ES2938732T3

ES2938732T3 - Método y aparato para la puesta en marcha y control de combustores de impulsos que utilizan la operación selectiva del inyector

Info

Publication number: ES2938732T3
Application number: ES19722353T
Authority: ES
Inventors: Daanish Maqbool; Nitay Ravin; Carson Myers
Original assignee: North American Wave Engine Corp
Current assignee: North American Wave Engine Corp
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: US11585532B2; WO2019204389A1; US20210108590A1; EP4163551A1; EP3781868B1; US20200256260A1; EP3781868A1; US11592184B2; CA3097592A1

Abstract

Se describe un sistema y método para el arranque y control de motores de chorro de pulsos y este sistema incluye un sistema de inyección electrónica de combustible ("EFI") que además incluye uno o más inyectores de combustible controlados eléctricamente que pueden operarse selectivamente para el arranque y control de tales motores de chorro de pulsos. De acuerdo con el sistema y el método, la tasa y/o el patrón de suministro de combustible a los motores de chorro de pulso pueden variar no solo controlando la cantidad de tiempo que los inyectores de combustible están abiertos versus cerrados para definir un "ciclo de trabajo", sino también con la capacidad para inhabilitar selectivamente uno o más inyectores de combustible de la manera programada para el arranque y control de dichos motores de chorro de pulsos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato para la puesta en marcha y control de combustores de impulsos que utilizan la operación selectiva del inyector

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

Esta Solicitud reivindica el beneficio bajo 35 USC 119(e) para solicitud de patente provisional de Estados Unidos No. 62/658,989, presentada el 17 de abril de 2018, y solicitud de patente provisional de Estados Unidos No. 62/725,117, presentada el 30 de agosto de 2018.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a combustores y motores a reacción. Más específicamente, la presente invención se refiere a combustores de impulsos y/o motores de chorro de propulsión y sus sistemas de control y métodos de operación.

Antecedentes de la invención

Un combustor de impulsos convencional típico (o motor de chorro de propulsión sin válvulas) incluye una cámara de combustión, un tubo de entrada, al menos un inyector de combustible, una bujía (u otro dispositivo de encendido) y un tubo de escape que a veces se denomina "tubo de escape". La cámara de combustión, el tubo de entrada y el tubo de escape suelen tener forma cilíndrica con diferentes longitudes y diámetros de sección transversal. El diámetro de los tubos de entrada y escape suele ser menor que el diámetro de la cámara de combustión; y la longitud del tubo de entrada es típicamente menor que la longitud del tubo de escape. Además, el diámetro del tubo de escape puede aumentar desde su extremo proximal donde se conecta a la cámara de combustión hasta su extremo distal.

Al arrancar el motor, se introduce aire y combustible en la cámara de combustión y la chispa generada por la bujía u otro dispositivo de encendido enciende la mezcla de aire y combustible. La combustión resultante provoca un aumento de la temperatura y la presión de los gases en la cámara de combustión. Estos gases se expanden y escapan a la atmósfera por los extremos de los tubos de entrada y salida. La alta velocidad y la inercia de los gases que escapan provocan una caída de presión dentro de la cámara de combustión, lo que finalmente da como resultado una presión negativa en la cámara de combustión. Esta presión negativa invierte la dirección del flujo de fluido en los tubos de entrada y escape y hace que el aire de la atmósfera sea succionado hacia la cámara de combustión a través del tubo de entrada. El aire atmosférico también es aspirado por el tubo de escape, pero no llega a la cámara de combustión debido a la longitud del tubo de escape. El aire atmosférico fresco que llega a la cámara de combustión a través del tubo de entrada se mezcla con el combustible que se inyecta en el tubo de entrada o en la cámara de combustión. La mezcla de aire y combustible dentro de la cámara de combustión luego se encuentra con los productos de combustión a alta temperatura en la cámara de combustión del evento de combustión anterior. Estos productos de la combustión encienden la mezcla fresca de aire y combustible para producir el próximo evento de combustión. Por lo tanto, solo se necesita una bujía u otro dispositivo de encendido para iniciar el funcionamiento del motor y no para mantener el funcionamiento del motor. Como tal, la bujía u otro dispositivo de encendido se puede apagar una vez que se arranca el motor.

Esta serie repetitiva de eventos para el motor, es decir, succión, encendido/combustión y escape, constituye el ciclo de trabajo del motor, o simplemente el "ciclo del motor". La oscilación de presión periódica resultante inducida dentro del motor se denomina "ciclo de presión del motor". Si bien puede haber un evento de combustión discreto para cada ciclo del motor, en muchos casos, el proceso de combustión no concluye/termina completamente durante un ciclo del motor. Como resultado, es posible que la combustión nunca cese totalmente durante un ciclo del motor, sino que da como resultado una oscilación entre una intensidad de combustión máxima y mínima durante un ciclo del motor. Independientemente del comportamiento exacto de la intensidad de la combustión durante un ciclo de motor, la variación o patrón periódico en la intensidad de la combustión puede denominarse "ciclo de combustión". El resultado neto del ciclo de trabajo descrito de un combustor de impulsos es la emisión intermitente de chorros de gas desde los extremos de los tubos de entrada y escape, y estos chorros son responsables de la generación de empuje. El tubo de escape generalmente genera la mayor cantidad de empuje, pero el tubo de entrada también puede generar una cantidad significativa de empuje. Para aprovechar esto, el tubo de escape generalmente se gira para que su extremo distal apunte en la misma dirección que el extremo distal del tubo de entrada (o viceversa). Esto le da al combustor de impulsos una "forma de U". Teniendo esto en cuenta, los combustores de impulsos pueden tener una variedad de formas. Por ejemplo, algunos tienen entradas múltiples, mientras que otros tienen entradas que son perpendiculares al tubo de escape. No obstante, todas estas modalidades tienen el mismo principio de funcionamiento.

El sistema que se acaba de describir puede utilizarse como combustor para calefacción o para propulsión a chorro/producción de empuje. Las ventajas de tales combustores de impulsos incluyen la capacidad de aspirar aire fresco y mantener la operación sin ninguna maquinaria externa o partes móviles. Los combustores de impulsos se conocen comúnmente como motores "chorro de propulsión" o cuando se utilizan para la producción de empuje. Los motores chorro de propulsión tienen una larga historia y se han utilizado para propulsar varios aviones diferentes durante el último siglo.

Los combustores de impulsos se caracterizan por su facilidad de producción, operación simple, bajo peso y ausencia de partes móviles. Sin embargo, importantes limitaciones históricas para estos dispositivos incluyen altos niveles de ruido y vibración, y baja eficiencia de combustible. Todas estas limitaciones han llevado a su infrautilización tanto en el mercado comercial como en el militar.

Se han utilizado métodos de inyección electrónica de combustible ("EFI") para ayudar a abordar algunas de las limitaciones antes mencionadas. Por lo general, estos métodos usan controles electrónicos e inyectores de combustible controlados electrónicamente para inyectar combustible en un punto óptimo o en un patrón óptimo en el ciclo de presión del motor. Para lograr esto, el ciclo de presión del motor se detecta utilizando un sensor de velocidad o presión de fluido colocado dentro, sobre o alrededor del motor. Sin embargo, se ha descubierto que una simple adaptación de los sistemas EFI de última generación actuales, que se han desarrollado principalmente para motores de automóviles, para su uso con motores de chorro de propulsión genera complicaciones que afectan la capacidad de arranque y aceleración de un motor de chorro de propulsión.

Un problema en la adaptación de los sistemas EFI convencionales para su uso con chorros de propulsión es la limitación de la cantidad de combustible que se puede proporcionar al motor. Los sistemas EFI convencionales que están diseñados para motores de automóviles impulsados por pistones tienen una presión de suministro de combustible fija. Esto significa que la cantidad de combustible entregado durante un ciclo del motor solo se puede variar cambiando la cantidad de tiempo que los inyectores están "abiertos" o "encendidos" durante cada ciclo del motor. La cantidad de tiempo que los inyectores están "abiertos" o "encendidos" frente a "cerrados" o "apagados" se denomina "ciclo de trabajo" del motor. Sin embargo, los inyectores de combustible suelen tener límites de ciclo de trabajo prácticos. Si la señal eléctrica que controla el ciclo de trabajo es demasiado corta, los inyectores no tendrán tiempo de abrirse por completo antes de recibir la señal eléctrica de corte y si la señal de control eléctrico es demasiado larga, los inyectores no tendrán tiempo suficiente para cerrarse y operar virtualmente en un estado perpetuamente "abierto" o "encendido". Por estas razones, es difícil suministrar combustible con precisión en una amplia gama de caudales de combustible, particularmente para frecuencias altas, como las requeridas para los motores de chorro de propulsión, que normalmente funcionan entre 50 y 250 Hz.

Otro problema en la adaptación de sistemas EFI convencionales para chorros de propulsión está asociado con el proceso de arranque del motor. Los motores chorro de propulsión generalmente se encienden soplando aire en el tubo de entrada, seguido de la inyección de combustible y el encendido por chispa. Lo más probable es que el arranque del motor chorro de propulsión sea exitoso cuando el combustible está disponible constantemente, particularmente en la parte inicial del flujo de entrada de los primeros ciclos. En la fase de arranque del motor, no hay ciclo de motor para generar una presión de fluido dentro del combustor de impulsos más allá de la presión atmosférica para que un sensor de presión o velocidad detecte que permitirá que un controlador de motor genere las señales de tiempo apropiadas para la inyección de combustible. Por lo tanto, los sistemas EFI convencionales pueden efectuar el arranque del motor manteniendo los inyectores abiertos/encendidos durante el mayor tiempo posible, es decir, maximizando el ciclo de trabajo, porque esto maximiza la probabilidad de que los inyectores de combustible suministren combustible durante los eventos de flujo de entrada inicial. Sin embargo, operar en un ciclo de trabajo alto como este también hace que se suministre una gran cantidad de combustible al motor de chorro de propulsión y significa que dicho arranque del motor se intenta en una condición de aceleración alta. Esta es una condición de aceleración indeseable para arrancar un motor de chorro de propulsión. Una mejor condición de arranque sería una condición de arranque con aceleración media o baja. De los tres, el arranque del motor con aceleración baja es más deseable para prevenir y/o reducir el riesgo de daño a la propiedad cercana y/o daño al personal que pueda estar cerca del motor. Las condiciones de aceleración alta hacen mucho más probable que se produzcan daños a la propiedad y/o al personal cercano durante el arranque del motor. Como tal, es muy deseable arrancar motores de chorro de propulsión en condiciones de aceleración baja.

El documento WO2016/200459 se refiere a un sistema combustor de impulsos para reducir los niveles de ruido y/o vibración que tiene un combustor de impulsos que incluye una cámara de combustión, un tubo de entrada, un tubo de escape y un primer inyector de combustible para inyectar combustible en la cámara de combustión. El combustor de impulsos tiene un modo de oscilación fundamental y uno o más modos de oscilación adicionales. El documento GB2420615 se refiere a un combustor de impulsos de aumento de presión termoacústica en la que el combustible se inyecta en pulsos en una cámara de combustión de modo que se exhibe una fluctuación de presión cíclica que induce la deflagración del combustible, y el combustible se inyecta con una relación de fase con el aumento de presión en la combustión cámara.

Los documentos US 5665 272 A y US 2 857 332 describen un sistema combustor de impulsos que utiliza aire comprimido inyectado en la entrada y mezclado con combustible para inicializar el arranque.

Existe la necesidad de un nuevo y novedoso sistema y método de puesta en marcha y control para chorros de propulsión de chorro que supere los problemas del pasado.

Resumen de la invención

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. La presente invención está dirigida a motores de chorro de propulsión que tienen un sistema novedoso de inyección electrónica de combustible ("EFI") que incluye uno o más inyectores de combustible controlados eléctricamente que pueden operarse selectivamente para arrancar y controlar tales motores de chorro de propulsión. La tasa y/o el patrón de suministro de combustible a los motores de chorro de propulsión de acuerdo con la presente invención se pueden variar no solo controlando la cantidad de tiempo que los inyectores están abiertos versus cerrados para definir un "ciclo de trabajo", sino también con la capacidad de desactivar selectivamente uno o más inyectores de combustible de manera programada para el arranque y control de motores de chorro de propulsión. Esta capacidad para deshabilitar selectivamente uno o más inyectores proporciona un método novedoso mediante el cual el controlador del motor bajo el control del operador puede controlar el motor de chorro de propulsión en un rango de aceleración más amplio, brindar mayor eficiencia y estabilidad en la operación del motor y reducir la probabilidad de que la operación del motor se apague debido a debido a imprecisiones en el tiempo de inyección o variación física de ciclo a ciclo.

La presente invención contempla un sistema y un método para mejorar la puesta en marcha del motor de chorro de propulsión mediante la desactivación selectiva de uno o más inyectores de combustible, de modo que durante la puesta en marcha del motor, la menor cantidad de inyectores de combustible deben mantenerse abiertos/encendidos por lo menos tanto tiempo como sea práctico, siendo el tiempo máximo la duración total del ciclo del motor. Esto aumentará drásticamente la probabilidad de que el combustible esté disponible para el motor durante el evento de entrada de aire inicial durante el proceso de arranque. Esto también dará como resultado que se suministre una cantidad total menor de combustible al motor de chorro de impulsos que si todos los inyectores estuvieran operativos. Por lo tanto, la implementación de la presente invención dará como resultado una probabilidad mucho mayor de un arranque exitoso del motor y una estabilidad operativa en condiciones de aceleración baja. La selectividad del inyector de combustible también se puede utilizar durante el funcionamiento normal del motor para lograr un funcionamiento más eficiente y sostenido del motor.

La invención está definida por el sistema combustor de impulsos de acuerdo con la reivindicación 1 y la invención se lleva a cabo mediante los métodos de las reivindicaciones 12 y 13. Las modalidades de la descripción se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Preferiblemente, el controlador de combustión de impulsos está conectado eléctricamente a un operador del sistema que es capaz de proporcionar señales eléctricas de control al controlador de combustión de impulsos para su funcionamiento. El operador del sistema incluye dispositivos programables basados en ordenador y operadores humanos que interactúan con el controlador de combustión de impulsos a través de un dispositivo o interfaz programable basado en ordenador.

De acuerdo con esta modalidad, el controlador del combustor de impulsos está conectado eléctricamente al subsistema de suministro de aire, la pluralidad de inyectores de combustible, el subsistema de encendido y el subsistema sensores, el controlador del combustor de impulsos es capaz de controlar eléctricamente el subsistema de aire, el suministro de combustible subsistema, la pluralidad de inyectores de combustible y el subsistema de encendido. El controlador del combustor de impulsos también recibe señales eléctricas del subsistema sensor. Además, el controlador del combustor de impulsos es capaz de controlar la activación y desactivación selectivas de los inyectores de combustible de la pluralidad de inyectores de combustible para diferentes estados operativos del combustor de impulsos.

En otra modalidad del sistema combustor de impulsos de la presente invención, el controlador del combustor de impulsos recibe señales eléctricas del subsistema sensor, el controlador del combustor de impulsos es capaz de determinar un estado operativo del combustor de impulsos de acuerdo con las mediciones de las propiedades físicas dentro de la cámara de combustión que el subsistema sensor convierte en señales eléctricas representativas de las mediciones y otros posibles comandos que puede recibir, por ejemplo, de un operador del sistema, y el controlador del combustor de impulsos controla programáticamente los estados operativos del combustor de impulsos.

En una modalidad adicional del sistema combustor de impulsos de la presente invención, el controlador del combustor de impulsos comenzará un proceso de arranque para el combustor de impulsos cuando se le ordene al operador del sistema si el controlador del combustor de impulsos determina que las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor son representativas de Si el combustor de impulsos no está en un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible para proporcionar combustible a presión a los inyectores de combustible, enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de aire para introducir aire a presión en el tubo de entrada, envía señales eléctricas de control a los inyectores de combustible para activar selectivamente uno o más de los inyectores de combustible para inyectar combustible en el tubo de entrada o combustión para formar mezclas discretas de aire y combustible con aire del subsistema de suministro de aire que se introducen en, o formado en, la cámara de combustión, y envía señales eléctricas de control a la ignición subsistema para provocar la ignición de las mezclas discretas de aire y combustible en la cámara de combustión para iniciar el combustor de impulsos.

En otra modalidad más del sistema combustor de impulsos de la presente invención, el controlador del combustor de impulsos controlará el funcionamiento continuo del combustor de impulsos si el controlador del combustor de impulsos determina que las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor son representativas de que el combustor de impulsos está en un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible para proporcionar combustible bajo presión a los inyectores de combustible, enviará señales eléctricas de control a los inyectores de combustible para activar selectivamente uno o más hasta el número total de inyectores de combustible para inyectar combustible en el tubo de entrada o cámara de combustión para formar mezclas discretas de aire y combustible a una velocidad que coincida con el estado operativo predeterminado del combustor de impulsos, y dejar de enviar señales eléctricas de control de activación al subsistema de suministro de aire.

La presente invención se describirá con mayor detalle en el resto de la especificación con referencia a los dibujos. Breve descripción del/los dibujo(s)

La Figura 1 muestra un diagrama esquemático representativo de una modalidad del sistema de la presente invención para la puesta en marcha y control de operaciones de combustor de impulsos.

La Figura 2 muestra un diagrama de bloques representativo de una modalidad del sistema de la presente invención para el arranque y el control de las operaciones del combustor de impulsos.

La Figura 3 muestra una fotografía representativa de una modalidad de la presente invención que muestra múltiples inyectores que pueden encenderse y apagarse selectivamente para el arranque y control del motor de chorro de propulsión mostrado.

Números de referencia en los dibujos

Los siguientes son los números de referencia que se utilizan en las Figuras 1-3

206 Sensor(es) de presión/velocidad 216 FPCU 208 Tanque de suministro de aire 218 Inyectores de 209 Regulador de presión de aire

220 Bujía La Figura 3 300 Fotografía representativa de una modalidad de la 108 Bujía

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Descripción detallada de la invención

La Figura 1, generalmente en 100, muestra un dibujo esquemático representativo de una modalidad de la presente invención para la puesta en marcha y control de combustores de impulsos. En la Figura 1, el combustor de impulsos 101 incluye preferiblemente un tubo de entrada 104 que se conecta a la cámara de combustión 102. La cámara de combustión 102 también se conecta al tubo de escape 106. El combustor de impulsos también incluye uno o más inyectores de combustible 122, de los cuales solo se muestra uno en la Figura 1. En la Figura 3 se muestra una mejor vista de múltiples inyectores asociados con un combustor de impulso que se describirá en detalle más adelante en la memoria descriptiva. Cuando se utilizan varios inyectores, se ubican alrededor del tubo de entrada 104 o la cámara de combustión 102. En cada caso, los inyectores de combustible apuntan hacia el interior de la estructura sobre la que están dispuestos. Sin embargo, un experto en la materia entenderá que los múltiples inyectores de combustible, sus ubicaciones, cantidades y geometrías pueden variar y seguir estando dentro del alcance de la presente invención.

En esta especificación, se entiende que los siguientes términos se interpretarán de la siguiente manera: "combustión de pulsos", "motor de chorro de propulsión", "chorro de propulsión", "motor de chorro de propulsión" significan que se refieren al mismo dispositivo. Se entiende además que un motor de chorro de impulsos o de chorro de impulsos es un combustor de impulsos que se utiliza para la producción de empuje.

Además, para los fines de esta especificación, las operaciones de aceleración baja, las operaciones de aceleración media y las condiciones de aceleración alta tendrán los siguientes significados:

Condiciones de aceleración baja: Desde cero empuje hasta aproximadamente un tercio del empuje máximo. Condiciones de aceleración media: Desde aproximadamente un tercio del empuje máximo hasta aproximadamente dos tercios del empuje máximo.

Condiciones de aceleración alta: Desde aproximadamente dos tercios del empuje máximo hasta el empuje máximo.

La presente invención contempla otros estados operativos de las cámaras de combustión de impulsos e incluyen una condición de "ralentí", que es el ajuste de funcionamiento/acelerador más estable y fiable del motor, utilizado a menudo cuando un vehículo no requiere la potencia del motor. La condición/configuración de ralentí suele ser una condición de suboperación de la condición de aceleración baja.

Con referencia de nuevo a la Figura 1, la bujía 108 se muestra ubicada en una posición con respecto a la cámara de combustión 102 para que pueda proporcionar chispas para encender una mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión 102 para arrancar el motor y mantener el funcionamiento del motor después de que haya arrancado. La bujía 108 está controlada por el controlador electrónico del motor 136. El controlador electrónico del motor 136 envía señales eléctricas de control a la bujía 108 a través de la línea de señal de control de la bujía 110. Preferiblemente, la bujía 108 genera chispas a una frecuencia mayor que la frecuencia operativa/de combustión del motor de chorro de propulsión. Nominalmente, esta frecuencia es dos veces o más que la frecuencia operativa/de combustión. Está dentro del alcance de la presente invención que también se pueden usar otros dispositivos de encendido, como una bujía incandescente, para encender la mezcla de aire y combustible en la cámara de combustión 102. En el caso de una bujía incandescente, la bujía incandescente se encendería constantemente al menos durante el proceso de arranque.

Como se muestra en la Figura 1, la boquilla de aire de arranque 116 apunta hacia el tubo de entrada 104 para suministrar aire de arranque. La boquilla de aire de arranque 116 se conecta al tanque de suministro de aire de alta presión 112 a través de la válvula de aire 114 y el regulador de presión de aire 113. La apertura y cierre de la válvula de aire 114 está controlada por el controlador electrónico del motor 136. El controlador electrónico del motor 136 envía señales de operación a la válvula de aire 114 a través de la línea de señal de control de la válvula de aire 118. El controlador de motor electrónico 136 también se puede conectar al regulador de presión de aire 113 si el regulador de presión de aire es un regulador controlado eléctricamente y no un regulador de presión de aire mecánico. Si es un regulador de presión de aire controlado eléctricamente, se conectará eléctricamente al controlador electrónico del motor a través de la línea de señal de control del regulador de presión de aire 115 que se muestra en línea fantasma. En tal caso, el controlador electrónico del motor puede controlar la presión del aire que se entrega a la válvula de aire 114 desde el tanque de aire 112 mediante señales eléctricas que se envían a través de la línea de señal de control del regulador de presión de aire 115. Si el regulador de presión de aire 113 es un regulador de presión de aire mecánico, puede ajustarse manualmente a un valor de presión de aire predeterminado y el aire se enviará a la válvula de aire 114 a esa presión hasta que cambie en el regulador de presión de aire 113. Ambos tipos de reguladores de presión de aire están dentro del alcance de la presente invención.

El tanque de combustible 120 suministra combustible al combustor de impulsos 101 a través de la unidad de control de presión de combustible ("FPCU") 124 y el inyector de combustible 122. Aunque en la Figura 1, se entiende que pueden emplearse múltiples inyectores de combustible de acuerdo con el sistema y método de la presente invención y estos inyectores de combustible pueden abrirse y cerrarse selectivamente para efectuar condiciones de aceleración baja al arrancar el motor y variar apropiadamente la operación del motor después del arranque.

Preferiblemente, la FPCU 124 incluye una bomba y un regulador de presión. El combustible del tanque de combustible 120 se transmite a la bomba en la FPCU 124 a través de la línea de combustible 1 en 126 y el regulador de presión regula la presión de la salida de combustible de la bomba. Aunque se muestra que la FPCU incluye una bomba y un regulador de presión, un experto en la materia entendería que otros dispositivos, estructuras o sistemas podrían reemplazar a la FPCU y aún estarían dentro del alcance de la presente invención.

La salida de combustible de la bomba que está bajo presión se transmite al inyector de combustible 122 a través de la línea de combustible 2 en 128. La cantidad y el momento del suministro de combustible por el inyector de combustible 122 son controlados por el controlador electrónico del motor 136. Las señales eléctricas de control apropiadas se envían desde el controlador electrónico del motor 136 a la FPCU 124 y al inyector de combustible 122. El controlador electrónico del motor 136 envía señales eléctricas de control al regulador de presión en la FPCU 124 en la línea de señal de control de la FPCU 130. El inyector de combustible 122 proporcionará el combustible presurizado al tubo de entrada 104 bajo el control del controlador electrónico del motor 136. Las señales eléctricas de control para controlar la apertura y el cierre del inyector de combustible 122 se envían por la línea de control de señal del inyector de combustible 123.

En la Figura 1, el controlador electrónico del motor 136 proporciona señales de control a la bujía 108, la válvula de aire 114, el regulador de presión de aire 113 (si el regulador de presión de aire no es un regulador de presión de aire mecánico), el inyector de combustible 122 y la FPCU 124. El controlador electrónico del motor 136 también se conecta al sensor de presión 132. El sensor de presión 132 detecta la presión dentro de la cámara de combustión 102 y proporciona esa lectura de presión en forma de una señal eléctrica al controlador electrónico del motor 136 a través de la línea de control del sensor de presión 134. Está dentro del alcance de la presente invención, el controlador electrónico del motor 136 también puede recibir información sobre el estado del combustor de impulsos 101 desde sensores de velocidad y/o presión colocados sobre/alrededor del combustor de impulsos, tales como ubicaciones con respecto a la cámara de combustión 102, tubo de entrada 104 y/o tubo de escape 106. El controlador electrónico del motor 136 monitorea las señales eléctricas recibidas de los sensores de velocidad y/o presión y una vez que reconoce a través de estas señales que el motor ha arrancado, bajo el control del programa, por ejemplo, del operador del sistema, operará el motor de chorro de propulsión de acuerdo con instrucciones en cuanto al estado operativo que se debe lograr o mantener. El operador del sistema que proporciona el control del programa puede ser un microprograma programado asociado con el controlador electrónico del motor, un dispositivo basado en ordenador, llevado a cabo manualmente por un operador humano a través de un dispositivo basado en ordenador apropiado, o de forma inalámbrica desde una ubicación remota usando un dispositivo basado en ordenador apropiado. Todos estos están dentro del alcance de la presente invención.

Se entiende que la bujía 108, la válvula de aire 114, el regulador de presión de aire 113 (si el regulador de presión de aire no es un regulador de presión de aire mecánico), la FPCU 124, el sensor 132 y el controlador electrónico del motor 136 están conectados a una fuente de energía eléctrica para impulsándolos. Las fuentes de energía apropiadas incluyen baterías, generadores u otros dispositivos apropiados de generación/producción de energía eléctrica. Estos y otros se contemplan dentro del alcance de la presente invención.

La Figura 2, generalmente en 200, muestra un diagrama de bloques representativo de una modalidad de un sistema de la presente invención para el arranque y el control de las operaciones del combustor de impulsos. En la Figura 2, las conexiones eléctricas y de fluidos entre los elementos del sistema se muestran de acuerdo con la leyenda. De acuerdo con la Figura 2, el(los) sensor(es) de presión/velocidad 206 recibe una medida del combustor de impulsos 202 que es representativa del estado de presión/velocidad dentro del combustor de impulsos 202 de acuerdo con el(los) sensor(es) que se está(n) utilizando. Los sensores de presión/velocidad convierten esa medida en una señal eléctrica que se transmite al controlador electrónico del motor 204. Dependiendo del estado actual del combustor de impulsos 202 que está representada por la señal eléctrica recibida por el controlador electrónico del motor 204 que está bajo el control del operador, se generarán señales eléctricas de control para arrancar el combustor de impulsos 202, manteniendo el estado operativo actual del combustor de impulsos o variar el estado operativo del combustor de impulsos a un nivel operativo diferente.

Si las señales eléctricas recibidas por el controlador electrónico del motor 204 son indicativas de que el motor se encuentra en una condición previa al arranque, de acuerdo con la programación, las señales eléctricas de control se enviarán desde el controlador electrónico del motor 204 a la válvula de aire 210, el regulador de presión de aire 113 (si el regulador de presión de aire no es un regulador de presión de aire mecánico), FPCU 216, inyector(es) de combustible 218 y bujía 220. La temporización de cada una de las señales eléctricas hará que se bombee la cantidad adecuada de aire presurizado al tubo de entrada 104 (Figura 1) para mezclarlo con el combustible que se rocía en el tubo de entrada 104 desde los inyectores de combustible 122 (Figura 1). Esta mezcla de aire y combustible se introduce a la fuerza en la cámara de combustión 102 (Figura 1) donde se enciende mediante la bujía 108 (Figura 1) bajo el control del controlador electrónico del motor 204. Como se indica en las Figuras 2, hay un flujo fluido de aire desde el tanque de suministro de aire 208 al regulador de presión de aire 209 a la válvula de aire 210 a la boquilla de aire de arranque 212 al combustor de impulsos 202. De manera similar, hay un flujo fluido de combustible desde el tanque de combustible 214 a la FPCU 216 a los inyectores de combustible 218 al combustor de impulsos 202.

Si las señales eléctricas recibidas por el controlador electrónico del motor 204 desde el (los) sensor(es) de presión/velocidad 206 son indicativas de que el combustor de impulsos 202 está en un estado operativo algún tiempo después del arranque, las señales eléctricas de control apropiadas que serán generadas por el controlador electrónico del motor 204 debe enviarse solo a la FPCU 216 y a los inyectores de combustible 218. Esto se debe a que una vez que el motor ha arrancado, ya no necesitará la entrada de aire de arranque al tubo de entrada 104. Sin embargo, las chispas de encendido de la bujía 200 también se pueden apagar, pero también se pueden seguir proporcionando a una frecuencia mayor que la frecuencia operativa del motor. Los productos de combustión del evento de combustión anterior encenderán la carga de mezcla de aire y combustible que se succiona a la cámara de combustión 102 debido a la condición de presión negativa que hay dentro de la cámara de combustión 102 (Figura 1).

Haciendo referencia a las Figuras 1 y 3, se proporcionará una descripción detallada del nuevo método de la presente invención. El sistema de la presente invención incluye un sistema de inyección electrónica de combustible ("EFI") que tiene la capacidad, a través del controlador electrónico del motor 136, de controlar la boquilla de aire de arranque 116, la bujía 108 y los inyectores de combustible controlables independientemente 122. Preferiblemente, el controlador electrónico del motor 136 activará y desactivará selectivamente los inyectores de combustible 122 durante la operación del motor para variar la tasa de suministro general de combustible al combustor de impulsos 101. Para hacer esto, el controlador electrónico del motor 136 incluye las características, además del ciclo de trabajo, que le permitirán afectar la tasa y el patrón de flujo de combustible general para producir un rango de aceleración más amplio, aumentar la eficiencia y proporcionar una mayor estabilidad en la operación del motor y disminuir la probabilidad de que el motor se apague debido a imprecisiones en el tiempo de inyección o variación física de ciclo a ciclo.

A modo de ejemplo y haciendo referencia a la Figura 3, el combustor de impulsos 101 incluye tres inyectores de combustible mostrados en 122A, 122B y 122C. Estos inyectores de combustible están controlados por un controlador electrónico del motor (no mostrado) de manera que no se activan dos inyectores y sólo se activa uno. Esto dará como resultado que se inyecte dos tercios menos de combustible en el combustor de impulsos durante un período de tiempo determinado. En el caso de ajustes mínimos de flujo del inyector de combustible, no activar dos inyectores permite que se inyecten dos tercios menos de combustible en el combustor de impulsos que si se activaran los tres inyectores, disminuyendo así la cantidad mínima posible de combustible que se puede inyectar en el motor, y aumentando así el rango de aceleración.

Al no activar dos inyectores de combustible y activar un solo inyector de combustible en un ciclo de trabajo más alto, también es posible inyectar solo la cantidad necesaria de combustible en el combustor de impulsos 101 y no una cantidad de combustible en exceso, que sería el caso, si todos se activaron tres inyectores de combustible. Este método de mantener abiertos un número menor de inyectores durante un período de tiempo más largo puede ser ventajoso para la estabilidad y el arranque del motor, como se discutirá más adelante, o para el control de la combustión.

De acuerdo con la presente invención, cuando se pone en marcha el combustor de impulsos 101, es ventajoso no activar uno o más inyectores de combustible 122. Esto dará como resultado un menor número de inyectores de combustible 122 necesarios para mantenerse abiertos/encendidos durante el mayor tiempo posible en una cantidad de tiempo dada hasta la duración máxima del ciclo de trabajo. El resultado es también un flujo de combustible general más bajo con un ciclo de trabajo alto en comparación con cuando todos los inyectores de combustible están activados y esto aumenta sustancialmente la probabilidad de que el combustor de impulsos arranque y tenga estabilidad operativa en una condición de aceleración baja.

El método de puesta en marcha para el combustor de impulsos 101 con el sistema EFI de la presente invención puede automatizarse de una manera predeterminada bajo control basado en ordenador. Un método de arranque automatizado ejemplar que usa el controlador electrónico del motor 136 incluye el controlador electrónico del motor 136 que enciende la bujía 108, abre la válvula de aire 114 para proporcionar aire a presión desde la boquilla de aire de arranque 116 al tubo de entrada 104 y opera el inyector de combustible 122A (Figura 3) en un modo de ciclo de trabajo alto con los otros inyectores de combustible, 122B y 122C (Figura 3), sin activarse. Una vez estable, la combustión periódica de acuerdo con una frecuencia y amplitud predeterminadas es detectada por los sensores de presión y/o velocidad 132 e informada al controlador electrónico del motor 136, la válvula de aire 114 se cierra y la bujía 108 dejará de recibir señales de control de activación. Preferiblemente, el proceso de arranque del combustor de impulsos se puede completar en menos de 1 segundo. Este método de puesta en marcha descrito puede implementarse en motores de chorro de impulsos dispuestos en, o sobre, un vehículo de vuelo, ya sea que el vehículo de vuelo esté en tierra o en vuelo.

Con referencia a la Figura 3, generalmente en 300, se muestra una fotografía representativa de una modalidad de la presente invención que muestra múltiples inyectores que pueden activarse y desactivarse selectivamente para el arranque y control del combustor de impulsos 101. La Figura 3 muestra la cámara de combustión 102, el tubo de entrada 104, el tubo de escape 106, la bujía 108 y los múltiples inyectores de combustible 122A, 122B y 122C. También se muestra en esta figura la línea de combustible 2 para cada uno de los tres inyectores de combustible que se conecta entre la FPCU 124 y el respectivo inyector de combustible 122A, 122B y 122C. Específicamente, la Figura 3 muestra la línea de combustible 2 en 128A que se conecta a los inyectores de combustible 122A, la línea de combustible 2 en 128B que se conecta al inyector de combustible 122B y la línea de combustible 2 en 128C que se conecta al inyector de combustible 122C. Los tres inyectores de combustible se muestran separados 120° alrededor del tubo de entrada 104. Se entiende que puede haber más o menos de tres inyectores de combustible asociados con un combustor de impulsos y su separación y ubicación en el combustor de impulsos puede variarse y seguir estando dentro del alcance de la presente invención.

Los inyectores de combustible 122A, 122B y 122C funcionan en un entorno de alta temperatura y, preferiblemente, son enfriados por el combustible presurizado que fluye a través de los mismos. Sin embargo, si no hay flujo de combustible a través de un inyector de combustible durante un período de tiempo prolongado, los inyectores de combustible pueden dañarse por el calor. El sistema y método de la presente invención supera este problema. Un método preferido para superar este problema de calor potencial es activar selectivamente diferentes inyectores de combustible en un patrón predeterminado después de una cierta cantidad de tiempo o después de una cierta cantidad de ciclos de combustión. Estos nuevos métodos permiten que el combustible pase secuencialmente o, de otra manera predeterminada, y enfríe todos los inyectores de combustible, incluso cuando se activa un número reducido de inyectores en un momento dado.

Por ejemplo, con referencia a la Figura 3, que se muestra generalmente en 300, si el combustor de impulsos 101 está equipada con tres inyectores de combustible, como los inyectores de combustible 122A, 122B y 122C, y solo se requiere que se active uno, el controlador electrónico del motor 136 se puede programar para operar los tres inyectores de combustible de acuerdo con el siguiente método para que permanezcan fríos y no se dañen con el calor: active y opere el inyector de combustible 122A durante 1 segundo, luego desactive este inyector de combustible; active y opere el inyector de combustible 122B durante el próximo 1 segundo, luego, desactive este inyector de combustible; y active y opere el inyector de combustible 122C Inyector 3 durante el próximo 1 segundo, luego desactive este inyector de combustible. Este patrón de activación y desactivación de la pluralidad de inyectores de combustible permitirá que sean enfriados por el combustible presurizado que pasa a través de los mismos y reducirá el riesgo de que se dañen por calor.

Los aspectos del tema descrito en la presente descripción pueden implementarse en circuitos electrónicos digitales, o en software, microprograma o hardware de ordenador, incluidos los medios estructurales descritos en esta especificación y sus equivalentes estructurales, o en combinaciones de estos. Además, los aspectos del tema descrito en la presente descripción pueden implementarse utilizando uno o más productos de programas de ordenador, como uno o más programas de ordenador incorporados tangiblemente en un soporte de información (por ejemplo, en un dispositivo de almacenamiento legible por máquina), o incorporados en una señal propagada, para su ejecución o para controlar el funcionamiento de un aparato de procesamiento de datos (por ejemplo, un procesador programable, un ordenador o múltiples ordenadores). Un programa de ordenador (también conocido como programa, software, aplicación de software o código) que puede escribirse en cualquier forma de lenguaje de programación, que incluye lenguajes compilados o interpretados, y puede implementarse en cualquier forma, que incluye un programa independiente o un módulo, subrutina, u otra unidad adecuada para su uso en un ambiente de ordenadores. Un programa de ordenador no necesariamente corresponde a un archivo. Un programa que puede almacenarse en una porción de un archivo que contiene otros programas o datos, en un solo archivo dedicado al programa en cuestión o en múltiples archivos coordinados (por ejemplo, archivos que almacenan uno o más módulos, subprogramas o porciones de código).

Los procesos y flujos lógicos descritos en esta descripción, incluidas las etapas del método de la materia descrita en la presente descripción, pueden ser realizados por uno o más procesadores programables que ejecutan uno o más programas de ordenador para realizar funciones de la materia descrita en la presente descripción al operar con datos de entrada y generando salida. Los procesos y flujos lógicos también pueden realizarse, y el aparato de la materia descrita en la presente descripción pueden implementarse como un circuito lógico de propósito especial, por ejemplo, una FPGA (matriz de compuerta programable de campo) o un ASIC (circuito integrado específico de aplicación).

Los procesadores adecuados para la ejecución de un programa de ordenador incluyen, a manera de ejemplo, microprocesadores de propósito general y especial, y uno o más procesadores de cualquier tipo de ordenador digital. Generalmente, un procesador recibirá instrucciones y datos de una memoria de solo lectura o una memoria de acceso aleatorio o ambas. Los elementos esenciales de un ordenador son un procesador para ejecutar instrucciones y uno o más dispositivos de memoria para almacenar instrucciones y datos. En general, un ordenador también incluirá, o estará operativamente acoplado para recibir datos o transferir datos a, o ambos, uno o más dispositivos de almacenamiento masivo para almacenar datos, por ejemplo, discos magnéticos, discos magnetoópticos o discos ópticos. Los soportes de información adecuados para incorporar instrucciones y datos de programas de ordenador incluyen todas las formas de memoria no volátil, incluidos, a manera de ejemplo, dispositivos de memoria de semiconductores (por ejemplo, EPROM, EEPROM y dispositivos de memoria flash); discos magnéticos (por ejemplo, discos duros internos o discos extraíbles); discos magnetoópticos; y discos ópticos (por ejemplo, discos CD y DVD). El procesador y la memoria pueden complementarse o incorporarse en un circuito lógico de propósito especial.

Se contempla que los sistemas, dispositivos, métodos y procesos de la invención de divulgación abarquen variaciones y adaptaciones desarrolladas usando información de las modalidades descritas en la presente descripción. La adaptación y/o modificación de los sistemas, dispositivos, métodos y procesos descritos en el presente documento pueden ser realizados por aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica relevante.

A lo largo de la descripción, cuando se describe que los artículos, dispositivos y sistemas tienen, incluyen o comprenden componentes específicos, o cuando se describen procesos y métodos que tienen, incluyen o comprenden pasos específicos, se contempla que, además, hay artículos, dispositivos y sistemas de la presente divulgación que consisten esencialmente en, o consisten en, los componentes enumerados, y que existen procesos y métodos de acuerdo con la presente divulgación que consisten esencialmente en, o consisten en, los pasos de procesamiento enumerados.

Debe entenderse que el orden de los pasos o el orden para realizar cierta acción es irrelevante siempre que la divulgación siga siendo operativa. Además, se pueden realizar dos o más pasos o acciones simultáneamente. La mención en la presente descripción de cualquier publicación, por ejemplo, en la sección Antecedentes, no es una admisión de que la publicación sirva como estado de la técnica con respecto a cualquiera de las reivindicaciones presentadas en la presente descripción. La sección Antecedentes se presenta con fines de claridad y no pretende ser una descripción del estado de la técnica con respecto a ninguna reivindicación.

Aunque el tema divulgado se ha descrito e ilustrado en las modalidades ejemplares anteriores, se entiende que la presente divulgación se ha realizado solo a modo de ejemplo, y que se pueden realizar numerosos cambios en los detalles de implementación del tema divulgado sin apartarse del alcance del objeto divulgado, que está limitado únicamente por las reivindicaciones que siguen.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema combustor de impulsos con arranque y control mejorados que comprende:

un combustor de impulsos (101) que comprende

un tubo de entrada (104) que tiene un extremo proximal y distal, el tubo de entrada que tiene una primera longitud y que está en comunicación de fluidos con una cámara de combustión (102),

un tubo de escape (106) que tiene un extremo proximal y distal, el tubo de escape que tiene una segunda longitud mayor que la primera longitud del tubo de entrada y que está en comunicación de fluidos con la cámara de combustión, la cámara de combustión (102) que tiene un primer extremo que tiene una primera abertura para conectarse al extremo proximal del tubo de entrada para la comunicación de fluidos entre la cámara de combustión y el tubo de entrada y un segundo extremo que tiene una segunda abertura para conectarse al extremo proximal del tubo de escape (106) para la comunicación de fluidos entre la cámara de combustión (102) y el tubo de escape (106),

una pluralidad de inyectores de combustible dispuestos alrededor de al menos el tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102) para inyectar combustible a presión en el tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102) para mezclarlo con el aire que ingresa desde el extremo distal del tubo de entrada para formar mezclas de aire y combustible; y

un subsistema de encendido dispuesto en la cámara de combustión para proporcionar medios para encender mezclas discretas de aire y combustible dentro de la cámara de combustión (102) para provocar eventos de combustión, con cada evento de combustión que provoca la salida de chorros de gas desde los extremos distales de los tubos de entrada y escape; y

un subsistema sensor para monitorear continuamente propiedades físicas predeterminadas dentro de la cámara de combustión (102) y generar señales eléctricas de salida representativas de los estados operativos del combustor de impulsos (101) que incluye al menos un estado operativo previo al arranque y un estado operativo continuo después del arranque del combustor de impulsos, y

un subsistema de suministro de combustible capaz de proporcionar combustible a una presión predeterminada a la pluralidad de inyectores de combustible,

caracterizado porque

el sistema combustor de impulsos comprende, además:

un subsistema de suministro de aire que incluye un tanque de aire presurizado (112) que está en comunicación de fluidos con un regulador de presión de aire controlable, el regulador de presión de aire (113) está en comunicación de fluidos con una válvula de aire controlable eléctricamente (114) que está conectada eléctricamente al controlador del combustor de impulsos, el regulador de presión de aire (113) es capaz de suministrar aire a niveles de presión predeterminados a la válvula de aire (114) y la válvula de aire puede activarse mediante el controlador del combustor de impulsos para suministrar aire al tubo de entrada (104) para estados operativos predeterminados del combustor de impulsos (101), y un controlador del combustor de impulsos conectado eléctricamente al subsistema de suministro de aire, la pluralidad de inyectores de combustible, el subsistema de encendido y el subsistema sensor, el controlador del combustor de impulsos es capaz de controlar eléctricamente el subsistema de aire, el subsistema de suministro de combustible, la pluralidad de inyectores de combustible y el subsistema de encendido, y de recibir señales eléctricas del subsistema sensor, y el controlador del combustor de impulsos es además capaz de controlar la activación y desactivación selectivas de los inyectores de combustible de la pluralidad de inyectores de combustible para diferentes estados operativos del combustor de impulsos.

2. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde la pluralidad de inyectores de combustible son capaces de ser activados y desactivados selectivamente por el controlador del combustor de impulsos para operaciones de aceleración baja, aceleración media y aceleración alta del combustor de impulsos u otros estados operativos predeterminados del combustor de impulsos (101).

3. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 2, en donde la pluralidad de inyectores de combustible son capaces de ser activados y desactivados selectivamente por el controlador del combustor de impulsos (101) para operaciones de aceleración baja o media del combustor de impulsos para el arranque del combustor de impulsos o ralentí, preferiblemente, en donde se activan menos del número total de inyectores de combustible durante el arranque o ralentí del combustor de impulsos hasta un ciclo de trabajo máximo del combustor de impulsos (101).

4. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde el subsistema de suministro de combustible incluye un tanque de combustible (120) que está en comunicación de fluidos con un subsubsistema de bomba, con el subsubsistema de bomba en comunicación de fluidos con la pluralidad de inyectores de combustible, y con el controlador del combustor de impulsos que está conectado eléctricamente al subsubsistema de bomba para controlar la presión del combustible que sale del subsubsistema de bomba para la entrada a la pluralidad de inyectores de combustible, preferiblemente, en donde el controlador del combustor de impulsos envía señales eléctricas de control a la pluralidad de inyectores de combustible para controlar selectivamente la activación y desactivación de los inyectores de combustible de acuerdo con porciones predeterminadas de un ciclo de trabajo para estados operativos predeterminados específicos del combustor de impulsos (101).

5. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde el subsistema sensor incluye un sensor de presión (132) o un sensor de velocidad, o una combinación de sensores de presión y velocidad.

6. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde el controlador del combustor de impulsos incluye un dispositivo basado en ordenador programable.

7. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde el controlador del combustor de impulsos incluye un primer dispositivo basado en ordenador programable conectado eléctricamente al subsistema de suministro de aire, el subsistema de suministro de combustible, la pluralidad de inyectores de combustible, el subsistema de encendido y el subsistema sensor, y

un segundo dispositivo basado en ordenador programable ubicado de forma remota que está conectado por cable o de forma inalámbrica al primer dispositivo basado en ordenador programable, y preferiblemente en donde los primer y segundo dispositivos basados en ordenador programables son capaces de recibir instrucciones operativas de un operador del sistema.

8. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 6, en donde el controlador del combustor de impulsos recibe señales eléctricas del subsistema sensor, el controlador del combustor de impulsos es capaz de determinar un estado operativo del combustor de impulsos (101) de acuerdo con al menos mediciones de propiedades físicas dentro de la cámara de combustión (102) que el subsistema sensor convierte en señales eléctricas representativas de las mediciones y el controlador del combustor de impulsos controla programáticamente los estados operativos del combustor de impulsos (101).

9. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 8, en donde el controlador del combustor de impulsos recibe señales eléctricas del subsistema sensor, el controlador del combustor de impulsos es capaz de determinar un estado operativo del combustor de impulsos (101) de acuerdo con las órdenes al subsistema de suministro de combustible y las mediciones de propiedades físicas dentro de la cámara de combustión (102) que el subsistema sensor convierte en señales eléctricas representativas de las mediciones y el controlador del combustor de impulsos controla programáticamente los estados operativos del combustor de impulsos (101).

10. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 8, en donde el controlador del combustor de impulsos (101) comenzará un proceso de arranque para el combustor de impulsos (101) si el controlador del combustor de impulsos determina que las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor son representativas del combustor de impulsos (101) no están en un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible para proporcionar combustible a presión a los inyectores de combustible, enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de aire para introducir aire en el tubo de entrada (104) o cámara de combustión (102), enviará señales eléctricas de control a los inyectores de combustible para activar selectivamente uno o más inyectores de combustible para inyección de combustible en el tubo de entrada (104) o cámara de combustión (102) para formar mezclas discretas de combustible y aire con aire del subsistema de suministro de aire, y enviará señales eléctricas de control al subsistema de encendido para provocar el encendido de las mezclas discretas de aire y combustible en la cámara de combustión (102) para iniciar el combustor de impulsos (101).

11. El sistema como se reivindicó en la reivindicación 8, en donde el controlador del combustor de impulsos (101) controlará el funcionamiento continuo del combustor de impulsos (101) si el controlador del combustor de impulsos determina que las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor son representativas del combustor de impulsos (101) que está en un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos enviará señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible para proporcionar combustible a presión a los inyectores de combustible, enviará señales eléctricas de control a los inyectores de combustible para activar selectivamente uno de un número total de inyectores de combustible para inyectar combustible en el tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102) para formar mezclas discretas de aire y combustible a una velocidad que coincida con el estado operativo predeterminado del combustor de impulsos (101), y dejar de enviar señales eléctricas de control para activar el subsistema de suministro de aire.

12. Un método para operar un combustor de impulsos (101) con arranque y control mejorados, con el combustor de impulsos (101) que incluye al menos un tubo de entrada (104), una cámara de combustión (102) en comunicación de fluidos con el tubo de entrada (104), y un tubo de escape (106) en comunicación de fluidos con la cámara de combustión (102), que comprende las etapas de:

predeterminar para el combustor de impulsos (101) parámetros operativos para al menos operaciones de arranque, operaciones en vacío, operaciones de aceleración baja, operaciones de aceleración media y operaciones de aceleración alta, y almacenar dichos parámetros operativos en un controlador de combustión de impulsos; posicionar una pluralidad de inyectores de combustible en una pluralidad de ubicaciones alrededor del tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102) para inyectar combustible en el tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102), con combustible a presión que ingresa a la pluralidad de inyectores de combustible de un subsistema de suministro de combustible; posicionar una salida de un subsistema de suministro de aire de modo que el subsistema de suministro de aire pueda inyectar aire a presión en el tubo de entrada para mezclarlo con la salida de combustible por uno o más de la pluralidad de inyectores de combustible al tubo de entrada (104) o cámara de combustión (102); posicionar un subsistema de encendido con respecto a la cámara de combustión (102) para proporcionar medios para encender mezclas discretas de aire y combustible dentro de la cámara de combustión (102), cada encendido provoca un evento de combustión, y cada evento de combustión provoca la salida de chorros de gas desde los extremos de los tubos de entrada y escape (104, 106); posicionar un subsistema sensor con respecto a la cámara de combustión (102) para medir propiedades físicas predeterminadas dentro de la cámara de combustión (102); conectar eléctricamente el subsistema de aire, la pluralidad de inyectores de combustible, el sistema de encendido y el sistema sensor al controlador del combustor de impulsos para enviar señales eléctricas de control al subsistema de aire, la pluralidad de inyectores de combustible, el sistema de encendido y el controlador del combustor de impulsos que reciben señales eléctricas del subsistema sensor; medir continuamente con el subsistema sensor propiedades físicas predeterminadas dentro de la cámara de combustión (102) y enviar señales eléctricas representativas de las mediciones al controlador del combustor de impulsos; determinar con el controlador del combustor de impulsos un estado operativo del combustor de impulsos en base al menos a las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor y si el estado operativo es distinto de un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos envía señales eléctricas de control al subsistema de aire, subsistema de suministro de combustible, y uno o más inyectores de combustible activados selectivamente para suministrar aire y combustible al tubo de entrada o cámara de combustión (102) para formar mezclas discretas de aire y combustible para su encendido por el subsistema de encendido para encender cada mezcla discreta de aire y combustible dentro de la cámara de combustión (102); y el controlador del combustor de impulsos que controla un arranque del combustor de impulsos (102) mediante el envío de señales eléctricas de control al subsistema de suministro de aire, al subsistema de suministro de combustible, a uno o más inyectores de combustible activados selectivamente y al subsistema de encendido para proporcionar salidas para arrancar el combustor de impulsos (101) de modo que, una vez arrancado, el combustor de impulsos funcionará de acuerdo con los parámetros almacenados para operaciones en vacío, operaciones de aceleración baja, operaciones de aceleración media u operaciones de aceleración alta, con el número de inyectores de combustible activados selectivamente hasta el número total de los inyectores de combustible en el arranque del combustor de impulsos; y después del arranque del combustor de impulsos, el controlador del combustor de impulsos deja de enviar señales eléctricas de control de activación al menos al subsistema de suministro de aire, y recibe las señales eléctricas del subsistema sensores y controla el subsistema de suministro de combustible y la activación y desactivación de uno o más inyectores de combustible para mantener las operaciones de ralentí, operaciones de aceleración baja, operaciones de aceleración media u operaciones de aceleración alta hasta que el controlador del combustor de impulsos envíe señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible y una pluralidad de inyectores de combustible para que el controlador de pulsos opere de acuerdo con un estado operativo diferente,

y preferiblemente, en donde después del arranque del combustor de impulsos, el controlador del combustor de impulsos deja de enviar señales eléctricas de control de activación al subsistema de suministro de aire y al subsistema de encendido.

13. Un método para operar un combustor de impulsos (101) para un control mejorado, con el combustor de impulsos (101) que incluye al menos un tubo de entrada (104), una cámara de combustión (102) en comunicación de fluidos con el tubo de entrada (104), y un tubo de escape (106) en comunicación de fluidos con la cámara de combustión (102), que comprende los pasos de:

A. predeterminar para el combustor de impulsos (102) parámetros operativos para operaciones de arranque, operaciones en vacío, operaciones de aceleración baja, operaciones de aceleración media y operaciones de aceleración alta y almacenar dichos parámetros operativos en un controlador de combustión de impulsos; B. posicionar una pluralidad de inyectores de combustible en una pluralidad de ubicaciones alrededor del tubo de entrada (104) o la cámara de combustión (102) para inyectar combustible en el tubo de entrada o cámara de combustión, con combustible a presión que ingresa a la pluralidad de inyectores de combustible desde un subsistema de suministro de combustible;

C. posicionar una salida de un subsistema de suministro de aire para que el subsistema de suministro de aire pueda inyectar aire bajo presión en el tubo de entrada (104) para mezclarlo con la salida de combustible por uno o más de la pluralidad de inyectores de combustible;

D. posicionar un subsistema de encendido con respecto a la cámara de combustión (102) para proporcionar medios para encender mezclas discretas de aire y combustible dentro de la cámara de combustión (102), cada encendido provoca un evento de combustión, y cada evento de combustión provoca la salida de chorros de gas por los extremos de los tubos de entrada y escape (104, 106);

E. posicionar un subsistema sensor con respecto a la cámara de combustión (102) para medir propiedades físicas predeterminadas dentro de la cámara de combustión;

F. conectar eléctricamente el subsistema de aire, la pluralidad de inyectores de combustible, el sistema de encendido y el sistema sensor al controlador del combustor de impulsos para enviar señales eléctricas de control al subsistema de aire, la pluralidad de inyectores de combustible y el sistema de encendido, y recibir señales eléctricas señales del subsistema sensor;

G. medir continuamente con el subsistema sensor propiedades físicas predeterminadas dentro de la cámara de combustión (102) y enviar señales eléctricas representativas de las mediciones al controlador del combustor de impulsos;

H. determinar con el controlador del combustor de impulsos un estado operativo del combustor de impulsos (101) en base a las señales eléctricas recibidas del subsistema sensor y si el estado operativo es un estado operativo continuo, el controlador del combustor de impulsos deja de enviar señales eléctricas de control de activación al menos, al subsistema de aire, y envía señales eléctricas de control al subsistema de suministro de combustible y a uno o más de los inyectores de combustible activados selectivamente para el suministro de combustible para mezclarlo con el aire que transita por el tubo de entrada (104) en dirección a la cámara de combustión (102) para formar mezclas discretas de aire y combustible dentro de la cámara de combustión (102) , cada mezcla discreta de aire y combustible dentro de la cámara de combustión se enciende por productos de combustión a alta temperatura de un evento de combustión anterior;

I. el controlador del combustor de impulsos que controla el funcionamiento continuo del combustor de impulsos (102) al dejar de enviar señales eléctricas de control de activación al subsistema de suministro de aire, y monitorear las señales eléctricas del subsistema sensores y controlar el subsistema de suministro de combustible, y la activación y desactivación de uno o más inyectores de combustible para hacer funcionar el combustor de impulsos de acuerdo con las instrucciones del controlador del combustor de impulsos para un estado operativo específico; y

J. repetir los pasos G-J hasta que el controlador del combustor de impulsos envíe instrucciones para desactivar el subsistema de suministro de combustible y uno o más inyectores de combustible activados.

14. El método de la reivindicación 13, en donde en los pasos H e I dejar de enviar señales eléctricas de control de activación incluye dejar de enviar señales eléctricas de control de activación al subsistema de aire y al subsistema de encendido.

15. El método de la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en donde el controlador de combustión de impulsos cambia periódicamente los inyectores de combustible activados seleccionados si se seleccionan menos del número total de inyectores de combustible para enfriar los inyectores de combustible no seleccionados