专利名称：内燃机的燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的燃料喷射系统。该系统尤其适用于在诸如割草机的园林设备中使用的小排量发动机。
背景技术：
在GB 2421543中，申请人描述了一种“脉冲计数”喷射系统，在该系统中，喷射器 在每次操作中输送设定量的燃料，通过控制喷射器的操作次数来控制在每个发动机循环输 送到燃烧室的燃料量。大多数通用的系统利用控制喷射器的打开时间来控制燃料输送量的 脉宽调制(PWM)操作，其需要向喷射器供给高压燃料，并需要压力调节器来确保进气歧管 的压力变化不影响燃料输送量。GB2421543的装置避免了这种情况，因为其喷射器本身作为 泵工作，并且在不考虑进气歧管内压力变化的情况下输送设定量的燃料；因而，总燃料量成 为喷射器的操作次数的函数。在英国申请No. 0522068. 6中，描述了 GB 2421543中系统的改进。在上述英国申 请中结合了音速喷嘴，使得脉冲计数喷射器输送的燃料被携带在空气(或燃烧气体)中而 通过音速喷嘴被输送到进气歧管，在音速喷嘴中气流速度达到或接近音速。这使得输送的 燃料得以更好地雾化。
发明内容
本发明的第一方面提供了如权利要求1所述的内燃机。本发明的第二方面提供了如权利要求3所述的内燃机。本发明提供了由燃料喷射器输送的燃料的替代性雾化方法。已经^C奇地发现燃料 空气混合装置的使用实现了比音速喷嘴更好的雾化和燃料输送。另外，这种新设计允许使 用向下而不是向上地向进气歧管内输送燃料的布置。
现在参照附图描述本发明的优选实施方式，附图中图1是具有根据本发明的燃料喷射系统的第一实施方式的内燃机的示意图；图2是图1中燃料喷射系统的节流阀体的示意图，其中更详细地示出了混合管、脉 冲计数喷射器和旁路进气通道；图3是图2中实施方式的变型，其中旁路进气通道连接成接收再循环的已燃烧气 体而非空气；图4a到4d示出了在单个发动机循环期间图2的燃料喷射系统的操作；图5更详细地示出了图2和3中的燃料喷射系统使用的混合管的视图；图6是图5中混合管的侧视图；图7是图6中混合管的剖视图；图8是图5、6和7中混合管的等距视图9是图5至8中混合管的端部视图；图10示出了具有根据本发明的燃料喷射系统的第二实施方式的二冲程内燃机；图11是适用于根据本发明的燃料喷射系统的混合管的第二类型的示意图；图12是沿着适用于图1到4d的燃料喷射系统的燃料输送喷嘴剖取的剖视图；图13是图14的燃料输送喷嘴的剖视图；图14是包括穿孔板的混合装置的图；图15是用于向下喷射的喷射器的混合装置的示意图，该混合装置包括多个穿孔 板；图16是适用于图1和10的燃料喷射系统的燃料喷射器的剖视图；图17是适合与图12的混合管一起使用的燃料喷射器的剖视图；图18是由第一组叠盘形成的混合室的立体图；图19a、19b和19c示出用于图18的叠盘的顶部盘和底部盘的类型的盘；图20a、20b和20c示出用于图18的叠盘的中间盘的类型的盘；图21a、21b和21c示出用于图18的叠盘的中间盘的类型的盘；图22是由第二组叠盘形成的混合室的立体图；图23a、23b和23c示出用于图22的叠盘的中间盘的类型的盘；图24a、24b和24c示出用于图22的叠盘的顶部盘和底部盘的类型的盘。
具体实施例方式图1示出的内燃机具有可变容积的燃烧室10，燃烧室10由在气缸12内往复运动 的活塞11所限定。活塞11通过连杆13与曲轴14连接。提升阀15是排气阀，控制燃烧气体从燃烧 室10流出至排气通道16。阀15通过凸轮轴(未示出)上的凸轮打开，该凸轮轴与曲轴14 连接并随曲轴14 一起转动。阀15通过阀弹簧(未示出)关闭，该阀弹簧将阀偏压成抵靠 其阀座。提升阀17是进气阀，控制从进气通道18充入燃烧室10的燃料/空气流。阀17 通过前述凸轮轴上的凸轮打开，并通过阀弹簧(未示出)关闭。本发明的燃料喷射系统包括GB 2421543中所描述的类型的燃料喷射器20。该喷射器20被附接到节流阀体22的发动机控制单元(ECU) 21控制。蝶形进气节流阀23枢转 安装在节流阀体22上，以对流过进气通道18的空气流进行节流。传感器24向E⑶21提 供节流阀位置的信号，该ECU 21也接收其他信号，例如曲轴位置信号和/或来自测量进气 通道18中空气压力的压力传感器的信号。节流阀体22中结合有进气通道截面积变窄的文 丘里管25，文丘里管25引起流过进气通道18的气流速度局部增大和相应的局部压力变小。 喷射器20将燃料输送到混合管26，燃料从混合管26通过燃料输送喷嘴27被输送到文丘里 管25，燃料被携带到来自旁路通道28通过混合管26进入文丘里管25的空气中。下文将对 此进行更详细的描述。图2示出燃料喷射器20将燃料输送到混合管26的混合室和累积室30。这在图5 中更详细地示出。混合管26位于节流阀体22中限定的腔室31内，两个橡胶0型环32、33 设置在混合管26和环绕腔室31之间以提供流体密封，分别防止燃料沿喷嘴27的外部流到 文丘里管25并防止燃料流过喷射器20。进气通道28朝腔室31开口，将空气从大气绕过节流阀23输送到腔室31。作为图3示出的替代性实施方式，旁路通道28可以与排气再循环通道40连接，使得已燃气体可以通过旁路通道28输送到腔室41。热的已燃气体会有助于 燃料蒸发。需要隔热部件来防止热量从热排气传到供给至喷射器的冷的燃料，但是这可以 通过小心的定位各个通道来实现。图5、6、7、8和9详细示出了混合管26。混合管26具有4列孔，每列4个；图8示 出了两个孔列50、51。图6中示出了孔列40的孔60、61、62、63。四个孔列的孔允许空气从 腔室31流入混合室30。孔列60、61、62、63环绕混合管的下部圆柱形壁55以90°的间隔 设置。图7的剖视图示出了三个间隔开的孔列50、51、52，图9的剖视图示出了全部四个孔 列50、51、52、53。燃料输送喷嘴27远离乳胶管的下部延伸；喷嘴27比壁55的直径小，喷嘴 27内的内部通道59比室30的直径小。呈槽90形式的输送孔设置在喷嘴27的远端(远离 室30)，燃料和空气通过该槽被输送到文丘里管25。槽90是细长的，与喷嘴27的中心轴线 91平行对齐。在壁55上设置有在轴向上间隔开的两对对齐的孔。第一对中的一个孔110和第 二对中的一个孔111如图7所示。这允许两根杆120、121穿过室30延伸设置，如图9所 示；从图9看，杆120、121互相成直角延伸。在图5中也能部分看到两根杆120、121。因而 当喷射器20将燃料输送到室30时，两根杆120、121防止燃料立即流过混合室30并流出喷 嘴90，相反，这两根杆确保燃料在混合室30内累积，以便随后被携带在流过旁路通道28的 空气中。图4a到4d示出了燃料喷射系统的操作。图4a和4b示出了节流阀部分的操作； 节流阀23被转动以部分关闭进气通道18。图4a示出了当进气阀17关闭时的状态。当该 阀关闭时，喷射器20用来将燃料输送到混合室30内，如图所示填充混合室30(如果需要， 当进气阀17打开时喷射器20可以继续喷射燃料)。四个孔列50、51、52、53的孔的尺寸被 设置为使得燃料的表面张力将防止燃料通过孔从混合室30流出。在图4b中，进气阀17已 经打开，通过活塞11的向下运动将空气吸入燃烧室内。空气流经节流阀23通过进气通道 18被吸入。流过节流阀23的空气在节流阀23下游产生低气压。这使得空气从旁路通道 28穿过腔室31，通过乳胶管22从喷嘴27流出。从旁路通道28吸入的空气在流过乳胶管 30时将携带混合管30中的燃料。这将产生燃料和空气的混合物，混合物随后被输送到文丘 里管25的充入空气中，并在空气中被雾化，该燃料/空气充料随后被输送到燃烧室10中用 于燃烧。图4c和4d示出了全负荷下的操作节流阀23被转动成大开状态。图4c示出了 进气阀17关闭时的状态。当阀17关闭时，喷射器20将燃料输送到乳胶管的室30，如图所 示填充室30 (当进气阀17打开时，喷射器可以继续输送燃料)。在图4d，进气阀17已经打 开，活塞11通过进气通道17将空气吸入燃烧室10内。由于节流阀23大开，它对空气流几 乎没有阻力，所以其本身不会引起节流阀23的下游压力降低。相反，流过进气通道18的快 速空气流在发动机高转速/负荷时引起文丘里管25处的压降。该压降将空气从旁路通道 28通过混合管26和输送喷嘴27吸入进气通道18。流过混合管26的空气携带有混合室30 中的燃料，并把燃料输送到进气通道18。流过混合室30的空气形成乳液，使得输送到进气 通道18及燃烧室16的燃料获得良好雾化。具体参考图1描述的实施方式例如在四冲程发动机内将汽油燃料输送到混合室与空气混合。在二冲程发动机中，燃料和二冲程润滑油都需要与空气混合，然后该混合物通常被输送到曲轴箱，从曲轴箱通过输送通道输送到燃烧室。图10示出了两个喷射器9000和 9001的设置，这两个喷射器都把液体输送到前述类型的混合管9002中，接着通过喷嘴9003 把液体输送进节流阀9005下游的进气通道9004。第一喷射器9000把汽油燃料输送到混合 管9002中的混合室9005内。第二喷射器9001把二冲程润滑油输送到混合室9005。由图 10可看出，喷射器9000浸没在由汽油容器9007提供的汽油9006中，该汽油容器通过管道 9008与燃料供应管(未示出)连接，该燃料供应管与燃料箱(也未示出)连接，燃料将从 燃料箱开始通过重力自流流入汽油容器内，或通过小型燃料泵泵送到汽油容器内，燃料泵 例如是通过在节流阀9005下游周期性产生的真空所驱动的隔膜泵。还可以看出，第二喷射 器9001浸没在润滑油容器9009中的二冲程润滑油9008内，该润滑油容器9009通过管道 9010与润滑油供应管(未示出)连接，该润滑油供应管与油箱(也未示出)连接，润滑油将 通过重力自流从油箱流到润滑油容器9009内，或通过小型油泵泵送到润滑油容器9009内， 油泵例如是通过在节流阀9005下游周期性产生的真空所驱动的隔膜泵。喷射器9000和9001输送到混合室9005的润滑油和燃料以上述方式被流过旁路 通道9011的旁路空气所携带。喷嘴9003输送的燃料、润滑油和空气的混合物与流进进气 通道9004的充入空气混合，并被输送到曲轴箱9012，从曲轴箱9012经过输送通道9014被 输送到燃烧室9013 (活塞9015的往复运动周期性地把燃料、空气和润滑油的新鲜充料吸入 曲轴箱9012内，然后从曲轴箱9012排出该混合物)。阀9016防止曲轴箱9012中的燃料、 空气和润滑油的混合物流回节流阀9005而不是流过输送通道9014。将润滑油和燃料都输送至混合室比现有系统具有更好的润滑效率，现有系统将润 滑油直接喷入进气通道，通过化油器下游的燃料/空气充料从通道壁面获取润滑油。润滑 油的雾化和混合确保其在充入空气中更均勻地散布，更好地润湿需要较少润滑油的部件， 这会导致发动机更清洁的排放。可以响应于发动机需求，通过控制喷射器9001在每个发动 机循环(或多个发动机循环)中的操作次数来小心地控制润滑油的散布量。因此与标准的 二冲程发动机相比，润滑油消耗量和发动机排放都得以改善，在标准的二冲程发动机中，润 滑油被直接喷入化油器下游的进气通道，通过进气空气从壁面获取润滑油。本发明在把润 滑油输送进充入空气前预先混合润滑油和空气。虽然汽油的蒸发是个问题并且喷射器9000理想上被冷却或与发动机中的热源隔 离，但是二冲程发动机润滑油的蒸发不是问题，实际上润滑油一定程度地受热是有利的。二 冲程发动机的润滑油不需要蒸发控制机构。上述实施方式具有布置成将汽油燃料垂直向上输送到文丘里管25内的喷射器 20、9000。但是，也可以期望把汽油喷射器设置为将燃料垂直向下或横向输送到文丘里管25 内。前述设计必须被修改以防止燃料在重力作用下从混合管的混合室内流出。图11中示 出了一种可能的修改，其中喷射器1020被定向为将燃料垂直向下输送进混合管2026的室 1030内；燃料示为1031。混合管1026包括内管1010和外管1011。燃料1031填充管1010 和1011之间所限定的环形腔。管1010和1011上都设有孔列。孔的尺寸(如上所述)使 得燃料的表面张力防止燃料流过孔，直到被流经旁路通道的空气所携带。内管1010和外管 1011是同轴的。内管1010垂直向下地延伸穿过外管1011中的一个孔。内管1010设有输 送喷嘴1027，该输送喷嘴垂直向下地延伸进文丘里管25，并具有开口 1090，燃料在被空气携带时通过该开口分配。对于二冲程发动机，二冲程润滑油的喷射器也可以设置成将润滑 油喷射进混合室1030内。对于燃料雾化的最近研究向申请人表明，使用混合管的效果好于因素雾化。尽管 引入混合管意味着空气流达不到音速，但是已经发现受限制更少的空气流可以更好地携带 输送的燃料。上述混合管中也可以不采用两根杆，而是使用穿孔板或其他挡板。混合管可以曲黄铜或不锈钢制成，这两种材料都耐腐蚀并易于加工。混合管也可以用塑料注塑成型，但是 EGR的热量可能会导致问题。当发动机怠速或起动时，空气流较慢，在这些情况下，例如自发动机被首次转动开 始，混合管可以提供非常好的雾化效果。在多数传统发动机中，燃料被输送到(多个)进气 阀的后面，然后当(多个)进气阀(都)打开时，最初的小环形间隙提供了有助于雾化的燃 料/空气流的受限通道(进气阀的热量也有助于雾化)。但是，在小型发动机(例如由手 动机构起动)中，起动速度不高，而且在起动时没有加热，因此这种传统方式所喷射的燃料 对于燃料和空气的混合来说效果很差。本发明在起动时采用一种特殊机制。在该起动机制 中，所有气流都流经旁路通道28 (节流阀23被关闭)，因此燃料雾化最大化，而且被雾化的 燃料不在冷的进气通道中停留而直接输送到燃烧室10内。在一个替代性起动策略中，除节流阀之外在空气进气通道内还设置第二起动阀。 该起动阀或者完全关闭空气进气通道，或者完全打开该通道。在起动发动机时该起动阀被 关闭，使得所有进气空气通过旁路通道被吸入。一旦发动机起动，就打开起动阀。在起动时空气进气通道不需要完全关闭；该通道也可以通过节流阀和起动阀中的 一个或两个而几乎全部关闭。供给至燃烧室的大多数空气仍将通过旁路通道供给，但是有 一小部分空气流经节流阀。这对于较大排量的发动机来说是有利的，当旁路通道与排气系 统连接来接收再循环的已燃气体时也是有利的。上述燃料输送喷嘴27示出为具有单个输送孔90。但是，通过构造具有多个孔的喷 嘴(如图12和13所示)，装置的性能得以提高。图11示出了一列垂直间隔开的孔6000、 6001、6002、6003和6004，它们设置在燃料输送喷嘴27的面向下游侧上。图13示出了标号 为6010,6011,6012和6013的多个这种孔列设置在喷嘴27的下游侧。图11和12中的箭 头表示流过喷嘴27的空气流方向。以上实施方式采用混合管作为乳化装置，但是申请人认为可以采用替代性的装 置，图14和15示出了实施例。在图14中，前述类型的喷射器7000将燃料向上输送进混合室7001内，混合室 7001限定在设置于在节流阀体7005中限定的腔室7004内的两个板7002和7003之间。每 个板都具有多个孔，这些孔允许空气从旁路通道7006流入混合室7001，然后燃料和空气混 合物通过输送喷嘴7007从混合室7001流出到空气流通道中的文丘里管7008内。喷嘴7007 是节流阀体壁中的孔，而非延伸进文丘里管7008的管。板7002和7003中的孔的尺寸被设 置为使得被输送到混合室7001并停留在混合室7001内的液体燃料在没有旁路气流的情况 下由于表面张力的作用而不会从混合室流出。为了使在压力下被喷射器7000输送至腔室 7001的燃料不直接从喷嘴7007流出，板7003不具有与喷射器7000的出口对齐的任何孔。 相反，板7003确保所喷射的燃料在被旁路空气流携带前被保持在混合室7001内。
图15示出与图14类似的结构，不同的是图15的实施方式中只采用一个带孔板 8000，而没有采用两个板，而且在图15中，燃料被喷射器8002向下喷射进混合室8001，然后 通过喷嘴8003向下输送进文丘里管8004。重力作用将液体燃料保持在上游表面板8000， 直到有旁路空气流经通道8005。像图13 —样，板8000不具有与喷射器8002的出口对齐的 孔。本发明可以采用任何燃料和空气混合装置，该装置包括混合室，燃料通过燃料喷 射器被输送到该混合室内，随后燃料与旁路气流混合，以形成燃料和空气的混合物，然后混 合物被输送至燃烧室。采用混合室产生的良好雾化允许采用可替代的燃料，例如煤油、柴油和混合燃料 (例如与乙醇混合)。可以采用两个不同的喷射器将两种不同的燃料喷射进公共的混合室， 用于使燃料在被输送到进气通道中的充入空气之前与空气预混合，两种不同的燃料例如是 汽油和乙醇。在上述实施方式中，燃料喷射系统方便地设置成可从发动机拆卸的单元的形式， 该单元包括安装在该单元中的具有节流阀23的节流阀体22 ；—体形成在该单元中的旁路 通道28和旁路腔室31 ；位于旁路腔室31中的混合管26 ；以及作为整体附接到节流阀体22 的燃料喷射器20和相关的电子装置21。这样容易维修/换件，还有利于将燃料喷射系统结 合在现有的发动机设计中。图16示出了适用于图1、2_5和10的燃料喷射系统的燃料喷射器1600，图中的喷 射器作为20、9000或9001中的任何一个或全部。喷射器1600包括具有单向入口阀1602 的燃料入口 1601，单向入口阀1602用于控制燃料从燃料入口 1601流入可变容积的泵腔室 1603。燃料喷射器还包括燃料出口 1610，燃料通过该燃料出口从喷射器分配，该喷射器在出 口处设有单向出口阀1611。活塞1604可在壳体1605内滑动，以与壳体1605 —起限定可变 容积泵腔室1603。弹簧1606将活塞1604偏压到使腔室1603具有最小容积的位置。电力 线圈1607围绕活塞1604，并且能产生将活塞向下吸引到使腔室1607具有最大容积的位置 的场，如图所示。活塞1604可在两个止挡端部1608和1609之间运动，这两个止挡端部为 活塞限定固定的行程距离Xd，从而限定出固定的活塞排量。在喷射器1600的各个操作中， 设定距离Xd是横向的，因此从腔室1603分配设定的恒定不变量。在每个操作循环中输送 到发动机的燃料总量不随着在喷射器每次操作中分配的量的变化而变化，而是只受每个发 动机循环中喷射器的操作次数的控制。在喷射器的每次操作中，活塞1604在线圈1601产生的场的作用下移动，通过单向 入口阀1602将燃料(或润滑油)从入口 1601吸入泵送室1603。活塞1604最终撞击止挡 端部1609，完成燃料(或润滑油)的引入。然后所产生的场消失，活塞1608在弹簧1606的 作用下移动，从而通过单向出口阀1611将燃料(或润滑油)从泵送室1603排出出口 1610。 单向入口阀1602防止将燃料(或润滑油)从泵送室1603排出到入口 1601，类似地，单向出 口阀1611防止燃料或润滑油从出口 1610被吸入室1603。图17示出图16中的喷射器倒置而用于在图12的布置中操作。在图17中可以看到燃料入口 1701 ；单向入口阀1702 ；泵送室1703 ；燃料出口 1704 ；单向出口阀1705 ；在气 缸1707中往复运动的活塞1706 ；偏压弹簧1708 ；以及具有相关护铁(back iron) 1710的电 力线圈1709。该喷射器的工作方式与图16的喷射器相同，但是是向下而不是向上输送液体。泵送室1607和1703的形状都是截头锥形，以改进流体从泵送室到出口 1610、1704
的流动。图18到21c示出了混合室1800的另一种变型，该变型可用来替换图1至5中任 一个的混合管26，由多个叠盘形成。图18中示出完整的叠盘1800的端视图，该叠盘由多 个堆叠的盘形成，包括夹着多个中间盘的两个端部板1801和1802，中间盘包括第一类型的 中间盘1803-1807和第二类型的中间盘1808-1811。盘1803-1806均被夹在第二类型的盘 1808-1811的两个盘之间，或夹在第二类型的盘1808-1811的一个盘和一个端部板1801、 1802之间。图19a、19b和19c示出了端部板1801、1802(彼此相同)中的一个。图示出的板 1802是具有孔1812和一对定位孔1813、1814的圆盘，孔1812用作燃料入口或燃料出口，定 位孔1813、1814允许板堆叠在柱上或通过螺栓固定。图20a、20b和20c示出多个中间板1803-1807中的一个。该中间板具有第一槽 1815和第二槽1817，第一槽将第一圆孔1816和盘的外部相连接，第二槽将第一孔1817与 更大的第二圆孔1818相连接。从图18可见，槽1815提供了用于叠盘的空气入口。槽1815 的尺寸被设置为使得燃料(或润滑油)的表面张力防止燃料从槽1815流出。所述中间板 还具有一对定位孔1819、1820，定位孔允许板堆叠在柱上或通过螺栓固定。图21a、21b和21c示出多个中间板1808-1811中的一个。该中间板具有两个尺寸 相同的圆孔1821、1822，所述圆孔在使用中与多个板1803-1807中的相邻抵接板的孔1816 和1818对齐。还提供有两个定位孔1823和1824，定位孔允许板堆叠在柱上或通过螺栓固 定。当这些板都被组装好时形成两个通道。一个通道通过将板1803-1807的孔1816与 板1808-1811的孔1821对齐形成；该通道在叠盘的底部开口以通过叠盘底部的端部板上的 孔1812接收来自喷射器的燃料。另一个通道通过板1803-1807的孔1818与板1808-1811 的孔1822对齐形成。该通道通过叠盘顶部的端部板中的孔1812朝叠盘外部开口，燃料和 空气的混合物可通过该通道输送到叠盘的外部。在使用中，该叠盘在部分由孔1816形成的通道内接收燃料。这样首先通过表面张 力防止燃料流过槽1815和1817。然后旁路空气流过槽1815，携带部分由孔1811限定的通 道中的燃料，燃料/空气混合物将通过槽1817输送到部分由孔1818形成的通道，从该通道 例如通过喷嘴被输送至进气通道内的充入空气。孔1821和1822与孔1816和1818的直径不同，对孔1821和1822直径的选择应 考虑到通过增大空气湍流来促进燃料和空气的混合。而且对燃料和空气流提供更大的表面 积，这意味着有更大的热传递。有利的是，叠盘和与之相连的喷射器具有热耦合，使得热量 从喷射器传递到燃料和空气流，从而有利地加热燃料/空气混合物以促进雾化，并且有利 地冷却喷射器以限制喷射器内燃料不期望的蒸发。在这点上，叠盘将靠近喷射器安装以使 热传递最大化。图22、图23a至23c和图24a至24c示出是叠板的变型。图22的叠盘2200由多 个板2300形成，如图23a至23c所示，多个板2300被夹在两个端部板2400之间，如图24a 至24c所示。多个板2300 —个堆叠在另一个上，其间不插入板2400，一个板2300的定向相对于下方和/或上方的板2300倒置，使得一个板的孔2309与上方和/或下方紧邻的板中的孔2303对齐。因此形成了用于接收燃料或润滑油的两个通道，这两个通道都与中央通道 连通，用于输送空气燃料混合物和/或润滑油_例如，一个通道接收燃料，另一个通道接收 润滑油，或者一个通道接收汽油，另一个通道接收乙醇。狭缝2303允许旁路空气从叠盘外 部流向每个通道，然后狭缝2304允许燃料或润滑油与空气混合以向上流到由孔2302限定 的中央通道。狭缝2303和2304的尺寸被设置为在没有空气流的情况下防止燃料或润滑油 从通道流出，燃料或润滑油的表面张力防止这种情况发生。 多个盘2300还设有与多个盘2400上的流动孔2405-2408对齐的流动孔 2305-2308，并提供用于燃料的流动通道。燃料可以通过这些通道流到燃料喷射器，并通过 从叠盘流出的燃料空气混合物的热传递冷却_燃料/空气混合物中的燃料蒸发具有冷却效 果。供给燃料喷射器的燃料有利地被冷却以限制蒸发。
权利要求
一种内燃机，该内燃机包括可变容积的燃烧室；用于将空气供应给所述燃烧室的空气进气通道；设置于所述空气进气通道中的节流阀，该节流阀用于对流过所述空气进气通道的空气流节流；旁路通道，该旁路通道绕过所述节流阀，空气和/或再循环废气通过该旁路通道和位于所述节流阀下游的输送出口被供应给所述进气通道；燃料喷射器；以及燃料和空气混合装置，该燃料和空气混合装置包括旁路流动室和混合室，所述旁路流动室连接到所述旁路通道，所述混合室位于所述旁路流动室内，其中所述燃料喷射器将燃料输送到所述混合室内；并且所述旁路通道与所述燃料和空气混合装置连接，使得流过所述旁路通道的空气或再循环废气流过所述混合室装置，携带所述混合室内的燃料，产生的混合物通过所述输送出口从所述混合室装置输送到所述进气通道。
2.如权利要求1所述的内燃机，其中所述混合室部分地由设有多个入口孔的表面限 定，空气/再循环气体通过所述入口孔可以从所述旁路室被吸入所述混合室，所述入口孔 的尺寸被设置为使得燃料的表面张力阻止燃料从所述混合室通过所述入口孔流出到所述 旁路流动室。
3.如权利要求1或2所述的内燃机，其中所述混合室部分地由设有多个出口孔的表面 限定，燃料和空气/再循环气体的混合物可以通过所述出口孔从所述混合室吸出，所述出 口孔的尺寸被设置为使得燃料的表面张力阻止燃料从所述混合室通过所述出口孔流出到 所述输送出口。
4.如权利要求1到3中任一项所述的内燃机，其中所述燃料喷射器用作容积泵，并且包括燃料室；允许从燃料入口流入所述燃料室的单向入口阀；允许燃料从所述燃料室流出到所述混合室的单向出口阀；活塞；电力线圈；以及弹簧；其中所述活塞在所述线圈和所述弹簧施加的力的影响下移动，从而顺序地将燃料吸入所述 燃料室和从所述燃料室排出，在每个活塞冲程中，所述活塞在两个固定的止挡端部之间往 复运动，使得所述活塞扫过的所述燃料室的容积在所述燃料喷射器的每次操作中都恒定。
5.如权利要求1到4中任一项所述的内燃机，其中在所述混合室中设置流体阻挡部，以 防止所述燃料喷射器喷射的燃料直接通过所述混合室流到所述燃料输送出口，由此所述燃 料喷射器输送的燃料可以在所述混合室内累积，以随后被携带在旁路空气或旁路再循环气 体的气流中。
6.如权利要求4所述的内燃机，其中所述混合室设置在管中。
7.如权利要求6所述的内燃机，其中所述流体阻挡部包括横穿所述管延伸的多个杆。
8.如权利要求1到5中任一项所述的内燃机，其中所述混合室至少部分地由一个或更 多个带孔板形成。
9.如权利要求8所述的内燃机，其中所述燃料喷射器将燃料输送到所述板或所述板中 的一个的表面上，相关的板具有与所述燃料喷射器的出口对齐的部分，该部分上没有孔。
10.如权利要求8所述的内燃机，其中所述混合室由一叠板限定，该叠板包括多个具有 孔的带孔板，所述孔在所述叠板中限定多个穿过所述叠板延伸的通道，所述通道包括第一 通道，该第一通道通过设置在所述叠板中的至少一些板上的多个第一狭缝与所述旁路流动 室连接，所述狭缝提供了所述混合室的所述入口孔；以及第二通道，该第二通道通过设置在 所述叠板中的至少一些板上的多个第二狭缝连接到所述第一通道，所述第二通道与所述输 送出口连接。
11.如权利要求10所述的内燃机，其中相邻盘的对齐孔中的至少一些孔具有不同的尺寸。
12.如权利要求10或11所述的内燃机，其中所述叠板与所述燃料喷射器热耦合。
13.如权利要求10到12中任一项所述的内燃机，其中，所述带孔板包括附加的孔，所述 附加的孔对齐以限定穿过所述叠板的燃料流动通道，燃料通过所述燃料流动通道流到所述 燃料喷射器。
14.如权利要求1到4中任一项所述的内燃机，其中所述混合室至少部分地限定在内管和外管之间；所述外管设有所述多个入口孔，空气/再循环气体可通过所述多个入口孔从所述混合 室被吸入所述混合室，所述入口孔的尺寸被设置为使得燃料的表面张力阻止燃料从所述混 合室流出到所述旁路流动室；并且所述内管设有多个孔，在旁路空气/再循环气体流中携带的燃料可通过所述多个孔 流到所述输送出口，所述孔的尺寸被设置为使得在不存在旁路空气/再循环气体流的情况 下，燃料的表面张力阻止燃料从所述混合室流出到所述输送喷嘴。
15.如权利要求14所述的内燃机，其中所述燃料喷射器将燃料垂直向下或横向地输送 进所述混合室。
16.如权利要求15所述的内燃机，其中所述燃料输送出口是喷嘴，该喷嘴垂直向下或 横向地延伸进所述空气进气通道。
17.如上述权利要求中任一项所述的内燃机，该内燃机包括位于所述空气进气通道中 的文丘里管，其中所述输送出口将燃料输送到所述文丘里管，由此通过所述文丘里管的空 气流引起的任何压降会将空气或再循环气体从所述旁路通道通过所述混合室装置吸入。
18.如上述权利要求中任一项所述的内燃机，该内燃机还包括润滑油喷射器，该润滑油 喷射器将润滑油输送到所述混合室，润滑油被流过的气体携带，从而与燃料和空气或再循 环废气混合。
19.如权利要求18所述的内燃机，其中所述润滑油喷射器用作容积泵，包括泵送室；允许润滑油从润滑油入口流入所述泵送室的单向入口阀；允许润滑油从所述泵送室流出到所述混合室的单向出口阀；活塞；电力线圈；以及 弹簧；其中所述活塞在所述线圈和所述弹簧施加的力的作用下移动，从而顺序地将润滑油吸入所 述泵送室和从所述泵送室排出，在每个活塞冲程中，所述活塞在两个固定的止挡端部之间 往复运动，使得所述活塞扫过的所述泵送室的容积在所述润滑油喷射器的每次操作中都恒定。
20.如上述权利要求中任一项所述的内燃机，其中所述燃料喷射器将第一类型的燃料 输送到所述混合室，并且设置了第二燃料喷射器，该第二燃料喷射器将第二类型的燃料输 送到所述混合室，使所述第二类型的燃料被所述旁路空气或再循环废气流携带，从而与所 述第一类型的燃料和所述旁路空气或气体混合。
21.如权利要求20所述的内燃机，其中所述第二燃料喷射器包括 泵送室；允许所述第二类型的燃料从燃料入口流入所述泵送室的单向入口阀； 允许燃料从所述泵送室流出到所述混合室的单向出口阀；活塞；电力线圈；以及 弹簧；其中所述活塞在所述线圈和所述弹簧施加的力的作用下移动，从而顺序地将燃料吸入所述 泵送室和从所述泵送室排出，在每个活塞冲程中，所述活塞在两个固定的止挡端部之间往 复运动，使得所述活塞扫过的所述燃料室的容积在所述第二燃料喷射器的每次操作中都恒定。
22.—种操作如上述权利要求中任一项所述的内燃机的方法，其中，在起动所述内燃机 时，所述节流阀被完全关闭，使得吸入所述燃烧室的全部或几乎全部空气被通过所述旁路 通道经由所述混合室装置吸入。
23.一种操作如权利要求1至21中任一项所述的内燃机的方法，其中，在起动所述内燃 机时，利用起动阀来几乎完全关闭或完全关闭所述空气进气通道，使得吸入所述燃烧室的 全部或几乎全部空气被通过所述旁路通道经由所述混合室吸入。
全文摘要
参见图1，本发明提供了一种内燃机，该内燃机包括可变容积的燃烧室(10)、空气进气通道(18)、节流阀(23)、绕过节流阀(23)的旁路通道(28)，空气和/或再循环废气利用该旁路通道经过位于节流阀(23)下游的输送喷嘴(27)被供应给进气通道(18)。燃料喷射器(20)将燃料输送到混合室，旁路通道(28)与混合室连接，使得流过旁路室的空气或再循环废气携带混合室内的燃料，产生的混合物通过输送喷嘴(27)输送到进气通道(18)。
文档编号F02M69/04GK101821495SQ200880106740
公开日2010年9月1日 申请日期2008年9月15日 优先权日2007年9月14日
发明者保罗·巴塞洛缪·雷文希尔, 理查德·马修·霍拉汉 申请人:赛昂喷雾有限公司