專利名稱：一種化油器控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化油器控制方法及應用該方法的化油器。
化油器是汽油發(fā)動機主要的燃油供給系統(tǒng)，它對燃料經(jīng)濟性和排氣污染有重要的影響，同時，它決定了混合氣成份，對燃燒過程有決定性影響?；推饔袡C械化油器和電控化油器兩種，機械化油器的控制方法有調(diào)節(jié)喉管真空度的補償系統(tǒng)，還有和電控化油器一樣的滲入空氣的補償系統(tǒng)。參閱北京理工大學出版社1996年出版的《汽車化油器原理構(gòu)造與調(diào)整》一書的第37-40頁，但在環(huán)保節(jié)能的今天，現(xiàn)有技術己不能滿足工業(yè)要求，所以電噴系統(tǒng)雖然昂貴，但越來越普及。
本發(fā)明的目的是采用新的機電液一體化技術提高燃油輸出精度，滿足發(fā)動機不同工況需要，克服化油器的缺陷和局限，使不同工況的空燃比達到最佳值，減少排污，同時對《一種化油器》(申請?zhí)?81090.2)和《一種可控氣道》(申請?zhí)?1233660.2)進一步改進。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，在化油器的進氣口有可變空氣量孔，孔中有精密移動的控制閥控制空氣量孔開度，并在不同工況下由傳感器檢測并由計算機計算后控制閥移動，改變空氣量孔開度和燃油輸出量，最終決定空燃比，在關機，超速，減速，強制怠速，熱怠速，限制最高轉(zhuǎn)速時全開空氣量孔，同時切斷燃油供給，并在工況恢復正常時或轉(zhuǎn)速降到怠速時自動恢復供油，加速工況時關小空氣量孔增加供油，還可以用電控閥代替加速泵加濃，本方法可用于改進上述化油器，傳統(tǒng)化油器和應用于新的化油器。
本發(fā)明改進《一種化油器》和《一種可控氣道》的方案是在氣道中左右移動的控制板不再控制空氣量孔，計算機依據(jù)程序通過電控閥控制空氣量孔開度，并通過傳感器反饋的信號修改空氣量孔開度，在關機，超速，減速，強制怠速，熱怠速，限制最高轉(zhuǎn)速時全開空氣量孔，同時切斷燃油供給，并在工況恢復正常時或轉(zhuǎn)速降到怠速時自動恢復供油，加速工況時關小空氣量孔增加供油，氣道中的葉片同時也是空氣流量計，并用平衡塊葉片的偏心重。
本發(fā)明較好的化油器方案是電控化油器氣道中有文氏管喉口，喉口中有園環(huán)多孔噴油槽，提供濃混合氣，化油器一側(cè)有新鮮空氣氣道，該氣道中任意位置有節(jié)氣門有利于利用諧波增壓和進氣慣性增壓以增加進氣量，起動時該節(jié)氣門關閉，由化油器提供濃混合氣起動，起動后節(jié)氣門微開，電控的化油器降低混合氣濃度，此時新鮮空氣和混合氣分別進入氣缸分層燃燒，開大新鮮空氣節(jié)氣門轉(zhuǎn)速升高，此時大部分新鮮空氣進入氣缸，化油器喉口處增加的空氣流量由于喉口節(jié)流增加很小，可以近似的認為喉口恒壓，電控化油器通過空氣流量計自動匹配分層燃燒的混合氣，通過雙層進氣管進入四沖程發(fā)動機分層燃燒，新鮮空氣氣道的進氣口位于氣缸的外側(cè)部分，使進入氣缸的新鮮空氣流向氣缸的外側(cè)和下層，而化油器提供的濃混合氣則流向氣缸的中心和上層，形成分層燃燒，廢氣通過新鮮空氣氣管進入發(fā)動機降低排放污染。
在高溫環(huán)境下使用的化油器技術解決方案是化油器的浮子室是雙層的，燃油泵輸出的燃油一部分進入浮子室，一部分克服恒壓閥的阻力經(jīng)浮子室的夾層回流到油箱。
如上所述的計算機自動控制系統(tǒng)，它能根據(jù)程序確定空氣量孔開度，同時也能根據(jù)傳感器檢測的參數(shù)修正空氣量孔的開度，它的功能足夠強大時，具有學習功能和應激(維修)狀態(tài)功能，當改變其程序時，能滿足同一發(fā)動機不同輸出，調(diào)節(jié)拉伐爾節(jié)流噴嘴和喉口的相對位置，配合修改后的程序，能滿足不同發(fā)動機的要求，因此，一些相近排量的發(fā)動機可以共同用一個標準的化油器，如摩托車發(fā)動機從48毫升到150毫升共用一個標準化油器，如果化油器部分采用上述《一種化油器》所述的改進后的化油器更能自動滿足不同排量發(fā)動機要求，化油器上受計算機控制的閥，它是由直線步進電動機，伺服閥，伺服電動機，步進電動機及直線轉(zhuǎn)換機構(gòu)帶動在閥座孔中作往復直線運動，在運動中錐形閥改變空氣量孔開度，并用閥桿上的環(huán)形槽切斷或開通燃油供給，并在必要時作為加速泵提供額定燃油。
上述多孔噴油槽，當微孔直徑大于0.5毫米時，作用效果不是很顯著，當微孔直徑在0.1-0.5毫米時，有明顯的作用，當孔徑在0.01-0.1毫米，特別是0.01-0.05毫米時，效果最好，但孔徑小在高溫時易焦化堵塞，低溫時易結(jié)冰堵塞，影響其使用，因此，用超聲波作用于微孔板，使微孔板具有自潔功能，同時破壞油分子璉，燃油更易汽化，用微孔板過濾浮子室的燃油，可減少多孔噴油槽的堵塞，因此，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低，也能得到良好的霧化效果，可不需要阻風門幫助起動。
如上所述的雙層進氣歧管，它們是一個整體或分別制成后固接在一起，小氣道可以在大氣道內(nèi)，也可以是并排通向內(nèi)燃機進氣門處，小氣道只用來提供燃料，大氣道提供新鮮空氣和循環(huán)廢氣，所有氣體都要計量，它的進氣比例由兩根進氣歧管面積來確定，或由氣管中兩個閥的相互開度確定，由于喉口對空氣的阻力，新鮮空氣的增量總是大于混合氣的增量，因此充氣效率高，能滿足所有在缸外混合可燃氣缸內(nèi)分層燃燒的發(fā)動機，而且特適用于增壓發(fā)動機，增壓時新鮮空氣增壓提高效率，化油器不增壓穩(wěn)定燃油供給，在多缸發(fā)動機的各工況中，可以通過關閉部分氣缸實現(xiàn)滿負荷運轉(zhuǎn)，它是在小氣道通往各氣缸的支氣道中有電控閥，電控系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機負荷開關各支氣道中的電控閥，電控系統(tǒng)同時控制空氣量孔開度大小改變供油量，并最終關閉化油器的供油系。
如上所述的電控分層進氣化油器，如果用于既有液體燃料又有燃氣的雙燃料發(fā)動機，一種方案是在小氣道喉口后有燃氣閥控制燃氣通道和混合腔相連提供燃氣；一種方案是將拉伐爾節(jié)流噴嘴和電控閥或電動機相連，當轉(zhuǎn)換為燃氣時，電控閥或電動機推動拉伐爾節(jié)流噴嘴堵住喉口，然后再由壓力比例閥控制的燃氣進入小氣道，由大氣道中的節(jié)氣門提供新鮮空氣和循環(huán)廢氣，如果只有氣體燃料，可以用新鮮空氣歧管提供新鮮空氣，混合進氣歧管與壓力此例閥相連提供高壓燃氣。
如上所述的電控雙層化油器，它的燃油供給可以是真空霧化式，還可以是用步進電機帶動齒輪泵、葉片泵和螺桿泵等液壓泵向化油器供油，并用多孔噴油槽霧化。
如上所述的雙層進氣歧管分層進氣，它在發(fā)動機的進氣道里有新鮮空氣歧管和混合進氣歧管與分層進氣化油器相連接，進氣門和排氣門可以是直置，也可以是斜置，在活塞上有燃燒室，火花塞在燃燒室中點燃濃混合氣，活塞可以是平頂，但以圓錐頂較好；當燃料是氣體時，氣體和燃氣直接從雙層進氣歧管吸入氣缸混合，根據(jù)新鮮空氣流量確定燃氣電控閥的開啟時間，開啟大小或壓力高低，高壓氣體燃料使充氣量大，分層進氣容易點火。
本發(fā)明的優(yōu)點是將空氣量孔和怠速空氣量孔合并成一個可變空氣量孔，并由電控系統(tǒng)改變其開度，能精確的改變空燃比，消除怠速返流及空氣由主供油系滲入怠速系的影響，并較好地解決了化油器熱滲問題，采用微孔噴油槽和超聲波霧化，使化油器低速也能霧化良好，采用雙層進氣歧管和分層燃燒技術，在多缸發(fā)動機時，可以通過關閉部分氣缸實現(xiàn)滿負荷運轉(zhuǎn)，降低了燃油消耗，更精簡了燃氣發(fā)動機的控制系統(tǒng)，同時功能集成降低了成本，優(yōu)化了設計。
以下結(jié)合附圖進一步說明附

圖1是本方法改進傳統(tǒng)化油器的示意圖。
附圖2是應用本方法的分層進氣化油器示意圖。
附圖3是雙層進氣歧管分層進氣示意圖。
如附圖1所示的化油器，它由化油器本體1，自動控制閥和浮子室組成，化油器是平吸式，也可以是上吸式或下吸式，在化油器本體1的氣道中有文氏管喉口2，喉口是單喉管或多重喉口，噴油孔和怠速噴油孔10可以是傳統(tǒng)的，但最好是文氏管喉口2上有環(huán)形槽21，其上有有微孔22對乳化后的燃油過濾細化，同時有超聲波發(fā)生器23對文氏管喉口產(chǎn)生強迫振動，燃油穿過微孔22時再進一步細化，當氣道中的節(jié)氣門13開啟后，霧化后的燃油進入混合腔混合。在化油器本體1下固接有自動控制閥，它在閥座15的一側(cè)有執(zhí)行元件14帶動滑閥16在閥座15的孔中左右移動，滑閥16的前端是錐形，它在空氣量孔18中移動時開關空氣量孔18，起動時空氣量孔18開度很小，起動后滑閥16后退，空氣量孔18開度增大，供油減少，滿足怠速要求，當轉(zhuǎn)速升高到怠速返流時，再關小空氣量孔18，克服怠速返流造成的影響，當滿負荷時，關小空氣量孔18提供功率混合氣，加速時，滑閥16快速移動關小空氣量孔18，在關小空氣量孔18的同時，軸肩將燃油壓入噴油槽4，其加速特性和膜片式加速泵相同，移動量的多少決定了加速供油量，移動量受環(huán)境溫度控制，溫度越高，加油量就越少。發(fā)動機在關機，減速，強制怠速，限制最高轉(zhuǎn)速，自動穩(wěn)定怠速時，全開空氣量孔18，同時切斷供油系3和燃油泵輸往浮子室的燃油4，5，并在工況恢復正?；蜣D(zhuǎn)速降低到怠速時，自動調(diào)整空氣量孔18的開度，恢復供油。如果化油器工作環(huán)境溫度較高，將化油器的浮子室設計為雙層，多余的燃油克服恒壓閥的阻力從浮子室6和內(nèi)膽7之間的夾層回流到燃油箱防止熱滲，在內(nèi)膽7里還有微孔過濾板8過濾進入供油系的燃油。在開環(huán)時，可以通過調(diào)節(jié)空氣量孔螺釘20和節(jié)氣門開度來控制怠速；在閉環(huán)時通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門13開度來實現(xiàn)，控制系統(tǒng)根據(jù)空氣流量決定空氣量孔開度，改變供油。空氣量孔螺釘20可修正閥的裝配精度。
如附圖2所示的分層進氣化油器，它省去和圖1相同的浮子室和自動控制閥部分，它由化油器本體1、小氣道2、拉伐爾節(jié)流噴嘴3、超聲波發(fā)生器4、大氣道5、控制閥6、執(zhí)行元件7、通氣孔8、喉口9、節(jié)氣門10，浮子室和自動控制閥組成，在化油器本體1上有大小不同的二個氣道，在小氣道2內(nèi)有喉口9霧化燃油，喉口9上有微孔對燃油過濾細化，并有超聲波發(fā)生器4對喉口9產(chǎn)生強迫振動，當燃油穿過微孔時，振動使其進一步細化。大氣道5內(nèi)的節(jié)氣門10在起動時是關閉的，小喉口處的空氣流速很快，能較好的霧化燃油，同時氣道表面積小，燃油沾附的可能性也小，發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到怠速后，在大氣道5內(nèi)任意位置的節(jié)氣門10微開，節(jié)氣門10的位置有利于諧波增壓或慣性增壓，大氣道5提供的新鮮空氣形成分層進氣穩(wěn)定怠速，推動節(jié)氣門10微動可以是雙金屬片，也可以是伺服執(zhí)行機構(gòu)，但在有空調(diào)設備或低溫快怠速時，伺服執(zhí)行機構(gòu)更好一點，比旁通式快怠速閥結(jié)構(gòu)更簡單，如果在喉口前有可調(diào)節(jié)的拉伐爾節(jié)流噴嘴了，改變它和喉口的位置，就改變了喉口的通氣面積，配合不同的控制程序，就可以用一個化油器滿足多種排量的發(fā)動機。通氣孔8是為空氣量孔提供新鮮空氣的。
如附圖3所示的雙層進氣歧管分層進氣示意圖，它是一個發(fā)動機簡圖，在發(fā)動機的進氣道里有新鮮空氣歧管1和混合進氣歧管2與圖2所示的分層進氣化油器相連接，進氣門3和排氣門4可以是直置，也可以是斜置，在活塞5上有燃燒室6，火花塞7在燃燒室6中點燃濃混合氣，活塞5可以是平頂，但以圓錐頂較好。當燃料是氣體時，氣體和燃氣直接從雙層進氣歧管吸入氣缸混合，根據(jù)新鮮空氣流量確定燃氣電控閥的開啟時間，開啟大小或壓力高低，這樣相對于三閥聯(lián)動來說，結(jié)構(gòu)要簡單得多，而且高壓氣體燃料使充氣量大，分層進氣容易點火。
在具體實施時，電控分層進氣化油器如果用于既有液體燃料又有燃氣的雙燃料發(fā)動機，一種方案是在小氣道喉口后有燃氣閥控制燃氣通道和混合腔相連提供燃氣；一種方案是將拉伐爾節(jié)流噴嘴和電控閥或電動機相連，當轉(zhuǎn)換為燃氣時，電控閥或電動機推動拉伐爾節(jié)流噴嘴堵住喉口，然后再由壓力比例閥控制的燃氣進入小氣道，由大氣道中的節(jié)氣門提供新鮮空氣和循環(huán)廢氣。如果只有氣體燃料，可以用新鮮空氣歧管提供新鮮空氣，混合進氣歧管與壓力此例閥相連提供高壓燃氣。加速工況時關小空氣量孔增加供油，可以用加速泵加油，還可以用電控閥代替加速泵加濃。隨著科技進步，化油器除了金屬外，將越來越多的使用工程塑料和納米塑料，如化油器的拉伐爾節(jié)流噴嘴，大氣道和浮子室外殼，浮子室內(nèi)膽用鋁片沖壓成型，焊在外殼上。
權利要求
1.一種化油器控制方法，其特征是；在化油器的進氣口有可變空氣量孔，孔中有精密移動的控制閥控制空氣量孔開度，并在不同工況下由傳感器檢測并由計算機計算后控制閥移動，改變空氣量孔開度和燃油輸出量，最終決定空燃比，在關機，超速，減速，強制怠速，熱怠速，限制最高轉(zhuǎn)速時全開空氣量孔，同時切斷燃油供給，并在工況恢復正常時或轉(zhuǎn)速降到怠速時自動恢復供油，加速工況時關小空氣量孔增加供油，還可以用電控閥代替加速泵加濃，本方法可用于改進傳統(tǒng)化油器和應用于新的化油器。
2.一種化油器，其特征是；用化油器控制方法改進《一種化油器》和《一種可控氣道》的方案是，在氣道中左右移動的控制板不再控制空氣量孔，計算機依據(jù)程序通過電控閥控制空氣量孔開度，并通過傳感器反饋的信號修改空氣量孔開度，在關機，超速，減速，強制怠速，熱怠速，限制最高轉(zhuǎn)速時全開空氣量孔，同時切斷燃油供給，并在工況恢復正常時或轉(zhuǎn)速降到怠速時自動恢復供油，加速工況時關小空氣量孔增加供油，氣道中的葉片同時也是空氣流量計，并用平衡塊葉片的偏心重。
3.一種化油器，其特征是；電控化油器氣道中有文氏管喉口，喉口中有園環(huán)多孔噴油槽，提供濃混合氣，化油器一側(cè)有新鮮空氣氣道，該氣道中任意位置有節(jié)氣門有利于利用諧波增壓和進氣慣性增壓以增加進氣量，起動時該節(jié)氣門關閉，由化油器提供濃混合氣起動，起動后節(jié)氣門微開，電控的化油器降低混合氣濃度，此時新鮮空氣和混合氣分別進入氣缸分層燃燒，開大新鮮空氣節(jié)氣門轉(zhuǎn)速升高，此時大部分新鮮空氣進入氣缸，化油器喉口處增加的空氣流量由于喉口節(jié)流增加很小，可以近似的認為喉口恒壓，電控化油器通過空氣流量計自動匹配分層燃燒的混合氣，通過雙層進氣管進入四沖程發(fā)動機分層燃燒，新鮮空氣氣道的進氣口位于氣缸的外側(cè)部分，使進入氣缸的新鮮空氣流向氣缸的外側(cè)和下層，而化油器提供的濃混合氣則流向氣缸的中心和上層，形成分層燃燒，廢氣通過新鮮空氣氣管進入發(fā)動機降低排放污染。
4.一種化油器，其特征是；在高溫環(huán)境下使用時化油器的浮子室是雙層的，燃油泵輸出的燃油一部分進入浮子室，一部分克服恒壓閥的阻力經(jīng)浮子室的夾層回流到油箱。
5.如權利要求1所述的計算機自動控制系統(tǒng)，其特征是；它能根據(jù)程序確定空氣量孔開度，同時也能根據(jù)傳感器檢測的參數(shù)修正空氣量孔的開度，它的功能足夠強大時，具有學習功能和應激(維修)狀態(tài)功能，當改變其程序時，能滿足同一發(fā)動機不同輸出，調(diào)節(jié)拉伐爾節(jié)流噴嘴和喉口的相對位置，配合修改后的程序，能滿足不同發(fā)動機的要求，因此，一些相近排量的發(fā)動機可以共同用一個標準的化油器，如摩托車發(fā)動機從48毫升到150毫升共用一個標準化油器，如果化油器部分采用上述《一種化油器》所述的改進后的化油器更能自動滿足不同排量發(fā)動機要求，化油器上受計算機控制的閥，它是由直線步進電動機，伺服閥，伺服電動機，步進電動機及直線轉(zhuǎn)換機構(gòu)帶動在閥座孔中作往復直線運動，在運動中錐形閥改變空氣量孔開度，并用閥桿上的環(huán)形槽切斷或開通燃油供給，并在必要時作為加速泵提供額定燃油。
6.如權利要求23所述的多孔噴油槽，其特征是；多孔噴油槽微孔直徑大于0.5毫米時，作用效果不是很顯著，當微孔直徑在0.1-0.5毫米時，有明顯的作用，當孔徑在0.01-0.1毫米，特別是0.01-0.05毫米時，效果最好，但孔徑小在高溫時易焦化堵塞，低溫時易結(jié)冰堵塞，影響其使用，因此，用超聲波作用于微孔板，使微孔板具有自潔功能，同時破壞油分子璉，燃油更易汽化，用微孔板過濾浮子室的燃油，可減少多孔噴油槽的堵塞，因此，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低，也能得到良好的霧化效果，可不需要阻風門幫助起動。
7.如權利要求3所述的雙層進氣歧管，其特征是；如上所述的雙層進氣歧管，它們是一個整體或分別制成后固接在一起，小氣道可以在大氣道內(nèi)，也可以是并排通向內(nèi)燃機進氣門處，小氣道只用來提供燃料，大氣道提供新鮮空氣和循環(huán)廢氣，所有氣體都要計量，它的進氣比例由兩根進氣歧管面積來確定，或由氣管中兩個閥的相互開度確定，由于喉口對空氣的阻力，新鮮空氣的增量總是大于混合氣的增量，因此充氣效率高，能滿足所有在缸外混合可燃氣缸內(nèi)分層燃燒的發(fā)動機，而且特適用于增壓發(fā)動機，增壓時新鮮空氣增壓提高效率，化油器不增壓穩(wěn)定燃油供給，在多缸發(fā)動機的各工況中，可以通過關閉部分氣缸實現(xiàn)滿負荷運轉(zhuǎn)，它是在小氣道通往各氣缸的支氣道中有電控閥，電控系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機負荷開關各支氣道中的電控閥，電控系統(tǒng)同時控制空氣量孔開度大小改變供油量，并最終關閉化油器的供油系。
8.如權利要求3所述的電控分層進氣化油器，其特征是；如上所述的電控分層進氣化油器，如果用于既有液體燃料又有燃氣的雙燃料發(fā)動機，一種方案是在小氣道喉口后有燃氣閥控制燃氣通道和混合腔相連提供燃氣；一種方案是將拉伐爾節(jié)流噴嘴和電控閥或電動機相連，當轉(zhuǎn)換為燃氣時，電控閥或電動機推動拉伐爾節(jié)流噴嘴堵住喉口，然后再由壓力比例閥控制的燃氣進入小氣道，由大氣道中的節(jié)氣門提供新鮮空氣和循環(huán)廢氣，如果只有氣體燃料，可以用新鮮空氣歧管提供新鮮空氣，混合進氣歧管與壓力此例閥相連提供高壓燃氣。
9.如權利要求3所述的電控分層進氣化油器，其特征是；如上所述的電控雙層化油器，它的燃油供給可以是真空霧化式，還可以是用步進電機帶動齒輪泵、葉片泵和螺桿泵等液壓泵向化油器供油，并用多孔噴油槽霧化。
10.如權利要求3所述的分層燃燒，其特征是它在發(fā)動機的進氣道里有新鮮空氣歧管和混合進氣歧管與分層進氣化油器相連接分層進氣，進氣門和排氣門可以是直置，也可以是斜置，在活塞上有燃燒室，火花塞在燃燒室中點燃濃混合氣，活塞可以是平頂，但以圓錐頂較好；當燃料是氣體時，氣體和燃氣直接從雙層進氣歧管吸入氣缸混合，根據(jù)新鮮空氣流量確定燃氣電控閥的開啟時間，開啟大小或壓力高低，高壓氣體燃料使充氣量大，分層進氣容易點火。
全文摘要
一種化油器控制方法及應用該方法的化油器,它是通過計算機系統(tǒng)控制一個往返運動的閥控制空氣量孔開度,能為各工況提供精確的空燃比,在關機,減速,強制怠速等工況時切斷燃油供給,并在工況恢復正常或轉(zhuǎn)速降低到怠速時自動恢復供油,該閥在加速時快速移動代替加速泵加濃,并克服了怠速返流和熱滲,本方法既能改進現(xiàn)有化油器,同時應用于分層進氣化油器,使發(fā)動機分層燃燒,并能使多缸發(fā)動機全部或部分氣缸切斷供油。
文檔編號F02M7/12GK1423045SQ0114301
公開日2003年6月11日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權日2001年11月29日
發(fā)明者陳曉冰 申請人:陳曉冰