CN110486160A - 用于非功能性燃烧腔室检测的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在本文中描述了用于检测包括多个燃烧腔室的发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的系统和方法。响应于检测到该发动机的部分输出功率损失，通过以下方式来评估多个燃烧腔室中的一个：监测表示该发动机的输出功率的发动机参数，确定是否已经发生了发动机参数的变化，当已经发生变化时，确定该燃烧腔室是功能性的，并且当没有发生变化时，确定该燃烧腔室是非功能性的并且中断至该非功能性燃烧腔室的燃料喷射。

Description

用于非功能性燃烧腔室检测的方法和系统
技术领域
本公开总体涉及发动机功率损失诊断，并且更具体地涉及检测包括多个燃烧腔室的发动机的至少一个非功能性燃烧腔室。
背景技术
由于部件故障，可能发生发动机的部分功率损失。例如，旋转发动机可以使用顶部密封件，并且当顶部密封件失效时，发生旋转发动机的功率损失。特别地，顶部密封件用在旋转发动机中以密封和分离燃烧腔室，并且因此当顶部密封件失效时，旋转发动机的燃烧腔室变成非功能性的。通常仍将燃料喷射到非功能性燃烧腔室中，这导致除了功率损失之外还浪费燃料。
因此，存在用于检测包括多个燃烧腔室的发动机的一个或更多个非功能性燃烧腔室的方法和系统的需求。
发明内容
在一个方面，提供了一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的方法，所述发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，所述燃料-空气混合物在被点燃时使所述发动机产生输出功率。该方法包括：响应于检测到发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估多个燃烧腔室中的一个：减少至燃烧腔室的燃料喷射，监测表示发动机的输出功率的发动机参数，确定在减少至燃烧腔室的燃料喷射时是否已经发生了发动机参数的减小，如果已经发生了发动机参数的减小，则恢复至该燃烧腔室的燃料喷射并评估多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室，并且如果没有发生发动机参数的减小，则确定该燃烧腔室是非功能性的并且中断至该燃烧腔室的燃料喷射。
在一些实施例中，减少至燃烧腔室的燃料喷射包括将喷射到该燃烧腔室中的燃料量减少到基本为零，从而关闭至该燃烧腔室的燃料喷射。
在一些实施例中，中断至燃烧腔室的燃料喷射包括使至该燃烧腔室的燃料喷射保持关闭。
在一些实施例中，该方法还包括在中断至燃烧腔室的燃料喷射之后评估多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室。
在一些实施例中，重复该方法直到已经评估了所有的燃烧腔室。
在一些实施例中，监测发动机参数包括监测发动机的输出功率。
在一些实施例中，监测发动机参数包括监测发动机的输出扭矩和发动机的输出轴的旋转速度中的至少一个。
在一些实施例中，该方法还包括响应于检测到燃烧腔室是非功能性的，调节至发动机的燃料喷射的正时与发动机的轨道压力中的至少一个。
在一些实施例中，发动机是包括多个转子的旋转发动机，每个转子具有用于密封多个燃烧腔室的顶部密封件，该方法还包括在两个相邻的燃烧腔室被确定为非功能性时，检测给定的顶部密封件的故障。
在另一方面，提供了一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的系统，该发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，该燃料-空气混合物在被点燃时使所述发动机产生输出功率。该系统包括至少一个处理单元和非瞬态计算机可读存储器，所述非瞬态计算机可读存储器具有存储在其上的程序指令，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行以用于：响应于检测到发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估所述多个燃烧腔室中的一个：减少至燃烧腔室的燃料喷射，监测表示发动机的输出功率的发动机参数，确定在减少至该燃烧腔室的燃料喷射时是否已经发生发动机参数的减小，如果已经发生发动机参数的减小，则恢复至该燃烧腔室的燃料喷射并评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室，并且如果没有发生发动机参数的减少，则确定该燃烧腔室是非功能性的并且中断至该燃烧腔室的燃料喷射。
在一些实施例中，程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于减少至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射，这包括将喷射到所述至少一个燃烧腔室中的燃料量减少到基本为零，从而关闭至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射。
在一些实施例中，程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于中断至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射，这包括使至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射保持关闭。
在一些实施例中，程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于在中断至燃烧腔室的燃料喷射之后评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室。
在一些实施例中，程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于重复该评估，直到已经评估了所有的燃烧腔室。
在一些实施例中，程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于监测发动机的输出功率。
在一些实施例中，程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于监测发动机的输出扭矩和发动机的输出轴的旋转速度中的至少一个。
在一些实施例中，程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于响应于检测到燃烧腔室是非功能性的而调节至发动机的燃料喷射的正时与发动机的轨道压力中的至少一个。
在一些实施例中，发动机是包括多个转子的旋转发动机，每个转子具有用于密封多个燃烧腔室的顶部密封件，程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于在两个相邻的燃烧腔室被确定为非功能性时检测给定的顶部密封件的故障。
在仍另一方面，提供了一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的方法，该发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，该燃料-空气混合物在被点燃时使发动机产生输出功率。该方法包括：响应于检测到发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估多个燃烧腔室中的一个：监测表示燃烧腔室的输出功率的发动机参数，确定是否已经发生了发动机参数的变化，并且如果没有发生发动机参数的变化，则确定燃烧腔室是非功能性的并中断至燃烧腔室的燃料喷射。
在一些实施例中，发动机参数是燃烧腔室的金属温度。
附图说明
现在参考所附附图，在附图中：
图1是根据实施例的发动机组件的示意性示例；
图2是可用于图1的发动机组件中的旋转发动机的示意性横截面视图；
图3A是示出根据实施例的用于检测包括多个燃烧腔室的发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的示例性方法的流程图；
图3B是示出图3A的方法的变体的流程图；
图4是用于实施根据实施例的图3A和3B的方法的示例性计算系统的框图；以及
图5是根据实施例的用于非功能性燃烧腔室检测的系统的框图。
将注意，贯穿所附附图，相似的特征由相似的附图标记标识。
具体实施方式
参考图1，发动机组件10大体地被示出并且包括内燃发动机12。在特定实施例中，发动机组件10是复合循环发动机系统或复合循环发动机，诸如在2010年7月13日所授予的Lents等人的美国专利No.7,753,036中描述的或如在2010年8月17日所授予的Julien等人的美国专利No.7,775,044中描述的，或者如在2015年10月1日公布的Thomassin等人的美国专利公布No.2015/0275749中描述的，或如在2015年10月1日公布的Bolduc等人的美国专利公布No.2015/0275756中描述的，所有这些文献的全部内容通过引用被并入本文。发动机组件可以用作诸如在飞行器或其它车辆上或在任何其它合适的应用中的原动机发动机。
根据实施例，发动机12是间歇式内燃发动机，其包括一个或更多个转子组件，例如三个（3）转子组件，每个转子组件被构造为例如汪克尔发动机（Wankel engine）。应理解，内燃发动机12可具有任何其它合适的构造，例如包括一个或更多个往复活塞。
在所示出的实施例中，发动机12驱动发动机轴14，发动机轴14经由减速齿轮箱18被驱动地接合到螺旋桨轴16，以便驱动飞行器螺旋桨20。然而应理解，发动机组件10可以可替代地或者另外被构造成驱动任何其它适当类型的负载，所述负载包括但不限于：一个或更多个发电机、一个或更多个配件、一个或更多个转子桅杆（rotor mast）、一个或更多个压缩机或任何其它适当类型的负载或其组合。
在所示出的实施例中，发动机组件10包括：压缩机32，其用于在空气被馈送到发动机12的进气部之前压缩空气；以及涡轮机区段34，其接收来自发动机12的排气气体。在所示出的实施例中，发动机12、压缩机32和涡轮机区段34与齿轮箱38驱动接合。齿轮箱38可以被构造成允许涡轮机区段34经由涡轮机轴35与发动机轴14复合功率并且允许涡轮机区段34和/或发动机12驱动压缩机32。应理解，变化是可能的，并且可以省略例如压缩机32、涡轮机区段34和/或齿轮箱38。
参考图2，示出了可以用于发动机12的旋转发动机的示例。应理解，发动机12的构造（例如，端口的放置、密封件的数量和放置等）可以与所示出的实施例的构造不同。发动机12包括壳体102，壳体102限定转子腔，转子腔具有限定两个凸起部（lobe）的轮廓，其可以是外旋轮线（epitrochoid）。转子104接收在转子腔内。转子104限定三个周向间隔开的顶部（apex）部分106，以及具有向外拱形侧部的大体三角形轮廓。顶部部分106与壳体102的外周壁108的内表面密封接合，以形成和分离在转子104和壳体102之间的可变容积的三个工作腔室110。腔室110在本文中可以被称为“燃烧腔室”。外周壁108在两个轴向间隔开的端壁112之间延伸，以包围转子腔。
转子104被接合到输出轴116的偏心部分114，以在转子腔内执行轨道公转（orbital revolution）。输出轴116针对转子104的每次轨道公转执行三次旋转。转子104的几何轴线118从壳体102的轴线120偏移并平行于壳体102的轴线120。在每次轨道公转期间，每个腔室110的体积变化并且围绕转子腔移动以经历进气、压缩、膨胀和排气的四个阶段。
通过外周壁108来提供进气端口122，该进气端口用于允许压缩空气进入工作腔室110中的一个。还通过外周壁108来提供排气端口124，该排气端口用于从工作腔室110排出排气气体。也通过外周壁108来提供用于火花塞、电热塞或其它点火机构以及用于燃料喷射系统（未示出）的一个或更多个燃料喷射器的通道126。可替代地，进气端口122、排气端口124和/或通道126可以通过壳体的端壁或侧壁112来提供。可以提供与腔室110连通的子腔室（未示出），以用于引导（pilot）或预喷射燃料以用于燃烧。
为了有效操作，工作腔室110通过加载有弹簧的外周或顶部密封件128和加载有弹簧的面或气体密封件130以及端部或角部密封件132密封，所述外周或顶部密封件128从转子104延伸成接合外周壁108的内表面，所述端部或角部密封件132从转子104延伸成接合端壁112的内表面。转子104还包括至少一个加载有弹簧的油密封环134，所述油密封环围绕在轴偏心部分114上的转子104的轴承偏置成抵靠端壁112的内表面。
发动机12的一个或更多个燃料喷射器（其在实施例中是共轨燃料喷射器）与燃料源（例如重质燃料、柴油、煤油（航空燃料）、等同的生物燃料和/或任何其它合适类型的燃料）连通，并将燃料输送到发动机12中，使得燃烧腔室分层，其中，在点火源附近是富燃料-空气混合物并且在其它地方是更贫瘠的混合物。
参考图3A，示出了示出用于检测包括多个燃烧腔室的发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的示例性方法300的流程图，其中，每个燃烧腔室被构造用于接收燃料-空气混合物，所述燃料-空气混合物在被点燃时使发动机产生输出功率，所述发动机是诸如图2的发动机12。虽然本文参考图2的发动机12描述了方法300，但这是出于示例目的。方法300可以被应用于包括多个燃烧腔室的任何合适的发动机。
在步骤302处，检测发动机12的部分输出功率损失。部分输出功率损失的检测可能根据实际实施方式而变化。可以监测发动机12的输出功率以检测部分输出功率损失。可以实时地执行对发动机12的输出功率的监测和/或可以根据任何合适的时间间隔来执行对发动机12的输出功率的监测。可以使用一个或更多个测量装置，其包括用于测量发动机12的输出轴116的旋转速度的一个或更多个传感器和/或用于测量发动机12的输出扭矩的一个或更多个传感器。例如，可以使用轴旋转速度传感器和/或扭矩传感器。可以使用应变仪来测量扭矩，这通过使用磁性技术和/或电感技术来测量轴116中的扭转（twist）、通过测量在斜齿轮的面上感测到的压力或通过任何其它合适的机构来实现。从测量装置获得的测量值可以被用于确定发动机12的功率。例如，可以从旋转速度和扭矩测量值来确定发动机12的输出功率。替代性地，发动机12的输出功率、发动机12的输出轴116的旋转速度和/或输出扭矩可以由发动机计算机或飞行器计算机提供。在一些实施例中，来自扭矩和/或旋转速度传感器的测量值的时间导数可以被用于确定发动机12的部分输出功率损失。扭矩需求可以被用于确认部分功率损失是无意发生的。例如，可以由飞行器计算机或功率杆角度来提供表示扭矩需求的电信号。如果在已经发生部分输出功率损失时扭矩需求基本恒定，则这可以表明部分输出功率损失是无意的，并且因此方法300可以继续到步骤302。可以通过监测表示发动机12的输出功率的任何发动机参数来确定部分输出功率损失。例如，可以在步骤302处监测发动机12的输出扭矩，并且可以使用发动机12的输出扭矩的部分损失来检测部分输出功率损失。作为另一示例，可以在步骤302处监测输出轴116的旋转速度，并且可以使用轴116的旋转速度的损失来检测部分输出功率损失。可以想到监测表示发动机12的输出功率的其它发动机参数。
在步骤306处，监测表示发动机12的输出功率的发动机参数。发动机参数可以是发动机12的输出功率、发动机12的输出扭矩、发动机12的输出轴116的旋转速度、发动机12的金属温度、发动机12的排气气体温度、发动机12的燃烧腔室压力、振动、发动机12的前述参数或任何其它合适的参数的一个或更多个时间导数。在一些实施例中，发动机参数可以是前述参数中的一个或更多个的组合。在一些实施例中，发动机参数表示给定的燃烧腔室的输出功率（例如，给定的燃烧腔室的输出功率，给定的燃烧腔室的金属温度等）。可以实时执行发动机参数的监测和/或可以根据任何合适的时间间隔执行发动机参数的监测。上文所讨论的测量装置中的一个或更多个可以被用于监测发动机参数。因此，可以使用一个或更多个温度传感器、压力传感器、磁性传感器和/或电感传感器、应变仪、振动传感器或任何其它合适的传感器。替代性地，发动机参数可以由发动机计算机或飞行器计算机提供。
在步骤308处，方法300确定是否已经发生了发动机参数的变化。发动机参数的变化可以是发动机参数的增加或减少，这取决于所使用的发动机参数。因此，步骤308可以包括确定是否已经发生了发动机参数的减少（或增加）。例如，当发动机参数是功率时，方法300在步骤308处确定是否已经发生了功率减小。当发动机参数是扭矩时，方法300在步骤308处确定是否已经发生了扭矩减小。当发动机参数是输出轴116的旋转速度时，该方法在步骤308处确定是否已经发生了旋转速度的减小。当发动机参数是发动机12的金属温度时，该方法在步骤308处确定是否已经发生了金属温度的降低。当发动机参数是发动机12的振动时，该方法可以在步骤308处确定是否已经发生了振动的增加。
在步骤320处，当没有发生发动机参数的变化（即，如上文所讨论的增加或减少）时，方法300确定给定的燃烧腔室是非功能性的。应当理解的是，如果给定的燃烧腔室没有点燃燃料-空气混合物，那么给定的燃烧腔室对发动机12的输出功率没有贡献。因此，从发动机参数的无变化可以确定没有发生发动机12和/或给定的燃烧腔室的输出功率的变化。因此，可以使用表示给定的燃烧腔室的输出功率的发动机参数的无变化来确定给定的燃烧腔室是非功能性的。在一些实施例中，在步骤322处，当给定燃烧腔室被检测为非功能性时，通过关闭至该非功能性燃烧腔室的燃料喷射来中断至该非功能性燃烧腔室的燃料喷射。
方法300可以响应于在步骤302处检测到部分输出功率损失来评估（例如，顺序地）所述多个燃烧腔室110中的每一个燃烧腔室。特别地，方法300可以针对燃烧腔室110中的每一个燃烧腔室来执行步骤306、308、320和322。这可以被称为“诊断检查”，以用于确定部分输出功率损失的原因。因此，方法300可以在步骤320和/或322之后返回到步骤306，以针对燃烧腔室110中的不同的燃烧腔室来重复方法300，直到评估了每个燃烧腔室。因此，方法300可以基于在步骤320处确定为非功能性的一个或更多个燃烧腔室来确定燃烧腔室110中的哪些燃烧腔室是非功能性的和/或非功能性燃烧腔室的数量。
参考图3B，示出了示出用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的示例性方法300'的流程图。方法300'是方法300的变体。相似的附图标记表示方法300和300'之间的对应的步骤。虽然本文参考图2的发动机12描述了方法300'，但这是出于示例目的。方法300'可以被应用于包括多个燃烧腔室的任何合适的直接喷射发动机，其中，每个燃烧腔室被构造用于接收燃料-空气混合物，该燃料-空气混合物在被点燃时使发动机产生输出功率。方法300'还可以被应用于任何合适的多端口喷射活塞发动机。
响应于在步骤302处检测到部分输出功率损失，方法300'继续评估燃烧腔室110中的至少一个。在步骤304处，减少至给定的一个燃烧腔室110的燃料喷射。减少至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射可以包括关闭至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射（即，将喷射到燃烧腔室的燃料量减少到基本为零）或者可以包括部分地减少至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射的燃料量（即，将喷射到燃烧腔室的燃料量减少到非零值）。例如，控制信号可以被发送到燃料喷射系统，这继而使发动机12中的一个或更多个燃料喷射器关闭至给定的燃烧腔室的燃料喷射。因此，在该示例中，当给定的燃烧腔室通常将接收燃料喷射时（例如，在压缩阶段结束时），省略至给定的燃烧腔室的燃料喷射。其它的燃烧腔室仍将接收燃料喷射。作为另一示例，可以将控制信号发送到燃料喷射系统，这继而使发动机12中的一个或更多个燃料喷射器部分地减少至给定的燃烧腔室的燃料喷射的燃料量。因此，在该示例中，当给定的燃烧腔室通常将接收具有给定量的燃料喷射时（例如，在压缩阶段结束时），将给定的燃料量的一部分提供至给定的燃烧腔室。其它的燃烧腔室仍将接收燃料喷射。
在步骤306处，监测表示发动机的输出功率的发动机参数，如本文献中其它地方所描述的。在步骤308处，如本文献中其它地方所描述的，方法300'确定是否已经发生了发动机参数的变化。对于方法300'，当至给定的燃烧腔室的燃料喷射减少时，执行步骤308。因此，可以将减少燃料喷射之前的发动机参数与减少燃料喷射之后的发动机参数进行比较，以确定是否已经发生了发动机参数的变化。
在步骤310处，如果已经发生了发动机参数的变化（例如，减小），则确定给定的燃烧腔室是功能性的。在该情况下，发动机参数的变化（例如，减小）表示发动机12的输出功率已经改变（例如，减小）。因此，可以确定发动机12的输出功率已经改变（例如，减小）。在步骤312处，当确定给定的燃烧腔室为功能性的时，通过重新打开至给定的燃烧腔室的燃料喷射来恢复至给定的燃烧腔室的燃料喷射。然后可以评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室。
在步骤320处，如果没有发生发动机参数的变化（例如，没有减小），则确定给定的燃烧腔室是非功能性的。在该情况下，发动机参数没有改变（例如，没有减小）表示发动机12的输出功率没有改变（例如，没有减小）。因此，可以确定发动机12的输出功率没有改变（例如，没有减小）。在步骤322处，当确定给定的燃烧腔室是非功能性的时，中断至给定的燃烧腔室的燃料喷射。例如，当在步骤304处关闭至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射时，则步骤322包括将至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射保持关闭。作为另一示例，当在步骤304处部分地减少至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射的燃料量时，则步骤322包括关闭至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射。
响应于在步骤302处检测到部分输出功率损失，方法300'可以评估（例如，顺序地）所述多个燃烧腔室110中的每一个燃烧腔室，以通过针对燃烧腔室110中的每一个燃烧腔室执行步骤304、306、308、320和322或执行步骤304、306、308、310和312来执行诊断检查。因此，方法300'可以在步骤312或步骤322之后返回到步骤304，以针对燃烧腔室110中不同的燃烧腔室重复方法300'，直到评估了每个燃烧腔室。因此，方法300'可以基于在步骤320处被确定为非功能性的一个或更多个燃烧腔室来确定哪些燃烧腔室110是非功能性的和/或非功能性燃烧腔室的数量。应当理解，可期望的是，执行方法300'极短的持续时间（即，快速地发生），以便避免可能由于中断至功能性燃烧腔室的燃料而其它的一个或更多个腔室是非功能性的而导致的显著的且不必要的功率损失。
在一些实施例中，在步骤302处，可以基于部分输出功率损失确定非功能性燃烧腔室的估计数量。可以根据检测到的部分输出功率损失量以及燃烧腔室110的总数量来确定非功能性燃烧腔室的估计数量。例如，当发动机12具有三个（3）燃烧腔室110并且如果部分输出功率损失为约三分之一（1/3）功率损失时，则非功能性燃烧腔室的数量估计为一（1）。作为另一示例，当发动机12具有三个（3）燃烧腔室110并且如果部分输出功率损失为约三分之二（2/3）功率损失时，则非功能性燃烧腔室的数量估计为二（2）。
在一些实施例中，在步骤308处，当发动机参数相比于减小至给定的燃烧腔室的燃料喷射之前的发动机参数减小预期量时，可以检测到发动机参数的减小。可以根据在减少至给定燃烧腔室的燃料喷射之前的部分输出功率损失（或估计的非功能性燃烧腔室的数量）、燃烧腔室110的数量和/或发动机参数来确定发动机参数减小的预期量。例如，当发动机12具有三个（3）燃烧腔室110并且在步骤302处估计非功能性燃烧腔室的数量为一（1）时，在关闭至功能性燃烧腔室的燃料喷射时预期得到约一半（1/2）的发动机参数（例如，输出功率）的减少。因此，在该示例中，在关闭至给定的燃烧腔室的燃料喷射之前，预期量为发动机参数的约一半（1/2）。在一些实施例中，可以根据由每个燃烧腔室110产生的功率的估计来确定发动机参数减小的预期量。例如，可以基于功率需求、节气门位置和/或扭矩需求确定由每个燃烧腔室110产生的功率的估计。因此，发动机参数减小的预期量可以是每个燃烧腔室110的估计功率。在其中燃烧腔室被构造成输送相对于至少一个其它的燃烧腔室不同的扭矩和/或功率的情况下，可以知道发动机参数减少的预期量。
在一些实施例中，在步骤302处，检测发动机12的部分输出功率损失包括监测发动机参数并检测发动机参数低于第一阈值。可以将第一阈值设定为在发动机参数改变之前的发动机参数的百分比（例如，90%）。可以评估扭矩需求以确定当发生发动机参数的变化时扭矩需求是基本恒定的。第一阈值可以是任何合适的值，并且可以根据实际实施方式而变化。
在一些实施例中，在步骤308处，确定是否已经发生了发动机参数的变化包括监测发动机参数以检测发动机参数低于第二阈值。可以将第二阈值设定为在减少至给定的燃烧腔室的燃料喷射之前的发动机参数的百分比（例如，75%）。可以根据在步骤302处确定的燃烧腔室的数量和/或部分输出功率损失的量来设定第二阈值。第二阈值可以是任何合适的值，并且可以根据实际实施方式而变化。
在一些实施例中，步骤308包括：确定在减少燃料喷射之前发动机参数的值与在减少燃料喷射之后发动机参数的值之间的差；当所述差超过第三阈值时，确定已经发生了变化（例如，减少）；并且如果所述差没有超过第三阈值，则没有发生变化（例如没有减少）。可以基于在减少至给定的燃烧腔室的燃料喷射之前的发动机参数设定该第三阈值。可以根据在步骤302处确定的燃烧腔室的数量和/或部分输出功率损失的量来设定第三阈值。第三阈值可以是任何合适的值，并且可以根据实际实施方式而变化。因此，在步骤310处，如果发动机参数的变化（例如，减小）超出发动机参数的可接受变化量，则可以将给定的燃烧腔室确定为功能性的。类似地，在步骤320处，如果存在发动机参数的可接受变化量内的发动机参数的变化（例如，减小），则可以将给定的燃烧腔室确定为非功能性的。
在一些实施例中，当发动机12是包括多个转子（其中，每个转子具有用于密封多个燃烧腔室的顶部密封件）的旋转发动机时，方法300'还可以包括检测顶部密封件的故障和/或确定哪个顶部密封件已经失效。
方法300、300'可以基于在步骤302处的部分输出功率损失以及燃烧腔室110的数量来检测旋转发动机的顶部密封件的故障。例如，当发动机12具有三个（3）燃烧腔室110并且如果部分输出功率损失为约三分之二（2/3）功率损失时，则方法300'可以检测到顶部密封件的故障，这是因为顶部密封件被用于使两个（2）单独的燃烧腔室相对于彼此密封。
方法300、300'可以基于在步骤302处估计的或从步骤320确定的非功能性燃烧腔室的数量来检测顶部密封件的故障。例如，当发动机12具有三个（3）燃烧腔室110时并且如果两个（2）燃烧腔室是非功能性的，这可能表示顶部密封件已经失效。
方法300、300'可以基于在步骤320处确定的非功能性燃烧腔室来确定哪个顶部密封件已经失效。处于评估的给定燃烧腔室可以被限定为两个（2）顶部密封件128之间的腔室。因此，在步骤320处确定非功能性燃烧腔室可以表示该燃烧腔室的两个（2）顶部密封件128中的一个（1）的故障。当在步骤320处确定两个（2）相邻的燃烧腔室为非功能性的时，这可能表明两个（2）相邻的燃烧腔室之间的顶部密封件的故障。
在一些实施例中，方法300、300'还包括调节一个或更多个发动机控制参数，其包括但不限于燃料喷射的正时以及轨道压力。例如，方法300、300'还包括响应于检测到燃烧腔室中的至少一个为非功能性的而调节至发动机12的燃料喷射的正时。作为另一示例，方法300、300'还包括响应于检测到燃烧腔室中的至少一个为非功能性的而调节发动机12的轨道压力。在一些实施例中，方法300、300'确定是否认为改变燃料喷射的正时和/或轨道压力是安全的。应当理解，功率损失可能不是永久性的，并且可以通过调节一个或更多个发动机控制参数来至少部分地重新获得。例如，在由于延迟燃烧并且不一定是硬件损坏而发生熄火的通风口中，可以提前喷射正时和/或可以增加轨道压力以试图重新获得对给定的燃烧腔室中的燃烧过程的控制。这是电子控制喷射器和燃料轨道压力的示例。
在一些实施例中，方法300、300'可以确定至少一个发动机部件的故障，所述发动机部件是诸如损坏的子腔室、损坏的电热塞、污染的燃料喷射器、断裂的转子、转子熄火、断裂的活塞头、故障的喷射器以及污染的火花塞中的一个或更多个。例如，发动机部件的每个故障可以具有可以从一个或更多个发动机参数确定的特征（signature），所述发动机参数是诸如金属温度、排气气体温度、速度、扭矩、它们的时间导数和/或任何其它合适的发动机参数。可以测量一个或更多个发动机参数，可以从一个或更多个发动机参数生成特征，可以将生成的特征与存储在数据库中的特征进行比较，并且可以在生成的特征对应于所存储的表示发动机部件的故障的特征时确定发动机部件的故障。
应当理解，响应于发动机12的硬件和/或部件故障，通过根据方法300、300'关闭至一个或更多个非功能性燃烧腔室的燃料，可以最大化功率和/或燃料效率。
尽管本文参考旋转发动机描述了方法300、300'，但是该方法300可以被应用于其它类型的发动机。在一些实施例中，发动机12可以是辅助功率单元（APU）。在一些实施例中，发动机12是直喷式发动机。
参考图4，方法300、300'可以通过使用计算装置400来实施，计算装置400包括处理单元412和存储器414，存储器414具有存储在其中的计算机可执行指令416。处理单元412可以包括任何合适的装置，该装置被构造成实施系统，使得指令416在由计算装置400或其它可编程设备执行时可以使得如本文所描述的方法300、300'的功能/动作/步骤被执行。处理单元412可以包括例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理（DSP）处理器、中央处理单元（CPU）、集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）、可重构处理器、其它合适编程或可编程的逻辑电路、或其任何组合。
存储器414可以包括任何合适的已知或其它机器可读的存储介质。存储器414可以包括非瞬态计算机可读存储介质，其例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、设备或装置、或者前述的任何合适的组合。存储器414可以包括定位在装置内部或外部的任何类型的计算机存储器的合适组合，所述计算机存储器是例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光盘只读存储器（CDROM）、电光存储器、磁光存储器、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、以及电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、铁电RAM（FRAM）等。存储器414可以包括适合于可恢复地存储可由处理单元412执行的机器可读指令416的任何存储器件（例如，装置）。在一些实施例中，计算装置400可以实施为全权数字式发动机控制器（FADEC）或其它类似装置的一部分，其它类似装置包括电子发动机控制器（EEC）、发动机控制单元（ECU）等。
本文所描述的用于检测至少一个非功能性燃烧腔室的方法和系统可以以高级程序或面向对象的编程或脚本语言或其组合来实施，以用于与计算机系统通信或协助计算机系统的操作，例如计算装置400。替代性地，用于检测至少一个非功能性燃烧腔室的方法和系统可以用汇编或机器语言实施。该语言可以是编译或解释语言。用于实施用于检测至少一个非功能性燃烧腔室的方法和系统的程序代码可以被存储在存储介质或装置上，例如ROM、磁盘、光盘、闪存驱动器或任何其它合适的存储介质或装置。程序代码可以由通用或专用可编程计算机读取，用于在计算机读取存储介质或装置以执行本文所描述的程序时配置和操作计算机。用于检测至少一个非功能性燃烧腔室的方法和系统的实施例还可以被认为是通过其上存储有计算机程序的非瞬态计算机可读存储介质来实施。该计算机程序可以包括计算机可读指令，该计算机可读指令使计算机（或者在一些实施例中，计算装置400的处理单元412）以特定和预先限定的方式操作以执行本文所描述的功能。
计算机可执行指令可以呈现许多形式，其包括由一个或更多个计算机或其它装置执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。通常，在各种实施例中，可以根据需要组合或分发程序模块的功能。
参考图5，框图示出了根据实施例的用于非功能性燃烧腔室检测的系统。在该示例性实施例中，从发动机12获得发动机参数（例如，发动机12的输出功率或扭矩），如本文献中其它地方所描述的。计算装置400实施方法300'。发动机参数监测模块502根据方法300'的步骤302确定发动机12的部分输出功率损失。在该示例中，发动机参数监测模块502在步骤306处还被用于监测发动机参数并在步骤308处确定是否发生发动机参数的减小。非功能性腔室检测模块504根据方法300'的步骤310和320检测给定的燃烧腔室是功能性的还是非功能性的。燃料喷射控制模块506根据方法300'的步骤304、322和312控制至燃烧腔室的燃料喷射。在该示例中，燃料喷射控制模块将信号发送到燃料喷射系统50。燃料喷射系统50控制至发动机12的燃料喷射，如本文献中的其它地方所描述的。模块502、504、506的构造可以根据实际实施方式而变化。
以上描述旨在表示仅仅是示例性的，并且本领域技术人员将认识到，在不脱离所公开的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例作出改变。根据本公开的综述，本领域技术人员还将显而易见到落入本发明范围内的仍其它修改。
用于检测至少一个非功能性燃烧腔室的方法和系统的各个方面可以单独使用、组合使用、或者在前面所描述的实施例中没有具体讨论的各种布置结构中使用，并且因此不限于其应用于在前面描述中阐述的或在附图中示出的部件的细节和布置结构。例如，在一个实施例中描述的方面可以以任何方式与在其它实施例中描述的方面组合。尽管已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的其更广泛方面的情况下，可以作出改变和修改。所附权利要求的范围不应受到在示例中阐述的实施例的限制，而应被给予与整个说明书一致的最广泛的合理解释。

Claims (20)

1.一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的方法，所述发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，所述燃料-空气混合物在被点燃时使所述发动机产生输出功率，所述方法包括：
响应于检测到所述发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估所述多个燃烧腔室中的一个：
减少至所述燃烧腔室的燃料喷射；
监测表示所述发动机的输出功率的发动机参数；
在减少至所述燃烧腔室的燃料喷射时，确定是否已经发生了发动机参数的减小；
如果已经发生了发动机参数的减小，则恢复至所述燃烧腔室的燃料喷射并评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室；并且
如果没有发生发动机参数的减小，则确定所述燃烧腔室是非功能性的并且中断至所述燃烧腔室的燃料喷射。
2.如权利要求1所述的方法，其中，减少至所述燃烧腔室的燃料喷射包括将喷射到所述燃烧腔室中的燃料量减少到基本为零，从而关闭至所述燃烧腔室的燃料喷射。
3.如权利要求2所述的方法，其中，中断至所述燃烧腔室的燃料喷射包括使得至所述燃烧腔室的燃料喷射保持关闭。
4.如权利要求1到3中任一项所述的方法，还包括在中断至所述燃烧腔室的燃料喷射之后评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室。
5.如权利要求4所述的方法，其中，重复所述方法直到已经评估了所有的燃烧腔室。
6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，监测所述发动机参数包括监测所述发动机的输出功率。
7.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，监测所述发动机参数包括监测所述发动机的输出扭矩和所述发动机的输出轴的旋转速度中的至少一个。
8.如权利要求1到7中任一项所述的方法，还包括：响应于检测到所述燃烧腔室是非功能性的，调节至所述发动机的燃料喷射的正时与所述发动机的轨道压力中的至少一个。
9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，所述发动机是包括多个转子的旋转发动机，每个转子具有用于密封所述多个燃烧腔室的顶部密封件，所述方法还包括在两个相邻的燃烧腔室被确定为非功能性时，检测给定的顶部密封件的故障。
10. 一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的系统，所述发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，所述燃料-空气混合物在被点燃时使所述发动机产生输出功率，所述系统包括：
至少一个处理单元；和
非瞬态计算机可读存储器，所述非瞬态计算机可读存储器具有存储在其上的程序指令，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行以用于：
响应于检测到所述发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估所述多个燃烧腔室中的一个：
减少至所述燃烧腔室的燃料喷射；
监测表示所述发动机的输出功率的发动机参数；
在减少至所述燃烧腔室的燃料喷射时，确定是否已经发生发动机参数的减小；
如果已经发生发动机参数的减小，则恢复至所述燃烧腔室的燃料喷射并评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室；并且
如果没有发生发动机参数的减少，则确定所述燃烧腔室是非功能性的并且中断至所述燃烧腔室的燃料喷射。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于减少至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射，这包括将喷射到所述至少一个燃烧腔室中的燃料量减少到基本为零，从而关闭至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于中断至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射，这包括使得至所述至少一个燃烧腔室的燃料喷射保持关闭。
13.如权利要求10到12中任一项所述的系统，其中，所述程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于在中断至所述燃烧腔室的燃料喷射之后评估所述多个燃烧腔室中的另一燃烧腔室。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于重复所述评估，直到已经评估了所有的燃烧腔室。
15.如权利要求10到14中任一项所述的系统，其中，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于监测所述发动机的输出功率。
16.如权利要求10到14中任一项所述的系统，其中，所述程序指令可由所述至少一个处理单元执行，以用于监测所述发动机的输出扭矩和所述发动机的输出轴的旋转速度中的至少一个。
17.如权利要求10到16中任一项所述的系统，其中，所述程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于响应于检测到所述燃烧腔室是非功能性的而调节至所述发动机的燃料喷射的正时与所述发动机的轨道压力中的至少一个。
18.如权利要求10到17中任一项所述的系统，其中，所述发动机是包括多个转子的旋转发动机，每个转子具有用于密封所述多个燃烧腔室的顶部密封件，所述程序指令还可由所述至少一个处理单元执行，以用于在两个相邻的燃烧腔室被确定为非功能性时检测给定的顶部密封件的故障。
19.一种用于检测发动机的至少一个非功能性燃烧腔室的方法，所述发动机包括多个燃烧腔室，每个燃烧腔室用于接收燃料-空气混合物，所述燃料-空气混合物在被点燃时使所述发动机产生输出功率，所述方法包括：
响应于检测到所述发动机的部分输出功率损失，通过如下来评估所述多个燃烧腔室中的一个：
监测表示所述燃烧腔室的输出功率的发动机参数；
确定是否已经发生了发动机参数的变化；并且
如果没有发生发动机参数的变化，则确定所述燃烧腔室是非功能性的并中断至所述燃烧腔室的燃料喷射。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述发动机参数是所述燃烧腔室的金属温度。
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