專利名稱:關(guān)于燃油定量的改進(jìn)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油定量的方法和裝置，它特別適用于將燃油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
已經(jīng)有一些燃油定量的方法公開。這些方法是，當(dāng)壓力處于某一適當(dāng)值時(shí)，通過(guò)進(jìn)氣(如空氣)將定量的燃油從可變?nèi)莘e腔室中帶走。人們認(rèn)為進(jìn)氣可以明顯地改善燃油的燃燒率，至少一部分原因是由于改進(jìn)了燃油的霧化。
申請(qǐng)人:的國(guó)際專利申請(qǐng)No.PCT/AU85/00176和相應(yīng)的美國(guó)專利申請(qǐng)No.849501中公開了一種改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油定量的方法。這種方法是在一定壓力下，從具有可選擇開啟噴口的封閉定容腔室中，連續(xù)地供給燃油。氣體可以間歇地進(jìn)入腔內(nèi)，以保證腔內(nèi)壓力不大于燃油壓力，并且在氣體進(jìn)入腔內(nèi)時(shí)噴口是打開的。在噴口打開時(shí)，腔內(nèi)的燃油和此時(shí)進(jìn)入腔內(nèi)的燃油從噴口噴入到發(fā)動(dòng)機(jī)中。這種燃油定量和噴射的方法是很有效的。但是目前在生產(chǎn)上還存在一些問(wèn)題，特別是在大量的商業(yè)生產(chǎn)上就更是如此。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的部分原因是由于需要使燃油噴口控制閥的動(dòng)作與腔內(nèi)進(jìn)氣同步進(jìn)行而造成的。
本發(fā)明的目的是提供一種將定量燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)方法和裝置。它可以有效地、準(zhǔn)確地工作、便于生產(chǎn)和維修，并且有助于提高燃油霧化程度。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供了一種將定量燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。它有一個(gè)燃油噴口，和一個(gè)按需要開啟的閥件。閥件開啟時(shí)噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)相通;而噴口被關(guān)上時(shí)，在沿通過(guò)出口的流動(dòng)方向上的兩個(gè)位置處設(shè)置密封，并在這兩個(gè)密封處之間形成空腔。在這個(gè)方法中包括這樣一些步驟依照各自的壓力分別在出口處供油和氣;油和氣之一是供給所說(shuō)空腔的，而另一個(gè)是從兩個(gè)密封處的上游供給;閥件的往復(fù)開啟使發(fā)動(dòng)機(jī)與噴口相通，氣體攜帶的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī);和對(duì)空腔內(nèi)的燃油和氣體壓力差進(jìn)行調(diào)整，以控制混入空腔處氣體中的燃油流率。
當(dāng)噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)相通時(shí)，在噴口處的氣體壓力小于燃油壓力，這樣燃油流過(guò)噴口，混入氣體。同樣，混入氣體的燃油流量受到噴口處氣體壓力和供油壓力差的影響。換句話說(shuō)，所噴出的燃油量的控制則受到上述壓力差平穩(wěn)性的保持和噴口開啟時(shí)間的影響。
所需燃油量的迅速變化，可通過(guò)改變噴口打開的時(shí)間來(lái)完成;而所需燃油量變?yōu)檩^為平緩時(shí)，則需要調(diào)整油和氣之間的壓力差。壓力差的變化是通過(guò)改變供油壓力和/或供氣壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。燃油是液態(tài)時(shí)，調(diào)整燃油壓力和保持氣體壓力基本上為一定值是很方便的。
通常情況下，供油壓力可以通過(guò)一個(gè)調(diào)整器來(lái)控制，調(diào)整器響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃油量。它可以是在電流控制下電操縱的，而電流則是由各種發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀態(tài)參數(shù)的感應(yīng)信號(hào)確定的。
在許多發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件改變時(shí)，往往希望改變?nèi)紵覂?nèi)燃油的分布情況。這在需要提高燃油經(jīng)濟(jì)性和/或控制排放污染時(shí)尤其如此。
隨著燃油混入噴口內(nèi)的氣體，并由此進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，就可以通過(guò)控制燃油噴入氣體的位置或時(shí)間，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒區(qū)內(nèi)的燃油分布進(jìn)行控制。
燃油可以在兩處或更多處混入氣體，其位置應(yīng)當(dāng)選在當(dāng)燃油從噴口噴出時(shí)，能夠?qū)娚湫螤町a(chǎn)生影響的地方。換句話說(shuō)，噴油的時(shí)刻和/或在各噴口的燃油流率也會(huì)對(duì)噴射形狀產(chǎn)生影響。此外，在一處或多處的燃油流率可以根據(jù)所選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)工況改變。
按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，它提供了一種向發(fā)動(dòng)機(jī)供油的方法。這種方法包括在各自的壓力下分別通過(guò)噴口供油和氣，并且噴口可以根據(jù)情況與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室相接通;噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室往復(fù)接通，使油和氣通過(guò)噴口流入燃燒室中，形成油氣混合物;在噴口與燃燒室接通時(shí)，控制燃油進(jìn)入氣體的位置和/或燃油的供給率，以便調(diào)整燃燒室中的燃油分布;和，調(diào)整所供油，氣之間的壓力差和/或根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)整噴口與燃燒室接通的時(shí)間，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的燃油噴射量。
如果噴口的燃油壓力大于位于燃油進(jìn)入噴口處的氣體壓力，就能發(fā)現(xiàn)燃油只能流入噴口中的氣體內(nèi)。這個(gè)壓力差首先是調(diào)整油和氣的壓力差，確定一個(gè)基本壓力差，然后再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需燃油的變化改變?nèi)加突驓怏w的壓力，以滿足供油的變化需要。這種典型的噴口安置和相應(yīng)的閥的結(jié)構(gòu)會(huì)影響燃油混入氣流處的氣流實(shí)際壓力。這些將在解釋調(diào)整油和氣壓力的調(diào)壓器中進(jìn)行說(shuō)明。
氣體和燃油壓力的分別調(diào)整都會(huì)影響燃油的定量。人們會(huì)看到在燃油混入氣流時(shí)的實(shí)際壓力差是使燃油定量的一個(gè)控制因素。然而還有許多因素，特別是由于空間的限制，使被控制的調(diào)整器不能安裝在很接近燃油混入氣體的地方。這些氣體是在噴口形成的空腔之中的。調(diào)整裝置與燃油混入氣體之處的距離，要求分別輸送燃油和氣體到空腔的流通通道面積應(yīng)適當(dāng)，以保證調(diào)整裝置的壓力變化能夠準(zhǔn)確地反映到空腔內(nèi)。在接近空腔之處的燃油和氣體通道采用相對(duì)較小的孔是較合適的，孔的上端通道應(yīng)有足夠大的面積，使壓力降盡可能小。在噴口空腔附近的這種孔可以感應(yīng)到調(diào)整器上氣體和燃油的壓力變化，以滿足燃油定量的精度要求。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的多個(gè)燃油孔，可以在噴口選定的截面將燃油噴入空腔，使燃油室內(nèi)的燃油分布滿足要求。從多個(gè)燃油孔中噴出的燃油最好是圍繞環(huán)形氣孔的軸線成圓形的。噴油孔的數(shù)量和位置可以根據(jù)預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況而改變，這樣便可對(duì)噴口射出的燃油射流形狀產(chǎn)生影響，從而控制在燃燒室中的燃油分布。
為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，并對(duì)排放進(jìn)行控制，需要保證點(diǎn)火正好是在燃油空氣混合氣最容易點(diǎn)火的時(shí)刻，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷工況。為了達(dá)到在點(diǎn)火時(shí)需要的油氣比，油孔數(shù)的變化是可以控制的，即使每次噴入燃燒室的燃油量在接近點(diǎn)火點(diǎn)處有大的油氣比。通常，在低負(fù)荷情況下，所有的燃油都是在離點(diǎn)火時(shí)刻很近的時(shí)候噴入燃燒室的。
本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃油定量的裝置，它包括供油和供氣裝置，分別適于向同一噴口供給;一個(gè)可操作的閥件，它有選擇地打開上述噴口，以與發(fā)動(dòng)機(jī)上的噴口相通;當(dāng)噴口與閥件關(guān)閉時(shí)，在通過(guò)出口的流動(dòng)方向上形成兩個(gè)密封面，并在其間構(gòu)成了空腔;至少一個(gè)與上述空腔相通的供油和供氣裝置，供氣裝置與所說(shuō)的兩個(gè)密封位置上游端的噴孔相通;使閥件往復(fù)運(yùn)動(dòng)以打開噴口使燃油通過(guò)噴口噴入氣體并由此直至發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置;一個(gè)調(diào)整空腔處供油和供氣壓力差的裝置，以控制噴入氣體的燃油流率。
可設(shè)置多個(gè)燃油噴口將燃油噴入空腔。噴口位置的選擇是要使從噴口中噴出的燃油空氣混合物射流中的燃油分布滿足要求。許多裝置可用來(lái)有選擇地控制來(lái)自一個(gè)或多個(gè)燃油噴口的燃油定時(shí)和/或燃油流率，這樣就可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化改變射流形狀。
當(dāng)噴口打開時(shí)，控制噴口處供油速率通常是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷調(diào)整腔內(nèi)氣體和燃油的壓力差。
多個(gè)燃油噴孔與空腔相連，油孔可以是沿著空腔的長(zhǎng)度方向分布的，這樣在噴出油氣混合氣時(shí)，進(jìn)入燃燒室的燃油有一個(gè)符合要求的燃油分布。油孔大致均勻分布，以通過(guò)至少這些孔中的某一個(gè)進(jìn)行選擇地開啟或關(guān)閉實(shí)現(xiàn)控制燃油分布。噴口與閥之間兩個(gè)密封處的形狀，以及兩個(gè)密封處分別與供油供氣的相通狀況，應(yīng)能使單個(gè)閥件控制進(jìn)入氣體中的燃油和將最終的油氣混合氣噴入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。因此燃油定量裝置結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單，所供燃油的流率控制又準(zhǔn)確。
空腔可以環(huán)形的，它是由噴口密封面周邊上的槽形成的，在槽的兩邊形成環(huán)形密封面并在槽底有孔。在閥件關(guān)閉時(shí)，閥的密封面與孔的邊緣是不接觸的，這改進(jìn)了密封效果，延長(zhǎng)了噴口與閥之間密封面的使用壽命。
參照附圖，從下面燃油定量裝置和操作方法的一種實(shí)際結(jié)構(gòu)中更易了解本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的燃油供給系統(tǒng)的示意圖。
圖2是燃油定量單元的部分剖視圖。
圖3是圖2所示的燃油定量單元的噴口和閥件的放大視圖。
圖4是與圖3相類似的，具有改進(jìn)的噴口和閥件的視圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1進(jìn)行說(shuō)明。燃油定量裝置10包括一個(gè)具有中心空氣通道13和二個(gè)燃油通道8和9的套筒11。與燃油通道8和9相連的是供油管12，燃油泵14將油箱15中的燃油泵出并送到油管12中。油管12在油泵端的燃油壓力是由調(diào)壓器16和調(diào)壓器34控制的。這將在后面詳細(xì)介紹。
在空氣通道13的下端有一個(gè)噴口20，和一個(gè)相應(yīng)的閥件22，閥件剛性地接在操縱桿24上。
端接在噴口20座面的燃油通道8和9的末端的這種設(shè)置(后面將詳細(xì)描述)，是為了當(dāng)閥件22將噴口20關(guān)閉時(shí)，也能借助閥件將燃油通道8和9的末端關(guān)閉。
電磁閥25有一個(gè)電磁閥線圈26，和一個(gè)與桿24相連的銜鐵27。該銜鐵27是由一個(gè)向上的彈簧28支撐著(如圖)，這樣使閥件22在通常情況下是處于使噴口20關(guān)閉的狀態(tài)。從圖中可以看出，當(dāng)電流在線圈26上產(chǎn)生勵(lì)磁時(shí)，使銜鐵27向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使閥件22移動(dòng)而打開噴口20。
空壓器30通過(guò)管31與空氣通道13相連。管道31以及空壓器30輸出的空氣就由此與參考調(diào)壓器34相通。
空壓器30可以自身就帶有一個(gè)空氣壓力調(diào)整器，根據(jù)環(huán)境氣壓調(diào)整基本供給壓力。但在本發(fā)明的燃油定量系統(tǒng)的作用中，它不是實(shí)質(zhì)性的，因此這一點(diǎn)在后面不再進(jìn)一步討論。此外空壓器也可以被一個(gè)交替壓縮的空氣源所代替。在有交替氣源的情況下，應(yīng)用這種裝置比其它的更方便，另外還可用于他種目的。
參考?jí)毫φ{(diào)整器34是為保證管35和37之間的壓力差基本為一定值來(lái)工作的。由于這一特性使管37中的燃油壓力升高或降低，以補(bǔ)償供氣壓力的變化。此特性可如下來(lái)解釋。從燃油泵14供給的燃油進(jìn)入管38和37，要進(jìn)入管37的燃油先流經(jīng)噴口40，然后流過(guò)件41，是否會(huì)引起壓力降取決于燃油壓力調(diào)整器16的控制。由于該裝置的工作情況對(duì)現(xiàn)在繼續(xù)解釋本發(fā)明沒有影響，所以將在后面詳細(xì)描述。
燃油從管37流入到腔室48。腔室內(nèi)作用在膜片49上的燃油壓力形成一個(gè)力，并和彈簧47一起與膜片49另一側(cè)腔室50內(nèi)的空氣壓力相抗衡。當(dāng)膜片燃油一側(cè)的合力增加，大于空氣一側(cè)的壓力時(shí)，出口51打開，使得腔室48內(nèi)的燃油通過(guò)回油管36流回油箱15。與腔室50有關(guān)的腔室48內(nèi)的任何壓力增加的趨勢(shì)，都會(huì)導(dǎo)致膜片49的位移進(jìn)一步加大，使燃油出口51的流道加大，從而避免腔室48內(nèi)的燃油壓力增加。
可以看到，如果沒有彈簧47的話，膜片兩側(cè)的壓力是基本相等的。彈簧的負(fù)荷使膜片兩側(cè)之間保持一個(gè)基本固定的壓力差，這種情況是將燃油壓力調(diào)到小于氣體壓力，為定量裝置10確定一種相對(duì)于供氣壓力的基本參考供油壓力。如果調(diào)壓器16沒有壓力降的話，這一壓力關(guān)系是由管12和31反映的。
調(diào)壓器16的作用是通過(guò)調(diào)整存在于出口40和管37之間的壓力差，來(lái)修正定量裝置10中相應(yīng)的油、氣壓力。這個(gè)壓力差反映了相對(duì)于供氣壓力出口上端燃油壓力的增加，它是由存在于管37和35之間的固定關(guān)系確定的?？梢宰⒁獾?，通過(guò)被控制的調(diào)壓器16的足夠大的壓力差會(huì)使管12中的壓力大于管31和空氣通道13中的空氣壓力。
調(diào)壓器16可以有各種不同的操作方式，比較方便的是電控裝置。在圖示的例子中，從油泵14中泵出的燃油流經(jīng)單向閥19和節(jié)流閥39(其作用僅僅是通常的限制油流，這對(duì)調(diào)壓器16的工作來(lái)說(shuō)不是本質(zhì)的)，燃油通過(guò)溢流件41流過(guò)出口40。溢流件41是用來(lái)控制通過(guò)出口40的油路面積的。根據(jù)這個(gè)變化，就可以確定出口40和管37壓力差的相應(yīng)變化。
雖然這種變化值在一定程度上可能受油泵14的傳遞壓力特性的影響，但正如一些具體結(jié)構(gòu)所表明的那樣，通常泵特性對(duì)調(diào)壓器16的控制性能幾乎沒有什么影響。
這一由出口40的流通面積的變化引起的現(xiàn)象，可以通過(guò)件41中力的平衡來(lái)解決，即出口40處的流體壓力和線圈42上產(chǎn)生的電磁力的平衡。前者是垂直作用于該部件的投影面積的，后者則是繞軸45而垂直于溢流件41的。軸45對(duì)裝置的動(dòng)作來(lái)說(shuō)不是本質(zhì)的，只要能使電磁力可以直接作用在與出口40相連的閥件上。
通常，電磁力是由永磁鐵44通過(guò)磁路43，與線圈42中的電流互相作用而產(chǎn)生的。這個(gè)與線圈中的電流成正比的力又反過(guò)來(lái)在出口40和管37之間產(chǎn)生一個(gè)壓降。因此，線圈42中的電流輸入就可產(chǎn)生一個(gè)與電流成正比的壓力降。這基本上與燃油泵14的特性無(wú)關(guān)。
可以看到，控制管12和與管31相連的空氣通道13的壓力差有可供選擇的方法。
在本申請(qǐng)人的國(guó)際專利申請(qǐng)No.PCT/AU85/00176和相應(yīng)的美國(guó)專利申請(qǐng)No.849501中對(duì)滿足參考調(diào)壓器34和控制調(diào)壓器16功能的那種有關(guān)裝置結(jié)構(gòu)作了詳細(xì)描述。這些說(shuō)明書中公開的內(nèi)容，也可用來(lái)參考結(jié)合。
用上面討論的燃油通道8和9中的燃油壓力與空氣通道13中供氣壓力的差的關(guān)系，燃油的定量可按下面的方法進(jìn)行。若電磁閥25的線圈26產(chǎn)生勵(lì)磁，則銜鐵27向下運(yùn)動(dòng)，閥件22將出口20打開。此時(shí)，空氣從空氣通道13經(jīng)出口20噴出。同時(shí)燃油通道8和9中的燃油流進(jìn)出口20，并且在經(jīng)過(guò)燃油噴口20時(shí)立即與通過(guò)此處的空氣相混。因此只要電磁閥線圈的勵(lì)磁存在，就會(huì)有連續(xù)的燃油和空氣流從噴口20中噴出。
一旦線圈26勵(lì)磁消失，閥件22由于彈簧加載的作用立即回到關(guān)閉的位置上，落座在噴口20上，使燃油噴口20停止供氣和供油。
電磁閥25的動(dòng)作是由一相應(yīng)的機(jī)構(gòu)控制的。該機(jī)構(gòu)按與發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)有關(guān)的時(shí)刻在電磁閥上產(chǎn)生勵(lì)磁，這個(gè)時(shí)刻可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的改變而變化。電磁閥勵(lì)磁的時(shí)間應(yīng)能完全滿足發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的燃油從噴口20中噴出的時(shí)間。
供油量的調(diào)整可以通過(guò)變化電磁閥勵(lì)磁的時(shí)間或?qū)⒚看蝿?lì)磁的時(shí)間固定而改變發(fā)動(dòng)機(jī)每一循環(huán)中勵(lì)磁的周期數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了通過(guò)改變每循環(huán)的電磁閥的勵(lì)磁時(shí)間或勵(lì)磁周期外，正如前面已經(jīng)討論過(guò)的，而用控制燃油相對(duì)于空氣的壓力，也可以改變噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量。兩種方法同時(shí)使用，同樣可以進(jìn)行控制，這樣可以將兩種效果結(jié)合起來(lái)，將所需的燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)。
相應(yīng)的控制過(guò)程是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的所知的變化過(guò)程然后將其進(jìn)行處理，借此調(diào)整電磁閥25的勵(lì)磁和調(diào)壓器16的動(dòng)作，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，操縱電磁閥或類似的裝置，以達(dá)到調(diào)整噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，詳細(xì)說(shuō)明定量系統(tǒng)10，它包括一個(gè)本體60，一個(gè)電磁閥單元65。本體60有一個(gè)與供油管12相連的燃油入口61和一個(gè)與供氣管31相連的空氣入口62。
本體60上有一個(gè)具有中心軸向腔66的套筒63，中心腔66貫通整個(gè)軸向長(zhǎng)度。后面將要提到，軸向腔66的上端與空氣入口62相通，在下端有一個(gè)噴口71，它與噴射閥72共同作用。閥72剛性地連接在操縱桿76上，桿是由電磁單元65通過(guò)軸向腔66延伸的。
燃油入口61與套筒63中軸向腔兩側(cè)的兩個(gè)燃油通道68相連，燃油通道68末端的孔69位于噴口71的密封面67中，從圖3中可以更詳細(xì)地看到，通道68各在噴口69處有一節(jié)流孔90?？?0的孔腔與通道68和與其它燃油壓力調(diào)整器輸出的油道相關(guān)。這樣，調(diào)壓器和該孔決定了從孔中噴出燃油的壓力。在每個(gè)孔90的下端開擴(kuò)成一個(gè)位于噴口71密封面67上的環(huán)形腔91。于是，密封面67被分成了兩個(gè)環(huán)形密封面67a和67b，它們可以是截錐形或球形內(nèi)表面。
如圖3所示的最佳實(shí)施例中，中心腔66流出空氣的最小流通面積是根據(jù)密封面67a、67b分別相對(duì)于閥件72之間的環(huán)形而產(chǎn)生的，特別是在它打開位置。不僅這環(huán)形面積比而且與環(huán)形區(qū)域66處的供氣壓力相對(duì)于噴口71的下游處的壓力的比也能夠確定環(huán)形槽91內(nèi)的空氣壓力。當(dāng)閥72打開時(shí)，即對(duì)環(huán)形槽91內(nèi)的空氣壓力進(jìn)行調(diào)整(正如前面提到的)，使其小于燃油壓力。這樣在閥72打開時(shí)，通過(guò)噴口71的燃油流率便可根據(jù)環(huán)形槽91內(nèi)的壓力差來(lái)決定。
對(duì)噴口71附近的燃油和空氣通道位置進(jìn)行準(zhǔn)確控制，可以提高壓力差控制的準(zhǔn)確性，從而提高噴油率的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，由于閥件72運(yùn)動(dòng)范圍的限制，使得密封面67a和67b以及閥件72之間位置的限制有另外的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)氣體流過(guò)時(shí)，傳遞到腔91內(nèi)的壓力就不會(huì)嚴(yán)重地受到閥的開啟程度的影響，這種影響是由于與閥件72相連的電磁操縱組件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不希望的變化或沖擊引起的。
可以看到在上述結(jié)構(gòu)中，操縱桿76向下運(yùn)動(dòng)，將使噴閥72相對(duì)于噴口71產(chǎn)生位移，由此將閥開啟，這樣閥72的密封面70便從兩個(gè)密封面67a和67b上移開。噴口71打開，空氣便進(jìn)入原來(lái)的密封面67a，從原來(lái)的密封面67b流出，并在腔91內(nèi)形成一個(gè)壓力，這個(gè)壓力是根據(jù)密封面67a和67b相對(duì)于閥72的空間位置關(guān)系所形成的節(jié)流面積比確定的。燃油進(jìn)入腔內(nèi)與空氣相混合，然后以油氣混合狀噴入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。腔91內(nèi)的空氣和通過(guò)孔90進(jìn)入腔內(nèi)的燃油之間的壓力差，決定了進(jìn)入氣流中的燃油流率，進(jìn)而決定了供給發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油流率。因此，壓力差的變化是控制燃油量的一個(gè)因素?？?0以及密封面67a、67b和閥72之間形成的節(jié)流具有相應(yīng)固定的標(biāo)準(zhǔn)量，它與前面所說(shuō)的通道68中的燃油和軸向通道66中的空氣之間的壓力差調(diào)整裝置相結(jié)合，提供一種有效的噴入發(fā)動(dòng)機(jī)滿足其要求燃油量的定量方法。
正如上面提到的，本發(fā)明的最佳實(shí)施例包括由面67a和67b與閥72的空間關(guān)系形成的兩個(gè)節(jié)流結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)在于閥開啟程度的變化，不會(huì)對(duì)腔91內(nèi)的壓力產(chǎn)生很大影響，原因是壓力與相應(yīng)節(jié)流面積比之間的關(guān)系明顯大于每個(gè)節(jié)流面積之間的關(guān)系?？梢钥吹?，每個(gè)節(jié)流孔面積的變化是與閥72的開啟程度成正比的，然而其面積比卻基本上保持為一定值，從而使腔91內(nèi)的壓力也相對(duì)為一定值。
盡管如此，在一些噴油系統(tǒng)的應(yīng)用中，在噴口71的下游方向采用直流噴射式噴嘴也是很有效的，它可以在噴出的油流中產(chǎn)生更定向的流線。如圖4所示改進(jìn)后，在噴口71的上游提供一個(gè)節(jié)流孔102會(huì)很方便，它可以對(duì)直射式噴嘴105的固定節(jié)流段進(jìn)行補(bǔ)償。固定的節(jié)流孔102和105之比在很大程度上決定了環(huán)形空間68內(nèi)在所給供氣壓力下腔91內(nèi)的壓力變化。在這種情況下，由如前所述的密封面67a和67b形成節(jié)流段，此時(shí)腔91的每一側(cè)邊影響壓力的程度要比以前提到的小得多。
正如前面已經(jīng)討論過(guò)的，設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)燃油孔69，則燃油射流形狀和在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃油分布可以通過(guò)調(diào)整每個(gè)噴口的燃油流率而變化。如圖2所示，這可以通過(guò)液壓馬達(dá)或電機(jī)51操縱的節(jié)流元件50得到，即節(jié)流元件按照需要有選擇地伸入燃油通道68內(nèi)，以限制流量。電機(jī)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷情況進(jìn)行控制，然后給出所需的節(jié)流程度或完全停止供油。雖然在圖1、2和3只有兩個(gè)燃油噴口，但最好是至少有三個(gè)噴口，如果需要的話還可以設(shè)置更多的噴口。象68那樣獨(dú)立的通道可以是一個(gè)噴口對(duì)一個(gè)通道或幾個(gè)噴口對(duì)一個(gè)通道。
電磁單元65是安裝在構(gòu)成本體60的圓柱形壁90內(nèi)部，其上有端蓋91和○形環(huán)92蓋封住，并借助壁90上的擠壓彎邊93固定。于是電磁單元就裝在這樣一個(gè)外殼內(nèi)，來(lái)自空氣通道入口62的空氣通過(guò)該外殼，經(jīng)過(guò)開口89，提供電磁單元冷卻用的空氣。
電磁銜鐵95剛性地連接在操縱桿76的上端，盤形彈簧96套裝在操縱桿76的中心，盤的邊緣固卡在環(huán)形槽97中。在正常情況下盤形彈簧96是受壓的，即它給操縱桿76一個(gè)向上的力，以使閥72保持在關(guān)閉的位置上。線圈99裝在鐵芯98的周圍，線圈的繞制是當(dāng)勵(lì)磁時(shí)產(chǎn)生使銜鐵95向下運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)。銜鐵的向下運(yùn)動(dòng)使操縱桿76相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)并開啟燃油出口69和噴口71。在線圈99勵(lì)磁消失后，彈簧96使操縱桿76提起，關(guān)閉出口69和71。銜鐵95向下運(yùn)動(dòng)的程度，受到與銜鐵碰觸的環(huán)形肩部100的限制。
電磁單元的鐵芯98有一中心孔101，該孔與中心軸向腔66相連通，由空氣通道62進(jìn)入的空氣流過(guò)電磁單元進(jìn)入孔101，然后通過(guò)該腔66，如果噴口是打開的，便從噴口中噴出。通過(guò)電磁單元的氣流可以使其冷卻，將溫度保持在一個(gè)可以承受的水平上。
權(quán)利要求
1.發(fā)動(dòng)機(jī)燃油定量的方法，其中有燃油噴口和一個(gè)可選擇開啟的閥件，閥件開啟時(shí)噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)相通，而噴口被關(guān)上時(shí)，就沿著通過(guò)出口的流動(dòng)方向，在兩個(gè)位置上密封，并在這兩個(gè)密封處之間形成空腔，在這個(gè)方法中包括這樣一些步驟依照各自的壓力分別往噴口供油和供氣，油或氣中的一個(gè)是供給所說(shuō)空腔的，而另一個(gè)是在兩個(gè)密封處的上游供給的；閥件的往復(fù)開啟使發(fā)動(dòng)機(jī)與噴口相通，此時(shí)氣體帶有的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)；對(duì)空腔處的燃油和氣體壓力差進(jìn)行調(diào)整，以此控制空腔處混入氣體中的燃油流率。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中壓力差是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)整的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的方法，其中發(fā)動(dòng)機(jī)和噴口連通的時(shí)間是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)整的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3之一所述的方法，其中燃油是供入到空腔的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其中燃油是從沿腔的長(zhǎng)度方向間置的多個(gè)位置進(jìn)入腔內(nèi)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的方法，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，所說(shuō)的供油位置的數(shù)量是變化的，以控制噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5或6所述的方法，其中至少在一個(gè)位置上供入腔內(nèi)的燃油速率是變化的，以控制噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油分布。
8.發(fā)動(dòng)機(jī)燃油定量的裝置，它包括供油和供氣裝置，適于分別輸送到同一噴口;包括一個(gè)可操作的閥件，它有選擇地打開噴口，并與發(fā)動(dòng)機(jī)相通，當(dāng)噴口與閥件關(guān)閉時(shí)，就在通過(guò)出口的流動(dòng)方向上形成兩個(gè)密封面，并在其間構(gòu)成空腔;包括其中一個(gè)與上述空腔相通的供油或供氣裝置，和其中另一個(gè)與所說(shuō)的兩個(gè)密封位置上游的噴孔相通的裝置;包括使閥件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打開噴口以讓燃油通過(guò)噴口噴入的氣體帶入發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置;還包括一個(gè)調(diào)整空腔處供油和供氣壓力差的裝置，以控制噴入氣體中的燃油流率。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的裝置，其中供油裝置與腔室相通。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的裝置，其中供油裝置通過(guò)多個(gè)間置在腔室周圍的小孔與該腔室相通。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的裝置，其中設(shè)有改變連通供油裝置和腔室的小孔數(shù)目的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10或11所述的裝置，其中設(shè)有能改變通過(guò)至少一個(gè)小孔燃油流率的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11或12所述的裝置，其中所說(shuō)的改變和供油裝置連通的小孔數(shù)目的裝置是可以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件工作的。
14.根據(jù)權(quán)利要求
8到13之一所述的裝置，其中調(diào)整腔室處供油和供氣間壓力差的裝置是可以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需燃油量工作的。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的裝置，其中壓力差調(diào)整裝置是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油需要量來(lái)調(diào)整燃油壓力的。
16.根據(jù)權(quán)利要求
9到15之一所述的裝置，其中沿著閥件開啟的運(yùn)動(dòng)方向上，噴口有兩個(gè)間置的同軸環(huán)形密封面，在關(guān)閉位置時(shí)，閥件正好與密封面相嚙合，所說(shuō)的腔室是與噴口同軸的環(huán)形槽，且環(huán)形槽處于兩個(gè)環(huán)形密封面之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的裝置，其中閥件在打開位置時(shí)就與密封面構(gòu)成了位于腔室兩側(cè)的相應(yīng)的節(jié)流段。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16或17所述的裝置，其中噴口中設(shè)置的密封面是截錐形或球形內(nèi)表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求
16或17所述的裝置，其中設(shè)有一個(gè)位于環(huán)形密封面上游并與其同軸的環(huán)形孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的裝置，其中在環(huán)形密封面的下游設(shè)有一個(gè)孔。
21.將燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，它包括將油和氣以各自的壓力分別通向噴口，并有選擇地使噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室接通供料;將噴口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室往復(fù)接通以允許氣體攜帶燃油形成油和氣的混合物從噴口噴入上述燃燒室和在噴口與燃燒室相通時(shí)控制燃油流入氣體的射流位置，以調(diào)整燃燒室中的燃油分布;還有根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)整燃油和氣體供壓間的壓力差，以控制每循環(huán)供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃油量。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的方法，其中燃油可從多個(gè)間置的位置上流入噴口，其數(shù)量是根據(jù)所需燃油分布變化的。
23.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的方法，其中至少在一些位置上的噴油率是根據(jù)所需的燃油分布變化的。
24.根據(jù)權(quán)利要求
21到23之一所述的方法，其中要對(duì)噴口與燃燒室接通時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的燃油噴入量。
25.將燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，它包括分別通往可選擇開啟的噴口的供油和供氣裝置;可往復(fù)開啟與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室相接通的裝置，以使油、氣流進(jìn)入燃燒室;控制燃油混入氣體的霧化位置的裝置，在噴口打開時(shí)以調(diào)整燃燒室內(nèi)的燃油分布;和，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃油量，調(diào)整供油、供氣間壓力差的裝置，從而控制噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的裝置，其中供油裝置適合采用在多個(gè)位置上向噴口供油的結(jié)構(gòu)，還有適用于根據(jù)所需燃油分布改變噴油位置，以控制燃油霧化位置的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的裝置，其中包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需燃油分布至少在一些噴油位置改變噴油率的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求
25至27之一所述的裝置，其中包括改變發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)中噴口與燃燒室接通時(shí)間的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求
1至7或21至24之一所述的方法，其中噴口直接將油氣混合物噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求
8至20或25至27之一所述的裝置，其中是采用噴口將油氣混合物直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的。
31.一個(gè)內(nèi)燃機(jī)包括噴油裝置，該噴油裝置按權(quán)利要求
1至7或21至24或29之一所述的方法工作。
32.一個(gè)用于機(jī)動(dòng)車中的內(nèi)燃機(jī)包括噴油裝置，其中噴油裝置是按權(quán)利要求
1至7或21至24或29之一所述的方法工作的。
33.一個(gè)外置船用發(fā)動(dòng)機(jī)，其中包括將油輸送到按權(quán)利要求
1至7或21至24或29之一所述的方法工作的那種裝置的裝置。
34.一個(gè)內(nèi)燃機(jī)包括權(quán)利要求
8到20或25到28或30之一所述的裝置。
35.在一個(gè)汽車和內(nèi)燃機(jī)中包括權(quán)利要求
8至20或25至28或30之一所述的裝置。
36.一個(gè)外置船用發(fā)動(dòng)機(jī)包括權(quán)利要求
8至20或25至28或30之一所述的裝置。
專利摘要
內(nèi)燃機(jī)(特別是缸內(nèi)噴射的內(nèi)燃機(jī))的燃油定量和噴射方法和裝置。燃油和壓縮空氣分別供給帶有閥的噴口(20)。噴口帶有一個(gè)閥件(22)，它可以關(guān)閉燃油通道(8、9)和空氣通道(13)，或使油、氣可以通過(guò)噴口(20)流出，并將混合態(tài)的燃油噴入氣體內(nèi)。所供油、氣壓力差(12，31)是根據(jù)控制噴油量進(jìn)行調(diào)整的，噴口(20)處于控制燃油混入氣體的位置，以改變最終射流中燃油分布的幾何形狀。
文檔編號(hào)F02D7/00GK86107587SQ86107587
公開日1987年7月29日 申請(qǐng)日期1986年10月11日
發(fā)明者邁克爾·萊奧納德·麥克卡 申請(qǐng)人:軌道工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan