CN104755738B - 用于燃料雾化器的两步式计量螺线管 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料雾化器的计量系统，其包括壳体、第一和第二计量构件、以及至少一个螺线管。所述壳体包括混合室。所述第一计量构件能操作成控制氧化剂到所述混合室中的流动。所述第二计量构件被布置成与所述第一计量构件共轴，并且能操作成控制燃料到所述混合室中的流动。所述至少一个螺线管被构造成操作所述第一和第二计量构件中的至少一个。

Description

用于燃料雾化器的两步式计量螺线管

技术领域

本公开涉及燃料系统，更具体地，涉及利用多个阶段来增强燃料汽化的燃料输送系统的计量。

背景技术

多年来，已经开发出多种类型的装置以便将液体转变为容易转变成气相的气溶胶或细微颗粒。许多这样的装置已经被开发出来，例如，用来制备用于在内燃机中使用的燃料。为了优化发动机燃烧室内的燃料氧化，燃料必须被汽化、利用空气均匀化且处于化学计量的气相混合物中。理想的燃料雾化和汽化能够实现更完全的燃烧以及随之降低的发动机排放污染。

更具体地，关于内燃机，化学计量是这样一种状况：在该状况下，在均匀混合物中供应完全燃烧给定量的燃料所需的氧气量，从而导致最佳的正确燃烧，而没有由于不完全或低效率的氧化而剩余的残留物。理想地，燃料应当完全汽化、与空气相互混合且在点火之前被均匀化以正常氧化。未汽化的燃料液滴在常规的内燃发动机和外燃发动机中不会点燃或不完全燃烧，这降低了燃料效率并增加了发动机排放污染。

通过调节温度和压力来减少或控制排放副产物的尝试通常影响NOx副产物。为了满足排放标准，这些残留物必须被处理，通常需要在催化转化器或洗涤器中进行后处理。对这些残留物的这种处理导致了额外的燃料成本以操作催化转化器或洗涤器，并且可能需要另外的部件成本以及封装和质量的影响。因此，由不完全燃烧引起的发动机输出残留物的任何减少都将有经济和环境利益。

除了上述问题之外，在化学计量的空气/燃料混合物中的未完全汽化的燃料导致燃烧发动机以低于峰值的效率运行。当燃料未完全燃烧时，燃料的化学能的较少部分被转化成机械能。这浪费了燃料能量且产生了不必要的污染。因此，通过进一步分解且更完全地汽化所述燃料-空气混合物，可以获得更好的燃料效率。

已经进行了许多尝试来减轻上述关于燃料汽化和不完全燃料燃烧的问题。在汽车发动机中，例如，为了燃料输送，进气口或直接燃料喷射已经几乎普遍地取代了用于燃料输送的增碳作用(carburetion)。燃料喷射器将燃料直接喷射到发动机的进气口或气缸中，并且是电子控制的。相对于增碳作用，喷射器有利于独立地对输送到每个气缸中的燃料量进行更精确的计量和控制。这减少或消除了装料输送时间，从而促进了最佳的瞬间操作。然而，燃料喷射器喷雾的燃料液滴尺寸不是最佳的，且在点火之前留给燃料与空气进行混合的时间很少。

发明内容

本文描述的原理可解决某些上述缺陷和其它缺陷。具体地，本文描述的一些原理涉及液体处理器设备和方法。

一个方面提供了一种用于燃料雾化器的计量系统，其包括壳体、第一和第二计量构件以及至少一个螺线管。所述壳体包括混合室。所述第一计量构件能操作成控制氧化剂到所述混合室中的流动。所述第二计量构件被布置成与所述第一计量构件共轴，且能操作成控制燃料到所述混合室中的流动。所述至少一个螺线管被构造成操作所述第一和第二计量构件中的至少一个。

所述至少一个螺线管可以操作所述第一计量构件，并且，对所述第一计量构件的操作可操作所述第二计量构件。所述第一计量构件可以在所述第二计量构件从关闭位置移动到打开位置之前从关闭位置移动到打开位置。所述第二计量构件可以在所述第一计量构件从所述打开位置移动到所述关闭位置之前从打开位置移动到关闭位置。

所述计量系统可以包括介于所述第一和第二计量构件之间的偏压构件，其中，使所述第一计量构件从关闭位置移动到打开位置将释放所述偏压构件，以允许所述第二计量构件从关闭位置移动到打开位置。所述至少一个螺线管可以包括操作所述第一计量构件的第一螺线管和操作所述第二计量构件的第二螺线管。所述第二计量构件可以延伸穿过所述第一计量构件。所述偏压构件的弹簧常数可以确定在所述第二计量构件打开之前所述第一计量构件打开的时间量以及在所述第二计量构件关闭之后所述第一计量构件打开的时间量。所述第一计量构件可以与氧化剂座形成界面配合，以控制氧化剂的流动，并且所述第二计量构件可以与燃料座形成界面配合，以控制燃料的流动，其中，所述氧化剂座位于从所述燃料座径向向外的位置。

本公开的另一方面涉及控制燃料雾化器中的流动的方法。所述方法包括：提供壳体以及第一和第二计量构件，其中，所述壳体包括混合室，并且所述第二计量构件被定位成与所述第一计量构件共轴。所述方法包括：打开所述第一计量构件，以允许氧化剂流动动所述混合室中；在打开所述第一计量构件之后，打开所述第二计量构件，以允许燃料流动到所述混合室中；关闭所述第二计量构件，以停止燃料到所述混合室中的流动；以及，在关闭所述第二计量构件之后，关闭所述第一计量构件，以停止氧化剂到所述混合室中的流动。

所述关闭第二计量构件的步骤可以包括：在使所述第一计量构件朝向关闭位置移动时，向所述第二计量构件施加轴向力。所述方法还可以包括提供至少一个螺线管，并且，对所述至少一个螺线管的操作将依次打开和关闭所述第一和第二计量构件。所述方法可以包括第一和第二螺线管，其中，对所述第一螺线管的操作可打开和关闭所述第一计量构件，并且，对所述第二螺线管的操作可打开和关闭所述第二计量构件。所述方法可以包括至少一个偏压构件，其中，激活所述至少一个螺线管将克服所述偏压构件的偏压力来打开所述第一和第二计量构件中的至少一个，并且，停用该螺线管将允许所述偏压构件的偏压力将所述第一和第二计量构件中的至少一个关闭。

本公开的又一方面涉及一种双流体输送装置，其包括第一和第二计量装置。所述第一计量装置能操作成控制第一流体的流动。所述第二计量装置能操作成控制第二流体的流动，所述第二计量装置被布置成与所述第一计量装置共轴。在打开和关闭位置之间操作所述第一计量装置将自动地使所述第二计量装置在打开位置和关闭位置之间移动，按照所述第一计量装置打开、所述第二计量装置打开、所述第二计量装置关闭和所述第一计量装置关闭的顺序。

所述双流体输送装置可以包括至少一个螺线管，该至少一个螺线管被构造成使所述第一计量装置在关闭位置和打开位置之间移动。所述双流体输送装置可以包括被联接在所述第一和第二计量构件之间的至少一个偏压构件，并且，移动所述第一计量构件会改变由所述至少一个偏压构件施加到所述第二计量构件的偏压力。所述第一流体可以包括氧化剂，而所述第二流体可以包括燃料。所述双流体输送装置可以包括混合室，其中，所述第一计量构件将所述第一流体输送到所述混合室中，以便与由所述第二计量构件输送的所述第二流体混合。所述第二计量构件的至少一部分可以延伸穿过所述第一计量构件的至少一部分。

附图说明

附图示出了下面讨论的某些实施例，并且是说明书的一部分。

图1是根据本公开的示例性燃料输送装置的透视图。

图2是图1的燃料输送装置的另一个透视图。

图3是图1的燃料输送装置的侧视图。

图4是图1的燃料输送装置的正视图。

图5是图1的燃料输送装置的分解透视图。

图6A-6E是示出了不同操作阶段的、图4的燃料输送装置的沿着横截面指示线6-6截取的剖视图。

图7是根据本公开的另一示例性燃料输送装置的透视图。

图8是图7的燃料输送装置的另一透视图。

图9是图7的燃料输送装置的侧视图。

图10是图7的燃料输送装置的正视图。

图11是图7的燃料输送装置的分解透视图。

图12A-12E是示出不同操作阶段的、图10的燃料输送装置的沿着横截面指示线12-12截取的剖视图。

在全部附图中，相同的参考特征和描述表示相似但不必相同的元件。

具体实施方式

下面描述示意性实施例和方面。当然，应理解，在任何这种实际实施例的开发中，必须做出很多实施方式特定的决定，以实现研发者的特定目标，诸如遵从将从一种实施方式到另一种实施方式变化的系统相关和商业相关的约束。而且，将理解，这种研发努力可能是复杂且耗时的，但是将不过是具有本公开益处的本领域技术人员承担的例行程序。

本公开总体上涉及一种双流体输送装置(例如，喷射器)。被该双流体输送装置处理的流体可以包括燃料、氧化剂或其组合。所述双流体喷射器包括多个计量构件，其中，每个计量构件控制一种流体通过输送装置的流动。所述计量构件可以被共轴地布置。所述计量构件的共轴布置可有助于减小喷射器的尺寸。所述共轴布置还可以促进简化的机械设计，其中，例如移动一个计量构件同时地或者依次地提供第二计量构件的移动。

集成的双流体喷射器在将两个计量系统封装成一个的方面提出了不寻常的挑战。电子的和机械的效率对于在内燃(IC)机上的集成和实施可能是关键的。当计量和注入事件的定位被预期是尽可能地靠近IC发动机中的燃烧时，减小封装尺寸可能是一个设计目标。

这里公开的双流体输送装置可以是能操作成使用单个电子螺线管来控制两个计量事件。两种流体的计量可以顺序地发生，但也可以被机械编程以用于同步促动。另一个示例包括多个螺线管，其中，独立的螺线管被单独地用于控制每个计量事件。

该两个计量元件的打开和关闭定时可以用固定式机械界面来设定，所述机械界面通过由电子螺线管直接促动的计量元件的弹簧加载而被预先规划。第二计量元件可以在第一元件的弹簧压力释放之后完全地促动，并且第二元件周围的流体压力使第二计量元件从其密封表面移开。

在一种布置中，双流体计量装置在分离的通道中输送流体。一个通道可以容纳供给到混合室上游的装置中的液体流体组分。所述混合室可以包括多物理雾化器的特征，诸如在美国专利公布No.2011/0284652中所公开的那些特征，其通过引用完全并入本文中。双流体计量装置可以包括控制液体流体组分的流动的螺线管线圈。气体组分可以通过与在例如装置的歧管、轨、入口歧管或气缸盖中的气体输送通道连通而被供给到装置混合室中。

尽管这里主要参考的用于和双流体计量装置一起使用的两种流体是液体和气体，但可以存在被所述装置处理的其它流体组合。例如，气体-气体组合或液体-液体组合也可以被利用。所述组合可随着运行模式而改变，然而，流体可以从一种类型的流体转换到另一种类型的流体，这取决于发动机的需求或其它参数，诸如例如海拔高度和温度。每种应用可以确定最适宜的流体要求。

在双流体喷射喷嘴的应用中，两种流体被释放入反应室内，在那里它们采用喷嘴的物理特性相互作用，以便混合并且将流体破碎到较小的微粒。这里提出的固定式机械定时对于混合和输送流体可以是特别有用的。

现在参照两步式计量装置描述一种示例性的两步式计量螺线管促动顺序，所述计量装置包括直接作用在第一和第二计量元件中的仅一个计量元件上的单个螺线管。所述两步式计量装置以第一和第二计量元件处于关闭位置开始，关闭位置防止第一和第二流体的流动。电流被施加到螺线管，以使第一计量元件从其密封表面提升，这允许第一流体流入混合室中。移动第一计量元件减小了将偏压力施加到第二计量元件的偏压构件中的张力(tension。随着在所述第二计量元件上的张力被减轻，所述第二计量元件从其密封表面被提升，以便将第二流体释放入混合室中。混合的流体被输送到输送装置外。

当计量事件结束时，到螺线管的电流被停止。当所述第一计量元件移动离开其密封表面时被压缩的第二偏压构件施加偏压力，以使所述第一计量元件朝向其密封表面返回。在所述第一计量元件开始移动时，第一弹簧中的张力增加，以施加偏压力，该偏压力使所述第二计量元件移动到与其密封表面接触，以停止第二流体的流动。直到所述第二计量元件就座之后，第一流体继续流动。所述第一计量元件随后接触其密封表面，以停止第一流体的流动。

在至少一个示例中，在所述第二计量元件上施加偏压力的弹簧可以例如利用与所述第一计量元件直接连通的机械式行进提升环和止动件(mechanical travel lift ringand stop)来强化。所述第一和第二计量元件之间的该联接可以与所述第一计量元件的促动相呼应物理地提升所述第二计量元件离开其座，从而消除了由于被流体压力和其它力提升的所述第二计量元件的相关性所产生的潜在流动变化，其中，压力和流动的偏差可能影响计量的可重复性。

存在一些在控制燃料和氧化剂在燃料输送装置内的输送方面不需要异常准确性的发动机应用。一些应用可能不证明对于更加高度准确的控制流体(例如，气体氧化剂和液体燃料)所需的相当复杂和昂贵的控制是正当的。在这些情形中，可以使用单螺线管系统或双螺线管、低复杂性的系统。在一个示例中，到单个螺线管的单个控制信号开始打开所述装置。一个或多个机械零件可以减轻压力，所述压力允许首先打开气流，并且随后打开燃料流，紧随其后的是气流开始关闭，这导致燃料流紧随气流的关闭而关闭。所述燃料输送装置的简单设计和相关联的较不复杂的控制系统可以导致较小的封装尺寸和减少的成本。这些优点可以使之有可能提供在不包括现有的复杂控制系统的发动机中的燃料输送装置。一些示例应用包括小型发动机和gen-set发动机，诸如发生器、花园器具、花园拖拉机、剪草机等。在这些类型的应用中，排放要求变得更严厉。可以实现这里公开的燃料输送装置的基本优点，包括在美国专利公开No.2011/0284652中公开的多物理雾化器的优点，而无需其它类型的系统的尺寸、复杂性和成本。

现在参照图1-6E，示出并描述了示例性燃料输送装置10。该燃料输送装置10也可称为双流体计量装置、双流体喷射器、共轴燃料喷射器或者双流体输送装置。

燃料输送装置10包括壳体组件12、燃料柱塞14、燃料弹簧16、空气柱塞18、空气弹簧20、螺线管22、柱塞载体24和燃料过滤器26(参见图5和6A-6E)。燃料输送装置10能够使用单个螺线管来操作，该螺线管的促动控制燃料柱塞14和空气柱塞18两者的移动。其它示例，诸如下面参照图7-12E描述的燃料输送装置200，包括至少两个螺线管，所述至少两个螺线管被独立地促动，以控制燃料柱塞和空气柱塞的移动。

再次参照图3，壳体组件12包括输送端头(delivery tip)30、下混合壳体32、上混合壳体34、燃料内壳体36、空气壳体38、螺线管壳体40和盖壳体42。壳体组件12还可以包括第一、第二、第三和第四O型环44、46、48、50。壳体组件12至少部分地限定容纳燃料输送装置10的其它零件例如燃料柱塞14、空气柱塞18、螺线管22和相关联的操作零件的至少一个腔室。壳体组件12可以构造成具有减少的尺寸，以允许尽可能接近发动机中的燃烧行为地定位该燃料输送装置10。燃料柱塞14和空气柱塞18在壳体组件12内的共轴布置可以有助于减小壳体组件12的尺寸(例如，最大直径和长度)。

输送端头30可以包括混合室51。上混合壳体32可以包括燃料密封座52、燃料孔54、燃料腔56、多个空气通道58、空气密封座60和空气孔62。燃料密封座52提供一个表面，燃料柱塞14抵靠接触该表面，以控制燃料孔54的开闭。燃料腔56保持一定体积的燃料，该一定体积的燃料被维持在基本恒定的燃料压力下。所述一定体积的燃料被输送通过燃料过滤器26以及柱塞载体24的中心通道，并进入轴向燃料通道92和侧向燃料通道94中。

空气密封座60提供一个表面，空气柱塞18抵靠接触该表面，以控制到空气孔62中的通路的开闭。空气孔62与空气通道58流体连通，所述空气通道58将氧化剂(例如，空气)输送到混合室中，以与被输送通过燃料孔54的燃料进行混合。空气通道58可以周向间隔开。空气通道58能够布置成相对于该装置的纵向轴线具有切向角和径向向内角中的至少一个，以便在空气通过空气通道58被输送到混合室51中时在混合室51内提供漩涡作用。

燃料内壳体36可以包括柱塞座70，其尺寸被设定以接纳燃料柱塞14。燃料内壳体36可以座放在上混合壳体34内。如图6A中示出的，燃料内壳体36可以延伸到空气柱塞18的燃料壳体座102内。燃料弹簧16的一部分也可以延伸到柱塞座70中。

空气壳体38包括空气腔72以及与空气腔72流体连通的多个空气入口74。空气通常在恒定压力下被维持在空气腔72内。

螺线管壳体40包括螺线管座76、连接器座78和空气弹簧座80。螺线管座76的尺寸被设定以接纳螺线管22。连接器座78能够接纳提供了与螺线管22的电连通的电连接器。如图6A中示出的，空气弹簧座80可以被设定尺寸以容纳空气弹簧20。空气弹簧20的近端接触空气弹簧座80的近端表面。空气弹簧20的远端表面邻靠空气柱塞18的近端表面108。

燃料弹簧16具有与空气柱塞18的燃料弹簧座106的近端表面邻靠的近端表面。燃料弹簧16的远端表面邻接燃料柱塞14的弹簧座96的近端表面。燃料弹簧16可以安装到燃料柱塞14的柄部98。

盖壳体42包括钻孔82，其能够容纳柱塞载体24的近端部分和燃料过滤器26。柱塞载体24还向远端延伸通过螺线管壳体40并进入空气柱塞18的近端部分中，在此处，燃料柱塞14的柄部98被接纳在柱塞载体24内。

第一和第二O型环44、46在通向空气壳体38中的空气入口74的两个相反侧提供流体紧密密封。第三O型环48对燃料腔56提供流体紧密密封。第四O型环50在经由例如燃料过滤器26进入燃料输送装置10中的燃料入口周围提供流体紧密密封。

图6A-6E针对燃料输送序列示意了流体输送装置10的操作，该输送序列通常与IC发动机的燃烧周期相关。图6A示出了处于关闭状态中的燃料输送装置10，其中，燃料柱塞14处于关闭位置，且空气柱塞18处于关闭位置。在图6A的布置中，燃料和空气被限制移动到混合室51中。通过燃料柱塞14的远端密封表面90和上混合壳体34的燃料密封座52之间的密封的界面防止被维持在燃料腔56中的一定体积的燃料移动到混合室51中。通过在空气柱塞18的远端密封表面100和上混合壳体34的空气密封座60之间的密封界面防止被保持在空气腔72内的一定体积的空气移动进入混合室51内。燃料弹簧16将偏压力施加到燃料柱塞14，该偏压力将燃料柱塞14维持在图6A中示出的前移的密封位置中。空气弹簧20将偏压力施加到空气柱塞18，该偏压力将空气柱塞18维持在图6A中示出的前移的密封位置中。

通过激活螺线管22来开始燃料输送序列(fuel delivery sequence)。激活螺线管22在钻孔110内产生磁场。磁场作用到空气柱塞18上，以使空气柱塞18在向后的方向上轴向移动到磁场中。

空气柱塞18克服空气弹簧20的偏压力向后移动。空气柱塞18移动一段距离，该距离至少部分地由空气弹簧20的弹簧常数、空气弹簧20被完全压缩时的最小长度以及由螺线管22产生的磁场强度中的至少一项来确定。在至少一个示例中，空气柱塞18向后移动一段足以完全压缩该空气弹簧20的距离，其中，处于其完全压缩状态中的空气弹簧20的长度确定空气柱塞18的最大移动距离。图6B示出了向后移动以至少部分地压缩空气弹簧20的空气柱塞18。空气柱塞18的向后移动使远端密封表面100移动离开空气密封座60，以打开空气孔62。保持在空气腔72内的空气行进通过空气孔62，进入空气通道58中并进入混合室51中。如上所述，空气通道58可以布置成在混合室51内产生空气的漩涡作用。混合室51中的空气通过输送端头30流出该输送装置。

使空气柱塞18向后移动还减小了燃料弹簧16中的张力，如图6B所示。通过减小燃料弹簧16中的张力，减轻了施加到燃料柱塞14的偏压力，该偏压力使燃料柱塞14的远端密封表面90与燃料密封座52保持接触。当空气柱塞18在向后方向上移动特定距离后，燃料弹簧16中的张力充分地减小，以允许燃料柱塞14同样向后移动，如图6C所示。燃料柱塞14的向后移动消除了远端密封表面90与燃料密封座52的接触，以打开燃料孔54。燃料随后能够通过燃料孔54流动到混合室51中，如以上讨论的，燃料在混合室51中与空气混合。空气和燃料的混合物通过输送端头30被输送至燃烧室(未示出)，在燃烧室中，燃料和空气的混合物在IC发动机中燃烧。

现在参照图6D，通过停用螺线管22而继续该加燃料序列。停用螺线管22可以包括对螺线管22移除电荷，这消除了磁场。在磁场被移除的情况下，空气柱塞18开始克服由空气弹簧20施加的偏压力向前移动。随着空气柱塞18开始向前移动，在燃料弹簧16中建立了张力，其施加偏压力，该偏压力使燃料柱塞14在向前方向上移动，以抵靠燃料密封座52接触远端密封表面90，从而将燃料孔54关闭。空气弹簧20继续作用在空气柱塞18上，以使空气柱塞18向前移动，直到远端密封表面100接触空气密封座60，从而将空气孔62关闭。图6E示出了处于关闭位置中的燃料柱塞14和空气柱塞18，这完成了所述燃料输送序列。

关闭燃料孔54和关闭空气孔62之间的延迟提供了空气通过混合室51的流动，该流动在空气被关闭之前基本上从输送端头30清除了任何燃料。对输送端头30和相关的混合室51进行清除可以帮助提供从燃料输送装置10喷出的更均匀的燃料颗粒尺寸，并有助于消除燃料在输送端头30中的积聚，这种积聚可能影响燃料输送装置10在多个燃料输送序列中的一致性能。

图7-12E示出了另一个示例燃料输送装置200。该燃料输送装置200包括单独的螺线管，以提供对输送到燃料输送装置的混合室的燃料和空气的独立控制。参照图7-11，燃料输送装置200包括壳体组件212(参见图7-8)、燃料柱塞214、燃料弹簧216、空气柱塞218、空气弹簧220、第一螺线管222、燃料过滤器226和第二螺线管228(参见图11)。第一螺线管222用空气弹簧220来操作，以使空气柱塞218在打开和关闭位置之间移动。第二螺线管228用燃料弹簧216来操作，以使燃料柱塞214在打开和关闭位置之间移动。第一螺线管222包括钻孔310，至少柱塞218在该钻孔310内延伸。第二螺线管228包括钻孔312，至少燃料柱塞214在该钻孔312内延伸。燃料过滤器226包括远端表面314，空气弹簧220的近端表面抵靠该远端表面314接触，如下面将进一步被详细说明。

参照图11和12A描述壳体组件212。壳体组件212包括输送端头230、下混合壳体232、上混合壳体234、燃料内壳体236、空气壳体238、螺线管壳体240和盖壳体242。壳体组件212还包括第一、第二和第三O型环244、246、248。

输送端头230包括混合室251。上混合壳体234包括燃料孔254、多个空气通道258、空气密封座260和空气孔262。燃料内壳体236包括柱塞座270和燃料孔271。空气壳体238包括空气腔272和多个空气入口274。螺线管壳体240包括第一螺线管座276、连接器座278、空气弹簧座280和第二螺线管座281。盖壳体242包括钻孔282，该钻孔的尺寸被设定成接纳燃料过滤器226。

燃料柱塞214包括远端的密封表面290、轴向燃料通道292、侧向燃料通道294和弹簧座296。空气柱塞218包括远端密封表面300、柱塞钻孔304和近端表面308。

燃料柱塞214的远端密封表面290被布置成接触燃料内壳体236的柱塞座270，并控制流体从燃料内壳体236内的燃料腔256流入混合室251中。空气柱塞218的远端密封表面300被布置成接触上混合壳体234的空气密封座260，以控制空气流从空气腔272流入混合室251中，这类似于图1-6E的布置。燃料内壳体236和燃料柱塞214独立于空气柱塞218的轴向移动地在轴向方向上移动。该独立移动使得能够以任何期望的顺序移动燃料柱塞214和空气柱塞218，以控制空气和燃料到混合室251中的流动。此外，与燃料输送装置10相比，由图7-12E的实施例提供的独立控制使得可以更容易控制在打开和关闭燃料柱塞214和空气柱塞18之间的延迟。燃料输送装置10的空气柱塞18可能需要燃料和空气弹簧的更换或者改变燃料和空气压力，以改变燃料柱塞和空气柱塞中的每一个的打开和关闭之间的延迟。

现在参照图12A-12E，描述了示例燃料输送序列或加燃料事件。图12A示出了处于关闭位置中的燃料柱塞214和空气柱塞218。燃料弹簧216将偏压力施加到燃料柱塞214，该偏压力将远端密封表面290保持抵靠在柱塞座270上，以防止流体流入到混合室251中。空气弹簧220将偏压力施加到空气柱塞218，该偏压力将远端密封表面300保持抵靠在空气密封座260上，以防止空气流入到混合室251内。

通过激活第一螺线管222来开始该加燃料序列，激活第一螺线管222产生了磁场，该磁场克服空气弹簧220的偏压力向后拉动空气柱塞218，以使远端密封表面300移动离开空气密封座260。来自空气腔272的空气通过空气通道258行进到混合室251中，并行进到输送端头230外部。当空气柱塞218缩回到图12B所示的位置时，空气弹簧220至少部分地被压缩。

该加燃料序列中的另一个步骤可以包括激活第二螺线管228，激活第二螺线管228产生了磁场，该磁场克服燃料弹簧216的偏压力在向后方向上轴向拉动燃料柱塞214。如图12C中示出的，将燃料柱塞214拉回使远端密封表面290移动离开柱塞座270，以允许燃料从燃料腔256流过燃料孔271和燃料孔254，并流动到混合室251中以与空气流混合。燃料和空气在混合室251内进行混合，并被输送到输送端头230之外，以便在IC发动机的燃烧室内燃烧。

第二螺线管228随后被停用，以消除作用在燃料柱塞214上的磁场。随着该磁场被移除，燃料弹簧216将其偏压力施加到燃料柱塞214，以开始使远端密封表面290朝着与柱塞座270接触的状态前移，从而停止燃料流入到混合室241中，如图12D中示出的。

通过停用第一螺线管222而停止空气流，停用第一螺线管222消除了作用在空气柱塞218上的磁场，并允许空气弹簧220使空气柱塞218的远端密封表面300前移到与空气密封座260接触，如图12E中示出的。如上讨论的，关闭燃料柱塞214和关闭空气柱塞218之间的延迟允许空气流清除混合室251和输送端头230内的燃料。

由于第一和第二螺线管222、228提供的独立控制，所以，对于打开和关闭燃料柱塞214和空气柱塞218，许多其它序列是可能的。在一个示例中，燃料柱塞214和空气柱塞218被同时打开，随后在空气柱塞关闭之前关闭该燃料柱塞。在另一个示例中，空气柱塞218在燃料柱塞214之前被打开，随后同时关闭燃料柱塞214和空气柱塞218。在又一个示例中，燃料柱塞214和空气柱塞218被同时打开以及被同时关闭。

在这里描述的示例中，在打开和关闭燃料柱塞和空气柱塞之间的延迟可以相对较短。在一个示例中，打开空气柱塞和打开燃料柱塞之间的延迟可以小于10毫秒(ms)，并优选处于大约0ms到大约1ms的范围内。在关闭燃料柱塞和关闭空气柱塞之间的延迟可以小于大约10ms，更优选处于大约0ms到大约2ms的范围内。

其中，燃料柱塞和空气柱塞被维持打开的时间段可以根据多种参数而改变，所述多种参数包括例如所使用的燃料和/或氧化剂的类型、发动机的类型以及燃料输送装置的各种零件的尺寸和形状。在一个示例中，其中，燃料柱塞和空气柱塞同时打开的时间段小于20ms，更优选处于大约1ms到大约5ms的范围内。

如上文简要地提到的，能够使用机械行进提升环和止动件来更紧密地控制燃料柱塞在空气柱塞已打开之后的移动之间的定位。该提升环和止动件可以减少在至少一个方向的移动期间对能够在燃料柱塞和空气柱塞之间操作的弹簧中的一个或两个的依赖。在使用该提升环和止动件的情形中，空气柱塞移动特定距离，随后通过该提升环与止动零件的接触而提升燃料柱塞，所述止动零件与燃料柱塞关联。这种布置消除了需要在燃料柱塞移动之前等待弹簧压力被减轻。燃料弹簧仍然可以是存在的，但通常在有助于在相反的方向上移动柱塞方面发挥次要的作用。燃料弹簧在向前方向上移动燃料柱塞以关闭燃料柱塞方面可以是更积极的。

在这里讨论的燃料输送装置中使用的螺线管产生磁场，该磁场作用于最接近磁场的含铁材料上。通常，在包括多个螺线管的燃料输送装置200中，这些螺线管被轴向隔开地放置，并且独立地作用在燃料和空气柱塞或使燃料和空气柱塞移动的相关零件上。螺线管还可以布置在相对于燃料输送装置的中心轴而言的不同径向位置处。在单个螺线管装置，诸如燃料输送装置10的情形中，螺线管作用在最接近的含铁元件上，在燃料输送装置10的情形中，所述含铁元件为空气柱塞18。空气柱塞18被定位成沿径向方向比燃料柱塞14更接近螺线管，使得空气柱塞18而非燃料柱塞14被螺线管作用。此外，燃料柱塞可以包括与空气柱塞不同的材料，例如对螺线管产生的磁场不响应的材料。为了防止燃料柱塞或燃料输送装置的其它零件被螺线管产生的磁场施加作用，其它的选项也是可能的。

与这里公开的燃料输送装置相关的一个优势是，为空气和燃料输送/混合提供一体式本体，且降低了燃料系统的复杂性的可能性。另一个优势是，为一体到发动机中而减少实际封装尺寸的潜能。当使用单个螺线管来控制空气流动和燃料流动时，降低控制复杂性也是达到的。另一个潜在的优势涉及在单个集成封装中使用两个紧密联接的螺线管，其中，一个螺线管被用于燃料控制，并且另一个螺线管被用于空气控制。电磁干扰或反应在两个螺线管之间是可能的。单个磁性螺线管可以减小两个高频和/或高电流控制信号在磁性事件中的EMI潜能，当仅使用单个螺线管时，这可以被避免。

另一个优势涉及单个磁性螺线管应用，其中，被在两个堆叠的或者同心的(例如，共轴的)螺线管线圈之间消除潜在的性能限制反馈。另外的优势涉及经由公共歧管、斜度、入口歧管或气缸盖的双流体输送，其提供了用于预热的机会，这可以提供冷启动或低温环境运行。更进一步的优势涉及利用一个注入控制脉冲(例如，经由单个螺线管)促进在一个装置中的两个单流体注入事件。这在小的、离路或消费者发动机应用中可以提供独特的应用，其中，上层控制必须被包含或者另外被限制。

如在整个说明书和权利要求书中所使用的，如在说明书中包括权利要求书中所使用的单词“含有”和“具有”具有与单词“包括”相同的含义。

已被提供的在前描述仅用于示意和描述下面要求保护的原理的某些方面、实施例和示例。并非意图是穷举的或者将所描述的原理限制到所公开的任何准确形式。鉴于上述公开，许多改型和变化是可能的。这种改型是本发明人预期的且在权利要求范围内。所描述的原理的范围由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种用于燃料雾化器的计量系统，包括：

壳体，所述壳体具有混合室，所述壳体包括多个氧化剂入口；

第一计量构件，所述第一计量构件位于所述壳体内，并能操作成控制氧化剂从所述多个氧化剂入口到所述混合室中的流动；

第二计量构件，所述第二计量构件位于所述壳体内，并且布置成与所述第一计量构件共轴且延伸穿过所述第一计量构件，所述第二计量构件能操作成控制燃料在与所述第一计量构件远距离间隔开的位置处流动到所述混合室中；

多个流动通道，所述多个流动通道从所述第一计量构件延伸到所述混合室，所述多个流动通道被构造成将所述氧化剂输送到所述混合室并在所述混合室中形成所述氧化剂的涡流；

单个螺线管，所述螺线管被构造成使所述第一计量构件移动，该移动引起所述第二计量构件的移动。

2.根据权利要求1所述的计量系统，其中，所述螺线管操作所述第一计量构件，并且，对所述第一计量构件的操作将操作所述第二计量构件。

3.根据权利要求1所述的计量系统，其中，所述第一计量构件在所述第二计量构件从关闭位置移动到打开位置之前从关闭位置移动到打开位置。

4.根据权利要求3所述的计量系统，其中，所述第二计量构件在所述第一计量构件从打开位置移动到关闭位置之前从打开位置移动到关闭位置。

5.根据权利要求1所述的计量系统，还包括介于所述第一计量构件和所述第二计量构件之间的偏压构件，其中，使所述第一计量构件从关闭位置移动到打开位置将释放所述偏压构件，以允许所述第二计量构件从关闭位置移动到打开位置。

6.根据权利要求5所述的计量系统，其中，所述偏压构件的弹簧常数决定了在所述第二计量构件打开之前所述第一计量构件打开的时间量以及在所述第二计量构件关闭之后所述第一计量构件打开的时间量。

7.根据权利要求1所述的计量系统，其中，所述第一计量构件与氧化剂座形成界面配合，以控制氧化剂的流动，并且，所述第二计量构件与燃料座形成界面配合，以控制燃料的流动，所述氧化剂座位于从所述燃料座径向向外的位置。

8.一种控制燃料雾化器中的流动的方法，包括：

提供壳体以及位于所述壳体内的第一计量构件和第二计量构件、单个螺线管、以及多个流动通道，所述壳体包括多个氧化剂入口，所述多个流动通道从所述第一计量构件延伸到所述壳体的混合室，所述第二计量构件被定位成与所述第一计量构件共轴且延伸穿过所述第一计量构件；

通过对所述螺线管的操作而打开所述第一计量构件，以允许氧化剂从所述多个氧化剂入口穿过所述多个流动通道流动到所述混合室中，以在所述混合室中形成所述氧化剂的涡流；

在打开所述第一计量构件之后，通过对所述螺线管的操作而打开所述第二计量构件，以允许燃料在所述氧化剂流动到所述混合室中的同时流动到所述混合室中；

通过对所述螺线管的操作而关闭所述第二计量构件，以停止燃料到所述混合室中的流动，而所述氧化剂到所述混合室中的流动继续进行；

在所述第二计量构件关闭之后，通过对所述螺线管的操作而关闭所述第一计量构件，以停止氧化剂到所述混合室中的流动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，关闭所述第二计量构件的步骤包括：在使所述第一计量构件朝向关闭位置移动时，向所述第二计量构件施加轴向力。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括至少一个偏压构件，并且，激活所述螺线管将克服所述至少一个偏压构件的偏压力来打开所述第一计量构件和所述第二计量构件中的至少一个，并且，停用所述螺线管允许所述至少一个偏压构件的偏压力将所述第一计量构件和所述第二计量构件中的至少一个关闭。

11.一种双流体输送装置，包括：

壳体，所述壳体具有混合室和多个入口；

第一计量装置，所述第一计量装置位于所述壳体中并能操作成控制第一流体从所述多个入口到所述混合室中的流动；

第二计量装置，所述第二计量装置位于所述壳体中并能操作成控制第二流体在与所述第一计量构件远距离间隔开的位置处流动到所述混合室中，所述第二计量装置被布置成与所述第一计量装置共轴且延伸穿过所述第一计量装置；

多个流动通道，所述多个流动通道从所述第一计量装置延伸到所述混合室，所述多个流动通道被构造成将所述第一流体输送到所述混合室并在所述混合室中形成所述第一流体的涡流；

其中，在打开位置和关闭位置之间操作所述第一计量装置将自动地使所述第二计量装置在打开位置和关闭位置之间移动，按照所述第一计量装置打开、所述第二计量装置打开、所述第二计量装置关闭和所述第一计量装置关闭的顺序。

12.根据权利要求11所述的双流体输送装置，还包括单个螺线管，所述螺线管被构造成使所述第一计量装置在关闭位置和打开位置之间移动。

13.根据权利要求12所述的双流体输送装置，还包括至少一个偏压构件，所述至少一个偏压构件被联接在所述第一计量构件和所述第二计量构件之间，并且，移动所述第一计量构件将改变由所述至少一个偏压构件施加到所述第二计量构件的偏压力。

14.根据权利要求11所述的双流体输送装置，其中，所述第一流体包括氧化剂，而所述第二流体包括燃料。

15.根据权利要求11所述的双流体输送装置，其中，所述第二计量构件的至少一部分延伸穿过所述第一计量构件的至少一部分。