CN108571399A - 用于内燃发动机的空燃比调节 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃发动机的空燃比调节。具体地，提供一种用于内燃发动机的空气旁通系统。内燃发动机包括空气引入系统，其限定第一空气引入室和与第一空气引入室联接成流动连通的第二空气引入室。空气旁通系统包括至少一个旁通组件，其控制第一空气引入室和第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从第二空气引入室进入第一空气引入室中。

Description

用于内燃发动机的空燃比调节
技术领域
本公开内容的领域主要涉及内燃发动机且更具体地涉及用于二冲程发动机的空气旁通系统。
背景技术
许多已知的内燃发动机燃烧燃料和空气的组合以产生呈扭矩形式的动力，其用于驱动其它装置，例如流体传输装置（也即，气体压缩机）。空气与燃料的比（也即，空燃比）对于发动机功率和效率具有重要的影响。此外，对空燃比的控制有助于减少包括NOx、CO和未燃碳氢化合物的燃烧排出组分的部分。因此，通常的控制策略是通过管理燃料空气质量流率来控制空燃比。
至少一些已知的内燃发动机使用二冲程循环。一般来讲，二冲程内燃发动机包括空气引入系统，其包括与填料盒（stuffing box）成流动连通地联接的空气引入仓室。填料盒与收容往复式活塞的动力缸成流动连通地联接。扫气阀（或簧片阀），其包括多个单向阀，定位在空气引入系统和填料盒之间并且仅允许空气流从仓室进入盒中。排气仓室联接至动力缸并且排气仓室联接至排气管。在压缩冲程期间，活塞远离填料盒内的空气引入仓室行进，从而归因于由活塞产生的真空而将空气经由扫气阀吸引到填料盒中。燃料注入到燃烧室中，并且空气和燃料燃烧来启动膨胀冲程（有时称为“动力冲程”）以促使活塞的相反运动。在膨胀冲程期间，燃烧气体导送至排气管以便从燃烧室移除。而且，在膨胀冲程期间，朝向填料盒的活塞运动使扫气阀关闭并且对填料盒内的截留空气加压。因此，许多二冲程发动机部分地由于不足的发动机空燃比控制而表现出低性能。此类低性能影响包括点火不良和部分燃烧，尤其是在低负载时，其导致增加的燃料消耗和增加的废气排放，也即较高的VOC（挥发性有机化合物）和未燃的碳氢化合物排放。
具体地，本发明还提供了如下技术方案。
技术方案1. 一种用于内燃发动机的空气旁通系统，所述内燃发动机包括空气引入系统，所述空气引入系统限定第一空气引入室和联接成与所述第一空气引入室流动连通的第二空气引入室，所述空气旁通系统包括：
至少一个旁通组件，其控制所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从所述第二空气引入室进入所述第一空气引入室中。
技术方案2. 根据技术方案1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括双向阀。
技术方案3. 根据技术方案1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述空气旁通系统还包括联接至所述至少一个旁通组件的至少一个控制单元，所述至少一个控制单元构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述内燃发动机的膨胀冲程期间至少部分地打开。
技术方案4. 根据技术方案3所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个控制单元还构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述内燃发动机的压缩冲程期间至少部分地关闭。
技术方案5. 根据技术方案1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述内燃发动机还包括联接成与所述第一空气引入室和所述第二空气引入室流动连通的引入阀组件，所述引入阀组件包括构造成用以从所述第一空气引入室导送空气至所述第二空气引入室的至少一个单向阀，所述至少一个旁通组件联接至所述引入阀组件。
技术方案6. 根据技术方案1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括促动器，所述促动器构造成用以调节所述至少一个单向阀的位置以使旁通空气能够从所述第二空气引入室经由所述至少一个单向阀流动至所述第一空气引入室。
技术方案7. 一种内燃发动机，包括：
机架，所述机架至少部分地限定第一空气引入室和联接成与所述第一空气引入室流动连通的第二空气引入室；
引入阀组件，所述引入阀组件联接在所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间并且与它们成流动连通；以及
空气旁通系统，包括：
至少一个旁通组件，所述至少一个旁通组件控制所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从所述第二空气引入室进入所述第一空气引入室中。
技术方案8. 根据技术方案7所述的内燃发动机，还包括联接成与所述第二空气引入室流动连通的至少一个动力缸，所述至少一个动力缸收容构造成用于在所述至少一个动力缸内往复运动的活塞，所述往复运动包括压缩冲程和所述膨胀冲程。
技术方案9. 根据技术方案8所述的内燃发动机，其特征在于，所述空气旁通系统还包括控制单元，所述控制单元包括处理装置和联接至所述处理装置的存储器装置，所述至少一个控制单元构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述膨胀冲程期间至少部分地打开。
技术方案10. 根据技术方案9所述的内燃发动机，其特征在于，所述至少一个控制单元还构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述压缩冲程期间至少部分地关闭。
技术方案11. 根据技术方案7所述的内燃发动机，其特征在于，所述引入阀组件包括至少一个单向阀，所述至少一个单向阀构造成用以从所述第一空气引入室导送空气至所述第二空气引入室，所述至少一个旁通组件联接至所述引入阀组件。
技术方案12. 根据技术方案7所述的内燃发动机，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括双向阀。
技术方案13. 根据技术方案7所述的内燃发动机，其特征在于，所述空气旁通系统还包括联接至至少一个控制单元的至少一个感测装置。
技术方案14. 根据技术方案13所述的内燃发动机，其特征在于，所述至少一个感测装置包括发动机负载传感器、发动机压力传感器、发动机排气温度传感器以及发动机排气组分传感器中的一个或多个。
技术方案15. 根据技术方案7所述的内燃发动机，其特征在于，所述第一空气引入室为空气引入仓室，以及所述第二空气引入室为填料盒。
技术方案16. 一种动力系统，包括：
至少一个压缩机单元；以及
联接至所述至少一个压缩机单元的至少一个内燃发动机，所述至少一个内燃发动机包括：
机架，所述机架至少部分地限定第一空气引入室和联接成与所述第一空气引入室流动连通的第二空气引入室；
引入阀组件，所述引入阀组件联接在所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间并且与它们成流动连通；以及
空气旁通系统，包括：
至少一个旁通组件，所述至少一个旁通组件控制所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述至少一个内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从所述第二空气引入室进入所述第一空气引入室中。
技术方案17. 根据技术方案16所述的动力系统，还包括联接成与所述第二空气引入室流动连通的至少一个动力缸，所述至少一个动力缸收容构造成用于在所述至少一个动力缸内往复运动的活塞，所述往复运动包括压缩冲程和所述膨胀冲程。
技术方案18. 根据技术方案17所述的动力系统，其特征在于，所述空气旁通系统还包括至少一个控制单元，所述至少一个控制单元包括处理装置和联接至所述处理装置的存储器装置，所述至少一个控制单元构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述膨胀冲程期间至少部分地打开。
技术方案19. 根据技术方案18所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个控制单元还构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述压缩冲程期间至少部分地关闭。
技术方案20. 根据技术方案16所述的动力系统，其特征在于，所述引入阀组件包括至少一个单向阀，所述至少一个单向阀构造成用以从所述第一空气引入室导送空气至所述第二空气引入室，所述至少一个旁通组件联接至所述引入阀组件。
技术方案21. 根据技术方案16所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括双向阀。
技术方案22. 根据技术方案16所述的动力系统，其特征在于，所述空气旁通系统还包括联接至至少一个控制单元的至少一个感测装置。
技术方案23. 根据技术方案22所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个感测装置包括发动机负载传感器、发动机压力传感器、发动机排气温度传感器以及发动机排气组分传感器中的一个或多个。
技术方案24. 根据技术方案16所述的动力系统，其特征在于，所述第一空气引入室为空气引入仓室，以及所述第二空气引入室为填料盒。
发明内容
在一个方面，提供一种用于内燃发动机的空气旁通系统。内燃发动机包括空气引入系统，其限定第一空气引入室和与第一空气引入室成流动连通地联接的第二空气引入室。空气旁通系统包括至少一个旁通组件，其控制第一空气引入室和第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从第二空气引入室进入第一空气引入室中。
在另一方面，提供一种内燃发动机。内燃发动机包括机架，其至少部分地限定第一空气引入室和与所述第一空气引入室成流动连通地联接的第二空气引入室，联接在第一空气引入室和第二空气引入室之间并且与它们成流动连通的引入阀组件，以及空气旁通系统。空气旁通系统包括至少一个旁通组件，其控制第一空气引入室和第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从第二空气引入室进入第一空气引入室中。
在又一方面，提供一种动力系统。动力系统包括至少一个压缩机单元，以及联接至所述至少一个压缩机单元的至少一个内燃发动机。所述至少一个内燃发动机包括机架，其至少部分地限定第一空气引入室和与第一空气引入室成流动连通地联接的第二空气引入室，联接在第一空气引入室和第二空气引入室之间并且与它们成流动连通的引入阀组件，以及空气旁通系统。空气旁通系统包括至少一个旁通组件，其控制第一空气引入室和第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述至少一个内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从第二空气引入室进入第一空气引入室中。
附图说明
当参照附图阅读以下详细说明时将更好地理解本公开内容的这些及其它特征、方面和优点，贯穿附图在其中同样的字符表示同样的部件，附图中：
图1为包括示例性内燃发动机的示例性动力系统的透视图；
图2为用于图1中所示内燃发动机的示例性燃烧系统的示意图；
图3为在图1中所示内燃发动机的压缩冲程期间图2中所示燃烧系统的一部分的示意图；
图4为在压缩冲程中图1中所示内燃发动机的缸的截面视图；
图5为在图1中所示内燃发动机的膨胀冲程期间在图3中所示燃烧系统的部分的示意图；以及
图6为在膨胀冲程中在图4中所示内燃发动机的缸的截面视图。
除非另有说明，文中提供的附图意图显示本公开内容的实施例的特征。这些特征据信适用于包括本公开内容的一个或多个实施例的多种多样的系统。因此，附图并非意图包括本领域普通技术人员所知用于实施文中所公开实施例所需的全部常规特征。
具体实施方式
在以下的说明书和权利要求中，将会提及许多用语，其将定义为具有以下含义。
单数形式“一”、“一个”和“该”包括对复数的引用，但上下文中另有清楚地规定除外。
“任选的”或“任选地”意思是随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的情形和事件未发生的情形。
如文中贯穿说明书和权利要求所用，近似性措辞可用于修饰任何定量表述，其可在不造成与其相关的基本功能方面变化的情况下得到许可地改变。因此，由用语或多个用语例如“约”、“近似”和“大致”修饰的值不限于所列举的精确值。在至少一些情形中，近似性措辞可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此且贯穿说明书和权利要求，范围界限可结合和/或互换，此类范围是确定的并且包括包含在其中的子范围，但上下文或语言文字另有说明除外。
如文中所用，用语“处理器”和“计算机”，以及相关用语，例如“处理装置”、“计算装置”、“控制器”和“控制单元”不仅仅限于在本领域中称为计算机的那些集成电路，而是广义地指代微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）和专用集成电路，以及其它可编程电路，并且这些用语在文中可互换地使用。在文中所述的实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器（RAM）、计算机可读的非易失性介质，例如闪速存储器。备选地，软盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、磁光盘（MOD），和/或数字通用光盘（DVD）也可使用。此外，在文中所述的实施例中，附加的输入通道可为但不限于与操作员接口相关联的计算机外围设备，例如鼠标和键盘。备选地，其它计算机外围设备也可使用，其可包括例如但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，附加的输出通道可包括但不限于操作员接口监控器。
另外，如文中所用，用语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括在存储器中用于由个人计算机、工作站、客户机以及服务器执行的任何计算机程序存储。
如文中所用，用语“非暂时性计算机可读介质”旨在表示在用于信息（例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块，或者任何装置中的其它数据）的短期和长期存储的任何技术方法中执行的任何有形的基于计算机的装置。因此，文中所述的方法可编码成作为嵌入在有形的、非暂时性计算机可读介质（包括但不限于存储装置和/或存储器装置）中的可执行指令。此类指令当由处理器执行时导致处理器运行文中所述方法的至少一部分。此外，如文中所用，用语“非暂时性计算机可读介质”包括全部有形的计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机存储装置，其包括但不限于易失性和非易失性介质，以及可移动和不可移动介质例如固件、物理和虚拟存储、CD-ROM、DVD，以及任何其它数字源例如网络或Internet，以及仍有待开发的数字手段，其中仅有的例外是暂时性的传播信号。
此外，如文中所用，用语“实时”是指相关事件的发生时间、预定数据的测量和采集时间、用以处理数据的时间以及响应于事件和环境的系统时间中的至少一者。在文中所述的实施例中，这些行为和事件基本上瞬间地发生。
文中所述的空气旁通系统和内燃发动机通过控制和降低进入发动机中的燃烧空气质量流率来提供对发动机空燃比的改进控制。具体地，旁通组件（例如，双向空气旁通阀）有助于在膨胀冲程或动力冲程期间限定用于空气从填料盒返回流动到空气引入仓室中的流动路径，以降低穿过填料盒的燃烧空气质量流率。双向空气旁通阀基于发动机操作参数动态地调节（或调整）以使填料盒中无需用于燃料燃烧的截留空气的一部分基于测得的发动机操作状况中的一个或多个旁通（返回）以回到仓室。在缸内以较低的空燃比操作发动机有助于较高的燃烧和排出气体温度。改进的燃烧状况，尤其在较低负载时，有助于降低缸点火不良和部分燃烧以及导致减少燃料消耗和减少废气排放。因此，改进的燃烧有助于减少未燃的碳氢化合物且尤其是调节的挥发性有机化合物（VOC），从而有助于增大用于管制排放限制的操作裕度。另外，排气系统中的催化转化器也在起因于较低空燃比的较高排气温度下表现出改进的性能和转化效率。另外，由于填料盒中的空气温度高于空气引入仓室中的空气温度，从填料盒旁通（或迂回）的空气提高了引入空气温度，从而导致燃烧改善。此外，如文中所述的空气旁通系统可在配备有引入阀组件的任何二冲程发动机中实施。
图1为包括示例性内燃发动机102的示例性动力系统100的透视图。在示例性实施例中，内燃发动机102为双循环发动机并且限定系统100的动力部分。动力系统100还包括压缩部分104，其包括多个压缩机106。两个压缩机106被示出以及在备选实施例中，压缩部分104包括任一数量的压缩机，包括1个和3个压缩机106。动力系统100装设在撬装块（skid）108上并且包括机架110。动力系统100还包括控制单元112（下文进一步描述）。
机架110至少部分地限定多个动力缸114（下文进一步描述）。每个动力缸114均与燃料供给系统116和空气供给系统118成流动连通地联接。压缩部分104和内燃发动机102经由收容曲轴（未示出）的曲轴箱120和飞轮122而彼此联接。内燃发动机102包括排气系统124，其包括多个排气管126，也即，每个动力缸114联接至一个管126。排气系统124还包括排气烟囱（stack）128，其收容催化剂系统130和消声器132。动力系统100还包括撬装冷却扇134。动力系统100仅是示例性的。也就是说，文中所述的系统和方法可在任何适合的动力系统中执行。例如，文中所述的系统和方法可在包括一、三或四缸压缩机组的动力系统中执行。
图2为用于内燃发动机102的示例性燃烧系统200的示意图。机架110至少部分地限定与空气供给系统118成流动连通地联接的空气引入系统202。空气引入系统202包括第一空气引入室（也即，空气引入仓室204）和第二空气引入室（也即，填料盒206）。填料盒206与空气引入仓室204成流动连通地联接且仓室204与空气供给系统118成流动连通地联接。空气供给系统118还包括引入阀组件208，其联接在空气引入仓室204和填料盒206之间并且与它们成流动连通。引入阀组件208（有时称为“扫气阀组件”）包括至少一个单向阀210，其构造成用以从空气引入仓室204导送仓室空气212至填料盒206，从而以填料盒空气214对填料盒206加压。
空气引入系统202还包括空气旁通系统220。空气旁通系统220包括至少一个旁通组件222（示出了一个），其联接成与空气引入仓室204和填料盒206流动连通。旁通组件222经由紧固件、粘接剂、焊接和烧结中的至少一者（但不限于）联接至引入阀组件208。此外，在一些实施例中，旁通组件222经由例如但不限于整体铸造而与引入阀组件208一体地形成。在示例性实施例中，旁通组件222包括双向阀224，其联接至限定双向空气通路228的管道226。旁通组件222定位成紧接通道234，其限定在引入阀组件208中以将阀224联接成与填料盒206流动连通。旁通组件222为有助于如在文中所述的空气旁通系统220和内燃发动机102的操作的任何组件，包括但不限于闸阀、球心阀、球阀以及闸刀式调节器。例如，在一些实施例中，旁通组件222可按以下方式执行，也即移除单向阀210中的一个或多个来产生允许空气从填料盒206旁通（或迂回）至空气引入仓室204的孔。在其它实施例中，孔可在引入阀组件208中钻取以生成旁通组件222。在两者中的任一情形中，阀和促动器都可用于控制穿过孔的空气的流动。在还有的实施例中，旁通组件222可按以下方式来执行，也即部分地或完全地打开至少一个单向阀208来允许空气从填料盒206旁通（或迂回）至空气引入仓室204。该至少一个单向阀208的位置可受控制（例如，使用在阀塞上推动的促动器）以管理空气旁通的量。
在示例性实施例中，空气旁通系统220还包括可操作地联接至双向阀224的至少一个控制单元112（示出了一个）。控制单元112包括处理装置238和联接至处理装置238的存储器装置236。在一些实施例中，控制单元112为独立控制器。在其它实施例中，控制单元112为用于动力系统100（图1中所示）或内燃发动机102的较大控制系统的一部分。空气旁通系统220还包括联接至存储器装置236的至少一个感测装置240（示出了两个）。感测装置240为例如但不限于发动机负载传感器、发动机压力传感器、发动机排气温度传感器以及发动机排气组分传感器中的一个或多个。在一些实施例中，空气旁通系统220不包括控制器。
控制单元112构造成用以调节双向阀224以在内燃发动机102的压缩冲程期间至少部分地打开。更具体地，控制单元112接收来自感测装置240的输入信号242，计算阀位置命令，以及传送表示此种阀位置命令的输出信号244。一般来讲，阀224将被命令在压缩冲程期间至少部分地关闭以有助于在较高负载期间空气进入动力缸114中。在较低负载期间，单向阀210可提供足够的空气用于燃烧并且阀224被命令以从任何关闭位置至少部分地打开。在发动机102的某些操作模式期间，阀224将经由对其的调整来调节以基于如编程到控制单元112中的发动机102的操作参数根据从感测装置240进入控制单元112中的输入信号242和从控制单元112至阀224的输出信号244来调节从填料盒206进入空气引入仓室204的旁通空气流248经由通道234进入填料盒206中，此种调节范围从基本上全部关闭至基本上全部打开。也就是说，空气可经调节以满足期望的空燃比目标和排放目标。例如，在一些状况下，在内燃发动机102的膨胀冲程期间，阀224被命令以基于如编程到控制单元112中的发动机102的操作参数来至少部分地打开以使填料盒206中的截留空气的一部分旁通（返回），也即旁通空气流248经由通道234回到空气引入仓室204中。
图3为燃烧系统200（图2中所示）的一部分（也即，在内燃发动机102（图1中所示）的压缩冲程期间的空气引入系统202）的示意图。图4为在压缩冲程中内燃发动机102（图1中所示）的动力缸114的截面视图。机架110的一部分用于形成动力缸114的壁250。动力缸壁250在其中限定空气通道252以及动力缸壁250还限定动力缸膛（bore）254。动力缸膛254联接成与填料盒206和燃料供给系统116（图1中所示）流动连通并且动力缸膛254联接成与空气通道252流动连通。动力缸114还包括联接至排气系统124（图1中所示）的排气区段256。此外，动力缸114包括设置在动力缸膛254内的活塞258，其中活塞258构造成用于在动力缸膛254内往复运动，该往复运动包括压缩冲程和膨胀冲程（图5和图6中所示，并且在下文进一步讨论）。
参看图3和图4，在压缩冲程期间，引入阀组件208的各个单向阀210因活塞258随着其远离填料盒206通行所产生的真空而打开。空气212从空气供给系统118流动到空气引入仓室204中。空气214从引入仓室204经由单向阀210（和任选地经由旁通组件222）流动到填料盒206中，从而利用空气对填料盒206加压。此外，一般来讲，阀224将被命令在压缩冲程期间至少部分地打开以有助于空气进入动力缸114中。在一些状况下（例如，在较低负载时），单向阀210可提供足够的空气用于燃烧并且阀224被命令从任何打开位置至少部分地关闭。在发动机102的某些操作模式期间，阀224将经由对其的调整来调节以根据如编程到控制单元112（图2上所示）中的发动机102的操作参数调节从空气引入仓室204经由通道234进入填料盒206中的空气流，此种调节范围从基本上全部关闭至基本上全部打开。来自燃料供给系统116的燃料260注入到动力缸膛254中，在其中燃料260和空气点燃并燃烧以形成燃烧产物262。
图5为燃烧系统200（图2中所示）的部分（也即，在内燃发动机102（图1中所示）的膨胀冲程期间的空气引入系统202）的示意图。图6为在膨胀冲程中内燃发动机102（图1中所示）的动力缸114的截面视图。在膨胀冲程期间，引入阀组件208的各个单向阀210因活塞258随着其朝向填料盒206通行在填料盒206中所产生的压力而关闭。此外，当活塞258朝向填料盒206通行时，填料盒206中的一些空气经由空气通道252导送到动力缸膛254中，这有助于推动燃烧产物262经由排气区段256进入排气系统124中。
此外，一般来讲，在内燃发动机102的膨胀冲程期间，阀224被命令以基于如编程到控制单元112中的发动机102的操作参数至少部分地打开以使填料盒206中的截留空气的一部分（也即旁通空气流248）经由通道234旁通（返回）回到空气引入仓室204中。在一些状况下（例如，在较高负载时），阀224将经由对其的调整来调节以基于如编程到控制单元112中的发动机102的操作参数经由通道234调节从空气引入仓室204进入填料盒206中的空气流246，或其反向流，此种调节范围从基本上全部关闭至基本上全部打开。
上述空气旁通系统经由控制和降低进入发动机中的燃烧空气质量流率来改善对发动机空燃比的控制。具体地，旁通组件（例如，双向空气旁通阀）有助于在膨胀冲程期间限定用于空气从填料盒返回流动到空气引入仓室中的流动路径，以降低穿过填料盒的燃烧空气质量流率。旁通组件可基于发动机操作参数来调节以使填料盒中无需用于燃料稀薄燃烧的截留空气的一部分基于测得的发动机操作状况中的一个或多个旁通（返回）以回到仓室。在缸内以较低的空燃比操作发动机有助于较高的燃烧和排出气体温度。改进的燃烧状况，尤其在较低负载时，有助于降低缸点火不良和部分燃烧并且继而导致减少燃料消耗和减少废气排放。因此，改进的燃烧有助于减少未燃的碳氢化合物和挥发性有机化合物（VOC），从而有助于增大用于管制排放限制的操作裕度。另外，排气系统中的催化转化器也在较高排气温度下表现出改进的性能和转化效率。另外，由于填料盒中的空气温度高于空气引入仓室中的空气温度，从填料盒旁通（或迂回）的空气提高了引入空气温度，从而导致燃烧改善。此外，如文中所述的空气旁通系统可在配备有引入阀组件的二冲程发动机中执行。
文中所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括下列中的至少一项：（a）改善在二冲程内燃发动机中对空燃比的调节；（b）限定用于空气在发动机的膨胀冲程期间从填料盒流动回到空气引入仓室中的流动路径以降低穿过填料盒的燃烧空气质量流率；（c）改善燃烧状况，尤其在较低负载时，从而有助于减少缸点火不良和部分燃烧，且因此降低对于产生导致增加燃料消耗和增加废气排放的状况的机会；（d）降低发动机排气中未燃碳氢化合物和挥发性有机化合物（VOC）的浓度，从而有助于增大用于管制排放限制的操作裕度；（e）有助于因较高排气温度而改善在排气系统中催化转化器的性能和转化效率；（f）在配备有引入阀组件的任何二冲程发动机中将空气旁通系统实施作为改装套件；以及（g）提高引入空气的温度。
在上文详细地描述了空气旁通系统的示例性实施例。空气旁通系统不限于文中所述的特定实施例，而是系统的构件和/或方法的步骤可与文中所述的其它构件和/或步骤独立和分离地采用。例如，这些方法还可结合需要空气旁通系统的其它系统使用，并且不限于仅与文中所述的系统和方法一起实施。确切而言，示例性实施例可结合需要空气旁通系统的许多其它机械应用来执行和采用。
尽管本公开内容的各种实施例的具体特征可在一些图中示出而在其它图中未示出，但这仅是为了方便起见。根据本公开内容的原理，一幅图中的任何特征都可结合任一其它图中的任何特征进行参考和/或主张权利。
一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算装置。此类装置通常包括处理器、处理装置，或者控制器，例如通用中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、微控制器、简化指令集计算机（RISC）处理器、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑电路（PLC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理（DSP）装置，和/或能够执行文中所述功能的任何其它电路或处理装置。文中所述的方法可编码成作为嵌入在计算机可读介质（包括但不限于存储装置和/或内存装置）中的可执行指令。此类指令当由处理装置执行时促使处理装置运行文中所述方法的至少一部分。上述实例仅是示例性的，且因此并非意图以任何方式限制用语“处理器”和“处理装置”的定义和/或含义。
本书面描述采用实例来公开包括最佳方式的实施例，并且还使得本领域普通技术人员能够实施实施例，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本公开内容可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果此类其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差异的同等结构元件，则认为它们处在权利要求的范围内。
零件清单
100 动力系统
102 内燃发动机
104 压缩部分
106 压缩机
108 撬装块
110 机架
112 控制单元
114 动力缸
116 燃料供给系统
118 空气供给系统
120 曲轴箱
122 飞轮
124 排气系统
126 排气管
128 排气烟囱
130 催化剂系统
132 消声器
134 撬装冷却扇
200 燃烧系统
202 空气引入系统
204 空气引入仓室
206 填料盒
208 引入阀组件
210 单向阀
212 仓室空气
214 填料盒空气
220 空气旁通系统
222 旁通组件
224 双向阀
226 管道
228 空气通路
234 通道
236 存储器装置
238 处理装置
240 感测装置
242 输入信号
244 输出信号
246 空气流
248 旁通空气流
250 动力缸壁
252 空气通道
254 动力缸膛
256 排气区段
258 活塞
260 燃料
262 燃烧产物

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的空气旁通系统，所述内燃发动机包括空气引入系统，所述空气引入系统限定第一空气引入室和联接成与所述第一空气引入室流动连通的第二空气引入室，所述空气旁通系统包括：
至少一个旁通组件，其控制所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从所述第二空气引入室进入所述第一空气引入室中。
2.根据权利要求1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括双向阀。
3.根据权利要求1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述空气旁通系统还包括联接至所述至少一个旁通组件的至少一个控制单元，所述至少一个控制单元构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述内燃发动机的膨胀冲程期间至少部分地打开。
4.根据权利要求3所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个控制单元还构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述内燃发动机的压缩冲程期间至少部分地关闭。
5.根据权利要求1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述内燃发动机还包括联接成与所述第一空气引入室和所述第二空气引入室流动连通的引入阀组件，所述引入阀组件包括构造成用以从所述第一空气引入室导送空气至所述第二空气引入室的至少一个单向阀，所述至少一个旁通组件联接至所述引入阀组件。
6.根据权利要求1所述的空气旁通系统，其特征在于，所述至少一个旁通组件包括促动器，所述促动器构造成用以调节所述至少一个单向阀的位置以使旁通空气能够从所述第二空气引入室经由所述至少一个单向阀流动至所述第一空气引入室。
7.一种内燃发动机，包括：
机架，所述机架至少部分地限定第一空气引入室和联接成与所述第一空气引入室流动连通的第二空气引入室；
引入阀组件，所述引入阀组件联接在所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间并且与它们成流动连通；以及
空气旁通系统，包括：
至少一个旁通组件，所述至少一个旁通组件控制所述第一空气引入室和所述第二空气引入室之间的流动连通，所述至少一个旁通组件有助于在所述内燃发动机的膨胀冲程期间使空气流从所述第二空气引入室进入所述第一空气引入室中。
8.根据权利要求7所述的内燃发动机，还包括联接成与所述第二空气引入室流动连通的至少一个动力缸，所述至少一个动力缸收容构造成用于在所述至少一个动力缸内往复运动的活塞，所述往复运动包括压缩冲程和所述膨胀冲程。
9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其特征在于，所述空气旁通系统还包括控制单元，所述控制单元包括处理装置和联接至所述处理装置的存储器装置，所述至少一个控制单元构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述膨胀冲程期间至少部分地打开。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其特征在于，所述至少一个控制单元还构造成用以调节所述至少一个旁通组件在所述压缩冲程期间至少部分地关闭。
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