TW201940792A - 具有用於內燃機的改進型汽化器之燃料供應系統、內燃機以及相關機動車輛 - Google Patents

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Abstract

一種用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，包括：一主供應導管(12)以及一額外空氣導管(28)。主供應導管(12)提供有一汽化器(20)之一節流閥(16)，配置以提供一空氣/燃料混合物至內燃機(8)。額外空氣導管(28)提供有一第二閥(32)，配置以提供一額外部分空氣至內燃機(8)。其中第二閥(32)係藉由在節流閥(16)下游之主供應導管(12)中之壓力及/或藉由節流閥(16)之位置所控制。

Description

具有用於內燃機的改進型汽化器之燃料供應系統、內燃機以及相關機動車輛
本發明係有關於一種具有用於內燃機的改進型汽化器之燃料供應系統、一種包括燃料供應系統之內燃機以及一相關機動車輛。
眾所周知，不論是否為二行程或四行程，儘管使用了觸媒劑及特定火花提前映射(spark advance mapping)，具有汽化器之內燃機是難以微調且承受污染排放物等問題。
二行程內燃機中具有特別高的污染排放物，特別是在沒有一有效燃燒室(靜止(quiescent)燃燒室)之二行程內燃機，亦即，沒有“壓擠(squish)”區域且其無法使用截止(cut-off)系統，油會與氧化空氣(oxidizing air)一起懸浮。
實質上由於未燃燒的油及碳氫化合物所造成的污染排放物在加速器之釋放步驟中是特別的高。確切地，在這些狀況下，由於缺乏截止閥，汽化器容許吸入藉由活塞所產生之低壓(depression)所吸引(drawn)之燃料，而此燃料混合於潤滑油。
因此，一油及燃料懸浮物可建立在實質上缺少或具有少許氧化劑(亦即，空氣)之一環境中，此懸浮物經由內燃機排氣管噴射，如此顯著地增加污染排放物。
再者，隨著時間，未燃燒碳氫化合物及油傾向於污染通常使用在排氣管上游之觸媒裝置，因此在所有操作狀況下影響或危及其操作且更是增加內燃機之污染排放物。
如所示，此一現象特別是發生在汽油控制的釋放步驟中，如果藉由突然地關閉，汽化器之節流閥建立一強大低壓，此低壓將一增量的未燃燒燃料及油吸引至燃燒室中。
到目前為止，藉由將汽化器供給切換為電子噴射中之一者時，實質上解決了這些缺點，電子噴射容許在汽油之釋放狀況下進行一快速且有效的截止。
然而，由於切換為顯著地較為複雜的噴射供給，因此此解決方案增加了整體成本。
因此，不需將汽化器切換為噴射供給，需要解決參考習知技術中所提及之缺點及限制，藉以限制內燃機之燃料供應系統之成本及建構複雜度。
此一需求藉由根據申請專利範圍第1項之用於內燃機之一種燃料供應系統、根據申請專利範圍第14項之一種內燃機及根據申請專利範圍第15項之一種機動車輛而滿足。
參考上述圖式，根據本發明之用於內燃機8之一燃料供應系統之一整體示意圖是整體地指示為4。
為了本發明之目的，值得注意的是內燃機一詞是以廣義方式而考量，包括任何引擎類型或構造、包括兩行程及四行程吸熱引擎(endothermic engines)種類中之鄂圖循環(Otto cycle)與狄塞爾循環(Diesel cycle)兩者以及旋轉式引擎(汪克爾(Wankel))。
再者，引擎的類型與可安裝引擎之車輛的類型完全無關。
如所述，經由本發明解決了以一汽化器所供應之機動車輛的特定優點，其特徵為污染排放物之重大限制，但其在任何情況下仍是可應用在汽車、總的來說是工業車輛及機動車輛、引擎發電機、鏈鋸、割草機及類似物。
摩托車一詞意指具有至少兩個輪子(即一前輪及一後輪)之一運動摩托車。因此，三輪摩托車亦落入於此一定義中，例如，舉例來說，位在前軸之兩成對導向輪及位在後軸之一驅動輪之摩托車，而且此摩托車亦可包括位在前軸之一導向輪及位在後軸之兩個驅動輪。最後，在前軸具有兩個輪子及在後軸具有兩輪子之所謂的四輪摩托車是落入於此摩托車之定義中。
根據本發明之用於內燃機8之燃料供應系統4包括提供有一汽化器20之一節流閥16之一主供應導管12，汽化器20配置以提供一空氣/燃料混合物至內燃機。
值得注意的是，節流閥16意指適於調整主供應導管12之導管寬度之任何類型的遮閉裝置，節流閥16被插置於主供應導管12中；為了此目的，可使用藉由一轉動板狀元件所形成之一典型節流閥16及適合此目的之更多裝置(例如，舉例來說，截斷閥(guillotine valve)、扇形閥(sector valve)等)。
此外，汽化器20的概念也是以廣義方式意圖包括可適於將空氣流混合於燃料流(例如，舉例來說，汽油)之任何裝置。因此，汽化器20可具有任何形狀及尺寸，可整體機械化或亦提供自動化(autimatisms)及對其調整的電子零件。
主供應導管12便利地連接至內燃機8；舉例來說，當典型地發生在行程引擎2時，主供應導管12直接導向一燃燒室24內及/或一泵浦箱26內，藉此供應內燃機8之至少一汽缸29。
以已知方式將一主空氣過濾器27較佳地安排在節流閥16上游之主供應導管12之上。
燃料供應系統4更包括提供有一第二閥32之一額外空氣導管28，第二閥32配置以提供一額外部分空氣至內燃機8。
特別地，額外空氣導管28之空氣係被輸送至內燃機8。根據一可能的實施例，額外空氣導管28之空氣可被送至內燃機8之曲柄箱室(crankcase chamber)內或亦可被直接送至泵浦箱26內。
如第2圖所示，額外空氣導管28之空氣可在節流閥16下游及燃燒室24之輸入上游與來自主供應導管12空氣混合。
舉例而言，額外空氣導管28可連接至安排在節流閥16下游之主供應導管12之一部分，藉此將一額外空氣流輸送至燃燒室24內。
有利地是，如後續較佳的說明，基於位在節流閥16下游之主供應導管12中之壓力及/或藉由節流閥16之位置而控制第二閥32。
值得注意的是，後續在說明書中所表達的“下游”及/或“上游”是經常參考內燃機8內之空氣的自然吸入流而考慮；因此，“上游”側經常是在空氣過濾器側或在任何情況下是在燃料供應系統4中之空氣輸入側，而“下游”側經常朝向燃燒室24側且通常是在內燃機8側。
額外空氣導管28提供有其本身之一空氣過濾器36，空氣過濾器36安排於第二閥32上游；有利地是，額外空氣導管28是分離於主供應導管12之主空氣過濾器27。由於此分離，此兩導管就流體動力學觀點而言不相互影響。特別是在汽油控制之釋放步驟中，由於在主供應導管12與額外空氣導管28之間之上游處的流體分離，此容許額外空氣導管28改進內燃機8之操作狀況。
根據一可能的實施例，第二閥32係經由一分導管40而流體連接至主供應導管12，使得進入主供應導管12之壓力直接作用在第二閥32。
較佳地，為了此目的將第二閥32安排接近於節流閥16及導管12，以最小化經由分導管40負載損失(losses of load)。
值得注意的是，第二閥32不容許主供應導管12與額外空氣導管28之間之空氣質量之直接交換。
換言之，當也提供第二閥32時，分導管40不容許主供應導管12與額外空氣導管28之間之空氣質量的直接交換，而只是作為經由分導管40使得節流閥16之低壓下游(特別是後者在關閉的狀況下)可影響第二閥32，因此造成第二閥32開啟且因此容許額外空氣流之通行。
因此，第二閥32可做為經由主供應導管12中之一低壓所控制之一真空閥，並且舉例來說，第二閥32可為一隔膜閥(membrane valve)。
如所示，節流閥16與第二閥32可相互機械連接，藉此根據節流閥16之位置而開啟/關閉額外空氣導管28。
此機械連接導致不再需要分導管40，然而可保留分導管40以容許第二閥32之位置之一雙重控制。
在節流閥16與第二閥32之間的直接機械連接的情況下，第二閥32之操作係為一機械類型，但在任何情況下，第二閥32是相關於節流閥16下游之主供應導管12中之壓力。確切地，主供應導管12中之節流閥16的實體位置是在相同節流閥16之下游處創立了對應壓力值。
較佳地，燃料供應系統4被校準，使得當節流閥16為關閉時，第二閥32被開啟以允許空氣流，例如在燃燒室24中得到具有介於14.3與14.7之間之一滴定度(titre)之空氣與燃料之一混合物。
根據一可能的實施例，燃料供應系統4包括自額外空氣導管28分支之一旁通導管44。
此旁通導管44容許又一額外空氣流之吸入，此又一額外空氣流並不承受第二閥32之作用；換言之，旁通導管44之分支發生在第二閥32之下游。因此，藉由旁通導管44所吸入之空氣在燃燒室24內建立了一連續儘管有限的流動，此流動作為抑制內燃機8之脈動(pulsation)。
旁通導管44之一入口48可依次連接至主空氣過濾器27，藉以接收主空氣過濾器27所過濾之空氣。
特別地，旁通導管44係將主空氣過濾器27連接於主供應導管12(第2圖)或將主空氣過濾器27連接至燃燒室24內或泵浦箱26內(第1圖)。因為旁通導管44為額外空氣導管28之一分支，旁通導管44定義了主空氣過濾器27與主供應導管12之間或主空氣過濾器27與燃燒室24之間的一直接通道。由於此配置，旁通導管44容許朝向內燃機之一空氣之直接環流(circulation)，當第二閥32或節流閥16發生故障時是方便校準的。
既使是在一縮減負荷下，上述方式容許內燃機連續地運作。
建設性地，額外空氣導管28定義一分導管，此分導管截斷旁通導管44。因此，旁通導管44係分隔於第二閥32，第二閥32係沿著額外空氣導管28而被提供。以此方式，旁通導管44是獨立於第二閥32。在所述的閥之其中一或二者故障的情況下，來自主空氣過濾器27之空氣流直接流入旁通導管44，此旁通導管44截斷主供應導管12或曲柄室，使得空氣流供應至內燃機。
藉由所述內容可察知，本發明容許克服已知技術中之缺點。
特別地，由於使用額外空氣導管28，一適當空氣流可提供至內燃機(亦可在釋放步驟中)，藉此容許在加速器之釋放步驟中使燃燒室24中或泵浦箱26中之吸入氣體與油之燃燒。
在燃燒室24或泵浦箱26中所建立的低壓係在節流閥16下游處之部分的主供應導管12產生了一低壓。雖然節流閥16是關閉的，此低壓容許第二閥32的開啟，藉此容許空氣流輸入至燃燒室24內或泵浦箱26內。因此，所接收之空氣流的氧氣結合燃燒室24中或泵浦箱26中之未燃燒的碳氫化合物而燃燒。
藉此，顯著的降低在加速器之所有釋放步驟中之污染排放物。藉此，亦可避免廢氣系統之過大觸媒劑(未圖示)及其過量過度加熱。
在內燃機之標準操作狀況下，亦即，在恆定汽油及/或加速步驟中，額外空氣導管28不輸送任何額外空氣流且因此不會修改內燃機之操作狀況。
當提供旁通導管時，旁通導管不僅在釋放步驟中提供額外空氣流至內燃機，而是可經常提供額外空氣流至內燃機。
此縮減的額外流動是作為根據內燃機之所有操作狀況而調整汽化器之操作，包括例如溫度及大氣壓力之邊界條件。換言之，當邊界條件改變時，額外空氣流使汽化器較不敏感，並且因此使內燃機的操作較為規律。
因此，於汽油的關閉步驟中，本發明容許觸媒經常保持進給，亦即，正確地供應，藉以獲得一有效觸媒轉換。
確切地，如果在關閉汽油的時，額外空氣流與泵浦箱中之油及燃料剩餘物混合，只要內燃機之轉數不再足以產生保持開啟低壓(膜)閥之低壓時，燃燒室在汽油控制之釋放步驟中也維持啟動。
有利地是，第二閥(例如低壓閥)的操作是自動的但卻是機械類型，亦即第二閥藉由內燃機之操作所自然地管理，且因此其不需要昂貴及複雜的操作/致動控制。
在由於節流閥形成的節流後而根據在主供應導管12中所自然地建立的低壓下，以及更容易地藉由節流閥之轉動與第二閥之位置之間的機械連接，而可發生自動化。
結果是一顯著的建構及調整簡化。
有利地是，主供應導管12與額外空氣導管28不是經由相同的過濾箱吸入空氣，而是經由兩個分離的空氣供應而吸入空氣。特別地，主供應導管12經由主空氣過濾器吸入空氣，而額外空氣導管經由其本身的第二空氣過濾器吸入空氣。藉此，經由主供應導管12供氣之供應系統不受到內燃機之脈動所影響。
本發明之燃料供應系統是可負擔的，使得且容許最佳化汽化器的操作，在加速器之釋放步驟中亦可最佳化，因此可顯著地降低此類電晶體中的污染排放物。
在符合於附帶且特定需求之目的下，熟於此技藝者可對於上述燃料供應系統及引擎進行許多的改變及轉化，而全部都包括後附之申請專利範圍所界定之本發明之範圍內。
4‧‧‧燃料供應系統
8‧‧‧內燃機、引擎
12‧‧‧主供應導管
16‧‧‧節流閥
20‧‧‧汽化器
24‧‧‧燃燒室
26‧‧‧泵浦箱
27‧‧‧主空氣過濾器
28‧‧‧額外空氣導管
29‧‧‧汽缸
32‧‧‧第二閥
36‧‧‧空氣過濾器
40‧‧‧分導管
44‧‧‧旁通導管
48‧‧‧入口
本發明之更多特徵及優點將經由其以下較佳且非限制實施例之說明而更易理解，其中： 第1圖表示根據本發明之一第一實施例之用於內燃機之一燃料供應系統之一示意圖。 第2圖表示根據本發明之一第二實施例之用於內燃機之一燃料供應系統之一示意圖。 以下所述實施例中相同的元件或部分的元件將會使用相同數字來指示。

Claims (13)

  1. 一種用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，包括： 一主供應導管(12)，提供有一汽化器(20)之一節流閥(16)，配置以提供一空氣/燃料混合物至該內燃機(8)之一燃燒室(24)； 一附加空氣導管(28)，提供有一第二閥(32)，配置以提供一額外部分空氣至該內燃機(8)； 其中該第二閥(32)係藉由在該節流閥(16)下游之該主供應導管(12)中之壓力及/或藉由該節流閥(16)之位置所控制； 其中提供有自該額外空氣導管(28)所分支之一旁通導管(44)，其中該旁通導管(44)之一入口(48)係連接至一主空氣過濾器(27)，且該旁通導管(44)之一相對端部係直接連接至該主供應導管(12)或該燃燒室(24)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該主空氣過濾器(27)係安排在該節流閥(16)上游之該主供應導管(12)上。
  3. 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該額外空氣導管(28)提供有其本身之一空氣過濾器(36)，該空氣過濾器(36)係安排於該第二閥(32)上游。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該第二閥(32)係經由一分導管(40)而流體連接至該主供應導管(12)，使得進入該主供應導管(12)之該壓力係直接作用在該第二閥(32)。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該額外空氣導管(28)之該空氣係被輸送至該內燃機(8)之一曲柄箱室(24)之中。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該額外空氣導管(28)係連接至安排在該節流閥(16)下游之該主供應導管(12)之一部分，藉此將額外質量流動輸送至該燃燒室(24)內。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該第二閥(32)係安排在該節流閥(16)及/或該主供應導管(12)的附近。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該第二閥(32)藉由在該主供應導管(12)中之一低壓所控制之一真空閥。
  9. 如申請專利範圍第8項之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該真空閥為一隔膜閥，該隔膜閥不容許在該主供應導管(12)與該額外空氣導管(28)之間之空氣質量之直接交換。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該系統被校準，使得當該節流閥(16)關閉時，該第二閥(32)被開啟以允許一空氣流，藉以得到具有介於14.3與14.7之間之一滴定度之空氣與燃料之一混合物。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之用於內燃機(8)之燃料供應系統(4)，其中該第二閥(32)係機械連接至該節流閥(16)，藉此根據該節流閥(16)之位置，以開啟/關閉該額外空氣導管(28)。
  12. 一種內燃機(8)，包括如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之燃料供應系統(4)，該燃料供應系統(4)進給該內燃機(8)之至少一汽缸(29)。
  13. 一種機動車輛，包括如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之燃料供應系統(4)及/或如申請專利範圍第12項之內燃機(8)。
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