CN111183274A - 燃烧系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文所公开的实施例涉及内燃机、包括这种内燃机的燃烧系统以及用于控制该内燃机的操作的控制器。该内燃机可以包括一个或多个机构，该一个或多个机构用于将燃料、空气、燃料‑空气混合物或其组合直接喷入一个或多个气缸，并且该控制器可以操作或指导这种机构的操作。

Description

燃烧系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月6日提交的申请号为62/529,462的美国临时申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开涉及一种可以以气体燃料、液体燃料、固体燃料或其组合来运作的内燃机。

通常，内燃机可以具有许多配置和尺寸。例如，内燃机可以具有多种活塞布局，比如直列式配置、平面(也称为水平对置式)配置、和V型配置。此外，内燃机可以具有转子式配置。改进内燃机的配置和/或运作可以导致改善的或更有效的运作、提高使用寿命、降低运作成本等。

因此，内燃机的用户和制造商继续寻求其改进。

发明内容

本文所描述的实施例涉及一种内燃机，该内燃机包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，该能量转换机构用于将在燃料的燃烧期间产生的能量转换成该输出轴上的机械输出(例如，将该燃烧室中的压力增加转换成该输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入该燃烧室，并且燃烧反应使得该燃烧室中的压力增加；该发动机可以包括一个或多个能量转换机构，该一个或多个能量转换机构配置为将该燃烧室中增加的压力转换为机械能，例如，该输出轴的旋转。

在一个实施例中，燃烧系统包括发动机和可操作地耦合至发动机的控制器。发动机包括一个或多个燃烧室，该一个或多个燃烧室中的每个包括一个或多个喷射口和排气口。发动机还包括一个或多个喷射器，该一个或多个喷射器中的每个与一个或多个喷射口中的相应喷射口连通。该一个或多个喷射器中的每个配置为将至少一定量的空气喷入该一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以用于燃烧反应，该燃烧反应使得一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内的压力增加。发动机还包括一个或多个能量转换机构，所述一个或多个能量转换机构中的每个定位在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内，并且配置为将在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中的压力增加转换为机械能。发动机还包括输出轴，该输出轴配置为响应于由一个或多个能量转换机构生成的机械能而运动。发动机还包括至少一个排气门，该至少一个排气门与一个或多个燃烧室中的每个的排气口连通。发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片中的至少一个。控制器配置为至少部分地基于由控制器接收的一个或多个输入，来确定通过与至少一个燃烧室连通的一个或多个喷射器待喷入该一个或多个燃烧室中的至少一个燃烧室的空气的量。控制器还配置为致动与至少一个燃烧室连通的一个或多个喷射器，以至少将一定量的空气喷入至少一个燃烧室。

在另一个实施例中，公开了一种控制燃烧发动机的燃烧的方法。该方法包括：借助可操作地耦合至燃烧发动机的控制器，接收与该燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入。该方法还包括：借助控制器，至少部分地基于一个或多个输入，至少确定通过与燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量，该燃烧发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片。该方法还包括：借助控制器，致动一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的至少一个喷射器，以喷射至少为一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室确定的空气的量。

所公开的实施例中的任何实施例的特征可以不受限制地相互结合使用。此外，通过考虑以下详细描述和附图，本公开的其他特征和优点对本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

附图示出了若干个实施例，其中以相同附图标记指代附图中所示出的不同视图或实施例中的相同或相似的元件或特征。

图1是根据一个实施例的内燃机的前等距视图；

图2是图1的内燃机的侧视图；

图3是图1的内燃机的后等距视图；

图4是图1的内燃机的局部纵向剖视图；

图5是图1的内燃机的局部横向剖视图；

图6是根据一个实施例的燃料系统的示意性框图；

图7是根据另一个实施例的燃料系统的示意性框图；

图8是根据一个实施例的空气系统的示意性框图；

图9是根据一个实施例的控制内燃机的操作的方法的流程图；

图10是根据另一个实施例的控制内燃机的操作的方法的流程图；

图11是根据另一个实施例的控制内燃机的操作的方法的流程图；

图12是根据一个实施例的内燃机的气缸的局部剖视图；以及

图13是根据一个实施例的控制器的框图。

具体实施方式

本文所描述的实施例涉及一种内燃机，该内燃机包括至少一个燃烧室、输出轴和能量转换机构，该能量转换机构用于将在燃料的燃烧期间产生的能量转换成该输出轴上的机械输出(例如，将该燃烧室中的压力增加转换成该输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入该燃烧室，并且燃烧反应使得该燃烧室中的压力增加；该发动机可以包括一个或多个能量转换机构，该一个或多个能量转换机构配置为将该燃烧室中增加的压力转换为机械能，例如，该输出轴的旋转。

通常，不同实施例中的燃烧室和/或能量转换机构可以变化。例如，内燃机可以包括一个或多个气缸和相应的活塞，该一个或多个气缸和相应的活塞可以限定或形成内燃机的燃烧室。能量转换机构可以包括活塞，该活塞可响应于燃料和空气混合物的燃烧在气缸中活动。该活塞可以可旋转地安装在输出轴上(例如，在曲轴上)，使得其直线/往复运动(例如，在二冲程循环或四冲程循环中)可以被转换成曲轴的旋转。可选地或附加地，发动机可以包括直线输出机构，该直线输出机构可以响应于燃烧室中的燃烧和/或压力增加而直线和/或往复运动。

可选地或附加地，内燃机可以是转子发动机(例如，汪克尔发动机等)，并且可以包括至少部分由非往复式机构形成或限定的燃烧室，该非往复式机构可以将燃烧期间产生的能量转换成输出轴的旋转。例如，发动机的燃烧室可以由转子和壳体形成或限定并位于转子和壳体之间(例如，对于汪克尔发动机而言)。因此，例如，能量转换机构可以包括转子，该转子可以响应于在燃料的燃烧期间和/或在燃料的燃烧后壳体中产生的压力增加而使输出轴旋转。

在某些情况下，在包括一个或多个活塞的往复式内燃机的四冲程循环中，空气和燃料可以随着活塞下降而进入气缸的上端，并且可以随着活塞在其向上冲程期间的上升而被压缩。该混合物在气缸中被点燃和燃烧，该气缸迫使活塞开始其下一个向下冲程。最后的向上冲程排出燃烧生成的气体，并在此之后，下一个进气冲程开始。通常，空气通过一个或多个进气门进入发动机的燃烧室，该一个或多个进气门在活塞的向下冲程期间可以打开。此外，燃料被输送到气缸中，并且在进气门关闭后，上述循环开始。

在常规发动机中，每个气缸可以具有由进气门控制的至少一个燃料-空气进气口和也可以由排气门控制的用于排气的至少一个排气口。一些常规发动机可以具有两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。通常，在发动机的循环期间，进气门和/或排气门可以在精确时刻打开和关闭，这会涉及复杂的正时连接件(例如，皮带、链条等)和可以致动进气门和/或排气门的凸轮。例如，正时皮带可以将发动机的曲轴连接至凸轮轴，该凸轮轴可以基于曲轴的旋转和相应气缸中的活塞的位置来打开和关闭进气门和/或排气门(即，根据活塞位置，定时打开和关闭进气门和排气门)。一些常规发动机可以包括电子控制的和/或电子操作的进气门和/或排气门。

在某些情况下，常规发动机可以具有汽油直喷(Gasoline Direct Injection，GDI)系统，在该GDI系统中燃料喷射器可以将燃料直接喂入气缸。具有GDI系统的常规发动机可以包括进气门(例如，菌形气门或杆形气门)和排气门，该进气门可以打开用于空气进入，该排气门可以打开用于气体排出。因此，这种发动机可以具有正时机构和凸轮轴以在发动机的循环期间定时打开和关闭进气门和排气门。

通常，如上所述，根据本文所述的一个或多个实施例的内燃机包括一个或多个燃烧室(例如，内燃机可以具有一个或多个气缸，该气缸可以包括燃烧室，并且可以以任何合适的方式布置并且可以具有任何合适的尺寸)。在一个实施例中，燃烧系统包括一个或多个机构，所述机构用于将燃料、空气、燃料-空气混合物或其组合喷入内燃机的一个或多个燃烧室(例如，喷入诸如汪克尔发动机等的转子发动机的气缸、燃烧室)。此外，在一些示例中，在内燃机的操作期间，可以精确地测量和/或控制以及调整所喷射的燃料、空气、燃料-空气混合物或其组合的量。虽然本文一般地引用“空气”，但应当理解，任何合适的氧化剂(例如，氧气(O₂))均可以与燃料混合和/或被喷入气缸。

此外，在一些实施例中，减少内燃机中的移动部件(与常规燃烧发动机相比)可以减少操作期间的机械损失(例如，由多个部件的摩擦引起的损失)、减小内燃机的重量、和/或提高其效率。例如，在一些实施例中，内燃机没有以下中的至少一个或多个：节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带、垫片、发动机的气缸上的空气进气门或空气进气口。附加地或可选地，在至少一个实施例中，内燃机的制造和/或在操作期间的维护可以更简单或更便宜。

在一个实施例中，内燃机包括一个或多个燃料喷射器以将燃料直接喷入燃烧室(例如，喷入气缸)。此外，在一些实施例中，内燃机包括一个或多个空气喷射器，该空气喷射器可以将空气直接喷入燃烧室(例如，喷入内燃机的气缸)。例如，与常规发动机相对比，本文所述的内燃机可以不具有用于打开和/或关闭进入燃烧室的气流的进气门。因此，在一些实施例中，内燃机中的每一个空气口都耦合至相应的空气喷射器，例如空气喷射口。在这种实施例中，除了气缸上的空气喷射口之外，不需要额外的空气口，因为不存在用于使环境空气能够经由活塞在燃烧室中的进气冲程而吸入燃烧室中的空气进气门。例如，一个或多个喷射器中的每个配置为在不借助由来自发动机的空气进气冲程提供的空气的情况下，将至少一定量的空气或其他氧化剂喷入一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以进行燃烧反应。

根据一个或多个实施例，空气喷射器可以独立于燃烧室的状态而操作(例如，独立于活塞位置和/或曲轴的旋转)。例如，在燃烧循环的某些部分期间，内燃机可以将燃烧室中的燃料和/或空气压缩(例如，在活塞的向上冲程期间)。换句话说，在燃烧循环期间的任何时候(例如，当活塞位于气缸的任何合适的位置处时)，空气、燃料、燃料-空气混合物可以被喷入燃烧室。

在一个实施例中，内燃机包括一个或多个排气口，用于将燃烧气体排出燃烧室。在一些操作条件下，排气口可以独立于输出轴的旋转操作(例如，独立于曲轴的旋转和/或在气缸中活塞位置的往复运动)。例如，气缸中的一个、一些或每个可以包括专用排气口，并且排气门(例如，电动气门)可以控制来自相应气缸的通过排气口的废气流。

在至少一个示例中，内燃机的气缸中的一个、一些或每个可以包括燃料喷射口、空气喷射口和排气口，该燃料喷射口、空气喷射口和排气口中的每个与各自的气缸流体连通。更具体地，燃料可以通过燃料喷射口喷入气缸，空气可以通过空气喷射口喷入气缸，以及废气可以通过排气口排出气缸。如上所述，在相应口处的对燃料喷射、空气喷射和气体排出进行控制的阀可以相互独立地操作。此外，可以在空气和/或燃料喷射前确定和/或预设喷入燃烧室的空气和/或燃料的量。

例如，在空气喷射口处的一个或多个气门或喷射器可以打开所选定的(例如，计算得到的)和/或预定的时间量，以将所选定的(例如，计算得到的)和/或预定的空气的量喷入气缸(例如，气门可以电操作或电磁操作、液压操作等)。在一些实施例中，内燃机的一个、一些或所有气缸可以具有多个燃料喷射口、多个空气喷射口、多个排气口或其组合。

如上所述，在一些实施例中，内燃机包括往复式活塞，在燃烧循环期间，该往复式活塞可以在相应气缸中往复运动。通常，活塞在气缸中的往复运动可以产生曲轴的旋转。因此，曲轴的每分钟转数(RPM)可以与活塞在发动机的一个、一些或所有气缸的往复数目或循环数目成比例。在常规发动机中，弹簧加载气门的打开和/或关闭可以限制活塞在气缸中循环的频率(例如，当气门的打开频率增加时，用于关闭气门的弹簧可能不能将气门关闭合适的时间量和/或气门可能变得脱离)；这可能反而限制用于常规发动机的RPM的操作范围。然而，相比之下，应当理解的是，本文所述的内燃机可以在任何合适的RPM范围下操作。例如，将空气直接喷入内燃机的气缸(并且不存在气门和弹簧)可以便于发动机以较高的RPM操作(与常规发动机(例如，具有相似数目的气缸和/或排量(displacement))相比)。

图1是根据一个实施例的内燃机10的前等距视图。在所示的实施例中，发动机10包括缸体12，该缸体12具有沿直线布置的6个直列式气缸，其至少部分限定了发动机10的燃烧室。然而，应当理解，发动机可以具有任何数目的气缸和任何合适的气缸布置，如上所讨论的(例如，V型、转子式、水平对置式等)。

如上所述，通常，发动机10包括燃烧室，即用于在其内燃烧燃料的机构，以及用于将燃烧期间产生的能量转换为机械能(例如，输出轴的旋转)的机构。例如，虽然发动机10的燃烧室由气缸和相应的活塞限定，但还应当理解，发动机可以具有任意数量任何合适配置的燃烧室。在一些实施例中，发动机可以具有多个由单个气缸驱动和/或在单个气缸中操作的活塞(例如，2个、3个等)，这些活塞可以共同地限定燃烧室。此外，如上所述，在一个或多个实施例中，发动机可以是非往复式发动机和/或无活塞式发动机，并且可以将燃烧期间产生的压力直接转换成旋转运动(例如，波转子发动机、汪克尔发动机等)。

如上所述，发动机可以包括输出轴。例如，发动机10包括曲轴13，该曲轴13可以可旋转地定位在缸体12中和/或固定至缸体12。此外，如下文更详细地描述，在一些实施例中，活塞在相应气缸中往复运动，以产生曲轴13的旋转。在一些示例中，活塞可旋转地连接至曲轴13，并且其往复运动产生曲轴13的相应旋转。通常，曲轴13可以连接至任何数量的合适的装置或系统，并且可以向其提供旋转动力。

在一个实施例中，活塞在气缸中的往复运动由气缸中的燃料和氧化剂(例如，空气)的燃烧产生。例如，在燃烧期间，气缸至少部分地密封，由燃烧产生的压力向相应的活塞施加力，从而使其做直线运动和往复运动(如上所述)。例如，发动机10包括连接至缸体12或与缸体12一体的气缸盖14，并且气缸盖14和缸体12以在燃料和空气在气缸中燃烧期间可以形成基本的气密环境的方式共同地密封或关闭气缸。

在一些示例中，为便于缸体12和气缸盖14之间进行密封，可以在两者之间设置盖衬垫。然而，应当理解，发动机可以具有任何数量的合适的配置，并且在某些情况下，可以不需要盖衬垫。例如，缸体12和气缸盖14可以一体形成。

如上所述，空气、燃料、燃料-空气混合物或其组合可以被直接喷入气缸中的一个或多个。例如，发动机10包括燃料管路24，燃料管路24与相应气缸可操作地连接，使得燃料可以通过燃料管路喷射并且直接喷入气缸。应当理解，一个、一些或所有气缸可以包括任何合适数量的可操作地连接至气缸的燃料管路。

在一个实施例中，发动机10包括燃料传感器28(例如，辛烷传感器)。在至少一个示例中，燃料传感器28可操作地连接至燃料管路24以检测其内的燃料的类型。因此，例如，发动机可以接收任何合适的燃料(例如，可以被传感器28检测和/或识别的任何燃料)。例如，燃料传感器28可以区分汽油(石油)、乙醇、柴油、液化天然气(Liquefied natural gas，LNG)、液化石油气(Liquefied petroleum gas，LPG)、氢气等。应当理解，一个、一些或所有燃料管路24可以包括单独的燃料传感器28。在一个实施例中，燃料传感器28可以配置为检测汽油和/或相似类型的燃料中乙醇的量。

在一些实施例中，如下文更详细地描述，发动机10包括控制机构，该控制机构用于调节从燃料管路24进入相应气缸的燃料的流动或喷射。例如，发动机可以包括可以定位在燃料管路24和气缸之间的阀、燃料喷射器等(例如，燃料管路24可以连接至相应的燃料喷射器，该燃料喷射器可以调节进入气缸的燃料的供应和/或喷射)。

在一些实施例中，发动机10包括可操作地连接至相应的气缸的空气管路26。应当理解，一个、一些或所有气缸可以包括可操作地连接至气缸的一个或多个空气管路。空气管路26可以将一种或多种氧化剂供应到发动机10的气缸中。如下所述，发动机可以包括用于控制从空气管路26进入气缸的氧化剂的流动或供应的一个或多个机构(例如，气门、空气喷射器等)。通常，任何数量的合适的氧化剂(例如，空气)可以被直接喷入气缸。例如，类似于燃料喷射器，气门或空气喷射器可以定位在空气管路26和气缸之间，并且可以调节进入气缸的空气的供应或喷射(例如，空气管路26可以可操作地连接至相应的空气喷射器，该空气喷射器可以调节从空气管路26进入气缸的空气流)。

在一个实施例中，空气管路26连接至进气歧管16，并且可以接收来自进气歧管16的空气。应当理解，一个、一些或所有空气管路可以连接至进气歧管16，并且可以接收来自进气歧管16的空气。可选地，一个或多个空气管路可以连接至任何数量的合适的氧化剂源(例如，直接连接至压缩机、储存罐或储存装置等)。在任何情况下，空气管路26可以将空气供应到发动机10的气缸中。

如下文更详细地描述，进气歧管16可以将空气分配至与其连接的各个空气管路26(例如，进气歧管16中的空气可以是压缩的)。换句话说，在至少一个实施例中，空气管路26可以连接至压缩空气源。然而，应当理解，与空气管路26连接的特定的压缩空气源可以因不同实施例而变化(例如，压缩空气源可以包括压缩空气罐)。

通常，进气歧管16形成外壳，该外壳配置为包含空气并将空气分配至空气管路26。在一些实施例中，进气歧管16具有末端封闭的大致管状圆柱形。然而，应当理解，进气歧管可以具有任何数量的合适的形状和/或尺寸(例如，矩形截面形状等)。在任何情况下，空气可以被供应至进气歧管16中，并且因此可以被进一步分配至与进气歧管16连接的空气管路26。

在一些实施例中，压缩机18可操作地连接至进气歧管16，以向其供应空气(例如，压缩空气)，空气通过空气管路26被进一步分配至气缸中。通常，压缩机18可以是任何合适的可以独立于发动机10的操作而操作的压缩机(例如，压缩机18可以是电动的)。附加地或可选地，压缩机18可以至少部分通过曲轴13的旋转或由曲轴13的旋转而驱动或操作。在任何情况下，压缩机18可以压缩空气并且可以将压缩空气供应至进气歧管16。

在一些实施例中，发动机可以包括一个或多个气缸，该一个或多个气缸配置为和/或专用于压缩空气，该空气将可以供应至空气管路26、进气歧管16、空气喷射器(下文更详细地所描述的)、或以上的组合。例如，发动机可以包括一个或多个气缸，该一个或多个气缸与外部环境流体连通并且与空气管路26、进气歧管16、空气喷射器(下文更详细地所描述的)、或以上的组合流体连通。相应的一个或多个活塞可以在气缸中运动或往复运动，以将空气引入其内并将空气在其内压缩。例如，气缸的内部空间可以是基本密封的，直至达到合适的压力，并且随后一个或多个气门可以打开，以允许压缩空气流入和/或流向空气管路26、进气歧管16、空气喷射器(下文更详细地所描述的)、或以上的组合。在一个实施例中，活塞可以以与发动机的动力活塞(例如，旋转曲轴的活塞，如下文所述)相似的方式连接至曲轴。换句话说，在一些实施例中，压缩机可以与发动机是一体的。

在一个或多个示例中，发动机可以包括一个或多个过滤器，该一个或多个过滤器可以提高供应到气缸中的空气的质量。例如，HEPA过滤器、水分离过滤器等可以定位在压缩机18和发动机的气缸之间(例如，在压缩机18和进气歧管16之间)。这种过滤器可以将进入发动机的进气歧管16和/或气缸的空气中的颗粒和/或液体移除。

根据至少一个实施例的发动机可以包括温度传感器，该温度传感器可以确定或测量空气在被喷入气缸之前的温度。例如，发动机10包括温度传感器17，温度传感器17可以感测进气歧管16中的空气的温度。在所示的实施例中，发动机10包括压力传感器19(例如，歧管绝对压力传感器(Manifold absolute pressure sensor，MAP))。例如，至少部分基于来自压力传感器19和/或温度传感器17的读数，控制器5可以以将所选定(例如，计算所得的)和/或预定的空气的量喷入气缸的方式来操作空气喷射器(下文所述的)。然而，应当理解，一个或多个传感器功能可以被包括在单个传感器中和/或一个或多个传感器可以被包括在单个外壳中。此外，在一些实施例中，发动机可以包括一个或多个不同的传感器或不包括传感器(例如，手动操作的和/或机电操作的)。

通常，如上所述，在燃料在发动机的燃烧室中燃烧后，所产生的气体从燃烧室中排出(例如，以允许附加的燃料和空气进入腔室)。例如，气缸中的活塞运动可以使废气通过一个或多个连接件从气缸中排出，并进入排气歧管20。因此，例如，发动机10包括排气连接件。更具体地，在一个实施例中，发动机10包括可操作地连接至气缸的排气歧管20，使得来自气缸的废气可以进入排气歧管20。

如下文更详细地描述，根据一个或多个实施例的发动机可以包括一个或多个排气门，该一个或多个排气门可以控制从气缸到排气歧管中的废气的流动。而且，通常，排气歧管可以类似于进气歧管。例如，排气歧管20具有管状和封闭端，这可以类似于气缸。然而，应当理解，排气歧管可以具有任何合适的形状和/或尺寸。

图2-图3分别示出了根据一个实施例的发动机10的侧视图和后等距视图。在所示的实施例中，排气管路50将排气歧管20连接至发动机10的气缸。然而，应当理解，在一些示例中，废气可以以任何数量的合适的方式从一个、一些或所有气缸中排出(例如，不进入排气管路和/或排气歧管)。在一个或多个实施例中，除了或代替本文所述的排气系统，发动机可以具有任何数量的合适的排气系统。

在所示的实施例中，发动机10包括排气门52，排气门52可操作地连接至相应的排气管路50以控制废气从气缸流出。例如，排气门52可以定位至相应的排气管路50，并且可以允许和限制经过排气管路的气体流动。附加地或可选地，一个、一些或所有排气门可以定位在排气管路50和气缸之间(例如，排气门可以定位在气缸里面、只在气缸外、或在排气管路50和气缸和/或气缸盖14之间)。

通常，为控制废气的流出，排气门52可以在完全打开位置(例如，经排气管路50的流出受到最小限制或不受限)和完全关闭位置(例如，经排气管路50的流出基本或完全受限)之间操作。此外，可以操作排气门52以在完全打开位置和完全关闭位置之间的任何数量的部分受限位置处对来自缸体的流出物进行限制。在任何情况下，从一个、一些或每个气缸进入排气歧管20的废气的流动可以受到相应的排气门52的控制，排气门52可以是电致动或机电致动、液压致动、气压致动等，以允许废气流出气缸(例如，进入排气歧管20)。在一个示例中，排气门52可以由控制器5致动。因此，排气门52的打开和/或关闭的正时可以电子控制，并且可以基于任何数量的合适的参数或输入。

当排气门52关闭时，相应的气缸可以是基本密封的，使得燃料的燃烧可以在其内产生压力，并且可以向活塞施加力并使活塞运动，从而使曲轴旋转，并使发动机10产生机械输出。在燃烧期间和/或在燃烧后，排气门52可以被选择性地打开以允许废气排出气缸。此外，在一些实施例中，可以在排气歧管50中产生负压或部分真空，以辅助从气缸中移除废气。在任何情况下，排气门52可以被操作以在燃烧期间在相应一个、一些或所有气缸中产生密闭环境，并且在燃烧期间或在燃烧后允许废气排出气缸(例如，控制器5可以操作排气门52)。

根据一个或多个实施例的发动机可以包括一个或多个传感器(例如，氧气传感器)，以检测废气中氧气的存在和/或氧气的含量。例如，发动机10包括附接至排气管路50的废气传感器或氧气传感器54，使得传感器54可以检测和/或测量流经排气管路50进入排气歧管20的废气中的氧气的量。应当理解，通常，发动机可以包括任何数量的合适的传感器，该传感器可以检测和/或测量废气的组成(例如，当废气从气缸进入排气歧管时)、废气的温度等。在一个示例中，发动机10可以包括一个或多个所谓的“五气传感器”，该五气传感器可以检测和/或测量废气的组成(例如，配置为检测或识别二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)等的传感器)。

在所示的实施例中，燃料管路24连接至分配管22。例如，分配管22可操作地或流体地连接至燃料供应库(例如，燃料罐)。由此，燃料可以从燃料供应库分配至(例如，泵至)分配管22，并随后进入燃料管路24。如上所述，燃料可以从燃料管路24被直接喷入发动机10的气缸(例如，燃料管路24中的燃料可以是经加压的，并且燃料喷射器30可以控制进入气缸的燃料的喷射)。

如上所述，在所示的实施例中，发动机10包括空气管路26，空气管路26可以尺寸设计为并且配置为将合适量的空气喷入发动机10的气缸。此外，空气管路可以连接至进气歧管(例如，发动机10的空气管路26连接至进气歧管16)。在一个实施例中，进气歧管16可以与排气歧管20相对定位。应当理解，进气歧管和排气歧管可以相对于发动机以及相对于彼此定位在任何位置和/或以任何取向定位。

通常，根据一个或多个实施例的发动机可以包括一个或多个传感器，用于识别或感测一个、一些或所有气缸中的燃料的不当燃烧和/或爆燃(detonation)。在所示的实施例中，如图2和图3所示，发动机10包括与发动机的气缸相关联的爆震传感器56，以检测相应气缸中的燃料的爆燃。例如，控制器5可以至少部分基于接收自爆震传感器56的信号，调节所喷射的燃料的量、燃料喷射正时、所喷射的空气的量、空气喷射正时、气缸中的火花正时、或其组合。此外，应当理解，本文所述的一个、一些或所有传感器可以耦合至控制器5和/或由控制器5操作。此外，如下文更详细地描述，控制器5可以至少部分基于接收自传感器的信号或信息，控制燃料压力、燃料喷射器、气压、废气压力、空气喷射器、火花塞等。

图4是根据一个实施例的发动机10的局部纵向剖视图(即，沿发动机10的长度、穿过多个气缸的截面)，图5是根据一个实施例的发动机10的横向剖视图(即，穿过单个气缸并且沿着发动机10的宽度)。如图4-图5所示及如上所述，发动机10包括气缸15和可以在气缸15中往复运动的相应活塞21，从而使曲轴旋转并且产生发动机10的机械动力输出。

如上所述，往复式发动机的燃烧室可以由气缸和相应的活塞形成。例如，发动机10包括燃烧室23，燃烧室23由气缸15和相应的活塞21形成或限定。应当理解，在燃料的点燃和/燃烧期间(例如，当活塞在气缸中的下止点和上止点之间往复运动时)，燃烧室的实际容积可以根据活塞在其内的位置而变化。此外，如下文更详细地讨论，燃烧室内的燃烧容积可以取决于被喷入气缸的空气的量。换句话说，当气体处于大气压力时，燃烧容积可以是燃烧室中气体(例如，空气)的体积。

通常，燃料可以被直接喷入气缸15。例如，燃料可以通过相应的燃料口被直接喷入气缸，该燃料口可以通入发动机的相应的气缸。在所示的实施例中，发动机10包括燃料口36，燃料口36直接通入气缸(例如，从气缸盖14)。更具体地，燃料管路24连接至位于和/或固定在燃料喷射口38中的相应燃料喷射器30。在一个实施例中，燃料喷射器30可以被操作以允许或限制从燃料管路24进入相应的气缸15的燃料的流动或喷射。还应当理解，发动机可以包括任何数量的合适的用于将燃料喷入气缸的机构。

除了或代替将燃料直接喷入气缸，在某些情况下，空气可以被直接喷入发动机的气缸。在所示的实施例中，发动机10包括通入相应的气缸15(例如，从气缸盖14)的空气喷射口40。例如，空气管路26连接至一个或多个相应的空气喷射器34，空气喷射器34可以将空气通过空气喷射口40直接喷入相应的气缸15。在某些情况下，空气喷射器34定位和/或固定在相应的空气喷射口40中，并且可以配置为将空气从空气管路26喷入空气喷射口40。如上所述，控制器可以控制空气喷射器34的操作(例如，喷射正时、持续时长和/或喷射量等)。

通常，空气和/或燃料可以以任何数量的合适的角度和/或位置喷入气缸。例如，至少空气中的部分可以被喷射以形成涡旋效应，该涡旋效应便于空气与气缸里面的燃料混合。在一个实施例中，空气和/或燃料可以从气缸盖的某一位置或口处喷射(例如，空气可以沿相对于活塞21的运动大致平行的方向喷射，该活塞21可以包括一个或多个空穴或凹陷部，该空穴或凹陷部可以以在气缸里面产生涡旋效应的方式来引导空气)。可选地或附加地，至少空气和/或燃料中的部分可以沿相对于活塞21的运动大致垂直的方向被喷射。例如，空气可以在与燃料喷射位置基本相对的位置处被喷射。此外，应当理解，空气喷射器34和/或燃料喷射器30可以相应地将空气和燃料以多个角度和/或以喷雾角或以扇形喷射，以便于将气缸里面的空气和燃料混合。

空气喷射器34可以包括任何合适的气门和/或计量机构，该气门和/或计量机构可以调节和/或控制进入相应气缸的空气喷射。在一些实施例中，空气喷射器34可以与燃料喷射器(例如，GDI喷射器)类似或相同。例如，燃料喷射器可以与市售GDI燃料喷射器或FSI燃料喷射器类似或相同，例如FSI燃料喷射器(诸如Bosch制造)、柴油直喷器等，其可以是电控或电子控制的(例如，由控制器5)，并且可以可操作地连接至燃料供应(例如，经由分配元件，比如分配管22)。

在任何情况下，空气喷射器34可以配置为受控以允许预定和/或受控量的空气从燃料管路26进入发动机10的相应的气缸15。此外，进入气缸的空气喷射通常可以是不受阻碍的。例如，如上所述，喷射口40直接通入气缸，没有任何可以干扰或阻挡空气流入气缸15的障碍物。可选地，在一些实施例中，发动机可以包括一个或多个障碍物或改向机构(例如，挡板)，其可以将空气引导和/或分配到气缸15中。

在一些实施例中，控制器可以调节或控制被喷入相应气缸15的空气的量(例如，选定压力下的空气体积或空气质量)并且产生预定燃烧容积。从而，在一些操作条件下，控制器可以操作空气喷射器34，以喷射与气缸的容积(例如，当活塞21处于下止点时气缸的容积)具有相同体积的空气的量。在某些情况下，控制器5可以操作空气喷射器34，以喷射可以具有大于气缸15的容积(例如，处于大气压力下)的体积的空气的量(例如，从而增加气缸15的操作容积)。

此外，在一些示例中，控制器5可以操作空气喷射器34，以喷射可以小于气缸15的容积的空气的量(例如，从而减小气缸15的操作容积和/或在气缸15中产生小于大气压力的压力)。还应当理解，将气缸15的压力降低至小于大气压力(例如，在操作循环的一些部分中，在局部真空下操作气缸15)可以改善或帮助将可以被喷入气缸15的燃料气化，从而改善燃烧。

在一些实施例中，如图4-图5所示，燃料喷射口38和/或空气喷射口40和/或相应的燃料喷射器30和空气喷射器34几乎平行于活塞21的运动取向。附加地或可选地，燃料喷射口和/或空气喷射口和/或相应的燃料喷射器和空气喷射器可以具有非平行于活塞21的运动的取向。此外，在一些示例中，燃料喷射口和/或空气喷射口和/或相应的燃料喷射器和空气喷射器可以位于气缸的一个或多个侧壁中。

在一个或多个实施例中，发动机的一个、一些或每个气缸可以具有多个燃料喷射口和/或空气喷射口。在任何情况下，燃料喷射口和/或空气喷射口可以具有相对于气缸的中心轴线或气缸中活塞的运动的任何合适的取向。由此，燃料和/或空气可以以可以在气缸中产生其合适的分布(例如，最佳分布)的方式被喷入气缸。在一些示例中，燃料喷射器和/或空气喷射器可以按顺序操作或不同步操作以将燃料和空气在气缸中进行合适的分布和/或混合。

如上所述，空气和/或燃料通常可以不受阻碍地喷入气缸(例如，通过相应的燃料喷射口38和空气喷射口40，这基本可以不受或发动机10的气门或其他元件或部件的阻碍)。因此，喷入气缸的空气和/或燃料的量可以被精确地或更好地控制(例如，与包括气门的常规发动机相比)。附加地或可选地，可以控制燃料和/或空气的喷射速度以在气缸中对其进行合适的混合。例如，燃料和/或空气可以以任何数量的合适的喷射顺序或阶段和/或以任何数量的合适的角度(相对于气缸和/或相对于彼此)被喷入气缸。

此外，虽然在一些实施例中，燃料和空气可以通过分开的或单独的喷射口被喷入气缸并且可以在气缸中混合，但本公开不限于此。例如，空气和燃料可以从同一口进入一个、一些或所有气缸(例如，每个气缸可以包括单个口，用于通过该口喷射空气和燃料)。在一个实施例中，空气和燃料在进入气缸前可以是至少部分预混合的(例如，空气和燃料可以在喷射口附近至少部分预混合)。

在一个实施例中，发动机10包括一个或多个火花塞46，以点燃相应的气缸15中的燃料-空气混合物。例如，螺纹开口可以通入气缸15(例如，从气缸盖14)，并且可以将相应的火花塞46相对于气缸15固定。无论如何，在某些情况下，可以操作火花塞46以点燃相应气缸15中的燃料-空气混合物(例如，控制器可以基于所选定的、预定的、和/或可调整的正时来控制和/或供应电力至火花塞)。

在一个或多个实施例中，发动机10的一个、一些或所有气缸15可以在不使用火花塞46的情况下和/或在未操作一个、一些或所有火花塞46的情况下操作。例如，柴油可以被喷入发动机的一个、一些或所有气缸15，并且可以不使用火花点燃来点燃和燃烧。此外，在一个实施例中，一个或一些气缸15可以接收汽油，该汽油可以由来自相应的火花塞46的火花点燃，而一个或一些气缸15可以接收柴油，该柴油可以在其压缩期间燃烧(例如，未操作相应的火花塞46)。

在一些示例中，火花塞46在气缸盖14中可以是至少部分凹陷的。例如，气缸盖14可以包括凹陷部42，凹陷部42可以连接至相应的螺纹开口或从相应的螺纹开口延伸。如上所述，火花塞46可以被旋入螺纹开口，这使得火花塞的火花生成部延伸进入相应的气缸15。

如上所述，从气缸15排出的废气可以排入排气歧管20。在所示的实施例中，发动机10包括排气口48，排气口48与一个、一些或每个气缸15流体连通。在一些示例中，排气口48与相应排气管路50流体连通，排气管路50可以连接至歧管20。从而，燃料燃烧期间产生的废气可以通过排气口48排出气缸15，进入排气管路50，并且再进入排气歧管20。在任何情况下，废气可以通过相应的排气口48排出气缸15。

在某些情况下，发动机10可以包括排气门52，排气门52可以可选择地开启和/或关闭在排气口48处的和/或通过排气口48的流动(例如，一个、一些或所有排气门52可以由控制器电控制或电子控制)。更具体地，在一些实施例中，关闭排气门52在相应的气缸15中提供至少部分密封的或密闭的环境(例如，在燃料燃烧期间)。反之，例如，打开排气门52允许相应的气缸15中的废气排出气缸和/或从气缸抽出。

还可以示意性地示出发动机和/或其部件或元件的操作。例如，发动机可以包括或可以连接至燃料系统90a，这在图6中由框图示意性示出。如上所述，发动机可以包括任何数量的气缸，这可以因不同实施例而变化。为便于描述，图6的框图示出了四缸发动机所包括或连接的燃料系统90a。

在一个实施例中，燃料系统90a中的燃料通过泵60a从燃料罐58a泵出。应当理解，在一些实施例中，可以使用任何数量的合适的装置或配置将燃料从燃料罐推进(例如，燃料可以在重力作用下从燃料罐喂入)。附加地或可选地，在所示的实施例中，燃料系统90a包括压力传感器62(例如，与燃料流体连通)，以测量燃料管路中燃料的压力(例如，在燃料离开燃料泵60a后直接测量)。

在一个实施例中，燃料泵60a与分配管22a流体连通，并且可以将燃料泵入分配管22a。如上所述，分配管22a连接至进入燃料管路24a的燃料，并且可以将燃料分配至燃料管路24a。燃料管路24a可以将燃料朝向发动机的相应气缸分配和/或将燃料分配至发动机的相应气缸中。在一个实施例中，燃料系统90a包括燃料压力调节器64a，燃料压力调节器64a可以调节燃料管路24a和/或分配管22a中的压力。例如，燃料压力调节器64a可以便于在燃料分配管22a和/或燃料管路24a中保持几乎恒定的压力。

在某些情况下，燃料压力调节器64a可以释放或降低管路和/或分配管22中的燃料压力，以在其中产生合适的和/或选定的和/或预定的压力。例如，通过允许一些燃料离开分配管22a，燃料压力调节器64a可以降低分配管22a中的压力。在一些实施例中，离开分配管22a的燃料可以流向或被泵回至燃料罐58a(例如，沿着返回管路66a)。

在至少一个实施例中，燃料系统90a包括与通向发动机的气缸的燃料管路24a相对应的一个或多个燃料传感器28a。例如，燃料传感器28a可以检测燃料管路24a中的燃料类型。另外，如上所述，燃料可以利用或通过燃料喷射器30a喷入气缸。例如，控制器可以确定燃料喷射器30a保持打开的持续时间，以使得选定量和/或预定量的燃料进入发动机的各自的气缸。应当理解，控制器还可以在任何时刻并以任何持续时间将燃料喷射器30a中的任何燃料喷射器致动(例如，以为每个气缸产生定制的燃料喷射)。此外，控制器可以至少部分基于来自一个、一些或所有燃料传感器28a的信号或读数来操作燃料喷射器30a。

虽然在一些实施例中，燃料压力调节器可以按顺序位于分配管22之后(例如，燃料流的下游)，但本公开不限于此。图7是根据一个或多个实施例的燃料系统90b的示意性框图。如图7所示，在至少一个示例中，燃料压力调节器64b位于分配管22b和压缩气体罐58b之间(例如，压缩气体燃料可以位于压缩气体罐58b中)。在一个实施例中，压缩气体罐58b中的燃料可以由燃料泵加压(如果是液相)或由压缩机(如果是气相)加压，并且在压缩气体罐58b中可以保持处于几乎恒定的和/或选定的和/或预定的压力。此外，在一些实施例中，燃料系统90b可以包括用于将燃料(例如，在分配管中、在燃料管路中等)的压力保持几乎恒定的一个或多个机构。

燃料压力调节器64b可以由控制器操作以产生或形成从压缩气体罐58b进入分配管22b的燃料流(例如，由控制器至少部分基于来自压力传感器62b的信号或消息进行调节)。例如，可以以使分配管22b和/或燃料管路24b中的燃料的压力处于几乎恒定的方式来操作燃料压力调节器64b。燃料传感器28b可以可操作地连接至在分配管22b和燃料喷射器30b之间的燃料管路24b。

如上所述，发动机可以包括或可以连接至空气喷射系统。图8示出了根据一个实施例的空气喷射系统95的示意性框图。在所示的实施例中，空气喷射系统95包括压缩机18c，压缩机18c可以抽吸空气(例如，处于大气压下的)并输出压缩空气(例如，处于比大气压力大的压力下的)。在一些实施例中，空气喷射系统95包括第一气压传感器68，第一气压传感器68可以检测空气压缩机18c的输出气压。因此，控制器可以至少部分基于来自气压传感器的读数或信号来调节压缩机18c的操作。

在一些示例中，空气喷射系统95包括气压调节器70，气压调节器70可以调节空气压缩机18c和进气歧管16c之间的压力。例如，在发动机10c的操作期间，气压调节器70可以被设成选定的和/或预定的压力，或可以动态调节和/或自动调节(例如，由控制器)。在至少一个实施例中，空气喷射系统95包括第二气压传感器72，第二气压传感器72可以检验进气歧管16c中的气压。例如，控制器可以至少部分基于来自第二气压传感器72的读数或信息来调节气压调节器70，以在进气歧管16c和空气管路26c中产生选定的、预定的和/或合适的压力，进气歧管16c和空气管路26c将空气供应至发动机10的相应气缸。在一个实施例中，可以将进气歧管16c和/或空气管路26c中的空气保持在几乎恒定的压力下。

在一个或多个实施例中，可以由空气喷射器34c控制和/或调节进入发动机的气缸的空气喷射。如上所述，在发动机的循环期间的任何一个或多个时刻，空气喷射器34c可以控制从空气管路26c喷入相应的气缸的空气的量。例如，控制器可以在任何合适的时刻并以任何合适的持续时间将一个、一些或所有空气喷射器34c致动，以允许合适的或选定量和/或预定量的空气从空气管路26c流经相应的空气喷射器34c并喷入发动机10c的气缸。

在一些实施例中，发动机使用压缩空气作动力可以空转一段时间。换句话说，通过迫使活塞依次向下来使曲轴旋转的方式顺序地操作空气喷射器34c，压缩空气可以待喷入气缸。在一个示例中，压缩空气可以用于启动发动机或辅助启动发动机(例如，在启动器被禁用或电池电力对于启动器不可用的情况下)。例如，压缩空气可以由可以包含加压空气的罐(例如，储存罐)来供应。此外，在一些示例中，在发动机的操作期间，空气可以连续地加入罐和/或从罐循环(例如，通过可以产生压缩空气的发动机的运行和/或来自空气压缩机)。

如上所述，发动机10c可以包括或可以连接至排气系统。例如，来自气缸的废气可以进入相应的排气管路50c，并且可以流入排气歧管20c。在一些实施例中，排气歧管20c可以连接至排气系统的一个或多个附加部件或元件(例如，催化转化器、消声器等)。在一些实施例中，排气门52c可以定位在发动机和排气管路50c之间。

在一个实施例中，空气喷射器、燃料喷射器、排气门、或其组合中的一个、一些或所有可以与输出轴(例如，曲轴)机械解耦合或断开连接，和/或可以由控制器操作(包括直接或间接地，例如，通过提供操作指令)。通常，控制器可以是任何合适的通用计算设备或专用计算设备，其可以是可编程的。例如，控制器可以包括一个或多个处理器、与该处理器可操作地耦合的存储器(例如，储存存储器、RAM等)、以及用于接收或发送命令或信号的输入/输出(I/O)接口。在任何情况下，控制器可以配置为操作发动机的一个或多个元件或部件(例如，至少部分基于来自本文所述的传感器的信息或信号)。

在一个实施例中，控制器可以基于任何数量的合适的参数和/或输入来调节燃料喷射器、空气喷射器、排气门和/或其组合的操作。在一个实施例中，发动机或燃烧系统可以包括和/或可以连接至节气门位置传感器，该节气门位置传感器可以检测节气门指示器(例如，油门踏板)的位置变化。此外，曲轴位置传感器可以检测曲轴的位置，并且可以向控制器提供有关曲轴位置的信息(例如，基于曲轴位置，控制器可以确定发动机的一个、一些或所有气缸中的活塞的各自的位置)。在任何情况下，基于任何数量的合适的参数和/或输入，控制器可以调节发动机或其任意部分的操作(例如，向一个或一些气缸的燃料和/或空气的供应可以不同于向其他一个或一些气缸的供应，和/或任何一个或一些气缸可以在任何时刻禁用)。

应当理解，根据一个或多个实施例，可以以分阶段向每个气缸提供燃料和/或空气的方式来控制燃料喷射器和空气喷射器的致动以及它们保持致动或打开的时间。例如，在活塞已完成其向上冲程(例如，上止点)之后和当活塞在向下冲程期间向下移动时，可以在该活塞的第一位置处提供燃料和/或空气的第一次供给；当活塞继续向下移动时，在向下冲程期间，在活塞到达向下冲程的终点(例如，下止点)之前，可以在活塞的一个或多个附加位置处提供一次或多次的燃料和/或空气的附加供给。此外，在活塞到达上止点或下止点之前，可以将燃料和/或空气的附加的或可选的供给提供到气缸中(例如，多种配置和分阶段设置可以将发动机配置成可根据不同燃料的燃烧特点而调节)。

在一些示例中，发动机可以被操作以在短时间内产生功率的快速增加(例如，以二冲程循环操作发动机)。例如，燃料和空气可以在每次活塞开始进行向下冲程的时刻喷射(而不是四冲程循环中的每隔一个循环)。此外，任何一个或多个气缸可以以二冲程循环操作以产生发动机的功率输出的快速增加。

如上所述，通常，内燃机包括至少一个燃烧室和输出轴，该输出轴可以响应于燃烧室中的燃料的燃烧而旋转。例如，内燃机可以包括能量转换机构，该能量转换机构用于将燃烧室中的燃料在燃烧期间产生的能量转换成输出轴上的机械输出(例如，将燃烧室中压力增加转换成输出轴的旋转)。在一个实施例中，燃料和氧化剂被喷入燃烧室，并且燃烧反应使得燃烧室中的压力增加；能量转换机构配置为将燃烧室中的增加的压力转换成机械能，例如，输出轴(例如，在气缸中可移动的并且连接至输出轴的活塞；壳体和连接至输出轴的可旋转转子)的旋转。

在任何情况下，在一个或多个实施例中，控制器或控制系统可以通过控制进入燃料室的燃料和/或空气的喷射和/或通过控制来自燃烧室的废气来控制内燃机的操作。例如，控制器可以控制发动机，该发动机可以包括一个或多个燃料喷射器和/或一个或多个空气喷射器和排气门，该一个或多个燃料喷射器和/或一个或多个空气喷射器可以分别将燃料和氧化剂喷入发动机的燃烧室(例如，气缸)，该排气门可以防止或允许废气排出相应的燃烧室。如下文更详细地描述，在至少一个实施例中，燃料喷射器、空气喷射器、排气门、或其组合与输出轴机械地解耦合或断开连接，并且可以由控制器操作。另外，通常，控制喷入气缸的燃料和/或空气的量以及这些喷射正时，可以得到用于发动机的任何数量的合适的操作条件。

在一些实施例中，控制器可以可操作地耦合至发动机的一个或多个元件或部件和/或可以控制或致动其操作。例如，包括控制器的控制系统可以包括任何数量的可以向控制器提供各种输入的合适的传感器。在一些示例中，控制系统包括耦合至控制器的一个或多个输入接口装置(例如，包括用户界面的装置)，使得控制器可以接收来自输入接口装置的输入(例如，可以由用户提供的输入和/或可以与发动机的操作参数相关的输入)。因此，控制器可以接收一个或多个输入并且可以操作(直接或间接地)发动机的元件或部件(和/或连接至发动机的元件或部件)，并从而更改发动机的操作。例如，控制器可以更改或调节发动机的操作，以改变和/或最佳化功率输出、输出轴的每分钟转数(RPM)、输出轴的旋转方向、燃烧效率、燃烧容积、以上的组合等。

在一个或多个实施例中，控制系统可以基于一个多个操作输入(例如，来自发动机的用户的输入)，确定或计算待喷入发动机的气缸的燃料和/或空气的量。例如，操作输入可以包括与功率输出要求、输出轴的RPM、燃烧容积等相关的输入，并且控制系统可以确定用于发动机的元件和/或部件的参数，以实现或产生与操作输入相对应的发动机的操作。例如，如下文更详细地描述，控制器可以确定待喷入气缸的燃料和/或空气的量和/或这种喷射的正时、气缸中的空气-燃料混合物的点燃正时、排气门的打开的正时和持续时间等。

通常，内燃机可以燃烧任何合适类型的燃料，例如，汽油(石油)、乙醇、柴油、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、氢气等。此外，任何合适的氧化剂(例如氧气)可以便于和/或促进燃料的燃烧。

如上所讨论的，根据一个实施例，燃烧发动机10(例如，如图1所示)可以是计算机控制的，并且可以可操作地耦合至控制器5。同理，应当理解，发动机可以具有任何数量的气缸和任何数量的合适的气缸布置，如上所讨论的(例如，V型、转子式、水平对置式等)。

如上所述，燃料和/或空气可以被直接喷入发动机10的气缸。例如，发动机10包括与发动机10的相应气缸相关联的燃料喷射器30和空气喷射器26(图4)。在一些实施例中，控制器5操作(包括直接或间接操作，例如，通过提供操作指令)燃料喷射器30和/或空气喷射器26，如下文更详细地描述。

如上所述，空气喷射器26可以连接至任何数量的空气源或供应或任何数量的合适的氧化剂源或供应。在一个或多个实施例中，空气喷射器26连接至进气歧管16。例如，进气歧管16可以包含和/或分配空气(例如，压缩空气)至空气喷射器26(例如，经由空气喷射器26和进气歧管16之间的一个或多个相应的空气管路)。在一些实施例中，进气歧管16可以与压缩机18流体连通，压缩机18可以将压缩空气供应到进气歧管中。类似地，燃料喷射器30可以连接至燃料供应源(例如，燃料泵可以将燃料供应给燃料喷射器30或朝向燃料喷射器30供应燃料)。

在一个或多个实施例中，控制器5操作(直接或间接地，例如，通过提供操作指令)燃料喷射器30和/或空气喷射器26，如下文更详细地描述。例如，燃烧发动机10的排气门52可以可操作地耦合至控制器5，并从而可以在打开位置和关闭位置之间操作，使得在打开位置处，废气可以在燃烧期间或在燃烧后排出气缸，并且在关闭位置处，排气门52至少部分防止废气排出相应气缸。此外，如上所述，控制器5可以连接至一个或多个传感器，所述一个或多个传感器可以提供关于发动机10的操作的信息和/或关于用于发动机10的操作的操作参数。在一些实施例中，辛烷传感器或燃料传感器连接至控制器5，并且定位成与流向或流至燃料喷射器30的燃料接触(图4)。从而，控制器5可以接收与流向和/或流至发动机10的气缸的燃料相关的信息或信号。

控制器5还可以连接至一个或多个传感器，该一个或多个传感器可以提供关于供应给发动机10的气缸的氧化剂的信息。例如，发动机10可以包括压力传感器和/或温度传感器17，压力传感器和/或温度传感器17连接至控制器5并且与进气歧管16中的空气连通。同样地，控制器5可以连接至一个或多个传感器，该一个或多个传感器可以提供关于从发动机10的一个或多个气缸排出的废气的信息。

在一个实施例中，发动机10包括废气传感器54，废气传感器54与排出发动机10的相应气缸的废气连通并且连接至传感器5。例如，废气传感器54可以检测或确定排出发动机10的相应气缸的废气中存在的氧气的量。此外，在一些示例中，控制器5可以连接至与进入空气(例如，进气歧管16中的空气、将进气歧管16连接至空气喷射器26的空气管路中的空气)连通的一个或多个氧气传感器。从而，控制器可以接收与流向或喷入发动机10的燃烧室的空气中的氧气含量或浓度相关的输入或信号。

如下文更详细地描述，控制器可以连接至任何数量的合适的传感器，和/或接收来自任何数目的合适的传感器的信息，例如连接至输出轴的位置传感器、爆震传感器、节气门位置传感器等。此外，在一些示例中，该控制器可以接收来自传感器和/或可以与发动机不关联的输入装置的输入。在任何情况下，控制器可以至少部分基于从连接至控制器的传感器接收的信息或信号而操作空气喷射器、燃料喷射器、排气门、或其组合。

图9示出了根据至少一个实施例的可以由控制系统的控制器执行的操作或动作的流程图，该控制器可以控制内燃机中的燃烧和/或操作。在一个实施例中，控制器执行或运行接收与发动机的操作参数相关的一个或多个操作输入的动作100。例如，控制器可以接收与由发动机产生的功率输出和/或RPM相关的输入或信息(例如，增加发动机的曲轴的RPM的请求)。通常，输入可以以任何数量的合适的方式和/或来自任何数量的合适的输入接口和/或输入接口装置来提供或供给至控制器。例如，在车辆中，输入接口装置可以是节气门(例如节气门踏板、杠杆、手柄等)。

在某些情况下，一个或多个传感器(例如，位置传感器)可以接收来自节气门的输入并将经转换的输入(例如，节气门的位移)传输至控制系统。因此，例如，节气门踏板的位移(例如，用户的输入)可以被数字化或被转换为相应的输入，该输入被传输或发送至控制器，该输入可以向控制器指示由用户产生的节气门踏板的位移量。在某些情况下，节气门踏板的位移(如来自耦合至节气门踏板的传感器的信号或输入所指示的)可以由控制器处理和/或通过控制器与发动机的一个或多个操作参数(例如，RPM、功率输出等)相关联。

另外，由于节气门踏板的位移可以被数字化，位移的组合或模式(例如，多个短位移、多个长位移、其组合等)可以通过控制器与发动机的特定操作参数关联。例如，两个长位移可以通过控制器与发动机的选定的和/或预定的功率输出或功率输出的增加百分率或RPM关联。在任何情况下，控制器可以接收与发动机的所期望的或所要求的功率输出和/或RPM相关联的一个或多个输出。

在可选的或附加的实施例中，控制器可以接收所要求的燃烧容积的输入。例如，合适的输入接口可以包括拨号键、键控界面、触摸板、以上的组合等。在任何情况下，输入接口可以便于输入发动机的所期望的或所要求的燃烧容积，其可以被发送或传输至控制器。在一些实施例中，与操作参数有关的输入可以包括所要求的由发动机产生的声音(例如，频率、音调等)。例如，接口可以提供或显示声音选项(例如，多种发动机或发动机模型的声音)并接收这些选项的选择；该接口可以将这些选择作为与发动机的操作参数有关的输入传输至控制器。

此外，在一个或多个实施例中，输入可以与发动机的一个或多个操作参数间接有关。例如，发动机可以被包括在发动机驱动的车辆中。因此，例如，输入可以与车辆速度有关，该车辆速度可以取决于车辆的取向(例如，倾斜、下降等)、车辆的操纵、天气状况等。在这种示例中，来自输入接口装置(例如巡航控制器)的输入可以被转换或转化成可与发动机的操作参数(例如曲轴的RPM)有关的一个或多个参数或输入。

在一些实施例中，输入(例如，可以与发动机的操作参数间接有关的输入)可以与预期的发动机功率要求有关，和/或至少部分基于预期的发动机功率要求。例如，用于控制发动机驱动车辆的发动机的操作输入可以与车辆的重量及其载重、预期或计划的路线(例如，上坡、下坡、转弯等)等有关和/或至少部分基于车辆的重量及其载重、预期或计划的路线(例如，上坡、下坡、转弯等)等。因此，如下文更详细地描述，控制器可以将这种输入与发动机的操作参数关联。

在一些实施例中，操作输入可以包括识别将供应到发动机气缸中的燃料和/或氧化剂的具体类型。例如，输入可以包括燃料类型和氧化剂组合的选择或输入，其可以经由可以耦合至控制器的任何合适的接口被接收。附加地或可选地，与燃料和/或氧化剂类型有关的输入可以接收自一个或多个传感器。在一些实施例中，控制器执行或运行接收来自一个或多个传感器的输入的动作110。例如，控制器可以接收来自燃料传感器和/或氧化剂传感器的输入。虽然描述有时引用“气缸”或“多个气缸”，但应当理解，这种引用是为了简明起见，并且发动机可以包括任何合适的燃烧室，如上所述。

在至少一个实施例中，控制器可以接收来自一个或多个气压传感器的输入，其可以指示可以共同将空气(或其他氧化剂)供给气缸的空气管路和/或进气歧管中的压力。换句话说，控制器可以接收关于可以被迫进入或直接喷入(例如，没有气门的干扰)气缸的空气的压力或压缩百分比的信息。在某些情况下，控制器还可以接收来自与进气歧管和/或空气管路连通的附加或可选的传感器的输入；这种传感器可以识别空气管路中的氧化剂的类型和/或其数量(例如，空气存在的氧气浓度或百分比)。此外，在一些示例中，控制器可以接收来自一个或多个废气传感器的输入。例如，废气传感器可以提供与排出发动机的相应气缸的废气中的氧气含量有关的输入。

在一个实施例中，控制器可以接收来自燃料传感器的输入，该燃料传感器可以识别供应给气缸的燃料的类型。例如，燃料传感器可以与燃料相连通，并且可以识别燃料类型(例如，区分汽油、柴油、氢气、天然气、丙烷等)。在某些情况下，一个或多个传感器还可以确定或识别燃料的压力(例如，在燃料管路中的、在燃料喷射器附近的等)。

在一些实施例中，控制器可以接收与发动机温度、空气温度、燃料温度等有关的输入或信号。例如，控制器可以接收与发动机的温度有关的信息，该信息来自与发动机的一个或多个部分热连通的一个或多个传感器(例如，热电偶)。在附加的或可选的实施例中，控制器可以接收关于发动机的曲轴的转速(RPM)和/或位置的输入。例如，一个或多个编码器或类似的传感器可以连接至曲轴，并且可以确定曲轴的旋转位置及其转速。此外，例如，编码器可以是绝对编码器，并且可以保持与曲轴位置有关的位置信息。因此，例如，编码器可以在没有电力供应的情况下保持位置信息，并且可以在曲轴不旋转的情况下(例如，在发动机运行之前)将与该信息有关的输入传输至控制器。应当理解，编码器可以具有任何合适的分辨率(例如，1度、1/2度、1/4度等)，使得控制器接收与曲轴每1度、1/2度、1/4度等的旋转有关的信息或信号。可选地或附加地，控制器可以接收与曲转的每1/4转(例如，每90度)的旋转相关的信息或信号。

如上所述，在至少一个示例中，发动机可以驱动车辆。因此，在某些情况下，控制器可以接收来自一个或多个传感器的输入，该输入可以与这种车辆的操作条件有关。例如，这种传感器(例如，加速度计、陀螺仪等)可以将与车辆的运动有关的输入(例如，倾斜或上坡运动、下降或下坡运动、转弯、转动等)传输至控制器。

在一个实施例中，传感器可以包括全球定位系统(GPS)，该全球定位系统(GPS)可以为发动机驱动的车辆提供全球定位坐标。因此，例如，如下文更详细地描述，控制器可以至少部分基于从GPS接收到的输入来估计车辆的运动。例如，控制器可以将全球定位坐标和/或其位置变化与地图上的位置关联，并且可以确定该车辆在地图上的位置以及该车辆相对于地图的移动。

在一个或多个实施例中，控制器执行或运行确定待喷入发动机的一个或多个燃烧室(例如，进入发动机的一个或多个气缸)的空气的量的动作120。更具体地，例如，控制器可以基于接收自传感器的信息或读数和/或基于所接收的与发动机的操作参数有关的输入，来确定待喷入燃烧室的空气的量。在某些情况下，控制器可以引用或参考一个或多个算法、表、数据库、或其组合，以确定待喷入气缸的空气的量。

如上所述，控制器可以将一个或多个输入与发动机的操作参数关联。具体地，控制器可以将接收自一个或多个用户、传感器等的输入与发动机的操作参数关联。例如，控制器可以处理来自GPS的输入来确定包括发动机的车辆的位置和/或其当前的以及预期的运动(例如，上坡、下坡等)；基于车辆的位置以及当前的和/或预期的运动，控制器可以确定发动机的一个或多个操作参数。例如，控制器可以基于车辆的当前的和/或预期的运动和/或基于关联的当前的和/或预期的负载和/或功率要求，来确定或计算发动机的燃烧容积(例如，控制器可以基于车辆路线的预期坡度，来确定燃烧容积的增加以保持当前的RPM)。在一些示例中，控制器可以基于一个或多个附加参数或可选参数(例如，与允许的排放量有关的当地法律或条例)来确定燃烧容积。例如，基于当地法律或条例和基于来自GPS的输入，控制器可以确定减小燃烧容积(例如，减小至小于气缸内部体积，使得例如，燃烧容积处于低于大气压力的压力下)。

在一些实施例中，控制器引用表、图表、一个或多个公式或算法等，它们可以将选定的和/或预定的燃料和空气的量与在发动机的曲轴处所产生的每分钟转数(RPM)关联。应当理解，这种表可以因不同实施例、不同发动机而变化。然而，在任何情况下，控制器可以至少部分基于这种表，确定待喷入气缸的空气的量。

例如，如上所述，控制器可以接收与发动机的所要求的操作参数(例如发动机的曲轴的RPM)有关的输入。附加地或可选地，如上所述，控制器可以接收任何数量的合适的输入，该输入可以被转换为发动机的操作参数和/或与发动机的操作参数关联。在一个实施例中，基于这种输入，控制器可以确定待喷入气缸的空气的量。例如，控制器可以选择或确定(例如，基于用户偏好)空气的最佳量，以最小化用于产生所要求RPM的燃料的量，从而在气缸中产生稀薄燃烧，如下面更详细地描述。

应当理解，由于常规发动机不能精确地控制进入气缸的空气的量，典型的常规控制可以调节进气机构(例如节气门、涡轮增压器等)来实现所要求的RPM。在至少一个实施例中，精确地控制被喷入气缸的空气的量(例如，通过将选定的和/或预定的空气的量直接喷入气缸)，可以便于基于这种喷射或一系列的喷射产生选定的和/或预定的RPM。换句话说，与基于RPM对气缸的空气供应的常规调节相比(例如，由于常规控制器可能没有关于进入气缸的空气的精确量的信息)，该控制器可以确定待喷入燃烧室(例如，气缸)的空气的特定量，并产生选定的、预定的、和/或所要求的RPM输出。

同样地，如上所述，控制器可以接收与所要求的一个或多个气缸的容积有关的一个或多个输入。例如，控制器可以接收增加(例如，100％、200％等)或减小(例如，20％、40％、50％等)气缸的实际燃烧容积的要求。基于这种要求，控制器可以确定待喷入气缸的空气的量或体积。应当理解，在某些情况下，所确定的待喷射空气的量可小于气缸的实际容积(例如，在大气压力下，待喷入气缸的空气的体积可以小于气缸的容积)。

在一些示例中，控制器可以确定独立喷入每个特定气缸的空气的量。例如，控制器可以减小供应给一个或多个气缸的空气的量，从而降低燃烧容积。可选地或附加地，控制器可以确定增加进入一个或多个气缸的空气供应(例如，基于燃料供应减少)以产生稀薄燃烧，例如为增加燃料经济性。应当理解，在某些情况下，稀薄燃烧可以具有较高的燃烧温度，这可能导致发动机温度升高。控制器可以以避免发动机过热和/或损坏其元件或部件的方式，来确定在一个或多个气缸中选择性地产生稀薄燃烧，并周期性改变产生稀薄燃烧的气缸(例如，基于来自一个或多个温度传感器的温度输入)。

在某些情况下，控制器可以基于来自一个或多个废气传感器的输入来调节待喷入气缸的空气的量。例如，控制器可以接收识别废气中氧气的量的输入。由此，控制器可以基于废气中存在的氧气的量来调节先前确定的空气的量。此外，在一些实施例中，控制器可以响应于接收相同或类似的输入(例如来自一个或多个传感器的输入和/或相同或类似的操作输入)，来调整算法(例如，公式)、表中的值等，用于将来确定待喷入气缸的空气的量。

在一个实施例中，控制器至少部分基于所确定的空气的量，来执行或运行操作一个或多个空气喷射器的动作130。具体地，例如，控制器可以操作(直接或间接地，例如通过提供操作指令)空气喷射器以将空气直接喷入发动机的气缸(例如，以至少基本不受阻碍的方式喷射空气)。例如，控制器可以将一个、一些或所有气缸的空气喷射器打开选定的和/或预定的时间段或时间量，这将允许选定量的、预定量的和/或精确量的空气进入气缸。如上所述，控制器可以接收与空气喷射器处的或附近的气压有关的输入。由此，例如，控制器可以确定保持空气喷射器打开的所需的时间量，以允许选定量和/或预定量的空气进入气缸(例如，至少部分基于接收自气压传感器的输入)。

在任何情况下，控制器可以操作空气喷射器来提供进入气缸的预定量和/或精确量的空气，从而以一个或多个选定的和/或预定的操作参数(例如，以选定的和/或预定的或要求的RPM、温度、燃料效率等)来操作发动机。此外，虽然以上动作是按照特定顺序描述的，但应当理解，这些动作可以以任何数量的合适的顺序执行，这可因不同实施例而变化。例如，控制器可以首先接收来自一个或多个传感器的输入(动作110)，并随后接收与发动机的操作参数有关的一个或多个操作输入(动作100)。

如上所述，控制器可以接收来自任何数量的合适的传感器或输入源的信息或信号，并且这种信息或信号可以与发动机的任何数量的操作条件或参数有关。例如，控制器可以接收与排出发动机的燃烧室的废气有关的信息或信号。此外，在一些示例中，控制器可以至少部分基于接收自废气传感器的信息或信号来操作空气喷射器。例如，图10示出了根据至少一个实施例的可以由控制器执行的步骤或动作的流程图。

更具体地，在一个实施例中，控制器执行或运行接收与一个或多个燃烧室的废气有关的信号的动作110a。例如，控制器可以接收来自废气传感器的信息或信号，其可以指示废气的组成或可以与废气组成有关(例如，信号可以与废气中存在的氧气的量有关)。此外，在一些实施例中，控制器执行或运行确定待喷入发动机的一个或多个燃烧室的空气的量的动作120a。特别地，这种确定可以至少部分基于接收自废气传感器的信号或读数。

例如，根据废气中存在的残余氧气的量，控制器可以确定待喷入燃烧室的空气的量，使得所喷射的氧气在燃烧反应期间完全或基本上被消耗。因此，至少一个实施例包括至少部分地基于由控制器所确定的空气的量来操作一个或多个空气喷射器的动作130a。如上所述，例如，控制器可以通过将空气喷射器打开和/或保持打开选定量和/或预定量的时间来操作空气喷射器，使得选定量和/或预定量的空气进入燃烧室。附加地或可选地，控制器可以提供包括所确定的待喷入燃烧室的空气的量的信息；空气喷射器可以基于此信息来操作以将所选定量和/或预定量的空气喷入发动机的燃烧室。

另外，在一些实施例中，控制器可以确定用于所述附加或可选元件或部件的操作参数，和/或可以操作所述附加或可选元件或部件(所述附加或可选元件或部件可以控制发动机的操作)。图11示出了根据至少一个实施例的可以由控制器执行的步骤或动作的流程图。除本申请另有说明外，下文所描述的动作可以与以上结合图9-图10所描述的动作类似或相同。在所示的示例中，控制器执行或运行接收与发动机的操作参数有关的一个或多个操作输入的动作200和接收来自一个或多个传感器的输入的动作210，这些动作可以与动作100、动作110类似或相同(图9)。

在一个实施例中，控制器可以至少部分基于操作输入和/或来自传感器的输入，来执行或运行确定待喷入发动机的一个或多个燃烧室(例如气缸)的空气和/或燃料的量的动作220。例如，控制器可以以与以上所述方式相同或类似的方式来确定待喷入气缸的空气的量。此外，控制器还可以确定待喷入气缸的燃料的量，从而确定待喷入气缸的空气-燃料混合物。

还应当理解，在一些实施例中，空气和燃料可以在发动机的燃烧室外面混合并且可以被一起喷射。因此，例如，控制器可以向一个或多个控制元件(例如气门、喷射器等)提供信号或指令，该一个或多个控制元件可以分配选定量和/或预定量的空气和/或燃料，该空气和燃料可以在燃烧室外面混合在一起。随后，预混合的空气-燃料合物可以被供应到(例如喷入)发动机的燃烧室。

如上所述，控制器可以接收来自传感器的输入，该传感器可以识别燃料单元(例如气体罐)中的、燃料管路中的、燃料喷射器附近或其组合中的燃料的类型(例如，燃料的组成)。因此，控制器可以至少部分地基于可以被喷入气缸的燃料的类型来确定待喷入气缸的燃料的量。在一些实施例中，可以将汽油喷入汽缸(例如，汽油的氧化反应可以表示为：

)。

由此，例如，根据空气中的O₂的浓度，化学计量的空气-汽油混合物可以被考虑以14.7：1(空气-汽油)的比例燃烧，在该燃烧比例汽油燃烧后没有多余的空气或者氧气可用。因此，稀混合物可以具有更多的空气(例如，比例大于14.7：1)，富混合物可以具有更多的燃料(例如，比例小于14.7：1)。例如，当富混合物的空气-汽油可以具有大约12.6：1的比例时可以得到最大功率输出，而当稀空气-汽油混合物的空气-汽油的比例可以为大约15.4：1或更大时，可以得到最佳燃料经济性。在某些操作条件下，该比例可以超稀，例如为约65：1和/或更高。应当理解，超稀混合物可以在相对高的温度下燃烧(例如，比化学计量混合物的温度高)。在一些实施例中，控制器可以确定在升高的温度下操作发动机和/或其一个或多个气缸的持续时间，以防止发动机和/或其一个或多个气缸损坏和/或破裂，该升高的温度可以由稀混合物或超稀混合物的燃烧导致。此外，控制器可以确定和/或选择空气和/或燃料的喷射来产生合适的混合物，以与发动机所经历的负载和/或与预计负载相对应。

例如，当发动机驱动的车辆(例如汽车)经历低负载时(例如，在恒定速度或减速下，汽车下坡时等)，可以产生稀混合物和/或超稀混合物。当负载增加或预计增加时(例如，当汽车上坡或预计上坡时)，控制器可以确定产生化学计量混合物和/或富混合物。

在某些情况下，控制器可以确定喷射稀空气-燃料混合物(例如，以改善燃料经济性)。此外，例如，在包括由气缸和活塞形成的燃烧室的发动机中，控制器可以选择性地和/或连续地更改喷入任何气缸的空气-燃料混合物。例如，控制器可以在一个或一些气缸中比在其他气缸中产生更稀薄的燃烧。在某些情况下，控制器可以在一个或一些气缸中产生稀薄燃烧，并且在一个或多个其他气缸中产生化学计量燃烧或富燃烧。

至少一些燃料(例如，汽油)的化学计量燃烧可以比富燃烧产生更高的燃烧温度，且稀薄燃烧可以比化学计量燃烧产生更高的燃烧温度。此外，在某些操作条件下，长时间的化学计量燃烧和/或稀薄燃烧可能使一个或多个发动机部件损坏或破裂和/或降低发动机的使用寿命。在一个实施例中，控制器可以确定喷射和/或燃烧周期，该喷射和/或燃烧周期可以保持一个或多个气缸中的化学计量燃烧和/或稀薄燃烧，同时监测发动机中的温度变化，并且可以更改燃烧室(例如，气缸)中的燃烧参数以减轻或消除可能对发动机有害的温升。例如，控制器可以确定终止一个、一些或所有气缸的化学计量燃烧和/或稀薄燃烧，并且在其内开始富燃烧。附加地或可选地，控制器可以确定在一个或多个气缸中交替使用稀薄混合物和富混合物(例如，一些气缸可以使用稀薄燃烧混合物来操作，而其他气缸可以使用富燃烧混合物来操作)。

此外，如上所述，控制器可以接收关于曲轴的取向和/或活塞在气缸(例如，往复式发动机的)中的位置的输入或信息。在某些操作条件下，控制器可以确定在不同的时刻和/或在活塞的多个位置将燃料和/或空气喷入气缸。例如，代替单次喷射一定量的燃料和/或空气，控制器可以指导燃料喷射器和/或空气喷射器进行燃料和/或空气的多次喷射(例如，与单次喷射相同量、较少量或较大量的燃料和/或空气相比，这可以在曲轴上得到相同的功率输出)。在某些情况下，燃料和/或空气的多次喷射可以改善空气-燃料的混合、燃料的燃烧等。类似地，控制器可以指导燃料喷射器和/或空气喷射器将燃料和空气(分别)多次喷入转子发动机的燃烧室(例如，当其转子旋转时)。

此外，对于往复式发动机，在活塞的向下和/或向上运动期间，控制器可以分别指导燃料喷射器喷射燃料和/或空气喷射器喷射空气。在一些实施例中，在活塞的向下冲程期间(例如，在四冲程循环的进气冲程和/或做功冲程期间)，控制器可以指导燃料喷射器喷射燃料和/或空气喷射器喷射空气。例如，在做功冲程期间，喷射空气和/或燃料可以改善燃料的点燃和/或提供额外的动力。在一个或多个附加的或可选的实施例中，在排气冲程期间(例如，在四冲程循环中)，控制器可以指导燃料喷射器喷射燃料和/或空气喷射器喷射空气，这可有助于从气缸中排出废气。

在某些情况下，控制器可以确定多次喷射空气和燃料，以在发动机的燃烧室中产生化学计量的和/或稀空气-燃料混合物。例如，控制器可以至少部分基于选定的和/或预定的输出轴的取向(例如，往复式发动机的曲轴的取向)、活塞在气缸中的选定的和/或预定的位置、以上的组合等，来确定喷射正时。此外，控制器可以确定进行可以产生化学计量混合物和/或稀混合物的一次或多次这种空气喷射和燃料喷射，和确定进行可以产生富混合物的一次或多次空气喷射和燃料喷射(例如，这可以降低或最小化在化学计量燃烧和/或稀薄燃烧期间的发动机的温升)。

在某些情况下，控制器可以确定以任何偶数燃烧循环(例如，2次、4次、6次等)来操作发动机的一个或多个气缸。例如，控制器可以确定在活塞的每个向下冲程、每第二个向下冲程、每第三个向下冲程等时将空气和燃料喷入一个、一些或所有气缸。例如，控制器可以确定以二冲程循环和预定时间量操作一些或所有气缸来满足控制器所接收的一个或多个输入中的功率要求，并且在一些条件下，可以确定满足这种功率要求后，气缸可以以四冲程循环操作。

在一些实施例中，控制器可以确定关闭或停止一个或一些燃烧室(例如，一个或一些气缸)。例如，控制器可以确定在满足功率输出要求的情况下关闭哪个或哪些气缸以提高燃料效率。例如，控制器可以确定关闭对一个或多个气缸的燃料喷射和/或空气喷射(例如，以停止这些气缸中燃料的燃烧)。在某些操作条件下，控制器还可以确定将被关闭的气缸的排气门关闭和/或保持关闭。

在某些情况下，可能需要火花使气缸内的空气-燃料混合物燃烧。例如，空气-汽油混合物可以在气缸中由火花(例如，来自诸如火花塞的燃料点火器)点燃。由此，在一个或多个实施例中，控制器执行或运行确定一个或多个燃烧室(例如，气缸)中的火花正时的动作230。例如，对于往复式发动机，控制器可以确定在活塞向下冲程期间的多个时刻和/或位置处喷射燃料和空气。同样地，控制器可以确定在气缸中提供火花的一个或多个时刻，这可以与燃料和/或空气喷射的一个或多个时刻相对应(例如，与燃料和空气喷射的时刻几乎相同；在空气和/或燃料被喷入气缸之后的选定的和/或预定的时间；在选定的和/或预定的活塞位置和/或曲轴的取向，这些可以基于来自编码器的输入等)。在任何情况下，控制器可以确定在相应的气缸中提供火花以燃烧在其内的空气-燃料混合物的合适的时刻。

如上所述，通常，可以将活塞可旋转地连接至曲轴的活塞连杆，以及活塞在相应气缸中的往复运动可以使曲轴旋转。由此，根据活塞连杆相对于曲轴的角位置，作用在活塞上的向下的力或活塞的运动可以在曲轴上产生相应的扭矩和/或将曲轴沿顺时针或逆时针方向旋转。例如，在上止点(Top dead center，TDC)处，连杆可以平行于气缸的中心轴线，并垂直于曲轴(例如，作用于活塞向下的力不会使曲轴旋转)。类似地，当活塞位于TDC之前的位置(Before the top dead center，BTDC)或之后的位置(After the top dead center，ATDC)时，活塞连杆的连接点可以与曲轴的旋转轴线成非垂直角(例如，作用于活塞向下的力会使曲轴相应地沿顺时针或逆时针方向旋转)。例如，当活塞位于BTDC时，施加于活塞的力可以产生相应的相对逆时针方向的力和/或使曲轴旋转；当活塞在TDC之后(ATDC)时，施加于活塞的力会产生相应的相对顺时针方向的力和/或使曲轴旋转。

如上所述，控制器可以接收来自编码器的输入，并且这种输入可以识别发动机的曲轴的相对取向。此外，在某些情况下，基于曲轴的相对径向取向，控制器可以确定或关联活塞在气缸中的位置(例如，每个活塞相对于TDC的位置)。在一些实施例中，控制器可以启动发动机而不产生曲轴的初始旋转和/或活塞的运动(例如，不使用启动器)。例如，控制器可以确定或识别活塞位于ATDC的一个或多个气缸，并且可以确定将空气和/或燃料喷入这些气缸，并且向这些气缸中提供火花(当合适时)，用于点燃空气-燃料混合物(例如，控制器可以确定或识别气缸，以提供空气-燃料混合物以及点燃该混合物以启动发动机)。

此外，对于活塞位于ATDC处的气缸，控制器可以确定喷射空气和/或燃料的顺序，以及提供火花以点燃空气-燃料混合物(例如，至少部分响应于所接收的要求启动发动机的输入)。例如，控制器可以确定开始将燃料和/或空气喷入气缸中，该气缸的活塞相对于曲轴处于选定的和/或预定的位置处或选定的角度处(例如，最接近选定的和/或预定的角度和/或在这种选定的和/或预定的角度之后)。例如，控制器可以确定开始喷射燃料和空气和/或可以提供火花，用于点燃气缸中的空气-燃料混合物，其中该气缸的活塞相对于曲轴至少在ATDC10度和/或最接近10度的位置。控制器还可以确定待喷入这些气缸的燃料和空气的量。

在一些实施例中，控制器可以确定或识别气缸，用于喷射空气和/或燃料，以及用于点燃空气-燃料混合物来停止曲轴的旋转和/或使曲轴反向旋转(例如，至少部分响应于所接收的指示曲轴的旋转停止或反向旋转的输入)。如上所述，控制器可以接收识别气缸中活塞的位置的输入。例如，控制器可以确定或识别活塞位于BTDC处的气缸(例如，在活塞向上冲程中)并且可以确定用于产生燃烧压力以使曲轴的旋转停止和/或旋转反向的合适量的空气和/或燃料的量。换句话说，基于发动机的操作和/或所接收的一个或多个输入(例如，曲轴的RPM、曲轴上的负载，例如来自连接至轴的机构的外部负载、在接收使曲轴的旋转停止和/或旋转反向的要求时活塞在气缸中的位置等)，控制器可以确定用于使旋转停止和/或旋转反向所需的或合适的扭矩量。此外，在一些示例中，控制器可以确定待喷入一个或多个气缸的空气和燃料的量，以产生所确定的用于使曲轴旋转停止和/或旋转反向的扭矩量。

如上所述，发动机可以被包括在任何数量的发动机驱动车辆(例如，汽车、船舶、飞机等)中。因此，例如，这种车辆的操作员可以在接口上提供将车辆的旋转运动反向的输入或要求。控制器可以随后接收指示要求将发动机的曲轴反向旋转的输入，并且可以确定待喷入气缸的空气和燃料的量来产生反转以及可以识别用于该空气和燃料的喷射的具体的或合适的气缸。

在至少一个实施例中，控制器至少部分基于所确定的空气-燃料混合物，执行或运行操作一个或多个空气喷射器和/或燃料喷射器的动作240。如上所述，燃料和/或空气可以被直接喷入选定的和/或预定的气缸。换句话说，控制器可以确定或识别一个或多个气缸，用于喷射空气和燃料以及点燃这些气缸中的空气-燃料混合物；控制器可以确定待喷射的空气和/或燃料的量；控制器可以确定顺序(例如，空气/燃料在气缸间的喷射顺序)；控制器可以确定以上的组合。

在一些实施例中，控制器至少部分基于所确定的火花正时(例如，在动作230中)来执行或运行操作一个或多个燃料点火器(例如，火花塞)的动作250。例如，对于往复式发动机，控制器可以确定在一个或多个气缸中提供火花正时(例如，基于来自编码器的输入，这可以与曲轴的取向和/或活塞的相应位置有关，和/或可以识别曲轴的取向和/或活塞的相应位置)。此外，如上所述，编码器可以具有任何合适的分辨率(例如，1/2度或更小等)；因此，在至少一个实施例中，控制器可以操作燃料点火器，而在接收来自编码器的输入和操作所确定的燃料点火器之间不存在附加的或有意的延迟(例如，只存在从控制器至燃料点火器的信号传输的和/或控制器的计算操作的固有延迟)。

另外，如上所述，控制器可以确定在活塞向下冲程中在多个时刻和/或活塞的多个位置喷射空气和/或燃料。此外，控制器可以操作燃料喷射器和空气喷射器，以在确定的时间和位置(活塞的)将确定量的空气和燃料喷入气缸。在至少一个实施例中，控制器可以在多个选定的和/或预定的时刻和/或气缸中的活塞的位置操作燃料点火器，这可以与空气喷射器和燃料喷射器的控制器的操作时间有关或相对应。

应当理解，上述动作210至动作250可以由控制器以任何合适的顺序执行。此外，在一些实施例中，可以省略和/或替换该动作中的一个或多个。例如，发动机可以使用任何数量的合适的燃料(例如，柴油、氢气、丙烷等)来操作，并且在一些操作条件下，控制器可以在无火花的情况下操作或控制发动机(例如，使用柴油燃料操作的发动机)。由此，在一些实施例中，可以省略动作230和/或动作250。

在一些实施例中，为了确定待喷入气缸的空气和燃料的量，控制器可以配置或编程为确定空燃比(Air to fuel ratio，AFR)和气缸的合适容积。例如，如本文所述，控制器可以配置或编程为确定燃烧容积；控制器可以指导一个或多个空气喷射器将空气(或其他合适的氧化剂)喷入气缸，以在其中产生确定的燃烧容积。此外，控制器可以配置或编程为确定待喷入气缸的燃料的合适量，并且可以指导燃料喷射器喷射确定量的燃料(例如，以在气缸中产生合适的AFR)。在至少一个实施例中，控制器可以配置或编程为通过确定一种或多种操作条件(例如，所需的或要求的功率输出)的合适的燃烧容积和合适的AFR，来确定待喷射的空气和燃料的量。

附加地或可选地，控制器可以配置或编程为独立于AFR来确定燃烧容积。例如，控制器可以配置或编程为确定用于发动机的一个或多个选定的燃烧容积和操作条件的合适的AFR。例如，控制器和/或用户可以选择发动机的燃烧容积(例如，用户可以选择发动机以特定的燃烧容积(例如0.5升、2.5升、3.0升等)运行，)；控制器可以配置或编程为确定与发动机的操作条件(例如，发动机的期望的或选定的功率输出)相对应的用于选定的燃烧容积的AFR。因此，例如，控制器可以配置或编程为在更改AFR的同时保持气缸中燃烧容积恒定或在气缸中产生恒定的燃烧容积。应当理解，为气缸选定的燃烧容积可以大于气缸的实际或标称容积或小于气缸的容积(例如，在喷射空气之后以及当气缸处于下止点时，气缸中的压力可能低于大气压力)。

在附加的或可选的实施例中，控制器可以配置或编程为针对选定的AFR来确定气缸的合适的燃烧容积。例如，控制器可以配置或编程为在改变燃烧容积的同时保持或维持选定的AFR，使得发动机产生合适的或选定的输出。例如，可以基于烟雾限制或要求(例如，某些辖区的烟雾要求可以有效地限制AFR)、基于燃料经济性要求等来选择AFR，并且可以选择燃烧容积，以产生选定的或期望的发动机输出。

在一些实施例中，控制器可配置或编程为计算选定的AFR的燃烧容积，以基于公式或算法来产生选定的或合适的发动机功率输出。在至少一个实施例中，控制器可以配置或编程为基于霍普金森型曲线(Hopkinson-type curve)确定AFR。例如，基于从空气燃料混合物的爆燃位置或点燃位置到活塞顶部的选定的距离和按比例缩放的装料比，例如

P＝R/W^1/3，

其中P为发动机的功率输出，R为从空气-燃料混合物的燃烧位置到活塞的距离，以及W为燃烧期间产生的能量。因此，例如，通常R可以是恒定的(例如，对于发动机的恒定RPM)，并且控制器可以配置或编程为通过计算W或产生选定的或期望的输出的所需的能量的量来确定AFR。

附加地或可选地，控制器可以包括和/或可以可操作地耦合至表或数据库，该表或数据库可以包括针对一个或多个相应的操作条件待喷射的空气和燃料的量的合适的值。例如，该表或数据库可以将待喷入气缸的燃料和空气的量的值与燃烧容积、AFR和选定的功率输出中的每个值关联。换句话说，该表可以具有(1)用于在选定的或恒定的AFR下用于产生合适的燃烧容积的空气和燃料值，以产生发动机的选定的功率输出，和/或(2)用于产生针对任意数量的离散的或恒定的燃烧容积的合适的AFR的空气和燃料值，以产生发动机的选定的功率输出。

在一些实施例中，可以基于经验数据或对各种条件和相应的发动机功率输出的测试来生成该表。例如，控制器可以配置或编程为指导空气喷射器和燃料喷射器以产生恒定的AFR(例如，AFR为14.7：1)并改变或循序渐进地增加或减少燃烧容积(例如，通过随着空气喷射的增加而增加燃料喷射，以在燃烧容积增加时维持恒定的AFR的方式)；控制器可以测量或接收与发动机输出的测量值相对应的数据，以生成表。类似地，控制器可以配置或编程为指导空气喷射器和燃料喷射器以产生恒定的燃烧容积(例如，可以与汽缸容积相同、大于、或小于汽缸容积的任何选定的燃烧容积)并且改变AFR(例如，通过在维持空气喷射恒定的同时增加燃料喷射)；控制器可以测量或接收与发动机输出的测量值相对应的数据，以生成表。

在一些实施例中，可以通过将发动机的输出轴(例如，曲轴)耦合至测力计来测量发动机的输出。附加地或可选地，压力传感器可以被合适地定位以检测气缸中的压力。图12是包括压力传感器19a的气缸15a的示意图。如上所述，气缸15a可以包括在任何合适的发动机中，该发动机可以具有任何数量的配置和/或任何合适数量的气缸。

在所示的示例中，压力传感器19a结合或包括在火花塞46a中。在其他示例中，压力传感器可以定位在任意数量的合适位置。压力传感器19a可以可操作地耦合至控制器5a，使得控制器5a可以接收或检测来自压力传感器19a的一个或多个信号，该一个或多个信号可以与气缸15a中的压力有关和/或基于气缸15a中的压力(例如，压力传感器19a可以检测气缸15a中的压力并生成或更改可以在控制器5a处接收的信号)。

例如，控制器5a可以连续地或间歇地监测气缸15a中的压力。此外，控制器5a可以配置或编程为使检测到的压力与在发动机的输出轴处产生的动力关联。应当理解，气缸15a中的压力在发动机循环期间变化。此外，如下所述，发动机可包括一个或多个附加的传感器，例如可以指示循环阶段或活塞位置的传感器(例如，发动机可以包括耦合至曲轴并连接至控制器5a的一个或多个编码器)。在至少一个实施例中，控制器5a可以将气缸中检测到的压力与活塞的位置和/或燃烧循环的阶段关联。例如，控制器5a可以配置或编程为在循环的做功阶段或活塞的向下冲程期间将最高压力、压力梯度、压力变化等与发动机的功率输出(例如，在发动机输出轴上产生的功率)关联。

因此，例如，控制器5a可以配置或编程为比较计算值和/或表中指定的AFR、燃烧容积、压缩、空气的量、燃料的量、高度等的值、以及功率输出值。此外，如上所述，控制器5a可以配置或编程为确定燃烧容积和AFR的合适值(例如，待喷入气缸的空气或其他合适的氧化剂和燃料的量的合适值)。

在一些实施例中，控制器5a可以配置或编程为基于由燃料传感器19a确定的气缸中的压力(例如，在燃料燃烧期间)，来确定燃料类型和/或燃料的燃烧特性。例如，控制器5a可以被校准和/或可以基于一种或多种已知的燃料或燃料组合来生成一个或多个表，该一个或多个表包括与AFR、燃烧容积、压缩比以及气缸5a中的压力相对应的值(例如，控制器5a可以配置或编程为改变喷射的空气和/或燃料的量以产生表)。此外，控制器5a可以配置或编程为基于所喷射的燃料和空气相应的的量(例如，针对高程进行调整)和相应的已知或预期的功率输出，来比较未知或未指定的燃料的功率输出。

例如，控制器5a可以配置或编程为基于以下变量来生成回归函数或曲线：空气量、燃料量、高度、做功冲程压力等。此外，基于变量的已知值，控制器5a可以生成二维的或三维的曲线或回归函数；此外，基于生成的曲线和/或回归函数，控制器5a可以确定一个或多个未知变量(例如，以确定燃料类型或其燃烧特性)。例如，控制器5a可以匹配两条类似的曲线，一条是用已知燃料生成的，且另一个是用未识别的燃料生成的，从而识别出该未识别的燃料。

因此，例如，控制器5a可以配置或编程为基于汽缸15a中的压力读数(例如，如从压力传感器19a接收的)、被喷入气缸15a的空气和燃料的量、高度(或被喷射空气中估计的或确定的氧气的量或浓度)以及压缩比，来确定燃料的类型和/或燃烧特性。如上所述，控制器5a可以配置或编程为至少部分地基于燃料的类型和/或燃料的燃烧特性，来确定待喷入气缸的空气和燃料的量。

应当理解，在不同的地理位置和/或高度，空气中可能包含不同量的氧气。在一个实施例中，氧气传感器可以检测空气中的氧气量，以调节AFR和/或喷入气缸的空气量。在一些实施例中，一个或多个压力传感器和/或温度传感器可以被合适地定位，以确定发动机外部的环境空气中的压力和温度；基于该环境压力和温度，控制器5a可以配置或编程为确定喷入气缸15a的空气中的氧气的量或浓度，并且可以基于喷入的氧气量和压缩压力来调节空气和/或燃料的量。

在一些实施例中，控制器5a可以可操作地耦合至一个或多个氧气质量进气传感器和/或空气质量进气传感器。例如，如上所述，一个或多个传感器可以可操作地连接至进气歧管或包括在进气歧管中。在一些实施例中，空气质量传感器可以至少部分地定位在进气歧管内部或与进气歧管内部中的空气流体连通。具体而言，空气质量传感器可以确定正被喷入气缸15a的空气中的氧气浓度、正被喷入气缸的污染物等。

此外，控制器5a可以配置或编程为至少部分地基于压力传感器19a在气缸15a中检测到的压力来确定待喷入气缸15a的空气和燃料的量。例如，控制器5a可以配置或编程为指导空气喷射器和/或燃料喷射器以增加或减少喷射的空气和/或燃料的量，以在气缸15a中达到合适的或期望的压力。在一些实施例中，功率输出可以至少部分地由用户选择(例如，根据用户需求，例如针对包括在车辆中的发动机的用户需求，其中加速器位置可以对应于用户需求选择)。因此，例如，控制器5a可以配置或编程为更改喷入气缸的空气和/或燃料的量，以产生合适的燃烧压力，该燃烧压力与控制器5a接收的与对选定的功率输出的请求相对应(例如，来自用户)。

此外，如上所述，当控制器5a确定待喷入汽缸15a的合适的空气和/或燃料的量(例如，以指导空气喷射器和燃料喷射器)时，控制器5a可以基于恒定的燃烧容积或AFR或基于变化的燃烧容积和AFR，来确定空气和燃料的量(如上所述)，以在气缸15a中产生选定的功率输出或燃烧压力。因此，例如，控制器5a可以以使喷入气缸5a的空气和/或燃料的量渐进地变化(例如，以选定的增量增加或减少)的方式，来指导空气喷射器和燃料喷射器，产生合适的或选定的输出或燃烧压力。

如上所述，控制器5a可以配置或编程为操作或指导空气喷射器和/或燃料喷射器的操作。在一些实施例中，控制器5a操作或指导空气喷射器和/或燃料喷射器的操作以保持打开选定的持续时间，从而将选定或确定的空气和/或燃料的量喷入气缸15a。例如，控制器5a可以接收来自与进气歧管流体连通的一个或多个压力传感器的一个或多个信号，并且可以指导空气喷射器打开选定的持续时间(例如，基于通过空气喷射器正被喷射的空气的压力，控制器5a可以确定持续时间以维持喷射器打开并允许空气喷入气缸)。类似地，控制器5a可以接收与通过燃料喷射器正被喷射的燃料的压力相对应的一个或多个信号；基于该燃料压力，控制器5a可以确定用于喷射燃料的选定的量的持续时间。

也就是说，控制器5a可以指导燃料喷射器和/或空气喷射器打开选定的时间量，以将燃料和/或空气的选定的量喷入气缸。附加地或可选地，控制器5a可以确定流到各自的燃料喷射器和空气喷射器的燃料和/或空气的合适压力。在一些实施例中，控制器5a可以指导燃料和/或空气的压力的变化，以产生各自的合适的量的空气和燃料喷入气缸。例如，为了增加流入气缸的空气量，控制器5a可以指导空气喷射器打开增加的持续时间和/或可以指导压缩机增加流向空气喷射器的空气的压力(例如，增加进气歧管中的压力)。相反，为了减少流入气缸的空气量，控制器5a可以指导空气喷射器打开减少的持续时间和/或可以指导压缩机增加流向空气喷射器的空气的压力(例如，增加进气歧管中的压力)。

类似地，为了增加流入气缸的燃料量，控制器5a可以指导燃料喷射器打开增加的持续时间和/或可以指导燃料泵增加流向燃料喷射器的燃料的压力(例如，增加进气歧管中的压力)。此外，为了减少流入气缸的燃料量，控制器5a可以指导燃料喷射器打开增加的持续时间和/或可以指导燃料泵减少流向燃料喷射器的燃料的压力。

因此，通常，控制器5a可以以喷射合适的燃料和空气的量的方式(例如，如上所述，产生合适的燃烧容积和AFR)来指导燃料泵、空气压缩机、空气喷射器以及燃料喷射器。此外，控制器5a可以在气缸内部产生合适的空气速度和燃料速度。例如，随着发动机的RPM增加，控制器5a可以指导燃料泵和/或空气压缩机增加燃料压力和空气压力，以产生合适的喷射速度。例如，控制器5a可以指导或控制空气喷射器和燃料喷射器、压缩机以及燃料泵，以使得当活塞位于气缸中的选定位置或合适位置时(例如，当活塞位于下止点或在下止点附近时，当活塞不到半途时，从下止点向上止点移动等)，完成了燃料喷射和空气喷射。类似地，当发动机的RPM降低时，控制器5a可以指导燃料泵和/或空气压缩机降低燃料压力和气压，以产生合适的喷射速度(例如，使得当活塞位于气缸中的选定位置或合适位置时，完成了燃料喷射和空气喷射)。

在一些实施例中，控制器5a可以配置或编程为通过操作或控制任何数量的合适的空气喷射器和/或燃料喷射器，来增加或减小进入气缸15a的空气和/或燃料的量和/或流速。例如，空气喷射器和/或燃料喷射器可以具有尺寸可变的开口，该开口的尺寸(例如，开口的横截面)可以由来自控制器5a的一个或多个信号来控制。在一个示例中，空气喷射器和/或燃料喷射器可以具有孔口和可密封该孔口的锥形轴；控制器5a可以指导锥形轴相对孔口的运动以有效地改变流体(例如，空气或气体)可以流过的开口的尺寸。因此，例如，通过操作空气喷射器和/或燃料喷射器以改变其中的开口的尺寸，控制器5a可以指导空气喷射器和/或燃料喷射器以合适的流速将合适量的空气和/或燃料喷入气缸15a。

通常，本文所述的控制器可以包括任何数量的合适的计算设备(例如，发动机控制单元(ECU)，其可以是由硬件和/或软件编程的和/或操作的)。此外，本文所述的动作或步骤可以由存储在计算设备上(例如，在计算设备的存储器中)的软件指令和/或由配置为执行这些动作或步骤的硬件来执行。图13示出了一个合适的计算设备的示例。更具体地，图13是根据一个实施例的计算设备300的框图；计算设备300可以配置为执行一个或多个上述流程或动作。

例如，计算设备300可以包括计算机程序(例如，软件编码的或硬件编码的)，该计算机程序可以指导计算设备300的多个部件和/或元件或向其提供指令，以执行上述动作。在一个实施例中，计算设备可以包括处理器310、存储器320、存储设备330、I/O接口340、通信接口350、或其组合。虽然图13示出了示例性计算设备300，但示出的部件不旨在限制。其他实施例可以使用附加的或可选的部件。此外，在某些实施例中，计算设备300可以包括比图13所示的部件更少的部件。

在一些实施例中，处理器310包括用于执行指令的硬件，例如构成计算机程序的那些指令。作为示例而不是限制，为执行指令，处理器310可以从内部寄存器、内部高速缓存、存储器320、或存储设备330检索(或提取)指令并解码和执行这些指令。在特定的实施例中，处理器310可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部高速缓存。作为示例而不是限制，处理器310可以包括一个或多个指令高速缓存、一个或多个数据高速缓存、以及一个或多个转译后备缓冲器(TLB)。指令高速缓存中的指令可以是存储器320或存储设备330中指令的备份。

计算设备300可以包括耦合至处理器310的存储器320。存储器320可以用于存储由处理器执行的数据、元数据、程序或其组合。存储器320可以包括一个或多个易失性存储器和非易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、固态磁盘(SSD)、闪存、相变存储器(PCM)或其它类型的数据存储设备。存储器320可以是内部存储器或分布式存储器。

计算设备300可以包括存储设备330，存储设备330可以具有用于存储数据和/或指令的存储器。作为示例而不是限制，存储设备330可以包括上述的非暂时性存储介质。存储设备330可以包括硬盘驱动器(HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带、或通用串行总线(USB)驱动器或这些中的两个或更多个的组合。根据需要，存储设备330可以包括可移动的或不可移动的(或固定的)介质。存储设备330可以内置于或外置于计算设备300。在一些实施例中，存储设备330是非易失性固态存储器。附加地或可选地，存储设备330可以包括只读存储器(ROM)。根据需要，该ROM可以是掩码编程ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可更改ROM(EAROM)、或闪存或这些中的两个或更多个的组合。

计算设备300还可以包括一个或多个输入或输出(I/O)接口340，其可以用于以允许用户向计算设备300提供输入、接收来自计算设备300的输出，并且将数据传送到计算设备300或传送来自计算设备300的数据。例如，I/O接口340可以耦合至一个或多个传感器(如上所述的(如压力传感器、温度传感器、燃料传感器等))和/或一个或多个输入设备(例如，节气门、用户界面、鼠标、小键盘或键盘、触摸屏、摄像头、光学扫描仪、网络接口、调制解调器、其他已知的I/O设备或其组合)。触摸屏可以用手写笔或手指激活。

I/O接口340可以包括和/或可以耦合至用于将输出呈现给用户的一个或多个装置，该一个或多个装置包括但不限于图形引擎、显示器(例如，显示屏)、一个或多个输出驱动器(例如，显示驱动器)、一个或多个音频扬声器、以及一个或多个音频驱动器。在一些实施例中，接口340可以配置为向显示器提供图形数据以呈现给用户。图形数据可以代表一个或多个图形用户界面和/或可以用作特定的实施方式的任何其他图形内容。

计算设备300还可以包括通信接口350。通信接口可以包括硬件和/或软件。通信接口350可以提供一个或多个接口，用于计算设备和一个或多个其他计算设备300或一个或多个网络之间的通信(比如，例如基于分组的通信)。作为示例而不是限制，通信接口350可以包括网络接口控制器(NIC)或网络适配器，用于与以太网或其他有线网络通信，或无线NIC(WNIC)或无线适配器，用于与无线网络(例如，WI-FI)通信。

本公开涉及任何合适的网络和任何合适的通信接口350。作为示例而不是限制，计算设备300可以与ad hoc网络、个人区域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、或互联网的一个或多个部分或这些中的两个或更多个的组合通信。这些网络中的一个或多个的一个或多个部分可以是有线的或无线的。作为示例，计算系统300可以与无线PAN(WPAN)(例如，蓝牙WPAN)、WI-FI网络、WI-MAX网络、蜂窝电话网络(例如，全球移动通信系统(GSM)网络)、或其他合适的无线网络或其组合通信。适当时，计算设备300可以包括任何合适的用于任何这些网络的通信接口350。

计算设备300还可以包括总线360。总线360可以包括将计算设备300的部件相互耦合的硬件和/或软件。作为示例而不是限制，总线360可以包括图形加速端口(AGP)或其他图形总线、增强型工业标准架构(EISA)总线、前侧总线(FSB)、HYPERTRANSPORT(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、INFINIBAND互连、少针脚数(LPC)总线、内存总线、微通道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCIe)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局域(VLB)总线或另一种合适的总线、或其组合。

在一些实施例中，可以使用合适的发动机控制单元(ECU)，和/或将适当的发动机控制单元编程，来控制发动机的元件和/或部件和/或执行本文所述的动作。例如，EMS-4，其可以从AEM Electronics公司得到，可以被编程和/或可以存储可以执行本文所述的针对四气缸发动机的动作的可执行软件代码。应当理解，虽然在一些实施例中，控制器或计算设备可以是专用计算机，例如合适的ECU，但是在附加的或可选的实施例中，控制器或计算设备可以是通用计算机。

虽然前述涉及本发明的实施例，但可以设计本发明的其他或进一步实施例，而不脱离本发明的基本范围，并且本发明的范围由以下权利要求确定。

Claims (29)

1.一种燃烧系统，包括：

发动机，包括：

一个或多个燃烧室，所述一个或多个燃烧室中的每个包括一个或多个喷射口、和排气口；

一个或多个喷射器，所述一个或多个喷射器中的每个与所述一个或多个喷射口中的相应喷射口连通，所述一个或多个喷射器中的每个配置为将至少一定量的空气喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以用于燃烧反应，所述燃烧反应使得所述一个或多个燃烧室的相应燃烧室内的压力增加；

一个或多个能量转换机构，所述一个或多个能量转换机构中的每个定位在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室内，并且配置为将在所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室中的压力增加转换为机械能；

输出轴，所述输出轴配置为响应于由所述一个或多个能量转换机构生成的机械能而运动；以及

至少一个排气门，所述至少一个排气门与所述一个或多个燃烧室中的每个的排气口连通；

其中所述发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片中的至少一个；以及

控制器，所述控制器可操作地耦合至所述发动机并且配置为：

至少部分地基于由所述控制器接收的一个或多个输入来确定通过与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器待喷入所述一个或多个燃烧室中的至少一个燃烧室的空气的量；以及

致动与所述至少一个燃烧室连通的所述一个或多个喷射器，以至少将所述空气的量喷入所述至少一个燃烧室。

2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：

由所述控制器接收的一个或多个输入包括一个或多个操作输入，所述一个或多个操作输入与待由所述发动机产生的功率输出或所述输出轴的每分钟转数中的至少一个有关；以及

所述控制器配置为至少部分地基于待由所述发动机产生的所述功率输出或所述每分钟转数中的至少一个来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。

3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个操作输入包括接收自一个或多个位置传感器的节气门输入，所述节气门输入与节气门踏板的位移有关。

4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：

由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括所要求的所述发动机的燃烧容积；以及

所述控制器配置为基于所述所要求的发动机的燃烧容积来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。

5.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：

由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括由所述发动机驱动的车辆的至少一个或多个操作参数，所述一个或多个操作参数包括所述车辆的速度、所述车辆周围的天气状况、或所述车辆的操纵中的至少一个；以及

所述控制器配置为至少部分地基于由所述发动机驱动的所述车辆的一个或多个操作参数来至少确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量。

6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：

所述发动机的所述一个或多个燃烧室包括多个气缸；

所述一个或多个喷射器中的每个包括：

燃料喷射器，所述燃料喷射器与所述多个气缸中的每个的燃料喷射口连通；以及

空气喷射器，所述空气喷射器与所述多个气缸中的每个的空气喷射口连通；所述发动机包括：

多个空气管路，所述多个空气管路中的每个在与相应气缸相关联的所述空气喷射器处连接至所述多个气缸中的所述相应气缸；以及

多个燃料管路，所述多个燃料管路中的每个在与相应气缸相关联的所述燃料喷射器处连接至所述多个气缸中的所述相应气缸；以及

所述控制器配置为：

确定通过所述多个气缸中的每个的所述空气喷射器待喷入所述多个气缸中的每个的所述空气的量；

确定通过所述多个气缸中的每个的所述燃料喷射器待喷入所述多个气缸中的每个的燃料的量；

对于所述多个气缸中的每个，致动与所述气缸连通的所述空气喷射器以将所述空气的量喷入所述气缸；以及

对于所述多个气缸中的每个，致动与所述气缸连通的所述燃料喷射器以将所述燃料的量喷入所述气缸。

7.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：所述发动机包括：

进气歧管，所述进气歧管连接至所述多个空气管路并且配置为向所述空气管路提供所述空气；

空气压缩机，所述空气压缩机配置为将加压空气输出至所述进气歧管；以及

至少一个空气传感器，所述至少一个空气传感器可操作地耦合至所述控制器并且配置为检测所述空气压缩机和所述进气歧管之间的所述空气的气压。

8.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于：

由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括接收自所述至少一个空气传感器的气压输入；以及

所述控制器配置为基于接收自所述至少一个空气传感器的所述气压输入来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量和所述燃料的量。

9.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于：

所述至少一个传感器配置为确定所述一个或多个管路中的氧化剂的类型或在所述空气压缩机与所述进气歧管之间的所述空气中存在的氧气的浓度中的至少一个；

由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括空气输入，所述空气输入与从所述至少一个空气传感器接收的所述一个或多个空气管路中的所述空气中存在的所述氧气的浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个有关；以及

所述控制器配置为基于所述一个或多个空气管路的空气中存在的氧气浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室所述空气的量和所述燃料的量。

10.根据权利要求7所述的燃烧系统，其特征在于，所述发动机包括气压调节器，所述气压调节器配置为调节所述空气压缩机和所述进气歧管之间的气压，其中：

所述至少一个空气传感器包括：

第一气压传感器，所述第一气压传感器可操作地耦合至所述控制器并且定位在所述空气压缩机和所述气压调节器之间，所述第一气压传感器配置为检测所述空气压缩机的输出气压；以及

第二气压传感器，所述第二气压传感器可操作地耦合至所述控制器并且定位在所述气压调节器和所述进气歧管之间，所述第二气压传感器配置为确定所述进气歧管中的气压。

11.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：

所述一个或多个喷射器中的每个包括一个或多个空气喷射器；

所述发动机中的每一个空气口耦合至所述一个或多个空气喷射器中的相应空气喷射器；以及

对于所述多个气缸中的每个气缸，通过所述空气喷射器喷入所述气缸的所述空气在所述空气喷射器和所述气缸之间不受阻碍。

12.根据权利要求11所述的燃烧系统，其特征在于：对于所述多个气缸中的每个气缸，所述空气喷射器直接耦合至所述气缸的所述空气喷射口。

13.根据权利要求6所述的燃烧系统，还包括：

多个燃料传感器，所述多个燃料传感器可操作地耦合至所述控制器，所述多个燃料传感器中的至少一个与所述多个燃料管路中的相应燃料管路相关联并且配置为确定通过所述燃料管路待喷入所述多个气缸的相应气缸的燃料的类型；

其中由所述控制器接收的所述一个或多个输入包括接收自所述多个传感器中的所述至少一个传感器的燃料类型输入；以及

其中所述控制器配置为基于接收自所述至少一个传感器的所述燃料类型输入来确定待喷入所述一个或多个燃烧室中的所述至少一个燃烧室的所述空气的量和所述燃料的量。

14.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于：基于由所述控制器接收的所述一个或多个输入，由所述控制器确定的待喷入所述多个气缸中的第一气缸的燃料的量或空气的量中的至少一个与由所述控制器确定的待喷入所述多个汽缸中的第二汽缸的燃料的量或空气的量中的至少一个不同。

15.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为将所述空气的量和所述燃料的量均喷入所述一个或多个燃烧室中的所述相应燃烧室。

16.根据权利要求13所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为将所述空气的量和所述燃料的量的预混合物喷入所述一个或多个燃烧室中的所述相应燃烧室。

17.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于：所述一个或多个喷射器中的每个配置为在不借助由来自所述发动机的空气进气冲程提供的空气的情况下，至少将所述空气的量喷入所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室以进行所述燃烧反应。

18.一种控制燃烧发动机的燃烧的方法，所述方法包括：

借助可操作地耦合至所述燃烧发动机的控制器，接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入；

借助所述控制器，至少部分地基于所述一个或多个输入，至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量，所述燃烧发动机没有节气门体、保持器、凸轮凸角、凸轮轴、正时皮带或垫片；以及

借助所述控制器，致动所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室的所述至少一个喷射器，以至少喷射为所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室确定的所述空气的量。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括：

至少部分地基于待由所述发动机产生的功率输出或每分钟转数中的至少一个，至少确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括，在所述控制器处从与节气门踏板的位移有关的节气门位置传感器接收节气门输入；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括，至少部分地基于所述节气门输入来至少确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括，在所述控制器处接收所要求的所述燃烧发动机的燃烧容积；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括至少部分地基于所述所要求的所述燃烧发动机的燃烧容积来至少确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括，接收由所述发动机驱动的车辆的一个或多个操作参数，所述一个或多个操作参数包括所述车辆的速度、所述车辆周围的天气状况、或所述车辆的操纵中的至少一个；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括，至少部分地基于由所述发动机驱动的车辆的所述一个或多个操作参数来确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

23.根据权利要求18所述的方法，还包括借助可操作地耦合至所述控制器的至少一个空气传感器，确定连接至一个或多个空气管路的进气歧管和空气压缩机之间的空气的气压，所述一个或多个空气管路通过所述至少一个喷射器连接至所述一个或多个燃烧室中的相应燃烧室，其中：

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括，从所述至少一个空气传感器接收所述进气歧管和所述空气压缩机之间的所述空气的所述气压；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括，至少部分地基于所述进气歧管和所述空气压缩机之间的所述空气的所述气压来至少确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

24.根据权利要求18所述的方法，还包括借助空气传感器来检测在空气压缩机和进气歧管之间的所述空气中存在的氧气的浓度或氧化剂的类型中的至少一个，其中，

进气歧管通过一个或多个空气管路向所述一个或多个燃烧室中的每个燃烧室的所述至少一个喷射器提供所述空气；

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括，从所述空气传感器接收在所述空气压缩机和所述进气歧管之间的所述空气中存在的所述氧气的浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的至少一定量的空气包括，至少部分地基于在所述空气压缩机和所述进气歧管之间的所述空气中存在的所述氧气的浓度或所述氧化剂的类型中的至少一个来确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

25.根据权利要求18所述的方法，还包括借助可操作地耦合至所述控制器的一个或多个燃料传感器来确定待喷入所述一个或多个燃烧室的燃料的类型，其中：

接收与所述燃烧发动机的操作参数有关的一个或多个输入包括从所述一个或多个燃料传感器接收待喷入所述一个或多个燃烧室的所述燃料的类型；以及

至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括，至少部分地基于待喷入所述一个或多个燃烧室的所述燃料的类型来确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量。

26.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：

至少部分地基于所述一个或多个输入来至少确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述燃烧发动机中的一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的空气的量包括：

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量和燃料的量：以及

致动所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室的所述至少一个喷射器，以喷射至少为所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室确定的所述空气的量包括：

致动所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室的所述至少一个喷射器，以喷射为所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室确定的所述空气的量和所述燃料的量。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：

所述一个或多个燃烧室包括多个燃烧室；

对于所述多个燃烧室中的每个，与所述燃烧室的至少一个喷射口相关联的所述至少一个喷射器包括与用于所述燃烧室的空气喷射口相关联的空气喷射器和与用于所述燃烧室的燃料喷射口相关联的燃料喷射器；

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与所述燃烧室的所述至少一个喷射口相关联的至少一个喷射器待喷入所述一个或多个燃烧室中的至少一些燃烧室的所述空气的量和燃料的量包括：

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与所述燃烧室相关联的所述空气喷射器待喷入所述多个燃烧室中的每个的所述空气的量：以及

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与所述燃烧室相关联的所述燃料喷射器待喷入所述多个燃烧室中的每个的所述燃料的量；以及

致动所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室的所述至少一个喷射器，以喷射为所述一个或多个燃烧室中的所述至少一些燃烧室确定的所述空气的量和所述燃料的量包括：

致动所述多个燃烧室中的每个的所述空气喷射器，以喷射为所述燃烧室确定的所述空气的量；以及

致动所述多个燃烧室中的每个的所述燃料喷射器，以喷射为所述燃烧室确定的所述燃料的量。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，致动所述多个燃烧室中的每个的所述空气喷射器，以喷射为所述燃烧室确定的所述空气的量包括：

致动所述多个燃烧室中的每个的所述空气喷射器，以将为所述燃烧室确定的所述空气的量直接喷入所述燃烧室，所述空气在所述空气喷射器和所述气缸之间不受阻碍，并且所述空气喷射器直接附接至所述气缸的所述空气口，其中所述燃烧发动机的每一个空气口耦合至空气喷射器。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与所述燃烧室相关联的所述空气喷射器待喷入所述多个燃烧室中的每个的所述空气的量包括：

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与第一燃烧室相关联的所述空气喷射器待喷入所述多个燃烧室中的所述第一燃烧室的第一空气的量；以及

至少部分地基于所述一个或多个输入来确定通过与第二燃烧室相关联的所述空气喷射器待喷入所述多个燃烧室中的所述第二燃烧室的第二空气的量，所述第二空气的量与所述第一空气的量不同；以及

致动所述多个燃烧室中的每个的所述空气喷射器以喷射为所述燃烧室确定的所述空气的量包括：

致动与所述第一燃烧室相关联的所述空气喷射器，以喷射为所述第一燃烧室确定的所述第一空气的量；以及

致动与所述第二燃烧室相关联的所述空气喷射器，以喷射为所述第二燃烧室确定的所述第二空气的量。

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