專利名稱：改進的內(nèi)燃機燃料輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于內(nèi)燃機的燃料噴射器類的裝置，其中一定量的燃料混合著氣體(如空氣等適于助燃的氣體)噴入到各發(fā)動機氣缸內(nèi)。本發(fā)明還關(guān)于一種具有上述裝置或噴射器的內(nèi)燃機的燃料噴射系統(tǒng)。
將混有氣體的定量燃料噴入到發(fā)動機內(nèi)，且混入的那部分氣體的壓力足以使燃料通過一個閥門控制口直接噴入發(fā)動機氣缸或進氣系中，吸入的空氣則通過進氣系進入到氣缸內(nèi)，上述技術(shù)是已經(jīng)公知的了。這種形式的燃料定量和噴射過程，需要為對應(yīng)于發(fā)動機各缸的燃料定量和噴射系提供燃料和氣體。
在設(shè)計燃料定量和噴射系統(tǒng)時還要考慮許多工作過程中的因素，如帶閥桿的燃料供給控制閥的重量。因為閥的動載和反彈都是影響供油準確性的重要因素。同樣，已經(jīng)定量的燃料對管道壁的濕潤程度也會對發(fā)動機各循環(huán)間供油量的變化產(chǎn)生影響，并影響發(fā)動機對燃料定量變化的反應(yīng)。
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機的供油的具有改進裝置的燃料噴射系統(tǒng)，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，而且操作過程滿足現(xiàn)代發(fā)動機對可靠性，精度和壽命的要求。
為此，提供一種內(nèi)燃機燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一種內(nèi)燃機燃料輸送裝置，包括一本體，其中的燃料腔與腔口連通，有選擇地輸送燃料到燃料腔的定量裝置，在腔口和本體外部之間連通的本體內(nèi)的孔，
閥門裝置包括一個閥件該閥件宜與有選擇地打開和關(guān)閉該孔的孔合作，并且有一個裝在閥件上的閥桿，在本體內(nèi)有選擇地操縱的電磁裝置，它可操縱地連接到閥桿上，以將閥桿移到打開或關(guān)閉上述孔的位置，至少在孔打開從燃料腔向開孔供應(yīng)燃料時給燃料腔供氣的裝置，閥桿通過電磁裝置從腔口伸到燃料腔，通過該閥桿的通道連通腔口與燃料腔，使燃料腔的燃料通過閥桿通道和腔口輸送到并通過開口。
電磁裝置最好采用電磁閥。該電磁閥有一個與閥桿同心的線圈，閥桿上裝有與其同軸的銜鐵。銜鐵最好是沿著或基本上是處于線圈和閥桿之間的環(huán)形空間內(nèi)的。閥桿最好為筒形的，一端固定著閥件，燃料可以從另一開口端流入。閥件端部連接處是在筒形閥桿的內(nèi)壁和內(nèi)腔之間的。這樣連接，大量的燃料就不會被封閉在筒形閥桿內(nèi)與內(nèi)腔連接處以下的部分，而且也不會流入到內(nèi)腔中。燃料最好通過本體孔直接噴入到發(fā)動機的燃燒室內(nèi)。
上述的結(jié)構(gòu)會給具有這種燃料輸送裝置的燃料噴射系統(tǒng)的工作過程帶來許多優(yōu)點。(如筒形閥桿可提供的那樣)讓燃料從閥桿內(nèi)的通道流過，可以減少能影響燃料的表面積。燃料從定量處到本體出口，再由此噴入發(fā)動機內(nèi)。而現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)則通過一個環(huán)形通道，這一點尤為不同。燃料對表面的濕潤會影響反應(yīng)延遲量，這個延遲量是存在于燃料定量處供油速率的變化和由此帶來的將燃料噴入發(fā)動機在噴口處的出油率的變化之間的。在每個噴油循環(huán)中，隨著供油率的變化，在定量處和出口處之間燃料流經(jīng)的表面積上附著的油膜厚度也會變化。所以如果與燃料接觸的表面積減少了，包括油膜厚度的變化在內(nèi)的總的燃料量也會減少。這一優(yōu)點可以從發(fā)動機的反應(yīng)時間加快中體現(xiàn)出來，還反映在由于發(fā)動機各循環(huán)間噴入的燃料量的變化造成的不穩(wěn)定性降低了。
采用電磁閥裝置也會帶來好處?，F(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)是燃料定量處是在電磁閥和燃料輸送口之間的，而本發(fā)明則是在燃料輸送口和定量處之間設(shè)置電磁閥組件。這樣閥桿的長度變短了，從而使閥桿重量減輕、固有頻率降低，進而減少了閥門關(guān)閉時可能發(fā)生反彈的次數(shù)。在發(fā)動機高負荷工作時，相當多的燃料要流經(jīng)閥桿，這恰好在電磁閥發(fā)熱量很高時能產(chǎn)生很好的冷卻效果。
同樣，將電磁閥件設(shè)置在燃料進入發(fā)動機的燃料輸送口和定量處之間及電磁閥采用對稱的外形，能夠使燃料噴射裝置或其一部分裝進到發(fā)動機缸蓋內(nèi)部，從而降低發(fā)動機和燃料輸送裝置組合后的總高度。該結(jié)構(gòu)位置還可以靠來自缸蓋的熱量使燃料升溫，幫助燃料霧化。在供油率較低時，情況尤其是這樣。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。附圖中描述了本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的一個實際使用的結(jié)構(gòu)。


圖1為一種典型的三缸發(fā)動機的軸側(cè)圖，該發(fā)動機裝有本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)。
圖2是裝在燃料定量和噴射系處油道和氣道的橫截面視圖。
圖3是燃料噴射系及油、氣通道接口處的軸向剖視圖。
圖4是沿圖2中4-4所示方向的空氣控制環(huán)的視圖。
圖5是裝有油、氣通道和燃料定量和噴射系的發(fā)動機缸蓋的剖視圖。
圖6是裝在油、氣通道上的調(diào)壓器的剖視圖。
圖7是沿圖6中的7-7所示方向調(diào)壓器的局部剖視圖。
圖8是將燃料和氣體輸入到燃料腔中的轉(zhuǎn)換機構(gòu)的局部剖視圖。
參照圖1，這里所述的是一臺基本上采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三缸二沖程發(fā)動機，它包括缸體和曲軸箱機構(gòu)1，可拆卸的缸蓋2，在缸體一側(cè)的進氣系統(tǒng)4和在缸體另一側(cè)的排氣系統(tǒng)5。缸蓋2上裝有火花塞7，每個火花塞分別對應(yīng)著一個發(fā)動機氣缸、燃料和空氣通道組件11由螺栓8大致安裝在沿缸蓋頂端的縱向中心線上。
如圖2所示，發(fā)動機燃料噴射系統(tǒng)包括一個供應(yīng)空氣和燃料的通道組件11。該組件有一個定量系10和對應(yīng)各氣缸的噴射系13。通道組件11是個長形部件，空氣管路13、供油管路14和回油管路15是在其內(nèi)部縱向延伸的，這些管路在通道的一端是封閉的。如圖1所示，在適當?shù)奈恢蒙显O(shè)置一個與空氣管路13相連的進氣管連接器9，一個與供油管路14相連的供油管連接器6，一個經(jīng)調(diào)壓器與回油管路15相連的回油管連接器3(調(diào)壓器將在后面詳述)。
燃料定量裝置10是可以在市場上買到的，在此不作詳述。在市售的定量裝置中，由通用汽車公司的Rcchester分公司生產(chǎn)的“Multec”牌定量裝置是比較合適的。在定量裝置10的本體18上開有進油口16和出油口17，燃料由此進流出，量孔是開在19表示的那塊面積上的，量孔將燃料送到管路20中(在后詳述)。
定量裝置10的本體18裝在一個由通道組件11的外壁21形成的橫孔26中，本體18和孔26之間有“O”形密封環(huán)22?？諝馔ǖ?3和燃料通道14之間的內(nèi)壁25上有孔27，孔27與本體18之間也有一個“O”形密封環(huán)23。定量裝置10的量孔所在面19對應(yīng)于通道20的位置是由壓板28決定的。壓板28裝在本體18的凹槽29內(nèi)，由螺栓或定位螺釘(圖中未示)在適當?shù)奈恢锰帀壕o在端壁21上。定量系的本體18在34處以高精度的配合關(guān)系通過通道14和15的間壁，以減少其間的燃料泄漏。
噴射系12(如圖3所示)有一個殼體30，殼體30上還有一柱形套筒31，從柱形套筒的下部伸出一個噴射口32，并在噴口內(nèi)與腔33相通。與噴口32共同作用的提升閥頭34固定在筒形閥桿35上。筒形閥桿35通過導(dǎo)向肋36裝在內(nèi)腔33內(nèi)，并可在其中滑動。導(dǎo)向肋等間距地分布在閥桿35的圓周上。
殼體30與筒形閥桿35同軸，電磁線圈40裝在殼體30內(nèi)，且位于殼體30的底板37和罩板38之間。從縫隙39可以看出，安裝在筒形閥桿35上端的電磁銜鐵41可作有限的軸向運動。彈簧42向上推動銜鐵41，以保證在正常狀態(tài)下閥頭34可以關(guān)閉噴口32。閥桿35的下部開有相對的小孔43，該孔使閥桿35的內(nèi)部與內(nèi)腔33總是相連通的。電磁線圈40勵磁后，向下拉銜鐵41，將間隙39閉合，然后閥桿35和閥頭34產(chǎn)生位移，打開噴口32。
殼體上端的罩板38是在通道組件11的孔45中的，因此安裝在通道組件11中的管46位于銜鐵41上端的孔48中。管46是過盈配合地封接在通道組件11的通道20中的，通道20在壁25中，管46將燃料從通道20送入閥桿35上端的開口。
定量系10的一端是在通道組件11的壁25中的孔27里的，在這端有一個空氣流量控制環(huán)75?？諝饬髁靠刂骗h(huán)75的環(huán)形法蘭盤74套裝在定量系的本體18上。在法蘭盤74的外表面有一環(huán)槽77，該環(huán)槽77與通道78相通，且經(jīng)一系列的小孔79與環(huán)75的內(nèi)腔80相通。如圖4所示，環(huán)75一端有一中心燃料通道81，其通道空間由襯套82限定。三個等間距排開的支臂84將襯套82固定在環(huán)75的圓周上。在環(huán)75的圓周、中心襯套82和三個支臂84之間限定的空間構(gòu)成了三個弧形孔85，來自空氣通道13的空氣經(jīng)此流過。
如圖2所示，通道88將空氣通道13與襯套82附近的環(huán)形空間80連通起來。這樣，來自空氣通道13的空氣便可以通過通道88和弧形孔85進入環(huán)75的內(nèi)腔80。這一部分空氣可以進一步通過附近的量孔區(qū)19經(jīng)襯套82進入到燃料通道81內(nèi)。由此可見，在燃料噴射系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，空氣可以由空氣通道13流出，在定量機構(gòu)10的區(qū)域19周圍形成徑向向內(nèi)的氣流，從區(qū)域19送出一定量的燃料，而后，空氣繼續(xù)沿軸向運動，通過通道81進入到通道20內(nèi)，再經(jīng)過管46進入閥桿35的空心內(nèi)腔中。因為有一些空氣經(jīng)通道88回流到空氣通道13內(nèi)，所以，氣流的這種運動方式可以防止燃料的損失。
環(huán)槽77、孔79和通道78為空氣從空氣通道13進入罩板38上的孔49提供了一個基本不節(jié)流的流道?？諝饪梢詮目?9進入到空心閥桿35內(nèi)，并且也可以從銜鐵41的外表面和套筒47之間流過，經(jīng)空隙39進入到腔33內(nèi)?？諝馔ǖ?3和腔33的這種連通方式保證了在腔33內(nèi)有一股氣流，并有足夠的壓力，以防止發(fā)生燃料從內(nèi)腔33經(jīng)銜鐵41的來流或回流的積蓄。出現(xiàn)這種情況時，供給發(fā)動機的燃料的定量精度會降低。
套筒47在58處向外的邊緣靠在罩板38的孔49的基底上。套筒47的下部裝在殼體30的縮口50和套筒31的伸展部分51之間，這三個部件的重疊部分是焊接在一起的，以形成一個密實的燃料空氣接口。
上述裝置可以用在如圖1所示的那種多缸機上。這種多缸機帶有一個燃料和空氣通道組件11，該組件包括對應(yīng)于各缸的燃料定量系10和噴射系12。如圖5，噴射系12的套筒31裝在發(fā)動機缸蓋2上適當?shù)呐_階孔57內(nèi)，這樣從噴口32中噴出的燃料直接進入缸內(nèi)的燃燒室里。套筒31上的密封環(huán)16壓緊在缸蓋適當?shù)谋砻嫔线M行密封。如螺栓8之類的壓緊機構(gòu)將通道組件11固定在缸蓋2上。這樣通道組件11與噴射系12組合在一起，而噴射系又是與缸蓋組合在一起的?？?9內(nèi)的“O”形環(huán)52在通道組件11和套筒47的外緣58之間形成密封，以防止在通道組件11和噴射系12之間產(chǎn)生燃料或空氣的泄漏。
如圖5所示，發(fā)動機缸蓋上有冷卻腔及其通道53、54和55，還有一個火花塞孔56。噴射系12裝在臺階孔52內(nèi)，噴射系的外殼30有一部分暴露在冷卻腔54內(nèi)，以便直接冷卻噴射機構(gòu)，將電磁線圈40產(chǎn)生的熱量帶走，并限制熱量從燃燒室傳到噴射系和定量系。
圖8表示了一種對圖2中的空氣控制環(huán)75的改進結(jié)構(gòu)。在該圖所示的結(jié)構(gòu)中，套筒110和燃料導(dǎo)管114代替了圖2中的空氣控制環(huán)74和襯套82。
應(yīng)該注意到套筒110的結(jié)構(gòu)是對已公開的這類結(jié)構(gòu)的一種改進。套筒110與燃料定量系10的孔109之間是過盈配合，與通道組件11的孔111間最好是輕度的壓配合?！癘”形環(huán)112可以防止燃料從供油通道14中泄漏出來。
燃料定量機構(gòu)10的噴口是裝在113處的，它正對著與套筒110為一體的燃料導(dǎo)管114，這樣定量的燃料便進入到燃料腔120內(nèi)。燃料噴射系12與腔120相通，腔120的燃料流到噴射系12內(nèi)。噴射系12的結(jié)構(gòu)與前面圖2提到的結(jié)構(gòu)相同。
燃料腔120通過孔121、燃料導(dǎo)管114周圍的環(huán)形通道122和其間的弧形通道124與空氣通道13相通?？?21和環(huán)形通道122的外壁是由預(yù)先開在燃料定量系10和套筒110上相互平行的孔構(gòu)成的，弧形通道124是由這兩孔的間壁切割掉的部分形成的。這種加工成形的方法，使上述兩孔間的壁125保持不變，且延長至燃料導(dǎo)管114的重疊部分，同時還在180°的弧度范圍內(nèi)形成一部分錐面。應(yīng)該注意到腔120、孔121、環(huán)形通道122和弧形通道124是每個定量系10和噴射12都有的，且供油通道14和回油通道15及供氣通道13也是每個定量系和噴射系都有的。斜面126能夠把從該面上反彈過來的燃料引入到噴射系12中，而不是直接讓這些燃料返回環(huán)形通道122。
在使用中，當處于燃料噴射相位時，有一股氣流從通道13流出，經(jīng)孔121、弧形通道124和環(huán)形通道122進入到腔120內(nèi)，然后再經(jīng)腔120進入到燃料噴射系12中，空氣混合著已由燃料定量系10送進腔120內(nèi)的燃料進入到燃料噴射系12中，并再經(jīng)此噴入到發(fā)動機氣缸內(nèi)。
在開始將燃料噴入發(fā)動機之前，也就是基本上還沒有氣流從空氣通道13進入腔120內(nèi)時，一般不將燃料，或至少其中一部分燃料噴入到腔120內(nèi)?？?21及通道122和124的結(jié)構(gòu)是這樣的讓所有具有從腔120回流到空氣通道13中趨勢的燃料流過一個螺旋通路。從定量系10流出的燃料中有一些從腔120壁面反彈過來的油粒，這些油粒很可能附著在腔120或環(huán)形通道122的另一個表面上，這樣油粒的動能就損失了，并且/或者將燃料引到一條可以避免其漏入空氣通道13的通路。如在環(huán)形通道122上一樣，環(huán)形通道的作用是提供一個唯一的進口，所有來自腔120的燃料只能從該進口進入到達空氣通道13的通路上。
這種作用的優(yōu)點是有一個基本不節(jié)流的流區(qū)，以使空氣流入腔內(nèi)，而油粒只能在相反的方向上從一個很小的孔中流過。
這種防止燃料從腔室(在圖2中為20，圖8中為120)泄漏到空氣通道13的方法，能夠提高噴入發(fā)動機燃料量的定量精度，從而提高發(fā)動機燃料經(jīng)濟性和排放控制水平，同時還可以避免燃料在空氣通道上積蓄，以及由此產(chǎn)生的清潔空氣通道的問題。
因為燃料從定量系10進入到腔20內(nèi)要克服腔內(nèi)的空氣壓力(大致等于空氣通道13內(nèi)的壓力)，所以有必要根據(jù)這個空氣壓力調(diào)整燃料的壓力，以使燃料的定量精度達到要求。多個定量和噴射系是裝在一個整體式的通道組件11中的，因此裝在通道組件11中的單個調(diào)壓器要將所有的定量和噴射系的壓力調(diào)整到需要的值上。
圖6是一種典型調(diào)壓器的附圖。調(diào)壓器60上有一個本體61，本體上有燃料部分62和空氣部分63，這兩部分是由鍛造出的邊緣64固接在一起的。燃料部分62與孔56是過盈配合?？?6穿過通道組件11的外壁21，還通過壁74位于供油通道14和回油通道15之間的部分?；赜屯ǖ?5通過燃料部分62周壁上的孔59與燃料部分62的中心空腔相通。在本體61的燃料部分62和通道組件11的壁面之間有一“O”形密封環(huán)65。燃料部分62也可以部分地穿過壁25位于供油通道14和空氣通道13之間的部分，同時空氣部分63穿過壁25的其它部分進入到空氣通道13內(nèi)。
燃料部分62和空氣部分63兩個相對的軸肩箍緊一個膜片66，以隔開燃料和空氣。在其正常的工作狀態(tài)下，膜片是可以彎曲的。預(yù)先加載的彈簧67壓在壓板68上。壓板是緊固在膜片66上的。彈簧施加的力可由調(diào)整塞69調(diào)整。調(diào)整塞的中心有一個孔，用以連通空氣通道13和空氣部分63的內(nèi)部。
壓板68上帶有一個閥盤70，該閥盤70與套筒71共同動作，套筒71限定了孔72。本體61上有螺紋孔73，回油連接器3擰入該孔，釋放的燃料便可以流回到油箱內(nèi)。如圖7的具體描述，閥盤70上有個與之做成一體的球頭90，該球頭置于壓板68的圓錐形腔室91中，檔板92將球頭90卡住，組裝在腔室中。壓板68的鍛造邊緣93在整個圓周上將檔板固定。檔板92上開一個從中心孔94到周邊的溝槽，以使閥盤70的頸部95進入到中心孔94內(nèi)。彈簧96的推動作用，使球頭90靠向壓板92，保證閥盤70對中。這種結(jié)構(gòu)提高了帶有出口套筒71的閥盤70的密封精度。
應(yīng)該了解到，上述調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)還可以改變，使其具有裝在膜片66上的套筒71和靜止的閥盤。
在使用過程中，如果由于膜片66上承受的氣壓和彈簧67的綜合作用效果，使燃料壓力低于預(yù)定值，則閥盤70將停止在將孔72關(guān)閥的位置(如圖示)。如果壓力不斷升高，直至足以克服共同作用在膜片66上的氣壓和彈簧67的負載，那么先是膜片如圖中所示向右彎曲，進而推動閥盤移動，打開出口72，這時釋放的燃料便經(jīng)孔72回流到油箱內(nèi)。
因此上述這種結(jié)構(gòu)的調(diào)壓器基本上可以裝在通道組件11里，這里就不會增加發(fā)動機和燃料系的外形尺寸。同時，在該結(jié)構(gòu)中，由于通道組件中有一定量的燃料，可以抑制調(diào)壓器工作時產(chǎn)生的壓力波動。
應(yīng)該了解到，上述的燃料噴射系統(tǒng)可以用于各種形式的內(nèi)燃機，如不論是四沖程或是二沖程的發(fā)動機。采用上述燃料噴射系的發(fā)動機特別適用于作為各種運輸工具的發(fā)動機，如用作飛機、車輛和船只等的發(fā)動機、在船只上使用時，可用作外裝船用發(fā)動機。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機燃料輸送裝置，包括一本體，其中的燃料腔與腔口連通，有選擇地輸送燃料到燃料腔的定量裝置，在腔口和本體外部之間連通的本體內(nèi)的孔，閥門裝置包括一個閥件該閥件宜與有選擇地打開和關(guān)閉該孔的孔合作，并且有一個裝在閥件上的閥桿，在本體內(nèi)有選擇地操縱的電磁裝置，它可操縱地連接到閥桿上，以將閥桿移到打開或關(guān)閉上述孔的位置，至少在孔打開從燃料腔向開孔供應(yīng)燃料時給燃料腔供氣的裝置，其特征在于閥桿通過電磁裝置從腔口伸到燃料腔，通過該閥桿的通道連通腔口與燃料腔，使燃料腔的燃料通過閥桿通道和腔口輸送到并通過開口。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送裝置，其特征在于電磁裝置包括一個靜止的電磁線圈，該線圈同心地裝在閥桿周圍，和固定到閥桿上一個銜鐵。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料輸送裝置，其特征在于銜鐵基本上是在閥桿和電磁線圈之間的環(huán)形空間內(nèi)的。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料輸送裝置，其特征在于，閥桿穿過電磁銜鐵，與燃料腔相通，該閥桿在靠近閥件處的壁面上有孔，以使燃料從閥桿內(nèi)的通道進入到噴腔里。
5.一種具有用于內(nèi)燃機輸送燃料的上述權(quán)利要求中任意一個中的裝置的內(nèi)燃機噴射系統(tǒng)。
全文摘要
一種內(nèi)燃機燃料輸送裝置，包括一本體，其中的燃料腔與腔口連通，有選擇地輸送燃料到燃料腔的定量裝置，在腔口和本體外部之間連通的本體內(nèi)的孔，閥門裝置包括一個閥件，該閥件宜與有選擇地打開和關(guān)閉該孔的孔合作，并且有一個裝有閥件上的閥桿，在本體內(nèi)有選擇地操縱的電磁裝置，它可操縱地連接到閥桿上，以將閥桿移到打開或關(guān)閉上述孔的位置，至少在孔打開從燃料腔向開孔供應(yīng)燃料時給燃料腔供氣的裝置，閥桿通過電磁裝置從腔口伸到燃料腔，通過該閥桿的通道連通腔口與燃料腔，使燃料腔的燃料通過閥桿通道和腔口輸送到并通過開口。
文檔編號F02M69/08GK1061464SQ91104728
公開日1992年5月27日 申請日期1991年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1987年4月3日
發(fā)明者馬克·利爾, 伊恩·雷金納德·湯普森, 薩姆·控塞爾·萊頓, 克里斯托弗·內(nèi)維爾弗朗西斯·塞勒, A·L·哈斯 申請人:軌道動力機專賣有限公司