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内燃机燃料喷射系统的改进

阅读:309发布:2023-03-08

专利汇可以提供内燃机燃料喷射系统的改进专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 为一种用于 内燃机 的 燃料 喷射系统,其中将定量的燃料夹带于气体中,或在加压下把气体用于此种燃料,而后输向内燃机。此种方法包括:将气体从内燃机的至少一个 燃烧室 内输送至一气体储存器,对该气体进行控制,使此储存器中之气体基本上保持到高于一个足以实现将燃料直接喷入燃烧室内的压 力 ,然后在一调定的压力下从该气体储存器来供气,以将燃料输入燃烧室内。本发明还提供了一种燃料喷射系统。,下面是内燃机燃料喷射系统的改进专利的具体信息内容。

1.向具有一或多个燃烧室内燃机喷射燃料的一种方法,其中,将计量过的一定数量的燃料夹带于充入的空气内,通过充入空气的压,在每一个燃烧循环中直接喷入各燃烧室内,此种方法包括如下步骤:将气体从此内燃机的至少一个燃烧室内输送至一气体储存器;对输送至此储存器的气体进行控制,使此储存器中之气体基本上保持到高于一个,足以实现将燃料直接喷入这些燃料室内的压力;然后在一调定的压力下从该气体储存器来供气,以实现将燃料输入燃烧室内。
2.向具有一或多个燃烧室之内燃机喷射燃料的一种方法,其中,将计量过的各份燃料夹裹于充入的空气内,借助于气体的压力,在每一个燃烧循环中,分别直接喷入各燃烧室内,此种方法包括如下步骤:将气体从此内燃机的至少一个燃烧室内输送至一气体储存器;对输送至此气体储存器的气体进行控制,使其中的气体基本上保持到这样一个压力,此压力高于在该燃烧室中开始燃烧之前存在于其中的最大压缩气体压力;同时在一调定好的压力下,从上述气体储存器来供应气体以接收经计量过的一定数量的燃料,并将此燃料输入各相应的燃烧室中。
3.如权利要求1所申请的一种方法,其中是在所述燃烧室中的压力大过述及之气体储存器中之压力一预定数值时,将气体从燃烧室输送至气体储存室。
4.如权利要求1或3中任何一项所申请的一种方法,其中,所述气体储存器中的压力是预先确定的,且高于在该燃烧室中点燃燃料之前存在于其中的压缩气体压力。
5.如权利要求1或2中任何一项所申请的一种方法,其中的气体是在燃烧室中的压力高于一中间室内的压力时,从燃烧室通过一固定尺寸的节流孔供给于此中间室的,而将来自该中间室的气体供给于气气储存器。
6.如权利要求5中所申请的一种方法,其中,上述的中间室是在燃烧室的燃烧循环过程中当此燃烧室内的压力低于该中间室内的压力时,将气体从燃烧室中排出。
7.如权利要求6中所申请的一种方法,其中,净化的气体在净化过程结束后保留在上述中间室内,此净化的气体为从此燃烧室接着输入之气体所压缩而输送至上述储存器中。
8.如权利要求1至7中任何一项所申请的一种方法,其中的内燃机为一多缸式内燃机,而气体是由一单一的气体储存器供给,用以将燃料输送至各个汽缸的燃烧室,而来自至少这些气缸中之一个的燃烧室中之气体则供应给气体储存器。
9.向具有一或多个燃烧室之内燃机喷射燃料的方法、其中、将计量过的一定数量的燃料夹带于充入之空气中输送给此内燃机,此方法包括如下步骤:将气体从此内燃机的至少一个燃烧室输送给一气体储存器;控制输入至此储存器的气体使其基本上保持到高于一预定的压力值;且在一低于上述预定压力值的经调定好的压力下,由此储存器供气来实现燃料输送给此内燃机。
10.如权利要求1所申请的一种方法,其中的气体是通过一可变面积的节流孔供给前述气体储存器的,且此节流孔的面积是随着此气体储存器与所述燃烧室之间压力差的加大,而在该压力差一预定范围范围内增加。
11.给内燃机喷射燃料的一种方法,包括,根据此内燃机的燃料要求,准备好经计量过的一定数量之燃料;在一足以将此一定量的燃料输送给此内燃机的预定压力下,将此种燃料夹带于充入之气体中;将此充入之气体与其所夹带的燃料,按相对于内燃机循环的定时关系,输送给此内燃机;由一气体储存器供应所充入之气体;从此内燃机的至少一个燃烧室将气体输至该储存器,同时控制来自燃烧室的气体输送,使此储存器中的气体基本上保持在上述预定的压力值。
12.用于内燃机的一种燃料喷射系统,包括:可按照此内燃机的燃料要求来准备一定量之燃料的燃料计量装置;将此一定量的燃料夹带于由一气体储存器所供给的气体中,有选择地输给此内燃机的装置;从此内燃机的至少一个燃烧室将气体供给所说之气体储存器的装置;用来控制从此燃烧室将气体供给该储存器的一种装置,它使此气体储存器中的压力基本上保持到高于为执行将燃料输送给此内燃机所要求的压力。
13.用于具有一或多个燃烧室之内燃机的燃料喷射系统,包括:准备好一份份计量好的定量之燃料之装置,此装置且使此各份燃量夹带于充入的气体中,并将此各份一定量之燃料通过充入之气体的压力,在每一燃烧循环过程直接送入各相应的燃烧室中;将气体从此内燃机的至少一个燃烧室供给一气体储存器的装置;用来对上述将气体供给此气体储存器的过程进行控制的装置,使得此储存器中之气体基本上保持在一个高于此燃烧室中在开始点燃前所具有的最大压缩气体压力之上的压力;以及在一调定好的压力下从上述气体储存器供气,以接收此一定量的燃料并将其输送给各相应燃烧室的装置。
14.如权利要求12或13所申请的一种燃料喷射系统,其中所说的用来控制将气体供应给述及之储存器的装置,适合在所述燃烧室与储存器间存在一预定的压力差时进行供气。
15.如权利要求14所申请的一种燃料喷射系统,其中所说的用来控制将气体供应给述及之储存器的装置,包括有至少一个节流孔来使所述之燃烧室与此储存器连通,且包括有一装置,安置好在存在着前述的预定压力差时来打开此节流孔以让气体进入该储存器。
16.如权利要求15所申请的一种燃料喷射系统,其中设有一批前述之节流孔,每一个节流孔连通一个环形凹槽,而此凹槽则有一个与所述储存器相通的朝轴向开口侧,同时前述的阀门装置则包括有一个与前述环形凹槽共轴设置的环形阀门件,此环形阀门件,可在一闭合此环形凹槽的前述开口侧之位置以及一与此环形凹槽的这一开口侧相分开的开放位置之间,沿轴向运动,而这种轴向运动则是由于上述环形阀门件在其轴向的相对两侧上有气体压力差而实现的。
17.如权利要求16中所申请的一种燃料喷射系统,其中述及之环形阀门件适用于,当此环形阀门件处于开放位置时,此阀门件暴露在前述环形凹槽中气体压力下的面积,大于其处于闭合位置时的相应面积。
18.如权利要求16中所申请的一种燃料喷射系统,其中设置有使上述环形阀门件朝闭合位置作弹性位移的装置。
19.如权利要求16至18中任何一项所申请的一种燃料喷射系统,其中设置了一个具有前述之节流孔且于其上形成有环形凹槽的机套,此机套适合安装到所述之内燃机上使此种节流孔可与此内燃机之燃烧室相通,此机套还有一个与前述环形凹槽共轴且与前述燃烧室通连的燃料输送通道,同时还有一个阀门装置可用来控制将燃料从此燃料通道输送给该燃烧室。
20.如权利要求19所申请的一种燃料喷射系统,其中述及的储存器包括一形成在所说之机套中的环形腔,且此环形腔至少有一部分是绕前述的燃料通道伸延。
21.如权利要求16所述的一种燃料喷射系统,其中设有这样择装置,用来响应前述气体储存器中的压力而施加一力到前述之环形阀门件上,以补充此储存器的由直接作用于该环形阀门件上之压力而产生的力,借此将此环形阀门件保持于闭合位置。
22.如权利要求12或13所述的一种燃料喷射系统,其中所述的用来将气体供给于前述之气体储存器的装置包括:一个压气室;一个使此压气室与一内燃机燃烧室相连通的内燃机气体出口,一个当此燃烧室的压力超过此压气室的压力一预定压差时用来打开此气体出口的阀。一个使此压气室与一空气源通连的空气出口,一个允许空气从此空气源进入上述压气室的单向空气阀;一个使此压气室与前述气体储存器连通的输气口,一个当此气体储存器中之压力低于一预定值时,用来控制气流通过此输气口而打开此输气口的压力响应阀;以及一个用来使上述压气室与环境大气相通连的限制式排气口,这种排气口起到如下的作用:当所述燃烧室中之气体压力超过所供给之空气的压力时,该压气室的空气即被压缩而输送至所述气体储存器,而当前述之内燃机气体阀闭合上将内燃机气体从其燃烧室经上述排气口排出时,所说的空气源即把空气输给此压气室。
23.一种二冲程循环的内燃机,其中,燃料是根据权利要求1至11的任一项中所申请的方法输至此内燃机的一或多个燃烧室中的。
24.一种二冲程循环的内燃机,其中根据权利要求12至22中任一项所申请的这种燃料喷射系统,是用来将燃料输送给此内燃机之一或多个燃烧室的。
25.一种机动车用的发动机,其中的燃料是按照权利要求1至11任何一项中的方法输送至此发动机的一或多个燃烧室中的。
26.一种机动车用的发动机,其中按照权利要求12至22任一项中所申请的燃料喷射系统,是用来把燃料输送给此发动机的一或多个燃烧室的。
27.一种船舶用的发动机,其中,燃料是根据权利要求1至11任一项中所申请的方法,输送给此发动机的一或多个燃烧室的。
28.一种船舶用的发动机,其中按照权利要求12至22任一项中所申请的燃料喷射系统,是用来将燃料输送给此发动机的一或多个燃烧室。
29.如权利要求27或28所申请的一种船舶用发动机,此种发动机乃是一种尾部带达的船舶用发动机。
30.包括有实质上是参考本发明附图2所描述的一种气体排出与储存装置在内的一种燃料喷射系统。
31.包括有实质上是参考本发明附图3述描述的一种气体排出与储存装置在内的一种燃料喷射系统。
32.包括有实质上是参考本发明附图4与4A所描述的一种气体排出与储存装置在内的一种燃料喷射系统。
33.包括有实质上是参考本发明附图5所描述之一种气体排出与储存装置在内的一种燃料喷射系统。
34.包括有实质上是参考本发明附图6与7所描述之一种气体排出与储存装置在内的一种燃料喷射系统。

说明书全文

发明涉及这样一类用于内燃机燃料喷射系统,其中将定量的燃料夹带于气体中,或在加压下把气体用于此种燃料,而后输向内燃机。

这类燃料喷射系统已有人提出过,其中,为该内燃机驱动的一台压气机在压下提供气体源,使燃料能喷射给该内燃机。虽然设置压气机来提供气体源在性能上并无多大缺点,但从制造与安装两方面考虑,这种压气机则代表了很大一份成本。就大批量生产的大型发动机设备中来安装这类燃料喷射系统而言,例如就机动的或尾部安装有达的船舶而言,上面这种考虑是有其特殊重大意义的。

独立设置的压气机还要求备有适当的润滑系统和与发动机连接的传动系统,而这些又将进一步增加制造与安装费用,且在较低的程度上,加大了可靠性的险与维护费用。上述这类系统一般要装配到发动机的外部,通过适当的传动装置,例如皮带传动装置,连接到该发动机的曲轴凸轮轴上。这一整套设备通常将此发动机系统的整体尺寸增加到了人们所不希望有的程度。

Ivan    P.Haring的美国专利2134786号中公开了一种二冲程循环火花点燃式发动机,其中,由发动机汽缸排出的废气用来帮助汽化燃料,并使燃料通过一连带的歧管输送给该发动机。

尽管Haring的专利说明书的确在排气口打开之前,通过发动机汽缸排出的废气,在压力下确立了气体的供应,但这种排出的废气主要用作热源来使汽化器的燃料汽化,并使这种汽化的燃料在较低的压力下保持在歧管中。此歧管中的压力只要求能在进气口与排气口关闭之后,足以使燃料汽化到可反抗发动机汽缸中因风力换气所产生于其中的压力而流入该汽缸中。

从Haring提出的燃料喷射系统设计中的众多特征显然可以看到,这里的汽化燃料是在较低的压力下进入发动机汽缸的,因而是不适合于组装到那种现代化的发动机之直入汽缸式燃料喷射系统,在这种发动机中,当汽缸中的气体压力相当高时,于压缩冲程中,燃料是相当迟的才输给此发动机的汽缸的。

就发动机工作周期内的废气抽出的定时问题而论,由于采用了凸轮操纵的提升来实现废气的排出,就必须考虑到在一个显著的时间周期内,为使这种排气阀处于敞开状态所必须的机构特征,从而要是在汽缸中的压力为最大或是在很高的期间内撤出所发生的废气,就会引起相当高的功率损失。

本发明之目的在于提供一种方法与设备,通过充气来把燃料喷燃一台内燃机中,在此种内燃机中并不要求用那种传统类型的压气机、来作为供气装置去实现燃料的喷射,与当前的已知系统相比,此种方法与设备更便于维护保养,而且设备的制造与安装费用也更为低廉。

准此目的,本发明给出了一种将燃料喷射入具有一或多个燃烧室之内燃机的方法,而且其中是将一定量的燃料夹裹于充入的气体中输送给此内燃气的,此方法包括这样一些步骤:从此内燃机的至少一个燃烧室中将气体输给一气体储存器中;控制住输送至该气体储存器的气体,使此储存器中之气体大致保持到高于一预定的压力值状态下;然后在低于该预定的压力值之下,按照调节的压力从该储存器来供应气体,来实现将燃料输送到此内燃机中。

当燃烧室中的气体压力高过所说之预定压力一选定的数量时,在该气体储存器与此燃烧室中即可很方便地确立起一种交流关系。可以设置一或多个固定或者可变流通面积的节流孔,以在燃烧室的气体与储存器的可资利用的气体间确立一压力差。上述这种固定面积的节流孔,可以根据燃烧室的气体压力来建立一初始的压力降,同时通过一可变流量要求的调节器来控制住上述储存器中压力的调节。在设有一或多个可变面积之节流孔的情形,该储存器中的压力调节可以完全通过改变此节流孔的面积来控制。

在一实施例中,气体最初是从燃烧室中通过一受控的节流孔流至一居中的室中,然后此气体从该居中的室中传输到气体储存室中,且根据要求在此储存室中保持到所说的预定压力下。

在上述方法的一种改进型式中,来自燃烧室的这种气体的压力被用来压缩着经由一调节器输入至气体储存器中的充入之空气。所充入的空气最好位于一压缩室中,在该压缩室中,可允许来自燃烧室的气体周期性地来实现空气的压缩。此种空气可以从内燃机的曲轴箱供给到该燃烧室中,在该内燃机中,此空气通过一发动机活塞的往复运动而被压缩成较小的体积。可以设置由一批单向阀组成的装置,在各单向阀之间,允许气体从燃烧室进入压缩室,此压缩室涤净了来自燃烧室的气体,使得在此压缩室内没有燃烧室的气体的聚集。

本发明还为具有一或多个燃烧室的内燃机提供了这样一种燃料喷射方法,其中,夹带于充入之气体中的一定量的燃料,通过充气的压力,在每一个燃烧循环中被直接喷入到各个燃烧室中,此方法包括如下步骤:从内燃机的至少一个燃烧室中将气体输送给一气体储存器;控制住输送至该气体储存器的气体,使此储存器中之气体大致保持到高于这样一个压力,而足以将燃料直接喷入此内燃机的燃烧室中;然后在一调节好的压力下,由所说的气体储存器来实现将燃料输入燃烧室中。

最好是在点燃已压缩的燃料空气混合料之前,使该气体储存器中的预定压力高于燃烧室中所发展的最大压力。在点燃之后,再将燃烧室中的压力进一步升高。在气体储存器中维持着高压力同时采用调定的压力来输送燃料,由于排出了用于输送燃料之气体,结果便减少了燃烧室中的实际压力损失。燃烧室中这种压力损失的减少,相应地也就减少了内燃机功率输出随之而有的损耗。这还缩短了气体从燃烧室流至气体储存室的时间间隔,从而使处于该气体流动路程中的部件是以最短的时间暴露在高温的燃烧气体中。于是,提高了这类部件的有效工作能力与经久耐用性。

还应认识到,在现代化的电子控制的燃料喷射的发动机中,取决于可随发动机负荷与速度而变化的喷射时刻与点燃时刻一类因素,燃烧室内的最大压力可以发生在不同的点上。这里所提出的燃料喷射系统,从燃烧室排出气体时根据的是压力状态,因而不是与此发动机的工作周期成一固定时间关系的。

除了上面讨论的燃料喷射方法以外,本发明还提供了一种内燃机用的燃料喷射系统,其中包括:燃料计量装置,可根据此内燃机对燃料的要求来准备一定量的燃料;有选择地将此一定量的燃料夹带于内气体储存器中供给的充入之空气中,输送给该内燃机的装置;用来从该内燃机的至少一个燃烧室中将气体供给上述气体储存器的装置;用来控制从上述燃烧室到气体储存器的气体供给之装置,使后者内的压力基本上保持到高于为实现将燃料输送至内燃机所需的压力;用来在一调定好的压力下由上述气体储存器来供给气体的装置,以实现将燃料输送给此内燃机。

为方便起见,设置有一由阀控制的节流孔,上述气体储存室与内燃机的燃烧室之间即可经此节流孔连通。此阀门最好安装成能响应通过它的压力差而打开。最好选择这样的压力差,当燃烧室中的气体接近在每个内燃机循环内所达到的最大压力时,使上述阀门打开,而此最大压力则是在加入燃烧室中之燃料已点燃后而发展起来的。此阀门的张开程度则最好是可以变化的,以便随着储存器内压力的升高来控制燃烧室与储存器间的压力差。

在一实施例中,燃料是通过位于一喷嘴体端部的阀控燃料输入孔喷入燃烧室的,此喷嘴体内有一沿轴向延伸的燃料通道。上述的气体储存器则是由此喷嘴体内的一个同轴地围绕该燃料通道的环形腔所形成。环绕上述燃料输入口,在一个圆形构件中排列有一批节流孔,使此环形腔与燃烧室间形成通连。在此环形腔中同轴地设置有一可于其中滑动的调节套,此套的第一个环形表面朝向前述这批节流孔,而它的第二个环形表面则指向相反的方向。第二个表面的面积大于第一个表面的面积,而且此第二个表面当该第一个表面推向这些节流孔时即暴露在它们之下。在此喷嘴体与调节套之间插入一弹簧或类似的弹性装置,处于受力状态下,以驱使调节套朝着一与环形腔中作用于第二个表面上的,有可能引起此调节套运动的气体压力之相反的方向运动。

在上面描述的结构中,环绕着燃料通道的这一环形腔即是气体储存器,而此调节套的第一个表面则直接地,或是通过一个密封圈,与那些节流孔一起来有选择地开闭节流孔。此环形腔中的气体压力作用于调节套的第二个表面上。以反抗此调节套朝着打开节流孔的方向运动,而让气体得以从内燃机的燃烧室进入该环形腔。由受力之弹簧所引起的力以及作用到调节套第一表面上之燃烧室气体压力,这两者相结合,促进了调节套朝打开节流孔的方向运动,而让气体流入环形腔。这样,作用在该调节套的第一与第二表面上的各个气体压力,以及作用在此调节套上的弹簧力,它们的综合效应就把环形腔中的气体压力调节到低于燃烧室中气体压力的一个预定值。

从下面参看附图所描述的,用来把燃料输送到一内燃机的本发明之方法与设备的若干实施例中,可以更迅速地理解本发明。

在这些附图中:图1是此燃料输送系统的一个示意图。

图2是此气体排出与储存装置之第一实施例的剖面图。

图3是此气体排出与储存装置之第二个实施例的剖面图。

图4是此气体排出与储存装置之第三个实施例的剖面图。

图4A是图4中标明的部分A之一个放大图。

图5是此气体排出与储存装置之第四个实施例的剖面图。

图6是一发动机之部分汽缸盖的图示,其中按纵剖面表明了一个装配于其上的气体排出装置。

图7是图6中的一个部分A之放大图。

图8是与图6和7中所示装置相结合的多汽缸发动机燃料喷射系统之示意图。

现在来参看图1,其中,一种典型的用于内燃机10之燃料输送系统包括:燃料储存器12,以及把燃料在调节器18调定的压力之下供给燃料计量装置16的燃料14。将经过计量的一定量的燃料供给喷射装置20,用来输送给此内燃机的燃烧室22。所输送的燃料量由电子式处理机24来确定,此处理机接收来自内燃机10的指示此内燃机燃料要求的输入。

在进行此一定量的燃料喷射时,是在一足以使燃料能反抗内燃机燃料室中之工作压力而输入其中的压力下,将此燃料夹带于气体中来完成的。此种气体是由排出与储存装置25来提供,后者在一调节好的压力下形成为一种气体储存器,而这是在内燃机燃烧室的压力高于此调定好的气体压力时,通过将气体从该燃烧室中排出来实现的。

由处理机24来实现把气体压力作用到燃料上的,以及把燃料输给此内燃机之定时的两种控制。

有关适用于上述燃料输送系统之典型的燃料计量装置与喷射装置之结构与工作的其它知识,已公开在国际专利申请号PCT/AU84/00150与PCT/AU84/00150中,与此对应的美国专利申请号分别为740067与849501,此各项申请中所披露的内容已综合在本专利说明书中作为参考。

图2表示的是图1中一般地标明于25处的气体排出与储存装置30。如图2所示,此种装置包括一机身31,后者有一圆筒形的外部套有螺纹的端部32,以与此内燃机汽缸盖中的带螺纹之孔相啮合。机身31的内部有一气体储存室33和一接收室34,这两个室经由通道35相互连通。

接收室34有一个孔口36,为此接收室34与内燃机的燃烧室22之间提供通路。球37与锥座38一起,用来在球37与该38吻合时使接收室34与内燃机燃烧室22相隔离。如后所述,此球37可以上举而脱离开座38,让气体得以从燃烧室通过孔口36而进入接收室34中。

与孔口36与球37位于同轴位置的是一控制杆40,它由分别位于储存室33与接收室34中的上部与下部之隔板所支承。位于此上下隔板间的空腔43在44处通向大气,并于其中装有位于机身31上之肩46以及杆40上之法兰47二者间的压力弹簧45。

孔口48可由一适当的联接器与线路连接至一安装于喷射装置20的电磁阀,以控制此燃料喷射装置20的气体流量去喷射燃料到内燃机中。

我们将看到,让室33与34中的压力相等,当隔板41的面积大于隔板42的面积,此时将有一净力向下作用到杆40之上,而此净力则受到弹簧45施加到此杆40之法兰47上之向上力的反作用。因此,当室33与34中之压力低于一由隔板41与42之尺寸与弹簧42之特性所确定的预设值时,控制杆40将为弹簧45顶起,从而使球37上升而加大了气流通道通过孔口36的尺寸,此时内燃机燃烧室中的压力高于室34中的压力。不过,随着室34与33中的压力升高,控制杆40将向下运动,以去限制孔口36的张开程度。可调的止动螺钉39则可用来限制孔口36的最大开口度。

以上结构具有这样的优点,即球37始终是与座38或杆40保持接触,从而提供了一条将热自此球传导出去的路径,使之保持于可接受的温度之下。此外,隔板41与42的面积差可使孔口36张大到,足以允许所需要的气体量能在燃烧室中存在高压的短时间内通入到室33与34中。这样便有利于使内燃机的功率损耗减至最低限度。

图3表明了图2中之气体排出与储存装置30时另一种结构,其中包括一带螺纹的圆筒形端部51之机身50,可拧入汽缸盖的螺纹孔中。孔口52借助与座55一起起作用的球阀54,控制着的内燃机燃烧室与接收室53之间的通连。球54有一个由肩63确定的固定式开口位置,因而只要是室53中的压力低于内燃机燃烧室中的压力,就会完全使孔口52敞开。气体储存室56接收经由阀58控制之孔口57从接收室53来的气体。此阀58则由刚性杆59连接到隔板60,此隔板一方面要受制于室56中的气体压力,而在另一方面要受到压力弹簧61与进入其所封闭之空间中的大气压力二者的综合影响。

在上述结构中,气体基本上是在内燃机燃烧室中的最大压力下保持于接收室53中的,同时此气体按照要求由此向下进入气体储存室56中,在这里保持住由调节弹簧61调整到的合乎所要求之压力。储存室56如前面所述连接到燃料喷射装置中的电磁阀上,以在相对于此内燃机循环的适当时间内,提供用于将燃料喷射入内燃机的气体。

图4给出了不同于前面所述过的另一种结构,其中的气体排出与储存装置是与燃料喷射器的喷嘴成一整体。此喷嘴体70的中央有一个膛孔71,后者下端有一个孔口72与一提升阀座73。喷嘴体70通过一机套74,与之界定出一内腔75。围绕上述孔口,沿圆周相间隔开地分布有一列节流孔76,使空腔75与内燃机之燃烧室通连,允许气体从燃烧室流入空腔75。

调节套77由密封件78与79可滑动地支承于空腔75中,这些密封件则用来阻止气体通到调节套77的外表面与机套74之配合面之间。在调节套77与机套74间之凹槽中设有一列弹簧80,它们对合着此机套上的相应肩部77a与74a,使得此调节套77如图中所示,为弹簧80上推。

调节套77的下端有一个暴露在内燃机燃烧室气体压力下的下部环形面81。此调节套的上端则有一个面积大于该下部面81的上部面82,后者暴露于空腔75中之气体的压力下。这样,当作用在此下部面81上之燃烧室气体压力与弹簧80两者之综合效应所引起的力,大于空腔75中气体压力作用在上部面82上所形成的力时,此调节套77即上升,从而使节流孔76打开,得以让气体从燃烧室通入气体储存室75中。当室75中的压力升高到足以克服上部面81上之合力与弹簧80的影响时,此调节套77即将朝下运动以封闭住节流孔76。

放大的部分图4A更详细地表明了调节套77之下端与节流孔76二者的详细结构。围绕着喷射器喷嘴体70中的中央膛孔71,依同心关系有一连续延伸的环形槽85,而一系列节流孔76中的每一个则与之相通。起到止回阀作用的刚性环形圈86,也同样以连续且同心的方式相对于膛孔71的轴配置,而座落在位于上述环形槽85之内部和外部的一些环形挡圈87之上。调节套77的下部环形面81抵靠住环形圈86,使后者处于一密封关系以闭合住该环形槽85。当室75中之压力降低到充分小于已调定的压力时,此环形槽85中的压力乃是燃烧室中的气体压力,将使密封圈86与调节套77二者上升,使气体得以进入空腔75。当室75中之压力再次升高到所调定的压力时,该调节套77与密封圈86就朝下运动而封闭住环形槽85。

在上面所述的每一种结构中,气体是从燃烧室排出而用于实现燃料的定量喷射。但在图5所示的结构中,来自燃烧室的气体则被用作为一种压力源,以压缩供输送已计量之燃料用所充入的新鲜空气。这种结构具有这样的优点:用于喷射燃料之气体不会含有来自燃烧室的污染物,尤其是那些可能在喷射器中引起侵蚀问题的燃烧产物。此种结构,根据所述,特别适用于二冲程循环的发动机,不过也可适用于其它形式的发动机。

图5中所示的结构包括一机身100,它具有一个通过节流孔102与内燃机燃烧室相通的压气室101。在所示明的结构中,节流孔的面积可以借助调节杆103而改变,但在一些特殊的设备中,可以不需采用这种调节方式,而能将节流孔102制造成适合特定内燃机所需的相宜尺寸。

压气室101经孔口104与内燃机的曲轴箱通连,而簧片阀105则随着此曲轴箱中的压力升到高于压气室101中之压力时而启开。气体排放孔106也与此压气室101通连,并受到簧片阀107的控制。此簧片阀107设计成,当通过该排气孔106的压力降很低时,该排气孔保持成敞开状态;而当此压力降高于一预定值时则关闭。此簧片阀107还设计成,当压气室101仅仅受到来自内燃机曲轴箱所供给之空气压力的影响时,将使排气孔106保持为敞开,由此将气体从压气室101中排出。然而,当室101中的压力由于有气体从内燃机燃烧室进入的结果而升高时,通过簧片阀107的压力降将增大而使此簧片阀闭合上排气孔106。

压力调节系统110包括有一个可滑动地支承于膛孔112内的阀件111,以密封地对合着调节器座113或与之分开。阀件111由杆115连接到隔板116上,后者在一侧上受到室117中气体之压力的影响,而在相对的一侧上则受到大气压力所感生的调节力与弹簧118的影响。当室117的压力降到已调定之压力以下时,此阀件111即与座113脱离接合,使室101通过环形口120与室117通连。室117经孔口119与燃料喷射器相连,根据需要,还可连上适当的导管为该喷射器供气。当孔口120敞开,止回阀114即会阻止从室117至室101的逆流。

当在一换气的曲轴箱上采用二冲程循环的发动机时,本发明的这样一种形式即按如下方式工作:当此内燃机的活塞处于下(膨胀)冲程时,即朝着底部死点运动时,此内燃机曲轴箱中的压力将升高,使空气通过孔口104输入压气室101中。这样将使压气室101为空气所充满。当此内燃机之活塞处于压缩冲程时,即当此活塞朝向顶部死点运动时,此内燃机燃烧室中的压缩气体压力,将使得气体从燃烧室中出来,通过节流孔102而进入到压缩室101中。

室101中的压力此时足以使簧片阀107关闭上排气门106,同时使簧片阀105关闭上空气入口104。随着燃烧室中的压力进一步升高,进入压气室101中的气体将压缩加入其间的空气,使得有可资利用的高压空气能通过调节阀门件111而进入室117。这种空气流自然只会发生在室117中的压力低于所调定的压力之下时。

在此内燃机的继后膨胀冲程中。压气室101中的压力将再次下降,而从曲轴箱下一次输出的空气将进入室101,并通过排气孔106使先前从燃烧室进入的空气产生位移。这样,此压气室101又再次充填以新加入的空气,而重复着上述的循环过程。

从上面的描述可知,从内燃机汽缸进入室101的气体在每个循环中将由其间排出,使得通过室117而随后可以用于喷射系统的空气,不会受到此内燃机汽缸中燃烧产物的污染。

另外,当有需要时,可将来自内燃机曲轴箱的空气与来自燃烧室之气体二者的混合物,在压气室101中进行压缩而输送给室117。空气与来自燃烧室之气体的比例,可以通过适当地定出节流孔102以及附加于孔口104之另一节流孔104(未示出)的尺寸来控制。如有必要,可提供装置,例如通过调节杆103,来调节上述节流孔中至少是一个的尺寸,以改变空气对燃烧室气体的比例。此种调节可以随内燃机的工作条件而定。

上面对照图5所描述的实施例是用于按二冲程循环工作之内燃机的,其中的空气通常是在曲轴箱中压缩而输送给燃烧室的,这样,空气能够方便地从曲轴箱中排出而进入压气室101的。但是,在另外型式的内燃机中,则可形成这样的结构,使空气在可资利用的适当压力下提供给室101。

前面对照图2至5所述之气体排出与储存装置的各个实施例,都各自在所要求的压力下提供了气体,来实现将燃料喷射给内燃机,而没有传统一类压气机所涉及的结构与运转方面的缺点。这样的一些气体排出与储存装置可以安装拟作广泛用途的内燃机中,这类用途包括所有类型的运载工具,例如汽车和带有尾部发动机的上飞机。

在多汽缸式的内烧机中,可对每个汽缸设置一独立的气体排出与储存装置,同时只对于此特定的气缸为燃料喷射器提供气体,或者可使各个上述装置将经压缩的气体输至一公用的储存器中,然后才为各汽缸的喷射器提供气体。另外,也可仅仅使这些汽缸中的一个或几个装配上前述的气体排出与储存装置,将气体输给一公用的储存器中,并由它向所有的喷射器供气。还可以有另一种形式的设备,其中来自一个汽缸压缩空气被用来将气供给于此同一内燃机的另一汽缸,最好是使此两个特定的气缸相互异相的随燃烧循环而工作。

上述的方法与设备可以用于广大一类内燃机的燃料喷射系统,这类内燃机可依按二或四冲程的循环作业,并且可以用于机动车辆或船舶,包括汽车的发动机与尾部装设马达之船舶用发动机。

在上面相对图1至5所述之实施例中,对于此种汽缸或各个汽缸,在气体排出与储存装置中都已安装有压力调节装置。在多汽缸的内燃机中,通过在上述各个装置中去掉独立的调节装置而设置下述这样一种单一的调节装置,就能避免相当高的成本与复杂结构,此种单一的调节装置控制着从所有气体排出与储存装置中将气体供给一公用的储存器,使各个汽缸的相应燃料喷射器接收来自此公用储存器的气体。在一种形式中,从各个汽缸抽出的气体被输送给一公用的导管或储存器,而由此将气体供给各喷射器,而所供应的此种气体的压力则为一单一的调节装置所控制。

本发明在上面讨论形式中的一种实际系统,则示明于图6、7与8中。

现在参看图6与7,气体排出装置125是一种双部体结构,包括一头部130和一底部129,每一个都呈大致为圆筒状的外部形式且同轴地配置。头部130有一列共六个的通道132,它们从下部面133至上部面134延伸过整个的深度。这些通道132围绕着头部130的轴等间隔地分开,而终止于设在头部130之上部面134中的环形凹槽135内。此环形凹槽135与头部130的轴线共轴。头部130中的中央空腔136在上端为一柱塞137所封闭,且有一列从该中央空腔136延伸至该头部外周表面的径向通道126,以与后述的汽缸盖之水冷腔形成通连。

体部129具有一顺轴向通过其全长的中央膛孔138,并适合在其上端139以密封的关系联结一导管140。在此体部129的下端有一个平行于上述头部之上端面134的端面141。在端面134与141之间有一环形的隔离垫圈142,此体部129与头部130则由一圆形的夹环144,以一种相结合的同轴关系使该隔离垫圈142保持于其间。此夹环144在径向上被压缩,得以摩擦地触合此头部130与体部129的外表面,使它们保持为一种组合件的形式并同轴地准直

体部129的下部面141上设有一环形凹槽150,它与凹槽135大致呈共轴且相对的关系。在此下部面141上还设有一系列的径向槽152,这些槽与环形凹槽150相交,且沿径向朝内延伸而与中央膛孔38相通。

位于端面134与141间所形成之环带中的有一活门环155。此活门环155处在隔离垫圈中央孔内,二者间有径向空隙,且其径向厚度较隔离垫圈142的小,使得此活门环在端面134与141间只能进行有限的轴向运动。活门环155所具的径向宽度能使其跨越过凹槽135。

应该认识到,当活门环155处于上端面134上时,此活门环155对应于凹槽135之环形面积的那部分面积,即暴露在内燃机燃烧室之气体压力下,而此活门环的另一面,它的整个面积则暴露于体部129的中央膛孔138内所存在的压力下。这就是此活门环的位置环境,可由图7中看清。

当燃烧室的压力足够地高于中央膛孔138内的压力,使得由环形凹槽135中气体压力所引起的在此活门环上的向上力,由于中央膛孔138内的压力而大于作用到此活门环上侧上的力时,此活门环将上升而中断与端面134的接触。在此活门环处于这样一个升高的开放位置时,气体便能通过通道132与环形凹槽135而进入中央膛孔138。

应知上述活门环155的这一工作原理,是与对照图4与4a所述之本发明的实施例中所示之密封圈86的工作原理相似。不过,在现下的实施例中,此活门环155是不受调节弹簧所带来的任何压力之影响,而此种调节弹簧实际上只控制这样一个压力,在此压力下,活门环将上升而让气体得以进入中央膛孔138。于本实施例中,活门环155的位置完全取决于环形凹槽135中的气体与轴向膛孔138中的气体之压力差。

为了将上述系统装配到内燃机的汽缸盖上,贯通此汽缸盖,形成了一个合适的多阶式圆筒状的通道151与燃烧室的内部相通,同时在某些有关点上与汽缸盖为通过冷却水所设的空腔相通,例如图6中所看到的那种空腔160。在通道151的上部大端162内,有一压入的密配合的套161,而体部129则以特小的间隙滑配合入此套161之内,其间由密封圈162形成密封。在另一种结构中,此种套则可以作为汽缸盖的整体部分成形。

夹板145对合体部129上的环形肩155,且通过夹紧螺钉166使头部130顶贴住通道151内的肩167,其间则有一可压缩的密封件168。应该知道,一旦夹紧螺钉166拧紧后,头部130与体部129即牢靠地夹定在一起,而此时夹环144的固定作用即成为多余的。由此可知,夹环144所产生的夹定作用只是为了在此系统未安装于内燃机内时,将相关部件保持于该系统内才需要的,而并不要求把它用来承受此种系统在使用过程中,由其各个部分上存在的气体压力所感生出的力,这方面的压力通过外夹板145的作用而除去。

由于在汽缸盖中的通道151是同在此汽缸盖中的冷却液腔160相通连,因而冷却液可以流经头部130的通道126与空腔136去产生致冷效应。此外,设置在体部129内的那一有实质意义的外部凹槽165也将允许冷却液通入,因而将进一步使此体部冷却。

图8示意地表明了一种可用于三汽缸的内燃机之典型的气体回路,其中同于前面对照图6与7所述的一种气体排出装置,装配在每一气缸上,用来在加压下供气使一定量的燃料喷入此内燃机的相应汽缸中。此三个汽缸171、172与173的每一个都装设有气体排出装置125,将气体输入一起着气体储存器作用的公用导管174中。由于此种储存器只要求具有较小的气体容量,为此,适当地选定导管174的尺寸,既方便又能节省费用。从导管174将气体供给燃料喷射控制器175时,由调节器176进行控制,使气体的压力保持在一选定的恒稳压力下。应该知道,当控制器175中的气体是在所要求的压力下时,调节器176将不会允许气体从导管174流向控制器175,这样,导管174中的气体压力将升高。由于导管174中这种压力升高的结果,各个气体排出装置125的中央膛孔138中的压力也将相似地升高,这样就阻止了各气体排出装置125中之活门环155升起,而让气体进一步从内燃机的各汽缸中经过通道132流入中央膛孔138中。当控制器175中之气体压力降至所要求的值之下时,调节器176即开始工作,允许气体从导管174流至控制器175,而在导管174中所形成的压力降将于中央膛孔138内产生一类似的压力降,由此将使活门环155升起,而气体即从内燃机发动机流入导管174。

在已调定的压力下,来自控制器175的气体即供应给安装在汽缸171、172与173上的燃料计量与喷射装置178。此种计量与喷射装置178可以很方便地采用属Pty。轨道工程有限公司各下的,共同未决的奥大利亚专利申请号32132/84中所公开的一种形式。但应认识到,可以把其它形式的利用加压下的气体来达到将燃料喷入内燃机之计量与喷射装置,来结合这里所披露的任何一种气体排出装置,特别是这里对照任何一个附图所披露的这类装置。

可以迅即看出,上面参考图6与7所描述的这种装置可加以改进,使之包括有类似于图4中所示之燃料通道71与阀72的一个中央燃料输送通道和相关的阀。

尽管本发明在此是具体地联系到将燃料直接喷入内燃机燃烧室的情况来进行描述的,但应理解到,它同样也适用于燃料是从内燃机的入口岐管输入至此内燃机的燃料喷射系统。

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