專利名稱:內(nèi)燃機(jī)的燃料--空氣混合體的形成方法及燃料供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1前序部分所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料—空氣混合體的形成方法,以及權(quán)利要求6的前序部分所述的燃料供給裝置。
在公知的燃料供給裝置(OE419206A1)中,在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)燃燒室的進(jìn)氣區(qū)附近,設(shè)有一個(gè)噴嘴,形成燃料—空氣混合體的燃料噴入各自的吸管,也就是燃燒室的進(jìn)氣區(qū)。此外,設(shè)有一個(gè)供氣管,在該管內(nèi)安裝一個(gè)控制閥,該供氣管在進(jìn)氣側(cè)經(jīng)一節(jié)流閥順流與空氣吸管的相應(yīng)部分相連,并且在出氣側(cè)與各自的噴嘴的燃料射出區(qū)相通。
通過供氣管,在內(nèi)燃機(jī)的加熱過程中,空氣吹入噴嘴的燃料射出區(qū),以促進(jìn)燃料的霧化。通過供氣管提供的空氣由控制閥根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、吸氣壓力、內(nèi)燃機(jī)溫度和/或內(nèi)燃機(jī)的其他參數(shù)進(jìn)行控制。
對(duì)于這種傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī),當(dāng)內(nèi)燃機(jī)低溫起動(dòng)后存在許多困難特別是碳?xì)浠衔锏挠行Т呋饔幂^少被利用,對(duì)于低溫(Kalt內(nèi)燃機(jī),廢氣質(zhì)量應(yīng)如此改進(jìn),以便符合將來廢氣極限值較低的要求。
這種現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)存在不可克服的缺點(diǎn),低溫內(nèi)燃機(jī)在高溫狀態(tài)工作時(shí)需供入大量的燃料,以使在燃燒室內(nèi)的某一確定部分的可燃燃料—空氣混合體成為蒸發(fā)燃料。因此,所噴出的燃料大部分冷凝在吸管及燃燒室的較冷的壁上,并形成壁膜。部分壁膜影響燃燒,并且特別是作為多余碳?xì)浠衔镆詮U氣形式排出。因此在內(nèi)燃機(jī)加熱過程中,碳?xì)浠衔锖吭黾?,這點(diǎn)是不受人們歡迎的。
另一公知的燃料供給裝置(GB2248087A)具有一具空氣吸管,在該吸管內(nèi)安裝一個(gè)節(jié)流閥,該吸管與一總吸管相連,該吸管與一總吸管相連,各供氣吸管通過該總吸管向內(nèi)燃機(jī)的各燃燒室分流。在各燃燒室的進(jìn)氣區(qū)設(shè)置噴嘴,用該噴嘴,形成燃燒—空氣混合體的燃料被噴入各吸管內(nèi)。一內(nèi)燃機(jī)控制裝置根據(jù)通過空氣吸入管的空氣量及其他的內(nèi)燃機(jī)量數(shù)控制燃料的噴射。
此外,內(nèi)燃機(jī)控制裝置設(shè)有一個(gè)中心噴嘴,該噴嘴控制燃料蒸發(fā)器,并通過節(jié)流閥順流安裝在空氣吸管上,以使吸入的空氣與蒸發(fā)燃料混合。
在這種公知的燃料供給裝置在內(nèi)燃機(jī)空載及部分負(fù)載的情況下,利用中心噴嘴構(gòu)成燃料—空氣混合體,在滿負(fù)載時(shí),僅利用各噴嘴完成燃料供給。
在這些公知的燃料供給裝置中,噴入蒸發(fā)器中的所有燃料盡可能地被蒸發(fā)。這使得在加熱過程中由內(nèi)燃機(jī)所吸入的已蒸發(fā)的燃料的大部分在內(nèi)燃機(jī)的低溫區(qū)被冷凝,并形成不利的壁膜,該壁膜使碳?xì)浠衔锖吭黾印?br>
然而,將來對(duì)內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放將采取更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)實(shí)施這種標(biāo)準(zhǔn)時(shí),現(xiàn)在的在內(nèi)燃機(jī)開始起動(dòng)至有效地利用催化作用所產(chǎn)生的碳?xì)浠衔飳⒋蠓葴p小。
采用具有本發(fā)明權(quán)利要求1的特征部分特征的方法,以具有權(quán)利要求6的特征部分特征的燃料供給裝置以特別有利的方式實(shí)施該方法,將使該方法具有下述優(yōu)點(diǎn),即易揮發(fā)的燃料在特別是低溫內(nèi)燃機(jī)中,幾乎或者說絕不會(huì)在吸管或燃燒室的壁上產(chǎn)生冷凝。由于在進(jìn)氣區(qū)或燃燒室不出現(xiàn)壁膜,因此僅需要少量的燃料形成燃料空氣混合體。此外,通過用本發(fā)明的方式蒸發(fā)的燃料,可以在低溫內(nèi)燃機(jī)中獲得大量的再生燃料。特別是,在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后在加熱過程中碳?xì)浠衔镲@著減少,因此可滿足未來對(duì)廢氣排放的嚴(yán)格要求。
本發(fā)明的燃料供給裝置的優(yōu)點(diǎn)在于,蒸發(fā)燃料是如此與由燃燒室所吸入的空氣混合的,即其向各燃燒室傳遞的距離縮短,并減少了形成壁膜的危險(xiǎn)。
通過在從屬權(quán)利要求中給出的措施,可以對(duì)權(quán)利要求1所給出的方法以及權(quán)利要求6所給出的燃料供給裝置進(jìn)行有益的繼續(xù)發(fā)展和改進(jìn)。
本發(fā)明特別的優(yōu)點(diǎn)在于,當(dāng)在燃料蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料通過一蒸發(fā)燃料管道裝置供給燃燒室的進(jìn)氣區(qū)時(shí),已蒸發(fā)燃料的再次冷凝可以被減小,并且蒸發(fā)燃料管道裝置可以有非常小的上表面和很小的體積。
燃料蒸發(fā)器有利設(shè)置方式為,由內(nèi)燃機(jī)吸入的空氣的一部分在蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng),因此,蒸發(fā)燃料的傳遞被改善,并且可同時(shí)用空氣沖洗燃料蒸發(fā)器。由此還改善了燃料蒸發(fā)器的燃料分送。
由于在燃料蒸發(fā)器內(nèi)僅僅是燃料的易揮發(fā)成分被蒸發(fā)并且其他燃料成分通過一回流管返回到燃料箱,易揮發(fā)部分在燒料器中從燃燒中排出,因此燃料箱設(shè)置排氣系統(tǒng)。特別是在燃料箱中的燃料應(yīng)達(dá)到較高的溫度,而不要求料箱排氣系統(tǒng)。由于回流的燃料是熱的,并且在內(nèi)燃機(jī)加熱過程中燃料蒸發(fā)器的工作時(shí)間較短以及燃料量小,一料箱加熱系統(tǒng)可省略。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,可獲得好的可控制的燃料—空氣混合體的計(jì)量結(jié)果。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,本發(fā)明的燃料供給裝置設(shè)有一個(gè)判斷系統(tǒng),在該系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤,如燃料蒸發(fā)器停止工作時(shí),立即用噴嘴進(jìn)行噴射。
本發(fā)明的各實(shí)施例由附圖所表示,并且在下面的說明中將被更詳細(xì)的解釋。在附圖中
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料供給裝置的示意圖;圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料供給裝置的示意圖;圖3是一燃料噴嘴的局部剖視圖,該噴嘴用于本發(fā)明的燃料供給裝置具有一個(gè)燃料霧化供給接口。
在各附圖中,相應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
圖1表示一內(nèi)燃機(jī)9的燃料供給裝置,該內(nèi)燃機(jī)的每一個(gè)燃燒室10設(shè)有一具噴嘴11,向噴嘴11供給的燃料被噴入導(dǎo)向燃燒室10的吸管13的進(jìn)氣區(qū)12。在進(jìn)氣側(cè),該吸管13與一總吸管14相連,該總吸管14與一空氣吸管15相連。一節(jié)流閥16作為吸入空氣調(diào)節(jié)裝置被安裝在空氣吸管15內(nèi)。在節(jié)流閥16附近,設(shè)置一個(gè)帶有空載定位裝置18的空載空氣管17。
一燃料蒸發(fā)系統(tǒng)與空載定位裝置18平行設(shè)置。該系統(tǒng)基本上由一個(gè)沖洗管(Spulleitung)40”、一單向閥35、一燃料蒸發(fā)器19和一個(gè)帶有燃料蒸發(fā)及定位裝置41的燃料蒸發(fā)管40構(gòu)成。
燃料從燃料箱25用一燃料泵26經(jīng)一燃料過濾器27和一燃料調(diào)節(jié)裝置28被送往燃料蒸發(fā)器19,該燃料調(diào)節(jié)裝置28是電磁操作的可周期性工作的換向閥,但也可以是以其他相應(yīng)方式工作的閥,例如節(jié)流閥或類似的閥,燃料在蒸發(fā)器19內(nèi)通過設(shè)置在蒸發(fā)區(qū)3內(nèi)的一電加熱蒸發(fā)裝置29被蒸發(fā)。沒有蒸發(fā)的燃料,特別是難揮發(fā)的部分燃料通過一回流管31、32返回到燃料箱25。
因此,蒸發(fā)裝置29可以是一加熱平板,欲蒸發(fā)的燃料以流體膜的形式通過該加熱平板,或者燃料在該加熱平板上通過一個(gè)未被示出的噴嘴噴成霧狀。蒸發(fā)器19的最大加熱功率取決于燃料的最大流入量。
在加熱過程中,通向燃料蒸發(fā)器19的燃料量借助于燃料調(diào)節(jié)裝置28通過一個(gè)未被示出的電動(dòng)控制裝置進(jìn)行電動(dòng)控制。加熱功率根據(jù)燃料流量,最好是根據(jù)流量比例由一電動(dòng)控制裝置進(jìn)行控制。
為了將在與燃料過渡器27相連的燃料導(dǎo)管33中的燃料壓力調(diào)整到一適當(dāng)?shù)闹?,設(shè)置一個(gè)壓力極限器34,該極限器34通過一個(gè)回流管32與燃料箱25相連。
為了確保燃料不從燃料蒸發(fā)器19通過沖洗管40″經(jīng)節(jié)流閥1逆流返回到空氣吸管15的區(qū)域,設(shè)置一個(gè)單向止回閥35。
為了準(zhǔn)備構(gòu)成一相應(yīng)的燃料蒸汽—空氣混合體所需要的燃料蒸汽,在內(nèi)燃機(jī)9工作以后,當(dāng)加熱時(shí),在所描述的燃料供給裝置中,首先僅有少量的燃料流,例如1l/h到10l/h的燃燒量通過燃料調(diào)節(jié)裝置28被送入燃料蒸發(fā)器19。由于壓力差的存在,在空氣吸管15內(nèi)的所要求的沖洗空氣通過沖洗管40″及節(jié)流閥16被送至燃料蒸發(fā)器19,因此,被吸出的空氣蒸料蒸汽從燃料蒸發(fā)器19的蒸發(fā)區(qū)30被帶出。由此,在節(jié)流閥16前后之間的壓力差的作用下還實(shí)現(xiàn)了燃料蒸發(fā)器19的沖洗。
內(nèi)燃機(jī)所需要的空氣團(tuán)通過節(jié)流閥16和空載定位裝置18,特別是一空載調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)所需要的燃料團(tuán)通過,例如由電磁操作元件構(gòu)成的燃料蒸發(fā)調(diào)節(jié)裝置41進(jìn)行計(jì)量。當(dāng)該調(diào)節(jié)裝置41工作時(shí),噴嘴11處于不工作狀態(tài)。
在燃料蒸發(fā)器19內(nèi)形成的氣態(tài)燃料—空氣混合體通過節(jié)流閥16順流導(dǎo)入空氣吸管15或沒有被示出的總吸管14內(nèi),從這里,該混合體通過吸管13被送至內(nèi)燃機(jī)9的各個(gè)燃燒室10。
在燃料蒸發(fā)器19內(nèi)燃料的蒸發(fā)是在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行的其溫度范圍為60-80℃,較好的是65-70℃,最好為70℃,因此,僅利用燃料中易揮發(fā)的成分(丁烷、戊烷、己烷)形成燃料—空氣混合體。因?yàn)閮H僅是蒸發(fā)的燃料形成燃料—空氣混合體,因此沒有或很少有再冷凝,在加熱過程中,為了獲得可點(diǎn)燃的燃料—空氣混合體,與傳統(tǒng)的燃料供給方法及裝置相比,本發(fā)明僅需很少的燃料量,因此,在加熱過程中碳?xì)浠衔锩黠@減少。
在加熱過程后,燃料計(jì)量裝置28和調(diào)節(jié)裝置41保持關(guān)閉狀態(tài)并且向內(nèi)燃機(jī)9供入的燃料由噴嘴11所接受。燃料蒸發(fā)器19和/或燃料計(jì)量裝置28停止工作,本發(fā)明的裝置將立即開始燃料噴射根據(jù)圖2的燃料供給裝置具有一個(gè)中心燃料蒸發(fā)器19,該未詳細(xì)表示的蒸發(fā)器19與一個(gè)燃料供給及燃料回流管相連。一個(gè)蒸發(fā)燃料管40將燃料蒸發(fā)器19的出口與蒸發(fā)燃料分配管42連通,在該管40內(nèi)安裝一個(gè)用于控制蒸發(fā)燃料中心計(jì)量的控制裝置41,該管40延伸至噴嘴11,并且通過噴出口43通到噴嘴11的燃料噴出區(qū)44。
根據(jù)圖2所示的燃料供給裝置,當(dāng)內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后在加熱過程時(shí)來自燃料蒸發(fā)器19的蒸發(fā)燃料通過計(jì)量所要求蒸發(fā)燃料量的控制裝置41、燃料管40及一個(gè)蒸發(fā)燃料管裝置的蒸發(fā)燃料分配管42供給吸管13的進(jìn)氣區(qū)12,從這里,與吸入的空氣一起進(jìn)入燃燒室10在本發(fā)明的該實(shí)施例中,對(duì)于每個(gè)汽缸,蒸發(fā)燃料直至吸管13的進(jìn)氣區(qū)12被供入分開的進(jìn)氣管(Verrohrang),因此,在管道壁上的蒸發(fā)燃料的冷凝可以盡可能地被防止。
與圖1所示實(shí)施例一樣,在本實(shí)施例中燃料蒸發(fā)器19以相對(duì)較低的溫度工作,即也是60-80℃,最好是70℃。因此,在加熱過程中以構(gòu)成燃料—空氣混合體時(shí),僅僅利用了燃料中易揮發(fā)的蒸發(fā)燃料,這樣較少的燃料即可滿足要求,并且碳?xì)浠衔锟梢悦黠@減少。
在加熱過程結(jié)束后,燃料供給由噴嘴11接管。因此,該分開的進(jìn)氣管對(duì)蒸發(fā)燃料的供給是有利的,即在正常工作中不會(huì)對(duì)吸管的動(dòng)力特性產(chǎn)生影響。
圖3表示另外一種將蒸發(fā)燃料直接吸入一噴嘴11的燃料射出區(qū)44的可能方案,噴嘴11安裝在殼體50內(nèi)。該殼體50通過一連接套管51固定密封安裝在吸管11的一開口52內(nèi),并具有一個(gè)供氣管53,通過管53,空氣、蒸發(fā)燃料或蒸發(fā)燃料—空氣混合體經(jīng)一蒸發(fā)燃料管40′供入。在噴嘴11的燃料射出區(qū)44前,在殼體50的連接套管51內(nèi)安裝一個(gè)氣體引導(dǎo)及燃料霧化裝置54,該裝置54僅僅被示意性地表示。
蒸發(fā)燃料管40′通過一中心調(diào)節(jié)裝置41與在圖3中未示出的燃料蒸發(fā)器19相連,該調(diào)節(jié)裝置用于計(jì)量所要求的蒸發(fā)燃料量。在這種結(jié)構(gòu)中,最好是在向噴嘴11的燃料射出區(qū)44供料的蒸發(fā)燃料管40′中,設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)裝置41′,該調(diào)節(jié)裝置41′計(jì)量每一個(gè)燃燒室所需的蒸發(fā)燃料量,并在進(jìn)氣側(cè)與中心蒸發(fā)器19相連。
因此,在蒸發(fā)器19中以未被詳細(xì)描述的方法產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料首先被分散到各蒸發(fā)燃料管40′中,然后,為了向每個(gè)燃燒室10提供蒸發(fā)燃料,借助于各自單獨(dú)的調(diào)節(jié)裝置41′,每個(gè)燃燒室10的蒸發(fā)燃料可單獨(dú)計(jì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的形成燃料—空氣混合體的方法,特別是在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后在加熱過程中形成燃料—空氣混合體的方法,其中,供給內(nèi)燃機(jī)的燃料被蒸發(fā),并且所產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料與由內(nèi)燃機(jī)吸入的空氣相混合,其特征在于,所說的燃料蒸發(fā)在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,燃料的蒸發(fā)溫度在60-80℃之間,較好的是在65-75℃之間,最好在70℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法,其特征在于,在大約1l/h到10l/h之間的較少燃料量被蒸發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法,其特征在于,未被蒸發(fā)的燃料部分返回到燃料箱(25)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法,其特征在于,蒸發(fā)燃料被供入到每一個(gè)燃燒室(10)的進(jìn)氣區(qū)(12),并且被單獨(dú)地計(jì)量。
6.一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料供給裝置,特定實(shí)施上述權(quán)利要求的方法之一的燃料供給裝置,具有一個(gè)總吸管(14),一個(gè)與該總吸管(14)相連的空氣吸管(15),一個(gè)安裝在該空氣吸管(15)內(nèi)的吸入空氣計(jì)量裝置(16),并且向每一個(gè)燃燒室(10)供給燃料的各吸管(13)與該總吸管(14)相連,該燃料供給裝置還具有多個(gè)燃料噴嘴(11),利用這些噴嘴向各自的燃燒室(10)供料,并且還具有一個(gè)中心燃料蒸發(fā)器(19),該蒸發(fā)器(19)由燃料計(jì)量裝置(28)提供燃料,其特征在于,在燃料蒸發(fā)器(19)的蒸發(fā)區(qū)(30)產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料順流而下與經(jīng)過吸入空氣計(jì)量裝置(16)的由燃燒室(10)吸入的空氣形成燃料—空氣混合體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置,其特征在于,燃料蒸發(fā)器(19)與一蒸發(fā)燃料管(40)連接,并且該蒸發(fā)燃料管(40)的末端與空氣吸管(15)或總吸管(14)相連,其中,由蒸發(fā)器(19)排出的燃料蒸發(fā)量通過一個(gè)燃料蒸發(fā)調(diào)節(jié)裝置(41)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置,其特征在于,通過沖洗管(40″)提供流經(jīng)燃料蒸發(fā)器(19)的蒸發(fā)區(qū)(30)的空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置,其特征在于,蒸發(fā)器(19)的輸出側(cè)通過一蒸發(fā)燃料管送裝置(40、41、42、40′、41′)與各吸管(13)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置,其特征在于,蒸發(fā)燃料管道裝置(40、41、42)具有一個(gè)分配管(42),該分配管在噴嘴(11)的區(qū)域與每個(gè)吸管(13)相連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置,其特征在于,蒸發(fā)燃料管道裝置包括多個(gè)蒸發(fā)燃料管(40′),這些管與各自的燃燒室(10)相連,在噴嘴(11)的區(qū)域,其與相應(yīng)的吸管(13)相連,并且包括一個(gè)調(diào)節(jié)裝置(41′),以控制向每個(gè)燃燒室(10)單獨(dú)供給的蒸發(fā)燃料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置,其特征在于,由電磁操縱的開關(guān)閥(28)構(gòu)成調(diào)節(jié)裝置(41′)。
13.根據(jù)權(quán)利要求6至12之一的裝置,其特征在于,具有一個(gè)用途燃料計(jì)量裝置的由電磁操縱的開關(guān)閥(28),由該開關(guān)閥(28)燃料周期性地供入蒸發(fā)器(19)內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6至13之一的裝置,其特征在于,燃料蒸發(fā)器(19),通過一個(gè)回流管(31、32)與一燃料箱(25)相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求6至14之一的裝置,其特征在于,燃料蒸發(fā)器(19)至少具有一個(gè)安裝在蒸發(fā)區(qū)(30)內(nèi)的加熱面,在該加熱面上,燃料被蒸發(fā)。
16.根據(jù)權(quán)利要求6至15之一的裝置,其特征在于,燃料蒸發(fā)器(19)的加熱功率由一電控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的形成燃料——空氣混合體的方法特別是在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后在加熱過程中形成燃料—空氣混合體的方法,其中,供給內(nèi)燃機(jī)的燃料被蒸發(fā),并且所產(chǎn)生的蒸發(fā)燃料與由內(nèi)燃機(jī)吸入的空氣相混合,其特征在于,所說的燃料蒸發(fā)在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行。本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行上述方法的裝置,該裝置包括一個(gè)總吸管,一個(gè)安裝在與總吸管相連的空氣吸管內(nèi)的空氣計(jì)量裝置,多個(gè)吸嘴及一個(gè)燃料蒸發(fā)器。
文檔編號(hào)F02M21/06GK1138663SQ96110348
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1996年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月17日
發(fā)明者E·W·郎, K·約斯 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司