专利名称：燃料输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料输送系统，特别是，涉及一种我们的国际申请NO.PCT/AU02/00403所公开的系统的改进。
将上述国际申请的内容引入本说明书作为参考。
背景技术：
我们的上述国际申请公开了一种燃料喷射系统，该系统将燃料喷射器的端部区域加热从而升高该端部区域中的燃料温度。这促使当燃料从喷射器的端部区域喷入发动机的进气口时燃料立即转变为蒸气。这样，燃料一离开喷射器，因为燃料在端部区域受热以及燃料离开喷射器时所经历的压力变化，所以燃料立即转变为蒸气状态。所以，燃料以蒸气形式输送至气缸内，这大大降低了燃料消耗。
在我们的上述国际申请中，公开了将喷射器端部区域加热的许多不同方式。其中一种形式采用了将热量从发动机直接传导至燃料喷射器的端部。
在现代发动机的标准构造中，为了使进气集管尽可能地保持冷却，发动机顶部的进气口与进气集管在某种程度上是绝热的以防止热量从所述顶部传递给所述集管。在喷射器的端部区域结合使用密封件，避免了将喷射器端部区域中的燃料任意加热。
发明内容
本发明的第一方面的目的是为了改善上述国际申请中所公开类型的喷射器的直接导热。
本发明可认为在于一种用于车辆发动机的燃料输送系统，该发动机具有至少一个气缸、可在气缸内移动的活塞、将空气和燃料提供给该气缸的进气口，所述系统包括用于将空气提供给进气口的进气集管；
位于发动机和进气集管之间的导热衬垫；位于进气集管内的喷射器通道；具有端部区域和主体的燃料喷射器，该主体包括用于操作该喷射器的部件，该喷射器位于喷射器通道内；和其中，热量从发动机经由导热衬垫传导至进气集管，然后传导至端部区域以将该端部区域而不是喷射器的主体加热，从而升高该端部区域的燃料温度，这样当燃料从喷射器的端部区域喷出时，由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
使用导热衬垫和从该衬垫将热传导给集管、然后传导给导热的端部区域确保了很好地传导热量给端部区域从而将燃料升温至所需温度，由此确保了燃料从喷射器喷出时立即转变为蒸气。
在本发明的一个实施例中，喷射器的端部区域周围具有导热轴环，该轴环与端部区域导热接触并且与构成喷射器通道的壁部导热接触。
在另一个实施例中，喷射器通道的尺寸设为使喷射器的端部区域与构成喷射器通道的壁部直接导热接触。
优选地，衬垫包括相对的两侧、用于给进气集管与进气口提供连通的至少一个开口，位于衬垫一侧并围绕该开口的第一凸起部分，和位于衬垫另一侧并围绕该开口的第二凸起部分，这样当衬垫位于发动机与进气集管之间，进气集管紧固于发动机上时，所述凸起部分变形，从而形成所述开口周围的密封件。
优选地，衬垫以冲压或挤压操作形成，所述凸起部分通过衬垫一侧的横剖面为V型的突部以及衬垫另一侧的横剖面为偏置V型的突部形成。
在本发明的一个实施例中，在喷射器和喷射器通道上设有壳体，以便容易保持热量从而将喷射器的端部区域加热。
在本发明的一个实施例中，设有一种电加热装置，用于在发动机的初始启动过程中，在发动机获得足够热量以便传导给端部区域从而通过自发动机传导的热将该端部区域并因此将端部区域内的燃料加热之前，将热量提供给端部区域。
在一个实施例中，电加热装置包括与端部区域电接触的一个电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、以及与该电加热垫片电连通的电感应器，这样电流被提供给该电加热垫片然后流经端部区域以便将该端部区域加热。
在另一实施例中，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的线圈和将电流提供给该线圈的电导线，从而电流流经该线圈产生热量将端部区域加热。
本发明的实施例还包括温度传感装置，用于在燃料喷射器附近监控发动机温度，当发动机温度达到预定温度时切断电加热装置，由此将足够热量从发动机传导至端部区域以便将该端部区域中的燃料加热。
本发明的第二方面涉及的是，在初始启动发动机的过程中将足够热量提供给喷射器的端部区域，这样尽可能地在发动机启动之后，将喷射器的端部区域中的燃料升温至所需温度，以便燃料一从喷射器喷出就基本立即转变为蒸气。
本发明的这方面可认为在于一种用于车辆发动机的燃料输送系统，该发动机具有至少一个气缸、可在气缸内移动的活塞和将空气和燃料提供给该气缸的进气口，所述系统包括用于将空气提供给进气口的进气集管；喷射器通道；位于喷射器通道中的燃料喷射器，该燃料喷射器具有端部区域和主体，该主体包括用于操作该喷射器的部件；和电加热装置，用于将端部区域而不是喷射器的主体加热从而升高该端部区域中燃料的温度，这样当燃料从喷射器的端部区域喷出时，由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
使用电加热装置能够在发动机接通时立即应用热量并且在提供足够热量之前无需将发动机加热。在本发明的第一方面中将发动机加热至所需温度从而将热量传导给喷射器以将该喷射器加热，这个过程所花的时间达到200-300秒。虽然这个时限并不重要，但如果发动机连续运转，它仍然会在发动机的整个燃料消耗过程中充当某种角色。显然，如果有规则地接通和断开发动机，并且在两重启操作之间是冷却的，那么在发动机达到所需操作温度之前，200-300秒的启动时间更重要些。本发明这方面的电加热装置能够更快地将热量传导至喷射器的端部区域，这进一步提高了燃料消耗，尤其在发动机启动之后、直至发动机达到所需操作温度的初始期间内。所以本发明的这方面主要可在发动机启动之后用在第一个200-300秒或大约200-300秒中，在这个时间之后，由发动机所传导的热量可将热量提供给端部区域，或者可选择地，可用作端部区域的单独或主要热量源头，以便将该端部区域加热至所需温度从而促使燃料离开喷射器时立即汽化。
在本发明的一个实施例中，电加热装置设置在端部区域的外表面上。
在一个实施例中，电加热装置包括与端部区域电接触的电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、和与该电加热垫片电连通的绝热电导体，这样电流被提供给所述电加热垫片，然后流经端部区域将该端部区域加热。
在另一个实施例中，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的绝缘加热线圈，和将电流提供给该线圈的电导体，从而电流流经该线圈产生热量将端部区域加热。
在一个实施例中，设有用于检测发动机温度的温度传感装置，当发动机温度达到预定温度时切断提供给电加热装置的电力，所述的预定温度足以将导体的端部区域加热至所需温度从而促使燃料一从喷射器喷出就基本立即汽化。
本发明的这方面还提供一种用于内燃机的燃料喷射器，该内燃机具有一个可在气缸内移动的活塞，所述喷射器包括端部区域；
主体；位于该主体中的电元件，它使燃料能够从喷射器的端部区域喷出；和位于端部区域的外表面上的电加热装置，用于将喷射器的端部区域而不是所述主体加热，这样当燃料置于喷射器内并且电加热装置操作时，燃料从喷射器的端部区域喷出，并且由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
在一个实施例中，电加热装置包括与端部区域电接触的电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、与该电加热垫片电连通的绝缘电导体，这样电流被提供给该电加热垫片然后流经端部区域将该端部区域加热。
在另一实施例中，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的绝缘加热线圈，和用于将电流提供给该线圈的电导体，这样电流流经该线圈产生热量将端部区域加热。
本发明可认为在于一种用于发动机的燃料输送系统，该发动机具有燃烧室、可在该燃烧室中移动的活塞、进气口和排气口，所述系统包括位于发动机中的喷射器通道，其具有与燃烧室相连通的第一开口端和远离第一端的第二端，该喷射器通道具有喷射器通道壁；位于喷射器通道中的燃料喷射器，其具有容纳电元件的喷射器主体、喷射器顶端和与该顶端相邻的端部区域，所述电元件用于操作喷射器，所述端部区域用于存储待从喷射器喷出的燃料；围绕燃料喷射器的端部区域外部的电加热元件；和电流源，用于给电加热元件提供电流以便将喷射器的端部区域加热从而又将端部区域的燃料加热，这样当燃料离开喷射器时，由于燃料受热以及燃料离开喷射器时所经历的压力发生变化，所以燃料基本立即转变为蒸气。
这样，因为喷射器的加热是通过电流进行的，在系统充分操作之前发动机不必达到操作温度。因此，加热元件可在发动机接通时立即被激励，从而基本立即加热喷射器的端部区域，并且所述系统促使燃料加热，其时间比采用发动机温度或废气温度来加热端部区域的情况要快得多。
优选地，加热元件位于圆柱形套筒中，该套筒设置在喷射器的端部区域上并且在发动机中位于喷射器的端部区域和喷射器通道的喷射器通道壁之间。
优选地，电流源包括至少一个从加热元件延伸至电流源装置的导体。
优选地，电流源装置包括提供电流的电池和调制由电池所施加的电流的脉宽调制器，这样施加于加热元件上的电流的脉宽可被调制成能够控制施加在加热元件上的电流量，由此控制加热元件的加热并因此控制喷射器端部区域内燃料的加热。
优选地，电流源包括继电器，这样当该继电器闭合时提供电流，以及包括用于关闭继电器的控制电流源。
优选地，控制电流源包括来自燃料泵继电器的经过发动机温度传感器的信号，这样如果发动机温度低于预定温度，继电器闭合，由此使电流能够供给到加热元件上。
优选地，燃料喷射器包括温度传感器，用于监控端部区域中燃料的温度并且当该温度达到预定温度时将继电器断开。
本发明还提供一种用于将燃料喷入发动机内的喷射器，其包括喷射器主体，其具有顶端、与该顶端相邻并存储燃料的端部区域、和主体部，该主体部中容纳有用于操作喷射器的电元件；该端部区域具有由导热材料形成的外表面；和设置在端部区域上并且围绕该端部区域的加热器套筒，该套筒包括加热元件，用于接收电流以便将该加热元件加热，因此经由端部区域的导热外表面将热量传导至喷射器的端部区域内以便将喷射器的端部区域中的燃料加热，这样当燃料从端部区域喷出时，由于燃料受热以及当燃料离开喷射器时所经历的压力变化，所以燃料基本立即转变为蒸气状态。
优选地，套筒由高温耐油硅或氟橡胶或类似物构成，其中加热元件通过模制而嵌入。
优选地，加热元件包括线圈。然而，在其它实施例中，加热元件可以是半圆筒形的板的形式。
优选地，线圈包括护套，当线圈线模制于所述套筒中时，该护套环绕该线圈以使该线圈的线匝保持彼此分离。
优选地，温度传感器与喷射器的端部区域相邻设置，用于监控喷射器的端部区域的温度，并因此监控喷射器端部区域的燃料。
优选地，加热器套筒包括具有外围壁的中心开口，用于接收喷射器的端部区域，而温度传感器设置在喷射器的端部区域与所述外围壁之间。
本发明还可认为在于一种用于发动机的燃料输送系统，该发动机具有燃烧室、可在燃烧室内移动的活塞、以及进气口和排气口，所述系统包括位于发动机中的喷射器通道，其具有与燃烧室相连通的第一端和远离第一端的第二端，该喷射器通道具有喷射器通道壁；位于喷射器通道中的燃料喷射器，该燃料喷射器具有容纳电元件的喷射器主体、喷射器顶端以及与该顶端相邻的端部区域，该电元件用于操作喷射器，该端部区域用于存储待从喷射器喷出的燃料；用于将喷射器端部区域中的燃料加热的电加热元件；用于给加热元件提供电流以便将喷射器的端部区域加热的电流源；从发动机至喷射器的端部区域的导热路径，这样从发动机所传导的热量可将喷射器的端部区域加热；用于把提供给电加热元件的电流切断的电流切断器；和其中，发动机初始启动时，电流被提供给电加热元件以将喷射器端部区域的燃料加热，在将端部区域的燃料初始加热之后，电流切断器切断发动机的电流，从而使来自发动机的经由直接传导路径直接传导的热量继续将该端部区域加热。
优选地，喷射器通道位于与进气口相连的集管中，直接传导路径包括位于进气口和该集管之间的导热衬垫，用于将热量传导至该集管，然后传导至喷射器的端部区域。
附图的简要描述现在将参照附图描述本发明的优选实施例，其中
图1所示为根据一个实施例的燃料输送系统；图2所示为根据第二实施例的燃料输送系统；图3为图1和2所示的实施例中所使用的衬垫的侧视图；图4为图3所示衬垫的端视图；图5为图3和4所示衬垫的平面图；图6为衬垫的一部分的剖视图，其详细示出了衬垫上的密封凸部的形成；图7所示为本发明的另一实施例；图8所示为图7的实施例中所使用的部件；图9所示为本发明的再一个实施例；图10为图9的实施例中所使用的部件的侧视图；图11为图10所示部件的平面图；图12为图9的实施例中所使用的另一部件的侧视图；图13为图12所示部件的平面图；图14根据图9所示的实施例示出了发动机喷射器通道中的喷射器的详细剖视图；图15所示为根据另一个实施例的喷射器；图16所示为安装在发动机中的图15的喷射器；图17安装在发动机中的本发明优选实施例的燃料输送系统；图18为图17所示的部分系统的侧视图；图19为图18所示部分的端视图；图20为类似于图18的视图，但其示出了图18所示部件的部分内部结构；
图21为图20所示的有圆圈部分的放大图；图22所示为类似于图20的另一实施例；图23为图22所示实施例的剖视图；图24所示为本发明的再一个实施例；图25为图24所示的有圆圈部分的放大图；图26为沿着图25的线X-X的剖视图；图27为根据本发明的优选实施例的线路图。
优选实施例的详细描述参照图1，所示的用于内燃机的燃料输送系统主要用参考标号10表示。内燃机包括顶部12，该顶部具有进气口14和排气口16。
气缸18(仅用参考标号18示意性地示出)中设有活塞(未示出)，用于在气缸中往复移动。
进气集管20通过螺钉(未示出)以传统的方式与顶部12相连。衬垫22位于进气集管20与顶部12之间。该衬垫由诸如铝或其它合适金属之类的导热材料形成。
图3，4和5详细示出了衬垫22。参照这些附图，该衬垫包括多个开口24。在所示的实施例中，该衬垫用于六缸直列式发动机并具有与该发动机的六个进气口14对应的开口24。衬垫22具有凸耳25，该凸耳包括用于接收螺钉(未示出)的孔27，所述螺钉用于将集管20紧固于顶部12上并将所述衬垫夹在顶部12与集管20之间。
衬垫22具有第一侧28和第二侧29。凸部30和31设置在该侧两侧28和29上并环绕开口24。
最佳如图5所示，凸部30(还有凸部31)的构造优选为圆形的，但其形状取决于开口24的形状，该开口24的形状根据所涉及的发动机的构造而改变。
凸部30和31的横剖面优选为V型，如图3和4清楚所示，当衬垫22夹在顶部12和进气集管20之间时，凸部30和31变形，从而在开口24周围以及进气口14的端部14′与进气集管20的端部20′之间形成密封，这样经过集管20进入进气口14的空气不能从发动机10的进气集管20与顶部12之间逸出。
进气集管20具有喷射器通道35，图1所示的喷射通道35为标准尺寸，并通常适配燃料喷射器，该燃料喷射器具有密封件和装备该喷射器的外壳体。
在本发明的第一实施例中，喷射器50的密封件和外壳体(它们都没有示出)被拆除，从而使端部区域52露出。端部区域52由金属制成。为了填充端部区域52与缸壁之间的空间，设置导热金属制成的轴环(collar)，其中所述的缸壁限定喷射器通道35。轴环40具有接收端部区域52的并与该端部区域52导热接触的孔(bore)42，轴环42的外表面43与喷射器通道35的壁38导热接触。
喷射器50的主体54含有喷射器的电操作部件，例如线圈、电枢等等，用于操作喷射器50从而使可从端部区域52的顶端56喷出。
这样，根据本发明的实施例，从气缸18传递至顶部12的热量被从导热衬垫22传导至进气集管20，特别是形成有通道35的集管20的端部区域23。所以，热量能够经由轴环40传导至端部区域52以便将该端部区域52加热。这样，端部区域52中的燃料的温度升高，从而燃料一离开顶端56，因为燃料的温度升高以及燃料一喷出就经历的压力变化，燃料立即转变为蒸气。因此，蒸气沿着进气口14输送给气缸18，以便在气缸18内燃烧。
本发明的实施例不需要更换常用的发动机部件，除了将绝热衬垫替换为导热衬垫22以外。
在图2所示的实施例中，仅作的修改是将喷射器通道35从图1所示的标准尺寸改为较小的尺寸，改后的尺寸在去除喷射器50的密封件和外壳体之后匹配该喷射器50的端部区域52的尺寸。这样，在本实施例中，无需轴环40，并且热量从喷射器通道35的壁38直接传导至端部区域52。
在本发明的这两个实施例中，主体54与发动机不是导热接触，所以与经由集管20和衬垫22而导热接触发动机的端部区域52相比，该主体54保持得相对较冷些。这样，主体54没有受热，因此该主体54内的电部件不会受到损坏。
图6详细示出了衬垫22的剖面并解释了凸部30和31是如何形成的。在这个实施例中，衬垫22通过冲压或挤压操作而形成，冲压或挤压工具(未示出)具有Z形构造，该构造在开口24的周围挤压从衬垫22侧面29延伸的V型圆谷部60，并挤压同样为V型构造的并且也包围着开口24的直立峰部70。这样，在本实施例中，凸部30和31通过把形成衬垫22的金属适当弯曲或变形而形成并且互相偏移。
在另一个实施例中，凸部30和31可以其它方式形成，包括通过模制操作或别的方式形成，虽然这种技术可能比冲压或挤压衬垫22更昂贵些。
图7和8示出了本发明的另一实施例。该实施例与图1和2的实施例相同，除了绝热材料制成的壳体80设置在集管20的端部上从而包围集管20的端部之外，其中该集管20的端部与喷射器50的端部区域52相接触。这易于将热量保持在集管20的端部，所以能够将热量很好地传导至喷射器50的端部区域52。主体54没有壳体80，所以由于前述的原因而保持冷却。壳体80可以是两个对分的形式，它们简单地夹紧集管20并由顶部12的肩83(见图1)上所设的搁架部81支承于发动机顶部12上。
图9示出了本发明的再一个实施例，该实施例是图1所示实施例的变型。在该实施例中，相同的参考标号表示与前述部件相同。为了简洁起见，图9中省略了衬垫22和发动机10。
在本发明的这个实施例中，喷射器52具有电加热器，该电加热器具有由导电材料构成的接触垫片90、设置在该垫片90上并使该垫片90与轴环40(或者像在图2所示的实施例一样，如果不使用轴环40，就使垫片90与进气集管20绝缘)绝缘的绝缘体92。环圈92具有台阶92a和内部锥形壁92b。垫片90经由开关94与车辆的电池93相连。用于在喷射器50(特别是，发动机顶部或集管20的端部区域23)附近测量发动机温度的热传感器95提供用于操作开关94，以有选择地允许电流流向垫片90或与该垫片90断开电流。
如前所述，垫片90与端部区域52电接触，但与轴环40绝缘，从垫片90至大地的电路经由端部区域50至轴环40和集管20完成。这样，当接通开关94时，电流可从电池93流向垫片90，然后穿过端部区域52到达轴环40和集管20(并因此到达大地)。绝缘体92避免了电流不经过端部区域52直接从垫90流向轴环40。在发动机的初始启动过程中流经端部区域的电流将该端部区域加热从而使端部区域的温度升高，这样端部区域52加热至所需温度以促使燃料一从喷射器喷出就立即转变成蒸气，这个过程所花的时间要短于在初始启动发动机之后将发动机加热至所需温度以将足够的热量传导至端部区域52以促使燃料立即转变为蒸气所花的时间。
试验表明，发动机加热至足够温度以将端部区域加热至所需温度所花的时间可规定为200秒。电加热垫每秒将端部区域的热量增加约1℃，所以发动机一接通，就可触发开关94，从而将电流提供给端部区域52，因此端部区域加热至所需温度所花的时间要比等待足够的发动机温度以便将所需热量传导给端部52所花的时间要短得多。这样，在发动机启动之后车辆以更高的燃料效率更迅速地开始操作。
温度传感器95监控发动机的温度，发动机一达到所需的操作温度，温度传感器95就会输出一个信号，促使开关94切断，这样热量与垫片90分离。此时，足够的热量已经发展成将集管20的热量以前述方式传导至端部区域52从而使该端部区域52的温度升高至所需温度，由此促使燃料一离开喷射器50就转变成蒸气。
所以，本实施例还具有的优点是，在发动机初始启动之后更迅速地提供燃料效率。
图10-14详细示出了本实施例的结构。
如图10和11所示，垫片90包括导热金属制成的环圈90a，终端90b通过导体90c与该环圈90a相连。该环圈具有倾斜的或圆锥形的侧壁90d。导体90c是绝热的，终端90d与来自开关94的导线(未示出)相连，这样可将电力施加于终端90b、导线90c，然后施加于环圈90a。
图12和13示出了同时为环圈形式的绝缘体92，它由诸如橡胶等之类的任何适当的绝缘材料制成。环圈92紧密配合于环圈90a上以将环圈90a紧紧保持在喷射器50的端部区域52上，并且将垫片90与相邻的部分轴环40绝缘。如图12所示，环圈92具有台阶部92a和内部圆锥壁92b。
图14更详细地示出了图9所示的实际结构、图10和11所示的衬垫、图12和13所示的绝缘圈，它们处于组装状态。在本实施例中，轴环40的内壁38具有斜肩部38a和短杆部39b，该短杆部39b限定轴环40的开口，该开口面向发动机的进气口。
喷射器50的端部区域52具有圆锥形端面部50a，圆锥壁90d位于喷射器端部区域52的圆锥形端面部50a上。导线90c在端部区域52与轴环40的内壁38之间延伸并位于O形圈99的下面，如果需要，该O形圈99可设置成使喷射器50密封在轴环40中。
绝缘圈92随着内部圆锥壁92b安置在垫片90上而设置在垫片90上，该垫片90夹在圆锥壁92b与端部区域52的圆锥形端面部50a之间。这样，推进了垫片90与端部区域52电导接触。
斜肩部38a和杆部39b对位于台阶部92a中以使喷射器50的定位更容易，并且还将喷射器50保持在轴环40内。所以，端部区域50的外围壁52c与轴环40的内壁38接触，虽然，出于图14中的例证原因，但是可以看得见微小距离。因此，热量仍能够以前面的实施例所述的方式从轴环40传递给端部区域52。
这样，如前面所描述的，最初热量可通过垫片90施加于端部区域52上将该端部区域加热，当发动机升温至所需温度时，热量以前面的实施例所述的方式经由轴环40传导至端部区域52。
图15示出了本发明的第二实施例。在该实施例中，喷射器50具有电绝缘的加热线圈100，该线圈一直沿着端部区域52缠绕。线圈100的两端与导体101和102相连，而该导体101和102分别与车辆电池的正极端子相连和接地。电流施加于线圈100上并且由于电流流过该线圈100而将其加热，并且又将端部区域52加热。这样，端部区域52升温至所需温度以促使燃料一从喷射器50喷出就立即转变成蒸气。
在本实施例中，可将密封件103设置成使线圈100与轴环40或喷射器通道35的内壁38稍微相隔。在本实施例中，施加于端部区域52的所有热量都是通过将线圈100加热而不是从发动机进行导热来提供的。这样，在本实施例中，集管20与发动机10之间的衬垫可以是传统的绝缘衬垫。
图16示出了位于发动机中的图5所示的喷射器，其中使用了轴环40。本实施例还适用于图2所示的状态，其中喷射器通道35钻成与具有线圈100的端部区域52的尺寸匹配。因此，在可其它形式的布置中，喷射器通道35可钻成较小的尺寸以匹配具有线圈100的端部区域52的直径，此外，如果需要，线圈可通过与图15所示的类似于密封件103的密封件而与通道35的壁稍微相隔。
如前面的实施例所述，由垫片90或线圈100提供的电加热元件，仅将喷射器50的端部区域52加热而不是主体54。这样，主体54的温度不会升高而是保持与大气相同的温度，所以，由图9-14或图15和16的电加热系统所施加的热量不会不利地影响主体54内的电部件的操作。
采用图9-16所示的电加热系统的本发明实施例最适于具有相对较高电压的电源例如24伏的车辆，这样，所流入的电流不会在发动机上产生太大的负载，所以不会破坏将端部区域加热的目的。如果所流入的电流使发动机上的负载增大到很大的程度，发动机就需要更多量的燃料以便与无电系统的情况进行同等程度地操作。
本发明能够节约燃料，并且因为可降低所需的燃料量所以比较经济。这通过确保喷射器每次打开时喷出较少量燃料而实现。但是，如果希望在例如赛车等中提供更好的性能，因为喷射器所喷射的所有燃料完全汽化，于是本发明可允许喷射器每次打开时都提供较大量的燃料。由于燃料的汽化，所以输入发动机的补充燃料不会不利地影响发动机的火花塞喷出火花，如果想增加传递给发动机的液态燃料就是这样的情况，所以这促使产生火花而不着火的燃料的体积更大。因此，在赛车环境或类似的环境中通过加入更多的燃料可以获得更好的性能，这样燃烧室中的每次燃烧可以获得更多的动力。
参照图17，所示的发动机110具有气缸120，气缸内安装有活塞140。发动机110具有进气口160和排气口180。进气集管200与进气口160相连。
喷射器通道220位于进气集管200中用于接收燃料喷射器240，因此可将燃料喷入进气口160内并与进入空气一起输入气缸120内。
喷射器240为标准的燃料喷射器，其具有顶端260、主体部280以及与顶端260相邻的端部区域300。主体280含有电部件，用于根据发动机ECU(未示出)的控制操作喷射器。端部区域300存储即将从喷射器喷出的燃料。喷射器240仅通过除去端部区域300周围的外壳体从而露出端部区域300的金属外围壁来进行修改。加热器套筒320位于端部区域300上并且其尺寸设定为使套筒320和喷射器240一起装配于现有的喷射器通道220内，而不用任何修改。套筒320还具有密封功能，以便将通道220中的喷射器240密封。
套筒320承载电加热元件380(见图20和21)，电流通过导体400施加于该元件380上。导体400与连接器420相连，该连接器420又与电系统(图17中未示出)相连以便将电源提供给加热元件380，因此该加热元件被加热从而它又将喷射器240的端部区域300以及包含该端部区域中的燃料加热，但并没有把含有电部件的主体部280加热。这样，如前面所提及的在先国际申请中所述的，喷射器300的端部区域被加热，而它又将该端部区域中的燃料加热，这样当燃料从顶端260喷出时，因为燃料被加热以及燃料离开喷射器并进入通道220和进气口160时经历的压力变化，所以燃料基本立即转变为蒸气。
图18和19更具体地示出了套筒240。从图18和19可以清楚看出，套筒320主要为圆筒形主体，它具有接收端部区域300的开口410、圆锥形前端430和后凸缘425。加热元件380可以包括焊接嵌入套筒320中的线圈，导体400为套筒320内的线圈的延续并与前述的导体420相接。
图20更详细地示出了线圈380，和图21中的放大视图一样。从图20和21可以清楚看出，构成加热元件380的线圈包括彼此相间的多个线匝380a，因此这些线匝不接触导体400和与该导体400结合，由此可将电流施加于加热线圈380上将该线圈加热。图20和21还示出了中央腔或孔410，其内设置喷射器240的端部区域300。
在本发明的优选实施例中，加热元件380由nicane线构成，该线给导体400所施加的电流提供了电阻，由此当电流流经线圈380时将加热线圈380加热。加热器套筒320优选由导热的高温硅形成，这样线圈380所产生的热量经由套筒320传递给喷射器240的端部区域300。在其它的实施例中，套筒320可由诸如高温塑料、陶瓷等等之类的其它材料形成。
图22和23示出了第二种布置，其中线匝380a容纳在护套440内。护套440避免了线匝380a彼此接触，因此在套筒320的模制过程中万一线匝380a被轻微推动，就避免了线圈380中的短路，这种短路将会坏加热套筒320的操作和热效率。因为不必确保线匝380a保持彼此分离，所以护套440的模制更容易些，因此，当线圈380设置在模子中模制套筒320时，就不需要安装线匝380a的内部心轴或套筒。
图24和25示出了本发明的另一个实施例，其中加热元件380为C型带材的形式，最佳如图26的剖视图所示。因此，本发明的优选实施例使传统的喷射器能够使用，除了需要除去包围在端部区域300周围的外壳体以外，还无需使用独立的密封件来将喷射器通道220中的喷射器密封。套筒320执行的功能是，除了如上所述地将端部区域300加热以外，还将喷射器240设置在通道220中以及将该通道中的喷射器密封。
图27为电路框图，其示出了本发明的优选实施例的操作。所述电路包括将电流提供给继电器540的电池500和交流发电机520。电池还将电力提供给燃料泵继电器545，然后提供给燃料泵560，这与传统的一样。继电器540通过导线570被接进燃料泵继电器545与燃料泵560之间的电路内，如图27所示。这样，当车辆发动机通过启动发动机而开始运转时，燃料泵继电器关闭从而将电力提供给燃料泵。所以，发动机一启动就将电力施加于导线570上。导线570包括监测发动机温度的发动机温度传感器580，如果温度低于预定温度，发动机温度传感器就将导线570上的电流传递给继电器540，这使得继电器540关闭。
当继电器540关闭时，电流从交流发电机520施加于喷射器240的加热元件380上。
图27示出了六个喷射器240，每个喷射器的加热元件380串联设置。然而，应该理解的是可以采用不同的构造，根据应用的情况、气缸的数目以及因此所需的喷射器的数目、给车辆提供电力的电池的电压力，例如一些喷射器240可以串联布线，一些喷射器240并列布线或所有喷射器都并列布线。
在本发明的优选实施例中，脉宽调制器600也设置在继电器540和喷射器240之间的导线610上从而将脉宽信号提供给元件380。可脉宽调制器600控制以改变施加在元件380上的信号的脉宽或工作周期，从而在操作过程中根据发动机需求控制元件380的加热程度。这样，随着动力需求减少，脉宽调制器600可用于通过加热元件380保持恒温输出。比起没有脉宽调制器的实施例，由于对施加在加热元件380上的信号的调制，脉宽调制器600还将动力需求降低近一半。
脉宽调制器600还使较小的加热元件能够用于套筒320中。能这样做的原因是，如果用通常的电池电源将加热元件380连续加热，加热元件就会容易过热。因此，为了确保这种情况不发生，加热元件需要相对较大的直径并且还相对较长。这个问题是因为套筒380的尺寸相对较小而出现的。通过使用脉宽调制器减少了施加于加热元件上的电流量，加热元件380的长度和导线直径或线规可制得小些。
当发动机的温度达到预定温度时，传感器580可切断继电器540的电源，由此促使继电器540打开并切断加热元件380的电流。
在本发明的另一个实施例中，不是依赖发动机温度传感器580来接通和切断继电器，而是可采用另一种温度传感开关900与导线570相结合。这种开关可与发动机温度传感器580结合使用，或者取代发动机温度传感器580。所述开关900与热传感器920相连，该热传感器920位于喷射器240的端部区域300与套筒320的中心开口410外围壁之间。该传感器920可以是热电偶的形式并通过导线940与所述开关相连。这样，热传感器920更精确地检测端部区域300内的实际燃料温度，从而当温度达到所需水平时，可断开开关900以使电力与继电器540分离，由此促使继电器540断开，这样电力不会从电池500传递给加热元件380。如果燃料的温度低于预定值，开关900可闭合以再次激励加热元件380从而将喷射器的端部区域300加热。
优选地，端部区域300中的燃料温度处于约80-92℃的范围内，所以在端部区域300的附近使用温度传感器920能够较好地测量燃料的温度，当可切断电加热元件380时能更好地指示。
如前所述，套筒320是可导热的从而将热量从热的发动机经由套筒320传导至喷射器400的端部区域300，因此该端部区域由来自发动机的热量而不是来自加热元件380的热量直接加热。这样，集管200可通过导热衬垫(未示出)与发动机100的气缸体190相连，从而将热量从气缸体190传导至围绕通道220的进气集管200，而该热量又以与上述临时申请所公开的方式相同的方式传导至端部区域300。
这样，当温度传感器920表明加热元件380已经将端部区域300中的燃料加热至所需温度时，开关900可将加热元件380切断，所需热量通过从发动机传导至套筒320然后传导至端部区域300来进行保持，如果由于任何原因，燃料的温度降至预定水平以下，可闭合开关900以将电力提供给继电器540，以再次激励加热元件380。
如图27所示，仅示出其中一个喷射器240具有温度传感器920。但是，所有喷射器240都可具有温度传感器920并与开关900相连，继电器和脉宽调制器可被设置成使独立电源能应用于每个加热元件380上，对于端部区域中的燃料温度，独立监控每个喷射器，并且当需要时各个加热元件380将喷射器独立加热。
这样，本发明的优选实施例具有发动机一启动就将热量立即施加于喷射器的端部区域300上的优点。测试表明，可将端部区域300加热约20-40秒或少于20-40秒以便将端部区域的燃料加热至所需温度，然而如果发动机需要加温，那么将发动机充分加热要花大约5-15分钟以便将端部区域的燃料加热至所需温度。
图27所示的电路可形成为发动机操作loom的一部分，或者如果将所述系统加入现有的车辆中，就可将该电路设置在其自身的loom中或者作为一个独立的布线系统。
虽然当发动机的操作温度达到预定温度时温度传感器580会切断继电器540，但是例如当存在较高的发动机负载并且需要更多燃料时，该传感器580可被控制成给继电器540提供动力或者另外将该继电器540激励成在其它操作条件下关闭继电器，这样除了从发动机100传导的热量之外，加热元件380还将补充燃料充分且迅速地加热。
因此，本发明的优选实施例可设置为一种现有发动机用的改型系统，或者它可作为原始设备来提供。如果作为原始设备提供，根据上文的说明可由车辆的发动机电控单元(未示出)来执行加热元件380的控制。这样，喷射器24如同平常那样与ECU相连，ECU可设计成监控传感器920的温度信号，并且当需要时(也即，启动发动机时)和如果端部区域的燃料温度在正常操作过程中下降时，将电力切换至加热元件380上。因此，喷射器具有与原始设备相同的套筒320，喷射器的电源将会是来自ECU的正常脉冲电源，用于控制喷射器的燃料喷射、给加热元件380提供电力的加热导体400、根据传感器920进行温度测量的导线940。
传感器920可紧紧夹在端部区域300与中心开口410的内壁之间，或者可正好设置内壁410的凹槽或凹部中，从而温度传感器920仍与端部区域300紧邻以便测量温度。
由于本领域技术人员可以在本发明的宗旨和范围内容易地进行多种变形，所以要理解的是，本发明不限于通过上文实例所描述的特定
权利要求
1.一种用于车辆发动机的燃料输送系统，该发动机具有至少一个气缸、可在气缸内移动的活塞、将空气和燃料提供给该气缸的进气口，所述系统包括用于将空气提供给进气口的进气集管；位于发动机和进气集管之间的导热衬垫；位于进气集管内的喷射器通道；具有端部区域和主体的燃料喷射器，该主体包括用于操作该喷射器的部件，该喷射器位于喷射器通道内；和其中，热量从发动机经由导热衬垫传导至进气集管，然后传导至端部区域以将该端部区域而不是喷射器的主体加热，从而升高该端部区域内的燃料温度，这样当燃料从喷射器的端部区域喷出时，由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，喷射器的端部区域周围具有导热轴环，该轴环与端部区域导热接触并且与构成喷射器通道的壁部导热接触。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，喷射器通道的尺寸设为使喷射器的端部区域与构成喷射器通道的壁部直接导热接触。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述衬垫包括相对的侧、用于给进气集管与进气口提供连通的至少一个开口、位于衬垫一侧并围绕该开口的第一凸起部分、和位于衬垫另一侧并围绕该开口的第二凸起部分，这样当衬垫位于发动机与进气集管之间，进气集管紧固于发动机上时，所述凸起部分变形，从而形成所述开口周围的密封件。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述衬垫以冲压或挤压操作形成，所述凸起部分通过衬垫一侧上的横剖面为V型的突部以及衬垫另一侧上的横剖面为偏置V型的突部形成。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在喷射器和喷射器通道的上方设有壳体，以便容易保持热量从而将喷射器的端部区域加热。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，设有一种电加热装置，用于在发动机的初始启动过程中，在发动机获得足够热量以传导给端部区域从而通过自发动机传导的热将该端部区域并因此将端部区域内的燃料加热之前，将热量提供给端部区域。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电加热装置包括与端部区域电接触的电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、以及与该电加热垫片电连通的电感应器，这样电流被提供给该电加热垫片，然后流经端部区域以将该端部区域加热。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的线圈、将电流提供给该线圈的电导线，从而使流经该线圈的电流产生热量将端部区域加热。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括在燃料喷射器附近监控发动机温度的温度传感装置，当发动机温度达到预定温度时切断电加热装置，由此将足够热量从发动机传导至端部区域以便将该端部区域中的燃料加热。
11.一种用于车辆发动机的燃料输送系统，该发动机具有至少一个气缸，可在气缸内移动的活塞，和将空气和燃料提供给该气缸的进气口，所述系统包括用于将空气提供给进气口的进气集管；喷射器通道；位于喷射器通道中的燃料喷射器，该燃料喷射器具有端部区域和主体，该主体包括用于操作该喷射器的部件；和电加热装置，用于将端部区域而不是喷射器的主体加热从而升高该端部区域中燃料的温度，这样当燃料从喷射器的端部区域喷出时，由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，电加热装置位于端部区域的外表面上。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，电加热装置包括与端部区域电接触的电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、和与该电加热垫片电连通的绝热电导体，这样电流被提供给所述电加热垫片，然后流经端部区域将该端部区域加热。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的绝缘加热线圈、将电流提供给该线圈的电导体，从而使流经该线圈的电流产生热量将端部区域加热。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，设有用于检测发动机温度的温度传感装置，当发动机温度达到预定温度时切断提供给电加热装置的电力，所述的预定温度足以将导体的端部区域加热至所需温度从而促使燃料一从喷射器喷出就基本立即汽化。
16.一种用于内燃机的燃料喷射器，该内燃机具有可在气缸内移动的活塞，所述喷射器包括端部区域；主体；位于该主体中的电元件，它使燃料能够从喷射器的端部区域喷出；和位于端部区域的外表面上的电加热装置，用于将喷射器的端部区域而不是所述主体加热，这样当燃料置于喷射器内并且电加热装置操作时，燃料从喷射器的端部区域喷出，并且由于端部区域被加热以及该端部区域中的燃料因此被加热，和燃料离开喷射器的端部区域时经历的压力变化，所以该燃料基本立即转变为蒸气。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，电加热装置包括与端部区域电接触的电加热垫片、位于该电加热垫片与发动机之间的绝缘件、与该电加热垫片电连通的绝缘电导体，这样电流被提供给该电加热垫片然后流经端部区域将该端部区域加热。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，电加热装置包括缠绕在端部区域周围的绝缘加热线圈、用于将电流提供给该线圈的电导体，这样流经该线圈的电流产生热量将端部区域加热。
19.一种用于发动机的燃料输送系统，该发动机具有燃烧室、可在该燃烧室中移动的活塞、进气口和排气口，所述系统包括位于发动机中的喷射器通道，其具有与燃烧室相连通的第一开口端、远离第一端的第二端、和喷射器通道壁；位于喷射器通道中的燃料喷射器，其具有容纳电元件的喷射器主体、喷射器顶端和与该顶端相邻的端部区域，所述电元件用于操作喷射器，所述端部区域存储待从喷射器喷出的燃料；围绕燃料喷射器的端部区域外部的电加热元件；和电流源，用于给电加热元件提供电流以便将喷射器的端部区域加热从而又将端部区域的燃料加热，这样当燃料离开喷射器时，由于燃料受热以及燃料离开喷射器时所经历的压力发生变化，所以燃料基本立即转变为蒸气。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，加热元件位于圆柱形套筒中，该套筒设置在喷射器的端部区域上并且在发动机中位于喷射器的端部区域和喷射器通道的喷射器通道壁之间。
21.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，电流源包括至少一个从加热元件延伸至电流源装置的导体。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，电流源装置包括提供电流的电池和调制由电池所施加的电流的脉宽调制器，这样施加于加热元件上的电流的脉宽可被调制成能够控制施加在加热元件上的电流量，由此控制加热元件的加热并因此控制喷射器端部区域内燃料的加热。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，电流源包括继电器，这样当该继电器闭合时提供电流，以及控制电流源以便关闭继电器。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，控制电流源包括来自燃料泵继电器的经过发动机温度传感器的信号，这样如果发动机温度低于预定温度，继电器闭合，由此使电流能够施加于加热元件上。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，燃料喷射器包括温度传感器，用于监控端部区域中燃料的温度并且当该温度达到预定温度时将继电器断开。
26.一种将燃料喷入发动机内的喷射器，包括喷射器主体，其具有顶端、与该顶端相邻并存储燃料的端部区域、和主体部，该主体部中容纳有用于操作喷射器的电元件；端部区域，其具有由导热材料构成的外表面；和设置在端部区域上并且围绕该端部区域的加热器套筒，该套筒包括加热元件，用于接收电流以便将该加热元件加热，因此经由端部区域的导热外表面将热量传导至喷射器的端部区域内以便将喷射器的端部区域中的燃料加热，这样当燃料从端部区域喷出时，由于燃料受热以及当燃料离开喷射器时所经历的压力变化，所以燃料基本立即转变为蒸气状态。
27.根据权利要求26所述的喷射器，其特征在于，套筒由高温硅构成，其中加热元件通过模制而嵌入。
28.根据权利要求26所述的喷射器，其特征在于，加热元件包括线圈。
29.根据权利要求28所述的喷射器，其特征在于，线圈包括护套，当线圈线模制于所述套筒中时，该护套环绕该线圈以使该线圈的线匝保持彼此分离。
30.根据权利要求26所述的喷射器，其特征在于，温度传感器与喷射器的端部区域相邻设置，用于监控喷射器的端部区域的温度，并因此监控喷射器端部区域中的燃料。
31.根据权利要求26所述的喷射器，其特征在于，加热器套筒包括具有外围壁的中心开口，用于接收喷射器的端部区域，而温度传感器设置在喷射器的端部区域与所述外围壁之间。
32.一种用于发动机的燃料输送系统，该发动机具有燃烧室、可在燃烧室内移动的活塞、以及进气口和排气口，所述系统包括位于发动机中的喷射器通道，其具有与燃烧室相连通的第一端、远离第一端的第二端、和喷射器通道壁；位于喷射器通道中的燃料喷射器，该燃料喷射器具有容纳电元件的喷射器主体、喷射器顶端以及与该顶端相邻的端部区域，该电元件用于操作喷射器，该端部区域用于存储待从喷射器喷出的燃料；用于将喷射器端部区域中的燃料加热的电加热元件；用于给加热元件提供电流以便将喷射器的端部区域加热的电流源；从发动机至喷射器的端部区域的导热路径，这样从发动机所传导的热量可将喷射器的端部区域加热；用于把提供给电加热元件的电流切断的电流切断器；和其特征在于，初始启动发动机时，电流被提供给电加热元件以将喷射器端部区域的燃料加热，在将端部区域的燃料开始加热之后，电流切断器切断发动机的电流，从而使来自发动机的经由直接传导路径直接传导的热量继续将该端部区域加热。
33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，喷射器通道位于与进气口相连的一个集管中，直接传导路径包括位于进气口和集管之间的导热衬垫，用于将热量传导至集管、然后传导至喷射器的端部区域。
全文摘要
一种用于IC发动机的燃料输送系统，包括喷射器(240)，该喷射器的端部区域被加热从而升高该端部区域的燃料的温度，这样当燃料从端部区域喷出时立即转变为蒸气。端部区域的加热是通过直接从发动机导热或通过电加热元件来进行的。导热材料制成的衬垫(22)设置在气缸顶部于进气集管(200)之间从而将热量传递至进气集管(200)然后传导至喷射器(240)。电加热元件(320，380)设置在喷射器的端部区域周围，这样它不必等待发动机达到操作温度就可将端部区域直接加热。
文档编号F02M53/06GK1688806SQ03824557
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月11日
发明者S·T·里格尼 申请人:瓦普瑞特有限公司