内燃机中的催化器安装件的制作方法

1.本发明涉及内燃机中的催化器安装件，具体但不排他地涉及如wo2015/040427和wo2015/040428中公开的运行发动机循环的内燃机，其内容通过引用并入本文。


背景技术：

2.已知在内燃机的燃烧室中提供催化器以促进喷射到燃烧室中的流体中的反应。这种催化器的氧化是一个问题，因为催化器的氧化可能对催化反应性能具有不利影响。


技术实现要素：

3.本发明包括根据权利要求1所述的内燃机。
4.本发明提供了一种根据权利要求10所述的内燃机喷射器安装件。
5.本发明还包括根据权利要求16所述的内燃机喷射器安装件。
附图说明
6.为了更好地理解本发明，现在将参考附图描述仅作为展示给出的一些示例，其中：
7.图1是内燃机的示意图；
8.图2是图1的内燃机的阀门示例的示意图；
9.图3是图1的内燃机的控制器示例的示意图；
10.图4是图2的阀门的喷射器和内燃机的喷射器安装件的示意图。
具体实施方式
11.参照图1，内燃机10包括容积可变的燃烧室12，其由汽缸盖14、发动机缸体16和在由发动机缸体限定的汽缸中可移动的主体限定。在所示示例中，主体是往复式活塞18，其通过连杆22与曲轴20连接。虽然不是必需的，但在图示的示例中，燃烧室是由活塞密封的壁、活塞头和汽缸盖14限定的单个可变尺寸容积。
12.内燃机10包括第一阀门24，其可操作以允许包含吸气剂(aspirant)的进气进入燃烧室12。在所示示例中，进气是从与第一阀门24连接的空气供应系统26接收的空气。空气供应系统26可以包括歧管，该歧管构造成接收环境空气并将空气引导至第一阀门24。第一阀门24可包括与空气供应系统26连接的一个或多个阀门。供气系统26可包括合适的过滤器以清洁空气。虽然不是必需的，但进气可以通过涡轮增压或机械增压来加压，这两者都是本领域技术人员所熟悉的技术，因此这里将不详细描述。
13.内燃机10包括与含水流体供应系统32连接的第二阀门30和包含用于内燃机的燃料的贮存器34。第二阀门30可操作以允许来自含水流体供应系统32的加热含水流体和来自贮存器34的燃料以混合物或结合物的形式进入燃烧室12。从含水流体供应系统接收的加热的含水流体包括液滴、蒸汽或其组合。优选地，加热的含水流体或至少其主要部分是蒸汽。如图2所示，第二阀门30可包括一个或多个喷射器36，其被布置成将含水流体/燃料混合物
喷射到燃烧室12中，以及第二阀门30可包括一个或多个阀门38，其布置在含水流体供应系统32和一个或多个喷射器36之间，以便将喷射器与含水流体供应系统隔离，并允许它/它们单独容许燃料进入燃烧室。
14.内燃机10设置有排气系统40和排气阀42，排气阀42包括至少一个排气阀，该排气阀可操作以将废气从燃烧室12释放到排气系统中。在所示示例中，排气系统40可与含水流体供应系统32协作以从排气系统中流动的废气中提取热量，以提供用于加热供应至一个或多个喷射器36的含水流体的热量。例如，这可以通过使废气流过的管道系统缠绕在含水流体流过的管道或容器周围，或使废气流过包含一根或多根蒸汽管道的容器来实现。
15.内燃机10包括控制器48以控制第一阀门24、第二阀门30和排气阀42的操作。在图示的示例中，第一阀门24、第二阀门30和排气阀42包括电致动阀，例如电磁阀，其响应于控制器48发出的电命令信号而打开和关闭。在其他示例中，第一阀门24、第二阀门30和排气阀门42中的至少一个可以包括一个或多个阀门，这一个或多个阀门响应于控制器48向液压或气动致动流体源发出的电命令信号而液压或气动致动。
16.内燃机10进一步包括与控制器48连接的一个或多个传感器50以向控制器提供指示燃烧室12中的压力/温度的信号。一个或多个传感器50可包括压力传感器或温度传感器。一个或多个传感器50可以是能够在内燃机10的使用中遇到的相对高温下运行的任何合适类型的传感器。为了控制内燃机10的运行(至少在其运行的某些阶段)，温度传感器需要高度响应燃烧室12内发生的温度变化。在使用一个或多个温度传感器的情况下，可以使用通过半透明窗口(未示出)感测燃烧室中的温度的红外线温度传感器。或者，例如，可以使用诸如在us5 659 133(其内容通过引用并入本文)中公开的高温嵌入式光电二极管。
17.内燃机10可设置有燃烧引发器52以帮助引发燃烧室12中的燃烧活动。燃烧引发器52可以是诸如电热塞、热线、火花塞等的电燃烧引发器。燃烧引发器52可直接或间接地与控制器48连接以便可由控制器致动。
18.在图1中，控制器48与阀门24、30、42以及一个或多个传感器50之间的连接未示出。这仅仅是为了说明的清楚起见，技术人员将不难想到用于进行连接的合适的方式和手段。
19.在图1中，内燃机10被示为仅包括一个燃烧室12。虽然这可能适用于某些应用，但通常内燃机10将包括多个燃烧室12，每个燃烧室具有连接到曲轴20的活塞18。在多腔室发动机或汽缸发动机中，腔室可以任何合适的已知配置布置，例如直列式、扁平式或v形。
20.参考图3，用于内燃机10的合适的控制器48可以包括一个或多个处理器1600和信号调节部件1602。信号调节部件1602可以例如配置成放大输出到第一阀门24、第二阀门30、排气阀42、一个或多个传感器50或燃烧引发器52的信号，和/或将模拟信号转换成数字信号以及将数字信号转换成模拟信号，以允许控制器48接收和使用来自一个或多个传感器50的信号并将可用信号输出到阀门24、30、42和内燃机10的可以由控制器控制的其他部件。控制器48可以另外包括一个或多个随机存取存储器(ram)1604，用于存储在内燃机运行期间产生的数据，还包括电路1606，用于对来自一个或多个传感器50的进入信号进行采样以向一个或多个处理器1600提供可用输入。控制器48可以另外包括一个或多个永久存储器1608形式的数据存储部件，该永久存储器1608可以是只读存储器(rom)，其中永久存储一个或多个控制软件部分1610。当然，对于某些应用程序，不需要永久内存。例如，控制器48可以与存储控制算法的主计算机连接并且在控制器启动时将它们上传到控制器中的ram。另一种选择
是让控制器从属于主控制器或计算机。又一备选方案是控制器48包括一个或多个硬件连接的控制电路。
21.参考图4，喷射器36被显示为安装在喷射器安装件1700中。喷射器安装件1700包括装配到孔1712(其设置在气缸盖14中)的安装主体1710和催化器1714。安装主体1700具有上游端1716和下游端1718。上游端1716设置有喷射器凹部1720以至少接收喷射器36的出口端1722。喷射器36可以通过用于将喷射器固定到内燃机的任何合适的已知装置而固定到安装主体1710。
22.安装主体1710的下游端1718设置有催化器容纳空间1724，催化器1714保持在催化器容纳空间1724中。安装主体1710设置有至少一个连接通道1726或引导管道，其在喷射器凹部1720和容纳空间1724之间延伸，使得在使用中，从喷射器36的出口端1722输出的流体可以通过容纳空间1724进入燃烧室12。可以有一个相对较大直径/宽度的连接通道1726或多个相对较小直径/较窄的连接通道。具有多个相对较小直径/较窄的连接通道1726可以使喷射器36输出的流体在其到达包含在容纳空间1724中的催化器1714之前蒸发。
23.容纳空间1724由设置在安装主体1710的下游端1718处的凹槽和设置在凹槽中的至少一个多孔的保持构件1728限定，以将催化器1714保持在催化器容纳空间1724中。在所示示例中，有两个多孔的保持构件1728以相对间隔开的关系布置并且催化器1714保持在它们之间。多孔的保持构件1728可包括钻孔、冲孔或以其他方式穿孔的金属片或金属网。
24.喷射器安装件1700设有可将其固定到汽缸盖14的装置。例如，安装主体1710的下游端1718可以设置有紧固元件，可以通过该紧固元件将其固定到汽缸盖14。紧固元件可包括可与设置在孔1712中的内螺纹接合的外螺纹。在一些示例中，安装主体1710可设置有凹槽或狭槽，其可与固定板接合，该固定板可拧到气缸盖14上。
25.优选地，安装主体1700构造成使得至少其容纳催化器1714的部分处于气缸盖14内。因此，安装主体1700的围绕催化器1714的侧壁至少基本上布置在气缸盖14内。催化器安装主体1700(至少在它容纳催化器1714的地方)与汽缸盖14紧密接触以促进热量从汽缸盖传导到安装主体中。安装主体1700和气缸盖14之间可以设置导热膏。
26.安装主体1710由导热良好的金属制成，例如可以由与气缸盖14相同的金属制成。在一些示例中，安装主体1710可以由以下金属之一制成：
[0027][0028]
在使用中，燃料和含水流体从含水流体供应系统32和贮存器34供应到喷射器36。从喷射器36供应的含水流体和燃料的混合物或结合物通过连接通道1726并且进入容纳空间1724。混合物可以在连接通道1726中至少部分地汽化并且通过安装体1710从汽缸盖14吸收热量。在存在催化器1714的情况下，容纳空间1724中的含水流体/燃料混合物从气缸盖14吸收的热量引起蒸汽重整(reformation)过程，氢气通过该过程从燃料和含水流体中的至少一种分离。
[0029]
在一些示例中，供应给喷射器36的燃料被选择为促进蒸汽重整，并且不同的燃料
可以供应给燃烧室12用于每个循环中的主燃烧活动。在这样的示例中，不同的燃料可以通过单独的专用喷射器或多个喷射器供应。
[0030]
将催化器1714容纳在燃烧室12外部的容纳空间1724中可以保护催化器1714以及由催化器1714促进或增强的反应免于氧化(由于暴露于氧气)。催化反应和蒸发过程需要吸收的热量主要通过连接到安装主体1710的气缸盖14吸收。这可以减少汽缸盖的冷却要求，并通过再利用热量来提高发动机的整体热效率，否则热量会被冷却剂流体从燃烧室12或汽缸盖14带走。
[0031]
下表显示了诸如图4中所示的安装主体1710的安装主体的一些可能期望的相对性质。
[0032][0033][0034]
[0035]
应
当
理解，尽管已经结合往复式活塞内燃机描述了喷射器安装件1700，但是该概念也可以应用于wankel发动机。
[0036]
应当理解，通过在诸如喷射器安装件1700的喷射器安装件中提供催化器，可以改装现有发动机并允许发动机循环运行，包括在并非为机载氢气生产而设计的旧式发动机中通过蒸汽重整生产氢气。例如，喷射器安装件1700可构造成安装在汽缸盖中的开口中，汽缸盖构造成接收常规喷射器并通过与常规喷射器相同的方式固定到汽缸盖。

技术特征：
1.一种内燃机，包括：发动机主体，其限定空间，可移动主体在所述空间内移动以限定容积可变的燃烧室；喷射器安装主体，其固定在设置在所述发动机主体中的孔中，所述孔通向所述容积可变的燃烧室；喷射器，其安装在所述安装主体中并与燃料供应和含水流体供应连接；以及催化器，其布置在所述喷射器安装件中限定的催化器容纳空间内，由所述喷射器输出的含水流体和燃料被喷射到所述喷射器安装件中，其中，所述容纳空间至少基本上布置在所述发动机主体中的所述容积可变的燃烧室之外，并且在使用中，所述容纳空间中的燃料、含水流体和催化反应的产物从所述容纳空间进入所述容积可变的燃烧室。2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述安装主体限定喷射器凹部和至少一个连接通道，喷射器凹部至少容纳所述喷射器的输出端，至少一个连接通道连接所述喷射器凹部与所述容纳空间。3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中所述容纳空间由设置在所述安装主体的下游端的凹部和设置在所述凹部中的至少一个多孔保持构件限定，至少一个多孔保持构件将催化器保持在所述容纳空间中。4.根据权利要求1、2或3所述的内燃机，其中所述安装主体设有紧固元件，所述紧固元件通过将所述安装主体紧固到所述发动机主体上而固定到所述发动机主体上。5.根据权利要求4所述的内燃机，其中所述紧固元件包括外螺纹。6.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中所述安装主体由导热率至少为150w/m.k的金属制成。7.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中所述催化器容纳空间设置在所述孔内。8.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中所述喷射器安装主体的包含所述催化器容纳空间的至少一部分的侧壁接合所述发动机主体的壁，所述发动机主体的壁限定所述孔。9.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中所述喷射器安装主体的下游端设置在所述燃烧室的外部的所述孔中。10.一种内燃机喷射器安装件，包括：安装主体，其安装到内燃机气缸盖中的孔；以及催化器，其中所述安装主体具有上游端和下游端，并且所述上游端设置有喷射器凹部以至少容纳喷射器的出口端，其中，所述下游端设置有其中容纳所述催化器的催化器容纳空间，并且其中，所述安装主体设置有至少一个连接通道，所述连接通道在所述喷射器凹部和所述容纳空间之间延伸，使得在使用时，从所述喷射器的所述出口端输出的流体能够通过所述容纳空间进入所述燃烧室。11.根据权利要求10所述的内燃机喷射器安装件，其中所述容纳空间由设置在所述下游端的凹部和设置在所述凹部中的至少一个多孔保持构件限定，至少一个多孔保持构件将
催化器保持在所述催化器容纳空间中。12.根据权利要求10或11所述的内燃机喷射器安装件，其中所述安装主体的所述下游端设置有紧固元件以将所述主体紧固到所述汽缸盖。13.根据权利要求12所述的内燃机喷射器安装件，其中所述紧固元件包括外螺纹。14.根据权利要求10至13中任一项所述的内燃机喷射器安装件，其中所述安装主体由导热率至少为150w/m.k的金属制成。15.一种装有根据权利要求10至15中任一项所述的喷射器安装件的内燃机。16.一种内燃机喷射器安装件，所述喷射器安装件配置为：i)将喷射器固定到内燃机主体上，以便所述喷射器能够将加热的含水流体和燃料喷射到内燃机的燃烧室中；并且ii)保持催化器，使得所述加热的含水流体和燃料通过穿过催化器被喷射到所述燃烧室中，其中催化器容纳在安装主体内以防止在使用中发生在所述燃烧室中的燃烧过程引起的氧化。

技术总结
内燃机喷射器安装件(1700)配置为i)将喷射器(36)固定到内燃机机体(14)上，以便喷射器可以将加热的含水流体和燃料喷射到内燃机的燃烧室(12)中，并且ii)保持催化器(1714)，使得加热的含水流体和燃料通过穿过催化器被喷射到燃烧室中。催化器容纳在安装件内，以防止在使用中发生在燃烧室中的燃烧过程中氧化。使用中发生在燃烧室中的燃烧过程中氧化。使用中发生在燃烧室中的燃烧过程中氧化。


技术研发人员：I
受保护的技术使用者：海德鲁杰克特有限责任公司
技术研发日：2021.09.01
技术公布日：2023/5/31