O segundo fator é a necessidade térmica (ou carga "efetiva" CR) . Para que ocorra auto-ignição em um tempo específico, a mistura deve (naquele momento) haver sido trazida para a carga "efetiva" CR precisa 25 aplicável para as condições de carga inicial do cilindro de combustão de motor. Caso a carga efetiva CR seja a mesma da "razão de compressão mecânica do motor", a combustão ocorrerá no tempo desejado.
Conforme discutido anteriormente, a auto-ignição de 30 PCCI geralmente depende de submecanismos químico-cinéticos de Cl sob temperatura "baixa" que se iniciam com reações de início de cadeia de oxidação de combustível sob temperaturas substancialmente mais altas (embora denominadas temperaturas "baixas") em comparação com as temperaturas "mais baixas" envolvidas em HCRI total (Documento SAE n° 2007-01-0047 (Blank), Documento SAE n° 2007-01-0135 (Blank) e Documento SAE n° 2007-01-0623 (Blank)).
A combustão de um combustível com PCCI também envolve o uso de substâncias RI. Normalmente, entretanto, apenas após o início dessas reações de início de cadeia de oxidação de combustível (nas "baixas" temperaturas mais altas), as concentrações das substâncias RI começam a 10 acumular-se e acelerar. Pouco depois em PCCI, as substâncias RI começam a sacrificar-se sob temperaturas mais altas para produzir uma abundância do radical OH'. Isso surge em contraste com o submecanismo geral de decomposição de combustível dirigida por "substâncias RI-OH" 15 sob temperatura "mais baixa" para auto-ignição empregado no processo de ignição de HCRI total, em que, devido à condução, reciclagem e transporte das substâncias RI geradas durante ciclos anteriores, as substâncias RI já estão presentes na carga em relativa abundância. Desta forma, as temperaturas "baixas" mais altas (ou carga "efetiva" mais alta CR) associadas a PCCI não são necessárias para a produção dessas substâncias. Os processos de ignição e ignição prévia (com um dado combustível) em motores IC HCRI total (tanto DI-HCRI quanto PC-HCRI) são dominados pelos submecanismos fornecidos nos eventos 6 13 0 e 7 13 5 da Fig. 1 sob temperaturas abaixo da "mais baixa" e "mais baixa", respectivamente. Nessas temperaturas menores, durante a ignição prévia, utiliza-se HO2’ na Equação (1) de reação de início de cadeia dominante. Também é gerado um fornecimento de OH' por meio da Equação 30 (2) de reação de início de cadeia a partir do fornecimento de H2O2 gerado na ignição prévia e conduzido. Esta reação (Equação (2)) é altamente exotérmica e eventualmente torna-se a reação dominante que dirige a auto-ignição induzida por substâncias RI (RI) . O OH' é utilizado predominantemente durante a ignição prévia e auto-ignição na Equação (3) de reação de ramificação de cadeias dominante.
Apesar de iniciar as temperaturas relativamente 5 mais baixas, este processo geral de reação de início de ‘ cadeias RI e ramificação de cadeias para HCRI total é significativamente mais rápido que os processos gerais de reação de início de cadeia dirigido por oxidação direta de combustível e 02 (e ramificação de cadeia) de PCCI que se 10 iniciam nas temperaturas "baixas" mais altas. Quando essas duas químicas são unidas para permitir a realização de um processo de PCCI com RIS aumentada (denominado a seguir realização de processo "RIS-PCCI" de um processo de HCRI 100) , muitos dos problemas associados a PCCI "convencional" 15 são superados.
Dependendo do grau de aumento, na realização do processo RIS-PCCI (como em HCRI total), OH' é gerado pela
Equação (2) de reação altamente exotérmica na câmara principal 34 a partir do H2O2 previamente fornecido 20 (conduzido, reciclado e transportado pelo processo de HCRI 100) bem antes da auto-ignição de RIS-PCCI. Embora os mecanismos sejam bastante complexos, as outras substâncias RI também ajudam muito na aceleração dessa geração de OH' muito mais cedo (que em PCCI convencional). Além disso, durante boa 25 parte deste processo de ignição prévia, as concentrações de todas as substâncias RI geralmente crescem. Além da energia interna fornecida pela Equação (2) de reação exotérmica, o radical OH' é utilizado em seguida para gerar energia interna adicional por meio da Equação (3) de reação de ramificação de 3 0 cadeia e os submecanismos gerais que são atingidos por meio da disponibilidade dos vários radicais Ri'. Desta forma, como em HCRI total, em PCCI com RIS aumentada o radical Ri' é criado durante a atividade de auto-ignição precoce (mas em quantidades menores, dependendo do grau de aumento de substâncias RI).
As processo de características principais da da realização realização de de RIS-PCCI que a diferenciam 5 processo de PC-HCRI é o fato de que não está presente inicialmente substancial na câmara principal 34 em quantidades suficientes (Rconc) para causar RI total. Substâncias RI suficientes ainda estão inicialmente presentes para promover as suas próprias velocidades de crescimento e, por sua vez, alimentar os submecanismos de reação exotérmica para elevar suficientemente a temperatura da carga principal até o novo valor RIS-PCCI de Tetf ou perto dele, de forma que os submecanismos convencionais (os que envolvem principalmente reações de oxidação de combustível sob temperaturas "baixas" mais altas) possam assumir. Desta forma, o critério de auto-ignição eventual é definido por meio de uma combinação de RI e PCCI. Para uma dada razão entre ar e combustível A/Frat e tipo de combustível, o critério essencial é atendido para a 20 realização de processo de RIS-PCCI quando: {Alue, crit} RIS-PCCI = F [a*Traix/Teff ; C*RConcz' θ*Rres] = & (9) em que (como nos casos acima) a é o valor necessário correspondente à carga "efetiva" CR (e, desta 25 forma, uma função de todos os fatores que afetam a carga "efetiva" CR para o dado combustível e A/Frat) • Desta forma, a no presente é novamente o valor de necessidade para auto- ignição de PCCI convencional. Enquanto isso, as três funções de pesagem podem novamente ser observadas de forma simplista 3 0 como constantes e os fatores de pesagem a, cee (bem como Teff) na verdade são funções não lineares de TmiX e RCOnc- Como ocorre com HCRI total, alterações em Tmix não são causadas apenas por compressão, mas por uma combinação de compressão e atividade de ignição prévia iniciada pela presença da substância RI (bem como outras substâncias) . A única diferença entre a realização de processo PC-HCRI e a realização de processo RIS-PCCI é o grau de aumento de substâncias RI. O valor de RCOnc θ menor que o valor Rconc,max- Pode-se obter maior controle sobre o momento da auto-ignição em um processo de RIS-PCCI conforme segue. Em primeiro lugar, A/Frat é mantido mais estéril que em PCCI convencional. Por este motivo, o valor de Teff é elevado (até um valor mais alto que o necessário para PCCI convencional sob as suas condições tipicamente menos estéreis). O critério de garantia da auto-ignição, em qualquer caso, não é tão sensível a Tmix, mas é também dirigido pelos valores de Tmix, Rconc e Rres • Durante a combustão prévia, a presença das substâncias RI influencia a elevação da própria Tmix por meio dos submecanismos de temperatura "mais baixa". Desta forma, dependendo do grau de aumento, embora algum percentual do processo químico-cinético de auto-ignição prévia posterior possa ainda ser por meio dos submecanismos de oxidação de combustível sob temperatura "baixa" mais alta (geralmente associados a PCCI convencional) , o restante da química- cinética deve-se a processos de ignição e ignição prévia precoce por meio dos mesmos submecanismos associados à realização de processo PC-HCRI. Ê o uso seqüenciado desses dois submecanismos (e, portanto, a química adicional possibilitada pela presença inicial das substâncias RI) que permite o controle aprimorado do momento da auto-ignição em motores RIS-PCCI.
Alternativa e menos preferencialmente, o processo 30 de RIS-PCCI pode ser controlado por meio de redução da CR do motor, em vez de tornar A/Frat mais estéril. Neste caso, o valor de Teff não é elevado. Obviamente, devido à CR mais baixa, a própria compressão não será capaz de trazer a carga para Teff. Ainda assim, a atividade das substâncias RI serve novamente para suplementar o processo de auto-ignição por meio de fornecimento da energia interna adicional necessária . para trazer Tmix até o valor Teff de PCCI convencional.
Obviamente, uma terceira opção para controlar o processo de RIS-PCCI é reduzir a CR (mas não tanto) e tornar a mistura mais estéril (mas não tão estéril).
Para o término, dever-se-á mencionar que, desde que exista aumento das substâncias RI, haverá quase sempre alguma 10 queda proporcional na temperatura real em que tem lugar a auto-ignição (abaixo de Teff, o valor necessário em motores PCCI convencionais equivalentes para a auto-ignição). Isso ocorre porque, na realização de processo de RIS-PCCI de processo de HCRI 100, o efeito da química de ignição prévia 15 de substâncias RI é mais que apenas a adição de energia interna à carga principal por meio da reciclagem dos gases de exaustão (como no caso de PCCI). Esta química de ignição prévia resulta na criação de mais das substâncias precursoras principais necessárias para auto-ignição. Muitas dessas 20 substâncias precursoras são, por fim, necessárias na auto- ignição. Estas substâncias são utilizadas/necessárias no submecanismo de oxidação de combustível sob temperatura "baixa" mais alta de PCCI convencional e no submecanismo de ramificação de cadeias e início de cadeias por decomposição 25 de combustível dirigido por substâncias RI-OH sob temperatura "mais baixa" da realização de processo PC-HCRI do processo de HCRI 100. Em RIS-PCCI, após o término de alguns dos mesmos submecanismos associados à realização de processo de PC-HCRI do processo de HCRI 100 sob as temperaturas "mais baixas" (e 3 0 que resultam na geração de energia interna) , também há realmente mais substâncias RI fundamentais e mais OH’ presente que em PCCI convencional. Em operações de PCCI convencionais, estas substâncias RI e OH’ não poderão estar presentes nessas quantidades significativas sob essas temperaturas "mais baixas", mas são principalmente geradas à medida que a carga fica perto de atingir Teff. Desta forma, a . presença inicial dessas substâncias RI resulta em um 5 submecanismo híbrido geral, mas muito complexo.
Distinções gerais das realizações de DI Cl com RIS aumentada: como um aumento para motores Dl Cl convencionais (ou seja, motores a diesel) , o processo de HCRI 100 pode permitir a auto-ignição e combustão posterior mais completa 10 em CRs a diesel convencionais, mas sob condições mais estéreis. A realização DI Cl com RIS aumentada do estado da técnica resultante (denominada a seguir realização de processo "RIS-DICI" do processo de HCRI 100) apresenta vantagens sobre motores a diesel Dl convencionais com ou sem 15 EGR.
Em motores Dl Cl convencionais (com ou sem EGR), a auto-ignição e subseqüente combustão do combustível é realizada em duas fases (a fase misturada previamente e a fase de controle de mistura) . Nas duas fases, as reações de 20 processo ocorrem por meio de mecanismos de dissociação e/ou oxidação sob alta temperatura. Na fase previamente misturada, a auto-ignição e combustão previamente misturada é mais controlada por meio de cinética química. A carga é tipicamente trazida para temperaturas que estão acima do 25 valor de Teff (correspondente ao caso de PCCI convencional) por meio de compressão (mas não normalmente com o auxílio do componente térmico da EGR que, se utilizado, é tipicamente resfriado) antes da injeção do combustível. Em seguida, durante a fase de controle de mistura, a combustão do combustível restante é mais controlada pelos níveis de mistura de turbulência nas altas temperaturas da carga. A difusão desempenha, portanto, um papel importante nas duas fases. Infelizmente, esta sequência de combustão também serve para maximizar a formação de óxidos nítricos. À medida que o processo continua e o oxigênio torna-se localmente esgotado (até o ponto em que a difusão e mistura turbulenta não podem » manter-se), caso o combustível consista de moléculas grandes, 5 ele pode ser pirolizado para gerar fuligem à medida que se aproxima das zonas de alta temperatura na ausência de oxigênio.
Na realização de processo de RIS-DICI do processo de HCRI 100, as substâncias RI são previamente misturadas com 10 o fluxo de oxigênio e servem neste fluxo como "amplificadores da combustão", de tal forma que a combustão de difusão na primeira fase e também normalmente (mas não necessariamente sempre) na segunda fase (dependendo do combustível, das condições de operação e do grau de aumento das substâncias 15 RI) podem ocorrer sob condições mais estéreis (em vez de estequiométricas). Desta forma, o motor pode ser (e tipicamente é) operado sob A/Frats mais altas. A maior esterilidade do combustível reduz as temperaturas de pico de chama e ajuda a reduzir a produção geral de NOX.
Ao utilizar-se DI CI CRs convencionais leve a moderadamente mais baixas que o normal, os critérios de auto- ignição para a realização de processo de RIS-DICI são quase idênticos aos de DI HCRI total, exceto pelo fato de que a razão entre ar e combustível (A/Frat) está crescendo com o 25 tempo após SOI. Desta forma, aplica-se o critério mais geral, nomeadamente: {Alnc.crit} Ris-Dici = F [a*Tmix/Teff; b*G(A/Frat); C*Rconc; d*(l,0 - Dmix) ; e*Rres] = a (10)
Neste caso (com DI Cl CRs convencionais leve a 30 moderadamente mais baixas que o normal), dependendo da CR, a inserção de combustível pode ser realizada mais cedo e pode haver mais mistura do combustível antes que ocorra a auto- ignição. A continuação da inserção de combustível pode ser (e geralmente é) tal que ainda ocorre EOI algum tempo após SOC. Durante a própria auto-ignição, à medida que a chama se estabiliza nos envelopes em volta dos conjuntos de gotículas . que ainda são inseridos e dirigidos através da câmara 5 principal 34, as substâncias RI assistem os processos de combustão por difusão que têm lugar nessas frentes. Apenas como nem todo o oxigênio é consumido na primeira fase, normalmente nem todas as substâncias RI também são consumidas durante esta primeira fase. Como as substâncias RI e oxigênio 10 são bem misturados entre si antes da auto-ignição, as substâncias RI remanescentes continuam a operar junto com os fluxos de oxigênio não utilizados. Estas substâncias RI remanescentes são disponíveis, portanto, para assistir na parte seguinte do ciclo, a fase de controle de mistura. Desta 15 forma, na difusão da fase de controle de mistura, a combustão também pode ocorrer e geralmente ocorre sob condições de razão entre ar e combustível de motor Dl Cl levemente mais estéreis que o normal (convencional).
Quando são utilizadas Dl Cl CRs normais, entretanto, e o SOI (início de injeção) ocorre apenas após Tmix atingir (ou chegar próximo a) Teff, o papel das substâncias RI em auto-ignição é diferente. Neste caso, eles possuem pouco efeito sobre o tempo de auto-ignição (que é definido por meio de tempo de injeção). Pelo contrário, eles 25 servem para realizar a auto-ignição mais rapidamente, com a formação de envelopes de chama mais estáveis em volta dos conjuntos de gotículas inseridas. As substâncias RI assistem o processo de combustão por difusão que ocorre sob condições substancialmente mais estéreis nas fases de combustão do 30 ciclo (mais estéreis em comparação com motores Dl Cl "convencionais").
Independentemente se forem utilizadas CRs mais baixas ou não, ambas dentro das fases de controle de mistura e previamente misturadas, as reações fornecidas pela Equação (2) e Equação (3) desempenham papéis importantes. Como na realização de processo RIS-PCCI do processo de HCRI 100, os . submecanismos de oxidação e dissociação de combustível sob 5 temperatura mais alta normalmente associados às duas fases de combustão de Dl Cl convencional são modificadas proporcionalmente. Uma generalização do submecanismo modificado com vários combustíveis são pseudo-híbridos complexos dos submecanismos gerais associados à ignição 10 prévia de Dl Cl convencional, ignição e combustão e os submecanismos associados a ignição prévia e auto-ignição de Dl HCRI total. Os graus de modificação são comparativos com os graus de aumento de substâncias RI.
Além disso, durante a expansão de potência, são 15 emitidos jatos carregados de substâncias RI em alta velocidade a partir das minicâmaras. Dentre outras coisas, esses jatos conduzem substâncias RI adicionais e oxigênio. Eles também servem para gerar níveis de turbulência relativamente enormes. Desta forma, embora a presença das 20 substâncias RI de câmara principal original (do(s) ciclo(s) anterior(es)) já tenha servido para anular a maior parte da formação de fuligem (por meio de aumento da eficiência do processo de combustão), quando adequadamente indicado, estes jatos também ajudam a demolir adicionalmente qualquer bolsão 25 de fuligem que possa haver sido formado inadvertidamente. Por fim, dever-se-á mencionar que o modo de ignição Dl Cl convencional deve depender do momento da pulverização para dirigir a chama através da carga de ar comprimido. Isso significa que o combustível para Dl Cl possui um número de 30 cetano relativamente alto (ou seja, que eles entram em auto- ignição de forma relativamente rápida), de forma que a combustão de fases previamente misturadas possa manter-se com a velocidade de fluxo de injeção. Caso contrário (com valores cetano inferiores), poderá haver ruído excessivo e, sob certas condições de operação, poderá haver batidas. Entretanto (conforme exibido no Documento de Transação SAE n° o, 2004-01-1677 (Blank) e Documento SAE n° 2004-01-1847 (Blank) , 5 que é incorporado como referência), a presença das substâncias RI em quantidades suficientes serve de amplificador de cetano.
Distinções gerais das realizações PCSI aumentadas por RS: dentre os problemas associadas ao uso de PCSI 10 convencional (HCSI), encontram-se as dificuldades nos limites de regime de operação de PCSI, nomeadamente bater em altas cargas e acelerar sob baixas cargas. Embora a comparação da cinética química da ignição de motores HCRI total com a ignição de motores PCSI convencionais seja mais difícil que a 15 sua comparação com a ignição de motores PCCI convencionais, parte da discussão acima referente à realização de processo de RIS-PCCI pode ser estendida para PCSI com RIS aumentada.
De forma similar a RIS-PCCI e PCCI convencional, nem PCSI convencional nem PCSI aumentada por RIS (denominada 20 a seguir "RIS-PCSI" do processo de HCRI 100) envolvem a combustão de chama por difusão. De forma similar, em vez de Dl Cl convencional, a combustão na frente da chama em PCSI convencional ocorre sob temperaturas "mais altas" com relação às temperaturas "baixas" de PCCI convencional e às 25 temperaturas "mais baixas" de HCRI total. Como, entretanto, SOC para PCSI convencional e para PCSI aumentada por RIS deve-se a uma vela, não se pode fazer comparação para os critérios de auto-ignição. Além disso, PCSI envolve principalmente uma frente de chama para propagar a combustão 3 0 e não é tão dependente de mistura turbulenta ou químico- cinética .
Dependendo do combustível, PCSI convencional utiliza dissociação de combustível sob temperatura mais alta (térmica e/ou por meio de terceiro corpo) e submecanismos químico-cinéticos de oxidação de combustível. O efeito da presença das substâncias RI na realização de processo RIS- w PCSI, entretanto, é análogo ao efeito das substâncias RI na 5 realização de processo RIS-PCCI. O submecanismo de ignição na realização de processo de RIS-PCSI é novamente um submecanismo distinto semi-seqüenciado, embora geralmente aconteça um pouco mais rápido que o submecanismo de ignição distinto na realização de processo de RIS-PCCI.
Uma forma simplista de visualizar o efeito de substâncias RI na realização de processo de RIS-PCSI é observar estas substâncias RI como sendo responsáveis pelo aumento de duas coisas. Em primeiro lugar, elas aumentam a capacidade de ignição do combustível. Em segundo lugar, a sua 15 presença aumenta a velocidade de combustão da mistura de ar e combustível na frente da chama. Dependendo do combustível, da CR e da razão entre ar e combustível, pode haver um terceiro efeito fora da frente da chama.
A Equação (2) e a Equação de reação (3) ocorrem 20 ambas ao longo de uma série de temperaturas que incluem as temperaturas "mais baixas" de HCRI total e as temperaturas "mais altas" de SI convencional. Desta forma, dentro da frente, a Equação de reação (2) e a Equação de reação (3) desempenham papéis importantes em combinação com a reação de 25 oxidação sob alta temperatura normal e/ou o mecanismo de dissociação de combustível de PCSI convencional. Na frente da chama, ao atingir-se finalmente as temperaturas mais altas, estas duas reações são, em qualquer caso, também uma parte do mecanismo de reação de oxidação sob alta temperatura PCSI 30 convencional. Desta forma, no mecanismo sob alta temperatura do caso de PCSI convencional, as substâncias RI encontram-se em qualquer caso também desempenhando papéis importantes. Em PCSI convencional, entretanto, estas substâncias podem apenas desempenhar os seus papéis após haverem sido geradas sob as temperaturas mais altas por meio do mecanismo de início de cadeia dirigido por oxidação.
Na realização de processo de RIS-PCSI, estas substâncias RI selecionadas já estão presentes e podem "ir ao trabalho" muito mais cedo por meio das Equações de reação (1) a (3) (e os outros submecanismos mais complexos típicos de RI para o combustível com moléculas menores e maiores). Além disso, como as temperaturas tornam-se mais altas muito mais 10 rapidamente (que no caso de HCRI total), mecanismos similares " aos de PCSI convencional logo assumem.
Com as substâncias RI já presentes, a combustão na u frente da chama geralmente é mais rápida. A velocidade da frente varia, dependendo da esterilidade e do grau de ' 15 presença de substâncias RI da carga. Desta forma, embora este novo mecanismo geral de RIS-PCSI na frente da chama seja um híbrido semi-seqüenciado (dos mecanismos de HCRI total e PCSI convencional), é um híbrido geralmente mais rápido e de ocorrência mais simultânea (embora não completamente 20 simultânea) que o híbrido da realização RIS-PCCI do processo de HCRI 100. ' Devido à maior capacidade de ignição do combustível, as razões entre ar e combustível (A/Frats) empregadas ao longo de todo o regime de operação do motor 25 podem tornar-se uniformemente mais estéreis em operações com a realização de processo de RIS-PCSI do processo de HCRI 100. Além disso, a capacidade de ignição do combustível nas várias * cargas (e, portanto, de A/Frats) pode ser controlada com alguma precisão por RCOnc (a concentração de substâncias RI na 30 carga da câmara principal). Sob altas cargas, quando muito mais combustível estiver sendo adicionado, menos substâncias RI são necessárias. A razão entre as substâncias RI e combustível pode ser controlada desta forma para garantir que normalmente não possa ocorrer batida. Em cargas baixas, quando a aceleração normalmente é necessária para evitar falha de ignição, mais substâncias RI são adicionadas para j aumentar a capacidade de ignição da carga. Desta forma, mesmo 5 sem a aceleração, falhas de ignição tornam-se relativamente * menos possíveis devido à presença das substâncias RI. Além disso, a razão entre substâncias RI e o combustível e o ar pode ser utilizada para obter algum controle sobre a velocidade de propagação da frente de chama.
Por fim, o híbrido de submecanismos químico- cinéticos em jogo na frente de chama da realização do processo de RIS-PCSI permite combustão mais rápida sob condições de combustível mais estéreis. Desta forma, muito embora a expansão local (no interior da zona de combustão) 15 possa ser mais rápida, existe geralmente menos oportunidade de expelir-se as partículas reagentes prematuramente da zona de combustão (em que o grau de melhoria depende em parte do combustível). As partículas reagentes que são expelidas encontram-se, entretanto, em um ambiente que é bastante 20 diferente daquele que normalmente encontrariam em motores de PCSI convencionais. Em realizações de motores que utilizam a realização de processo de RIS-PCSI, estas partículas são expelidas para uma carga de câmara principal relativamente rica em ar fora da frente (em comparação com as condições 25 causadas por combustão estequiométrica de PCSI convencional).
Dependendo do combustível e da condição de operação do motor, em alguns casos alguns dos produtos de combustão incompleta expelidos podem continuar a queimar.
Distinções gerais das realizações Dl SI com RIS 30 aumentada: em vez de queimar de forma controlável, a gasolina normalmente detona quando vê calor de compressão demasiado, causando elevação súbita da pressão do cilindro que martela os pistões com força excessiva. Isso pode também ser verdadeiro sobre outros combustíveis com altos valores de octano e baixos valores de cetano. Desta forma, como é necessário queima controlada lenta com gasolina e outros g combustíveis com características de combustão similares, até 5 ser encontrado o recente meio de GDI ("injeção direta de gasolina") convencional que garante esse controle por meio de uma carga estratificada, DI com esses combustíveis não era possível. DI SCSI do estado da técnica recente com gasolina 10 ("GDI") utiliza-se de uma distribuição de combustível em camadas na carga de câmara principal. A carga é enriquecida nas proximidades da vela de ignição e torna-se cada vez mais estéril à medida que aumenta a distância da vela de ignição. Descobriu-se que isso possibilita SCSI com carga mais baixa 15 com gasolina sem aceleração sob condições de combustível ultraestéril. Embora a vela inicie a ignição, uma variação dos tempos de injeção e das velocidades de injeção em uma injeção é utilizada para manter o controle da estratificação. Este desenvolvimento do estado da técnica não pode ser 20 estendido, entretanto, para condições de carga mais alta.
Em realizações de DI SI com RIS aumentada do processo de HCRI (denominadas a seguir realizações de processo "RIS-DISI" do processo de HCRI 100), os dois problemas principais associados a DI SCRI são superados por 25 meio de várias etapas. Em primeiro lugar, com a colocação prévia homogênea de substâncias RI na carga, a distribuição de combustível torna-se significativamente mais estéril sob cargas baixas. Devido às substâncias RI, esta distribuição não necessita ser estratificada. Em seguida, a esterilidade 30 média do combustível da carga e a concentração inicial de substâncias RI na carga de ar (Rconc) são ajustadas (quase proporcionalmente em direções opostas) para permitir que o motor RIS-DISI funcione ao longo de todo o regime de operação do motor. O motivo por quê isso funciona segue-se da mesma explicação fornecida acima para como a presença das substâncias RI na realização de processo RIS-PCSI realiza as quatro coisas a seguir simultaneamente: (1) aumenta a 5 capacidade de ignição do combustível; (2) aumenta a velocidade de combustão da mistura de ar e combustível na mesma frente de chama; (3) facilita a medição de controle ao longo da velocidade da frente de chama; e (4) às vezes permite a combustão adicional fora da frente de chama.
Além disso, a realização de processo RIS-DISI do processo de HCRI 100 normalmente não produz muita fuligem, se produzir, quando funcionar com gasolina e combustível com características similares. O raciocínio por quê isso acontece *•- segue-se das mesmas razoes fornecidas acima para como a * 15 realização RIS-DICI realiza as três coisas a seguir: (1) permite operações de combustível mais estéreis e, portanto, combustão a ar mais rica (reduzindo a criação de fuligem) ; (2) destrói as formações de fuligem que ainda são geradas inadvertidamente por jatos com alta turbulência carregados de oxigênio e substâncias RI em alta velocidade destinadas estrategicamente à câmara de combustão principal; e (3) produz e distribui substâncias RI que servem de "aprimoradores de cetano".
Sujeito às partes aplicáveis das descrições gerais anteriores, as realizações de motor IC ilustradas esquematicamente nas Figs. 2A e 2B (para o motor HCRI 200), Figs. 4A a 4D (para o motor HCRI 300), Figs. 5A a 5C (para o motor HCRI 400) e Figs. 6A a 6D (para o motor HCRI 500) são todas exemplos de configurações de motor capazes de utilizar 30 e capacitar todas as quatro realizações de processo de aumento de RIS do processo de HCRI 100 descrito acima (a realização de processo RIS-PCCI, a realização de processo RIS-DICI, a realização de processo RIS-PCSI e a realização de processo RIS-DISI). Existe um meio geral de operação de todas estas três realizações de motor IC do motor HCRI 200 (300, 400 e 500) de todas as quatro realizações de processo com RIS aumentada do processo de HCRI 100. O meio geral para tanto é 5 a operação da realização de processo generalizado do processo químico-cinético termofluido geral de acordo com a presente invenção (processo de HCRI 100) no exemplo de realização de motor IC (motor HCRI 200) fornecido anteriormente em detalhes e aplicado às distinções gerais da realização de processo de 10 RIS-PCCI, realização de processo RIS-DICI, realização de processo RIS-PCSI e realização de processo RIS-DISI descritas acima. Por motivo de clareza e de brevidade, a descrição de algumas das características comuns de operação nos três exemplos de realizações de motores IC (motor HCRI 300, motor 15 HCRI 400 e motor HCRI 500) são omitidas e a descrição destas características de operação com relação ao processo de HCRI 100 ilustrado nas Figs. 1 e sua descrição detalhada de operação em motor HCRI 200 estão servindo de base para fornecer descrições adequadas das características comuns de 20 operação omitidas para essas quatro realizações de processo com RIS aumentada. Particularmente, o impulso da descrição detalhada do processo de HCRI 100 é aplicado aos casos de Dl SI, PCSI, Dl Cl e PCCI aumentada por RIS e a sua descrição, conforme fornecido, explica totalmente as realizações de processo de RIS-PCCI, RIS-DICI, RIS-PCSI e RIS-DISI de um processo de HCRI 100.
Além disso, para clareza da descrição geral, os objetivos do sistema de controle eletrônico de motor 30 devem ser considerados na operação do motor HCRI 200 e seus três 30 exemplos de realizações de motor HCRI (300, 400 e 500) com as realizações de processo de RIS-PCCI, RIS-DICI, RIS-PCSI e RIS-DISI do processo de HCRI 100. O sistema de controle eletrônico de motor 30 deve garantir a quantidade total e os tempos de combustível inserido na câmara principal 34, os momentos e as quantidades de inserção de fluido de controle nas M-Cs 32 e o uso de todos os dispositivos de controle de aumento de geração de substâncias RI 54, 64 e 70 (caso seja empregado algum ou todos) são todos consumados com as condições de operação do motor e especificações de formas apropriadas para estas realizações. Para todas estas realizações, a quantidade total de substâncias RI geradas, conduzidas, recicladas e transportadas para assistir na 10 ignição em ciclos posteriores deve ser a quantidade necessária para assistir da forma desejada (sem dominar) o evento de ignição nesses ciclos, resultando (em comparação com os modos de ignição convencionais) em reduções das concentrações de combustível necessárias e do calor 7 15 necessário com relação às concentrações de oxigênio para ignição do combustível. Além disso, estes dispositivos de controle devem ser operados de formas que juntas garantam que a emissão de força de trabalho do motor esteja de acordo com necessidades de velocidade e carga operacional. Para as duas 20 variantes de aumento de Cl RIS, estes dispositivos de controle devem também garantir ignição nos momentos corretos. WP A partir das discussões acima com referência aos quatro aumentos de RIS do processo de HCRI 100, deverá ser claro agora como os mecanismos de ignição destas realizações 25 de aumento de processo de HCRI 100 são híbridos dos submecanismos das tecnologias convencionais que são aumentadas e dos submecanismos de HCRI total. Na variante de aumento de Cl previamente misturada (RIS-PCCI), a combustão é ! homogênea e, no aumento de combustível DI (RIS-DICI) e nas variantes de RIS com aumento de SI (RIS-DISI e RIS-PCSI) , a combustão é localmente (mas não globalmente/em toda a câmara) mais homogênea que nos seus parceiros convencionais.

Claims (42)

1. MÉTODO DE CONTROLE DE UMA REDUÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE COMBUSTÍVEL DESEJADAS E CALOR DESEJADO com relação às concentrações de oxigênio para ignição de um 5 combustível no interior de uma câmara de combustão principal de um motor, caracterizado pelo fato de que o método compreende: fornecimento de uma série de substâncias de ignição de radicais, em que a série de substâncias de ignição 10 de radicais é gerada em pelo menos um ciclo de combustão anterior em pelo menos uma câmara secundária associada à câmara de combustão principal do motor, em que a série de substâncias de ignição de radicais é gerada por pelo menos um mecanismo químico-cinético dirigido por uma. substância de 15 ignição de radicais OH; direcionamento de uma parte da série de substâncias de ignição de radicais para a câmara de combustão principal; e regulagem de um acúmulo da parte de 20 substâncias de ignição de radicais e uma substância de ignição de radicais gerada da câmara de combustão principal para modular um evento de ignição para combustível na câmara de combustão principal.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, 25 caracterizado pelo fato de que a regulagem do acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e as substâncias radicais geradas da câmara principal compreendem o controle de uma produção da série de substâncias de ignição de radicais.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a regulagem do acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e das substâncias radicais geradas da câmara principal compreende adicionalmente o controle de uma quantidade da série de substâncias de ignição de radicais dirigidas para a mencionada câmara de combustão principal.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, 5 caracterizado pelo fato de que o acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e uma substância de ignição de radical gerada da câmara de combustão principal são utilizados para modular o evento de ignição, em que o evento de ignição compreende adicionalmente o direcionamento 10 do evento de ignição por meio de uma reação de início de cadeias H202 + M = OH + OH + Me reações de ramificação de cadeias que envolvem a decomposição direta de combustível por OH.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, 15 caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o início do evento de ignição por meio de compressão, em que o acúmulo da parte da substância de ignição de radical e uma substância de ignição de radical gerada da câmara principal são utilizados para modular o evento de ignição e uma 20 combustão do combustível, de tal forma que a reação H2O2 + M = OH + OH + M contribua para a redução das concentrações de combustível necessárias e calor necessário com relação às concentrações de oxigênio para ignição do combustível.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, 25 caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o início do evento de ignição por um dispositivo de tempo de ignição, em que o acúmulo da parte de substância de ignição de radical e uma substância de ignição de radical gerada da câmara de combustão principal são utilizados para modular o 3 0 evento de ignição e uma combustão do combustível, de tal forma que a reação H2O2 + M = OH + OH + M contribua para a redução das concentrações de combustível necessárias e calor necessário com relação às concentrações de oxigênio para a ignição do combustível.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível é inserido diretamente na câmara de combustão principal após o início de 5 um evento de compressão principal do motor para a ignição.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a regulagem do acúmulo da parte da substância de ignição de radical e a substância de radical gerado da câmara de combustão principal compreendem adicionalmente o controle da produção pela série de substâncias de ignição de radicais de uma série de gases em pelo menos uma câmara secundária utilizando meios que modulam pelo menos um dos seguintes: composição química dos gases nas câmaras 15 secundárias; atividades químicas dos gases nas câmaras secundárias; taxas de atividades químicas dos gases nas câmaras secundárias; - temperaturas dos gases nas câmaras secundárias; pressões dos gases nas câmaras secundárias; e volumes das câmaras secundárias.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a regulagem do acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e das substâncias radicais geradas da câmara principal compreende adicionalmente a suplementação do acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e as substâncias radicais geradas da câmara principal com uma parte previamente determinada de uma série de gases de exaustão reciclados utilizando meios configurados para modular pelo menos um dos seguintes: composição química da parte previamente determinada dos gases de exaustão reciclados; atividade química da parte dos gases de exaustão reciclados; - taxas de atividade química da parte dos gases de exaustão reciclados; temperatura da parte dos gases de exaustão reciclados; e pressões da parte dos gases de exaustão 10 reciclados.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a regulagem do acúmulo da parte das substâncias de ignição de radicais e as substâncias radicais geradas da câmara de combustão principal compreendem 15 adicionalmente o controle de uma quantidade da série de substâncias de ignição de radicais dirigidas para a mencionada câmara de combustão principal utilizando meios configurados para modular pelo menos um dos seguintes: pressões de condutor de uma série de gases de 20 entrada que entram no motor; pressões de condutor de uma série de gases de exaustão que saem do motor; partes de uma série de gases de exaustão reciclados; programas de tráfego de válvulas de entrada; programas de tráfego de válvulas de exaustão; áreas de seção cruzada de portas de entrada; áreas de seção cruzada de portas de exaustão; padrões de fluxo de gases de entrada; pressões no motor; e razões de compressão do motor.
11. PROCESSO DE MODULAÇÃO QUÍMICA DA COMBUSTÃO DE UM COMBUSTÍVEL NO INTERIOR DE UM MOTOR utilizando uma quantidade previamente determinada de uma série de substâncias de ignição de radicais, caracterizado pelo fato do processo compreender: a. fornecimento de pelo menos uma câmara 5 secundária conectada por pelo menos um condutor a uma câmara de combustão principal com volume variável; b. direcionamento da quantidade previamente determinada da série de substâncias de ignição de radicais geradas, ao menos em parte, em pelo menos um ciclo anterior 10 no interior do motor para a câmara de combustão principal com volume variável para mistura com uma nova carga de ar da câmara de combustão principal com volume variável antes de uma extremidade de um evento de compressão principal; c. captura de uma segunda parte do ar da câmara 15 de combustão principal com volume variável e do combustível em pelo menos uma câmara secundária durante o evento de compressão principal; d. uso da quantidade previamente determinada da série de substâncias de ignição de radicais na câmara de 20 combustão principal com volume variável para agir como um agente para ativar em primeiro lugar um evento de ignição prévia do combustível por meio de direcionamento de uma química de ignição prévia que envolve decomposição de combustível por meio de radicais e iniciar em seguida uma 25 química de ignição de um evento de ignição que dirige a decomposição de combustível por meio de OH; e. uso de picos de pressão gerados pelo evento de ignição e uma combustão do combustível para dirigir OH e energia da câmara de combustão principal com volume variável 30 para pelo menos uma câmara secundária; e f. uso de OH e uma energia transferida da câmara de combustão principal com volume variável e uma segunda série de substâncias de ignição de radicais residentes nas câmaras secundárias para dirigir um submecanismo de decomposição de combustível dirigido por substâncias com radical OH ou uma série de submecanismos de decomposição de combustível dirigidos por substâncias com radical OH em pelo 5 menos uma câmara secundária para a geração de substâncias de ignição de radicais adicionais.
12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a geração da série de substâncias de ignição de radicais em pelo menos uma câmara 10 secundária é controlada utilizando pelo menos um dispositivo de regulagem da geração de substâncias de ignição de radicais de uma câmara secundária, em que pelo menos um dispositivo de regulagem da geração de substâncias de ignição de radicais de uma câmara secundária é configurado para controlar pelo menos 15 um dos seguintes: a. administração de concentrações de combustível em pelo menos uma câmara secundária com relação a concentrações de oxigênio, concentrações da série de substâncias de ignição de radicais e concentrações de 20 radicais OH; b. administração de concentrações de oxigênio em pelo menos uma câmara secundária com relação a concentrações de combustível, concentrações da série de substâncias de ignição de radicais e concentrações de radicais OH; c. administração de concentrações de outras substâncias químicas em pelo menos uma câmara secundária com relação a concentrações de combustível, concentrações de oxigênio, concentrações da série de substâncias de ignição de radicais e concentrações de radicais OH; d. modulação de temperaturas mantidas em pelo menos uma câmara secundária; e. ajuste do tamanho de volume operacional da pelo menos uma câmara secundária; e f. administração de pelo menos um dispositivo na lista de dispositivos, em que a lista de dispositivos compreende um dispositivo de superfície catalítica, um dispositivo de superfície catalítica com extensão variável, 5 um dispositivo de reforma de combustível, um dispositivo de inserção de aditivos químicos, um dispositivo gerador de plasma, um dispositivo de luz ultravioleta, um dispositivo de microondas e um dispositivo de alteração de pressão.
13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a mencionada quantidade previamente determinada das substâncias de ignição de radicais é, ao menos em parte, fornecida utilizando pelo menos um meio de regulagem configurado para implementar pelo menos um dos seguintes: a. controle da recuperação da série de substâncias de ignição de radicais contidas em uma parte de uma série de gases de exaustão reciclados, de tal forma que pelo menos um método de controle da série de substâncias de ignição de radicais recuperadas durante a reciclagem de gases de exaustão compreende adicionalmente: i. regulagem do tamanho da mencionada parte dos gases de exaustão reciclados; ii. estabilização da fração de massa da série de substâncias de ignição de radicais no interior da mencionada parte dos gases de exaustão reciclados; iii. ajuste da quantidade da série de substâncias de ignição de radicais no interior da mencionada parte dos gases de exaustão reciclados; e iv. adição de substâncias químicas à série de 30 substâncias de ignição de radicais no interior da mencionada parte de gases de exaustão reciclados; b. uso da nova carga de ar que entra no motor durante um evento de entrada junto com uma parte da série de substâncias de ignição de radicais contidas na mencionada parte dos gases de exaustão reciclados para aumentar a série de substâncias de ignição de radicais que entra no motor durante o evento de entrada; e c. controle da condução para a câmara de combustão principal com volume variável de pelo menos alguma parte da série de substâncias de ignição de radicais geradas anteriormente.
14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que se faz uso de inserção direta do combustível para a câmara de combustão principal com volume variável após o início do evento de compressão principal.
15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que se faz uso de inserção do combustível na câmara de combustão principal com volume variável antes do início do evento de compressão principal.
16. APARELHO DE MELHORIA DE UM MOTOR A COMBUSTÃO INTERNA QUE COMPREENDE UM CILINDRO, em que o cilindro compreende adicionalmente pelo menos uma câmara de combustão com volume variável definida por um componente de produção de força de trabalho que se move dentro de um espaço delimitado externamente por um abrigo de cilindro, em que o cilindro é configurado para receber periodicamente um combustível e uma carga de ar e para implementar um ciclo de combustão que compreende uma fase de entrada, compressão principal, combustão, expansão de potência e partes de exaustão, caracterizado pelo aparelho compreender: a. pelo menos uma mini-câmara disposta em volta do abrigo de cilindro do cilindro próximo à pelo menos uma câmara de combustão com volume variável, em que a pelo menos uma mini-câmara é configurada para servir de local de origem para a geração de uma série de substâncias de ignição de radicais; b. pelo menos um condutor de conexão configurado para acoplar a pelo menos uma mini-câmara a pelo menos uma câmara de combustão com volume variável associada, em que o 5 mencionado pelo menos um condutor de conexão também é configurado para permitir o fluxo da série de substâncias de ignição de radicais, ar, combustível e produtos de reação química para dentro e para fora da pelo menos uma mini-câmara durante várias fases do ciclo de combustão; e c. pelo menos um controlador associado à pelo menos uma mini-câmara configurada para regular uma quantidade da série de substâncias de ignição de radicais. fornecidas para pelo menos uma câmara de combustão com volume variável com base nas necessidades de velocidade e carga aplicadas ao 15 mencionado motor.
17. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador é associado à pelo menos uma mini-câmara e inclui pelo menos um dos meios a seguir: a. um meio de distribuição de um fluido de controle para pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que as suas concentrações de combustível sejam reguladas; b. um meio de distribuição de um fluido de controle para pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que as suas concentrações de oxigênio sejam reguladas; c. um meio de variação do volume da pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que os seus volumes sejam regulados; d. um meio de modulação de temperaturas associadas à pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que as suas temperaturas sejam reguladas; e. um meio de modulação de pressões associadas à pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que as suas pressões sejam reguladas; f . uma superfície catalítica controlável; g- controlável; h. uma superfície um dispositivo catalítica de extensão de reforma de combustível controlável; i . controlável; j • controlável; 1. m. n. pelo menos uma o. um dispositivo de geração de plasma um dispositivo de luz ultravioleta um dispositivo de microondas controlável; um dispositivo de aditivo químico controlável; um meio de variação de um fluxo no interior da mini-câmara; um meio de variação de geometria da pelo menos uma mini-câmara, de tal forma que a mencionada geometria seja regulada; p. um meio de variação de uma geometria do pelo menos um condutor de conexão da pelo menos uma mini-câmara, 2 0 de tal forma que a mencionada geometria do mencionado pelo menos um condutor de conexão seja regulada; e q. um meio de regulagem de uma quantidade do combustível que entra na pelo menos uma mini-câmara por meio do pelo menos um condutor.
18. APARELHO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador está sendo administrado por meio de um dispositivo em comunicação com uma estrutura de dados, em que os dados armazenados nas estruturas de dados referem-se a uma operação do motor a 30 combustão interna sob condições variáveis de carga e velocidade.
19. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador inclui pelo menos um dos meios a seguir: a. regulador para controle de uma quantidade da substância de ignição de radicais conduzida no interior de uma parte reciclada de uma série de gases de exaustão para o 5 ciclo de combustão, em que o mencionado regulador é configurado para implementar pelo menos um dos seguintes: i. regulagem de magnitude da mencionada parte reciclada dos gases de exaustão para pelo menos uma câmara de combustão com volume variável, a fim de controlar a 10 mencionada quantidade conduzida; ii. regulagem de magnitude de um percentual de uma mencionada substância de ignição de radicais conduzida no interior da mencionada parte reciclada por meio da estabilização do mencionado percentual da mencionada 15 quantidade conduzida; iii. regulagem de magnitude da mencionada substância de ignição de radicais conduzida no interior da mencionada parte reciclada, por meio do quê a regulagem é realizada por meio de parâmetros de controle que podem 20 reduzir uma parcela da mencionada quantidade conduzida; iv. regulagem de magnitude da mencionada substância de ignição de radicais conduzida no interior da mencionada parte reciclada, por meio do quê a regulagem é realizada por meio de parâmetros de controle que afetam pelo 25 menos um mecanismo químico-cinético dirigido por substâncias de ignição de radicais, a fim de gerar uma parte da mencionada quantidade conduzida; e v. regulagem da magnitude das mencionadas substâncias de ignição de radicais conduzidas na mencionada 30 parte reciclada que foram misturadas com pelo menos uma parte da mencionada carga de ar fornecida, por meio do quê a regulagem é realizada por parâmetros de controle que afetam pelo menos um mecanismo químico-cinético dirigido por substâncias de ignição de radicais, a fim de gerar uma medida das mencionadas quantidades conduzidas; e b. um dispositivo de administração para controle de uma condução da mencionada substância de ignição de radicais a partir um mencionado ciclo de combustão anterior até a pelo menos uma câmara de combustão com volume variável para uso no ciclo de combustão, em que o mencionado dispositivo de administração é configurado para controlar pelo menos uma das ações a seguir: i. ações de válvula; ii. ações de válvula adicionais; iii. ações associadas a portas de entrada; iv. ações associadas a portas de exaustão; v. ações que afetam pressões de condutor de entrada; vi. ações que afetam pressões de condutor de exaustão; vii. ações que afetam temperaturas de condutor de entrada; motor; viii . ações que afetam razões de compressão do ix. ações que afetam os padrões de fluxo de gases de entrada; e x. ações que afetam velocidades de fluxo de gases de entrada.
20. APARELHO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador está sendo administrado por meio de um dispositivo em comunicação com uma estrutura de dados, em que os dados armazenados nas estruturas de dados referem-se a uma operação do motor a combustão interna sob condições de variáveis.
21. APARELHO, de acordo com carga e velocidade a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor a combustão giratório.
22. APARELHO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma mini-câmara 5 está localizada para permitir que um volume da substância de ignição de radicais gerado no seu interior seja conduzido para uma câmara de combustão com volume variável de um posterior dentre o mencionado ciclo de combustão que se segue imediatamente ao mencionado ciclo de combustão, por meio do 10 quê a pelo menos uma câmara de combustão com volume variável do mencionado ciclo de combustão não é a mencionada outra câmara de combustão com volume variável do ciclo de combustão posterior que se segue imediatamente.
23. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, 15 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de pistão recíproco com dois tempos.
24. APARELHO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador é utilizado para ajustar pressões de impulso da mencionada 20 carga de ar recebida periodicamente de forma que regule a retenção de um resíduo de gases de combustão de um ciclo de combustão anterior que precede imediatamente o mencionado ciclo de combustão.
25. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, 25 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de pistão recíproco de quatro tempos.
26. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador é um cronograma de trajeto ajustado para pelo menos uma válvula 30 associada à pelo menos uma câmara de combustão com volume variável de tal forma que uma condução da substância de ignição de radicais de pelo menos uma mini-câmara da mencionada câmara de combustão seja modificada.
27. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador é utilizado para ajustar uma quantidade da substância de ignição de radicais reciclada por meio de gases de exaustão.
28. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que pelo menos um controlador é utilizado com uma quantidade da substância de ignição de radicais que é recirculada por meio de gases de exaustão reciclados para facilitar uma geração regulada de mais das 10 substâncias de ignição de radicais para o ciclo de combustão.
29. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de ' inserção é configurado para injeção direta de pelo menos alguma parte do combustível para pelo menos uma câmara de 15 combustão principal com volume variável.
30. APARELHO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de inserção é configurado para inserir pelo menos algumas partes previamente misturadas do combustível e da carga de ar para 20 uso de pelo menos uma câmara de combustão principal com i volume variável.
31. APARELHO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de ignição de radicais a combustão 25 homogênea total com combustível DI.
32. APARELHO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de ignição de radicais a combustão interna homogênea total com carga de combustível e ar previamente 30 misturados.
33. APARELHO, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição de compressão em pelo menos uma câmara de combustão principal com volume variável.
34. APARELHO, de acordo com a reivindicação 21, 5 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição de vela em pelo menos uma câmara de combustão principal com volume variável.
35. APARELHO, de acordo com a reivindicação 23, 10 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão é um motor de ignição de radicais a combustão homogênea total de combustível Dl.
36. APARELHO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão 15 interno é um motor de ignição de radicais a combustão homogênea total de carga de combustível e ar previamente misturados.
37. APARELHO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão 20 interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição de compressão em pelo menos uma câmara de combustão principal com volume variável.
38. APARELHO, de acordo com a reivindicação 23, 25 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição de vela em pelo menos uma câmara de combustão principal com volume variável.
39. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, 30 caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de ignição de radicais a combustão homogênea total de combustível Dl.
40. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, % caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno é um motor de ignição de radicais a combustão homogênea total de carga de combustível e ar previamente misturados.
41. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição por compressão em pelo menos uma câmara de combustão principal com volume 10 variável.
42. APARELHO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o mencionado motor a combustão interno faz uso da mencionada quantidade da substância de ignição de radicais para aumentar a ignição de vela em pelo 15 menos uma câmara de combustão principal com volume variável.
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