液體燃料噴射系統的製作方法
2023-05-06 18:22:11
專利名稱：液體燃料噴射系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一用於將液體燃料噴射到一內燃機尤其是將一低熔點液體噴射到這些發動機中的系統。
本發明具體涉及用於將液化石油氣(LPG)或壓縮天然氣(CNG)噴射到內燃機中的系統。
背景技術：
使用液態燃料的一個問題是由於這些燃料的沸點很低，因而將傾向於在燃料管線中蒸發，除非在任何預計溫度下提供超過蒸汽壓力的足夠壓力。
在澳大利亞專利第647561號中揭示了一種將液體LPG噴入一靠近發動機的進氣支管的燃料噴射系統。發動機的該區域可以變得非常燙，因此即使在燃料過量流動的情況下，燃料的蒸發始終是一個問題。因此，最好是將易蒸發燃料噴射到離發動機一段距離。
本發明的一個目的在於提供一種用於這種燃料的噴射系統，在一具體實施例中將適於以所噴射的汽油來工作的一內燃機燃料系統進行修改，以使它也能依靠LPG或CNG液體噴射來工作。
然而，本發明並不具體涉及這種適應性修改，而是一般地涉及一種修改的燃料噴射系統。
本發明概述因此，本發明的技術方案在於，一種用於將LPG或CNG噴射到一內燃機的一進氣管的燃料噴射系統，所述燃料噴射系統包括一適於安裝到進氣管中的接合環，用於發動機上遊或進氣管中節流閥的下遊以允許空氣在其中流動；至少一個安裝在所述接合環內的吊艙(pod)，每個吊艙包括一燃料入口、一燃料出口和在該吊艙內的一中空的空間，所述燃料入口和所述燃料出口通到所述吊艙內，以及一液體燃料噴射器密封地安裝在該或每個吊艙內；至所述吊艙和從所述吊艙出來的液體燃料供應管線；允許將在所述吊艙內從所述中空的空間進入所述噴射器的燃料從那裡噴射到所述進氣管內的裝置；以及一根據發動機參數和要求參數動作以控制該或每個噴射器以根據需要將液體燃料噴入發動機的噴射器控制裝置。
應注意到在這實施例中，系將LPG或CNG噴入靠近離實際發動機一定距離的節流閥的進氣支管。這種方案具有以下一些優點。
首先，噴射區域不是作為發動機缸體的發動機腔的一個燙的部分，故可將噴射器和燃料管線設置在更遠離發動機處，從而不會過於發燙，並避免可能產生蒸發的熱升溫狀態。
第二個優點是離發動機一定距離噴射燃料並允許燃料經節流閥沿進氣支管流到發動機的各個進氣閥，能將更多的時間用於燃料的充分蒸發，從而能更好地燃燒。
第三個優點是這種系統的安裝相當簡單，既不必對進氣支管作較大修改，也不會影響其他噴射器如發動機上現有的汽油噴射器。僅僅在節流閥之前或之後的進氣管中安裝接合環。
這種系統可在製造時裝到一發動機上，或者也可在以後裝上去。
該或每個吊艙可包括一艙體，它具有一頂部、一底部、至少一個側面和一個從所述頂部穿過所述艙體向所述底部延伸的小孔；所述艙體側面上的燃料入口和燃料出口以及在所述艙體內限定所述中空的空間的小孔，所述燃料入口和所述燃料出口通到所述吊艙內，所述頂部處的小孔開口大於所述底部處的小孔開口，所述底部包括可將所述吊艙安裝到所述接合環內的連接裝置。
所述可將所述吊艙安裝到所述接合環內的連接裝置包括一艙體的螺紋延伸部。
可通過在靠近艙體的頂部和底部的小孔中的O形圈將噴射器可密封地與艙體接合。
該或每個噴射器可以是底部送料噴射器和流動-通過噴射器。這些噴射器具有特別的優點，即採用燃料圍繞噴射器下部的過剩流動，可使它維持在一不發生蒸發的溫度之中。
在本發明的一較佳實施例中，發動機可以是一雙燃料發動機，它帶有一分離式汽油噴射系統，該系統具有其自己的噴射器和燃料管道系統以及根據發動機參數和要求參數計算汽油噴射次數的自己的電子控制裝置；以及具有一分離式電子控制裝置的LPG或CNG噴射系統，該分離式電子控制裝置採用同樣的發動機參數和要求參數計算LPG或CNG噴射次數。另外，LPG或CNG噴射系統也可採用與汽油或其他燃料噴射系統採用的同樣的電子控制裝置。
在本發明的一種形式中，LPG或CNG在發動機系統中任何預期溫度下以一超過氣體的預期蒸汽壓力足夠高的固定壓力工作而不會蒸發，直至被噴射為止。但是，這種系統的缺點在於需要一高壓泵來使它工作，在能量方面不利。
在另一實施例中，LPG或CNG可以高於燃料箱中燃料的蒸汽壓力的一選定的固定壓力進行工作。可以選擇該選定的固定壓力用於升高燃料箱溫度與燃料管線或噴射器中任何預期溫度之間的溫度，以使LPG或CNG再次不蒸發，直至有所需要。
因此，LPG噴射器的控制包括一用於確定燃料的絕對壓力以修改噴射次數的參數。最好對燃料溫度也進行測量，以對不同溫度下的密度變化制訂一更好的允差範圍。
應注意到本發明的一個特點在於一個吊艙中有一個噴射器，但對於具有多個氣缸的發動機則可以有多個吊艙，每個吊艙帶有一個噴射器。這些吊艙可以在燃料管線上串行或平行設置，並可例如在一個接合環上安裝多個，藉以將進氣噴射到節流閥上遊或下遊的進氣支管內。可以有多個接合環，且在任何一個環上可以具有控制一種以上燃料的噴射器。
在某些情況下，採用LPG或CNG可能會有一些噴射器結冰方面的問題，在這些情況下，可要求某個加熱形式。這種加熱可由電加熱線圈或發動機冷卻劑圍繞吊艙的一適當流動提供。
以上對本發明作了一般描述，下面結合示出本發明較佳實施例的附圖進行具體說明，以有助於對本發明的理解。
附圖簡單說明圖中
圖1表示本發明一實施例的程式化的發動機燃料噴射及控制系統；圖2表示本發明一實施例的包括一接合環的一進氣支管的部分切去的立體圖；圖3表示本發明一實施例的一噴射器吊艙的一橫剖面圖；圖4表示圖3的噴射吊艙的一外部視圖；以及圖5表示本發明一實施例的一對噴射器吊艙和一接合環以及相關管道的詳圖。
附圖詳細說明參照附圖特別是圖1，可以看到，發動機1具有從該發動機通過一節流閥3沿箭頭23所示方向進氣的一進氣支管2。在該實施例中，發動機的型式為通常適於汽油噴射的一種，雖然如上所述本發明可以適用於非燃料噴射發動機如汽化器工作的發動機。通常用於發動機的燃料供給系統包括一汽油燃料管道4，汽油燃料噴射器5，一用於由發動機控制和要求參數管線7計算汽油噴射次數的電子控制裝置6。這些控制和要求參數可以是空氣和發動機溫度、運行條件如發動機速度、加速度、支管壓力、排出溫度以及氧濃度。
為在這樣一個系統中增加本發明的LPG噴射，包括有一在本實施例中節流閥3上遊作為進氣支管一部分的接合環10。該接合環10內安裝有所需數量的燃料噴射吊艙11。在本實施例中，液體LPG從一LPG油箱12通過一電磁閥24平行送入吊艙。通過一泵13將LPG泵到一高於油箱12中燃料蒸發壓力的固定壓力，然後沿LPG入口閥14傳遞到每個吊艙11。一LPG回程管道15將燃料從每個吊艙11經一LPG壓力調節器16返回LPG油箱12。提供一大大超過噴射需要的LPG流量以維持吊艙11並因此而維持吊艙內噴射器20的冷卻。每個吊艙11的噴射器20系由一LPG電子控制裝置21通過控制管線24加以控制。該LPG電子控制裝置21從由汽油電子控制裝置6使用的相同的發動機要求參數管線取得一輸入。該LPG電子控制裝置具有從一壓力傳感器22取得一讀數的進一步的參數，該壓力傳感器讀取LPG入口管道14中的絕對壓力。
為使採用LPG或CNG的本發明該實施例的輔助燃料噴射系統工作，可關閉控制汽油噴射器的電子控制裝置6並起動電子控制裝置21。該電子控制裝置21驅動閥25以使液體LPG或CNG燃料流動，並使LPG或CNG泵13將LPG或CNG升高到所需壓力。通過LPG調節器16將所選擇的壓力維持在高於油箱中的蒸汽壓力。當需要通過輔助燃料進行工作時，即停止通過噴射器5進行燃料噴射，電子控制裝置21驅動閥25、泵13和吊艙11中的噴射器20在遠離發動機靠近節流閥3的一位置處噴射LPG或CNG。
圖3和4表示本發明一實施例燃料噴射系統的一吊艙。吊艙30具有用一固定板40和O型密封圈34、35將其安裝在內的噴射器31，固定板將噴射器固定在適當位置，O型密封圈分別設置在噴射器頂部和底部、用於在吊艙內為噴射器提供壓力密封。吊艙30具有一LPG燃料入口32、一LPG燃料出口33以及吊艙內圍繞噴射器31的足夠的空間，以使LPG或CNG圍繞噴射器流動，從而使該噴射器冷卻並防止燃料在噴射器或吊艙內蒸發。液體LPG或CNG實際上在吊艙30內從空間39通過噴射器下方的開口38進入噴射器31。因此這種噴射器是一種底部進料式噴射器，而且液體燃料可以流經和通過該噴射器，從而被稱為流動通過噴射器。一吊艙下端上的螺紋36可將其如圖1和圖2所示那樣擰入接合環10，而噴射器41的尖端41則伸出小孔能夠進行燃料噴射。一電子控制管線37為噴射器31的電磁操縱提供一驅動信號，用以噴射燃料。
圖5表示本發明燃料噴射系統的另一實施例。其中凡與圖1所示實施例具有相同功能的部分均採用相同標號。燃料系從一燃料箱(未顯示)經管道14供至當要求LPG或CNG噴射時打開的電磁閥24，然後燃料先穿過壓力傳感器22，再經燃料管線50流至一第一噴射吊艙11。從該第一噴射過剩的流量沿燃料噴射管線51流至一第二噴射吊艙11，而通過第二噴射吊艙過剩的流量則通過管線15經壓力調節器(未顯示)返回燃料箱。
每個噴射吊艙11的結構和操作與圖3和4所示及其描述相同。
可見，本發明燃料噴射系統通過離發動機一定距離噴射高蒸汽壓力的燃料，從而使燃料維持在一液體狀態，以供精確和可重複的噴射。
除非文本另有要求，本說明書中的用詞「構成」、「包括」及其變形詞應理解為包含一定的整體或一組整體件，但不排除任何其他整體或一組整體。
權利要求
1.一種用於將LPG或CNG噴射到一內燃機的一進氣管的燃料噴射系統，所述燃料噴射系統包括一適於安裝到進氣管中的接合環，用於發動機上遊或進氣管中節流閥的下遊以允許空氣在其中流動；至少一個安裝在所述接合環內的吊艙，每個吊艙內包括一燃料入口、一燃料出口和一中空的空間，所述燃料入口和所述燃料出口通到所述吊艙內，而一液體燃料噴射器則可密封地安裝在該或每個吊艙內；至所述吊艙和從所述吊艙出來的液體燃料供應管線；允許在所述吊艙內的燃料從所述中空的空間進入所述噴射器的裝置，燃料從該噴射器噴射到所述進氣管內；以及一根據發動機參數和要求參數動作的噴射器控制裝置，用來控制該或每個噴射器以根據需要將液體燃料噴入發動機。
2.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述該或每個吊艙包括一艙體，它具有一頂部、一底部、至少一個側面和一個從所述頂部穿過所述艙體向所述底部延伸的小孔；所述艙體側面上的燃料入口和燃料出口以及在所述艙體內限定所述中空的空間的小孔，所述燃料入口和所述燃料出口通到所述吊艙內，所述頂部處的小孔開口大於所述底部處的小孔開口，所述底部包括有可將所述吊艙安裝到所述接合環內的連接裝置。
3.如權利要求2所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述可將所述吊艙安裝到所述接合環內的連接裝置包括一艙體的螺紋延伸部。
4.如權利要求2所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述噴射器通過在靠近艙體的頂部和底部的小孔中的O形密封圈密封地與艙體接合。
5.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述該或每個噴射器為底部送料噴射器。
6.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述該或每個噴射器為流動-通過噴射器。
7.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述發動機是一雙燃料發動機，它帶有一分離式汽油噴射系統，所述系統具有其自己的噴射器和燃料管道系統以及根據發動機參數和要求參數計算汽油噴射次數的自己的電子控制裝置；以及具有一分離式電子控制裝置的LPG或CNG噴射系統，所述分離式電子控制裝置採用同樣的發動機參數和要求參數計算LPG或CNG噴射次數。
8.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述發動機是一雙燃料發動機，它帶有一分離式汽油噴射系統，所述系統具有其自己的噴射器和燃料管道系統，以及一根據發動機參數和要求參數計算汽油噴射次數和LPG或CNG噴射次數的電子控制裝置。
9.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述LPG或CNG在發動機系統中任何預期溫度下以超過氣體的預期蒸汽壓力足夠高的一固定壓力工作而不會蒸發，直至被噴射為止。
10.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述LPG或CNG以高於一燃料箱中燃料的蒸汽壓力的所選擇的固定壓力工作。
11.如權利要求1所述的燃料噴射系統，其特徵在於，所述該或每個吊艙包括用於防止一個或多個噴射器結冰的加熱裝置。
全文摘要
一種用於將LPG或CNG噴射到一內燃機的一進氣管(2)的燃料噴射系統。該燃料噴射系統包括一適於安裝到進氣管中的接合環(10),至少一個安裝在所述接合環內的吊艙(11),一液體燃料噴射器(20)則安裝在該或每個吊艙(11)內。燃料從吊艙內一中空的空間進入所述噴射器,並從那裡噴射到進氣管(2)內。一噴射器控制裝置根據發動機參數和要求參數動作,用來控制該或每個噴射器(20)以根據需要將液體燃料噴入發動機。
文檔編號F02M21/04GK1183826SQ96193825
公開日1998年6月3日 申請日期1996年5月6日 優先權日1995年5月9日
發明者羅德尼·辛克萊·史密斯 申請人:能源研究發展有限公司