专利名称：液化燃料汽化装置及带该装置的燃气发动机的制作方法
本申请是三菱重工业株式会社于1997年10月17日向中国专利局提出的名称为“液化燃料汽化装置及带该装置的燃气发动机”的申请号为97121140.X的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及一种用于将一液化气容器中的液化燃料进行汽化并将该汽化燃料供给一种燃气发动机的液化燃料汽化装置。
图8示意性地示出了常规汽油机用的液化燃料供给装置的一个例子。一台装在小型工作机上的二冲程发动机B的结构是这样的，即曲轴箱23连接到具有许多冷却片的缸体20的下部，一个用于启动该发动机的回弹式启动器24经一离合器设置于一曲轴(未示出)的前端，一风扇连接到该曲轴的后端(图8中纸的背面一侧)。
装于一连接到该缸体和曲轴箱23的后部的风扇盒22中的风扇从该曲轴后端吸进外界空气。从该风扇吹出的冷却空气通过冷却片之间的间隙从该缸体的后端流到发动机的前部。设置于缸体20的左手边壁上的进气口经一绝热管17连接到混合器C上，并且一设置于右手边壁上的排气口连接到废气消音器21上。标号19表示一火花塞。
在该发动机B下方设置一个液化气容器(钢瓶)3的保持器2，该容器3类似于家庭用小型炉灶等所用的钢瓶。该保持器2之右手边壁上具有一燃料塞和一燃料出口6。
该液化气容器3弹性地装在该保持器2的左手边壁和右手边壁之间，从而一吸燃料管3a伸向该燃料的液面下方。当燃料塞5打开时，容器3中的液体燃料通过吸燃料管3a，燃料塞5及燃料出口6供到该发动机B的混合器C。当外界空气温度很很低(低于大约10度)时，燃料出口6处的燃料绝大部分为液体状态。
一个用于将从该液化气容器3中供给的液体燃料汽化的汽化器7设置在该发动机B的缸体20的前壁(即与风扇连接部分相对的侧)上。该由金属管弯曲成一U形而构成的汽化器7设置在该缸体20的前部基本上水平的位置上。
在该汽化器7一端处的进口7a向下弯曲并通过一管6a连接到液化气容器3的燃料出口6上。该汽化器另一端处的一出口7b连接到一主压力调节器A的进口12上。该主压力调节器A的结构是这样的，即一膜片10固定在一壳体13和底板13a之间，用于在该膜片上侧形成一燃料腔11并在该膜片下侧形成一空气腔。由轴14支承在该燃料腔11的壁上的阀件8连接到一与该膜片10相连的连杆上。该阀件8由弹簧力推压以便开启该进口12。
该燃料腔11可通过一出口12a，管15，一与该混合器C一体的辅助压力调节器E的进口通道44a及阀件44与一恒压燃料腔38连通。该混合器C的结构是这样的，即贯通该体35的进气空气通道36的左端连接到空气滤清器(未示出)上，而其右端连接到该绝热管17上。该体35中装有一公知的活塞式节流阀37，该阀37从其上壁中伸入该进气通道36中用于使供给该发动机的燃料和空气加热。该节流阀37如下所述具有一针阀伸入一燃料通道37a中。当该节流阀37由加速杆(未示出)控制垂直滑动时，在该进气通道36中的空气被加速。同时针阀滑动，从而燃料通过燃料通道37a从该恒压腔38中吸入该进气通道36中。
该辅助压力调节器E的结构是这样的，即一膜片40固定在该体35的下壁和底板39之间，从而在该膜片40的上侧形成该恒压燃料腔38，在该膜片40的下侧形成一空气腔。该恒压燃料腔38设有一由轴42支承的杆41。该杆41的左端与该膜片40啮合，而其右端与一阀件44啮合。该阀件44在弹簧43的弹力作用下关闭一进燃料通道44a。当该恒压燃料腔38中的燃料量减少并且燃料压降低时，该杆41由受大气压力作用的膜片40驱动沿顺时针旋转，从而该阀件44打开进口通道44a以便向该恒压燃料腔38中充注燃料。该恒压腔38使该燃料通道37a相对该进气通道36开通。
滑油通道34相对进气通道36开通，从而润滑该发动机。该滑油通道34与连接到体35的上壁上的透明管33连通。该透明管33支承一滑油调节阀D的阀壳体32。与该阀壳体32的阀腔32a螺纹连接而支承的针阀31调节滑油从该阀腔32a的下端流到该透明管33中的滑油量。此外从一滑油箱61来的滑油在压力作用下通过一出口管63和管45供到该滑油腔32a中。为此，压力空气通过一进口62从一空气泵F供到该滑油箱61中。
接下来说明用于如上所述结构的发动机的燃料装置的工作情况。当发动机B运行时，从风扇盒22中的风扇送到缸体20的冷却空气撞击一罩壳18后，在沿基本上水平方向从发动机背部流到前部时冷却缸体20。当冷却空气被加热并排至该罩壳18的外界，即该发动机的前部时，该空气加热汽化器7。从该液化气容器3中来的液体燃料由该汽化器7加热并汽化，通过进口12流入该主压力调节器A的燃料腔11中。当该燃料腔11中的燃料压变得高于一预定值时，阀件8关闭该进口12，从而保持该燃料腔11中的燃料压基本恒定。
燃料箱11中的燃料通过阀件44流入辅助压力调节器E的恒压燃料腔38。当在该恒压燃料腔38中的燃料压增加时，膜片40向下推。在弹簧43的弹力作用下的杆41由该膜片40推动关闭该阀元件44，该恒压燃料腔38中的燃料压几乎保持恒定。该恒压燃料腔38中的燃料流过通道37并与进气通道36中的空气混合，然后在与滑油通道34来的滑油混合的同时被吸入发动机的燃烧室。
图8所示的常规汽油机的结构是这样的，即由一用于汽化液体燃料的U形管构成的汽化器7设置在发动机的缸体20附近，并受冷却缸体后的高温冷却空气的作用，借此，引入该汽化器中的液体燃料被加热。因此，尽管当在夏天外界空气温度高时，该液体燃料可完全汽化，但不能得到用于加热的足够热量，所以在冬天或其它情况下，当外界温度低于大约16度时，该液体燃料常常不能完全汽化。
因此，液体燃料流入混合器中，从而使混合器发生故障，引起发动机停机。
因此本发明就是为了解决前述先有技术中的问题，其目的是为了提供一种具有高的汽化能力的液化燃料汽化装置，该装置能使液体燃料完全汽化。
本发明就是为了解决这些技术问题。根据本发明的第一方面内容，其提供一种液体燃料汽化装置，该装置用于一燃气发动机，在该发动机中，从一液化气容器供给的液体燃料被加热汽化并引入到一混合器中，其特征在于，一由诸如铝合金之类的高导热性材料制成的并在其中设有燃料通道的厚板形汽化器以可从该缸体供给热量的方式固定到缸体上，并且该燃料通道进口连接到该液化气容器上，而其出口连接到该混合器上，借此该液体燃料在该汽化器中的燃料通道中被加热。
按该实施例，从该液化气容器来的液体燃料注入由具有高导热性的材料制成的厚板形汽化器，并在该液体燃料流过该燃料通道然后引入该混合器时由从缸体传导至该汽化器的热量加热并汽化。
因此，该液体燃料由从缸体上直接传导来的热量加热，所以该液体燃料可加热至完全汽化的温度，并防止液体燃料流入该混合器中。
此外，按该实施例，由于该汽化装置的结构只由将该厚板形汽化器固定到该缸体上构成，因此可获得一种简单的并且是低成本的液体燃料汽化装置。
根据本发明的第二实施例，其提供一种液化燃料汽化装置，其特征在于一条将一混合器连接到该液化气容器上的燃料管的一预定长度部分暴露地设置在冷却一发动机气缸后的冷却空气通道中，及一汽化器，该汽化器的结构是这样的，即一传热板以热量可从该凸缘表面传导的方式固定于该发动机的废气通道的凸缘表面之间，该传热板的一端固定在该燃料管的暴露部分附近，传助于该传热管的暴露部分和传热板可使该液体燃料加热并汽化。
按该实施例，从该液化气容器来的该液体燃料在流过处于冷却气缸后的冷却空气的通道中的燃料管道的暴露部分时由该高温冷却空气加热，并且同时也由从废气中传导至固定到该暴露部分上的传热板的热量加热。然后汽化的燃料被引入到混合器中。
因此，根据该实施例，由于该液体燃料由冷却气缸后的高温冷却空气和从废气中传导来的热量两者同时加热，故该液体燃料可被加热至该液体燃料可被全部汽化的温度，并且可防止该液体燃料流入该混合器中。
同样，根据该实施例，该液体燃料可借助于如燃料管暴露于冷却气缸后的冷却空气的通道中，并且传热板固定在废气通道的凸缘表面之间这样的简单且低成本的装置完全汽化。
可取的是，在第一实施例中的厚板形汽化器的一半设置于燃料管中，该传热板固定于该燃料管上。
因此，可获得第一和第二实施例的各种优点的总和和增加的效果，所以可获得更高的液体燃料的汽化效率。
根据本发明的第三实施例，其提供一种与第二实施例一致的液化燃料汽化装置，其特征在于一挡板设置于该发动机缸盖和该汽化器之间，以便借助于将冷却该缸体后的部分高温冷却空气从该汽化器的前部导到该混合器而加热该汽化器的出口和进出口管部分及混合器。
按该实施例，冷却该缸体后而加热的部分高温空气与该挡板相撞，所以该空气的前进方向改变90度呈横向方向，并且大部分用于加热该汽化器的出口和进口管部。然后，该高温空气流入该混合器并对其进行加热。
因此，可容易地由外界空气冷却的汽化器的出口和进口管部分和可由汽化热冷却的混合器大体上都可由高温空气加热，所以进一步改善了液体燃料的汽化效率。
图1是表示本发明第一实施例所示液化燃料汽化装置的主要部分的前视图；图2是该第一实施例中汽化器的透视图；图3是表示对应于图1的本发明第二实施例所示液化燃料汽化装置的主要部分的前视图；图4是该第二实施例中汽化器的透视图；图5是表示对应于图1的本发明第三实施例所示液化燃料汽化装置的主要部分的前视图；图6是该第三实施例的装置的主要部分的透视图；图7是该第三实施例的挡板的透视图；图8是常规液化燃料供给装置的前视图。
现在参照
本发明的优化实施例。
除特别指出外，本发明的范围不受实施例所述尺寸、材料、形状及各元件的相对布置等的限制，该实施例仅起到作为解释本发明的示例的作用。
图1给出了本发明的第一实施例的液体燃料汽化装置的前视图，图2给出了一汽化器的透视图。
在图1中，参考标号B表示一个二中程发动机，70表示该发动机的缸体，71表示一个与一风扇盒22(参见图2)制成一体的缸盖，72表示一曲轴箱。标号75表示一空气滤清器，74表示一混合器(压力调节器)，73表示一插装于该混合器74和后文将描述的汽化器80之间的绝热管。
标号76表示一用于保持一液化气容器3(参见图8)的液化气容器保持器，标号80表示一汽化器。该汽化器80由一燃料管81连接到该液化气容器保持器61上。一燃料管82将该汽化器80与该混合器74相连。
在图2中表示了该汽化器80的详细情况。该汽化器80制造成为一块由高导热性例如铝合金之类的金属材料构成的整体结构的厚板形。一用于吸入燃料气体的进气通道80a以贯通该汽化器80的方式形成于该板中心，并且两侧形成两个连接螺栓孔80b。
一燃料孔80c连接到从该气体容器引出的燃料管81上，而燃料孔80d连接到燃料管82上。
两燃料孔80c和80d借助于绕该汽化器80中的吸入通道80a设置的燃料通道80e相互连通。
当这种结构的两冲程发动机运行时，从该液化气容器保持器76中的液化气容器3(参见附图8)中流出的液体燃料流过该燃料管81并通过该燃料孔80c流入该汽化器80中。在该液体燃料流过该汽化器80中的燃料通道80a期间，该液体燃料由于加热汽化而成为汽化燃料，该加热热量是从发动机B通过由高导热性材料制成的汽化器80的壁面而传递过来的。该汽化燃料流出该燃料孔80d并通过该燃料管82供到混合器74。
该汽化器80可从上述发动机B的缸体70中热传导出用于使燃料汽化的足够热量。该绝热管73如常用的绝热管一样使该混合器74和汽化器80及缸体20之间的热量绝热，从而防止该混合器74产生过热。
图3和4表示本发明的第二实施例。
在该实施例中，该装置是这样构成的，即该液体燃料利用汽缸热量和废气热量两者加热并汽化。在图3和4中，汽化器83具有一弯管形加热部分83a；该加热部分83a绕缸体70延伸，从连接到液化气容器3(参见图8)上的并由该缸体加热的进口管部分83e延伸到连接到该混合器74上的出口管部分83f。
此外，该汽化器83具有一传热板83b，该板的一端固定到该管形加热部分83a上，并且该板83b由螺栓固定到一废气消音器17b的废气通道的凸缘上。标号83c表示废气孔，83d表示用于将该传热板83b固定到该废气消声器17b上的螺栓孔。
标号77表示一消音器盖，而其它元件是与图1和2中所示出的那些相同的。
当本发明第二实施例所述两冲程发动机运转时，从液化气容器3(参见图8)来的液体燃料通过进口管部分83e进入该汽化器83。在液体燃料流过绕缸体70延伸的管形加热部分83a时，在图4所示的L部分中，该液体燃料由高温空气加热，该空气借助于使该缸体冷却及借助于经该传热板83b从排气口传导的热量进行加热。
因此，该液体燃料被置于足够的热量下加热汽化，并通过出口管部分83f送到混合器74中。
第一实施例的汽化器80可结合装在图3和4所示的第二实施例的管形加热部分83a中。
图5至7表示本发明的第三实施例。
在该实施例中，一挡板90另外配装到该第二实施例的汽化器83上。
在图5至7中，该挡板90垂直地布置于该缸盖71附近，处于图3和4所示的第二实施例的汽化器83的管形加热部分83a和该缸盖71的前部之间。
挡板90是由图7所示大致L形薄板制成，并且板的主面部分90b处于该管形加热部分83a的前部。如图6所示，该挡板90由螺栓90c插入在下部处的螺栓孔90a中而固定到该缸体70上(用于将缸体70固定到曲轴箱上的螺栓也可用于该目的)。此外，在该缸盖71的下侧形成一个用于插装该汽化器83的槽孔71b。
在该第三实施例中，挡板90竖立在其上的主面部分90b处于缸盖71附近汽化器83的管形加热部分83a和缸盖71之间，所以挡板90挡住该缸盖71的前部中的冷却空气排放口71a的下部(图6中所示5个孔中的两个)。在发动机B工作期间，冷却空气从该缸体70的后部流到前部并由将该缸体冷却而加热，然后变成高温空气。该高温空气的上边部分无阻挡地向前流并通过该缸盖71的排气口71a排至外界。
在另一方面，该高温空气的较下部分与该挡板相撞，所以其前进方向改变90度朝横向流，并通过该缸盖71的侧壁上的槽孔71b排出。当该热空气弯转90度朝横向流后，它加热该汽化器83的出口管部分83f和进口管部分83e，并且流到该混合器74处，以便加热该混合器74。也就是说，该由挡板90导向的高温空气使由外界空气的汽化热冷却的汽化器83的出口管部83f和进口管部分83e及由汽化热冷却的混合器74加热。
如上所述，按本发明，由于该汽化器借助于从发动机中直接传导的热量加热液体燃料，因此可获得足以使该液体燃料汽化的热量而不受外界空气温度的影响。因此，不像常规的装置那样，未汽化的燃料不会送入该混合器，从而可防止混合器产生故障。
此外，借助于该极简单并且成本低的汽化器(该汽化器由其中具有燃料通道的厚板形体或由固定于排气道中的传热板构成)，液体燃料可如上所述那样完全汽化。
此外，借助于安装挡板，该易于由外界空气冷却的汽化器部分和混合器可由冷却气缸后的高温空气加热。
本发明虽然按上述说明进行了描述，但很明显本发明可按许多方法改变。因此这些改变不应被认为是脱离本发明的范围及实质之外的，并且所有这些改变由于对本领域普通技术人员是显而易见的，故都应包括在本发明的下述各权利要求的范围内。
1996年10月18日申请的日本专利No.8-297227的整个公开文本(包括说明书，权利要求书及附图和摘要)在此作为参考加以考虑。
权利要求
1．一种用于燃气发动机中的液化燃料汽化装置，从一液化气容器供给的液体燃料在该装置中进行汽化并供到一混合器中，其特征在于一个由诸如铝合金之类的高导热性的材料制成的并在其中形成一燃料通道的厚板形汽化器按可从一缸体传给热量的方式固定到所述缸体上，并且所述燃料通道的进口连接到的所述液化气容器上而其出口连接到所述混合器上，借此，所述液体燃料在所述汽化器中的所述燃料通道中被加热。
2．如权利要求1所述的液化燃料汽化装置，其特征在于将所述混合器和所述厚板形汽化器以及所述液化气容器相连的燃料管的一预定长度部分设置的暴露在冷却发动机气缸后的冷却空气的通道中，并且还设置一汽化器，其结构是如此构成的，即一传热板以热量可从凸缘表面传导的方式固定于所述发动机的废气通道的所述凸缘表面之间，并且所述传热板的一端固定在所述燃料管的暴露部分附近，借此，所述液体燃料由所述传热板及传热管的暴露部分加热并汽化。
3．如权利要求2所述的液化燃料汽化装置，其特征在于一挡板设置于发动机缸盖和所述汽化器之间，从而借助于将冷却所述气缸后的部分高温冷却空气从所述汽化器的前部导到所述混合器而加热所述汽化器的出口和进口管部分及所述混合器。
4．一种燃气发动机，其带有由权利要求1至3中任一项所限定的汽化装置。
全文摘要
一种燃气发动机,其中液体燃料被汽化并引入到一混合器中,一个由高导热材料制成的并在其中形成一燃料通道的厚板形汽化器以可从缸体上传导来热量的方式固定在一缸体上。该燃料通道的进口连到液化气容器上而其出口连到该混合器上。因此,该液体燃料可在该汽化器的燃料通道中加热,或可由设置于废气通道中的传热板加热。
文档编号F02M21/06GK1313464SQ0110128
公开日2001年9月19日 申请日期2001年1月17日 优先权日1996年10月18日
发明者臼杵忠宏 申请人:三菱重工业株式会社