專利名稱：燃料輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料輸送系統(tǒng)，用于將石油或汽油燃料輸送給內(nèi)燃機，還涉及具有該輸送系統(tǒng)的內(nèi)燃機和車輛。
背景技術(shù)：
為提高車輛的燃料效率，人們已經(jīng)進行了多次試驗。但最近在此方面的進展是使得內(nèi)燃機的設(shè)計更加復(fù)雜，其操作方式也更加復(fù)雜。
按照慣例，由燃料和空氣所構(gòu)成的可燃混合物的最佳混合比為兩者重量比14.7比1，此比例是按化學(xué)公式計算得到的。當在某給定轉(zhuǎn)矩曲線下進行操作，能量與效率首次達到平衡時，就可獲得在傳統(tǒng)操作條件下能產(chǎn)生最佳噴射的比例。由于燃料的性質(zhì)決定了燃料本身是一種低溫物質(zhì)，因而燃料在發(fā)動機的燃燒室內(nèi)還起到冷卻功能，以維持接觸表面例如閥門及活塞的完整性。減少燃燒用燃料將導(dǎo)致燃燒室溫度及廢氣溫度升高，部件在此高溫下將熔融，或者部件由于膨脹以及發(fā)動機內(nèi)間距和配合間隙的減小而停止工作，從而導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)故障。
人們已經(jīng)試圖通過在發(fā)動機的噴射器與氣缸之間提供某種加熱機構(gòu)來提高燃料效率。這些系統(tǒng)的工作原理是利用噴射器噴射液體狀態(tài)的燃料，在噴射過程后且在將該燃料輸送至發(fā)動機氣缸之前，使該燃料氣化。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供這樣一種燃料輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提高燃料效率，并易于作為現(xiàn)有發(fā)動機的一個附加部件，或者易于作為制造發(fā)動機的一個原始部件。
本發(fā)明的第一方面可認為在于一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸以及在該氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞，該系統(tǒng)包括；燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自該端部區(qū)域輸送燃料以將燃料輸送給氣缸；燃料通道，延伸于燃料噴射器與氣缸之間，以將燃料自輸送件輸送至氣缸；以及加熱裝置，對噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在該噴射器噴出該燃料之前，加熱該端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當噴射器噴出燃料時，該燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在該燃料沿著燃料通道自噴射器行進至氣缸的途中，可維持該燃料處于氣態(tài)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，加熱燃料以使該燃料氣化的傳統(tǒng)技術(shù)是在燃料自噴射器噴出之后再加熱該燃料。因此在現(xiàn)有技術(shù)中，所噴出的燃料是液態(tài)而不是氣態(tài)，在噴射器的下游提供某種加熱機構(gòu)，以將該燃料轉(zhuǎn)換為氣態(tài)。由于燃料在發(fā)動機的抽吸作用下自噴射器行進至氣缸所花費的時間較短，同時路徑長度較短，因而該加熱機構(gòu)不能充分地起到將該液體燃料轉(zhuǎn)換為氣態(tài)的作用，所以這些系統(tǒng)的操作不能令人滿意。因此，基于這個原理進行工作的系統(tǒng)還沒有什么顯著的商業(yè)應(yīng)用。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，加熱噴射器的端部區(qū)域，并因而加熱該噴射器那部分內(nèi)的燃料，由于該噴射器內(nèi)的壓力恒定，該燃料在端部區(qū)域內(nèi)將維持在液態(tài)，但一旦該燃料離開噴射器，由于該燃料離開噴嘴時壓力減小，同時由于受熱燃料的熱膨脹，液態(tài)燃料將迅速地轉(zhuǎn)化為蒸氣。
因此，當燃料離開噴射器時，該燃料通過噴射器處的閃蒸效應(yīng)能迅速地由液態(tài)轉(zhuǎn)換為氣態(tài)。由此，全部燃料都將氣化，并且在燃料自噴射器行進至發(fā)動機氣缸的途中，維持該燃料處于氣態(tài)。利用加熱裝置來維持該燃料蒸氣處于氣態(tài)，該加熱裝置在燃料蒸氣離開噴射器時，向該燃料供應(yīng)熱量以維持蒸氣狀態(tài)。
當蒸氣沿著燃料通道行進時，該蒸氣將向外膨脹到周圍的氣流中，該氣流在燃料沿著通道長度行進的過程中能略微地冷卻該燃料，但是，由于該燃料的熱量以及該燃料分散到沿著燃料通道流動的氣流中，因而將維持該燃料蒸氣處于氣態(tài)，這樣就將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給發(fā)動機氣缸。換句話說，對噴射器內(nèi)的燃料進行加熱以在該燃料自端部區(qū)域噴出時產(chǎn)生閃蒸效應(yīng)，并在較熱的環(huán)境溫度下維持該氣態(tài)。燃料蒸氣稀釋到普通吸入空氣中，可對該受熱氣體混合物進行冷卻，但混合氣體的溫度仍然較高，因而可將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給氣缸。由于將燃料氣化，并將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給發(fā)動機氣缸，因而發(fā)動機在保持所有部件完整性的同時，可以較貧的混合物進行操作，功率輸出提高并改良了排放物，更重要的是，能防止在貧燃混合物下可能發(fā)生的溫度過高，從而在維持發(fā)動機性能的同時，極大地減少所用燃料量。
加熱噴射器的端部區(qū)域，而不是該噴射器的主體，就不會損壞該噴射器，如果加熱該噴射器的整體，或者直接將溫度高到足以使燃料在自端部區(qū)域排出后迅速發(fā)生閃蒸效應(yīng)的燃料輸送給該噴射器，就極有可能損壞該噴射器。
選擇性的，如果需要增大功率，而不是降低燃料消耗，可繼續(xù)供應(yīng)燃料混合物，而不是減少燃料混合物，由此可增大發(fā)動機功率。
優(yōu)選的，噴射器的端部區(qū)域是導(dǎo)熱的，從而可加熱該噴射器的端部區(qū)域，以將熱量傳遞到該噴射器的端部區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，除去傳統(tǒng)噴射器端軸上的外殼，以暴露由金屬制成的該噴射器端軸，這樣該暴露的端軸就構(gòu)成了噴射器的端部區(qū)域，利用加熱裝置來加熱該端部區(qū)域。
優(yōu)選的，用于加熱噴射器端部區(qū)域的裝置包括廢氣輸送裝置，該廢氣輸送裝置用于將發(fā)動機內(nèi)由燃料和空氣的燃燒所生成的廢氣輸送7至該噴射器的端部區(qū)域，以加熱該噴射器的端部區(qū)域。
優(yōu)選的，廢氣輸送裝置將廢氣引導(dǎo)至噴射器的端部區(qū)域，以使該廢氣與該噴射器的端部區(qū)域緊密接觸，從而加熱該噴射器的端部區(qū)域以及位于該噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料。
在本發(fā)明的另一種實施例中，用于加熱噴射器端部區(qū)域的裝置包括一導(dǎo)熱支承件，該支承件用于支承并接觸噴射器的端部區(qū)域，該導(dǎo)熱支承件還與發(fā)動機的受熱部分接觸，這樣發(fā)動機的熱量可經(jīng)由該支承件傳遞給噴射器的端部區(qū)域，以加熱該噴射器的端部區(qū)域。
優(yōu)選的，該支承件包括一環(huán)狀件，該環(huán)狀件具有圓柱形外壁和圓柱形孔，該圓柱形外壁容納在發(fā)動機受熱部分內(nèi)的一孔中，以將發(fā)動機的熱量傳遞給該環(huán)狀件，該圓柱形孔具有用于接收噴射器端部區(qū)域的圓柱形內(nèi)壁，這樣端部區(qū)域就與該圓柱形內(nèi)壁相接觸，熱量就可由受熱部分傳遞給該環(huán)狀件，然后再傳遞給該噴射器的端部區(qū)域。
在本發(fā)明的一種實施例中，該燃料輸送系統(tǒng)包括一熱交換器，該熱交換器具有設(shè)置在發(fā)動機排氣通道內(nèi)的熱交換管，該熱交換管的一端與一空氣供應(yīng)管連接，另一端與一熱空氣返回管連接，該空氣供應(yīng)管用于輸送來自空氣入口的空氣，該熱空氣返回管用于將在熱交換管內(nèi)已加熱的空氣輸送至噴射器的端部區(qū)域以及延伸于該燃料輸送件與氣缸之間的通道。
在本發(fā)明的一種實施例中，該發(fā)動機的受熱部分位于發(fā)動機的排氣側(cè)且位于排氣集管附近，提供一空氣進入管，該空氣進入管用于將冷空氣引導(dǎo)至噴射器的端部區(qū)域，這樣該噴射器的端部區(qū)域不會過熱。
在本發(fā)明的其它實施例中，該受熱部分位于發(fā)動機的空氣進入側(cè)。
在本發(fā)明的這種實施例中，提供一進入孔，以允許廢氣進入該熱空氣返回管，這樣廢氣和空氣就流經(jīng)該熱空氣返回管，并將該廢氣與空氣的混合氣體輸送給噴射器的端部區(qū)域以及通道。
優(yōu)選的，進入孔位于熱交換管內(nèi)，且靠近熱交換管與空氣供應(yīng)管相連接的位置。
在本發(fā)明的這種實施例中，空氣供應(yīng)管與發(fā)動機的怠速空氣供應(yīng)6管連接，這樣怠速空氣就流經(jīng)供應(yīng)管，并行進至延伸于燃料輸送件與氣缸之間的通道，通過使該怠速空氣流經(jīng)熱交換管以及使該怠速空氣與自進入孔進入的廢氣相混合，來加熱該怠速空氣，并將該廢氣和空氣的混合物供應(yīng)給噴射器的端部區(qū)域以及延伸于燃料輸送件與氣缸之間的通道。
優(yōu)選的，熱交換器包括一管，該管連接在發(fā)動機的排氣集管與一排氣管之間，該排氣管將廢氣排放到大氣中。
優(yōu)選的，燃料輸送件與氣缸之間的通道內(nèi)具有一根燃料空氣輸送管，該輸送管提供在發(fā)動機的空氣進入通道內(nèi)。
優(yōu)選的，在燃料空氣輸送管內(nèi)設(shè)置一旋流器，以當該空氣、廢氣和燃料蒸氣的混合物沿著燃料空氣輸送管行進時，使該混合物成漩渦狀，從而充分地混合空氣、廢氣和燃料蒸氣。
優(yōu)選的，該發(fā)動機包括多個燃料噴射器，熱空氣返回管與一分配管連接，該分配管具有多根排出管，每根排出管對應(yīng)于每個燃料噴射器，每根排出管的延伸方向均基本垂直于自各個噴射器噴出燃料的方向。
在速度高于發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度的情況下，經(jīng)由進氣集管提供用于支持燃料燃燒的空氣，在優(yōu)選實施例中，僅怠速空氣流過該空氣燃料輸送管，而在高于空轉(zhuǎn)速度的情況下用于支持燃料的額外空氣則經(jīng)由發(fā)動機的進氣集管和進氣通道輸送。
因此，用于將燃料輸送至氣缸的管與進氣通道的普通尺寸相比較小，且由于燃料與受熱空氣和廢氣一起輸送過空氣燃料管，因而可以進行良好的熱交換，在該空氣燃料管中燃料的基本上整條通道內(nèi)加熱該燃料，這樣就可將蒸氣燃料輸送給氣缸。
在本發(fā)明的第二實施例中，用于輸送燃料和空氣的通道經(jīng)由排氣通道和發(fā)動機頂部而到達空氣進入側(cè)，該通道具有在排氣通道內(nèi)的入口，這樣就可將廢氣吸入該通道內(nèi)，以與由該通道輸送給氣缸的空氣和燃料相混合。
因此，依照本發(fā)明的這種實施例，用于使燃料氣化的主熱交換發(fā)生在延伸過發(fā)動機排氣通道的該通道內(nèi)。
優(yōu)選的，空氣供應(yīng)管經(jīng)過設(shè)置在發(fā)動機排氣通道上的一熱交換器，該熱交換器用于預(yù)熱該空氣，然后該空氣將被輸送至環(huán)繞著燃料噴射器。
在本發(fā)明的另一種實施例中，該通道同本發(fā)明第一實施例一樣設(shè)置在進氣集管內(nèi)，該通道具有伸入進氣集管內(nèi)的空氣進入支管以及與發(fā)動機的排氣通道相連通的廢氣進入支管，一廢氣輸送管延伸于該廢氣進入支管和空氣進入支管之間并延伸過該通道，這樣，當燃料噴射器將燃料噴入該通道內(nèi)時，該燃料將與進入空氣進入支管的空氣相混合，并在該通道內(nèi)繞廢氣輸送管行進，從而與該廢氣輸送管發(fā)生熱交換，以在該燃料自噴射器行進至氣缸的途中加熱該通道內(nèi)的空氣和燃料，同時流經(jīng)該廢氣輸送管的廢氣可流入空氣進入支管，并與經(jīng)由該空氣進入支管進入通道內(nèi)的空氣一起被抽入該通道內(nèi)，以進一步地加熱該空氣和燃料的混合物。
在本發(fā)明的一種實施例中，該系統(tǒng)包括溫度維持裝置，用于將供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域的廢氣溫度維持在某個預(yù)定溫度上，以防止該端部區(qū)域過熱。
優(yōu)選的，該溫度維持裝置包括一閥，該閥用于選擇性地允許或切斷與廢氣相混合的冷空氣的流動，由此降低該廢氣的溫度。
優(yōu)選的，在端部區(qū)域附近提供一溫度傳感裝置，用于監(jiān)測廢氣的溫度，如果該溫度高于預(yù)定溫度，就打開該閥以允許冷空氣流入該廢氣中。
本發(fā)明的第二方面可認為在于一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在該氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入該氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出該氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，該系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自該端部區(qū)域輸送燃料；一條小通道，該小通道的橫截面積和容積均小于在噴射器和氣缸之間延伸的進氣通道，該小通道用于輸送燃料以及在高于發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度的情況下用于支持發(fā)動機內(nèi)燃料燃燒所需的一定份額空氣；以及加熱裝置，對該噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在噴射器噴出燃料之前，加熱該端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當該噴射器噴出燃料時，該燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在該燃料沿著燃料通道自噴射器行進至氣缸的途中，可維持該燃料處于氣態(tài)。
在本發(fā)明的一種實施例中，該小通道僅延伸過噴射器與氣缸之間距離的一部分，該通道具有靠近噴射器端部區(qū)域的第一端以及與進氣通道相連通的第二端，這樣燃料蒸氣將首先流過該小通道，然后再進入該進氣通道內(nèi)以與燃燒空氣相混合，該燃燒空氣是在發(fā)動機的抽吸作用下被抽入進氣通道內(nèi)的。
在本發(fā)明的一種實施例中，該加熱裝置包括一熱交換器，用于在空氣被輸送至噴射器端部區(qū)域之前，加熱該空氣部分。
優(yōu)選的，在本發(fā)明的這種實施例中，該空氣部分與自氣缸排出的廢氣相混合，以進一步地加熱該空氣，這樣就將受熱空氣和廢氣的混合物供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域以及通道。
優(yōu)選的，該空氣部分是發(fā)動機供應(yīng)的怠速空氣，該系統(tǒng)包括一怠速空氣供應(yīng)管，該怠速空氣供應(yīng)管自一空轉(zhuǎn)螺旋線圈起延伸至熱交換器，并與該熱交換器內(nèi)的一熱交換管連接、該熱交換管與一熱氣體返回管連接，還包括使廢氣進入該熱氣體返回管的裝置，這樣該廢氣就與怠速空氣混合以加熱該怠速空氣，該返回管用以將廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域，使受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體包圍噴射器端部區(qū)域以加熱該端部區(qū)域，并該噴射器噴出的燃料蒸氣與受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體一起經(jīng)由該通道行進至氣缸。
在本發(fā)明的一種實施例中，該通道內(nèi)具有一旋流器，用于使怠速空氣、廢氣和燃料蒸氣的混合物形成漩渦狀，從而在該混合物沿著通道行進至氣缸的途中，充分地混合該混合物。
在本發(fā)明的一種實施例中，熱空氣返回管與一分配管連接，該分配管具有多個出口，每個出口對應(yīng)于多個燃料噴射器中的一個，該出口用于將廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給燃料噴射器，以與噴射器噴出的燃料蒸氣相混合。
在本發(fā)明的一種實施例中，該通道包括安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一管，該管的橫截面積和容積均小于進氣通道的橫截面積和容積。
優(yōu)選的，燃料噴射器位于發(fā)動機頂部內(nèi)的一孔中，該孔與分配管以及燃料空氣輸送管連通。
在本發(fā)明的另一種實施例中，該管與發(fā)動機的頂部構(gòu)成一體，而不是安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一根單獨管。
優(yōu)選的，通過安裝在空轉(zhuǎn)螺旋線圈與節(jié)流閥體之間的一怠速空氣傳輸塊體提供怠速空氣，該塊體具有第一孔道和第二孔道，該第一孔道與用于輸送怠速空氣的一入口連通，該第二孔道與穿過空轉(zhuǎn)螺旋線圈的一條通道連通并與怠速空氣供應(yīng)管連通。在這種裝置中，阻塞位于該節(jié)流閥體的蝶形閥下游側(cè)的怠速空氣進入孔道，這樣如果不經(jīng)由該怠速空氣供應(yīng)管，怠速空氣就不能進入發(fā)動機內(nèi)。
在本發(fā)明的另一種實施例中，熱交換器由部分通道形成，在使用時，該部分通道暴露在自氣缸排出的廢氣中，該通道經(jīng)由塊體通到發(fā)動機的進氣通道。
優(yōu)選的，該通道經(jīng)過一孔道，該孔道自發(fā)動機的排氣通道延伸至進氣通道。
在這種實施例中，該通道與一隔塊連通，該隔塊內(nèi)具有一孔，該孔與一分配管連通，該分配管與怠速空氣供應(yīng)管連通以接收怠速空氣。
在一種實施例中，噴射器位于分配管內(nèi)，且該噴射器的端部區(qū)域與分配管接觸，從而加熱該端部區(qū)域，該噴射器將燃料送入隔塊的該孔內(nèi)，這樣燃料就與怠速空氣供應(yīng)管供應(yīng)的空氣相混合，并接著經(jīng)由該通道進入發(fā)動機的進氣通道和氣缸內(nèi)。
在這種實施例中，分配管和隔塊在發(fā)動機的排氣集管上接合，該排氣集管提供了一種相當熱的加熱源，以加熱噴射器的端部區(qū)域，將怠速空氣輸送給分配管不僅可提供燃燒空氣，還對端部區(qū)域起到冷卻作用，以防止該端部區(qū)域過熱。
優(yōu)選的，該通道內(nèi)具有一孔，該孔允許廢氣進入通道內(nèi)，以維持沿該通道行進的燃料和空氣處于受熱狀態(tài)，這樣就可將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送至發(fā)動機的進氣通道和氣缸。
在另一種實施例中，分配管與隔塊相互隔離，怠速空氣供應(yīng)管延伸過位于發(fā)動機排氣集管上的一熱交換器，以加熱供應(yīng)給該分配管的空氣部分，并進而加熱噴射器的端部區(qū)域。
同樣，在本發(fā)明的這種實施例中，該通道可為一管，該管安裝在排氣通道內(nèi)，穿過頂部內(nèi)的孔道，并向發(fā)動機的進氣通道內(nèi)敞開。但是，通過將該管鑄造或鉆在發(fā)動機的頂部內(nèi)，也可使該管與孔道形成一體。
在本發(fā)明的另一種實施例中，該通道包括一根廢氣進入支管，該廢氣進入支管與發(fā)動機的排氣通道連通，還與在該通道內(nèi)延伸的一根廢氣管連接，該通道還具有一根空氣進入支管以及一燃料輸送端，與廢氣進入支管連接的該廢氣管伸入空氣進入支管內(nèi)，這樣經(jīng)由進氣集管行進的一些吸入空氣可進入該空氣進入支管內(nèi)，并與該廢氣管輸送的廢氣相混合，然后進入該通道內(nèi)，與噴入該進氣端內(nèi)的燃料一起沿著該通道行進至氣缸，流經(jīng)廢氣管的廢氣與通道內(nèi)的空氣和燃料進行熱交換，同時該廢氣與該空氣和燃料蒸氣的混合物相混合還可維持燃料蒸氣處于氣態(tài)。
在這種實施例中，廢氣管的出口端位于一圓蓋形折流板附近，這樣就可偏轉(zhuǎn)自該廢氣管排出的廢氣，使該廢氣沿著空氣流的方向流過空氣進入支管，并與該空氣進入支管內(nèi)流向通道的空氣相混合。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該通道、廢氣進入支管以及空氣進入支管構(gòu)成為一個整體管，且該整體管安裝在發(fā)動機的進氣通道內(nèi)。但是，在其它實施例中，也可將該管鑄造在發(fā)動機塊體或頂部內(nèi)，或者鉆入發(fā)動機塊體或頂部內(nèi)，以與該發(fā)動機塊體或頂部一起構(gòu)成原始設(shè)備。
本發(fā)明的第三方面可認為在于一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在該氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入該氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出該氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，該系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自該端部區(qū)域輸送燃料；一條通道，與該進氣通道相分離，在噴射器與氣缸之間延伸，用于將來自噴射器的燃料以及怠速空氣輸送給氣缸；以及加熱裝置，對該噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在該噴射器噴出燃料之前，加熱端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當噴射器噴出燃料時，該燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在該燃料沿著燃料通道自噴射器行進至氣缸的途中，可維持該燃料處于氣態(tài)。
在本發(fā)明的一種實施例中，該小通道僅延伸過噴射器與氣缸之間距離的一部分，該通道具有靠近噴射器端部區(qū)域的第一端以及與進氣通道相連通的第二端，這樣燃料蒸氣將首先流過該小通道，然后再進入該進氣通道內(nèi)以與燃燒空氣相混合，該燃燒空氣是在發(fā)動機的抽吸作用下被抽入進氣通道內(nèi)的。
在本發(fā)明的一種實施例中，該加熱裝置包括一熱交換器，用于在怠速空氣被輸送至噴射器端部區(qū)域以及通道內(nèi)之前，加熱該怠速空氣。
優(yōu)選的，在本發(fā)明的這種實施例中，該怠速空氣與自氣缸排出的廢氣相混合，以進一步地加熱該空氣，這樣就將受熱空氣和廢氣的混合物供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域以及該通道。
優(yōu)選的，該系統(tǒng)包括一怠速空氣供應(yīng)管，該怠速空氣供應(yīng)管自一空轉(zhuǎn)螺旋線圈起延伸至該熱交換器，并與該熱交換器內(nèi)的一熱交換管連接、該熱交換管與一熱氣體返回管連接，還包括使廢氣進入熱氣體返回管的裝置，這樣該廢氣就與怠速空氣混合以加熱該怠速空氣，該返回管用以將廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給燃料輸送件，使該受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體包圍燃料輸送件以加熱該燃料輸送件，并使燃料輸送件輸送的燃料與受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體一起行進過該通道。
在本發(fā)明的一種實施例中，該通道內(nèi)具有一旋流器，用于使怠速空氣、廢氣和燃料的混合物形成漩渦狀，從而在該混合物沿著通道行進至氣缸的途中，充分地混合該混合物。
在本發(fā)明的一種實施例中，該熱空氣返回管與一分配管連接，該分配管具有多個出口，每個出口對應(yīng)于多個燃料噴射器中的一個，該出口用于將廢氣和/或怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給燃料輸送件，以與該燃料輸送件供應(yīng)的燃料相混合。
在本發(fā)明的一種實施例中，該通道包括安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一管，該管的橫截面積和容積均小于進氣通道的橫截面積和容積。
優(yōu)選的，燃料噴射器位于發(fā)動機頂部內(nèi)的一孔中，該孔與分配管以及燃料空氣輸送管連通。
在本發(fā)明的另一種實施例中，該管與發(fā)動機的頂部構(gòu)成一體，而不是安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一根單獨管。
優(yōu)選的，通過安裝在空轉(zhuǎn)螺旋線圈與節(jié)流閥體之間的一怠速空氣傳輸塊體提供怠速空氣，該塊體具有第一孔道和第二孔道，該第一孔道與用于輸送怠速空氣的一入口連通，該第二孔道與穿過空轉(zhuǎn)螺旋線圈的一條通道連通并與怠速空氣供應(yīng)管連通。在這種裝置中，阻塞位于該節(jié)流閥體的蝶形閥下游側(cè)的怠速空氣進入孔道，這樣如果不經(jīng)由該怠速空氣供應(yīng)管，怠速空氣就不能進入發(fā)動機內(nèi)。
在本發(fā)明的另一種實施例中，熱交換器由部分通道形成，在使用時，該部分通道暴露在自氣缸排出的廢氣中，該通道經(jīng)由塊體通到發(fā)動機的進氣通道。
優(yōu)選的，該通道經(jīng)過一孔道，該孔道自發(fā)動機的排氣通道延伸至進氣通道。
在這種實施例中，該通道與一隔塊連通，該隔塊內(nèi)具有一孔，該孔與一分配管連通，該分配管與怠速空氣供應(yīng)管連通以接收怠速空氣。
在一種實施例中，噴射器位于分配管內(nèi)，且該噴射器的端部區(qū)域與分配管接觸，從而加熱該端部區(qū)域，該噴射器將燃料送入隔塊的該孔內(nèi)，這樣燃料就與怠速空氣供應(yīng)管供應(yīng)的空氣相混合，并接著經(jīng)由該通道進入發(fā)動機的進氣通道和氣缸內(nèi)。
在這種實施例中，分配管和隔塊在發(fā)動機的排氣集管上接合，該排氣集管提供了一種相當熱的加熱源，以加熱噴射器的端部區(qū)域，將怠速空氣輸送給分配管不僅可提供燃燒空氣，還對端部區(qū)域起到冷卻作用，以防止該端部區(qū)域過熱。
優(yōu)選的，該通道內(nèi)具有一孔，該孔允許廢氣進入通道內(nèi)，以維持沿該通道行進的燃料和空氣處于受熱狀態(tài)。
在另一種實施例中，分配管與隔塊相互隔離，怠速空氣供應(yīng)管延伸過位于發(fā)動機排氣集管上的一熱交換器，以加熱供應(yīng)給該分配管的空氣部分，并進而加熱噴射器的端部區(qū)域。
同樣，在本發(fā)明的這種實施例中，該通道可為一管，該管安裝在排氣通道內(nèi)，穿過頂部內(nèi)的孔道，并向發(fā)動機的進氣通道內(nèi)敞開。但是，通過將該管鑄造或鉆在發(fā)動機的頂部內(nèi)，也可使該管與孔道形成一體。
本發(fā)明的再一方面可認為在于一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸以及在該氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞，該系統(tǒng)包括；一噴射器，用于將燃料引入氣缸內(nèi)，使該燃料沉積在位于氣缸內(nèi)的活塞上，從而使得在點燃燃料之前，該燃料就可氣化。
優(yōu)選的，在將燃料送入氣缸并送至活塞上之前，加熱該燃料。
優(yōu)選的，該加熱器包括一熱交換器，利用發(fā)動機的廢氣來加熱該熱交換器，一燃料管流經(jīng)廢氣源，這樣就利用廢氣來加熱經(jīng)由燃料管流至噴射器的燃料。
但是，在其它實施例中，該熱交換器也可采用由發(fā)動機供應(yīng)的熱水，或者利用電力加熱該燃料管，并進一步地加熱經(jīng)由該燃料管流至噴射器的燃料。
優(yōu)選的，該噴射器位于氣缸的側(cè)壁內(nèi)。
優(yōu)選的，該側(cè)壁內(nèi)具有一洞，一套筒設(shè)置在該洞內(nèi)，噴射器設(shè)置在該套筒內(nèi)。
優(yōu)選的，該套筒具有一出口孔，該出口孔自洞延伸至氣缸的內(nèi)部。
優(yōu)選的，該氣缸的側(cè)壁包括一塊體部分，氣缸位于該塊體部分內(nèi)，該洞形成在塊體的壁內(nèi)且部分地穿過該塊體壁，該洞與一直徑減小的孔連通，該孔自該洞延伸至氣缸，套筒包括位于該直徑減小的孔中的一空心桿座，這樣燃料噴射器的噴嘴可位于該桿座內(nèi)，以將燃料噴入氣缸內(nèi)并噴到活塞上。
優(yōu)選的，該套筒自其外端起向最內(nèi)端逐漸縮減，這樣外端就寬于內(nèi)端，從而可將不同尺寸的噴射器設(shè)置在該套筒內(nèi)，同時確保噴射器的端部區(qū)域位于該套筒的靠近氣缸內(nèi)部的一端附近。
優(yōu)選的，通過與該氣缸壁或發(fā)動機塊體壁之間的熱傳遞來加熱該噴射器的端部區(qū)域，以當該噴射器噴出該燃料的同時，該燃料能迅速地氣化。
本發(fā)明還提供了一種燃料輸送系統(tǒng)，該輸送系統(tǒng)用于將石油或汽油燃料輸送給內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在該氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入該氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出該氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，該系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和由導(dǎo)熱材料形成的端部區(qū)域，這樣當加熱端部區(qū)域時，可將熱量傳遞給噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料，以加熱該噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料；一室，環(huán)繞該噴射器的端部區(qū)域，該室具有一入口和一出口，噴射器端部區(qū)域的一部分伸出該室以與發(fā)動機的進氣通道連通，密封該室以使該室與發(fā)動機的進氣通道隔離；以及一熱流體輸送裝置，用于向該室輸送熱流體，這樣熱流體可流過該室并自出口排出，該熱流體用于加熱該室內(nèi)的噴射器端部區(qū)域，從而經(jīng)由該端部區(qū)域?qū)崃總鬟f給端部區(qū)域內(nèi)的燃料，以加熱該燃料，這樣一旦噴射器噴出燃料，由于已加熱燃料的熱膨脹，該燃料將在自噴射器噴出之后迅速地轉(zhuǎn)換為氣態(tài)。
本發(fā)明還提供了一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在該氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入該氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出該氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，該系統(tǒng)包括一外殼，用于接收噴射器的端部區(qū)域；第一密封件，用于當噴射器位于外殼內(nèi)時，將噴射器的端部區(qū)域密封在外殼內(nèi)；第二密封件，用于當噴射器位于外殼內(nèi)時，將噴射器的端部區(qū)域密封在外殼內(nèi)，這樣就在該外殼、第一密封件、第二密封件以及噴射器的端部區(qū)域之間限定了一室；一廢氣輸送管，與外殼連接，并當噴射器位于外殼內(nèi)時與所形成的室連通；一廢氣返回管，當噴射器位于外殼內(nèi)時與所形成的室連通，該廢氣輸送管與廢氣返回管分別具有一廢氣進入端和一廢氣排出端；以及一排氣裝置法蘭，與發(fā)動機的排氣系統(tǒng)連接，廢氣輸送管的廢氣進入端以及廢氣返回管的廢氣排出端分別與該排氣裝置法蘭連接，這樣當噴射器位于外殼內(nèi)時，經(jīng)過該排氣裝置法蘭的廢氣可進入廢氣輸送管、流經(jīng)該室、然后經(jīng)由廢氣返回管返回發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，從而可加熱噴射器的端部區(qū)域。
附圖的簡要說明參照以下附圖將以實例的形式描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中

圖1是一發(fā)動機的側(cè)視圖，該發(fā)動機具有依照本發(fā)明一種實施例的燃料輸送系統(tǒng)；圖2是圖1所示系統(tǒng)的局部端視圖；圖3是沿圖2中線III-III的示意圖；圖4是一幅示意圖，表示依照本發(fā)明第一實施例的怠速空氣的輸送；圖5是本發(fā)明第二實施例的端視圖；圖6是本發(fā)明第三實施例的端視圖；圖7是本發(fā)明第四實施例的端視圖；圖8是圖7所示實施例的局部詳視圖；圖9是本發(fā)明第五實施例的端視圖；圖10是圖9所示實施例的頂視圖；圖11是本發(fā)明另一種實施例的示意圖；
圖11A是圖11所示實施例采用的一種熱交換器的示意圖；圖11B是自該熱交換器的一端看的示意圖；圖11C是自圖11A所示熱交換器的另一端看的示意圖；圖12是本發(fā)明再一種實施例的示意圖；圖12A表示圖12所示實施例中的一部分；圖12B是圖12A所示部件之一的側(cè)視圖；圖12C是圖12B所示部件的底視圖；圖12D是圖12B所示部件的頂視圖；圖13是本發(fā)明又一種實施例的示意圖；圖14是本發(fā)明又一種實施例的示意圖；圖15是本發(fā)明又一種實施例的示意圖；圖16是圖15所示實施例的一種變化形式的示意圖；圖17是又一種實施例的示意圖；圖17A是圖17所示實施例的底視圖；圖18是組裝后的圖17所示實施例的示意圖；圖18A是圖18的底視圖；圖19是圖17所示實施例的一種變形形式的示意圖；圖19A是圖19所示實施例的底視圖；圖20是組裝后的圖19所示實施例的示意圖；圖20A是圖20所示實施例的底視圖；圖21表示圖17所示實施例安裝在發(fā)動機上的示意圖；圖22表示圖19所示實施例安裝在發(fā)動機上的示意圖；圖23表示了圖22所示實施例中采用的燃料熱交換器；圖24是本發(fā)明再一種實施例的示意圖，該實施例打算作為發(fā)動機的附加部件；以及圖25是圖24所示實施例的一種變化形式，該實施例打算作為發(fā)動機的原始部件。
優(yōu)選實施例的詳細說明參照附圖1至4，它們表示本發(fā)明的第一實施例，在本實施例中示意性表示的發(fā)動機10為一個六氣缸發(fā)動機，且按傳統(tǒng)方式操作該發(fā)動機10，不同之處僅在于該發(fā)動機10采用了依照本發(fā)明第一實施例的燃料輸送系統(tǒng)。
如圖1和2所清晰表示的，該發(fā)動機10包括排氣集管12，該排氣集管12與位于發(fā)動機10頂部16內(nèi)的排氣通道14(圖2中僅表示了一條排氣通道)連通。還提供了排氣閥18，該排氣閥18用于打開和封堵排氣通道14，以允許排出氣缸20內(nèi)的廢氣，該氣缸20位于氣缸體22內(nèi)。如同傳統(tǒng)方式，活塞24設(shè)置在該氣缸20內(nèi)，且經(jīng)由連桿28與曲柄軸26連接。如同傳統(tǒng)方式，一貯油槽19封閉該發(fā)動機的底部。
頂部16內(nèi)還具有進氣通道30，該進氣通道30與將空氣輸送給氣缸20的進氣集管32連接。一進氣閥34設(shè)置在該進氣通道30內(nèi)，用于選擇性地允許燃料及空氣進入該氣缸20內(nèi)。如同傳統(tǒng)方式，可利用火花塞(未表示)，或者在柴油機的情況下按照傳統(tǒng)方式進行壓縮，來點燃輸送給該氣缸20的燃料和空氣。
該進氣集管32內(nèi)具有一孔38，燃料噴射器40位于該孔38內(nèi)。如同傳統(tǒng)方式，為該發(fā)動機的每個氣缸都提供一個燃料噴射器40，在圖2的端視圖中僅表示了一個燃料噴射器。一燃料源42按照傳統(tǒng)方式向該噴射器40供應(yīng)燃料。
在本發(fā)明的此實施例中，噴射器40位于孔38中的位置相對于噴射器位于內(nèi)燃機中的傳統(tǒng)位置要更靠后一些。這樣設(shè)置的理由將在以下說明書中變得明顯。為將該噴射器40安裝在更靠后的位置上，利用位于噴射器基底處的較大密封件44和46來取代環(huán)繞著噴射器的傳統(tǒng)密封件，無論傳統(tǒng)密封件還是較大密封件44和46均用于將噴射器密封在該孔38中，這樣與傳統(tǒng)相比，該噴射器40就可相對于氣缸20更靠后一些。但是，如圖2所清晰表示的，噴射器40的端部區(qū)域43位于孔38內(nèi)，且自該端部區(qū)域43輸出燃料，這樣可自該噴射器40將燃料輸送給氣缸20。該端部區(qū)域43可具有一噴嘴41，自該噴嘴41輸出燃料，或者可直接地自該端部區(qū)域43的端表面且經(jīng)由該端表面內(nèi)的多個孔(未表示)輸送燃料。
此外，該噴射器40為一種傳統(tǒng)噴射器，只是除去了通常環(huán)繞著其端部區(qū)域43的殼部件，以暴露該端部區(qū)域43。該端部區(qū)域43由傳統(tǒng)噴射器的金屬軸桿形成，這樣可對該金屬端部區(qū)域43進行加熱，以加熱該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料，以下將對其作更詳細地說明。
如圖1所示，節(jié)流閥體48支承著一蝶形閥50，該蝶形閥50用于控制進入集管32內(nèi)的空氣流量。還安裝有一空轉(zhuǎn)螺旋線圈(idle solenoid)52，用于控制繞過該蝶形閥50的怠速空氣(idle air)量。在傳統(tǒng)的燃料輸送系統(tǒng)中，空轉(zhuǎn)螺旋線圈52包括一條空氣通道53，該空氣通道53是蝶形閥50的一條旁通氣道，這樣當關(guān)閉該蝶形閥50時(即，當發(fā)動機空轉(zhuǎn)時)，就繞過該蝶形閥50輸送空氣，以維持發(fā)動機內(nèi)燃料的燃燒。
在本發(fā)明的第一實施例中，沒有將空轉(zhuǎn)螺旋線圈52直接安裝在節(jié)流閥體48上。而是在該空轉(zhuǎn)螺旋線圈52與節(jié)流閥體48之間提供一空閑塊體55。
如圖4所清晰表示的，該塊體55具有第一通道57，該第一通道57與節(jié)流閥體48的空氣入口以及空轉(zhuǎn)螺旋線圈52內(nèi)的通道53連通。該塊體55還具有第二通道57，該第二通道57也與通道53連通，且該第二通道57經(jīng)由一連接件59與一怠速空氣供應(yīng)管60(參見圖1)連通。
封閉該節(jié)流閥體48內(nèi)的怠速空氣返回孔，因為本發(fā)明的此實施例不使用該孔，該怠速空氣返回孔通常用于將空氣自通道53傳送至蝶形閥50的下游側(cè)。
回轉(zhuǎn)至圖1，排氣集管12通常與發(fā)動機的排氣系統(tǒng)71連接，以將該集管12中的廢氣排放到大氣中。但是，在本發(fā)明的此實施例中，將具有熱交換管62的一熱交換器61插入該集管12與排氣系統(tǒng)71之間。該管62具有凸緣63和65，該凸緣63和65分別與排氣集管12上的凸緣以及排氣系統(tǒng)71上的凸緣相嚙合。
怠速空氣供應(yīng)管60經(jīng)由熱交換管62側(cè)壁上的一孔65a伸入該管62內(nèi)，并與該管62內(nèi)的熱交換管66連接。如所清晰表示的，該熱交換管66在管62內(nèi)延伸，由此可在高溫廢氣與怠速空氣之間進行熱交換，其中，高溫廢氣經(jīng)過該管62并流向排氣系統(tǒng)71，而怠速空氣流過怠速空氣管60并流過該管62內(nèi)的熱交換管66。該熱交換管66具有一進入孔67，這樣，廢氣可流入該管66內(nèi)，并與怠速空氣相混合，如以下將要更詳細描述的。一熱空氣返回管70與該管66的另一端連接，且經(jīng)由管62壁內(nèi)的一孔65b離開該管62。該熱空氣管70(如圖2所清晰表示的)經(jīng)由一分配管72上的凸起部69延伸至該分配管72。還提供一空氣溫度傳感器73，以測量進入該分配管72的空氣溫度。
該分配管72具有六條自該分配管72起向下伸展的降落管(droptube)74(全部六條都表示在圖3中)。每條降落管74都與一孔75連通，該孔75鉆在進氣集管32中且與孔38連通，噴射器40位于該孔38內(nèi)。如圖2所清晰表示的，該管75近似與噴射器40的出氣噴嘴41對齊。
每個進氣通道30內(nèi)都具有用于輸送燃料和空氣的管78。在每個進氣通道30內(nèi)，該管78均自位于噴射器噴嘴41略微下游處的孔38起延伸至進氣閥34的正上方。在每根管78內(nèi)均設(shè)置有螺旋金屬條形式的旋流器79，該旋流器79用于使流經(jīng)管78的空氣及燃料混合物成漩渦狀，從而有助于空氣、燃料以及廢氣的徹底混合、充分接觸，如隨后將要更詳細描述的。
將該管78裝入孔38內(nèi)，且該管78的一端81通常向外擴張，從而便于使輸送至孔38的燃料、空氣以及廢氣的混合物進入該管78。
在發(fā)動機的操作過程中，經(jīng)由塊體55內(nèi)的通道57、通道53、接著再經(jīng)由塊體55內(nèi)的第二條通道57將怠速空氣抽入怠速空氣供應(yīng)管60內(nèi)，在以上第二條通道57處將怠速空氣輸送給該管60。如同傳統(tǒng)方式，當通過搖動發(fā)動機或者通過正常操作該發(fā)動機使活塞24在氣缸20內(nèi)往復(fù)運動時，就在發(fā)動機內(nèi)的抽吸作用下經(jīng)由空轉(zhuǎn)螺旋線圈52抽入怠速空氣。怠速空氣流經(jīng)管60并進入管66，在該管66處，怠速空氣與自排氣集管12排出且經(jīng)由該管62流至排氣系統(tǒng)71的廢氣之間進行熱交換，從而加熱該怠速空氣。同時，一些廢氣還經(jīng)由孔67進入該管66內(nèi)，從而與該怠速空氣混合，并經(jīng)由熱空氣返回管70將上述混合氣體輸送至分配管72。該孔67的尺寸最好是這樣設(shè)定的，使得廢氣成分占經(jīng)由該管66所輸送氣體的10％至20％。因此，廢氣與流過怠速空氣管60的怠速空氣的比率為10％至20％的廢氣，90％至80％的怠速空氣。但是，所供應(yīng)的怠速空氣始終要足夠用以在空轉(zhuǎn)速度下操作該發(fā)動機。該孔67具有計量體積的作用，其利用廢氣流經(jīng)管62的定向流動，使得進氣體積由發(fā)動機速度及發(fā)動機載荷所決定，從而將經(jīng)由該孔67吸入的廢氣量控制在以上所提及的優(yōu)選比率范圍內(nèi)。將進入分配管72的廢氣與怠速空氣的混合氣體提供給每根降落管74，這樣就將該怠速空氣與廢氣的混合氣體輸送至孔38。經(jīng)過管66的怠速空氣與流經(jīng)管62的廢氣之間進行熱交換，從而加熱該怠速空氣；同時該經(jīng)過管66的怠速空氣還與經(jīng)由孔67進入該管66內(nèi)的廢氣相混合，從而進一步地加熱該怠速空氣。輸送至分配管72的氣體混合物的溫度優(yōu)選為大約80℃至120℃，更優(yōu)選為大約100℃。
經(jīng)由降落管74及孔75將該高溫氣體輸送至孔38，從而使該高溫氣體與噴射器40的端部43以及該噴射器40端部43上的噴嘴41緊密接觸。這樣就加熱了該噴射器40的端部43和噴嘴41(如前所述，該端部43及噴嘴41由金屬制成)。加熱該噴射器40的端部43及噴嘴41就可提高該端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度。加熱該噴射器40的端部區(qū)域43內(nèi)的燃料，同時在該噴射器內(nèi)的壓力作用下保持該燃料處于液體狀態(tài)。但是，一旦在發(fā)動機控制單元的操縱之下，開啟該噴射器以經(jīng)由噴射器的噴嘴41噴射燃料時，隨著燃料自該噴嘴41噴出，壓力急劇降低，燃料將迅速地由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。該由液態(tài)至氣態(tài)的轉(zhuǎn)變是一個閃蒸效應(yīng)(flashoff effect)，由于燃料在端部區(qū)域43內(nèi)被加熱，而且自該噴嘴41噴出燃料的同時壓力又迅速地下降，因而燃料迅速地氣化。由此，在該噴嘴41噴出燃料的同時，燃料迅速地氣化。當該燃料離開噴射器噴嘴41時，上述氣化燃料與經(jīng)由分配管72輸送的高溫空氣與廢氣的混合氣體相混合，以將該經(jīng)由閃蒸效應(yīng)生成的燃料蒸氣維持在氣態(tài)。隨著燃料進一步地離開噴嘴41’氣態(tài)燃料開始分散在該高溫空氣與廢氣的混合氣體中?；旌蠚怏w可能會略微地冷卻，特別是在將該混合氣體輸送至氣缸20之前，該混合氣體就與自進氣集管32進入的空氣相混合的情況下(這種情況也發(fā)生在以下所述實施例中)。但是，由于已將該燃料維持在氣態(tài)，且該燃料已完全分散在流向氣缸的空氣與廢氣的混合氣流中，盡管燃料會略微冷卻，但該混合氣體仍然保持一個較高的溫度，此溫度比該蒸氣未與高溫空氣和廢氣的混合氣體相混合情況下的溫度要高，因而該燃料不會冷凝并返回至液態(tài)。在任何情況下，為確保輸送至氣缸的燃料為氣態(tài)燃料，必須確保自噴射器噴嘴41噴出燃料時該燃料迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，同時在噴射之后維持該氣態(tài)，直至該蒸氣分散到流向氣缸的氣流中。一旦蒸氣已經(jīng)分散到該氣流中，那么該蒸氣冷凝的可能性就極小，因為該蒸氣已經(jīng)分散到氣流中，且該蒸氣與其它氣體的混合物流至氣缸20所需要花費的時間極短。因此，加熱該端部區(qū)域43就可確保噴射燃料時，所噴出的燃料迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后該氣態(tài)燃料與高溫空氣和廢氣混合，從而維持該氣態(tài)直至燃料蒸氣分散到氣流中。這一點與現(xiàn)有技術(shù)完全不同，在現(xiàn)有技術(shù)中噴射的是液態(tài)燃料，然后在所噴出燃料離開噴射器一段距離之后，再試圖將該液態(tài)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。
發(fā)動機由空轉(zhuǎn)油門至全油門的不同油門位置將導(dǎo)致進氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生變化，從而改變所輸入的高溫氣體的體積，因而受熱氣體與所輸送的標準大氣之間的比率也發(fā)生變化。由此，可相應(yīng)地改變該空氣燃料混合物的混合比。例如，與發(fā)動機的高載荷以及高速度相比，在較慢速度以及較小載荷系數(shù)的情況下，可使用較貧的燃料混合物。依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如同目前的理解，通?？刂圃撊剂峡諝饣旌媳龋筁ambda遠遠高于1.00，該數(shù)值由針對普通發(fā)動機裝置的工業(yè)最佳標準認定。在發(fā)動機速度較慢以及載荷系數(shù)較小的情況下，由于油門打得較小，自標準源吸入的空氣較少，受熱氣體被稀釋地程度較低，因此可將較高溫度的混合氣體輸送給氣缸。又由于標準源在較低的室溫環(huán)境下工作，引入進氣系統(tǒng)內(nèi)的該吸入空氣的起始溫度較低，因此吸入空氣的行進速率越快，混合氣體的溫度就越低。由于燃燒以及廢氣溫度的負作用已被高溫吸入空氣的燃燒以及廢氣再循環(huán)所補償，因而可以燃燒較貧的燃料混合物。將受熱氣體混合物引入燃燒室，其本身就可降低燃燒室的溫度。這一點與廢氣中包含惰性氣體相結(jié)合形成了這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制通常貧油燃燒的發(fā)動機產(chǎn)生較高的燃燒室溫度。由于吸入空氣的密度低，因而吸入空氣的溫度僅能對相對的活塞產(chǎn)生較低的壓縮阻力，從而有助于維持并改進該發(fā)動機在較少燃料下的較低速度轉(zhuǎn)矩(speed torque)以及功率，所測量到的Lambda值可增大到1.25左右。
隨著載荷以及發(fā)動機速度的增大，油門打得更大，允許更多的空氣進入該進氣系統(tǒng)，受熱氣體與所吸入的標準室溫空氣之間的比率改變，因而輸入氣體的溫度也發(fā)生變化?？傒斎霘怏w的溫度降低，因而增大了使輸出功率最大化所需要的密度。這還增大了發(fā)動機自身的壓縮阻力，增大了發(fā)動機操作過程中所吸收的能量，從而要求燃料空氣混合比中燃料與空氣更均衡，以補償載荷、速度、阻力，但仍要求該發(fā)動機與以傳統(tǒng)方式操作的發(fā)動機相比允許使用更貧的燃料混合物。較熱的進氣溫度將降低燃燒室溫度，這有助于抵消貧油燃燒的反作用。
廢氣循環(huán)的再一個作用是有助于降低燃燒室的溫度，并允許燃燒更貧的燃料，而在傳統(tǒng)發(fā)動機系統(tǒng)中減少燃料時，溫度將急劇地升高。廢氣循環(huán)還有助于減少NOX，NOX是通常與燃燒貧油相關(guān)的另一項不利后果，在正常環(huán)境下，燃燒貧油的發(fā)動機將生成顯著增多的一氧化氮。低空氣密度可減小壓縮阻力，這就允許在所輸入燃料總量較少或在一次特定循環(huán)中所輸入燃料較少的情況下，發(fā)動機可維持其功率及轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明優(yōu)選實施例通過在噴射器的端部區(qū)域加熱燃料，使得在燃料噴出后該燃料迅速地100％氣化。這可長久維持部件的完整性，并使得在制造原始設(shè)備時能安裝或組裝得簡便。高溫燃料在噴射器內(nèi)的壓力下被高溫釋放，由于噴射器進行噴射時壓力減小，而壓力一減小液體就發(fā)生熱膨脹，因此高溫燃料能迅速地形成蒸氣。此蒸氣經(jīng)過較短距離的進氣區(qū)域，且當該蒸氣在高溫廢氣和/或高溫燃燒空氣中行進的同時，維持該蒸氣處于氣態(tài)，最終該蒸氣又與其它標準輸入空氣流相混合，一旦該蒸氣進一步地分散到該標準空氣流中，就形成了一種組合供應(yīng)氣體，該組合供應(yīng)氣體的溫度可根據(jù)載荷以及發(fā)動機的速度而發(fā)生變化。稀釋該高溫氣體與燃料蒸氣的混合物可防止在緊接著噴射操作且經(jīng)由閃蒸效應(yīng)形成蒸氣之后的任何階段中，該混合物再冷凝。如Lambda設(shè)置所論證的，減少發(fā)動機所使用的燃料既可通過減少用于形成蒸氣的燃料來實現(xiàn)，又可通過減少在蒸氣形成后用以獲得適當燃料空氣混合比所需要的液體燃料來實現(xiàn)，再加上由于在本發(fā)明優(yōu)選實施例中引入了廢氣以及高溫輸入空氣，因而允許發(fā)動機進行貧油燃燒。
用燃料蒸氣來代替燃料蒸氣和液體燃料的混合物還可提高該燃料點燃以及燃燒的功率及效率。液體燃料不能點燃，其被浪費并作為污染物排出，而沒有對發(fā)動機效率起到任何積極的作用。
氣缸內(nèi)用于點燃的蒸氣量越多，所獲得的壓縮比就越大，該壓縮比是通過縮小燃燒室容積或者換句話說通過將可燃混合物壓縮至給定空間內(nèi)而獲得的。采用較大的力和功率來點燃該蒸氣混合物，就不會發(fā)生提前點火或多次起爆以及火焰鋒(flame front)等現(xiàn)象，在采用汽油的傳統(tǒng)高壓縮比發(fā)動機中，當該發(fā)動機爆燃或爆缸時都會出現(xiàn)這些現(xiàn)象。
一旦在這種高壓縮比下使用燃料，該燃料的燃燒率，確切地說，燃燒速度或者說在燃燒室內(nèi)全部混合物完全燃燒所需要消耗的時間將減少，這意味著更多的可燃混合物將在壓縮沖程的最有效階段燃燒，該可燃混合物將燃燒得更充分，其中，在壓縮沖程的最有效階段，壓縮幅度最大。這樣在全部混合物燃燒后，排出氣體成分也發(fā)生變化，在排出氣體中，二氧化碳較多，而碳氫化合物和一氧化碳較少，排出氣體成分是用于評估燃燒室內(nèi)燃燒效率的一種常規(guī)方法。
燃燒速率加快意味著用以確保在每次循環(huán)過程中燃燒較大量蒸氣所需要花費的時間變短。
傳統(tǒng)發(fā)動機為了在活塞開始其向下的行程或者說提升行程之前騰出足夠的時間來燃燒盡可能多的燃料，依靠在活塞到達上死點(在每次特定循環(huán)過程中或者每次轉(zhuǎn)動過程中，活塞位于發(fā)動機氣缸的頂部時)之前就點燃該燃料空氣混合物，其中，在提升行程之前，剛剛發(fā)生起爆。
這種現(xiàn)有方式試圖確保更充分的燃燒，這種方式在原理上是不具有生產(chǎn)價值的，因為在活塞仍然進行壓縮時就啟動點火過程，從而使活塞受到兩個相對的力，首先是起爆力，該力推動向上移動或者進行壓縮移動的活塞，直至該活塞經(jīng)過上死點并開始其向下的提升沖程，從而使得起爆(detonation)不具有生產(chǎn)價值。
對于這種點火方式而言，實際上在混合物還沒有到達最佳壓縮時就點燃了該混合物。這意味著具有一延遲期(retarded timing)，在燃燒室內(nèi)的較佳壓力以及較佳的燃燒器質(zhì)量下，該延遲期可實現(xiàn)較低的燃燒室溫度。這可進一步地控制燃燒溫度，并相應(yīng)地控制燃料空氣比，以實現(xiàn)更貧的燃燒，而不會受到貧油燃燒溫度的負作用。
將蒸氣引入燃燒室對于發(fā)動機的總體性能而言具有另一方面的作用。在傳統(tǒng)發(fā)動機中，當噴射大量的燃料以限制液氣轉(zhuǎn)換率時，由于時間限制，以及所輸入的空氣將在不能再將液體轉(zhuǎn)換為蒸氣或氣體的那一點上得以飽合，這樣多余的液體燃料就對燃燒混合物產(chǎn)生一負作用，熄滅由火花塞產(chǎn)生的火花，并完全阻止適當?shù)幕蛘呷魏晤愋偷狞c燃，或者如果有任何引燃，由于大量的液體燃料會將火焰熄滅，因而燃燒將很微弱且不完全。
但是，若采用本發(fā)明的原理，將混合物引入燃燒室，隨后壓縮的已經(jīng)是氣體，那么就不會發(fā)生上述反作用。
自以上論述以及圖2中可認識到，本發(fā)明沒有加熱該噴射器40的主體40a，從而確保不會損壞該主體40a內(nèi)的操作部件，或者不會熔融該主體40a。此外，若要將端部區(qū)域43內(nèi)的燃料加熱至所需要的溫度，并不需要自燃料管道42輸送相當熱的燃料給該噴射器40，若這樣做會熔融該主體40a內(nèi)的部件或者損壞該噴射器40。由此，可將主體40a維持在正常溫度，而將端部區(qū)域43加熱至所需要的溫度以提高該端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度，這樣在自該噴射器40的噴嘴41噴出燃料之后，該燃料會迅速地閃蒸以及氣化，其中，噴射器的操作部件設(shè)置在主體40a內(nèi)，且將燃料引入該主體40a。
因此，在圖1和2所示實施例中，自噴嘴41噴出燃料后，該燃料迅速地生成燃料蒸氣，隨后該燃料蒸氣又與輸入該孔38內(nèi)的空氣與廢氣相混合，并進入蒸氣管78。當此混合氣體經(jīng)過該管78時，利用旋流器79使該空氣、廢氣以及燃料形成漩渦狀，以確保該燃料與高溫空氣和廢氣的混合物充分接觸和混合。這樣可在所噴出燃料由該管78的一端行進至靠近進氣閥34的該管78的另一端的過程中，維持所噴出燃料處于氣態(tài)(通常呈液滴狀)。按照傳統(tǒng)方式，經(jīng)由進氣集管32以及進氣通道30提供額外的空氣，以支持氣缸20內(nèi)燃料的燃燒。因此，在空轉(zhuǎn)速度下，僅有空氣燃料以及廢氣經(jīng)由管78進入氣缸20內(nèi)。但是，一旦壓下加速器并打開蝶形閥50，空氣就可經(jīng)由節(jié)流閥體48進入進氣集管32以及進氣通道30，從而供應(yīng)給該氣缸20。
除了按以上所述方式(經(jīng)由塊體55)供應(yīng)怠速空氣外，也可自該蝶形閥50的下游獲取怠速空氣。在這種設(shè)置中，在該節(jié)流閥體48與進氣集管32之間提供一塊體(未表示)。該塊體具有與蝶形閥下游相連通的孔，通常經(jīng)由該孔輸送怠速空氣，該孔與管60連接。
由于燃料是經(jīng)由管78輸送給氣缸的，而該管78與進氣通道30相比，橫截面積與容積均較小，因此在自管78的一端行進至該管78的另一端的過程中，可維持該燃料處于受熱狀態(tài)，并保持該燃料的溫度。
在圖2所示實施例中，該管78由孔38一直延伸到進氣閥34。但是，在其它實施例中，該管78也可沿著進氣通道30的長度僅延伸過一段路，通向該進氣通道30，并與該閥34相隔一定距離。在又一種實施例中，可完全取消該管78。在高性能或高轉(zhuǎn)速發(fā)動機中，例如賽車用發(fā)動機等，該管78最好具有圖2所示的長度。在普通有軌電車的情況下，該管78最好更短一些，可自該孔38起僅延伸過進氣通道30長度的十分之一。因此，在這種裝置中，燃料蒸氣、受熱空氣以及廢氣的混合物進入管78，沿著該管78行進較短的距離，然后流出該管78并進入進氣通道30內(nèi)，從而與經(jīng)由進氣集管32吸入該進氣通道30內(nèi)的吸入空氣相混合。
優(yōu)選的，管62內(nèi)的熱交換管66具有這樣一種直徑及長度，使得其熱交換面積等于每升發(fā)動機容量大約50平方英寸，該管66的直徑代表了在車輛怠速系統(tǒng)下的最小流通面積。管62的尺寸應(yīng)該這樣設(shè)定，使其能夠維持排氣集管12的正常廢氣流量特性?？捎靡环N絕緣材料來覆蓋該管62，以增強貯熱能力以及與該管66的熱交換。
將廢氣與怠速空氣相混合具有兩個作用。第一，首先是加熱流過管60的怠速空氣，該怠速空氣較冷且移動迅速，以使得由管62和管66組成的熱交換器盡可能的??；第二，將廢氣混入空氣流內(nèi)，以降低排放物中一氧化氮的百分比含量。該管66最好具有波狀或階梯狀輪廓，以使流經(jīng)該管66的混合氣體形成湍流，從而充分地混合該怠速空氣和廢氣。與噴射器40的傳統(tǒng)位置相比，將該噴射器40設(shè)置得距孔38的最內(nèi)端更靠后大約1mm至4mm，但該距離應(yīng)能使噴嘴41和端部區(qū)域43被來自降落管74和孔75的引入熱氣所包圍。該管78的擴張端81不僅便于聚集氣體和燃料的混合物，還可防止該管78落入發(fā)動機內(nèi)，從而便于在進氣通道30內(nèi)定位該管78。最好將旋流器79緊配合(tight fit)在該管78內(nèi)，從而利用摩擦將該旋流器79保持在其適當位置上，而不會落入發(fā)動機10內(nèi)。如上所述，該蒸氣管78的橫截面積小于進氣通道30以及進氣閥34的橫截面積，流過該管78的空氣混合物的速度大于流過進氣通道30的空氣速度。這就使得更大量的受熱氣體經(jīng)過燃料蒸氣，與該燃料蒸氣一起形成氣體混合物自該管78引出，從而可增大給予該蒸氣的總熱傳輸量，確保該燃料處于氣態(tài)。還提供了第二真空系統(tǒng)，并允許空載電路在將空氣供應(yīng)給發(fā)動機時轉(zhuǎn)更大的圈(play a greaterroll)，否則當油門打開時，其將超馳(overridden)。
這種作用改變了供應(yīng)給傳感器以及燃料控制系統(tǒng)的真空度，并將真空度維持在一個較高的水平，這反過來又防止噴出原始數(shù)量的燃料，并依據(jù)本實施例減少燃料數(shù)量。車輛的計算機在變化的信號下感知不同的操縱參數(shù)組，從而減少所需要的燃料數(shù)量。為進一步地改變傳感器的感受力(perceptions)，本實施例中的第二真空系統(tǒng)可供應(yīng)另一種真空源，通過使每個所需傳感器采用一條附加真空線來添加給原始設(shè)備。
如前所述，加熱該主體40a下方的端部區(qū)域43，電子部件容納在該主體40a內(nèi)，由于供應(yīng)給噴射器的燃料是正常溫度，因而容納在該主體40a內(nèi)的電子部件區(qū)域是冷的且在操作規(guī)程內(nèi)。
由于噴射時燃料的溫度較高，因而受熱燃料可以極快的速度氣化。與其它特征相結(jié)合，這一點意味著為了獲得100％的氣化，燃料或者加熱氣體在點火前都不需要位于燃料的終點溫度附近。
對于吸入氣體以及燃料而言，平均溫度升高至80℃至120℃，加上該溫度沒有高至燃料的終點溫度，再與速度、混合廢氣以及將燃料保持在蒸氣管內(nèi)的時間相結(jié)合，來準備將在燃燒室內(nèi)點燃的該燃料蒸氣以及廢氣/吸入氣體混合物，可減少污染物、碳并提高效率。
采用最低溫度以維持引入空氣總量的容積效率。
在相同性能下，將完全蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給氣缸20，所需要的燃料減少，由此可改進經(jīng)濟效益。在傳統(tǒng)發(fā)動機中，利用發(fā)動機10的發(fā)動機控制單元(未表示)來控制通過燃料噴射器40引入該發(fā)動機內(nèi)的燃料數(shù)量。此單元可依據(jù)各種操作參數(shù)來控制該噴射器40，如以上所提到的，該操作參數(shù)包括輸送空氣的溫度、發(fā)動機速度、真空率等。由于本實施例將燃料蒸氣而不是燃料液滴輸送給氣缸20，因而所需要的燃料數(shù)量比該單元為特定操作條件所確定的數(shù)量要少。因此，如果本發(fā)明優(yōu)選實施例采用這種傳統(tǒng)單元，就應(yīng)修改該單元，以使噴射器40噴射更少量的燃料，因為在本發(fā)明的這種實施例中，所需要的燃料量實際上比該單元為特定操作條件所確定的量要少。這可通過手動或自動地改變輸入該單元內(nèi)的某些參數(shù)來實現(xiàn)，以使該噴射器40噴射較少量的燃料。選擇性的，如果所提供的系統(tǒng)為原始設(shè)備，那么也可修改該單元的操作軟件，以使噴射器40輸送本發(fā)明實施例所要求的較少量燃料，從而獲得所需要的工作特性。
圖5表示本發(fā)明的第二實施例，其中，與前述相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
在本發(fā)明的這個實施例中，怠速空氣供應(yīng)管60與位于排氣集管12上的熱交換器90連接。該熱交換器90可包括位于排氣集管12上的一管，該管為S形構(gòu)造，并利用來自排氣集管12的熱量加熱該管。管60可貫穿該管，這樣熱交換就得以發(fā)生，從而加熱經(jīng)過該管60的怠速空氣。
一隔塊92與頂部16連接，且該隔塊92具有孔94，該孔94對著排氣通道14和排氣集管12，以允許排出氣缸20內(nèi)的廢氣。該隔塊92還具有鉆入該隔塊內(nèi)且垂直延伸的孔96。為每個氣缸20提供一個這樣的孔96，且該孔96對著發(fā)動機10的排氣通道14。一凹形(hollow)分配管98位于該隔塊92的頂部上方，該管98的內(nèi)部100與每個孔96連通。怠速空氣供應(yīng)管60包括自熱交換器90延伸至該分配管98的一部分60a。噴射器40安裝在該分配管98的頂部上且具有端部43和噴嘴41，該端部43和噴嘴41伸入分配管98的凹形內(nèi)部中。來自管60a的熱空氣進入該分配管98，并圍繞著且加熱該噴射器40的端部43和噴嘴41，加熱該端部43和噴嘴41就使得燃料在離開該噴嘴41的同時立即氣化，與以上參照圖1和2所述的方式完全相同。因此，在噴射的同時立即就生成燃料蒸氣，并在該燃料蒸氣和熱氣體沿著孔96行進的過程中，維持該燃料蒸氣處于氣態(tài)。
在此實施例中，噴射器40位于發(fā)動機的排氣側(cè)，與圖1和2所示實施例中將噴射器設(shè)置在進氣側(cè)相比，排氣側(cè)的環(huán)境溫度比進氣側(cè)要高。利用經(jīng)過管60a的熱怠速空氣來完成對該端部區(qū)域43的加熱。在此實施例中，可使隔塊92與管98絕熱，或者利用一種非導(dǎo)熱性材料來形成該隔塊92，這樣端部區(qū)域43就不會過熱，否則將導(dǎo)致該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料氣化，這將使得該噴射器無法正常工作。如前所述，加熱端部區(qū)域43以將該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料溫度提升到某個溫度，在該溫度下，燃料由于該端部區(qū)域43內(nèi)的壓力而仍然維持在液態(tài)，但一旦該燃料自端部區(qū)域43噴出，便會迅速地氣化，從而確保該噴射器40能夠正常工作，同時燃料在離開噴射器噴嘴41的同時迅速氣化。
一根燃料空氣輸送管104與孔96連接，該輸送管104經(jīng)過排氣通道14以及氣缸頂部16內(nèi)的孔道106。該管104一直穿過該孔道106，并進入發(fā)動機10的進氣通道30中。將該管104封入該孔道106內(nèi)，這樣廢氣就不能圍繞著該管104、經(jīng)過孔道106而進入該進氣通道30。
自該噴射器40噴出時生成的燃料蒸氣與來自管60a的熱空氣相混合，并經(jīng)由每個孔96將該混合氣體輸送至對應(yīng)的每根管104。該燃料空氣混合物經(jīng)過位于排氣通道14內(nèi)的管104的一部分，這樣，可通過與該排氣通道14排出的高溫廢氣進行熱交換來加熱該燃料空氣混合物。這有助于在該燃料沿著管104流至出口端109的過程中，維持該燃料的氣態(tài)，其中，該出口端109位于進氣通道30內(nèi)。
該管104具有一進氣孔108，該進氣孔108位于管104的一個部分上，該部分位于自排氣通道14流向排氣集管12的廢氣流中。如圖5所示，該孔108位于隔塊92內(nèi)的孔94中。但是，該孔也可位于管104的其它部分，只要廢氣能夠進入該孔108，從而與燃料和空氣相混合，以進一步地加熱該管104內(nèi)的燃料空氣混合物。因此，也可如早期的實施例，在燃料沿著該管104流至出口端109的同時使該燃料氣化，并將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給進氣通道30。
如前述實施例，經(jīng)過管104的空氣和廢氣的溫度在80℃至120℃的范圍內(nèi)，發(fā)動機在空轉(zhuǎn)速度下最高溫度可達到150℃。此實施例具有同前述實施例大體相同的優(yōu)點，少量的熱怠速空氣以及廢氣與燃料相混合，以確保經(jīng)由進氣通道30將該燃料輸送給氣缸20時，該燃料處于完全氣化狀態(tài)。當?shù)伍y50(圖5中未表示)打開時，可經(jīng)由該進氣通道30提供用于支持氣缸20內(nèi)燃料燃燒所需的額外空氣。
圖6表示了本發(fā)明的另一種實施例，其與圖5所示實施例大體相同，只是該管60直接連接到分配管98上，而沒有經(jīng)過任何初級熱交換器，例如參照圖5所述的熱交換器90。但是，此實施例與圖5所示實施例的另一個重要區(qū)別在于，分配管98與隔塊92之間存在熱傳遞，該隔塊92進一步地又與發(fā)動機的排氣集管和排氣通道之間存在熱傳遞。因此，可經(jīng)由該隔塊92將熱量傳遞給分配管98，由于噴射器40的端部區(qū)域43與該分配管98之間相互接觸，因而可以加熱該端部區(qū)域43。由于噴射器40、管98以及隔塊92均位于發(fā)動機的排氣側(cè)，該排氣側(cè)是發(fā)動機中溫度最高的部分，因而盡管該端部區(qū)域43與分配管98之間的接觸面積相對較小，但對該端部區(qū)域43的熱傳遞仍然是十分顯著。直接來自空轉(zhuǎn)螺旋線圈的空氣60不僅提供了用于燃燒的怠速空氣，還略微地降低了端部區(qū)域43的溫度，以確保該端部區(qū)域43不會過熱。當該怠速空氣進入分配管98且與端部區(qū)域43緊密接觸時，利用該分配管98與端部區(qū)域43之間的熱傳遞來加熱該怠速空氣，從而將該端部區(qū)域43維持在所需要的溫度上，以將該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料維持在這樣一個溫度，在該溫度下，燃料仍處于液態(tài)，但可確保自噴嘴41噴出燃料的同時該燃料迅速地成為氣態(tài)。另外，圖6所示實施例的操作方式與圖5所示實施例完全相同。
如圖5和6所示，最好將管104的端部109切削成一定角度，以增大該管104內(nèi)的真空量，該真空量是開啟進氣閥34且經(jīng)由進氣通道30將空氣抽入氣缸20內(nèi)時通過抽吸產(chǎn)生的。
圖7表示了本發(fā)明又一種實施例，再一次地采用與前述相同的參考數(shù)字以表示相同的部件。
在本發(fā)明的這種實施例中，與本發(fā)明第一實施例的圖2所示位置相比，噴射器40位于孔38內(nèi)的傳統(tǒng)位置上。
在本發(fā)明的這種實施例中，噴射器40的端部區(qū)域43位于一個環(huán)狀件260內(nèi)，以下將參照圖17至22更詳細地說明該環(huán)狀件260。該環(huán)狀件260具有一中央孔262，端部區(qū)域43緊貼地位于該中央孔262內(nèi)，以接觸該中央孔262的周邊壁。該環(huán)狀件260與進氣集管32接觸并與之進行熱傳遞，這樣，頂部16以及氣缸壁22內(nèi)產(chǎn)生的熱量就經(jīng)由該進氣集管32傳遞給環(huán)狀件260，然后再傳遞給噴射器40的端部區(qū)域43以加熱該端部區(qū)域43。這就提升了該端部區(qū)域43的溫度，從而加熱燃料。因此，當自噴嘴41噴出燃料時，就發(fā)生如前所述的閃蒸效應(yīng)，使得燃料迅速地氣化。
依照本發(fā)明的這種實施例，頂部16內(nèi)形成有一條孔道106，該孔道106連接排氣通道14和進氣通道30。一根空氣燃料輸送管120位于進氣通道30內(nèi)。該管120具有廢氣進入支管122和空氣進入支管124，該廢氣進入支管122伸入孔道106內(nèi)且被封入該孔道106中，該空氣進入支管124伸入進氣集管32并向該進氣集管32敞開。在這種實施例中，按照通常的傳統(tǒng)方式經(jīng)由空轉(zhuǎn)螺旋線圈輸送怠速空氣，以及經(jīng)由進氣集管32和進氣通道30輸送額外空氣。
空氣和燃料的輸送通道具有對著噴射器噴嘴41的進氣端128，這樣自該噴射器40噴出的燃料就經(jīng)過該進氣端128，并沿著管120流至位于閥34附近的出氣端130。
廢氣可自排氣通道14經(jīng)由孔道106流入支管122內(nèi)。一根波狀的熱交換管132自該支管122起伸入支管124內(nèi)，且終止于該支管124的開口端136附近。將該管132封在支管122內(nèi)，這樣廢氣就不能繞過該管132而直接進入管120內(nèi)。流過該管132的廢氣加熱該管132，從而與自噴射器40流經(jīng)該管120的燃料以及自支管124流至端部130的空氣進行熱交換，以保持該燃料處于氣態(tài)，與參考先前實施例所述的方式相同。
吸入的空氣可經(jīng)過支管124的開口端136，然后進入管120內(nèi)，這樣該空氣就與噴射器40輸送的燃料相混合。通過與該管132進行熱交換來加熱該空氣和燃料的混合物。來自孔道106且流經(jīng)管132的廢氣自該管132的出口端140排出(清晰地表示在圖8中)。該出口端140的附近具有通常為圓蓋形的折流板144，該折流板144使得自該管132端部140排出的廢氣如箭頭A所示方向、沿著支管124并遠離開口端136偏回。同時，還經(jīng)由該開口端136吸入進氣集管32內(nèi)的空氣，這樣該空氣就與廢氣以及由噴射器40輸送的燃料相混合，同樣也有助于在燃料自管120的端部128流至該管120的端部130的同時，維持該燃料處于氣態(tài)。因此，如前述實施例，可將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送給氣缸20。
如前述實施例，在此實施例中，最好除去用于包裹該噴射器40的端部43的殼部件，以通過該端部43與環(huán)狀件260之間的熱傳遞以及該環(huán)狀件260與進氣集管32之間的熱傳遞來加熱該端部43。
在圖1至8所示實施例中，所示的燃料空氣輸送管78、104和120均為安裝在發(fā)動機的進氣通道內(nèi)的一根單獨管。但是，除了提供單獨管之外，上述管也可形成在氣缸頂部的鑄件內(nèi)，或者說僅在該氣缸頂部的鑄件內(nèi)鉆孔而得以形成，這樣它們就與原始制造的氣缸頂部形成一體，并作為該氣缸頂部的一部分。如果需要的話，其它各管也可與發(fā)動機一體形成，而不是提供單獨的管。由于這些管僅占據(jù)相當小的空間，并與發(fā)動機的現(xiàn)有部件相連接，因而能簡便地通過安裝前述實施例中所公開的各管，而將本系統(tǒng)應(yīng)用于原始制造設(shè)備(即，制造好的發(fā)動機)，正如將傳統(tǒng)輸送系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有發(fā)動機上一樣。
圖9和圖10表示了本發(fā)明的又一種實施例。在這種實施例中，用以界定氣缸20的塊體壁150內(nèi)具有多個洞152。套筒154插入該每個洞152內(nèi)。每個洞152內(nèi)都具有一直徑減小的孔154，該孔154使洞152與塊體壁150相互連通，套筒154具有伸入該孔154內(nèi)的桿座(stem)156。噴射器40位于該套筒154內(nèi)，且其噴嘴41伸入該桿座156中，這樣就可將燃料直接噴入氣缸20內(nèi)。
提供進氣閥34和排氣閥18，分別用于控制將空氣引入該氣缸20內(nèi)以及用于控制自該氣缸20內(nèi)排出廢氣?；钊?4按照傳統(tǒng)方式在該氣缸20中往復(fù)運動。
如在先前實施例中所述的相同方式，除去包裹著該噴射器40的端部區(qū)域43的殼部件，以使該端部區(qū)域43經(jīng)由套筒154與氣缸壁150接觸。這樣，就可在該壁150與端部區(qū)域43之間進行熱交換，以加熱該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料，實現(xiàn)先前實施例中所述的相同效果。也就是說，一旦自該噴射器40中噴出燃料，該燃料就迅速地閃蒸為氣態(tài)。
在本發(fā)明的這種實施例中，推遲自該噴射器40中噴出燃料的時間，以當活塞24在氣缸20內(nèi)上升時，能將噴射器40內(nèi)的燃料直接噴射到該活塞24的頂部上，這樣在利用火花塞(未表示)或者在柴油機的情況下利用壓縮來點燃該燃料蒸氣之前，沉積在該活塞24上的燃料將有助于使任何未氣化的燃料氣化。
因此，如果該噴射器噴出任何液態(tài)的燃料，事實上如上所述，噴射到該活塞24頂部上的燃料將在點燃該燃料之前氣化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該套筒154內(nèi)的洞152向外略微呈錐形，這樣其外端170就稍微大于內(nèi)端172。這就能將不同尺寸的噴射器40插入該套筒154內(nèi)，并確保噴嘴41位于桿座154內(nèi)，從而可將燃料直接送入氣缸20中，同時還可加熱該噴射器的端部區(qū)域以及該端部區(qū)域內(nèi)的燃料。
燃料管180用于將燃料輸送給該噴射器40，該燃料管180經(jīng)過具有入口192和出口194的熱交換器190。廢氣自該入口192進入并自該出口194排出，用于加熱該熱交換器190內(nèi)的燃料管180。選擇性的，來自冷卻系統(tǒng)的熱水或者發(fā)動機的油類可自該入口192進入并自該出口194排出，以與流經(jīng)該燃料管180的燃料進行熱交換。在另一種實施例中，可在該熱交換器190內(nèi)利用電加熱該燃料管180。
對流經(jīng)該燃料管180的燃料進行加熱就完成了對燃料的預(yù)熱，這樣當將該燃料輸送給噴射器40時，該燃料是溫?zé)岬?，從而當將燃料沉積到發(fā)動機內(nèi)的熱活塞24上時，該燃料更易于氣化。如果壁150不能將足夠的熱量傳遞給端部區(qū)域43，以將該端部區(qū)域43的溫度提升到當自噴射器40噴出燃料時該燃料能夠閃蒸或迅速氣化所需的溫度，那么利用熱交換器190來預(yù)熱燃料就相當有用。理由在于，該壁150可能由于在發(fā)動機中循環(huán)流動的冷卻液而使得其溫度過低，無法將端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度提升至可產(chǎn)生閃蒸效應(yīng)的溫度。在熱交換器190內(nèi)預(yù)熱燃料可在該燃料進入噴射器40之前略微地提高該燃料的溫度，這樣由該壁150所傳遞的熱量就足以產(chǎn)生閃蒸效應(yīng)，而不會使流經(jīng)噴射器40的燃料過熱，這將損壞該噴射器40。
最好除去噴射器40的所有密封部件和殼部件，并將該噴射器40封入套筒154內(nèi)以代替該殼部件。應(yīng)認識到的是，當活塞在壓縮沖程中上升并經(jīng)過孔152之后，將不再有壓力作用給該噴射器40，其中，該壓縮沖程用來壓縮氣缸20內(nèi)的燃料和氣體。如圖9所示，該孔152和桿座156向下傾斜，以防止燃油聚集在該桿座156內(nèi)。
如前所述，操縱噴射器40以將燃料輸送至活塞24的頂部，當燃料噴射到該活塞的頂部時，利用該活塞24頂面具有較高的工作溫度，將該活塞頂面作為一種蒸發(fā)器來氣化該燃料。優(yōu)選的，熱交換器190加熱該燃料，以在將該燃料輸送至噴射器40之前，該燃料的溫度達到大約50℃至80℃。
圖11表示了本發(fā)明的另一種實施例，其中，與前述相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
如同圖1和2所示的實施例，空轉(zhuǎn)螺旋線圈52向怠速空氣管60供應(yīng)怠速空氣。但是，在這個實施例中，該空轉(zhuǎn)管60具有一T形件200，這樣既可將空氣引入支管60′內(nèi)，又可將空氣引入支管60″內(nèi)。該支管60′與熱交換器61連接，圖11a表示了該熱交換器61的一種改良形式。如同前述實施例，熱空氣管70接收來自該熱交換器61的熱怠速空氣以及一些廢氣，并將該混合氣體輸送給T形件201。該T形件201與分配管72連接，還接收來自支管60″的怠速空氣。給該支管60″提供一電磁閥202，基于溫度傳感器203在分配管72內(nèi)所檢測到的溫度來開啟以及關(guān)閉該電磁閥202。該傳感器203可僅當其所檢測到的溫度超過某一預(yù)定值時將信號經(jīng)由導(dǎo)線204輸送給電磁閥202，或者該傳感器203可與管理系統(tǒng)或計算機連接，該管理系統(tǒng)或計算機反過來向電磁閥202提供信號以驅(qū)動該電磁閥。當該電磁閥202啟動時，怠速空氣可以經(jīng)由支管60″流至T形件201，然后進入分配管72。當該電磁閥202關(guān)閉時，怠速空氣就不能經(jīng)由支管60″流至T形件201以及分配管72。該分配管72與先前所述的孔38連通，這樣，來自熱空氣管70的高溫廢氣和空氣的混合物將流經(jīng)噴射器40的端部區(qū)域43，從而在該噴射器40的噴嘴41噴出燃料之前，加熱該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料。因此，如前所述，當燃料離開噴嘴41時，該燃料迅速地成為蒸氣，這樣，該燃料就在高溫空氣和廢氣的氣流中自孔38輸送至氣缸20，并與吸入進氣集管32內(nèi)的吸入空氣相混合。
在發(fā)動機的正常操作過程中，自熱空氣管70進入分配管72內(nèi)的該廢氣和空氣混合物的溫度可能遠遠高于所需要的用以將端部區(qū)域43加熱至規(guī)定溫度的溫度。根據(jù)當天的熱度以及發(fā)動機的工作條件，該高溫空氣和廢氣混合物的溫度可能高達220-240℃。在該高溫氣體進入分配管72之后，該氣體的溫度可以降低至160-175℃，但此溫度仍然高于所需要的用于將端部區(qū)域43加熱至規(guī)定溫度以使燃料閃蒸的溫度。此較高溫度將使該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料氣化，從而導(dǎo)致噴射器40發(fā)生故障或者操作錯誤。如果傳感器403檢測到分配管72內(nèi)的溫度高于某個預(yù)定值，例如150℃，就開啟電磁閥202，使低溫怠速空氣經(jīng)由支管60″進入該分配管72，從而將該分配管72內(nèi)空氣混合物的溫度下降至150°C。此溫度足以將端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度提升至這樣一種溫度，在該溫度下，燃料仍然處于液態(tài)，但一旦自噴射器40噴出該燃料，該燃料將閃蒸為氣態(tài)。如果溫度下降至150℃以下，就關(guān)閉該電磁閥202，以阻止低溫空氣繼續(xù)經(jīng)由支管60″進入分配管72，因而通過選擇性地開啟和關(guān)閉該電磁閥202，可將該分配管72內(nèi)的溫度維持在大約150℃。
開啟電磁閥202以打開支管60″的操作具有雙重作用，一個作用是減少流入支管60′的空氣量，從而減少熱空氣管70所接收到的熱空氣，另一個作用是經(jīng)由支管60″將低溫空氣直接供應(yīng)給分配管72，從而起到冷卻作用。
在這個實施例中，還提供與車輛廢氣系統(tǒng)相連通的第二廢氣管70′。該管70′可簡單地與廢氣系統(tǒng)的合適部分連接，從而使廢氣能夠進入該管70′。利用第二電磁閥202′來控制該管70′，經(jīng)由導(dǎo)線204′提供的信號來驅(qū)動該電磁閥202′。當為加快速度或增加載荷而踩下油門踏板，從而導(dǎo)致發(fā)動機真空系統(tǒng)中的壓力下降時，就啟動了該電磁閥202′。打開該第二閥202，廢氣就能自管70′進入T形件201內(nèi)，從而可將該廢氣與管70內(nèi)的空氣一起提供給孔38。在高載荷或高速度的要求下，引入額外的廢氣將進一步地有助于減少所排出廢氣中的NOx氣體。
可利用一壓力開關(guān)來操縱電磁閥202′，當壓力下降時，該壓力開關(guān)就經(jīng)由導(dǎo)線204′將電流輸出給該電磁閥202′，以啟動該電磁閥202′。選擇性的，也可利用發(fā)動機控制單元來啟動該閥202′。在空載或低載過程中，通常使該第二閥202′處于關(guān)閉狀態(tài)，因為在這些操作條件下不需要額外的廢氣。
圖11a，11b和11c表示參照圖1所述的熱交換器61的一種變化形式。在這種實施例中，熱交換器61比較短且包括一管205，管66卷繞在該管205內(nèi)，且該管66與管60′的端部65a連接。如同前述實施例，該管66自熱交換器引出，且其端部65b與管70連接。如前所述，該熱交換器61具有法蘭204，可將該法蘭204栓接到發(fā)動機的排氣管上。端部205將被焊接到發(fā)動機的排氣集管12(未表示)上。這種設(shè)置所提供的熱交換器比前述實施例要短，但是該熱交換器卻執(zhí)行同參照圖1和2所述實施例相同的功能。如參照圖1和2所述，管66包括一孔67，廢氣可經(jīng)由該孔67進入該管66內(nèi)，這樣就將空氣與廢氣的混合氣體提供給熱空氣管70，并輸送給分配管72。
圖12表示圖11所示實施例的一種變形。在圖12中，怠速空氣管60與T形件201連接，以供應(yīng)怠速空氣。如參照圖11所述的方式，電磁閥202根據(jù)溫度傳感器203所檢測到的溫度，控制怠速空氣經(jīng)由該管60的流動。該T形件201接收來自熱空氣管70的廢氣，來自該熱空氣管70的氣體中不包括任何怠速空氣，并將該廢氣輸送給分配管72以及噴射器40的端部43，從而為了如前所述的目的對該端部43進行加熱。圖12A表示該管70與一錐形體210相連通，該錐形體210位于法蘭211和法蘭212之間。利用螺栓213連接該法蘭211和212，以將該錐形體夾在并封在法蘭211和212之間，從而使排氣集管12與廢氣管61連通。
如圖12A，12B和12C所清晰表示的，錐形體210接收該管70，該管70伸入錐形體210的周邊壁215內(nèi)，然后向下伸過該錐形體210的底部開口216，以伸入排氣管61內(nèi)。由此，當向該管70施加抽吸力時，就將高溫廢氣抽入該管70內(nèi)，并輸送給T形件201。因此，在本發(fā)明的這種實施例中，沿?zé)峥諝夤?0僅輸送廢氣，以為了如前所述的目的對端部區(qū)域43進行加熱。當分配管72內(nèi)的溫度升高至高于以上所提到的溫度時，就啟動電磁閥202，這樣怠速空氣就可經(jīng)由怠速空氣管60進入該分配管72內(nèi)，從而冷卻流向該端部區(qū)域的氣體，如參照圖11所述的。
圖12所示實施例還包括另外一個電磁閥202′和另外一條管70′，兩者的功能同參照圖11所述相應(yīng)部件的功能相同。在這種實施例中，該管70′僅供應(yīng)廢氣，該管70′可在管70與排氣系統(tǒng)相連接的位置附近與該管70連接，如參照圖12B至12D所更詳細描述的，從而在改變速度或改變載荷的過程中提供額外的廢氣流。
應(yīng)認識到是，在這個實施例中，由于怠速空氣沒有與經(jīng)由熱空氣管70供應(yīng)的廢氣相混合，因而給進氣集管提供了一條傳統(tǒng)的怠速空氣通道，該通道用于當關(guān)閉電磁閥202以阻止空氣流過怠速空氣管60時供應(yīng)怠速空氣。
圖13所示實施例的操作原理同圖11所示實施例相同，只是用一分配塊體部件220來代替分配管72。相同的參考數(shù)字表示同圖11所述相同的部件，這種實施例的操作方式同參照圖11所述的方式相同。
在這種實施例中，熱空氣管70和支管60″插入一塊體221內(nèi)，該塊體221具有用于分別接收該管70和支管60″的一對孔222，且該兩孔222在端部223處相互連通。塊體221具有外螺紋224。一塊體225內(nèi)具有空腔226，該空腔226具有與該螺紋224相嚙合的內(nèi)螺紋228a，從而使塊體221和225嚙接到一起。該內(nèi)部空腔226與多條獨立的通道227連通，該各條通道227分別對應(yīng)于采用本系統(tǒng)的發(fā)動機內(nèi)的每個氣缸。每條通道227都具有一根熱空氣及燃料輸送管228，該輸送管228延伸至連接管229。應(yīng)注意的是，圖13中僅表示了一根管228和一根連接管229(以及一個燃料噴射器40)。該連接管229為一根長度較短的管，且其下端部229a的直徑較小。由此，就可按照同上所述相同的方式，將高溫廢氣以及空氣的混合物輸送給安裝在孔38內(nèi)的噴射器40的端部43。
在這個實施例中，該塊體225的周邊壁內(nèi)提供有溫度傳感器203，用于檢測空腔226內(nèi)熱空氣和廢氣混合物的溫度。
圖14表示采用圖13所示分配器機構(gòu)的一種實施例，但卻應(yīng)用于圖12所示僅將廢氣輸送給管70的實施例。因而，這種實施例的工作方式與參照圖12所述的方式相同，分配器部件220的構(gòu)造與參照圖13所示構(gòu)造相同。
圖13和14所示實施例中還包括另一電磁閥202′，該電磁閥202′的操作方式分別同參照圖11和12所述的方式相同。
圖15更詳細地表示了噴射器40與管229之間的組裝。
在此圖中可清晰地看到，管229中直徑縮小的端部229a將熱空氣和廢氣的混合物引向端部43，從而為了如上所述目的加熱該端部43內(nèi)的燃料。自噴嘴41經(jīng)過孔38的燃料蒸氣進入發(fā)動機的進氣通道30內(nèi)，而沒有提供用于將該熱空氣廢氣混合物和燃料蒸氣輸送給發(fā)動機氣缸的額外管路或通道。如圖15中明顯所示，在管229的直徑縮小端229a內(nèi)具有一孔233，噴射器40的端部43插入該孔233內(nèi)。利用O形密封環(huán)234將該端部43封在該孔233內(nèi)。該直徑縮小端229a具有與孔233相對的開口235，利用O形密封環(huán)236將該開口235封在孔38內(nèi)。由此，管229a的端部就形成了圍繞該噴射器40端部43的一密封區(qū)域，這樣，熱空氣和廢氣的混合物就可與該端部43緊密接觸并包圍該端部43，以按照如前所述的方式加熱該端部43。噴嘴41經(jīng)由開口235暴露于孔38，從而將燃料蒸氣以及來自管229的熱空氣廢氣混合物輸送至孔38以及發(fā)動機的氣缸。
圖16表示圖15所示實施例的一種變形，其中，在管229的直徑縮小端229a內(nèi)具有一體形成的一根蒸氣管78，該蒸氣管78實際上是與開口235連接。該管78的功能同參照圖1所述的管78的功能相同，該管78可如圖2所示一直延伸至進氣閥34，或者沿著發(fā)動機的進氣通道30僅延伸一段路。如前述實施例，該管78內(nèi)可具有一旋流器79。
圖17至23表示本發(fā)明的又一種實施例。
圖17表示一種熱傳遞環(huán)260，該環(huán)260具有一中央孔262，該中央孔262用于接收噴射器40的端部區(qū)域43。如圖18所示，端部區(qū)域43位于孔262內(nèi)，且利用O形密封環(huán)263來密封該端部區(qū)域43。該環(huán)260內(nèi)具有用于容納O形密封環(huán)267的槽266，該O形密封環(huán)267將密封該環(huán)260，如以下參照圖21所述。該環(huán)260具有用于接收管269的孔268，該管269經(jīng)由形成在環(huán)260的底表面270內(nèi)的開口269向外輸出來自該管70的廢氣或熱空氣。該開口269可如圖17a所示為新月形，或者如圖18a所示為圓形。在這個實施例中，通過使該環(huán)260與發(fā)動機的某個高溫部分例如進氣集管相接觸來加熱該環(huán)260，另外根據(jù)該環(huán)260的特性及其制造材料，還可利用來自熱空氣管70的熱廢氣或熱空氣提供額外的熱量。同樣，加熱該環(huán)260，以將端部區(qū)域43的溫度提升到所需的用于加熱該端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度，這樣如前所述，當噴射燃料時，該燃料可以迅速地閃蒸為蒸氣。
按照先前實施例中所述的相同方式，將廢氣提供給該熱空氣管70。如果需要使用熱空氣，可收集來自發(fā)動機高溫區(qū)域例如發(fā)動機散熱器附近的熱空氣，以將該熱空氣供應(yīng)給環(huán)260，從而便于加熱該環(huán)260。
如圖21所示，該環(huán)260位于孔38中的進氣通道30內(nèi)，因而該環(huán)260可將熱量傳遞給進氣集管，鋁環(huán)260的預(yù)期溫度應(yīng)維持在80℃與150℃之間。
圖19和20所示裝置與圖17和18所示裝置相似，但在此裝置中，單純依靠發(fā)動機傳遞的熱量和該環(huán)260與發(fā)動機之間的接觸來加熱端部區(qū)域43，并維持自噴嘴41所噴出的燃料處于氣態(tài)。在這個實施例中，該環(huán)260由例如不銹鋼制成，不銹鋼材料易于被加熱且能將其熱量保存相當長的時間，因而不再需要經(jīng)由熱空氣管70提供額外的熱量。由此，在這個實施例中，通過發(fā)動機受熱部分與該環(huán)260之間直接的熱傳遞以及隨后該環(huán)260與噴射器40端部區(qū)域43之間直接的熱傳遞來提供所需要的用于提高端部區(qū)域43溫度的熱量。通過自散熱器獲取空氣，可增加普通燃燒空氣的溫度以將燃料維持在氣態(tài)。當燃料蒸氣離開噴射器40時，進入進氣集管內(nèi)的該普通燃燒空氣的熱量可為該燃料蒸氣提供一個溫?zé)岬沫h(huán)境，以在該燃料蒸氣自噴射器40起行進直至分散到空氣流內(nèi)之間的短距離內(nèi)維持該蒸氣處于氣態(tài)。因而，這可防止該蒸氣冷凝，并返回至液態(tài)。
圖22表示設(shè)置在放大孔38內(nèi)的圖19和20所示環(huán)260，其設(shè)置方式同圖21所示方式相同。
自圖21和22可清晰地看到，利用O形密封環(huán)267將該環(huán)260密封在放大孔38內(nèi)。
在圖22所示實施例中，由于沒有向該環(huán)260提供額外的熱空氣和廢氣，若采用上述操作將有助于加熱該環(huán)260，進一步地又有助于加熱該噴射器40的端部43，同時也沒有熱空氣廢氣混合物直接進入該孔38內(nèi)以與自噴嘴41噴出的燃料蒸氣相混合，因而理想的是，在將燃料提供給該噴射器40之前預(yù)熱該燃料。為預(yù)熱燃料，可使該燃料在輸送至噴射器40之前經(jīng)過圖23所示熱交換器280，該熱交換器280包括卷繞在容器283中的燃料管282，熱液體自入口284進入該容器283并自出口285離開該容器283。該液體可為來自發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的熱水、燃油或其它任何適當?shù)囊后w，該液體與燃料管282進行熱交換，并在將燃料輸送至噴射器40之前預(yù)熱該燃料。應(yīng)認識到的是，預(yù)熱程度不足以將燃料加熱至先前所述的氣化點，僅僅是提供額外的預(yù)熱以便于在端部區(qū)域43內(nèi)將該燃料溫度提升至所需溫度，這樣當噴嘴41噴出燃料時，該燃料能如前所述方式迅速地氣化。
圖24和25表示本發(fā)明的另外兩種實施例。在先前所述實施例中，經(jīng)由通向氣缸的通道(即，經(jīng)由進氣通道)輸送燃料蒸氣以及用于加熱噴射器端部的某些廢氣，從而將該燃料蒸氣和燃燒空氣抽入氣缸內(nèi)。給該氣缸提供某些廢氣的優(yōu)點是，有助于在燃料自噴射器行進至氣缸的途中，將該離開噴射器的燃料維持在氣態(tài)，但是，提供廢氣也具有一個缺點。該缺點是提供廢氣就稀釋了經(jīng)由進氣集管32供應(yīng)的吸入空氣，從而與未安裝廢氣流通系統(tǒng)的發(fā)動機相比，發(fā)動機進氣沖程的給定空氣量減少，結(jié)果，由于與燃料相混合的每單位體積空氣即空氣密度減小，從而使得功率降低。盡管廢氣對于NOX的排放起到正面作用，但車輛廢氣的總排放量卻增加。在將抽入發(fā)動機內(nèi)的燃燒空氣供應(yīng)給氣缸之前，利用廢氣預(yù)熱該燃燒空氣也導(dǎo)致NOX排放量的增大。此外，一氧化碳的排放量也增大。
圖24和25所示實施例具有先前所述實施例的優(yōu)點，同時還避免了以上所述缺點。
首先參照圖24，相同的參考數(shù)字表示同前述相同的部件，發(fā)動機出氣通道14的出口上提供了一個法蘭400，排氣管(未表示)或排氣集管(未表示)與該法蘭400連接以將廢氣排放到大氣中。如同慣例，該法蘭400為環(huán)形且具有一外圍環(huán)形壁400a，該環(huán)形壁400a限定了一個中央開口400b，廢氣經(jīng)由該中央開口400b流向車輛的排氣系統(tǒng)。一根廢氣供應(yīng)管402與法蘭400連接，穿過壁400a且伸入該法蘭400的開口400b以及排氣通道14的路徑中。該管402具有對著通道14的斜切端部403，這樣自該通道14排出的廢氣易于流入該管402內(nèi)。一根廢氣返回管405也與法蘭400連接，其按照同管402相同的方式伸入該法蘭400內(nèi)并位于該管402的旁邊。該管405具有背對著通道14的斜切端部406，這樣當廢氣排出通道14并經(jīng)過法蘭400時，就在該端部406處產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，從而易于自該管405排出廢氣?？蓪⒃摴?02和405焊接或固定到法蘭400上，以與該法蘭400永久連接。
該管402和405與噴射器的外殼408連接，該外殼408通常為空心圓柱體且具有通向出氣孔410的漸縮端壁409。管402與該圓筒形外殼408周壁內(nèi)的一孔411連通，該孔411示意性地表示在圖24中。管405也與該外殼408周壁內(nèi)的一孔(未表示)連通，該孔通常與孔411徑向相對。噴射器40與先前所述的噴射器相同，但其端部43容納在該圓筒形外殼408內(nèi)。在靠近漸縮壁409的該圓筒形外殼408的內(nèi)周緣上，第一密封件412密封該端部43；在遠離出氣孔410的該圓筒形外殼408的內(nèi)周緣上，第二密封件413密封該端部區(qū)域43。由此，該密封件412和413限定了一個環(huán)繞著端部43延伸的室415，該室415經(jīng)由孔411以及與管405連通的對應(yīng)孔與該管402和405連通。
如圖24所示，將該圓筒形外殼408壓配合在傳統(tǒng)發(fā)動機中用于容納燃料噴射器的孔38中，并利用噴射器40以及該噴射器40與燃料管道42之間的連接將該圓筒形外殼408保持在其適當位置上。由此，就可防止該圓筒形外殼408移出該孔38。如圖24所示，在該外殼408中，與管402連接的孔411以及與管405連接的對應(yīng)孔位于朝向燃料管道42且伸出該孔38的外殼408部分上，因而不會妨礙將該外殼408插入孔38內(nèi)的插入操作。通過焊接使該管402和405永久地與外殼408連接，因而由法蘭400組成的系統(tǒng)、管402和405、以及外殼408就形成了一個獨立的組裝單元，該單元可作為現(xiàn)有發(fā)動機的附加部件，同時如圖24所示，可將燃料噴射器40插入該單元內(nèi)。
當發(fā)動機啟動時，廢氣經(jīng)由管402流入該室415內(nèi)，以按照如前所述的方式加熱噴射器40的端部43。廢氣可充滿該室415，但不能經(jīng)過密封件412而離開該室415，這樣就不會有廢氣進入發(fā)動機的進氣通道30。該廢氣經(jīng)由管405離開該室415，并經(jīng)由該管405的斜切端部406返回法蘭400。由此，流通的廢氣就按照前述方式加熱該端部43，從而提高該端部43內(nèi)燃料的溫度，這樣當該燃料離開噴嘴41時，該燃料可如前所述方式迅速地閃蒸為氣態(tài)。因此，這種實施例具備了先前所述燃料離開噴嘴41時成為燃料蒸氣的全部優(yōu)點，同時可避免將廢氣提供給進氣通道30，并避免加熱經(jīng)由進氣集管32供應(yīng)給進氣通道30的吸入空氣。由于沒有預(yù)熱該吸入空氣，同時也沒有廢氣進入該進氣通道30，因而不會對排放氣體及發(fā)動機效率產(chǎn)生任何有害的作用。燃料離開噴射器噴嘴41之后，該燃料將如前所述分散到吸入空氣流中，因而可將該燃料維持在氣態(tài)，且該燃料蒸氣基本上不會重新組合為液態(tài)。由此，為在燃料自噴射器噴嘴41行進至氣缸20的途中，確保該燃料維持在氣態(tài)，并不一定要使用預(yù)熱空氣。
圖25表示圖24所示實施例的一種變形，圖25所示實施例可作為發(fā)動機的原始裝配部件，而不是作為現(xiàn)有發(fā)動機的附加部件。在這種實施例中，進氣管402穿過頂部16、進氣通道30、以及進氣集管32內(nèi)的一鉆孔，從而與孔38連通，該鉆孔示意性地用參考數(shù)字440表示。噴射器40按照慣例直接安裝在孔38內(nèi)，密封件412和413用于如前所述將該噴射器40的端部區(qū)域43密封在該孔38內(nèi)，并限定了一個室415。廢氣排出管405也與穿過進氣集管32的一孔(未表示)連通，該孔與室415連通且與孔440徑向相對。該進氣管402具有如圖25所示設(shè)置的斜切端部403，這樣自氣缸排出并進入排氣通道14的廢氣易于流入該管402內(nèi)，該管405也具有一斜切端部406，該端部406背離氣缸，這樣流過該端部406的廢氣將產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，以吸出該管405內(nèi)的廢氣。因此同樣，廢氣可進入室415內(nèi)，并繞著該噴射器40的暴露端部區(qū)域43流動，以如先前實施例一樣加熱該端部區(qū)域43，從而提高該端部區(qū)域43內(nèi)燃料的溫度和壓力，這樣當自噴嘴41噴出燃料時，該燃料能迅速地閃蒸為氣態(tài)。
由上述描述顯而易見的是，該噴射器40的端部區(qū)域43同前述實施例相同，除去環(huán)繞著該噴射器端部區(qū)域的普通絕緣層，暴露該金屬端部區(qū)域43，從而可按照如前所述方式利用廢氣加熱該金屬，并進一步地加熱該端部區(qū)域43內(nèi)的燃料。
利用供應(yīng)給該室415的高溫流通廢氣可將端部區(qū)域內(nèi)的燃料溫度加熱至88℃至220℃的范圍內(nèi)。該廢氣可根據(jù)發(fā)動機的正常操作條件達到一個較高的溫度，以確保該端部區(qū)域內(nèi)的液體燃料到達以上所提到范圍內(nèi)的最佳溫度。該廢氣加熱噴射器端部區(qū)域43的外壁，該外壁又進一步地加熱流經(jīng)該端部區(qū)域的燃料。供應(yīng)給室415的該廢氣的體積及溫度取決于發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷。也就是說，發(fā)動機的速度越快或者載荷越大，該廢氣的溫度就越高、體積就越大。當在特定環(huán)境中操作發(fā)動機時，發(fā)動機需要更多的燃料，這反過來又需要自高溫廢氣獲取更多的熱量，以維持該端部區(qū)域43內(nèi)的蒸氣生成溫度。因此，當發(fā)動機處于最大速度時，考慮到發(fā)動機的高旋轉(zhuǎn)速度以及噴射器輸送燃料的高輸送速度，有必要將該端部區(qū)域加熱至所述220℃之上，從而能在相當短的時間內(nèi)將該端部區(qū)域內(nèi)燃料的溫度提升到足夠溫度，這樣當燃料離開噴射器時，該燃料能迅速地閃蒸為氣態(tài)。當發(fā)動機速度相當?shù)蜁r，例如空載時，該噴射器輸送燃料的速度也毫無疑問地相當?shù)?，因而燃料將在端部區(qū)域43內(nèi)停留較長的時間，較低的端部區(qū)域溫度例如88℃就可將該端部區(qū)域內(nèi)的燃料加熱至所需溫度。由此，在這種實施例中，廢氣溫度可隨著發(fā)動機操作條件的變化而發(fā)生波動，從而依據(jù)發(fā)動機所需的燃料量來執(zhí)行加熱功能。相反，如果發(fā)動機速度降低及載荷減小，發(fā)動機所需要的燃料量減少，這意味著供應(yīng)給該端部區(qū)域用以加熱該燃料以維持先前所述蒸氣生成效應(yīng)的熱量也將較少。也可利用一閥件450來控制廢氣的供應(yīng)，該閥件450為一螺栓，該螺栓可部分地阻塞管405(或管402)，以減少流過該管402和405的廢氣流量。如圖24和25所示，優(yōu)選的，自排氣系統(tǒng)中盡可能靠近發(fā)動機排氣閥的位置抽取廢氣。
應(yīng)認識到的是，在圖24和25所示實施例以及先前對噴射器主體的端部區(qū)域43進行加熱的實施例中，是對位于該噴射器40的電子器件下游區(qū)域內(nèi)的燃料進行加熱，因而該端部區(qū)域內(nèi)燃料溫度的提高不會損壞該噴射器40內(nèi)的電子器件。實際上，為便于冷卻該電子器件，將正常溫度的燃料輸送給該噴射器40，然后在噴射器的端部區(qū)域43內(nèi)加熱該燃料。
由于本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明實質(zhì)及范圍的情況下能容易地對本發(fā)明作出各種變形，因而應(yīng)認識到的是，本發(fā)明并不限于以上通過實例形式描述的特定實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸以及在所述氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞，所述系統(tǒng)包括；燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自所述端部區(qū)域輸送燃料以將所述燃料輸送給所述氣缸；燃料通道，延伸于所述燃料噴射器與所述氣缸之間，以將燃料自所述輸送件輸送至所述氣缸；以及加熱裝置，對所述噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在所述噴射器噴出所述燃料之前，加熱所述端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當所述噴射器噴出所述燃料時，所述燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在所述燃料沿著所述燃料通道自所述噴射器行進至所述氣缸的途中，可維持所述燃料處于氣態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器的端部區(qū)域是導(dǎo)熱的，從而可加熱所述噴射器的端部區(qū)域，以將熱量傳遞到所述噴射器的端部區(qū)域內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括環(huán)繞所述噴射器端部區(qū)域的一室、與所述室連通的廢氣入口、自所述發(fā)動機的排氣口延伸至所述廢氣入口的廢氣供應(yīng)管、以及與所述室連通的廢氣出口，這樣，所述發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣可進入所述輸送管并充滿所述室，從而加熱所述噴射器的端部區(qū)域，然后自所述廢氣出口排出。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，一廢氣導(dǎo)出管自所述廢氣出口延伸至車輛的排氣系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，利用一外殼、第一密封件以及第二密封件限定所述室，所述噴射器的端部區(qū)域穿過所述第一密封件，所述第一密封件將所述端部區(qū)域密封在所述外殼內(nèi)，所述第二密封件遠離所述第一密封件，所述第二密封件也將所述端部區(qū)域密封在所述外殼內(nèi)。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，利用第一密封件和第二密封件限定所述室，所述第一密封件將所述噴射器的端部區(qū)域密封在所述發(fā)動機內(nèi)的一噴射器孔中，所述第二密封件遠離所述第一密封件且也將所述噴射器的端部區(qū)域密封在所述孔內(nèi)，這樣，就將所述室限定在所述第一和第二密封件、位于所述第一密封件和第二密封件之間的所述噴射器端部區(qū)域以及所述孔的內(nèi)周壁之間。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸送管具有一斜切端部，這樣定向所述斜切端部，使得能將本發(fā)明氣缸排出的廢氣引入所述廢氣管的端部內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述返回管具有背對著所述發(fā)動機氣缸的斜切端部，這樣當廢氣經(jīng)過所述返回管的端部時，就產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，以將廢氣抽吸過所述廢氣供應(yīng)管、所述室以及所述廢氣返回管。
9.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，用于加熱所述噴射器端部區(qū)域的裝置包括廢氣輸送裝置，所述廢氣輸送裝置用于將所述發(fā)動機內(nèi)由燃料和空氣的燃燒所生成的廢氣輸送至所述噴射器的端部區(qū)域，以加熱所述噴射器的端部區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣輸送裝置將廢氣引導(dǎo)至所述噴射器的端部區(qū)域，以使所述廢氣與所述噴射器的端部區(qū)域緊密接觸，從而加熱所述噴射器的端部區(qū)域以及位于所述噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料。
11.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，用于加熱所述噴射器端部區(qū)域的裝置包括一導(dǎo)熱支承件，所述支承件用于支承并接觸所述噴射器的端部區(qū)域，所述導(dǎo)熱支承件還與所述發(fā)動機的受熱部分接觸，這樣所述發(fā)動機的熱量可經(jīng)由所述支承件傳遞給所述噴射器的端部區(qū)域，以加熱所述噴射器的端部區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述支承件包括一環(huán)狀件，所述環(huán)狀件具有圓柱形外壁和圓柱形孔，所述圓柱形外壁容納在所述發(fā)動機受熱部分內(nèi)的一孔中，以將所述發(fā)動機的熱量傳遞給所述環(huán)狀件，所述圓柱形孔具有用于接收所述噴射器端部區(qū)域的圓柱形內(nèi)壁，這樣所述端部區(qū)域就與所述圓柱形內(nèi)壁相接觸，熱量就可由所述受熱部分傳遞給所述環(huán)狀件，然后再傳遞給所述噴射器的端部區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料輸送系統(tǒng)包括一熱交換器，所述熱交換器具有設(shè)置在所述發(fā)動機排氣通道內(nèi)的熱交換管，所述熱交換管的一端與一空氣供應(yīng)管連接，另一端與一熱空氣返回管連接，所述空氣供應(yīng)管用于輸送來自空氣入口的空氣，所述熱空氣返回管用于將在所述熱交換管內(nèi)已加熱的空氣輸送至噴射器的端部區(qū)域以及延伸于所述燃料輸送件與所述氣缸之間的通道。
14.如權(quán)利要求12所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機的受熱部分位于所述發(fā)動機的排氣側(cè)且位于排氣集管附近，提供一空氣進入管，所述空氣進入管用于將冷空氣引導(dǎo)至所述噴射器的端部區(qū)域，這樣所述噴射器的端部區(qū)域不會過熱。
15.如權(quán)利要求12所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述受熱部分位于所述發(fā)動機的空氣進入側(cè)。
16.如權(quán)利要求15所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，提供一進入孔，以允許廢氣進入所述熱空氣返回管，這樣廢氣和空氣就流經(jīng)所述熱空氣返回管，并將所述廢氣與空氣的混合氣體輸送給所述噴射器的端部區(qū)域以及所述通道。
17.如權(quán)利要求16所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述進入孔位于所述熱交換管內(nèi)，且靠近所述熱交換管與所述空氣供應(yīng)管相連接的位置。
18.如權(quán)利要求17所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應(yīng)管與所述發(fā)動機的怠速空氣供應(yīng)管連接，這樣怠速空氣就流經(jīng)所述供應(yīng)管，并行進至延伸于所述燃料輸送件與所述氣缸之間的所述通道，通過使所述怠速空氣流經(jīng)所述熱交換管以及使所述怠速空氣與自所述進入孔進入的廢氣相混合，來加熱所述怠速空氣，并將所述廢氣和空氣的混合物供應(yīng)給所述噴射器的端部區(qū)域以及延伸于所述燃料輸送件與氣缸之間的所述通道。
19.如權(quán)利要求13所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器包括一管，所述管連接在所述發(fā)動機的排氣集管與一排氣管之間，所述排氣管將廢氣排放到大氣中。
20.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，在所述燃料輸送件與所述氣缸之間的所述通道內(nèi)具有一根燃料空氣輸送管，所述輸送管提供在所述發(fā)動機的空氣進入通道內(nèi)。
21.如權(quán)利要求20所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，在所述燃料空氣輸送管內(nèi)設(shè)置一旋流器，以當所述空氣、廢氣和燃料蒸氣的混合物沿著所述燃料空氣輸送管行進時，使所述混合物成漩渦狀，從而充分地混合所述空氣、廢氣和燃料蒸氣。
22.如權(quán)利要求13所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機包括多個燃料噴射器，所述熱空氣返回管與一分配管連接，所述分配管具有多根排出管，每根排出管對應(yīng)于每個燃料噴射器，每根排出管的延伸方向均基本垂直于自各個噴射器噴出燃料的方向。
23.如權(quán)利要求13所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述用于輸送燃料和空氣的通道經(jīng)由所述排氣通道和所述發(fā)動機頂部而到達所述空氣進入側(cè)，所述通道具有在所述排氣通道內(nèi)的入口，這樣就可將廢氣吸入所述通道內(nèi)，以與由所述通道輸送給所述氣缸的空氣和燃料相混合。
24.如權(quán)利要求23所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應(yīng)管經(jīng)過設(shè)置在發(fā)動機排氣通道上的一交換器，所述熱交換器用于預(yù)熱所述空氣，然后所述空氣將被輸送至環(huán)繞著所述燃料噴射器。
25.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道設(shè)置在所述進氣集管內(nèi)，所述通道具有伸入所述進氣集管內(nèi)的空氣進入支管以及與發(fā)動機的排氣通道相連通的廢氣進入支管，一廢氣輸送管延伸于所述廢氣進入支管和所述空氣進入支管之間并延伸過所述通道，這樣，當所述燃料噴射器將所述燃料噴入所述通道內(nèi)時，所述燃料將與進入所述空氣進入支管的空氣相混合，并在所述通道內(nèi)繞所述廢氣輸送管行進，從而與所述廢氣輸送管發(fā)生熱交換，以在所述燃料自所述噴射器行進至氣缸的途中加熱所述通道內(nèi)的空氣和燃料，同時流經(jīng)所述廢氣輸送管的廢氣可流入所述空氣進入支管，并與經(jīng)由所述空氣進入支管進入所述通道內(nèi)的空氣一起被抽入所述通道內(nèi)，以進一步地加熱所述空氣和燃料的混合物。
26.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括溫度維持裝置，用于將供應(yīng)給所述噴射器端部區(qū)域的廢氣溫度維持在某個預(yù)定溫度上，以防止所述端部區(qū)域過熱。
27.如權(quán)利要求26所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度維持裝置包括一閥，所述閥用于選擇性地允許或切斷與所述廢氣相混合的冷空氣的流動，由此降低所述廢氣的溫度。
28.如權(quán)利要求27所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，在所述端部區(qū)域附近提供一溫度傳感裝置，用于監(jiān)測所述廢氣的溫度，如果所述溫度高于所述預(yù)定溫度，就打開所述閥以允許冷空氣流入所述廢氣中。
29.一種燃料輸送系統(tǒng)，用于將石油或汽油燃料輸送給內(nèi)燃機，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在所述氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入所述氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出所述氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，所述系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和由導(dǎo)熱材料形成的端部區(qū)域，這樣當加熱所述端部區(qū)域時，可將熱量傳遞給所述噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料，以加熱所述噴射器端部區(qū)域內(nèi)的燃料；一室，環(huán)繞所述噴射器的端部區(qū)域，所述室具有一入口和一出口，所述噴射器端部區(qū)域的一部分伸出所述室以與所述發(fā)動機的進氣通道連通，密封所述室以使所述室與所述發(fā)動機的進氣通道隔離；以及一熱流體輸送裝置，用于向所述室輸送熱流體，這樣所述熱流體可流過所述室并自所述出口排出，所述熱流體用于加熱所述室內(nèi)的所述噴射器端部區(qū)域，從而經(jīng)由所述端部區(qū)域?qū)崃總鬟f給所述端部區(qū)域內(nèi)的燃料，以加熱所述燃料，這樣一旦所述噴射器噴出所述燃料，由于已加熱燃料的熱膨脹，所述燃料將在自噴射器噴出之后迅速地轉(zhuǎn)換為氣態(tài)。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱流體輸送裝置包括一廢氣引入管，所述廢氣引入管自所述發(fā)動機的排氣裝置起延伸至所述室的入口，所述室的所述出口與一廢氣返回管連通，所述廢氣返回管自所述出口延伸至發(fā)動機的排氣裝置。
31.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述室由第一密封件和第二密封件限定，所述第一密封件靠近噴出所述燃料的所述端部區(qū)域的端面，所述第二密封件與所述第一密封件隔開，所述第一和第二密封件與一外周壁以及所述噴射器的端部區(qū)域相接合，從而限定所述室。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外周壁是所述發(fā)動機內(nèi)一孔的內(nèi)壁，所述孔用于接收所述噴射器。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外周壁是環(huán)繞著所述噴射器端部區(qū)域的一外殼的內(nèi)壁，所述外殼可位于所述發(fā)動機的一孔內(nèi)。
34.一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在所述氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入所述氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出所述氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，所述系統(tǒng)包括一外殼，用于接收所述噴射器的端部區(qū)域；第一密封件，用于當所述噴射器位于所述外殼內(nèi)時，將所述噴射器的端部區(qū)域密封在所述外殼內(nèi)；第二密封件，用于當所述噴射器位于所述外殼內(nèi)時，將所述噴射器的端部區(qū)域密封在所述外殼內(nèi)，這樣就在所述外殼、所述第一密封件、所述第二密封件以及所述噴射器的端部區(qū)域之間限定了一室；一廢氣輸送管，與所述外殼連接，并當所述噴射器位于所述外殼內(nèi)時與所形成的室連通；一廢氣返回管，當所述噴射器位于所述外殼內(nèi)時與所形成的室連通，所述廢氣輸送管與廢氣返回管分別具有一廢氣進入端和一廢氣排出端；以及一排氣裝置法蘭，與發(fā)動機的排氣系統(tǒng)連接，所述廢氣輸送管的廢氣進入端以及所述廢氣返回管的廢氣排出端分別與所述排氣裝置法蘭連接，這樣當所述噴射器位于所述外殼內(nèi)時，經(jīng)過所述排氣裝置法蘭的廢氣可進入所述廢氣輸送管、流經(jīng)所述室、然后經(jīng)由所述廢氣返回管返回所述發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，從而可加熱所述噴射器的端部區(qū)域。
35.一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在所述氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入所述氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出所述氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，所述系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自所述端部區(qū)域輸送燃料；一條小通道，所述小通道的橫截面積和容積均小于在所述噴射器和所述氣缸之間延伸的進氣通道，所述小通道用于輸送燃料以及在高于發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度的情況下用于支持發(fā)動機內(nèi)燃料燃燒所需的一定份額空氣；以及加熱裝置，對所述噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在所述噴射器噴出所述燃料之前，加熱所述端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當所述噴射器噴出所述燃料時，所述燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在所述燃料沿著所述燃料通道自所述噴射器行進至所述氣缸的途中，可維持所述燃料處于氣態(tài)。
36.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括一熱交換器，用于在所述空氣被輸送至所述噴射器端部區(qū)域之前，加熱所述空氣部分。
37.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣部分與自所述氣缸排出的廢氣相混合，以進一步地加熱所述空氣，這樣就將所述受熱空氣和廢氣的混合物供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域以及所述通道。
38.如權(quán)利要求37所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣部分是所述發(fā)動機供應(yīng)的怠速空氣，所述系統(tǒng)包括一怠速空氣供應(yīng)管，所述怠速空氣供應(yīng)管自一空轉(zhuǎn)螺旋線圈起延伸至所述熱交換器，并與所述熱交換器內(nèi)的一熱交換管連接、所述熱交換管與一熱氣體返回管連接，還包括使廢氣進入所述熱氣體返回管的裝置，這樣所述廢氣就與所述怠速空氣混合以加熱所述怠速空氣，所述返回管用以將所述廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給所述噴射器端部區(qū)域，使所述受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體包圍所述噴射器端部區(qū)域以加熱所述端部區(qū)域，并使所述噴射器噴出的燃料蒸氣與所述受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體一起經(jīng)由所述通道行進至所述氣缸。
39.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道內(nèi)具有一旋流器，用于使所述怠速空氣、廢氣和燃料蒸氣的混合物形成漩渦狀，從而在所述混合物沿著所述通道行進至所述氣缸的途中，充分地混合所述混合物。
40.如權(quán)利要求38所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述熱空氣返回管與一分配管連接，所述分配管具有多個出口，每個出口對應(yīng)于多個燃料噴射器中的一個，所述出口用于將所述廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給所述燃料噴射器，以與所述噴射器噴出的燃料蒸氣相混合。
41.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道包括安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一管，所述管的橫截面積和容積均小于所述進氣通道的橫截面積和容積。
42.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器位于發(fā)動機頂部內(nèi)的一孔中，所述孔與所述分配管以及所述燃料空氣輸送管連通。
43.如權(quán)利要求42所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述管與所述發(fā)動機的頂部構(gòu)成一體，而不是安裝在所述發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一根單獨管。
44.如權(quán)利要求38所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，通過安裝在所述空轉(zhuǎn)螺旋線圈與節(jié)流閥體之間的一怠速空氣傳輸塊體提供所述怠速空氣，所述塊體具有第一孔道和第二孔道，所述第一孔道與用于輸送所述怠速空氣的一入口連通，所述第二孔道與穿過所述空轉(zhuǎn)螺旋線圈的一條通道連通并與所述怠速空氣供應(yīng)管連通。在這種裝置中，阻塞位于所述節(jié)流閥體的蝶形閥下游側(cè)的怠速空氣進入孔道，這樣如果不經(jīng)由所述怠速空氣供應(yīng)管，所述怠速空氣就不能進入發(fā)動機內(nèi)。
45.如權(quán)利要求36所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器由部分所述通道形成，在使用時，所述部分通道暴露在自所述氣缸排出的廢氣中，所述通道經(jīng)由所述塊體通到所述發(fā)動機的進氣通道。
46.如權(quán)利要求45所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道經(jīng)過一孔道，所述孔道自所述發(fā)動機的排氣通道延伸至所述進氣通道。
47.如權(quán)利要求46所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道與一隔塊連通，所述隔塊內(nèi)具有一孔，所述孔與一分配管連通，所述分配管與所述怠速空氣供應(yīng)管連通以接收所述怠速空氣。
48.如權(quán)利要求47所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器位于所述分配管內(nèi)，且所述噴射器的端部區(qū)域與所述分配管接觸，從而加熱所述端部區(qū)域，所述噴射器將燃料送入所述隔塊的所述孔內(nèi)，這樣燃料就與所述怠速空氣供應(yīng)管供應(yīng)的空氣相混合，并接著經(jīng)由所述通道進入發(fā)動機的進氣通道和氣缸內(nèi)。
49.如權(quán)利要求48所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述分配管和所述隔塊在發(fā)動機的排氣集管上接合，所述排氣集管提供了一種相當熱的加熱源，以加熱所述噴射器的端部區(qū)域，將所述怠速空氣輸送給所述分配管不僅可提供燃燒空氣，還對所述端部區(qū)域起到冷卻作用，以防止所述端部區(qū)域過熱。
50.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道內(nèi)具有一孔，所述孔允許廢氣進入所述通道內(nèi)，以維持沿所述通道行進的所述燃料和空氣處于受熱狀態(tài)，這樣就可將蒸氣狀態(tài)的燃料輸送至發(fā)動機的進氣通道和氣缸。
51.如權(quán)利要求47所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述分配管與所述隔塊相互隔離，所述怠速空氣供應(yīng)管延伸過位于發(fā)動機排氣集管上的一熱交換器，以加熱供應(yīng)給所述分配管的空氣部分，并進而加熱所述噴射器的端部區(qū)域。
52.如權(quán)利要求35所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道包括一根廢氣進入支管，所述廢氣進入支管與發(fā)動機的排氣通道連通，還與在所述通道內(nèi)延伸的一根廢氣管連接，所述通道還具有一根空氣進入支管以及一燃料輸送端，與所述廢氣進入支管連接的所述廢氣管伸入所述空氣進入支管內(nèi)，這樣經(jīng)由進氣集管行進的一些吸入空氣可進入所述空氣進入支管內(nèi)，并與所述廢氣管輸送的廢氣相混合，然后進入所述通道內(nèi)，與噴入所述進氣端內(nèi)的燃料一起沿著所述通道行進至所述氣缸，流經(jīng)所述廢氣管的廢氣與所述通道內(nèi)的空氣和燃料進行熱交換，同時所述廢氣與所述空氣和燃料蒸氣的混合物相混合還可維持所述燃料蒸氣處于氣態(tài)。
53.如權(quán)利要求52所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣管的出口端位于一圓蓋形折流板附近，這樣就可偏轉(zhuǎn)自所述廢氣管排出的廢氣，使所述廢氣沿著空氣流的方向流過所述空氣進入支管，并與所述空氣進入支管內(nèi)流向所述通道的空氣相混合。
54.一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸、在所述氣缸內(nèi)移動的活塞、用于將空氣輸入所述氣缸內(nèi)的進氣通道、以及用于排出所述氣缸內(nèi)廢氣的排氣通道，所述系統(tǒng)包括燃料噴射器，包括主體和端部區(qū)域，自所述端部區(qū)域輸送燃料；一條通道，與所述進氣通道相分離，在所述噴射器與所述氣缸之間延伸，用于將來自所述噴射器的燃料以及怠速空氣輸送給所述氣缸；以及加熱裝置，對所述噴射器的端部區(qū)域進行加熱，從而在所述噴射器噴出所述燃料之前，加熱所述端部區(qū)域內(nèi)的燃料，這樣當所述噴射器噴出所述燃料時，所述燃料能轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，同時在所述燃料沿著所述燃料通道自所述噴射器行進至所述氣缸的途中，可維持所述燃料處于氣態(tài)。
55.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道僅延伸過所述噴射器與所述氣缸之間距離的一部分，所述通道具有靠近所述噴射器端部區(qū)域的第一端以及與所述進氣通道相連通的第二端，這樣燃料蒸氣將首先流過所述小通道，然后再進入所述進氣通道內(nèi)以與燃燒空氣相混合，所述燃燒空氣是在發(fā)動機的抽吸作用下被抽入所述進氣通道內(nèi)的。
56.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括一熱交換器，用于在所述怠速空氣被輸送至所述噴射器端部區(qū)域以及所述通道內(nèi)之前，加熱所述怠速空氣。
57.如權(quán)利要求56所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述怠速空氣與自所述氣缸排出的廢氣相混合，以進一步地加熱所述空氣，這樣就將所述受熱空氣和廢氣的混合物供應(yīng)給噴射器端部區(qū)域以及所述通道。
58.如權(quán)利要求57所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一怠速空氣供應(yīng)管，所述怠速空氣供應(yīng)管自一空轉(zhuǎn)螺旋線圈起延伸至所述熱交換器，并與所述熱交換器內(nèi)的一熱交換管連接、所述熱交換管與一熱氣體返回管連接，還包括使廢氣進入所述熱氣體返回管的裝置，這樣所述廢氣就與所述怠速空氣混合以加熱所述怠速空氣，所述返回管用以將所述廢氣和怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給所述燃料輸送件，使所述受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體包圍所述燃料輸送件以加熱所述燃料輸送件，并使所述燃料輸送件輸送的燃料與所述受熱怠速空氣和廢氣的混合氣體一起行進過所述通道。
59.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道內(nèi)具有一旋流器，用于使所述怠速空氣、廢氣和燃料的混合物形成漩渦狀，從而在所述混合物沿著所述通道行進至所述氣缸的途中，充分地混合所述混合物。
60.如權(quán)利要求58所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述熱空氣返回管與一分配管連接，所述分配管具有多個出口，每個出口對應(yīng)于多個燃料噴射器中的一個，所述出口用于將所述廢氣和/或怠速空氣的混合氣體供應(yīng)給所述燃料輸送件，以與所述燃料輸送件供應(yīng)的燃料相混合。
61.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道包括安裝在發(fā)動機進氣通道內(nèi)的一管，所述管的橫截面積和容積均小于所述進氣通道的橫截面積和容積。
62.如權(quán)利要求60所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器位于發(fā)動機頂部內(nèi)的一孔中，所述孔與所述分配管以及所述燃料空氣輸送管連通。
63.如權(quán)利要求58所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，通過安裝在所述空轉(zhuǎn)螺旋線圈與節(jié)流閥體之間的一怠速空氣傳輸塊體提供所述怠速空氣，所述塊體具有第一孔道和第二孔道，所述第一孔道與用于輸送所述怠速空氣的一入口連通，所述第二孔道與穿過所述空轉(zhuǎn)螺旋線圈的一條通道連通并與所述怠速空氣供應(yīng)管連通。在這種裝置中，阻塞位于所述節(jié)流閥體的蝶形閥下游側(cè)的怠速空氣進入孔道，這樣如果不經(jīng)由所述怠速空氣供應(yīng)管，所述怠速空氣就不能進入發(fā)動機內(nèi)。
64.如權(quán)利要求56所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器由部分所述通道形成，在使用時，所述部分通道暴露在自所述氣缸排出的廢氣中，所述通道經(jīng)由所述塊體通到所述發(fā)動機的進氣通道。
65.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道經(jīng)過一孔道，所述孔道自所述發(fā)動機的排氣通道延伸至所述進氣通道。
66.如權(quán)利要求65所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道與一隔塊連通，所述隔塊內(nèi)具有一孔，所述孔與一分配管連通，所述分配管與所述怠速空氣供應(yīng)管連通以接收所述怠速空氣。
67.如權(quán)利要求66所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器位于所述分配管內(nèi)，且所述噴射器的端部區(qū)域與所述分配管接觸，從而加熱所述端部區(qū)域，所述噴射器將燃料送入所述隔塊的所述孔內(nèi)，這樣燃料就與所述怠速空氣供應(yīng)管供應(yīng)的空氣相混合，并接著經(jīng)由所述通道進入發(fā)動機的進氣通道和氣缸內(nèi)。
68.如權(quán)利要求66所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述分配管和所述隔塊在發(fā)動機的排氣集管上接合，所述排氣集管提供了一種相當熱的加熱源，以加熱所述噴射器的端部區(qū)域，將所述怠速空氣輸送給所述分配管不僅可提供燃燒空氣，還對所述端部區(qū)域起到冷卻作用，以防止所述端部區(qū)域過熱。
69.如權(quán)利要求54所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述通道內(nèi)具有一孔，所述孔允許廢氣進入所述通道內(nèi)，以維持沿所述通道行進的所述燃料和空氣處于受熱狀態(tài)。
70.如權(quán)利要求66所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述分配管與所述隔塊相互隔離，所述怠速空氣供應(yīng)管延伸過位于發(fā)動機排氣集管上的一熱交換器，以加熱供應(yīng)給所述分配管的空氣部分，并進而加熱所述噴射器的端部區(qū)域。
71.一種用于內(nèi)燃機的燃料輸送系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機具有至少一個氣缸以及在所述氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞，所述系統(tǒng)包括；一噴射器，用于將燃料引入所述氣缸內(nèi)，使所述燃料沉積在位于氣缸內(nèi)的所述活塞上，從而使得在點燃所述燃料之前，所述燃料就可氣化。
72.如權(quán)利要求71所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，在將所述燃料送入所述氣缸并送至所述活塞上之前，加熱所述燃料。
73.如權(quán)利要求72所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器包括一熱交換器，利用發(fā)動機的廢氣來加熱所述熱交換器，一燃料管流經(jīng)所述廢氣源，這樣就利用所述廢氣來加熱經(jīng)由所述燃料管流至所述噴射器的燃料。
74.如權(quán)利要求71所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射器位于所述氣缸的側(cè)壁內(nèi)。
75.如權(quán)利要求74所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述側(cè)壁內(nèi)具有一洞，一套筒設(shè)置在所述洞內(nèi)，所述噴射器設(shè)置在所述套筒內(nèi)。
76.如權(quán)利要求75所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒具有一出口孔，所述出口孔自所述洞延伸至所述氣缸的內(nèi)部。
77.如權(quán)利要求76所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述氣缸的側(cè)壁包括一塊體部分，所述氣缸位于所述塊體部分內(nèi)，所述洞形成在所述塊體的壁內(nèi)且部分地穿過所述塊體壁，所述洞與一直徑減小的孔連通，所述孔自所述洞延伸至所述氣缸，所述套筒包括位于所述直徑減小的孔中的一空心桿座，這樣所述燃料噴射器的噴嘴可位于所述桿座內(nèi)，以將燃料噴入所述氣缸內(nèi)并噴到所述活塞上。
78.如權(quán)利要求77所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述套筒自其外端起向最內(nèi)端逐漸縮減，這樣所述外端就寬于所述內(nèi)端，從而可將不同尺寸的噴射器設(shè)置在所述套筒內(nèi)，同時確保所述噴射器的端部區(qū)域位于所述套筒的靠近所述氣缸內(nèi)部的一端附近。
79.如權(quán)利要求78所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，通過與所述氣缸壁或發(fā)動機塊體壁之間的熱傳遞來加熱所述噴射器的端部區(qū)域，以當所述噴射器噴出所述燃料的同時，所述燃料能迅速地氣化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一噴射器(40)，該噴射器(40)具有一端部區(qū)域(43)。該端部區(qū)域(43)由導(dǎo)熱材料例如金屬制成，這樣可利用廢氣加熱該端部區(qū)域，以提高該噴射器端部區(qū)域內(nèi)燃料的溫度，這樣該端部區(qū)域內(nèi)溫度和壓力的增大可使得該燃料在自噴射器噴出之后迅速地閃蒸為氣態(tài)。經(jīng)由一廢氣供應(yīng)管(70，402)供應(yīng)廢氣，且該廢氣可經(jīng)由一廢氣返回管(405)返回。
文檔編號F02M69/46GK1526053SQ02811138
公開日2004年9月1日 申請日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月1日
發(fā)明者肖恩·T·里格尼, 肖恩 T 里格尼 申請人:瓦普瑞特有限公司