CN1423045A - 一种化油器控制方法 - Google Patents

Abstract

一种化油器控制方法及应用该方法的化油器,它是通过计算机系统控制一个往返运动的阀控制空气量孔开度,能为各工况提供精确的空燃比,在关机,减速,强制怠速等工况时切断燃油供给,并在工况恢复正常或转速降低到怠速时自动恢复供油,该阀在加速时快速移动代替加速泵加浓,并克服了怠速返流和热渗,本方法既能改进现有化油器,同时应用于分层进气化油器,使发动机分层燃烧,并能使多缸发动机全部或部分气缸切断供油。

Description

一种化油器控制方法

本发明涉及一种化油器控制方法及应用该方法的化油器。

化油器是汽油发动机主要的燃油供给系统，它对燃料经济性和排气污染有重要的影响，同时，它决定了混合气成份，对燃烧过程有决定性影响。化油器有机械化油器和电控化油器两种，机械化油器的控制方法有调节喉管真空度的补偿系统，还有和电控化油器一样的渗入空气的补偿系统。参阅北京理工大学出版社1996年出版的《汽车化油器原理构造与调整》一书的第37-40页，但在环保节能的今天，现有技术己不能满足工业要求，所以电喷系统虽然昂贵，但越来越普及。

本发明的目的是采用新的机电液一体化技术提高燃油输出精度，满足发动机不同工况需要，克服化油器的缺陷和局限，使不同工况的空燃比达到最佳值，减少排污，同时对《一种化油器》(申请号：981090.2)和《一种可控气道》(申请号01233660.2)进一步改进。

本发明是这样实现的，在化油器的进气口有可变空气量孔，孔中有精密移动的控制阀控制空气量孔开度，并在不同工况下由传感器检测并由计算机计算后控制阀移动，改变空气量孔开度和燃油输出量，最终决定空燃比，在关机，超速，减速，强制怠速，热怠速，限制最高转速时全开空气量孔，同时切断燃油供给，并在工况恢复正常时或转速降到怠速时自动恢复供油，加速工况时关小空气量孔增加供油，还可以用电控阀代替加速泵加浓，本方法可用于改进上述化油器，传统化油器和应用于新的化油器。

本发明改进《一种化油器》和《一种可控气道》的方案是：在气道中左右移动的控制板不再控制空气量孔，计算机依据程序通过电控阀控制空气量孔开度，并通过传感器反馈的信号修改空气量孔开度，在关机，超速，减速，强制怠速，热怠速，限制最高转速时全开空气量孔，同时切断燃油供给，并在工况恢复正常时或转速降到怠速时自动恢复供油，加速工况时关小空气量孔增加供油，气道中的叶片同时也是空气流量计，并用平衡块叶片的偏心重。

本发明较好的化油器方案是：电控化油器气道中有文氏管喉口，喉口中有园环多孔喷油槽，提供浓混合气，化油器一侧有新鲜空气气道，该气道中任意位置有节气门有利于利用谐波增压和进气惯性增压以增加进气量，起动时该节气门关闭，由化油器提供浓混合气起动，起动后节气门微开，电控的化油器降低混合气浓度，此时新鲜空气和混合气分别进入气缸分层燃烧，开大新鲜空气节气门转速升高，此时大部分新鲜空气进入气缸，化油器喉口处增加的空气流量由于喉口节流增加很小，可以近似的认为喉口恒压，电控化油器通过空气流量计自动匹配分层燃烧的混合气，通过双层进气管进入四冲程发动机分层燃烧，新鲜空气气道的进气口位于气缸的外侧部分，使进入气缸的新鲜空气流向气缸的外侧和下层，而化油器提供的浓混合气则流向气缸的中心和上层，形成分层燃烧，废气通过新鲜空气气管进入发动机降低排放污染。

在高温环境下使用的化油器技术解决方案是：化油器的浮子室是双层的，燃油泵输出的燃油一部分进入浮子室，一部分克服恒压阀的阻力经浮子室的夹层回流到油箱。

如上所述的计算机自动控制系统，它能根据程序确定空气量孔开度，同时也能根据传感器检测的参数修正空气量孔的开度，它的功能足够强大时，具有学习功能和应激(维修)状态功能，当改变其程序时，能满足同一发动机不同输出，调节拉伐尔节流喷嘴和喉口的相对位置，配合修改后的程序，能满足不同发动机的要求，因此，一些相近排量的发动机可以共同用一个标准的化油器，如摩托车发动机从48毫升到150毫升共用一个标准化油器，如果化油器部分采用上述《一种化油器》所述的改进后的化油器更能自动满足不同排量发动机要求，化油器上受计算机控制的阀，它是由直线步进电动机，伺服阀，伺服电动机，步进电动机及直线转换机构带动在阀座孔中作往复直线运动，在运动中锥形阀改变空气量孔开度，并用阀杆上的环形槽切断或开通燃油供给，并在必要时作为加速泵提供额定燃油。

上述多孔喷油槽，当微孔直径大于0.5毫米时，作用效果不是很显著，当微孔直径在0.1-0.5毫米时，有明显的作用，当孔径在0.01-0.1毫米，特别是0.01-0.05毫米时，效果最好，但孔径小在高温时易焦化堵塞，低温时易结冰堵塞，影响其使用，因此，用超声波作用于微孔板，使微孔板具有自洁功能，同时破坏油分子琏，燃油更易汽化，用微孔板过滤浮子室的燃油，可减少多孔喷油槽的堵塞，因此，即使发动机转速很低，也能得到良好的雾化效果，可不需要阻风门帮助起动。

如上所述的双层进气歧管，它们是一个整体或分别制成后固接在一起，小气道可以在大气道内，也可以是并排通向内燃机进气门处，小气道只用来提供燃料，大气道提供新鲜空气和循环废气，所有气体都要计量，它的进气比例由两根进气歧管面积来确定，或由气管中两个阀的相互开度确定，由于喉口对空气的阻力，新鲜空气的增量总是大于混合气的增量，因此充气效率高，能满足所有在缸外混合可燃气缸内分层燃烧的发动机，而且特适用于增压发动机，增压时新鲜空气增压提高效率，化油器不增压稳定燃油供给，在多缸发动机的各工况中，可以通过关闭部分气缸实现满负荷运转，它是在小气道通往各气缸的支气道中有电控阀，电控系统根据发动机负荷开关各支气道中的电控阀，电控系统同时控制空气量孔开度大小改变供油量，并最终关闭化油器的供油系。

如上所述的电控分层进气化油器，如果用于既有液体燃料又有燃气的双燃料发动机，一种方案是在小气道喉口后有燃气阀控制燃气通道和混合腔相连提供燃气；一种方案是将拉伐尔节流喷嘴和电控阀或电动机相连，当转换为燃气时，电控阀或电动机推动拉伐尔节流喷嘴堵住喉口，然后再由压力比例阀控制的燃气进入小气道，由大气道中的节气门提供新鲜空气和循环废气，如果只有气体燃料，可以用新鲜空气歧管提供新鲜空气，混合进气歧管与压力此例阀相连提供高压燃气。

如上所述的电控双层化油器，它的燃油供给可以是真空雾化式，还可以是用步进电机带动齿轮泵、叶片泵和螺杆泵等液压泵向化油器供油，并用多孔喷油槽雾化。

如上所述的双层进气歧管分层进气，它在发动机的进气道里有新鲜空气歧管和混合进气歧管与分层进气化油器相连接，进气门和排气门可以是直置，也可以是斜置，在活塞上有燃烧室，火花塞在燃烧室中点燃浓混合气，活塞可以是平顶，但以圆锥顶较好；当燃料是气体时，气体和燃气直接从双层进气歧管吸入气缸混合，根据新鲜空气流量确定燃气电控阀的开启时间，开启大小或压力高低，高压气体燃料使充气量大，分层进气容易点火。

本发明的优点是：将空气量孔和怠速空气量孔合并成一个可变空气量孔，并由电控系统改变其开度，能精确的改变空燃比，消除怠速返流及空气由主供油系渗入怠速系的影响，并较好地解决了化油器热渗问题，采用微孔喷油槽和超声波雾化，使化油器低速也能雾化良好，采用双层进气歧管和分层燃烧技术，在多缸发动机时，可以通过关闭部分气缸实现满负荷运转，降低了燃油消耗，更精简了燃气发动机的控制系统，同时功能集成降低了成本，优化了设计。

以下结合附图进一步说明：

附图1是本方法改进传统化油器的示意图。

附图2是应用本方法的分层进气化油器示意图。

附图3是双层进气歧管分层进气示意图。

如附图1所示的化油器，它由化油器本体1，自动控制阀和浮子室组成，化油器是平吸式，也可以是上吸式或下吸式，在化油器本体1的气道中有文氏管喉口2，喉口是单喉管或多重喉口，喷油孔和怠速喷油孔10可以是传统的，但最好是文氏管喉口2上有环形槽21，其上有有微孔22对乳化后的燃油过滤细化，同时有超声波发生器23对文氏管喉口产生强迫振动，燃油穿过微孔22时再进一步细化，当气道中的节气门13开启后，雾化后的燃油进入混合腔混合。在化油器本体1下固接有自动控制阀，它在阀座15的一侧有执行元件14带动滑阀16在阀座15的孔中左右移动，滑阀16的前端是锥形，它在空气量孔18中移动时开关空气量孔18，起动时空气量孔18开度很小，起动后滑阀16后退，空气量孔18开度增大，供油减少，满足怠速要求，当转速升高到怠速返流时，再关小空气量孔18，克服怠速返流造成的影响，当满负荷时，关小空气量孔18提供功率混合气，加速时，滑阀16快速移动关小空气量孔18，在关小空气量孔18的同时，轴肩将燃油压入喷油槽4，其加速特性和膜片式加速泵相同，移动量的多少决定了加速供油量，移动量受环境温度控制，温度越高，加油量就越少。发动机在关机，减速，强制怠速，限制最高转速，自动稳定怠速时，全开空气量孔18，同时切断供油系3和燃油泵输往浮子室的燃油4，5，并在工况恢复正常或转速降低到怠速时，自动调整空气量孔18的开度，恢复供油。如果化油器工作环境温度较高，将化油器的浮子室设计为双层，多余的燃油克服恒压阀的阻力从浮子室6和内胆7之间的夹层回流到燃油箱防止热渗，在内胆7里还有微孔过滤板8过滤进入供油系的燃油。在开环时，可以通过调节空气量孔螺钉20和节气门开度来控制怠速；在闭环时通过调节节气门13开度来实现，控制系统根据空气流量决定空气量孔开度，改变供油。空气量孔螺钉20可修正阀的装配精度。

如附图2所示的分层进气化油器，它省去和图1相同的浮子室和自动控制阀部分，它由化油器本体1、小气道2、拉伐尔节流喷嘴3、超声波发生器4、大气道5、控制阀6、执行元件7、通气孔8、喉口9、节气门10，浮子室和自动控制阀组成，在化油器本体1上有大小不同的二个气道，在小气道2内有喉口9雾化燃油，喉口9上有微孔对燃油过滤细化，并有超声波发生器4对喉口9产生强迫振动，当燃油穿过微孔时，振动使其进一步细化。大气道5内的节气门10在起动时是关闭的，小喉口处的空气流速很快，能较好的雾化燃油，同时气道表面积小，燃油沾附的可能性也小，发动机转速达到怠速后，在大气道5内任意位置的节气门10微开，节气门10的位置有利于谐波增压或惯性增压，大气道5提供的新鲜空气形成分层进气稳定怠速，推动节气门10微动可以是双金属片，也可以是伺服执行机构，但在有空调设备或低温快怠速时，伺服执行机构更好一点，比旁通式快怠速阀结构更简单，如果在喉口前有可调节的拉伐尔节流喷嘴了，改变它和喉口的位置，就改变了喉口的通气面积，配合不同的控制程序，就可以用一个化油器满足多种排量的发动机。通气孔8是为空气量孔提供新鲜空气的。

如附图3所示的双层进气歧管分层进气示意图，它是一个发动机简图，在发动机的进气道里有新鲜空气歧管1和混合进气歧管2与图2所示的分层进气化油器相连接，进气门3和排气门4可以是直置，也可以是斜置，在活塞5上有燃烧室6，火花塞7在燃烧室6中点燃浓混合气，活塞5可以是平顶，但以圆锥顶较好。当燃料是气体时，气体和燃气直接从双层进气歧管吸入气缸混合，根据新鲜空气流量确定燃气电控阀的开启时间，开启大小或压力高低，这样相对于三阀联动来说，结构要简单得多，而且高压气体燃料使充气量大，分层进气容易点火。

在具体实施时，电控分层进气化油器如果用于既有液体燃料又有燃气的双燃料发动机，一种方案是在小气道喉口后有燃气阀控制燃气通道和混合腔相连提供燃气；一种方案是将拉伐尔节流喷嘴和电控阀或电动机相连，当转换为燃气时，电控阀或电动机推动拉伐尔节流喷嘴堵住喉口，然后再由压力比例阀控制的燃气进入小气道，由大气道中的节气门提供新鲜空气和循环废气。如果只有气体燃料，可以用新鲜空气歧管提供新鲜空气，混合进气歧管与压力此例阀相连提供高压燃气。加速工况时关小空气量孔增加供油，可以用加速泵加油，还可以用电控阀代替加速泵加浓。随着科技进步，化油器除了金属外，将越来越多的使用工程塑料和纳米塑料，如化油器的拉伐尔节流喷嘴，大气道和浮子室外壳，浮子室内胆用铝片冲压成型，焊在外壳上。

Claims (10)

1、一种化油器控制方法，其特征是；在化油器的进气口有可变空气量孔，孔中有精密移动的控制阀控制空气量孔开度，并在不同工况下由传感器检测并由计算机计算后控制阀移动，改变空气量孔开度和燃油输出量，最终决定空燃比，在关机，超速，减速，强制怠速，热怠速，限制最高转速时全开空气量孔，同时切断燃油供给，并在工况恢复正常时或转速降到怠速时自动恢复供油，加速工况时关小空气量孔增加供油，还可以用电控阀代替加速泵加浓，本方法可用于改进传统化油器和应用于新的化油器。

2、一种化油器，其特征是；用化油器控制方法改进《一种化油器》和《一种可控气道》的方案是，在气道中左右移动的控制板不再控制空气量孔，计算机依据程序通过电控阀控制空气量孔开度，并通过传感器反馈的信号修改空气量孔开度，在关机，超速，减速，强制怠速，热怠速，限制最高转速时全开空气量孔，同时切断燃油供给，并在工况恢复正常时或转速降到怠速时自动恢复供油，加速工况时关小空气量孔增加供油，气道中的叶片同时也是空气流量计，并用平衡块叶片的偏心重。

3、一种化油器，其特征是；电控化油器气道中有文氏管喉口，喉口中有园环多孔喷油槽，提供浓混合气，化油器一侧有新鲜空气气道，该气道中任意位置有节气门有利于利用谐波增压和进气惯性增压以增加进气量，起动时该节气门关闭，由化油器提供浓混合气起动，起动后节气门微开，电控的化油器降低混合气浓度，此时新鲜空气和混合气分别进入气缸分层燃烧，开大新鲜空气节气门转速升高，此时大部分新鲜空气进入气缸，化油器喉口处增加的空气流量由于喉口节流增加很小，可以近似的认为喉口恒压，电控化油器通过空气流量计自动匹配分层燃烧的混合气，通过双层进气管进入四冲程发动机分层燃烧，新鲜空气气道的进气口位于气缸的外侧部分，使进入气缸的新鲜空气流向气缸的外侧和下层，而化油器提供的浓混合气则流向气缸的中心和上层，形成分层燃烧，废气通过新鲜空气气管进入发动机降低排放污染。

4、一种化油器，其特征是；在高温环境下使用时化油器的浮子室是双层的，燃油泵输出的燃油一部分进入浮子室，一部分克服恒压阀的阻力经浮子室的夹层回流到油箱。

5、如权利要求1所述的计算机自动控制系统，其特征是；它能根据程序确定空气量孔开度，同时也能根据传感器检测的参数修正空气量孔的开度，它的功能足够强大时，具有学习功能和应激(维修)状态功能，当改变其程序时，能满足同一发动机不同输出，调节拉伐尔节流喷嘴和喉口的相对位置，配合修改后的程序，能满足不同发动机的要求，因此，一些相近排量的发动机可以共同用一个标准的化油器，如摩托车发动机从48毫升到150毫升共用一个标准化油器，如果化油器部分采用上述《一种化油器》所述的改进后的化油器更能自动满足不同排量发动机要求，化油器上受计算机控制的阀，它是由直线步进电动机，伺服阀，伺服电动机，步进电动机及直线转换机构带动在阀座孔中作往复直线运动，在运动中锥形阀改变空气量孔开度，并用阀杆上的环形槽切断或开通燃油供给，并在必要时作为加速泵提供额定燃油。

6、如权利要求23所述的多孔喷油槽，其特征是；多孔喷油槽微孔直径大于0.5毫米时，作用效果不是很显著，当微孔直径在0.1-0.5毫米时，有明显的作用，当孔径在0.01-0.1毫米，特别是0.01-0.05毫米时，效果最好，但孔径小在高温时易焦化堵塞，低温时易结冰堵塞，影响其使用，因此，用超声波作用于微孔板，使微孔板具有自洁功能，同时破坏油分子琏，燃油更易汽化，用微孔板过滤浮子室的燃油，可减少多孔喷油槽的堵塞，因此，即使发动机转速很低，也能得到良好的雾化效果，可不需要阻风门帮助起动。

7、如权利要求3所述的双层进气歧管，其特征是；如上所述的双层进气歧管，它们是一个整体或分别制成后固接在一起，小气道可以在大气道内，也可以是并排通向内燃机进气门处，小气道只用来提供燃料，大气道提供新鲜空气和循环废气，所有气体都要计量，它的进气比例由两根进气歧管面积来确定，或由气管中两个阀的相互开度确定，由于喉口对空气的阻力，新鲜空气的增量总是大于混合气的增量，因此充气效率高，能满足所有在缸外混合可燃气缸内分层燃烧的发动机，而且特适用于增压发动机，增压时新鲜空气增压提高效率，化油器不增压稳定燃油供给，在多缸发动机的各工况中，可以通过关闭部分气缸实现满负荷运转，它是在小气道通往各气缸的支气道中有电控阀，电控系统根据发动机负荷开关各支气道中的电控阀，电控系统同时控制空气量孔开度大小改变供油量，并最终关闭化油器的供油系。

8、如权利要求3所述的电控分层进气化油器，其特征是；如上所述的电控分层进气化油器，如果用于既有液体燃料又有燃气的双燃料发动机，一种方案是在小气道喉口后有燃气阀控制燃气通道和混合腔相连提供燃气；一种方案是将拉伐尔节流喷嘴和电控阀或电动机相连，当转换为燃气时，电控阀或电动机推动拉伐尔节流喷嘴堵住喉口，然后再由压力比例阀控制的燃气进入小气道，由大气道中的节气门提供新鲜空气和循环废气，如果只有气体燃料，可以用新鲜空气歧管提供新鲜空气，混合进气歧管与压力此例阀相连提供高压燃气。

9、如权利要求3所述的电控分层进气化油器，其特征是；如上所述的电控双层化油器，它的燃油供给可以是真空雾化式，还可以是用步进电机带动齿轮泵、叶片泵和螺杆泵等液压泵向化油器供油，并用多孔喷油槽雾化。

10、如权利要求3所述的分层燃烧，其特征是：它在发动机的进气道里有新鲜空气歧管和混合进气歧管与分层进气化油器相连接分层进气，进气门和排气门可以是直置，也可以是斜置，在活塞上有燃烧室，火花塞在燃烧室中点燃浓混合气，活塞可以是平顶，但以圆锥顶较好；当燃料是气体时，气体和燃气直接从双层进气歧管吸入气缸混合，根据新鲜空气流量确定燃气电控阀的开启时间，开启大小或压力高低，高压气体燃料使充气量大，分层进气容易点火。