專利名稱：液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)是供給液化氣的電火花點(diǎn)火式奧托發(fā)動(dòng)機(jī)。
液化氣，也稱LPG(液化石油氣)，其主要成分是丙烷和丁烷。在開采原油和煉油過程中都會(huì)附帶產(chǎn)生這種氣體并可在壓力下被液化。液化氣的特征是辛烷值高(ROZ＞100)。
液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于由液化氣的高汽化傾向所決定的一種不同的混合處理。液化氣作為液體在壓力作用下從相應(yīng)的壓力管路被輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)。在汽化器內(nèi)由于輸入了熱量而使液化氣轉(zhuǎn)換成氣態(tài)。汽化器是一個(gè)熱交換器，向它輸入加熱的冷卻水，以加熱液化氣并使之汽化。汽化器與一個(gè)調(diào)壓器相組合。以便將氣態(tài)的液化氣保持在一個(gè)確定的壓力范圍內(nèi)。液化氣然后被輸入一個(gè)液化氣/空氣混合器中，液化氣在此與空氣混合起來。這樣一種液化氣/空氣混合器例如已由專利DE 3332923C2公開過混合器包括一個(gè)環(huán)形件，它從外面向一個(gè)中心的通過環(huán)形件的空氣流輸入液化氣，并與空氣流形成渦流。
DAF公司介紹了一種用于公共汽車、型號(hào)為L(zhǎng)T160LPG的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一臺(tái)被改裝成液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。與已知的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是，由DAF介紹的發(fā)動(dòng)機(jī)裝備有一個(gè)液化氣噴射裝置，它將液化氣噴入一個(gè)進(jìn)氣通道內(nèi)。該噴射裝置完全相當(dāng)于目前在強(qiáng)迫點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)上(PKW小轎車)所采用的噴射裝置。當(dāng)液化氣噴入進(jìn)氣通道時(shí)應(yīng)通過液化氣的汽化來降低混合氣溫度并調(diào)定一個(gè)較好的效率。這種由汽化引起的冷卻在開始階段以及在高的空氣濕度時(shí)可能導(dǎo)致噴射閥凍結(jié)，從而不能保證在冷的外界溫度條件下工作。這個(gè)問題可通過在混合處理的同時(shí)進(jìn)行加熱來克服，如同對(duì)通常的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)所做的那樣。當(dāng)然加熱可點(diǎn)燃的混合氣隱藏著很大的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供這樣一種液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，并且在大功率輸出時(shí)能保證可靠地運(yùn)行。
該項(xiàng)任務(wù)是通過一種具有權(quán)利要求1中所述特征的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)來完成的。有利的改進(jìn)型式在從屬權(quán)利要求中說明。
按本發(fā)明的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種配有高壓噴射裝置的強(qiáng)制點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，高壓噴射裝置將液化氣直接噴入燃燒室內(nèi)。由此，液體聚集狀態(tài)下的液化氣被引導(dǎo)直至到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，在這種狀態(tài)下液化氣的控制是簡(jiǎn)單的和無危險(xiǎn)的。
用噴射裝置將液態(tài)的液化氣直接噴入燃燒室，并使之霧化和汽化。從液體聚集狀態(tài)過渡到氣體聚集狀態(tài)因而首先是在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。由此得出一些重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偸莾H僅噴入點(diǎn)火過程所需的量，與此同時(shí)通過對(duì)燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的液化氣/空氣-混合氣體的壓縮而抵消了由于液化氣的汽化而引起的冷卻，從而即使在冷的開始階段也能防止噴射裝置凍結(jié)，并保證可靠的運(yùn)行。
此外，在按本發(fā)明的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過用高壓噴入的液化氣的很細(xì)霧化在燃燒室內(nèi)達(dá)到最佳分布，而且通過液化氣的突然汽化，使動(dòng)力燃料與燃燒室內(nèi)存在的空氣實(shí)現(xiàn)理想的混合，從而使混合燃?xì)庠邳c(diǎn)燃之后能夠理想地燃燒。由此，液化氣的有利性質(zhì)如高的單位質(zhì)量發(fā)熱值(≈46.1MJ/kg)和高的燃燒穩(wěn)定性就充分發(fā)揮了作用，所以與已知的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是，相對(duì)于可比較的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說不必經(jīng)受功率上的損失。
下面將根據(jù)附圖舉例詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1示意表示配有噴射裝置的一種單缸液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)；圖2表示圖1所示噴射裝置的縱剖面；圖3表示圖2所示噴射裝置的銜鐵動(dòng)橫斷面；圖4表示圖2所示噴射裝置的閥體的橫斷面；圖5表示曲柄滑環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的局部剖視圖。
本發(fā)明的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)噴射裝置1，它通過噴嘴2將液化氣直接噴入液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)燃燒室4。燃燒室則以本身已知的方式由一個(gè)汽缸5、一個(gè)汽缸蓋11和一個(gè)活塞12來限定。在汽缸蓋11里布置有一個(gè)噴嘴2和一個(gè)火花塞10。噴嘴2經(jīng)過一段管路72與噴射裝置1相連接。噴射裝置經(jīng)過一段液化氣輸入管道113和一段液化氣回流管路92與一個(gè)壓力罐111(簡(jiǎn)示于圖1中)相連。
在液化氣輸入管路113內(nèi)使液化氣保持在例如8-12巴的蒸汽壓力以上，以便保證它在管路113中不能被汽化。從噴射裝置1不能排出的液化氣經(jīng)過液化氣回流管路92返回到壓力罐111里。噴射裝置1以短時(shí)的壓力沖擊，其壓力為40巴，最好為60巴，將液化氣輸送到噴嘴2處，在這里間歇地噴射出的液化氣分布在整個(gè)燃燒室4被霧化成微滴。微滴液化氣在經(jīng)過輸入通道8送入燃燒室4的空氣中瞬間汽化。從而得到一種理想的完全混合的動(dòng)力燃料/空氣-混合物，它可以通過火花塞10來點(diǎn)燃。點(diǎn)火時(shí)刻由一個(gè)電子控制裝置6按照多個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，例如外部溫度、曲軸位置和噴入的液化氣量來控制。由于液化氣的熱值高，所以相對(duì)于可比較的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說使點(diǎn)火時(shí)刻稍微延遲是適宜的。燃燒完的廢氣然后就經(jīng)過一個(gè)廢氣通道3由燃燒室4排出。
由于按本發(fā)明是將液化氣直接噴入的，因液化氣的汽化在燃燒室4內(nèi)產(chǎn)生冷卻效應(yīng)。當(dāng)負(fù)載較小時(shí)噴入的液化氣體量就小，因而相應(yīng)地冷卻效應(yīng)也小，所以通過由活塞12的壓縮行程產(chǎn)生的壓縮得以補(bǔ)償。當(dāng)負(fù)載大時(shí)，就有大得多的液體量被噴入燃燒室4。冷卻效應(yīng)相應(yīng)地增強(qiáng)，因此當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，由于“內(nèi)”冷卻而達(dá)到效率的明顯增高。
優(yōu)先將噴射裝置1設(shè)計(jì)為電磁驅(qū)動(dòng)的柱塞泵1，它按照能量?jī)?chǔ)存原理工作，從而使液化氣以瞬時(shí)壓力沖擊噴入燃燒室4。這種柱塞泵1例如已由專利DE 41060415A或?qū)＠鸇E 4206817A公開過。
柱塞泵的一個(gè)實(shí)施例示明在圖2至4中。
柱塞泵1具有一個(gè)基本上依縱向延伸的圓柱形泵殼15，其上有一個(gè)銜鐵孔16、一個(gè)閥孔17和一個(gè)壓力腔孔18，這些孔依次設(shè)置在泵殼15上，并且構(gòu)成一個(gè)貫通整個(gè)泵殼15的通路。銜鐵孔16依噴射方向布置在閥孔17后面，壓力腔孔18依噴射方向布置在閥孔17前面?？?6、17、18與泵殼15的縱軸19同心地布置，此時(shí)銜鐵孔16和壓力腔孔18各自具有大于閥孔17內(nèi)徑，使得銜鐵孔16和閥孔17就通過第一個(gè)環(huán)形臺(tái)階21相互隔開，而閥孔17和壓力腔孔18則通過第二個(gè)環(huán)形臺(tái)階22相互隔開。
銜鐵孔16依徑向限界出一個(gè)銜鐵腔23，在此銜鐵腔內(nèi)布置了一個(gè)大致呈圓柱形的銜鐵24，它可依縱向來回運(yùn)動(dòng)。銜鐵腔在軸向上向前由第一個(gè)環(huán)形臺(tái)階21，向后由一個(gè)圓柱體的封閉塞頭26的前端面25限位，封閉塞頭用螺紋擰入在噴射方向上銜鐵孔16的向后敞開的端上。
銜鐵24基本為一個(gè)圓柱體，具有一個(gè)在噴油方向上的前后端面28，29和一個(gè)外表面30。以后端面28直至大約銜鐵24的縱向中心，在銜鐵圓周范圍上去掉了一些材料，使銜鐵24有一個(gè)從后向前的外面延伸的錐面31。銜鐵24以保證在其外殼面30和銜鐵孔16的內(nèi)表面之間有一定間隙地被裝入，使得當(dāng)銜鐵24在銜鐵孔16中來回運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有在銜鐵24傾斜的情況下才接觸銜鐵孔16的內(nèi)表面，由此使銜鐵24和銜鐵孔16之間的摩擦保持很小。由于銜鐵24具有錐面31，從而進(jìn)一步減小了接觸面，也就進(jìn)一步減小了摩擦面，由此進(jìn)一步減小了銜鐵24和銜鐵孔16的內(nèi)表面之間的摩擦，也就進(jìn)一步減小了發(fā)熱。銜鐵24在其外表面30的范圍內(nèi)具有至少一個(gè)最好兩個(gè)或多個(gè)依縱軸向布置的槽32。銜鐵24的橫斷面形狀(圖3)具有兩個(gè)側(cè)面布置的半圓件24a和兩個(gè)在半圓件24a之間的寬而淺的槽32。銜鐵24的中央在縱軸向上有一個(gè)貫通的孔33。
在銜鐵24的孔33里插入了一根輸送活塞管35，它形成一個(gè)中心貫通空腔36。在銜鐵24的前端面29上有一個(gè)塑料環(huán)37，輸送活塞管35穿過此環(huán)。在塑料環(huán)37上向前支承著一個(gè)銜鐵彈簧38，它一直伸展到一個(gè)相應(yīng)配合的支承環(huán)39。該支承環(huán)39放在銜鐵孔16里的第一個(gè)環(huán)形臺(tái)階21上。
輸送活塞管35與銜鐵24摩擦連接，由輸送活塞管35和銜鐵24組成的單元以后就稱為輸送活塞部件44。它也可以設(shè)計(jì)成整體的或者單件的。
在閥孔17里剛性連接地裝有一個(gè)導(dǎo)向管40，導(dǎo)向管向后伸入銜鐵腔23內(nèi)，在螺旋彈簧38之內(nèi)的范圍。在噴射裝置中的導(dǎo)向管40的前端有一個(gè)向外凸出的環(huán)形肩臺(tái)41，它向后支承在第二個(gè)環(huán)形臺(tái)階22上。環(huán)形肩臺(tái)41依徑向并不完全伸展到壓力腔孔18的內(nèi)表面，使得在環(huán)形肩臺(tái)41和壓力腔孔18之間形成一個(gè)窄的圓柱形間隙42。借助環(huán)形肩臺(tái)41就能防止導(dǎo)向管40發(fā)生向后軸向移動(dòng)。
與銜鐵24摩擦連接的輸送活塞管35向前一直伸展到導(dǎo)向管40內(nèi)，向后伸入封閉塞頭26的軸向盲孔43內(nèi)，從而使輸送活塞管35既在其噴射裝置里的前端45又在其后端46被導(dǎo)向?？v向伸展的輸送活塞管35通過在端部45，46的這種雙側(cè)導(dǎo)向，就能使輸送活塞單元44無傾斜地導(dǎo)向，因而可靠地避免了在銜鐵24和銜鐵孔16之間發(fā)生不該有的摩擦。
在導(dǎo)向管40的前段支撐著可軸向滑動(dòng)的一個(gè)閥體50，它基本上是一個(gè)圓柱形的縱向伸展的栓塞狀實(shí)體，具有前后端面51,52和一個(gè)外表面53。閥體50的外徑相當(dāng)于導(dǎo)向管40內(nèi)通道的凈寬度。在閥體50的外表面53上有一個(gè)環(huán)形肩臺(tái)54，它布置在閥體50的大約前三分之一處的端部上。導(dǎo)向管40的環(huán)形肩臺(tái)41對(duì)于閥體50的環(huán)形肩臺(tái)54來說，在閥體50靜止?fàn)顟B(tài)下就構(gòu)成一個(gè)支點(diǎn)，使得閥體50不能再向后移動(dòng)。閥體50在其圓周上有三個(gè)依縱軸向延伸的槽55(圖4)。環(huán)形肩臺(tái)54在槽55的范圍內(nèi)被中斷。
閥體50的后端面52在其邊緣范圍內(nèi)作成錐形的，與輸送活塞管35的前端45的端面相配合。輸送活塞管35的前端45的立體形狀與閥體50的后端面52相適配，為此使輸送活塞孔35的內(nèi)棱倒棱，并使輸送活塞管35的壁厚在內(nèi)部略微減薄。因此，輸送活塞管35的前端45構(gòu)成了閥體50的一個(gè)閥座57。如果閥體50的后端面52貼在閥座57上，那么通過設(shè)置在閥體50的外表面范圍內(nèi)的槽55實(shí)現(xiàn)的通道就被阻斷了。
由導(dǎo)向管40向前伸入壓力腔孔18里的閥體50的部分由一個(gè)壓力腔體60圍住，該腔體由一個(gè)圓筒形壁61和一個(gè)前端壁62構(gòu)成，在端壁62的中心有一個(gè)孔63，壓力腔體60的圓筒形壁61剛性連接地插在壓力腔孔18內(nèi)，同時(shí)它的位于圓筒形壁61的自由端的端面64布置在緊靠導(dǎo)向管40的向外突出的環(huán)形肩臺(tái)41處，而在壓力腔體60內(nèi)有徑向貫通孔65，它將壓力腔66與動(dòng)力燃料輸入孔76相連通起來。
壓力腔體60以它的內(nèi)腔限界出了一個(gè)壓力腔66，閥體50插入此壓力腔內(nèi)，并能使壓力腔66內(nèi)的動(dòng)力燃料處在壓力作用下。壓力腔在其處于噴射裝置中大致超出壓力腔體60的長(zhǎng)度的一半的后部，比在其前部有一個(gè)較大的內(nèi)徑。確定后部的這一較大內(nèi)徑尺寸，使閥體50的環(huán)形肩臺(tái)54能以一個(gè)較小的間隙插入壓力腔66內(nèi)；而確定前部的內(nèi)徑尺寸，則是為了以環(huán)形肩臺(tái)54向前面伸展的閥體50的部位和一個(gè)圍繞此部位的螺旋彈簧67有足夠的空間。由此壓力腔66設(shè)計(jì)成只是稍大于在噴射過程中實(shí)施的閥體50的沖擊運(yùn)動(dòng)所要求的空間。
螺旋彈簧67的一端座落在壓力腔體60內(nèi)部的端壁62上，其另一端緊靠在閥體50上，尤其緊靠在其環(huán)形肩臺(tái)54上，從而該彈簧將閥體50和壓力腔體60彼此推開。
壓力腔體60通過一個(gè)連接件70在噴射裝置里向前被軸向固定住，該連接件被擰入壓力腔孔18的向前敞開的端部。連接件70限定了壓力腔體60在軸向方向上向前的位置，借以通過螺旋彈簧67將閥體50向后預(yù)緊。連接件的外側(cè)有一個(gè)入口71用于連通動(dòng)力燃料輸送管路72(圖2)。連接件70有一個(gè)依縱軸向的貫通孔73，在此孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)固定壓力閥74。固定壓力閥最好布置得緊靠壓力腔體60。
壓力腔體60在其外表面上有一個(gè)環(huán)形槽68，槽內(nèi)裝有一個(gè)塑料密封圈69，以使壓力腔體60對(duì)壓力腔孔18的內(nèi)表面實(shí)現(xiàn)密封。
為了輸入液化氣，在泵殼15上在壓力腔孔18的范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)液化氣輸入孔76，使它能與壓力腔體60里的孔65相連通。在泵殼15的外側(cè)有液化氣輸入孔76，它由一個(gè)用于液化氣輸入閥78的凸座77所圍住，該液化氣輸入閥被擰入凸座77中。液化氣輸入閥78作成單通閥，具有一個(gè)閥殼79。閥殼79具有兩個(gè)軸向?qū)χ械目?0,81，而泵殼側(cè)的孔80比孔81具有一個(gè)較大的內(nèi)徑，因而在兩個(gè)孔之間形成了一個(gè)環(huán)形臺(tái)階，它成為球體83的閥座82。球體83通過一個(gè)支撐在泵殼15的圍繞液化氣輸入孔76的范圍內(nèi)的彈簧84對(duì)著閥座82預(yù)緊，因而在從外面輸入的液化氣的壓力作用下，使球體83從閥座82上抬起，這樣，液化氣便通過孔80和液化氣輸入孔76而輸入壓力腔孔18中。
從壓力腔66起有一個(gè)通道，它延伸通過閥體50上的槽55，通過輸送活塞管35的閥座57和閥體50的后端面52之間的間距，并通過輸送活塞管35的貫通腔36，一直到達(dá)封閉塞頭26的盲孔43中。盲孔43布置在縱軸方向上，并且匯入銜鐵腔23內(nèi)，盲孔43的長(zhǎng)度大約超過封閉塞頭26長(zhǎng)度的三分之二至四分之三。從盲孔43的后部有一個(gè)，最好兩個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)孔88通到封閉塞頭26的前端面25的周圍部位89，從而在銜鐵腔23和盲孔43之間建立起溝通連接。
在第一個(gè)環(huán)形臺(tái)階的周圍有一個(gè)向外伸出的孔90作為液化氣回流孔?？?0在外面通過一個(gè)連接接頭91被加長(zhǎng)而與液化氣回流管路92(圖1)連接。
圓柱形封閉塞頭26在其外表面上有一個(gè)環(huán)繞的向外凸出的環(huán)形肩臺(tái)93。環(huán)形肩臺(tái)93也用于從軸向固定一個(gè)從外面圍住泵殼15的定位環(huán)94，或者固定一個(gè)直接緊靠著定位環(huán)94布置的線圈外殼缸體95。定位環(huán)94在橫斷面上形成兩個(gè)相互成直角布置的側(cè)腳96,97，其中一個(gè)側(cè)腳96緊靠在泵殼15的外側(cè)，而另一個(gè)側(cè)腳97側(cè)向外凸起并緊靠在線圈外殼缸體95上。線圈外殼缸體95由一個(gè)缸體壁98和一個(gè)缸底99組成，缸底側(cè)面與缸體壁98朝內(nèi)地相連，并且有一個(gè)孔，從而使線圈外殼缸體95從后面推移到線圈外殼15上，缸底99朝后，直到缸體壁98碰到一個(gè)從線圈外殼15垂直向外突出的外殼壁100，從而界限出一個(gè)具有約呈矩形橫斷面的環(huán)腔101以之用于容納一個(gè)線圈102。
線圈外殼缸體95和定位環(huán)94因而夾緊在外殼壁100和封閉塞頭26的環(huán)形肩臺(tái)93之間，并沿其軸向位置上被固定。定位環(huán)94的側(cè)腳96在其端面的內(nèi)緣有倒角，在其上所形成的倒角和環(huán)形肩臺(tái)93之間夾入一個(gè)密封圈103，例如一個(gè)O-形圈。
線圈102的橫斷面大約呈矩形，并在一個(gè)橫斷面為U-形的支承圓柱體104內(nèi)用環(huán)氧樹脂澆注入，這樣，線圈102和支承圓柱體104就形成了一個(gè)整體的線圈模件。支承圓柱體104有一個(gè)圓柱壁105和兩個(gè)側(cè)壁106,107，側(cè)壁在徑向上離開圓柱壁105，并限定了用于線圈102的空間，圓柱壁105側(cè)面伸展超出了后部側(cè)壁106，因而其端面108，側(cè)壁106,107的端面109和圓柱壁106的內(nèi)表面以及前面?zhèn)缺?07都剛性連接地在環(huán)腔101里緊連。
在布置于線圈102和銜鐵腔23之間的泵殼15的范圍內(nèi)放入了一種具有小的導(dǎo)磁能力的材料110，例如銅，鋁，不銹鋼，以避免在線圈102和銜鐵24之間發(fā)生磁性短路。
在這起始位置上，處于初始?jí)毫ο碌囊夯瘹饩陀梢夯瘹夤?11，借助輸送泵112和液化氣輸入管路113并通過液化氣輸入閥門78而被輸入壓力腔66。以壓力腔66，液化氣流過在閥體50的外表范圍內(nèi)所形成的槽55，通過導(dǎo)向管40進(jìn)入輸送活塞管35的閥座57和閥體的后端面52之間的間隙，并且通過輸送活塞35的貫通腔36而進(jìn)入封閉塞頭26的盲孔43里。受壓的液化氣由盲孔43的后端區(qū)，流過封閉塞頭26的孔88，并進(jìn)入銜鐵腔，銜鐵24的前后銜鐵腔范圍通過設(shè)置在銜鐵24里的槽32而相互溝通，因此整個(gè)銜鐵腔充滿了液化氣。通過孔90和連接接頭91，使液化氣通過液化氣回流管路92導(dǎo)回到液化氣罐111里。
因此，在輸送活塞單元44的起始位置有一條從液化氣輸入閥78，經(jīng)過壓力腔66，輸送活塞35的貫通腔36，盲孔43和封閉塞頭26里的孔88，銜鐵腔23和具有連接接頭91的孔90用于液化氣的流通路徑，因此使液化氣連續(xù)地供給，并通過這通道進(jìn)行沖洗，壓力腔則直接從液化氣罐111供給并注滿。
液化氣的預(yù)壓大于在流通路徑上的產(chǎn)生的壓力降，因此保證了對(duì)柱塞泵1的連續(xù)的沖洗，而且初壓小于固定壓力閥74的導(dǎo)通壓力，因此在輸送活塞單元44的起始位置，就沒有液化氣被輸送入燃料室4。
如果通過施加電流使線圈102激勵(lì)，那么通過此處產(chǎn)生的磁場(chǎng)就使銜鐵24向前在沖擊方向或者噴射方向上運(yùn)動(dòng)。銜鐵24的這種運(yùn)動(dòng)和與之摩擦連接的輸送活塞管35在經(jīng)過長(zhǎng)度S(對(duì)應(yīng)于在輸送活塞管35的閥座57和起始位置時(shí)閥體50的背后側(cè)端面52之間的距離)前移過程中都只受到彈簧38的彈簧力的反作用。彈簧38的彈簧力設(shè)計(jì)得很弱，使銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎沒有阻力，但又足以使銜鐵24返回至它的起始位置。銜鐵“浮動(dòng)”于充滿液化氣的壓力腔23內(nèi)，所以在銜鐵腔23內(nèi)，在銜鐵24的前后范圍之間的液化氣能夠任意地來回流動(dòng)，因此不會(huì)建立起對(duì)抗銜鐵24的壓力。由銜鐵24和輸送活塞管35組成的輸送活塞單元44因而被連續(xù)不斷地加速，并儲(chǔ)存動(dòng)能。
應(yīng)用按能量?jī)?chǔ)存原理工作的噴射裝置就能使液化氣在高壓下以很短的噴射脈沖噴射。采用這樣一種噴射裝置還可使液化氣在一個(gè)具有多個(gè)噴射脈沖的工作沖程期間噴射，以便例如在高負(fù)載時(shí)使大量的液化氣引進(jìn)燃料室，或者以便形成一個(gè)加料層，在此加料層處，在點(diǎn)火時(shí)刻液化氣被積聚于火花塞范圍內(nèi)。
取代上述實(shí)施形式的具有回流管路92的柱塞泵1，也可使用一種沒有回流管路的結(jié)構(gòu)形式，它可與傳統(tǒng)的液化氣罐相連接。
按本發(fā)明的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)可優(yōu)先按照一種對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的型式設(shè)計(jì)為曲柄滑環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它主要由兩個(gè)相對(duì)峙的同軸布置的缸體5和5＇組成，在這些缸體里工作活塞12直線地來回運(yùn)動(dòng)?；钊c各自的活塞桿153相連，活塞桿同樣只做直線來回運(yùn)動(dòng)。活塞桿153的內(nèi)端與一個(gè)中間設(shè)置的環(huán)繞的曲柄滑環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置154相鉸連，該裝置將活塞桿的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄滑環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置位于一個(gè)曲柄滑環(huán)外殼155里，缸體5和5＇經(jīng)過隔離壁156固定在此外殼上。曲柄滑環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置有一個(gè)曲柄滑環(huán)框架152，它包括一個(gè)直線的垂直于活塞桿153布置的滑桿158?；h(huán)159就在這滑桿159里運(yùn)動(dòng)，而在這滑環(huán)里可旋轉(zhuǎn)地支承著一個(gè)曲柄軸的曲柄軸頸160。這種曲柄滑環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)例如已由專利DE2962391A1、DE3218320A1和EP187930B1公開過。
這些發(fā)動(dòng)機(jī)作為雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)可以簡(jiǎn)單地配置一個(gè)單獨(dú)潤(rùn)滑系統(tǒng)，使?jié)櫥橘|(zhì)不致到達(dá)燃燒室。液體氣直接噴射裝置和一個(gè)作為雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的曲柄滑環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相組合而成的一種發(fā)動(dòng)機(jī)具有較小的重量功率比和極小的有害物質(zhì)排出量。
權(quán)利要求
1．液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，至少有一個(gè)燃燒室(4)，在這燃燒室內(nèi)引入液化氣/空氣的混合氣體并點(diǎn)燃，在此，液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)噴射裝置(1)，它經(jīng)噴嘴(2)將液化氣噴射出，其特征在于噴射裝置(1)設(shè)計(jì)為噴射泵(1)，而且噴嘴(2)通入燃燒室(4)，使得液化氣直接被噴射入燃燒室(4)內(nèi)。
2．按權(quán)利要求1中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于噴射裝置(1)設(shè)計(jì)為高壓噴射裝置，可以噴射液化氣，例如噴射壓力至少為40巴，最好為大約60巴。
3．按權(quán)利要求1和/或2中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于燃燒室(4)由一個(gè)汽缸(5)、一個(gè)氣缸蓋(11)和一個(gè)活塞(12)所限定。
4．按權(quán)利要求3中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在汽缸蓋(11)上布置了噴嘴(2)和一個(gè)火花塞(10)。
5．按權(quán)利要求1至4的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于配置了一個(gè)控制裝置(6)，它與火花塞(10)相連接，同時(shí)控制裝置(6)按多個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，例如外部溫度、曲軸位置和點(diǎn)火時(shí)刻來進(jìn)行控制。
6．按權(quán)利要求1至5的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于噴射裝置(1)是一種按能量?jī)?chǔ)存原理尤其是按固體能量?jī)?chǔ)存原理工作的柱塞泵(1)。
7．按權(quán)利要求6中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于柱塞泵設(shè)計(jì)具有一個(gè)輸送活塞單元(44)，它在一個(gè)幾乎無阻力的加速階段儲(chǔ)存動(dòng)能，動(dòng)能瞬間地被傳遞到位于壓力腔(66)內(nèi)的液化氣中，從而產(chǎn)生了一個(gè)壓力沖擊將液化氣通過噴嘴(2)噴射出，在此，用一個(gè)閥來中斷無阻力的加速階段，該閥包括一個(gè)閥體(50)和一個(gè)設(shè)計(jì)在輸送活塞單元(44)上的閥,(57)，并且該閥關(guān)閉住壓力腔(66)以產(chǎn)生壓力沖擊，這樣，傳送活塞單元(44)的動(dòng)能就被傳遞到被封閉在壓力腔(66)中的動(dòng)力燃料上；閥座(57)和閥體(50)布置在輸送活塞單元(44)的噴射方向中的前端上，因而壓力腔(66)在空間上被設(shè)計(jì)成與輸送活塞單元(44)是分隔開的。
8．按權(quán)利要求7中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于壓力腔(66)有一個(gè)液化氣輸入孔(76)用于輸入液化氣，液化氣輸入孔(76)布置在一個(gè)環(huán)繞壓力腔(66)的泵殼(15)上，并與液化氣輸入管路(113)相連接，因此壓力腔(66)就被輸入新鮮的有壓力的液化氣。
9．按權(quán)利要求7和/或8中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于噴射裝置被設(shè)計(jì)為電磁動(dòng)作的柱塞泵(1)，它具有一個(gè)磁性線圈(102)和由線圈(102)驅(qū)動(dòng)的輸送活塞單元(44)，該單元(44)具有一個(gè)略呈圓柱形的銜鐵(24)和一個(gè)縱向伸展的輸送活塞管(35)；輸送活塞管(35)的兩端(45,46)依縱軸向伸展超出銜鐵(24)，并且被支承在形狀適配可依縱軸向移動(dòng)的空隙段中。
10．按權(quán)利要求9中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于輸送活塞管(35)與銜鐵(24)摩擦連接；在輸送活塞管(35)的前端(45)布置了閥座(57)。
11．按權(quán)利要求10中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于閥體(50)是一個(gè)縱向伸展的基本上為圓柱形的實(shí)心體，它支承在一個(gè)導(dǎo)向管(40)里并可軸向滑動(dòng)，閥體(50)的圓周上有依縱向延伸的槽(55)，這些槽構(gòu)成了一個(gè)從壓力腔進(jìn)入輸送活塞管(35)之內(nèi)的貫通腔(35)的通道；當(dāng)輸送活塞管(35)和它的閥座(57)靠上閥體(50)時(shí)，上述通道就被截止住，從而將壓力腔(66)封閉。
12．按權(quán)利要求10中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于閥體是一個(gè)球體(50a)，并配有一個(gè)球座(41a)，該球座構(gòu)成球體(50a)的一個(gè)支座，使球體不能繼續(xù)向后移動(dòng)，而且球座(41a)至少有一個(gè)槽(41b)，該槽形成一個(gè)從壓力腔(66)進(jìn)入輸送活塞管(35)內(nèi)的一個(gè)貫通腔(36)的通道；當(dāng)閥座(57)靠上閥體(50)時(shí)，該通道就被截止住，從而將壓力腔(66)封閉。
13．按權(quán)利要求9至12中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于略呈圓柱形的銜鐵(24)在噴射方向上有前、后端面(28,29)和一個(gè)外表面(30)，而且有一個(gè)以后端面(28)一直到大約銜鐵(24)的縱向中部由后向前在外面延伸的錐面(31)。
14．按權(quán)利要求9至13中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于柱塞泵(1)有一個(gè)配有銜鐵孔(16)的泵外殼(15)，在這泵內(nèi)，銜鐵腔(23)通過銜鐵孔(16)，在噴射方向向后通過一個(gè)封閉塞頭(26,26a)，而在噴射方向向前通過第一個(gè)環(huán)形臺(tái)階(21)來限定；在銜鐵腔內(nèi)，銜鐵(24)則通過一個(gè)磁性線圈(102)和一個(gè)在縱向上給銜鐵(24)加載的彈簧(38)而來回運(yùn)動(dòng)；銜鐵(24)在其外表范圍內(nèi)設(shè)計(jì)至少有兩個(gè)盡可能在圓周上對(duì)稱分布的依縱軸向延伸的槽(32)。
15．按權(quán)利要求14中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于當(dāng)線圈(102)無電流接合時(shí)，由于彈簧(38)的彈力作用使銜鐵(24)處于一個(gè)初始狀態(tài)，而且在這初始狀態(tài)下，從壓力腔(66)通過閥體(50)上的槽(55)和輸送體(35)的貫通腔(36)、通過一個(gè)盲孔(43)或者封閉塞頭(26)上的一個(gè)或多個(gè)孔(38)，形成一個(gè)貫通的流通路徑，以之用于輸送受壓的液化氣。
16．按權(quán)利要求15中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于銜鐵腔(23)經(jīng)過一個(gè)向外引出的孔(90)和一個(gè)連接接頭(91)與液化氣回流管路(92)相連接。
17．按權(quán)利要求14或者權(quán)利要求14或15和(或)16中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于封閉塞頭(26a)有一個(gè)貫通孔，用該孔將液化氣從噴射裝置排入液化氣回流管路(92)。
18．按權(quán)利要求17中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于有一個(gè)橫流孔(125)，液化氣可通過該孔直接輸入銜鐵腔(23)；封閉塞頭(26a)有孔(88)，它們將銜鐵腔(23)與封閉塞頭(26a)的通孔連通，從而構(gòu)成一個(gè)用于沖洗銜鐵腔(23)的橫向通流路徑，與輸送活塞單元(44)中的貫通腔(36)無關(guān)。
19．按權(quán)利要求8或者按權(quán)利要求8和權(quán)利要求6至9中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于壓力腔(66)通過一個(gè)固定壓力閥(74)來限定，該閥自一個(gè)預(yù)定壓力開啟，并且打開進(jìn)入動(dòng)力燃料輸送管路(72)至噴嘴(2)的通道。
20．按權(quán)利要求7至19的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于壓力腔(66)只略大于噴射過程中實(shí)現(xiàn)閥體(50)的沖擊運(yùn)動(dòng)所要求的空間。
21．按權(quán)利要求1至20的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
22．按權(quán)利要求1至21的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成曲柄滑環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
23．按權(quán)利要求1至22中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)中所述的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方法，液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)燃料室，其特征在于液化氣借助一個(gè)設(shè)計(jì)為噴射泵(1)的噴射裝置(1)被間歇地直接噴入燃燒室內(nèi)。
24．按權(quán)利要求23中所述的方法，其特征在于噴射液化氣時(shí)的高壓至少為40巴，最好為60巴。
25．按權(quán)利要求23和/或24中所述的方法，其特征在于一個(gè)按照能量?jī)?chǔ)存原理，尤其是按照固體能量?jī)?chǔ)存原理工作的柱塞泵用作為噴射裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種至少有一個(gè)燃燒室的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī),在燃燒室內(nèi)引入液化氣/空氣－混合氣體并點(diǎn)燃;同時(shí)該液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)噴射裝置,它將液化氣經(jīng)噴嘴噴射出。按本發(fā)明噴嘴通入燃燒室,從而將液化氣直接噴入燃燒室內(nèi)。通過直接噴入液化氣而獲得理想的燃燒條件,尤其是因?yàn)樵谌紵移囊夯瘹獯俪梢环N在高負(fù)荷時(shí)尤其會(huì)發(fā)揮作用的冷卻。按本發(fā)明的液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)先配置一種設(shè)計(jì)為柱塞泵的噴射裝置,它是按能量存儲(chǔ)原理工作的。
文檔編號(hào)F02B25/16GK1228827SQ97197554
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日
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