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微脉动式燃油喷射系统

阅读:939发布:2020-05-14

专利汇可以提供微脉动式燃油喷射系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种微脉动式 燃油喷射系统 ,其中包括一节流 阀 体,装置于一内燃引擎汽缸的进气 歧管 内,用以控制空气进入 燃烧室 的流量;若干喷射单元,装置于 节流阀 的上面,各喷射单元分别具有多数个微 泵 ,其可由 微泵 的动作汲取燃油,并将燃油以微小颗粒状喷射进入节流 阀体 的进气道内,而使得燃油颗粒与节流阀体的进气混合后进入汽缸的燃烧室;其由一控制装置侦测引擎的运转参数后,再由一驱动装置驱动喷射单元将适当的油量喷射进入节流阀体中,可以达到精确控制燃油量,而提升燃烧效率。,下面是微脉动式燃油喷射系统专利的具体信息内容。

1、一种微脉动式燃油喷射系统,其中包括:
一节流体,为装置于一内燃引擎汽缸的进气歧管,用于控制空气进入该 燃烧室的流量;一个或一个以上的油管,用于供应燃油;其特征在于:
还包括有一个或一个以上的喷射单元,装置于该节流阀体之上,各该喷射单 元系与前述油管连接,且其分别具有多数个微
一控制装置,用于检测内燃引擎的运转参数,并将该运转参数运算后控制 该若干个微泵动作,由该若干微泵的动作将前述油管传送的燃油以微小颗粒状 喷射进入该节流阀体的进气道内,而使得燃油颗粒与该节流阀体的进气混合后 进入该汽缸的燃烧室。
2、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:该喷射 单元的微泵为热泡式微泵。
3、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:该喷射 单元的微泵为压电式微泵。
4、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:该若干喷 射单元装置于一个设置在该节流阀体进气道中心的安装座外侧,且从该进气道 的中央朝向外侧喷射燃油。
5、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:该若干 喷射单元装置于该节流阀体后端与该汽缸连接的管路上。
6、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:所述喷 射单元环状排列装置在所述节流阀体前端的进气道的管壁上。
7、根据权利要求1所述的微脉动式燃油喷射系统,其特征在于:该喷射 单元以一驱动装置产生一连串讯号驱动喷射单元上的多数微泵喷油。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种微脉动式燃油喷射系统,尤其涉及一种使用于内燃机引擎 的微脉动式燃油喷射系统。

发明内容

目前内燃引擎使用的供油系统的主流可分为化油器供油系统,及电子喷射 供油系统二种。如图8所示,机械式化油器60是一种利用文氏管效应将燃油自 喷油孔吸出并雾化,化油器60主要包含一控制进气量的节流体70及一个控 制主要油量的油针61。而使得燃油雾化后可随着内燃机的进气混合后进入到内 燃机的汽缸中,如图9所示,电子燃油喷射供应系统则是由一个电动燃油80 将燃油加压后,从一个喷油嘴81喷出,靠机械量将燃油撕裂为油束和油粒, 并以高速喷射进入到进气歧管71中,且使得喷出的燃油颗粒喷射随着引擎进气 进入到汽缸中。
然而,传统的化油器式供油系统发展至今,其构造已变得相当复杂且精密, 因此使得化油器的制造困难且成本昂贵。化油器供油系统其运作时,由于是由 油针的斜度及引擎进气节流阀所控制的气流流量来达到控制进油量的目的,因 此其不易精确控制供油量,也无法以电脑控制的方式控制供油量,而无法涵盖 广泛的油量需求模式,甚至于无法做正确的油量补偿。同时化油器在大的 操作模式下,会使得燃油雾化的情形不佳,且容易造成喷口流道溢油,且容易 有残油聚积在汽缸进气道的情形,而形成湿壁现象。由于以上原因,使得传统 的化油器供油系统的构造复杂,且成本昂贵,同时其无法达到精确控制引擎燃 烧的功效。
另外,就燃油喷射供应系统而言,其由于必须有加压泵、高压油路及、调 压阀、稳压器及喷嘴的构造,因此使其整体使用的零组件相当地多。而且由于 其使用的油压一般约为3公斤/平方米以上,因此使其油路及泵等零组件必须 特别注意密封问题,才不会产生泄漏的情形,因此使得燃油喷射供油系统的构 造成本相当昂贵,而由于其成本昂贵的关系,使得燃油喷射系统通常仅使用在 汽车上,而重型机车的引擎因为采用汽车引擎的设计,因此也相当常见采用电 子燃油喷射系统的构造,然而在轻型机车的领域中,因为成本效益的问题,目 前仅有少数厂商开始用研究将燃油喷射系统应用在轻型机车上。
而且就安全性来看,燃油喷射系统由于其管路皆在具有压力状态下运作, 因此当车辆产生碰撞,或是其他原因使得油路破裂时,则燃油将会从管路破裂 的缝隙中急速喷出,而由于喷出的速度相当快,因此燃油喷出后几乎会成为雾 状,而喷出的油雾碰触到火花或是引擎周边的高热元件(触媒转化器)时,便 会立刻起火燃烧。因此使得该种燃油喷射系统的安全性相当地差。
而且就燃烧效率来看,燃油喷射系统虽然可由电子控制技术,达到精确控 制进油量及较为精确的燃油补偿的目的,由于其燃油是以高压高速方式喷出, 因此燃油从喷嘴喷出时的颗粒相当大且不均匀(一般在100up SMD-sanlt meandia以上),因此使得燃料无法与空气充分混合,而且其喷出的速度相当快 (在20米每秒),因此使得燃油喷出后,必然会先行碰触到汽缸进气道的管壁, 因此使得喷射式燃油系统的湿壁及残留油渍的情形更为严重。
微机电技术在近年来由于制程技术的大幅进步,以及大量资源投入研究而 有长足进步,其中微型泵的发展更因喷墨式印表机的大量商品化应用而成为微 机电系统研究成果最为丰硕的产品与技术。
微型泵目前主要应用于喷墨印表机的喷墨头,其主要可分为热泡式及压电 式二种,其中热泡式微泵的构造如图6所示,其是在一个基板1上设置一多 晶硅层2,在硅基板1上方及晶硅层2下方设置绝缘层8、9,在绝缘层8、9 的中间为一金属导线7,然后在多晶硅层2上涂附一层干膜3,干膜3上以蚀刻 方式制造出流道及电路,并且制造出多数个喷射室4;然后再在干膜表面贴附 一层喷嘴板5,喷嘴板5是可以电铸模技术制造而成,其上具有多数个与喷射 室4相对应的喷孔6。流体为可以经由干膜的流道进入到喷射室中,然后其由 多晶硅下层的电路使多晶硅产生热能,使得喷射室4中的流体瞬间热后沸腾而 产生气泡,并由气泡将液体急速地从喷孔6中喷射而出。
而压电式微型泵的技术如图7所示,其是在一基板1A上方设置一膜片2A, 膜片2A与基板1A间为形成一空室3A,空室3A为可供流体进入其中;同时于 膜片2A上设置一压电材料4A,其由压电材料4A承受不同电压时,产生物理的 位移,而带动该膜片2A上下震动,因此将空室内的液体压缩,而将液体从基板 1A的喷孔喷出。
微型泵的主要特点,为其可以精确地控制流体的喷出量,且其喷嘴的尺寸 相当微小,因此喷出的流体系呈微小的颗粒状,而达到良好的雾化效果。同时 由于微型泵以半导体制程制造而成,因此能够在一个微小的单体上制造出数量 非常多的喷嘴阵列,而且其量产的成本相当低廉。同时,微型泵通常是以毛细 原理传送流体,因此微型泵在运作时能够以流体自然压力状态下运作,而不需 要另外加压,因此使得微型泵的流道及流体供应系统的构造相当简单。由于微 型泵具有上述控制精确,且成本低廉的特点,因此其将来的应用领域将更为广 泛。

发明内容

本发明的目的是由喷射单元的微泵本身的驱动力量汲取燃油,而不需要另 外加压燃油,使得燃料供应系统的外部供油管路能够由油箱的位置差所造成的 压力来达到持续供应燃油;另使燃油系统有效地使燃油与进气充分雾化,精确 控制进油量;控制从不同位置的喷射单元将燃料喷射进入到节流阀体进气通道 的特定位置。
本发明的微脉动式燃油喷射系统是这样实现的:包括一节流阀体,为装置 于一内燃引擎汽缸的进气歧管内,用以控制空气进入该燃烧室的流量;一个或 一个以上的油管,用以供应燃油;一个或一个以上的喷射单元,为装置于该节 流阀体之上,各该喷射单元系与前述油管连接,且其分别具有多数个微泵;一 个控制装置,用于检测内燃引擎的运转参数,并将该运转参数运算后控制该若 干个微泵动作,由该若干微泵的动作将前述油管传送的燃油以微小颗粒状喷射 进入该节流阀体的进气道内,而使得燃油颗粒与该节流阀体的进气混合后进入 该汽缸的燃烧室。
本发明由于采用微型泵燃油喷射,因此其运作时,可以由喷射单元的微泵 本身的驱动力量汲取燃油,而不需要另外加压燃油,因此使得本发明的燃料供 应系统的外部供油管路能够由油箱的位置差所造成的压力来达到持续供应燃 油,因此使得本发明的供油系统的管路压力相当地低,而能够避免燃油喷射系 统的高压油管容易破裂的危险,而大幅的提高本发明的燃油喷射系统的安全性。
再者,本发明使用的喷射单元的构造相当简单,又可以采用半导体相容制 程制作而成,且其又不须使用加压装置及复杂的机械结构,因此使得本发明的 整体成本远低于传统的化油器及喷射燃油供应装置。而且本发明由微型泵的技 术,可以将燃油弹射出来的颗粒控制在相当微小的尺寸,且能够精确控制燃油 喷射量,因此使得本发明的燃油喷射系统能够有效地使得燃油与进气充分地雾 化,且精确地控制进油量,因此达到增进引擎燃烧效率。
同时,本发明可以再进一步地由将喷射单元以特定的阵列形状安排设置在 引擎节流阀体的特定位置,再藉由控制电路的控制,使得每次引擎进气时,可 以由控制从不同位置的喷射单元将燃料喷射进入到节流阀体进气通道的特定位 置,而使得节流阀体在特定较大油门开度时,进气歧管的特定区域可形成油气 浓度呈层状分布的效果,而获致层状充气的情形,以获得稀油燃烧的功效。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作详细说明。
图1为本发明的微脉动式燃油喷射系统的整体构造示意图。
图2为本发明使用的喷射单元的正面放大后的构造示意图。
图3为本发明的控制讯号示意图。
图4为本发明第二实施例的构造示意图。
图5为本发明第三实施例的构造示意图。
图6为传统的热泡式微型泵的构造示意图。
图7为传统的压电式微型泵的构造示意图。
图8为传统的化油器燃油供应系统的构造示意图。
图9为传统的喷射燃油供应系统的构造示意图。
图号说明
1基板        2多晶硅层      3干膜        4喷射室
5喷嘴板      6喷孔          7金属导线    8绝缘层
9绝缘层      1A基板         1A膜片       3A空室
4A压电材料   10喷射单元     11微泵       12喷嘴
20汽缸       30节流阀体     31进气道     32安装座
33阀门       40控制装置     41驱动装置   50油桶
51管路       60化油器       61油针       70节流阀体
71进气歧管   80燃料泵       81喷油嘴

具体实施方式

如图1所示,本发明的微脉动式燃油喷射系统主要包括:若干喷射单元10, 是以特定阵列形状安装于一汽缸20的节流阀体30上;及一控制装置40,用于 控制该若干喷射单元10的作动;及一油桶50,用于储存燃油,及若干个将燃 料从油桶50输送到该若干喷射单元10的管路51。
其中节流阀体30设置在汽缸20的进气歧管上,其具有一个进气道31,可 与一空气滤清器连接,以供气流经由该进气道31进入该汽缸20的燃烧室中, 及一阀门33,设置于该进气道31之中,用于控制进入该汽缸20的气流流量。
如图2所示,每一个喷射单元10上设置有多数个微泵11,而每一个微泵 11上又分别具有一喷孔12,形成一喷嘴阵列。该若干微泵11可采用热泡式微 泵,也可以采用压电式的微泵。该喷射单元10由该控制装置40控制其动作, 该控制装置40具有多数个侦测器,可侦测引擎的转速、温度、节流阀门33的 位置等资料,然后经由控制装置40的中央处理器运算后,再发出一控制讯号, 经由一驱动装置41驱动该若干喷射单元10的微泵11配合引擎运转的特定时机 产生燃油喷射的动作。
如图3所示,为本发明的喷射单元10的控制讯号图,其中讯号A代表引擎 运转的时序,当引擎运转的每一个行程中或每一个动作行程中的特定位置,皆 会产生一运转讯号A。而控制装置40依照该讯号A并接收其他侦测器所搜集到 的数据资料后,经由运算处理后,发出启动喷射单元10的讯号B,该讯号B传 递给该驱动装置41,该驱动装置41再产生一连串的脉动讯号C,驱动该喷射单 元10的微泵11产生喷射动作。该脉动讯号C为具有固定的频率,因此可以驱 动该喷射单元10以固定的频率产生动作。
而该讯号C的作用时间是取决于该讯号B的时间长度,因此该控制装置40 可以由其所发出的讯号B的长度控制微泵11喷射油量的多少,当该控制装置 40发出讯号B时,该喷射单元10为可以以固定的频率产生燃油喷射的动作, 而将燃油弹射进入到节流阀体30中。本发明由于在节流阀体30上设置有一组 或一组以上的喷射单元10,因此本发明可以选择从多个喷射单元10的其中之 一供油。而当本发明从不同的喷射单元10供油时,由于每一个喷射单元10装 置在节流阀体30进气道31的不同位置,因此可以达到从节流阀体30进气道 31不同位置喷射燃油的目的,而使得燃油随着引擎的进气进入到汽缸燃烧室的 时候,可以产生燃烧室内局部区域的油气浓度较浓的情形,因此可以达到所谓 的层状供油稀油燃烧效果,而提升引擎的燃烧效率,并减低污染及耗油。
前述的喷射单元10由于具有多数个微小的微型泵的喷口,因此使其所喷射 出来的燃油的颗粒可以相当地小,惯性也较小,而且其所喷出的燃油颗粒的速 度也较为缓慢(一般约为5米每秒的速度),因此使得燃油颗粒喷出后能够轻易 地悬浮在节流阀体30的进气道31中,而不会聚积在节流阀体30进气道31的 管壁上,因此可有效地改善传统化油器及喷射燃油系统常见的湿壁及雾化不良 的现象。
而且,由于微型泵的运作状况相当稳定,其可以精确地控制燃油的喷射量, 因此使得本发明的燃油喷射系统可以相当精确地控制适当的油量进入到汽缸 中,因此而能够提升引擎燃料的燃烧效率。
前述的喷射单元10由于其可以由泵11的能量来汲取燃油,并将燃油雾化 喷射,因此其燃油的供应可以由油桶50与节流阀体30的高低位置差来将燃油 输送到喷射单元10,不须要使用燃油泵来加压送油,因此使得本发明的燃油喷 射系统在车辆发生碰撞,而使得燃油管路破裂时,也不会因为管路的压力而使 得燃油喷出雾化,因此可以避免燃油雾化后爆炸燃烧的危险,而大幅的提高本 发明的燃油喷射系统的安全性。
图1所示的实施例中,是将喷射单元10以环状排列装置在节流阀体30 前端的进气道31的管壁上,且将燃油以朝向进气道31中心的方向喷射,然而 实际上本发明的喷射单元10的安装方式具有相当大的弹性,例如该喷射单元 10能够以不同的排列方式安装于节流阀体30之上,且其除了可安装在节流阀 体30前端的进气道31外,更可以如图4所示的将喷射单元10安装在节流阀体 30的后段与汽缸连接的管路上;或者如图5所示实施例,在节流阀体30进气 道31的内部装置一锥形的安装座32,并将该若干喷射单元10装置在安装座32 的外侧,而使得该若干喷射单元10能够以从进气道31中心向外喷射的方向喷 射燃油。总而言之,该喷射单元10系可以配合引擎进气管路的不同气体动力配 置,以及为了达到不同燃烧控制效果,而装置在不同的位置。
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