专利名称：燃料调节设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料调节设备，这种燃料调节设备尤其用于内燃机但不专用于内燃机。
背景技术：
本发明人是国际申请No.WO2003/056165中所描述的燃料供给系统的发明人。这种系统包括外壳，该外壳限定出一腔室且配备有位于腔室上游的入口和位于腔室下游的出口。燃料喷射器将雾状燃料喷入腔室中，加热器将经由入口流入到腔室中的空气加热到110℃至260℃之间的温度。腔室内的压力相对于环境温度是负的。由燃料喷射器喷入腔室中的燃料被热裂解，致使被裂解的燃料和热空气的混合物从出口流到与内燃机相联的燃烧室中。
发明内容
根据本发明，提供一种燃料调节设备，其包括外壳，其限定出一腔室且配备有位于腔室上游的入口和位于腔室下游的出口；半球形支座，其具有与入口流体连通的第一端部和与腔室流体连通的第二端部，该第二端部位于包含半球形支座的直径的平面内；阀体，其包括曲面和延伸横跨所述曲面的平表面，所述阀体可以在关闭位置和开启位置之间运动，在关闭位置，阀体密封入口，在开启位置，阀体与入口分隔开，以便在阀和支座之间产生间隙，从而使入口处的空气经过第一和第二端部流到腔室中；将阀体偏压向关闭位置的偏压装置。
优选所述曲面呈半球形，其半径基本上与所述支座的半径相同，借此，当所述阀体处于关闭位置时，所述平表面位于包含支座直径的平面内。
优选的是，该燃料调节设备还包括将燃料输送到腔室的燃料输送系统。
优选燃料输送系统沿横过间隙的方向把燃料喷射到所述腔室中。
优选燃料输送系统包括一或多个开口或喷嘴，这些开口或喷嘴可以开在第二开口附近的内表面上。
优选所述腔室包括具有第一部分的内表面，所述第一部分从第二端部朝向出口向上且向外延伸。
优选的是，当沿着从出口至入口的方向观看时，内表面的第一部分是凹陷弯曲的。
优选空气是新鲜空气。
优选本设备还包括与阀体相联的轴，以便当阀体在关闭位置和开启位置之间运动时引导该阀体。
优选所述轴垂直于平表面并沿阀体的半径延伸穿过形成在阀体中的通道。
优选将偏压装置安装在轴上。
优选偏压装置在阀体上施加1巴数量级的压力。
优选的是，本设备还包括平行于所述平表面且位于第二端部和出口之间的腔室的纵向轴线的中央位置的板，该板的尺寸被设计成使板和腔室内表面的相邻部分之间具有环状间隔。
优选本设备还包括第一网筛，该第一网筛延伸横跨所述腔室，且位于板和出口之间。
优选本设备还包括第二网筛，该第二网筛延伸横跨所述腔室，且位于第一网筛和出口之间。
现在将仅仅参照附图来描述本发明的实施方式。在这些附图中图1示意性地示出了本发明的燃料调节设备的第一实施方式；图2是沿图1中线AA剖切的燃料调节设备的平面图；图3是该燃料调节设备的部分放大图。
具体实施例方式
参照图1，燃料调节系统10包括限定出腔室14的外壳12，该外壳设有位于腔室14上游的入口16和位于腔室14下游的出口18。在外壳12中设置有半球形支座20，该半球形支座具有与入口16相连通的第一端部22和与腔室14相连通的第二端部24。第二端部24位于包含支座20的直径的平面中。阀体26被接收在支座20内，该阀体包括曲面28和延伸横跨曲面28的平表面30。阀体26可以在关闭位置和开启位置之间运动，在关闭位置，阀体26密封入口16(和第一端部22)，在开启位置，阀体与入口16分隔开，以使存在于入口16处的空气经过位于支座20和曲面28之间的第一端部22、并经过位于第二端部24和阀体26的相邻部分之间的间隙38流入腔室14中。呈弹簧32形式的偏压装置将阀体26朝关闭位置偏压。借助于燃料输送系统将燃料喷入腔室14中，在此实施方式中，所述燃料输送系统包括燃料喷射器34。
理想的是，燃料调节器10适合于通过被连接到出口18的进入歧管36与内燃机(图中未示出)相耦连。由于与内燃机的进入歧管36耦连，因而，在腔室14中引起相应的负压。此压力作用于阀体26上，使该阀体克服弹簧32的偏压从支座20升高。
通过与入口16耦连的导管42输送新鲜空气。从与发动机相联的排气歧管(图中未示出)吸入新鲜空气，所述发动机与燃料调节器10相连结。这样，在发动机达到正常工作温度之后，就把空气加热到约30℃到260℃之间。
喷射到腔室14中的燃料通过与热空气分子相碰撞而热裂解，从而形成被热裂解的燃料与热空气的混合物。
在整篇说明书中，所用的关于燃料的术语“热裂解”是指使高分子量的碳氢化合物蒸发、挥发、或分解成低分子量的碳氢化合物，或者它们的`任何组合。
腔室14具有内表面46，该内表面的第一部分48大体上从第二端部24向上且向外朝出口18延伸。虽然该表面可以线性倾斜，但是，对于第一部分48而言更为优选的是当沿从出口18至入口16的方向观看时其呈凹陷弯曲状。更明确地说，第一部分48包括由两个平行平面合取(intersected)的球体的一部分，其中一个平面的直径大于半球形支座20的直径，另一平面的直径等同于开口24的直径。与第一部分48邻接地形成的是内表面46的第二部分50，此部分的直径不变。内表面46的第三部分52从第二部分50沿下游方向邻接地延伸向出口18，此部分具有逐渐减小的内部直径。在本实施方式中，第三部分52被设置成为第一部分48的镜像。而在可替代的一些实施方式中，将第三部分52构造成具有恒定内径的第二部分50的延伸部分。在另一可替代的实施方式中，将第三部分52构造成使其内部直径沿下游方向线性减小。
轴54与阀体26相联，以便当阀体26在关闭位置和开启位置之间运动时引导该阀体。此外，轴54垂直于平表面30并沿阀体26的半径延伸到形成在阀体26内的通道56中。轴54的两相对端分别座落在导管42和进入歧管36中。弹簧32被保持在轴54上并在平表面30和轴套58之间起作用，轴套58被中央地保持在与平表面30相平行的板60中。
理想的是，轴54和弹簧32由不锈钢制成，而轴套58则由黄铜制成。
通过多个与轴54平行延伸的销子62将板60与第二开口26隔开，并且所述板被支撑在这些销子上。板60的尺寸被设计成能使板60和腔室14的内表面46的相邻部分之间具有环状间隔64。板60的直径范围从大约为第二开口24的直径到腔室14的最大内径的大约85％。在本实施方式中，板60基本上位于与从表面部分48到表面部分50的过渡部分相同的水平高度之处。
第一网筛66延伸横跨板60和出口18之间的腔室。网筛66平行于第二开口24，其可由不锈钢丝制成，钢丝的面积与网筛的总面积之比大约为1∶5到1∶9之间，优选大约为1∶7。
第二网筛68延伸横跨第一网筛66和出口18之间的腔室14，其结构与第一网筛66相类似并相互平行。
燃料喷射系统还包括形成在外壳12内部的流体槽道70，该流体槽道与燃料喷射器34流体流通；用于将燃料横向喷入腔室14中的多个开口或喷嘴72(参照图2)。更具体地说，喷嘴72从与从支座20到第一表面部分48的过渡部分相邻的位置将燃料越过间隙38横向喷射到阀体26上。
参照图1和图3，阀体26呈半球状，其与支座20的结构互补，因此，阀体26可以完全座落于支座20中，其表面28与支座20接触且其平表面30位于包括开口24的平面中。
当腔室14内的真空作用使阀体26从支座20处升高时，表面28和支座20之间就形成了空隙74。空隙74呈三维弯曲层(curved shell)的形状，其具有新月形的横截面。该空隙通向产生在第二开口24和阀体26的相邻部分之间的间隙38。应当知道，由于支座20的半球形与阀体26互补，随着阀体26的升高，间隙38相应慢慢地变宽。此外，与在第一端部22附近的支座20和阀体26之间的距离相比，间隙38的尺寸以较慢的速率增大。当与燃料调节器10相耦连的发动机处于空转转速时，间隙38可以为3mm至7mm的数量级，这种变化取决于特定的空转转速和发动机的尺寸。在开足马力时，间隙38通常在14mm至18mm之间。由于支座20和阀体26的形状，因而间隙38呈环状。
从环状间隙38流出的空气以大约15°的角度向外喷射。这基本上与表面部分48的倾斜度相称。这又可使正夹带着燃料蒸汽的空气从表面48向腔室14的纵向轴线反冲(bouncing)或偏斜最小。
弹簧34向阀体26提供大约1巴的压力(即，一个大气压)。因此，当阀体26在由与燃料调节器10耦连的发动机施加的真空作用下从阀座20升高时，在入口16和出口18之间存在1大气压的压降。这种压力的降低有助于燃料的热裂解和蒸发。
燃料经由喷射器34以某一速度喷射到腔室14中，从而在出口18处产生基本理想的燃料与空气的配比率，也就是说，燃料与空气之比为14.78∶1。
在燃料调节器10的一实施方式中，入口16和出口18的内径为52mm，横跨端部24的距离(直径)为100mm，而半球形表面部分48的直径大约为150mm。从第一端部22至第二端部24的距离d1约为43mm，而第二端部24与从表面48至表面50的过渡部分之间的距离d2为47mm的数量级。外壳12的总长度为240mm的数量级，其外侧直径为140mm的数量级。阀体26由黑尼龙(black nylon)制成，其重量约为120g。当然，可根据不同尺寸(容积)的发动机改变上述尺寸。
通常，在进入歧管36上设有节流阀76，且可根据加速器踏板的压下和/或其它控制信号和输入通过螺线管线圈或其它致动器来激励该节流阀。
现在将描述燃料调节器10的操作情况。
起动与调节器10相连接的发动机之前，弹簧32使阀体26偏置成抵靠开口16，从而密封住入口14。一旦发动机起动，通过进入歧管36与腔室14相连通部分形成真空。真空使阀体26克服弹簧32的偏压而升高，从而使空气经过开口16和间隙38进入腔室14。燃料对着阀体26被横向喷入腔室14中。经过间隙38的空气沿朝向出口18的下游方向与燃料相碰撞且夹带燃料。经一段短时间之后，通过间隙38流入的空气的温度被加热到30℃到260℃之间。喷入腔室14中的燃料分子与热空气碰撞导致燃料热裂解。借助于燃料滴和分子与板60、网筛66和68相碰撞进一步增强了热裂解。表面48的倾斜和/或弯曲有助于使空气朝腔室14的中央纵向轴线的偏斜最小，否则，可能造成燃料聚集在腔室14的区域内。
由于阀体26和支座20的相应的结构配置，因而，随着真空度的增高，间隙38的尺寸以一种相对受控的方式改变。这可对空气速度进行较大的控制，而且对阀体26的“反冲”最小。
被热裂解的燃料经过出口18进入到进入歧管36中，然后到达内燃机的汽缸(图中未示出)。被热裂解的燃料被调节成理想配比值基本上为14.78∶1，以便在发动机中高效燃烧。
控制器或发动机操纵单元(图中未示出)控制通过与节流位置36和发动机真空度相匹配的喷射器34喷入的燃料量。
显然，对于本领域技术人员来说，在本发明的范围内可对上述实施方式作出各种改型和变换，本发明的实质内容由上面的描述和所附权利要求限定。
权利要求
1.一种燃料调节设备，包括外壳，其限定出一腔室且配备有位于所述腔室上游的入口和位于所述腔室下游的出口；半球形支座，其具有与所述入口流体连通的第一端部和与所述腔室流体连通的第二端部，该第二端部位于包含所述半球形支座的直径的平面内；阀体，其包括曲面和延伸横跨该曲面的平表面，所述阀体可在关闭位置和开启位置之间运动，在所述关闭位置，该阀体密封所述入口，在所述开启位置，该阀体与所述入口分隔开，以便在所述阀和支座之间产生间隙，从而使所述入口处的空气经过所述第一和第二端部流入所述腔室中；将所述阀体偏压向所述关闭位置的偏压装置。
2.根据权利要求1所述的燃料调节系统，其中，所述曲面呈半球形，其半径基本上与所述支座的半径相同，致使当所述阀体处于所述关闭位置时，所述平表面位于包含所述支座直径的所述平面内。
3.根据权利要求1或2所述的燃料调节系统，其中，所述腔室包括具有第一部分的内表面，该第一部分从所述第二端部朝向所述出口向上且向外延伸。
4.根据权利要求3所述的燃料调节系统，其中，当沿从所述出口至所述入口的方向观看时，所述内表面的所述第一部分呈凹陷弯曲形。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃料调节系统，其中，空气是新鲜空气。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料调节设备，其中，还包括与所述阀体相联的轴，以便当所述阀体在关闭位置和开启位置之间运动时引导该阀体。
7.根据权利要求7所述的燃料调节系统，其中，所述轴垂直于所述平表面并沿所述阀体的半径延伸穿过形成在所述阀体中的通道。
8.根据权利要求7所述的燃料调节系统，其中，所述偏压装置被安装在所述轴上。
9.根据权利要求7或8所述的燃料调节系统，其中，所述偏压装置在所述阀体上施加1巴数量级的压力。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的燃料调节系统，其中，还包括平行于所述平表面且位于所述第二端部和所述出口之间的所述腔室的纵向轴线的中央位置的板，该板的尺寸被设计成使该板和所述腔室内表面的相邻部分之间具有环状间隔。
11.根据权利要求10所述的燃料调节系统，其中，在所述板和所述出口之间设有横跨所述腔室延伸的第一网筛。
12.根据权利要求11所述的燃料调节系统，其中，在所述第一网筛和所述出口之间设有横跨所述腔室延伸的第二网筛。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的燃料调节系统，其中，还包括将燃料输送到所述腔室的燃料输送系统。
14.根据权利要求13所述的燃料调节系统，其中，所述燃料输送系统将燃料沿横过所述间隙的方向喷入所述腔室中。
15.根据权利要求14所述的燃料调节系统，其中，所述燃料输送系统包括一个或多个开口或喷嘴，可将所述开口或喷嘴开在所述第二开口附近的所述内表面上。
全文摘要
一种燃料调节系统(10)包括限定出腔室(14)且配备有位于腔室(14)上游的入口(16)和位于腔室(14)下游的出口(18)的外壳(12)。外壳(10)中形成具有与入口(16)连通的第一端部(22)和与腔室(14)连通的第二端部(24)的半球形支座(20)。包括曲面(28)和横跨曲面(28)延伸的平表面(30)的阀体(26)被接收在支座(20)内。阀体(26)可在关闭位置和开启位置之间运动，在关闭位置，阀体(26)密封入口(16)，在开启位置，阀体与入口(16)分隔开，以使空气经位于支座(20)和曲面(28)之间的第一端部(22)并经位于第二端部(24)和阀体(26)的相邻部分之间的间隙(38)流入腔室(14)。弹簧(32)以约1大气压的压力将阀体偏压向关闭位置。
文档编号F23K5/22GK1989334SQ200580025014
公开日2007年6月27日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月24日
发明者韦恩·K·格卢 申请人:韦恩·K·格卢