專利名稱：內(nèi)燃機的燃料--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)燃機的每個燃燒室的進氣區(qū)附近，設(shè)有一個噴嘴，形成燃料—空氣混合體的燃料噴入各自的吸管，也就是燃燒室的進氣區(qū)。此外，設(shè)有一個供氣管，在該管內(nèi)安裝一個控制閥，該供氣管在進氣側(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)燃機的加熱過程中，空氣吹入噴嘴的燃料射出區(qū)，以促進燃料的霧化。通過供氣管提供的空氣由控制閥根據(jù)內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、吸氣壓力、內(nèi)燃機溫度和/或內(nèi)燃機的其他參數(shù)進行控制。
對于這種傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，當內(nèi)燃機低溫起動后存在許多困難特別是碳氫化合物的有效催化作用較少被利用，對于低溫(Kalt內(nèi)燃機，廢氣質(zhì)量應(yīng)如此改進，以便符合將來廢氣極限值較低的要求。
這種現(xiàn)有內(nèi)燃機存在不可克服的缺點，低溫內(nèi)燃機在高溫狀態(tài)工作時需供入大量的燃料，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氫化合物以廢氣形式排出。因此在內(nèi)燃機加熱過程中，碳氫化合物含量增加，這點是不受人們歡迎的。
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)燃機的各燃燒室分流。在各燃燒室的進氣區(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)燃機量數(shù)控制燃料的噴射。
此外，內(nèi)燃機控制裝置設(shè)有一個中心噴嘴，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)燃機空載及部分負載的情況下，利用中心噴嘴構(gòu)成燃料—空氣混合體，在滿負載時，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)燃機所吸入的已蒸發(fā)的燃料的大部分在內(nèi)燃機的低溫區(qū)被冷凝，并形成不利的壁膜，該壁膜使碳氫化合物含量增加。
然而，將來對內(nèi)燃機的廢氣排放將采取更嚴格的標準，當實施這種標準時，現(xiàn)在的在內(nèi)燃機開始起動至有效地利用催化作用所產(chǎn)生的碳氫化合物將大幅度減小。
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施該方法，將使該方法具有下述優(yōu)點，即易揮發(fā)的燃料在特別是低溫內(nèi)燃機中，幾乎或者說絕不會在吸管或燃燒室的壁上產(chǎn)生冷凝。由于在進氣區(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)燃機中獲得大量的再生燃料。特別是，在內(nèi)燃機起動后在加熱過程中碳氫化合物顯著減少，因此可滿足未來對廢氣排放的嚴格要求。
本發(fā)明的燃料供給裝置的優(yōu)點在于，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。
通過在從屬權(quán)利要求中給出的措施，可以對權(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行有益的繼續(xù)發(fā)展和改進。
本發(fā)明特別的優(yōu)點在于，當在燃料蒸發(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氣區(qū)時，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)燃機吸入的空氣的一部分在蒸發(fā)器內(nèi)流動，因此，蒸發(fā)燃料的傳遞被改善，并且可同時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)燃機加熱過程中燃料蒸發(fā)器的工作時間較短以及燃料量小，一料箱加熱系統(tǒng)可省略。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點是，可獲得好的可控制的燃料—空氣混合體的計量結(jié)果。另一個優(yōu)點是，本發(fā)明的燃料供給裝置設(shè)有一個判斷系統(tǒng)，在該系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，如燃料蒸發(fā)器停止工作時，立即用噴嘴進行噴射。
本發(fā)明的各實施例由附圖所表示，并且在下面的說明中將被更詳細的解釋。在附圖中

圖1是本發(fā)明的第一實施例的燃料供給裝置的示意圖；圖2是本發(fā)明的第二實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燃料霧化供給接口。
在各附圖中，相應(yīng)的部件用相同的標號表示。
圖1表示一內(nèi)燃機9的燃料供給裝置，該內(nèi)燃機的每一個燃燒室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的進氣區(qū)12。在進氣側(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)基本上由一個沖洗管(Spulleitung)40”、一單向閥35、一燃料蒸發(fā)器19和一個帶有燃料蒸發(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通過一個未被示出的電動控制裝置進行電動控制。加熱功率根據(jù)燃料流量，最好是根據(jù)流量比例由一電動控制裝置進行控制。
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?shù)闹?，設(shè)置一個壓力極限器34，該極限器34通過一個回流管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)置一個單向止回閥35。
為了準備構(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9工作以后，當加熱時，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現(xiàn)了燃料蒸發(fā)器19的沖洗。
內(nèi)燃機所需要的空氣團通過節(jié)流閥16和空載定位裝置18，特別是一空載調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機所需要的燃料團通過，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進行計量。當該調(diào)節(jié)裝置41工作時，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9的各個燃燒室10。
在燃料蒸發(fā)器19內(nèi)燃料的蒸發(fā)是在相對較低的溫度下進行的其溫度范圍為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。因為僅僅是蒸發(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，在加熱過程中碳氫化合物明顯減少。
在加熱過程后，燃料計量裝置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中心燃料蒸發(fā)器19，該未詳細表示的蒸發(fā)器19與一個燃料供給及燃料回流管相連。一個蒸發(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)安裝一個用于控制蒸發(fā)燃料中心計量的控制裝置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，當內(nèi)燃機起動后在加熱過程時來自燃料蒸發(fā)器19的蒸發(fā)燃料通過計量所要求蒸發(fā)燃料量的控制裝置41、燃料管40及一個蒸發(fā)燃料管裝置的蒸發(fā)燃料分配管42供給吸管13的進氣區(qū)12，從這里，與吸入的空氣一起進入燃燒室10在本發(fā)明的該實施例中，對于每個汽缸，蒸發(fā)燃料直至吸管13的進氣區(qū)12被供入分開的進氣管(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所示實施例一樣，在本實施例中燃料蒸發(fā)器19以相對較低的溫度工作，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，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，并且碳氫化合物可以明顯減少。
在加熱過程結(jié)束后，燃料供給由噴嘴11接管。因此，該分開的進氣管對蒸發(fā)燃料的供給是有利的，即在正常工作中不會對吸管的動力特性產(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)置一個調(diào)節(jié)裝置41′，該調(diào)節(jié)裝置41′計量每一個燃燒室所需的蒸發(fā)燃料量，并在進氣側(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，為了向每個燃燒室10提供蒸發(fā)燃料，借助于各自單獨的調(diào)節(jié)裝置41′，每個燃燒室10的蒸發(fā)燃料可單獨計量。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的形成燃料—空氣混合體的方法，特別是在內(nèi)燃機起動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)燃機吸入的空氣相混合，其特征在于，所說的燃料蒸發(fā)在相對較低的溫度下進行。
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燃燒室(10)的進氣區(qū)(12)，并且被單獨地計量。
6.一種用于內(nèi)燃機的燃料供給裝置，特定實施上述權(quán)利要求的方法之一的燃料供給裝置，具有一個總吸管(14)，一個與該總吸管(14)相連的空氣吸管(15)，一個安裝在該空氣吸管(15)內(nèi)的吸入空氣計量裝置(16)，并且向每一個燃燒室(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，并且還具有一個中心燃料蒸發(fā)器(19)，該蒸發(fā)器(19)由燃料計量裝置(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)量通過一個燃料蒸發(fā)調(diào)節(jié)裝置(41)進行調(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)具有一個分配管(42)，該分配管在噴嘴(11)的區(qū)域與每個吸管(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，并且包括一個調(diào)節(jié)裝置(41′)，以控制向每個燃燒室(10)單獨供給的蒸發(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，具有一個用途燃料計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)燃機的形成燃料——空氣混合體的方法特別是在內(nèi)燃機起動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)燃機吸入的空氣相混合，其特征在于，所說的燃料蒸發(fā)在相對較低的溫度下進行。本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行上述方法的裝置，該裝置包括一個總吸管，一個安裝在與總吸管相連的空氣吸管內(nèi)的空氣計量裝置，多個吸嘴及一個燃料蒸發(fā)器。
文檔編號F02M21/06GK1138663SQ96110348
公開日1996年12月25日 申請日期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 申請人:羅伯特-博希股份公司