內(nèi)燃機污染控制裝置的制作方法

專利名稱:內(nèi)燃機污染控制裝置的制作方法
相關(guān)申請本申請是申請?zhí)枮?29，656、申請日為1985年5月2日的美國專利申請的部分繼續(xù)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是關(guān)于內(nèi)燃機，更具體地說是一種對進入發(fā)動機的空氣燃料混合物進行適合于發(fā)動機工況的自動控制、以確保發(fā)動機適應(yīng)廣闊工作范圍的改進系統(tǒng)，因而，它還可以改進混合汽的燃燒、減少污染。
所用內(nèi)燃機為汽油機的汽車上包括油箱、燃油泵和汽化器。汽化器中有一個接收來自燃油泵的汽油的浮子室和一個控制浮子室中的汽油保持在一定液面的浮子室控制閥。在通常的汽化器中有一個喉管，用于燃燒的空氣經(jīng)喉管以很大的速度吸入，使喉管處的壓力明顯地小于大氣壓力。這個壓力降使汽化器浮子室的燃油，如液態(tài)汽油由喉管上的量孔或噴嘴中射出，然后燃油霧化、蒸發(fā)，與流經(jīng)喉管的空氣混合。
空氣燃油混合物流入進氣管，在活塞的吸氣沖程中，又從進氣管流入到發(fā)動機的氣缸中?？諝馊加突旌衔镌诨钊膲嚎s沖程中被壓縮，然后又被點燃。點燃的方式既可以是傳統(tǒng)發(fā)動機中的火花塞點火，也可是如柴油機的壓燃(帶不帶輔助熱源均可)。在理想情況下，空氣燃油混合物的燃燒是從火花塞點火間隙跳火開始，很快地進行燃燒，直到氣缸做功沖程的末端才完全結(jié)束。如果燃燒過程過快或者產(chǎn)生爆燃，那么就會導(dǎo)致敲缸并造成浪費;但是如果燃燒過程過慢，就會使一些燃油不能得到燃燒，而從廢氣中排走。人們現(xiàn)在已經(jīng)認識到在通常的汽油機中有大量的燃油浪費掉了。燃油中的總的可用能，轉(zhuǎn)換成發(fā)動機的有用能的百分比是比較小的。
由于現(xiàn)有發(fā)動機的效率低，人們已經(jīng)進行了許多嘗試，來提高與燃油汽化系統(tǒng)有關(guān)部分的效率，其最終目的就是要提高缸內(nèi)總的燃油燃燒百分比，從而增加燃油經(jīng)濟性，減少燃燒廢氣中的如碳氫化合物，一氧化碳等有害物，增加如二氧化碳等正常燃燒廢物的成份。
人們現(xiàn)在已經(jīng)普遍接受了這樣的觀點，即供給發(fā)動均勻的燃油空氣混合物，形成可以完全燃燒的稀混合物，這樣可以減少有害物的排放?，F(xiàn)在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機上使用的汽化燃油的吸入裝置能供給空燃比約為185∶1可完全燃燒的混合物。這個空燃比值可以有效地減少燃燒廢物中的碳氫化合物和一氧化碳等有害物的成份。
以前在常用來提高燃燒效率、減少某些燃燒有害物成份的系統(tǒng)中包括有加熱和/或汽化將要噴入汽化器喉管的燃油裝置;予熱還未與噴射入的燃油相混的空氣的裝置;還有其它各種各樣的將燃油在與空氣相混之前按輕重分離的系統(tǒng)。雖然，已經(jīng)采用了許多不同的系統(tǒng)來使發(fā)動機的效率提高，污染減少，但是還沒有發(fā)現(xiàn)任何一種方式能夠完全滿足那些通常安裝在汽車上的發(fā)動機適應(yīng)大的工作范圍的各種要求。
在此，人們發(fā)現(xiàn)不僅應(yīng)該有一個對空燃比嚴格控制的系統(tǒng)，同時還應(yīng)該隨著負荷的變化而相應(yīng)靈活地改變空燃比。如果這個系統(tǒng)沒有靈活性，而只能將空燃比保持在一個固定的數(shù)值，那么它只能在一個發(fā)動機要求或給定的工作范圍里有效，超出了這個范圍，系統(tǒng)就不起作用了。
因此，需要對內(nèi)燃機污染控制系統(tǒng)進行改進，使它既能嚴格地控制進氣管中的空燃比，同時還具有一定的使空燃比隨發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速的變化而改變的靈活性。特別重要的是這個改進系統(tǒng)能夠在空燃比隨發(fā)動機的典型工況改變時具有最大的燃油效率。這樣的系統(tǒng)最好用于有燃油汽化系統(tǒng)的發(fā)動機上，因為系統(tǒng)只需做很小的改進，并且其結(jié)構(gòu)是由已公知的能夠承受車用發(fā)動機長期重載運行的部件構(gòu)成。此外，與前面所述相比，系統(tǒng)中還需要有一個新的裝置，它能夠安全地、有效地對燃油加熱和部分蒸發(fā)以形成一個特定的混合比，而且還需要將加熱的、部分蒸發(fā)的燃油混合物控制送入汽化器的聯(lián)接裝置。這種系統(tǒng)和裝置結(jié)構(gòu)簡單，最大限度地應(yīng)用了現(xiàn)有發(fā)動機的部件。本發(fā)明不僅滿足了上述需要，而且還有另外一些優(yōu)點。發(fā)明概述本發(fā)明是關(guān)于內(nèi)燃機污染控制系統(tǒng)的改進，即改進發(fā)動機的燃油汽化部分，以減少廢氣中的污染成份，同時使發(fā)動機能夠同步響應(yīng)于汽化器節(jié)氣門的變化。為此，在這一改進系統(tǒng)中是將吸入汽化器的空氣加熱到160°F到180°F溫度范圍內(nèi)，而且，燃油在與熱的空氣混合前的混合物體積中約有占總體積30%的液態(tài)燃油、70%的汽態(tài)燃油，其溫度是在115°F到125°F的范圍內(nèi)。
當發(fā)動機處于怠速的情況下，節(jié)氣門關(guān)閉，只有熱的液態(tài)燃油進入汽化器內(nèi)，以維持發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。節(jié)氣門打開以后，立刻就有熱的附加液態(tài)燃油噴入汽化器，接著熱的汽態(tài)燃油也噴入汽化器。如果發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進一步增加，熱的液態(tài)和汽態(tài)的燃油相混合噴入汽化器內(nèi)與熱空氣混合，形成適應(yīng)發(fā)動機工況的可燃混合氣。最后，隨著節(jié)氣門的關(guān)閉，本系統(tǒng)減少或停止噴入汽化器的熱的汽化燃油量，使發(fā)動機又進入怠速狀態(tài)，并且只有熱的液態(tài)燃油進入汽化器內(nèi)。
在本發(fā)明的最佳實施例中，采用了一個標準的汽化器，因為該發(fā)明系統(tǒng)的其它部件可以加到這個標準汽化器上，并對任何現(xiàn)有的內(nèi)燃機實現(xiàn)有效的改進。一般說來，標準的汽化器都有一個混合喉管，它的一端與空氣的進氣口相聯(lián)，另一端與發(fā)動機的進氣管相聯(lián)。這種標準汽化器還有一個浮子室和將燃油從浮子室吸入汽化器混合喉管的多個通道。
與標準汽化器相聯(lián)，本發(fā)明擇優(yōu)的系統(tǒng)中還至少要包括一個安裝在空氣進氣管內(nèi)的電阻加熱部件，用來加熱供給汽化器混合喉管的空氣。使其溫度處在165°F到175°F范圍之內(nèi)。電阻加熱元件的溫度是由安裝在其下游的空氣溫度熱敏電阻感應(yīng)控制的，這個熱敏電阻還可以作為輸入到空氣加熱元件的電壓控制開關(guān)。
空氣加熱元件的附近通常裝有一個自由旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，用來增加吸入混合喉管的熱空氣的漩流。人們已經(jīng)了解到增加這部分空氣的漩流，使混合喉管處空氣和燃油的混合程度得以加強，從而可改善發(fā)動機中蒸發(fā)混合氣的燃燒。
在燃油泵和汽化器中間，加入燃油加熱汽化裝置，它將燃油轉(zhuǎn)變成約占總體積30%的液態(tài)熱燃油和約70%的熱的汽態(tài)燃油。加熱汽化裝置包括一個電阻加熱部件和一個有進口和出口的蛇形吸熱器;燃油溫度傳感裝置和一個熱敏電阻是用來調(diào)整吸熱器的溫度，使燃油在蛇形吸熱器的出口處溫度處于115°F到125°F之間。在蛇形吸熱器的進口處有一個流量限制閥，以促使進入蛇形吸熱器的燃油汽化并加大漩流。
最后，本發(fā)明最佳實施例的裝置中還包括有控制從蛇形吸熱器的出口到浮子室的液態(tài)和汽態(tài)燃油混合流量的裝置。更具體地說，這個控制裝置包括一個流量控制閥，閥的一個入口與蛇形吸熱器的出口相聯(lián)，閥的一個出口與汽化器的浮子室相聯(lián)，一個閥的通道將其入口和出口相連通，一個閥件的位置和形狀用來控制通過閥的通道的燃油流量，并且控制裝置中還包括根據(jù)閥的通道使閥件運動的裝置。
閥件的運動裝置包括一個其一端與閥件相聯(lián)的閥軸，和一個與閥軸另一端相連的彈性隔膜。彈性隔膜的一面受到大氣壓力的作用，另一面受到部分真空壓力的作用。在隔膜的上方裝有一個彈簧，以使隔膜向下偏移，從而推動閥件，正確地限定閥通道的流量。彈簧的拉伸力可以進行調(diào)整，以滿足有特殊汽化要求的細調(diào)裝置的特殊標準。此外，在閥的通道的壁面上還加了一種筋板，以防止被閥件完全關(guān)死。這種特殊的結(jié)構(gòu)安排使得流量控制閥可以有效地控制從加熱汽化裝置到汽化器的燃油流量，但也不把閥門全部關(guān)死。
前面提到的這些裝置，特別是流量控制閥，使汽化器浮子室在發(fā)動機怠速時能充滿液態(tài)燃油，此時泄漏出去的燃油可以不斷地由蛇形吸熱器中的燃油補充。發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，流量控制閥打開使更多的燃油從蛇形吸熱器流入浮子室。由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加需要更多的燃油，因此浮子室中燃油的液面要下降，足以使汽態(tài)燃油能夠通過浮子室，直接流入混合喉管，與從空氣進氣管中吸入的熱空氣混合。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，從下面的詳述中就能了解清楚。為此配合附圖，借助實例，對本發(fā)明的原理加以說明。
附圖描述說明本發(fā)明的附圖圖1.一個內(nèi)燃機汽化系統(tǒng)的說明簡圖，它包括有本發(fā)明的改進特征，這些特殊的部件結(jié)構(gòu)，將結(jié)合發(fā)動機怠速工況進行說明;
圖2.一個構(gòu)成本發(fā)明的燃油加熱汽化裝置的部分截面放大立體圖，取自圖1中的截面指示線2-2;
圖3.一個與圖1類似的說明簡圖，它說明了發(fā)動機在中速運行時系流某些構(gòu)件的位置;
圖4.一個與圖1和圖3類似的說明簡圖，它說明了發(fā)動機在加速和全速時汽化器各部件的位置;
圖5.一個燃油加熱汽化裝置的局部平面簡圖，取自圖2中的截面指示線5-5;
圖6.一個燃油加熱汽化裝置的橫截面放大圖，取自圖2中的截面指示線6-6;
圖7.一個安裝在燃油加熱汽化裝置吸熱器上的電阻加熱器的橫截面放大圖，取自圖5中的截面指示線7-7;
圖8.一個表示進氣管真空壓力與節(jié)氣門開度的關(guān)系曲線;
圖9.表示了在發(fā)動機怠速到全速范圍內(nèi)工作時，裝有和沒有裝有本發(fā)明系統(tǒng)的標準汽化器的空燃比曲線。
最佳實施例的詳細描述如圖所示，本發(fā)明是關(guān)于內(nèi)燃機污染控制系統(tǒng)的改進，總的來說是對系統(tǒng)10的設(shè)計。這個改進的污染控制系統(tǒng)10大體上包括一個燃油加熱汽化裝置12，它吸收從燃油泵14來的液態(tài)燃油，并將送向汽化器18的液態(tài)和汽態(tài)燃油預(yù)先形成混合物16，流量控制閥20控制從加熱汽化裝置12到汽化器18的預(yù)混燃油16的流量。
本發(fā)明改進的污染控制系統(tǒng)可以嚴格控制由汽化器18送入進氣管22的空燃比，這個混合氣直接進入燃燒室24。同時改進的系統(tǒng)10，還具有一定的靈活性，它能根據(jù)發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速的變化改變混合空燃比。如果改進系統(tǒng)10裝在車用發(fā)動機上，這一點就顯得特別重要，因為在發(fā)動機從怠速到全速范圍變化時，汽化系統(tǒng)所需燃油量的變化范圍是很大的。
為了更好地了解本發(fā)明在技術(shù)上的優(yōu)點，現(xiàn)將內(nèi)燃機上的有關(guān)部件作出說明。標準汽化器(在圖1、3和4中有圖示說明)通常包括一個混合喉管26和一個燃油浮子室28，燃油浮子室28存有可知數(shù)量的供給混合喉管的燃油，這一點將在后面提到。汽化器18的上端口與吸氣裝置30相聯(lián)。吸氣裝置30中包括一個空氣濾清器32，用以去除吸入汽化器混合喉管26的空氣中的塵粒。汽化器18的下端口與進氣管22相聯(lián)，直接從混合喉管26將空燃混合物送入發(fā)動機的燃燒室24。
在吸氣裝置30和混合喉管26中間的空氣通道中裝有節(jié)氣閥34，在發(fā)動機冷起動時它可以使空燃混合物變濃。在混合喉管26與進氣管22之間一般還裝有一個類似的油門36，來控制由于空燃混合物吸入燃燒室24所引起的汽化器18的真空壓力的變化，為了能夠了解后面將要提到的術(shù)語，將歧管真空度定義為油門36和燃燒室24之間產(chǎn)生的負壓，將進氣管真空度定義為汽化器喉管38和油門之間的負壓，將喉管真空度定義為節(jié)氣門34和汽化器喉管之間的負壓。
燃油從燃油泵14，經(jīng)過一個汽化器進油管40和浮子室閥門通道42進入浮子室28。浮子室44有一個向上的調(diào)整塞閥46，浮子安裝在浮子室28的鉸接點48上，這樣浮子室通道42可以打開讓燃油通過，直至浮子室中充滿燃油使浮子44升高，塞閥46正好填住浮子室油門通道42。圖1就表示了浮子室閥門通道堵住的情況。
在浮子室28和混合喉管26之間置有多個燃油通道，使浮子室中的燃油與空氣混合，形成混合氣，送入燃燒室24。在這些通道中的第一個通道50構(gòu)成怠速通路，從浮子室28中流出的燃油流到汽化器18中緊挨著油門36下面的部分。從通道50中流出的燃油是由調(diào)整針閥52控制的。經(jīng)過針閥流出的燃油與經(jīng)過空氣進氣裝置30的怠速泄漏通道54流進的空氣混合。第二個通道56，它位于浮子室28和混合喉管26之間，包括有一個主出油管，出油管的入口處比怠速通道50的入口處高一些，從通道56的出口向汽化器喉管38排放燃油。最后，第三個通道58是在汽車發(fā)動機的汽化器中常用的，包括一個加濃通道，當它打開使燃油通過時，便在喉管38和油門36之間的混合喉管26中直接加入了附加燃油。
在發(fā)動機怠速時，油門36完全關(guān)閉，以避免由于足夠的進氣管真空壓力使燃油從主出油管56流進混合喉管26。足夠的進氣管真空壓力與在浮子室28中的大氣壓共同作用，使燃油經(jīng)過怠速通道50流入汽化器18。泄漏通道54中的空氣與怠速通道50中的燃油的混合，由針閥52進行控制，以保證發(fā)動機怠速時有足夠的空燃混合物(見圖1)。當油門36打開以后，進氣管真空壓力下降到足以使燃油從主出油管56流入，供給發(fā)動機穩(wěn)定工作所需要的充足的燃油(見圖3)。在發(fā)動機加速和全速運轉(zhuǎn)需要附加燃油量時，就要使用加濃通道58。
一般在加濃通道的入口處裝有一個由機械聯(lián)桿開啟的閥60，用來關(guān)閉加濃通道。該機械聯(lián)桿包括一個與典型加速踏板(未畫出)相聯(lián)的部件62，一個與部件62的一端相聯(lián)而另一端與聯(lián)結(jié)桿66的相聯(lián)的支架64。聯(lián)結(jié)桿與支架相對的另一端裝有閥60。當油門36轉(zhuǎn)到一個打開的位置(見圖4)，部件62的運動使支架64繞鉸接點68運動，將聯(lián)接桿66向上提起，從而使閥60從加濃通道58的入口處移開，使得附加液態(tài)燃油從加濃通道58流入混合喉管26，以加濃流入進氣管22的空燃混合物。
根據(jù)本發(fā)明，如上面已經(jīng)簡單提到過的，燃油加熱汽化裝置12和流量控制閥20安裝在燃油泵14和汽化器浮子室28之間的燃油通道上。流量控制閥20通過進氣真空管70與汽化器混合喉管26相聯(lián)，并且當進氣管真空壓力下降時，流量閥20產(chǎn)生相應(yīng)的壓力變化來增加燃油混合物16的流量，而在進氣管真空壓力增加時減少燃油混物16的流量。正如下面要進一步說明的燃油加熱汽化裝置12，以及位于燃油泵14和汽化器18之間的燃油流量控制閥20調(diào)節(jié)著與內(nèi)燃機相連的汽化器的工作。浮子室28中裝滿液態(tài)燃油，當發(fā)動機怠速時，這些液態(tài)燃油從浮子室28中流經(jīng)怠速通道50進混合喉管26，必要時加熱汽化裝置將加熱了的燃油又補充了進來。發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，流量控制閥20使浮子室中的燃油液面下降，汽化的燃油便可進入混合喉管26，以與加熱后的從吸氣裝置30吸入的空氣相混合。
現(xiàn)在結(jié)合圖2、5、6和7來詳細描述一下燃油加熱汽化裝置12。從燃油泵14流出的液態(tài)燃油，一般是經(jīng)過油管72流入加熱汽化裝置的入口76的。油管72通過一個聯(lián)接桿74與加熱汽化裝置12相連。整個加熱汽化裝置12是裝在一個箱式容器78中的。箱式容器78有一個可移動的上蓋80，一個類似的可移動的下蓋82(見圖2)。由裝置的入口76流入的燃油，進入到一個吸熱裝置84中。吸熱裝置84中由多層交錯的壁面86形成了一個燃油蛇形通道88，它的入口92裝有一個限流閥或量孔90，以利于通過蛇形通道被加熱的液態(tài)燃油的汽化。蛇形通道的出口94與加熱汽化裝置的出口96相連。裝置12還有一個溫度傳感器98，用來測量熱的液態(tài)和汽態(tài)的燃油混合物16的溫度(見圖6)。
在吸熱器84上有許多并聯(lián)的電阻加熱元件100，它們通過一個調(diào)整熱敏電阻104與電池102相聯(lián)。更具體地說是電池102引出的正極106通過一容器78在電阻加熱元件的引出端108與熱敏電阻104相連。如果蛇形通道中的燃油溫度不是在預(yù)定范圍內(nèi)，那么熱敏電阻104就允許電池102輸出的電壓通過，使加熱元件100對吸熱器84進行加熱。為了使電路能夠接通，加熱元件100的另一端還要接地110，同時導(dǎo)出端106也要經(jīng)過容器78回到電池102的負極。熱敏電阻104包括一個溫度選擇開關(guān)112，它能夠?qū)ρb置的出口96中燃油混合物16的溫度進行精確的控制。
同時為了進一步防止燃油溫度超出所需的范圍產(chǎn)生過熱，在吸熱器84的上表面附近裝有一個標準熱偶104，用作溫度傳感器98的備用件(見圖5)。
從加熱汽化裝置12流出的燃油混合物16中最好有占總體約30%的液態(tài)燃油、約70%的汽態(tài)液油，溫度最好在115°F到125°F的范圍內(nèi)。
加熱的、部分汽化的燃油混合物16進入加熱汽化裝置12的第二級油管116，它直接將燃油混合物16送入流量控制閥20的入口118。流量控制閥20包括一個與入口118相通的進氣室120;一個和流量控制閥的出口124相通的排氣室122;一個與進氣室和排氣室相連的閥門通道126。流量控制閥的出口124通過聯(lián)接螺紋128接到汽化器的入口40上，這樣在需要的時候燃油加熱汽化裝置12中的燃油便可直接進入汽化器18。
閥頭130安裝在閥桿132的下端，沿閥門通道126軸向調(diào)節(jié)，在一些情況下，可對通過的流量進行限制。桿132穿過排氣室122的上面墻，桿的上端裝有彈性隔膜136。上面墻134有聚四氟乙烯套管138，它與裝在桿132上的一對0形環(huán)140相互配合，形成密封環(huán)，以防止任何燃油混合物16除了從出口124以外的地方泄漏。
彈性隔膜136安裝在流量控制閥20的上蓋中并橫向放置。上蓋的結(jié)構(gòu)要如此設(shè)置，即使彈性隔膜136的下面與大氣相通，而隔膜的上面只承受進氣管真空壓力，這可以通過進氣真空管70將汽化器18的真空進氣管與隔膜136上表面的真空室144相通來完成。在上蓋142的上部與隔膜136的上面之間的真空室144還裝有一個彈簧146，當發(fā)動機不工作，桿132向下運動時，彈簧146推動隔膜，閥頭130停在閥門通道126內(nèi)凸起的一對筋板148上。安裝筋板的目的是為了防止閥門通道126完全關(guān)閉，不讓燃油通過。這樣流量控制閥20就可以簡單地控制由此流出的燃油混合物16的流量了，但又不是任何流量總可以由此閥控制的。就本例而言，在閥頭完全落下時，筋板148所產(chǎn)生的閥門通道126與閥頭130之間的最小間隙最好為0.015英吋。最后，在上蓋142的上端裝有一個調(diào)整螺母150，調(diào)整作用在隔膜136上的彈簧146的張力。
除了上面所述的以外，本發(fā)明的最佳實施例還包括一個加熱裝置，它用來加熱進入汽化器混合喉管26以前、由空氣吸氣裝置30吸入的空氣，這個空氣加熱裝置包括有一個安裝在空氣吸入裝置30中的電阻加熱元件152，和一個裝在電阻加熱元件152下游的熱敏電阻154，以確保由空氣吸入裝置吸入混合喉管26的空氣是處于160°F到180°F溫度范圍內(nèi)。自由旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇156安裝在空氣吸入裝置30中，在空氣濾清器32的下面、加熱元件152的上面，其作用是增加吸入汽化器混合喉管26的熱空氣的漩流。增加熱空氣的漩流可以使燃燒室24內(nèi)的空燃混合氣的燃燒得以改進。
現(xiàn)在對本發(fā)明所述的裝置中，即采用了改進系統(tǒng)10的內(nèi)燃機汽化部分參照圖1進行說明。在發(fā)動機起動之前，浮子室28中裝滿了燃油，油門36關(guān)閉，閥頭130處于使通過流量控制閥20的燃油流量最小的位置上。在發(fā)動機起動到怠速這段范圍內(nèi)，液態(tài)燃油通過怠速通道50進入汽化器18的油門36下面部分，供給保持發(fā)動機怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)所必須的可燃混合氣?？諝饧訜嵩?52和吸熱器加熱元件100應(yīng)連到電源(電池102)上，這樣點火系統(tǒng)便與這些加熱元件同步作用。燃油從怠速通道50流出時，浮子44將要稍有下降，使塞閥46離開浮子室閥門通道42，讓補充的燃油進入浮子室28。進入浮子室28的燃油被燃油加熱汽化裝置12慢慢地加熱，直至其體積成份中有約30%的液態(tài)燃油和約70%的汽態(tài)燃油，并使溫度處于115°F到125°F的范圍之內(nèi)。這樣隨著發(fā)動機溫度的升高，由于燃油加熱設(shè)備的作用提高了發(fā)動機總體的熱效率，從而減少造成污染的燃燒廢物。
發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，油門36打開，空氣通過空氣吸入裝置30、空氣加熱元件152進入汽化器混合喉管26?？諝獾母咚倭鲃訉?dǎo)致汽化器喉管38處的壓力下降，足以使燃油經(jīng)主油管56，從浮子室28中吸入喉管，同時進氣管的真空壓力下降，使閥頭130抬起，即和彈簧146的向下偏移方向相反，而且閥門通道126，燃油加熱汽化裝置12中的加熱汽化燃油，以及通過燃油控制閥20增加燃油混合物16的作用，使流量控制閥的作用，超過浮子室28一般的作用，因此它允許浮子室的燃油液面下降到熱的汽態(tài)燃油可以直接從浮子室經(jīng)主出油管56進入汽化器混合喉管26。
圖8表示了一個汽化器18的進氣管真空壓力(用英吋汞柱表示)與油門開關(guān)的關(guān)系曲線158。人們將會注意到，在發(fā)動機怠轉(zhuǎn)運動時，進氣管真空壓力幾乎等于大氣壓力;在發(fā)動機中速運行時，這個壓力下降到大約為18、19英吋汞柱;在汽化器全開的情況下，進氣管真空壓力只是7、8英吋汞柱數(shù)量級的。由曲線158確定的壓力作用在隔膜136上，從而控制流量控制閥20的動作。
在油門36進一步打開，發(fā)動機加速到全速時(見圖4)，維持發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)需要更多的燃油。這時前面提到過的與加濃通道58相聯(lián)的聯(lián)接機構(gòu)便打開，讓熱的液態(tài)燃油經(jīng)加濃通道直接流進汽化器18的混合喉管26。這部分液態(tài)燃油和經(jīng)主出油管56流出的浮子室中的熱的液態(tài)燃油一起，與從空氣吸入裝置30中吸入的熱空氣相混合，形成更多益于燃燒的空燃混合物，送入燃燒室24。
從前面的描述中，人們可以了解到，本發(fā)明的改進系統(tǒng)10是容易附加到現(xiàn)有內(nèi)燃油的汽化系統(tǒng)中，用來提高流向燃燒室24的空燃混合物的可燃性，從而有利于提高燃油效率和減少燃燒廢氣中的有害物質(zhì)。
圖9是空燃比為發(fā)動機怠速到全速時變化函數(shù)的曲線160，它表示了在燃油泵14和汽化器18之間沒有加入改進系統(tǒng)10的情況，從中可以看出怠速時的空燃比約為10∶1，中速時上升為15∶1，加速以后空燃比可以達到16∶1。
現(xiàn)在，考慮一下加上改進系統(tǒng)10以后，發(fā)動機汽化系統(tǒng)的動作要適應(yīng)于進氣管真空壓力變化(如圖8所示)，這樣怠速時空燃比要增加到15∶1，中速時增加到20∶1左右，在加速以后要增加到21∶1，形成相對較稀的混合氣，改進了燃燒。從曲線162可以明顯地看出，在發(fā)動機的整個工作范圍內(nèi)，其空燃比始終是高于沒有增加改進系統(tǒng)10的相應(yīng)值。一方面這種改進不需要對現(xiàn)有的汽化器作過多的修改，另外也不會削弱發(fā)動機的工作性能和可靠性。
當油門36從全開又回到怠速時，第一加濃通道58則關(guān)閉，從而混合氣16中的熱的汽態(tài)燃油將不再經(jīng)主出油管56進入混合喉管26。此后由于進氣管真空壓力隨發(fā)動機回到怠速狀態(tài)而增加，則彈簧146就向下推動隔膜136，以限制從閥門通道126流出的燃油量。因為在進氣管真空壓力不足以克服彈簧146的偏移力時，還會有一部分混合燃油16必須通過閥門通道126，所以閥門通道126表面上設(shè)置筋板146用來防止閥門完全關(guān)死。
更具體地說就是，在發(fā)動機溫度升高，并從中速到全速運轉(zhuǎn)某些時間以后，如發(fā)動機突然關(guān)閉，則浮子室28中的液態(tài)燃油將會降得如圖3和4中所示的低位置。為了確定閥頭130和閥門126之間的間隙，應(yīng)該使燃油混合物16中熱的汽態(tài)燃油冷凝后正好能把浮子室28中的燃油液面充滿到如圖1所示的位置，這樣在冷起動和怠速狀態(tài)，保證了汽化器中有足夠量的液態(tài)燃油，這是先前已經(jīng)討論過的。
在加入改進系統(tǒng)10前后，不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下測量發(fā)動機污染的主要試驗結(jié)果如下試驗1。 1977 試驗車PLYMONTH FURY改進前 改進后1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速839轉(zhuǎn)/分(怠速) 874轉(zhuǎn)/分(怠速)廢氣中成份CO 5.33% CO 1.58%CO28.2% CO29.2%HC 92PPM(百萬分數(shù)) HC 11 PPM2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速2495轉(zhuǎn)/分(中速) 2651轉(zhuǎn)/分(中速)廢氣中成份CO 3.40% CO 0.54%CO210.1% CO213.0%HC 55 PPM HC 1 PPM試驗2 1969 試驗車OLDSMOBILE DELTA 98改進前 改進后1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速728轉(zhuǎn)/分(怠速) 686轉(zhuǎn)/分(怠速)廢氣中成份CO 3.58% CO 1.14%CO28.9% CO29.8%HC 112PPM HC 53PPM2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速2400轉(zhuǎn)/分(中速) 2536轉(zhuǎn)/分(中速)廢氣中成份CO 3.10% CO 0.33%CO213.3% CO215.2%HC 57 PPM HC 64 PPM試驗3 試驗 試驗車HONDA改進前 改進后1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速1008轉(zhuǎn)/分(怠速) 1044轉(zhuǎn)/分(怠速)
廢氣中成份CO 0.37% CO 0.19%CO214.3% CO29.1%HC 167 PPM HC 106PPM2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速2082轉(zhuǎn)/分(中速) 2500轉(zhuǎn)/分(中速)廢氣中成份CO 0.74% CO 0.79%CO214.6% CO214.7%HC 121PPM HC 94PPM試驗4 1976 試驗車DODGE VAN改進前 改進后1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速844轉(zhuǎn)/分(怠速) 882轉(zhuǎn)/分(怠速)廢氣中成份CO 1.3% CO 0.43%CO211.54% CO210.76%HC 94PPM HC 6PPM2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速2502轉(zhuǎn)/分(中速) 2574轉(zhuǎn)/分(中速)廢氣中成份CO 0.46% CO 0.37%CO210.79% CO210.59%HC 4PPM HC 3PPM從上可以清楚地看到，本發(fā)明的改進系統(tǒng)10只需對現(xiàn)有的汽化系統(tǒng)作很小的改進便可使用，而且改進的系統(tǒng)可以由那些已知能夠承受發(fā)動機長期嚴酷條件使用的部件構(gòu)成，所述的那些特殊裝置也能夠安全地、有效地加熱和部分汽化一定混合比的燃油，并且對進入汽化器18與熱空氣相混的混合燃油通道進行控制。
顯然已對本發(fā)明的一個特殊的實施例進行了詳細的描述，但是根據(jù)這種發(fā)明構(gòu)思還可以做出各種各樣的改進。因此除了從屬的權(quán)利要求
以外，本發(fā)明不應(yīng)受到限制。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機的污染控制系統(tǒng)，它不僅有一個燃油泵，一個進氣裝置、一個有浮子室和與吸氣裝置相聯(lián)的空氣燃油混合喉管的汽化器，以及使燃油從浮子室進入混合喉管的通道，而且污染控制系統(tǒng)還包括加熱汽化從燃油泵中流出的燃油的裝置，使燃油加熱汽化裝置的出口處預(yù)定產(chǎn)生一定數(shù)量的液態(tài)和汽態(tài)的燃油混合物；控制從加熱汽化裝置的出口到浮子室的液態(tài)和汽態(tài)燃油混合物流量的裝置，由于它與流化器相連通，從而感受到該處進氣管真空壓力的作用，隨著進氣管真空壓力的下降和增加，使液態(tài)和汽態(tài)燃油混合物的流量相應(yīng)地增加和減少，在發(fā)動機怠速時，浮子室基本上裝滿液態(tài)燃油，由此泄漏到混合喉管的液態(tài)燃油由加熱汽化裝置中產(chǎn)生的熱的燃油來補充，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速增加時，流量控制裝置使浮子室內(nèi)燃油的液面下降到足以使汽化的燃油流入混合喉管，與從進氣裝置吸入的空氣相混合。
2.按照權(quán)利要求
1所說的系統(tǒng)，其中燃油加熱汽化裝置預(yù)定產(chǎn)生的液態(tài)和汽態(tài)燃油混合物中，其體積成份為30%左右的液態(tài)燃油和70%左右的汽態(tài)燃油。
3.按照權(quán)利要求
2所說的系統(tǒng)，其中燃油加熱汽化裝置出口處預(yù)定產(chǎn)生的液態(tài)和汽態(tài)燃油混合物的溫度是在115°F到125°F范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求
1所說的系統(tǒng)，還包括一個在空氣從進氣裝置吸入后、進入混合喉管之前，將空氣加熱到160°F到180°F溫度范圍內(nèi)的加熱裝置。
5.按照權(quán)利要求
4所說的系統(tǒng)，還包括一個自由旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，它裝在空氣進氣裝置與汽化器混合喉管的接口處，使空氣和燃油的混合得到改善，從而改進了發(fā)動機的燃燒。
6.按照權(quán)利要求
1所說的系統(tǒng)，其中燃油加熱汽化裝置還包括一個電阻加熱單元;一個有入口和出口的蛇形吸熱器，燃油從燃油泵流入進口，在與吸熱器進行熱交換以后，從出口流出，到控制裝置中;燃油溫度傳感裝置，該裝置與控制輸入到電阻加熱單元中電量的熱敏電阻相聯(lián)，它調(diào)整吸熱器的溫度，從而控制蛇形吸熱器的燃油溫度，熱敏電阻的預(yù)置溫度是可調(diào)的;一個安裝在燃油通道上靠近蛇形吸熱器進口處的限流閥，在燃油進入蛇形吸熱器時，該閥有利于燃油的汽化，并能增加燃油的紊流。
7.按照權(quán)利要求
1所說的系統(tǒng)，其中控制裝置包括一個其進口與燃油加熱汽化裝置出口相聯(lián)的流量限制閥;一個與汽化器浮子室相聯(lián)的閥的出口;一個與閥的進口和出口相聯(lián)的閥的通道;一個其位置和形狀能夠控制經(jīng)過通道的燃油流量的閥件;使閥件沿閥的通道運動的裝置，它包括一個一端與閥件相聯(lián)的閥桿和一個聯(lián)在閥桿另一端的彈性隔膜，彈性隔膜的一面承受大氣壓力，另一面承受進氣管真空壓力;使隔膜偏移的彈簧裝置，使閥件能夠控制流過閥通道的燃油流量;調(diào)整彈簧張力的裝置;防止流量控制閥完全關(guān)閉的裝置。
8.一個內(nèi)燃機空氣燃油混合系統(tǒng)，它包括一個具有燃油混合喉管、燃油浮子室和將浮子室的燃油送入混合喉管的燃油通道的汽化器;將過濾后的空氣送入汽化器混合喉管的裝置;把將要進入浮子室的燃油，按其體積成份約為30%的液態(tài)燃油和約70%的汽態(tài)燃油混合物的調(diào)制裝置(其為加熱汽化裝置);用于浮子室燃油液面的控制裝置，它能在發(fā)動機怠速時，使浮子室內(nèi)充滿液態(tài)燃油，通過燃油通道從浮子室中流出的燃油，由上述燃油調(diào)制裝置中預(yù)先處理的燃油進行補充，控制裝置還能在發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，使浮子室燃油液面下降，讓汽化燃油直接進入混合喉管，以與吸氣裝置吸入的空氣相混合。
9.按照權(quán)利要求
8所說的系統(tǒng)，其中吸氣裝置包括將其吸入的空氣加熱到160°F到180°F的溫度范圍內(nèi)的裝置。
10.按照權(quán)利要求
9所說的系統(tǒng)，其中空氣加熱裝置包括至少一個安裝在空氣進氣裝置內(nèi)的電阻加熱元件，電阻加熱元件的溫度是由裝在電阻加熱元件下游的空氣溫度傳感裝置控制的。
11.按照權(quán)利要求
9所說的系統(tǒng)，還包括在空氣進氣裝置內(nèi)裝有一個自由旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇，用來增加吸入汽化器混合喉管的空氣的漩流，使空氣和燃油的混合得到加強，從而改善了發(fā)動機的燃燒。
12.按照權(quán)利要求
8所說的系統(tǒng)，其中燃油調(diào)制裝置包括加熱裝置，將調(diào)制裝置出口處的燃油混合物溫度提高到115°F到125°F范圍內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求
12所述的系統(tǒng)，燃油調(diào)制裝置包括一個電阻加熱單元;一個具有進口和出口的蛇形吸熱器;燃油溫度傳感裝置，與控制電阻加熱元件電量的熱敏電阻相聯(lián)，它調(diào)整吸熱器的溫度，從而控制蛇形吸熱器出口處的溫度;一個安裝在燃油通道上靠近蛇形吸熱器進口處的限流閥，在燃油進入蛇形吸熱器時，該閥有利于燃油的汽化，并能增加燃油的紊流。
14.按照權(quán)利要求
8所述的系統(tǒng)，其中的控制裝置由于和汽化器相通從而感受到該處的進氣真空壓力的作用，隨著進氣管真空壓力的下降和增加，使液態(tài)和汽態(tài)燃油混合物的流量相應(yīng)地增加和減少。
15.按照權(quán)利要求
14所述的系統(tǒng)，其中控制裝置的流量控制閥包括一個與燃油調(diào)制裝置相聯(lián)的閥的進口;一個與汽化器浮子室相聯(lián)的閥的出口;一個聯(lián)接閥的進口和出口的閥的通道;一個其位置和形狀能夠控制經(jīng)過閥的通道燃油流量的閥件;使閥件沿閥的通道運動的裝置，它包括一個一端與閥件相聯(lián)的閥桿;一個聯(lián)在閥桿另一端的彈性隔膜，彈性隔膜的一面承受大氣壓力，另一面承受進氣管真空壓力;使隔膜偏移的彈簧裝置，它使閥件能夠控制流過閥的通道的燃油流量;還有調(diào)整彈簧張力的裝置;防止閥件完全關(guān)閉閥通道的裝置。
16.一種內(nèi)燃機減少廢氣中的污染，并能響應(yīng)于油門變化的汽化方法，其步驟包括加熱吸入汽化器的空氣;加熱、汽化與熱空氣混合前的、部分液態(tài)和部分汽態(tài)混合的燃油混合物;控制與吸入汽化器的熱空氣相混的熱的燃油的狀態(tài)和流量，其控制步驟還包括當油門關(guān)閉，發(fā)動機怠速時，將熱的液態(tài)燃油噴入汽化器;隨著油門打開，附加的熱的液態(tài)燃油立刻噴入汽化器內(nèi)，接著將熱的汽化燃油噴入汽化器內(nèi)，熱的液態(tài)和汽態(tài)燃油與熱空氣混合，形成維護發(fā)動機運轉(zhuǎn)所需的可燃混合氣;還有，隨著油門關(guān)閉，噴入汽化器的熱的汽化燃油量減少，直至油門全關(guān)時，只有熱的液態(tài)燃油噴入。
17.按照權(quán)利要求
16所述的方法，還包括增加吸入汽化器的熱空氣漩流的步驟，加強空氣和燃油的混合，從而改善發(fā)動機的燃燒。
18.按照權(quán)利要求
17所述的方法，其中吸入汽化器的空氣被加熱到160°F到180°F的范圍內(nèi)。
19.按照權(quán)利要求
16所述的方法，其中部分汽態(tài)的燃油混合物，按其體積成份約有30%為液態(tài)燃油，約有70%為汽態(tài)燃油，并且其溫度在115°F到125°F的范圍內(nèi)。
20.按照權(quán)利要求
16所述的方法，還包括在發(fā)動機加速到全速過程中，油門進一步打開，將附加的熱的液態(tài)燃油噴入汽化器的步驟。
專利摘要
一個內(nèi)燃機的汽化系統(tǒng)，它包括一個燃油加熱汽化裝置，它將送入汽化器的燃油加熱為30％的液態(tài)、70％的汽態(tài)混合物；一個響應(yīng)于汽化器進氣管真空壓力的流量控制閥，在進氣管真空壓力變化時，使流入汽化器熱的汽態(tài)燃油相應(yīng)地變動。隨著發(fā)動機溫度的升高，由熱敏電阻控制的加熱件，使吸入汽化器的空氣溫度在160到180范圍內(nèi)。流量控制閥與汽化器浮子室供給熱的液態(tài)和汽態(tài)燃油，使之與汽化器中熱空氣相混合，改善發(fā)動機的燃燒，減少廢氣的污染。
文檔編號F01M13/04GK86103804SQ86103804
公開日1987年4月29日 申請日期1986年5月2日
發(fā)明者凱利·R·拉林格斯 申請人:安蒂普公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan