CN1227621A - 燃料－空气混合装置 - Google Patents

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Abstract

该燃料－空气混合装置(1)具有一本体(2)，适于经突缘(3)连于一空滤器壳体(3’)和发动机进气歧管(4’)。在本体(2)内设置一条具有一进口(6)、一可调节气门(7)、一喉部(8)和一出口(9)的主空气道。在使用中，该节气门经一连杆(10)连于发动机转速控制装置。在本体(2)内还设有一辅助空气道(13)，后者有一来自空滤器壳体的进口(14)和一个在喉部(8)处通至主空气道(5)的出口(15)。辅助空气道(13)朝其下游端，通至一个腔(16)，开口(17)被配置得与该腔相切，以便在该腔内产生涡流。出口(11)沿该腔轴向配置。在该腔的另一端，在本体的孔(18)内设置一喷嘴装置(21)。它有一个相对于本体的圆周空腔(24)。该空腔有一个在本体(2)内的燃料供给孔(25)，并与进入其内的一连续的燃料泵开口相连。一燃料进口(26)自该空腔通至套筒(22)中的一内孔。一导向件(27)滑动地安装在该套筒内，经一衬垫(28)与该套筒密封。导向件的外侧端支承一压簧29，被一塞(30)封闭，后者为压簧提供一支座，从而迫使导向件向外移动。导向件有一孔(31)一针阀(32)可滑动地安装在其内。该结构是这样的，当节气门关闭，塞(30)被安全推向本体内时，针阀封闭孔(38)，因而切断对发动机的燃料供给，而迫使针阀进入该孔的力由内簧(33)调节。在使用中，塞(30)由一支撑件(40)作用，它经连杆(10)的一分支随节气门(7)步进移动。连杆是用来确保对应于节气门开度形成所需的燃料化学当量。

Description

燃料-空气混合装置
本发明涉及一种燃料空气混合装置，尤其是供内燃机用的燃料空气混合装置。
燃料在进入发动机气缸之前与空气混合的这类燃料-空气混合装置通常依靠该装置的节气门处的压降来将燃料抽吸到该装置内，在此情况下该装置被称作汽化器，或者依靠当燃料通过该装置时将其喷入空气内。
一般说来，现有技术装置依靠单级燃料和空气的混合，因而在由这些装置形成的液滴尺寸和燃料在空气中的总蒸发量方面都受到限制。蒸发不充分和太大的液点尺寸导致发动机排气中出现未燃和/或不完全燃料的燃料。
本发明的目的是要提供一种新颖的燃料-空气混合装置，使排气中出现的未燃和不完全燃烧的燃料量降低。
本发明的燃料-空气混合装置包括：
一条具有一进口、一可调节气门和一出口的主空气道；
一条具有一进口和一出口的辅助空气道，辅助空气通道至处在可调节气门和出口之间的主空气道；
一个将燃料输入辅助空气道的喷咀，从而在使用中，在与主空气道内流动的空气混合之前，燃料与流经辅助空气道的空气混合。
虽然可以设想，该喷咀应是一固定孔口喷咀，然而，最好有一可变的孔口。在优先实施例中，该喷咀在其口部有一锥形针阀，借助于针阀的轴向运动产生可变性。在一个实施例中，针阀在其尖端有一小凸圆，最好为一小球或倒锥，使燃料自针阀端流动时引起扩散和/或阻止燃料流至针阀的该端点及自该端点形成长条形液滴。
通常，主空气道的进口会连于空滤器，而其出口会连于内燃机的进气岐管。
辅助空气道的进气可来自进口和节气门之间的主空气道。或者，该两空气道的进口可彼此独立，但通常处在同一空滤器的下游。
辅助空气道的出口可设在主空气道内的固定喉部处，以便在该主空气道内增加空气流速，并降低辅助空气道出口处的压力，以增加辅助空气道内的空气流量。在一个实施例中，辅助空气道的若干出口设在该固定喉部。辅助空气道有一包围主空气道的分支，所述出口来自该分支，并间隔包围主空气道。
在一个实施例中，辅助空气道设有一收缩部，以增加流经其间的空气流速，且所述喷咀配置在该收缩部，从而使燃料与空气在流速增加的区域混合。可将该收缩部制成在喷咀或针阀和一个环之间的圆环形空间。最好，该环具有在一棱边处汇合的上、下游斜面，以增加涡流。
在另一实施例中，辅助空气道设有一个腔，该喷咀被配置来将燃料喷入该腔内，以便使燃料和空气在该腔内最初混合。该通道在该腔的上游和/或下游端可有一收缩部。当在下游端时，该收缩部可处在辅助空气道出口处至主空气道之间。
该收缩部的形状，最好用一对在边缘汇合的斜面来适当形成该收缩部的方法，制成能使辅助空气道内的空气流产生紊流，以增加燃料与空气的混合。
另一方面，即除了这些收缩部之外，在该腔上游的辅助空气道部分至少大致与其相切地接近于该腔，以便在该腔内产生涡旋的空气流。在该实施例中，最好把喷咀配置成能将燃料输入涡流的中心，由此燃料能自中心扩散与空气混合。
在一个实施例中，喷咀是这样配置的，使离开其孔口的燃料撞击在一超声波传感器上，以使燃料雾化成小的液滴。
在一个实施例中，设置一连杆以便将针阀联结到主空气道内的可调节气门，供调节喷咀孔口之用，从而使来自喷咀的燃料流与两通道内的空气流匹配。
在另一实施例中，设有一控制装置，以便按照节气门位置和/或包含发动机废气成分的发动机各种参数的测定来伺服控制喷咀孔口，从而使喷咀的燃料流量与两通道内的空气流量匹配。
虽然可以设想，喷咀的燃料流可通过降低喷咀孔口处的装置压力来产生，然而，通常设置一个泵来将燃料泵送至喷咀。最好，该泵适于将燃料以大致恒定的压力输给喷咀。
可以设想该燃料可以是气体燃料或液体燃料。
为有助于理解本发明，现在参照附图通过实例来说明其三个特定的实施例，其中：
图1是本发明燃料-空气混合装置的本体的侧剖视图；
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线所取的辅助空气道混合腔的破碎剖视图；
图3是类似于图1的燃料-空气混合装置的喷咀装置的剖视图，但比例没有那么大；
图4是本发明辅助燃料-空气混合装置的水平剖视图；
图5是类似于图4的辅助燃料-空气混合装置的一个变型的视图；
图6是表示主空气道内节气门的侧剖视图；
图7是类似于图1的本发明第三燃料-空气混合装置的视图。
该燃料-空气混合装置1具有一本体2，适于经突缘3连于一空滤器壳体3′(仅部分表示)并经一插口4连于一发动机进气岐管4′(也仅部分表示)。在本体2内设置一条具有一进口6、一可调节气门7，一喉部8和一出口9的主空气道。在使用中，该节气门经一连杆10连于一发动机传速控制装置(未示)，通常为一汽车加速器踏板或一调速器。该喉部设置在一管形镶嵌件11内，喉部的内径选得与装有该装置1的发动机尺寸相匹配。其中喉部小于图1中所示，管形镶嵌件可有一段离节气门7尽量远的上延伸部，节气门设有一相配的较小的蝶形阀。
在本体2内还设有一辅助空气道13，后者有一来自空滤器壳体的进口14和一个通至主空气道5的出口15。该出口处在喉部8内，下面有更详细地说明。辅助空气道13朝其下游端，通至一个腔16，开口17被配置得与该腔相切，以便在该腔内产生涡流。出口11沿该腔轴向配置。
在该腔的另一端，在本体的孔18内设置一喷咀装置21。它包括一主套筒22，主套筒有两条供安装O型环23′的O形环槽，O形环密封本体的圆周空腔24。该空腔有一个在本体2的燃料供给孔25，并与进入其内的一连续的燃料泵(未示)开口相连。一燃料进口26自该空腔通至套筒22中的一内孔。一导向件27滑动地安装在该套筒内，经一衬垫28与该套筒密封。导向件的外侧端支承一压簧29，被一塞30封闭，后者为压簧提供一支座，从而迫使导向件向外移动。
导向件有一孔31，一针阀32可滑动地安装在其内。一弹簧33在塞30和垫圈34之间起作用，垫圈作用在O形环34′上，O型环顶靠在针阀的一头35。后者有一尖端36，带有一小球37，穿过套筒22该端内的计量孔38。该结构是这样的，当节气门关闭，塞30被完全推向本体内时，针阀关闭孔38，因而切断对发动机的燃料供应，而迫使针阀进入该孔的力由内簧33调节。
在使用中，塞30由一支撑件40作用，它经连杆10的一分支随节气门步进移动。该结构是这样的，随着节气门7逐渐开启，该支撑件逐渐缩回，使针尖36自孔38中缩回。这允许更多的燃料流经孔25，进口26和孔38。连杆是用来确保对应于节气门开度形成所需要的燃料化学当量。
被吸入发动机的空气主要部分流经主空气流道5。少量空气流入辅助空气道13。如上所述，该空气流进入腔16，在那里产生涡旋空气流。离开处在该腔轴线上的喷咀装置21的燃料在该空气流内径向散布，与空气流混合。该燃料被引射，离开针尖，在球头37成小液滴，这增强了燃料蒸发。燃料和空气一起离开镶嵌件11中收缩部40处的腔，该收缩部形成一对上、下游面对的锥面41、42，界定一棱边，当辅助空气流与主气流汇合时，在辅助空气流内进一步诱发紊流。这气流也是在节气门下游的紊流。其结果是使燃料与空气在进入发动机之前产生彻底的混合。应当指出，燃料自喷咀装置连续流出，首先与辅助空气流而后与主气流连续地混合。
第二实施例
现在转到表示第二实施例的图4，其中喷咀装置121被安排成与主空气道105相切，是属于较简单的结构，塞130由一步进马达151经一螺旋轴输出端(未示)驱动，或在发动机控制计算机153的控制下由一线性控制电磁作动器驱动，其程序处在熟悉本技术的人员的知识范畴内，故在此不再说明。计算机153还控制连于节气门的第二步进马达152，以控制节气门的位置。除了计算机控制针阀132外，该实施例包括一个超声波传感器154，燃料对着该传感器的面155自针阀被导入。这具有粉碎燃料液滴便于它们在涡旋的辅助空气流中蒸发的效果。在另外方面，本实施例与图1的类同。
第二实施例的变型
图5和6表示第二实施例的变型，其中辅助空气道有两个通至两腔163,164的分岐161,162。第一分岐161通至的第一腔163类同于第一实施例中的腔16，针阀165便安装在该腔内。针阀穿过类同于第一实施例的收缩部40的收缩部166，在其端部有一小倒锥167。将该锥设置成形成一尖棱，燃料液滴自该棱边经收缩部流入空气流内。空气自第二分支162输入第二腔164。该两股辅助空气流在超声波传感器169的探头168区域汇合。来自针阀的燃料液滴撞击在探头上，并被粉碎。带有燃料的辅助空气流离开第二腔，进入一条在固定节气门镶嵌件171后的圆环形通道170。该镶嵌件有两排钻孔172,173，沿该件周围等角度间隔。上排钻孔172处在节气门的最小直径区，将辅助空气流主体经节气门输入主空气流内下排钻孔173自镶嵌件背部的槽174排出，该槽向下取出，以便将可能积聚在那里的任何燃料液滴排入主空气道105内。为了安排自第二腔164流经上排钻孔172的各孔的流道成为尽可能长的流道，来自该腔的其它钻孔较多。
第三实施例
转到图7，所示的第三实施例不同于第一和第二实施例，在其辅助空气道213内设有一个腔。相反，它的喷咀装置221装入一凸出部261内，该同部与喷咀装置一起装入本体202的孔218内。该凸出部有一辅助空气流的侧向进口262，当辅助空气流经凸出部的锥形出口264时撞击在针阀套筒222的尖端263上，被加速。该出口还有一个与锥部264相对的锥部265，构成一收缩部266，使辅助空气在离开该凸出部时成为紊流。该收缩部被安排成辅助空气道的出口。燃料输入孔在喷咀221和针阀232之间接近收缩部，使针阀实际伸入收缩部。当燃料与主空气流混合时，该结构产生了细的燃料液滴，并使燃料在辅助空气内蒸发。
应当指出，发动机控制计算机能加浓燃料-空气混合物，供冷起动用，但加浓的程度小于通常汽化器所要求的。
本发明并不意欲被限于上述说明的细节。倒如，发动机控制计算机可包括其它的特点，使该装置能适用于燃料的种类和级别以及装有该装置的车辆的行驶风格。
此外，本发明找到了除内燃机的应用场合。例如它可应用于各种锅炉。

Claims (26)

1．一种燃料-空气混合装置，包括：
一条具有一进口、一可调节气门和一出口的主空气道；
一条具有一进口和一出口的辅助空气道，辅助空气道通至处在其可调节气门和其出口之间的主空气道；
一个将燃料输入辅助空气道的喷咀，从而在使用中，在与主空气道内流动的空气混合之前，燃料与流经辅助空气道的空气混合。
2．按权利要求1所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述喷咀是一种固定孔喷咀。
3．按权利要求1所述的燃料空气混合装置，其特征在于所述喷咀是一种可变孔口喷咀。
4．按权利要求3所述的燃料空气混合装置，其特征在于所述喷咀在其口部有一锥形针阀，借助于针阀轴向移动形成可变性。
5．按权利要求4所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述针阀在其尖端有一小凸圆，最好为一小球头或倒锥体，使燃料自针阀该端流动时，阻止燃料流至针阀的该端点及自该端点形成长条形液滴和/或引起燃料扩散。
6．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于主空气道的进口适于连接于一空滤器，而其出口适于连接于内燃机的一进气岐管。
7．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于辅助空气道的进口来自在主空气道进口和节气门之间的主空气道。
8．按权利要求1至6之一所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述两空气通道的进口可彼此独立，但最好处在同一空滤器的下游。
9．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于辅助空气道的出口设在主空气道内的固定喉部处，该固定喉部能在主空气道内增加空气流速，并降低辅助空气道出口处的压力，以增加辅助空气流道内的空气流量。
10．按权利要求9所述的燃料-空气混合装置，其特征在于辅助空气道的若干出口设在该固定喉部。
11．按权利要求10所述的燃料-空气混合装置，其特征在于辅助空气道有一包围主空气道的分支，所述出口来自该分支，并间隔包围主空气道。
12．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于辅助空气道设有一收缩部，以增加流经其间的空气流速，且所述喷咀配置在该收缩部，从而使燃料与空气在流速增加的区域混合。
13．按权利要求12所述的燃料-空气混合装置，其特征在于该收缩部被制成处在一个环和喷咀或针阀(当设置时)之间的一个圆环形空间。
14．按权利要求13所述的燃料空气混合装置，其特征在于所述该环具有在一棱边处汇合的上、下游斜面，以增加涡流。
15．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述辅助空气道设有一个腔，所述喷咀被配置来将燃料喷入该腔内，以便燃料和空气在该腔内最初混合。
16．按权利要求15所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述该通道在该腔的上游和/或下游端有一收缩部。
17．按权利要求16所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述该收缩部处在辅助空气道出口处至主空气道之间。
18．按权利要求16或17所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述该收缩部的形状，最好用一对在一棱边汇合的斜面来形成收缩部的方法制成能使辅助空气道内的空气流产生紊流，以增强燃料与空气的混合。
19．按权利要求15至18之一所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述在该腔上游的辅助空气道部分至少大致与其相切地接近于该腔，以便在该腔内产生涡旋的空气流。
20．按权利要求19所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述把喷咀配置成能将燃料输入到涡流的中心，由此燃料能自中心扩散，与空气混合。
21．按权利要求20所述的燃料空气混合装置，其特征在于所述也把喷咀配置成使离开其孔口的燃料撞击在一超声波传感器上，以便燃料雾化成小的液滴。
22．按权利要求4或5或当从属于权利要求4或5时的权利要求6至21之一所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述设置一连杆以便将针阀联结到主空气道内的可调节气门，供调节喷咀孔口之用，从而使来自喷咀的燃料流与两通道内的空气匹配。
23．按权利要求4或5或当从属于权利要求4或5时的权利要求6至21之一所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述设置一控制装置，以便按照节气门位置和/或包含发动机废气成分的各种发动机参数的测定来伺服控制喷咀孔口，从而使喷咀的燃料流量与两通道内的空气流量匹配。
24．按前述任一权利要求所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述该装置被设置成适用于通过降低喷咀的压力而产生的喷咀燃料流量。
25．按权利要求1至23所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述与对喷咀提供泵送燃料的一种泵结合。
26．按权利要求25所述的燃料-空气混合装置，其特征在于所述该泵适于以大致不变的压力将燃料输给喷咀。
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