專利名稱：液體燃料調(diào)節(jié)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體燃料燃燒的領(lǐng)域，更具體地，涉及一種將不飽和溶液形式的調(diào)節(jié) 后燃料供給到高壓燃料泵的共軌燃料直噴系統(tǒng)或組合式噴射器(unit injector)系統(tǒng)，所 述燃料中有例如C02或空氣或氣體混合物的氣體，目的在于實(shí)現(xiàn)燃料在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)或氣 體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，或者具有燃燒室的任何其它設(shè)備的燃燒室中的高度擴(kuò)散。
背景技術(shù)：
公知的是，液體燃料的擴(kuò)散導(dǎo)致該液體燃料的有效表面很大程度上擴(kuò)展，使得燃 料能夠燃燒得更加有效。例如，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒室的小尺寸導(dǎo)致活塞上所噴入燃料 的部分沉積，燃燒室壁在活塞上產(chǎn)生了液體膜。這部分燃料不能完全燃燒并且隨著排氣而 丟失。液體燃料粒子在燃燒室容積上的不均勻分布造成了火焰?zhèn)鞑サ难舆t，降低了燃燒過 程的效率-供給了較少的動(dòng)力。燃料的高度擴(kuò)散將能夠避免這些問題。完全燃燒的燃料供 給了更多的動(dòng)力，燃燒溫度下降，并且隨著排氣溫度的降低，也減少了污染環(huán)境的廢氣(例 如N0X和C02)量。提供液體燃料的擴(kuò)散有許多不同的方式，例如借助于高壓燃料泵饋送的電控燃料 噴射器或者電控直噴單元，它們都包括電控燃料噴射器和專用高壓燃料泵。大多數(shù)著名 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造商所設(shè)計(jì)的燃料直噴系統(tǒng)的領(lǐng)域中的最新成果已促成了極高壓噴射系統(tǒng) (高達(dá)2400巴)的開發(fā)。該級(jí)別的壓力提供了非常精細(xì)的燃料擴(kuò)散，因而確保了內(nèi)燃機(jī)的 顯著提高的效率。但是即使那些系統(tǒng)也沒有擺脫上面提及的缺點(diǎn)。而且，這種級(jí)別的燃料 壓縮需要更加先進(jìn)的制造技術(shù)、更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)和受過良好訓(xùn)練的內(nèi)燃機(jī)維護(hù)人員。所有 這些意味著更加昂貴的最終產(chǎn)品-汽車、柴油發(fā)電機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。存在已知的嘗試，通過在高壓下將某些氣體(例如空氣或C02或氣體混合物)溶 解在氣體燃料中，隨后將該溶液噴入燃燒室內(nèi)，來擴(kuò)散燃料。當(dāng)噴入到壓力低于溶液中壓力 的燃燒室內(nèi)時(shí)，溶解的氣體猛烈地從溶液中釋放出來，從而提供了非常精細(xì)和一致的液體 燃料的擴(kuò)散。在該背景下，參照現(xiàn)有技術(shù)的專利文獻(xiàn)，例如美國專利No. 4，596，210 ； 6，273，072 ；和US 7,011,048 B2。這些專利描述了提供可實(shí)現(xiàn)上述效果的設(shè)備和方法。例如，共同轉(zhuǎn)讓的專利US 7,011,048 B2描述了一種燃料改進(jìn)系統(tǒng)(fuel modification system)，其具體包括一種借助于高度顯現(xiàn)的吸收表面來促成液體燃料中 的氣體溶解的設(shè)備，所述吸收表面是由放置在該目標(biāo)容器的特別設(shè)計(jì)中的波狀填入物 (corrugated insert)來建立的。因?yàn)樵撊萜髦袦?zhǔn)備好的溶液原來是飽和的，所以在那之 后借助于高壓泵而對(duì)其進(jìn)行了壓縮，以防止該溶液在通往燃燒室的路徑上出現(xiàn)氣泡。出于 相同的目的，該燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)(fuel conditioning system)配備有冷卻設(shè)備-根據(jù)亨利定 律，當(dāng)壓力增加并且溫度下降時(shí)，飽和點(diǎn)(氣體/液體溶液中氣體的最大濃度)升高。如上所述，所述實(shí)施方式需要特別設(shè)計(jì)的設(shè)備，該設(shè)備應(yīng)該在某個(gè)參數(shù)范圍內(nèi)工 作(燃料的層流流量以及氣體和燃料的某個(gè)壓力)，以提供液體燃料中氣體的適當(dāng)溶解，并且同時(shí)，氣體和液體燃料應(yīng)該具有供燃燒室饋送系統(tǒng)正常工作的某些參數(shù)。困難在于要同 時(shí)滿足這兩個(gè)要求。實(shí)驗(yàn)證明，可使用不太復(fù)雜的系統(tǒng)來提供前述擴(kuò)散過程的符合要求的實(shí)現(xiàn)。這在 將燃料/氣體溶解擴(kuò)散技術(shù)與共軌直噴技術(shù)或組合式噴射器系統(tǒng)技術(shù)組合起來的情況下 尤其成立，因?yàn)楹髢烧咭呀?jīng)配備有高壓燃料泵-所述燃料提供系統(tǒng)中最昂貴的部件之一。 特別需要強(qiáng)調(diào)的是，將這兩種技術(shù)組合在一起使得實(shí)質(zhì)上降低了系統(tǒng)中必需的高壓級(jí)別， 所述系統(tǒng)仍然獲得了燃料的更細(xì)微的擴(kuò)散或者燃燒室中相當(dāng)?shù)娜剂?氣體的溶液，因?yàn)榈?益于從溶液中猛烈散逸出的氣體，以及液體壓力急劇的單獨(dú)下降所造成液體被機(jī)械破壞為 顆粒，擴(kuò)散得以實(shí)現(xiàn)。還可接受的是，脫離燃料冷卻系統(tǒng)，因?yàn)楦邏喝剂媳锰峁┑母邏嚎扇?易地補(bǔ)償液體燃料/氣體溶液中升高的飽和點(diǎn)溫度，并且所述泵可處理從燃料調(diào)節(jié)容器到 泵的路徑上出現(xiàn)的少量氣泡。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服上述缺陷并且對(duì)于將液體/氣體燃料溶 液噴入到燃燒室內(nèi)提供了進(jìn)一步改進(jìn)的方法和裝置。關(guān)于已提出的根據(jù)本發(fā)明的以上和其它目的，提供了一種具有共軌直噴燃料供應(yīng) 系統(tǒng)或者具有組合式噴射器燃料供應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，其包括燃料調(diào)節(jié)容器，安裝了至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴以將燃料射入到所述燃料調(diào)節(jié)容器 中；至少一個(gè)氣體入口，用于將氣體饋送到所述燃料調(diào)節(jié)容器內(nèi)，和液體/氣體燃料溶液液 位傳感器(level sensor)，以保持所述容器中液體/氣體燃料溶液的適當(dāng)液位；氣體源和射流地(fluidically)將氣體源的出口與保持氣壓P2的電控氣壓調(diào)節(jié) 器的入口相連接的氣體管線(gas line)；所述電控氣壓調(diào)節(jié)器和氣體管線射流地將所述電控氣壓調(diào)節(jié)器的氣體出口連接 到所述燃料調(diào)節(jié)容器的氣體入口，以向所述燃料調(diào)節(jié)容器內(nèi)饋送氣體，由此該氣體被溶解 在液體燃料中從而形成了液體/氣體燃料溶液；電控低壓燃料泵和射流地在高于所述氣壓P2的壓力Pi下將所述電控低壓燃料泵 的出口連接到所述燃料調(diào)節(jié)容器的所述至少一個(gè)擴(kuò)散噴嘴的液體燃料供應(yīng)管線；和直噴組合式燃料供應(yīng)系統(tǒng)，用于在超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒室中存在的壓力P4的高 壓P3下將調(diào)節(jié)后燃料饋送到電控燃料噴射器，并且液體燃料供應(yīng)管線射流地將所述燃料調(diào) 節(jié)容器的出口連接到所述電控燃料噴射器的入口 ；或者高壓燃料泵，其用于將壓力升高為超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒室中存在的壓力P4的高 壓P3，并且液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線射流地將所述燃料調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述高 壓燃料泵的入口；共軌和高壓液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線，其射流地將所述高壓燃料泵的出口連 接到所述共軌的入口；電控燃料噴射器，其用于在超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒室中存在的壓力P4的高壓&下 將所述液體/氣體燃料溶液噴射到所述燃燒室內(nèi)，并且高壓液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線 射流地將所述共軌的多個(gè)出口連接到所述電控燃料噴射器的入口 ；和電控系統(tǒng)，其用于提供所有電控設(shè)備的操作的適時(shí)開始和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最大燃料效率。根據(jù)本發(fā)明的另外特征，燃料壓力P1被設(shè)置為高于氣壓P2,以確保足以實(shí)現(xiàn)所述 噴嘴對(duì)液體/氣體燃料溶液的滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降。關(guān)于已提出的根據(jù)本發(fā)明的以上和其它目的，還提供了一種調(diào)節(jié)燃料并將調(diào)節(jié)后 燃料供應(yīng)到燃燒過程的方法，所述方法包括以下步驟提供用于燃料調(diào)節(jié)的容器，該容器具有殼體、至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴、氣體入口、 調(diào)節(jié)后燃料出口、用于記錄該容器中的調(diào)節(jié)后燃料的液位至少一個(gè)液位傳感器；在高于適當(dāng)氣壓&的相對(duì)高壓P1下將液體燃料饋送到所述容器內(nèi)，由此在所述噴 嘴處設(shè)定了足以滿意地?cái)U(kuò)散燃料的壓力下降，以及將流過所述噴嘴的燃料流量設(shè)定為足以 按照不低于燃燒室燃燒燃料的速率來填充所述容器；在所述容器中進(jìn)行燃料調(diào)節(jié)的過程中在氣壓P2下通過所述氣體入口將至少一種 氣體饋送到所述容器內(nèi)，并將調(diào)節(jié)后燃料饋送到高壓燃料泵內(nèi)并進(jìn)一步饋送到所述燃燒室 內(nèi)；以及在從所述傳感器接收到指示所述容器中的調(diào)節(jié)后燃料的低液位的信號(hào)時(shí)調(diào)節(jié)更 多的燃料并且用燃料填充所述容器，而當(dāng)從所述傳感器接收到指示所述容器中的調(diào)節(jié)后燃 料的高液位的信號(hào)時(shí)，自動(dòng)切換為停止填充。根據(jù)本發(fā)明的附加特征，燃料壓力P1被設(shè)置為高于氣壓P2,以提供足以得到噴嘴 對(duì)液體燃料的滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降。根據(jù)本發(fā)明的另外特征，溶液中的氣體濃度水平超過了噴射時(shí)燃燒室中存在的用 于調(diào)節(jié)的溶液飽和水平。關(guān)于已提出的根據(jù)本發(fā)明的以上和其它的目的，還提供了 一種內(nèi)燃機(jī)燃料供應(yīng)系 統(tǒng)，包括用于噴入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的燃料噴射系統(tǒng)、燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)燃料供應(yīng)系 統(tǒng)包括用于燃料調(diào)節(jié)的容器，所述容器具有殼體和安裝在其中的至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴 以及氣體入口；燃料出口和用于所述容器中的調(diào)節(jié)后燃料的高低液位控制的液位控制傳感器；低壓泵，用于在低壓下將液體燃料流提供到安裝在所述燃料調(diào)節(jié)容器中的至少一 個(gè)擴(kuò)散噴嘴，所述壓力被設(shè)置為高于所述容器中氣壓的水平，以提供足以由所述噴嘴對(duì)燃 料進(jìn)行滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降；和組合式噴射器燃料供應(yīng)系統(tǒng)，用于在超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒室中存在的壓力P4的 高壓P3下將調(diào)節(jié)后燃料饋送到電控燃料噴射器，和液體燃料供應(yīng)管線，其射流地將所述燃 料調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述組合式噴射器燃料供應(yīng)管線的入口 ；或者高壓泵，用于在高于燃燒時(shí)燃燒室中的壓力水平的壓力下將液體/氣體燃料溶液 饋送到所述燃燒室內(nèi)；管道電路，其射流地互聯(lián)所述系統(tǒng)的各個(gè)部件；和電控系統(tǒng)，用于提供所有電控設(shè)備的操作的適時(shí)開始和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最大燃料效率。提供了一種具有包括燃料供應(yīng)箱、低壓燃料泵、燃料調(diào)節(jié)容器和高壓燃料泵的共 軌直噴燃料供應(yīng)系統(tǒng)，或者包括燃料供應(yīng)箱、低壓燃料泵和燃料調(diào)節(jié)容器的直噴組合式燃
6料供應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，以及壓縮器(用于空氣)或者氣體供應(yīng)箱(用于空氣、氧氣、0)2、氣 體混合物)和射流地連接上述全部的管道系統(tǒng)。該燃料調(diào)節(jié)容器配備有用于對(duì)通過低壓燃 料泵從燃料箱遞送到燃料調(diào)節(jié)容器的加壓燃料進(jìn)行擴(kuò)散的至少一個(gè)噴嘴，并且配備有調(diào)節(jié) 后燃料液位控制傳感器。該燃料調(diào)節(jié)容器還配備有位于燃料調(diào)節(jié)容器上部的氣體入口和位 于燃料調(diào)節(jié)容器下部的調(diào)節(jié)后燃料出口。氣體提供源_氣體箱(例如用于空氣或CO2或氣 體混合物)或者壓縮器(用于空氣)配備有壓力調(diào)節(jié)器，以便能夠控制供應(yīng)到燃料調(diào)節(jié)容 器的氣體的壓力。為了實(shí)現(xiàn)最大燃料效率，電控系統(tǒng)提供了所有電控設(shè)備的操作的適時(shí)開 始和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化。再次總結(jié)這種新穎的燃料調(diào)節(jié)方法適用于共軌直噴或組合式噴射器系統(tǒng)。為了 燃燒室中的更高效率的燃燒而調(diào)節(jié)液體燃料。調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括用于燃料調(diào)節(jié)的燃料容器、被 安裝用于排出到燃料調(diào)節(jié)容器的至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴、位于容器中的至少一個(gè)氣體入口 和至少一個(gè)調(diào)節(jié)后燃料出口。液位傳感器指示燃料調(diào)節(jié)容器中的調(diào)節(jié)后燃料的液位。氣 體源將氣體饋送到燃料調(diào)節(jié)容器中，在那里氣體被溶解在液體燃料中從而形成液體/氣體 燃料溶液。低壓燃料泵和液體燃料供應(yīng)管線在高于氣壓P2的壓力P1下將液體燃料從燃料 箱供給到燃料容器的至少一個(gè)擴(kuò)散噴嘴。高壓燃料泵將液體燃料/氣體溶液饋送到共軌內(nèi) 并進(jìn)一步饋送到位于燃燒室中的電控燃料噴射器內(nèi)，從而提供了高于燃燒時(shí)燃燒室內(nèi)壓力 P5的壓力P4。控制單元連接到燃料系統(tǒng)的所有電控設(shè)備，以確保所有這些設(shè)備的操作的適 時(shí)開始和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化，從而提供最大燃料效率。燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可用于將準(zhǔn)備好的液體燃料 /氣體溶液饋送到直噴組合式燃料供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，其中溶液將被饋送到各個(gè)高壓泵，每個(gè)高壓 泵都向電控燃料噴射器提供高度壓縮的調(diào)節(jié)后燃料。所附權(quán)利要求書中闡述了被認(rèn)為是本發(fā)明的特征的其它特征。盡管這里將本發(fā)明示出和描述為在液體燃料調(diào)節(jié)方法和系統(tǒng)中體現(xiàn)，但是絕不是 要將其限制為示出的細(xì)節(jié)，因?yàn)榭稍诓黄x本發(fā)明的主旨的情況下并且在權(quán)利要求書的等 同物的范圍內(nèi)在對(duì)其進(jìn)行各種修改和結(jié)構(gòu)變化。然而，結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，通過以下對(duì)特定實(shí)施方式的描述，將最好地理解本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)和操作方法，以及其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是具有共軌直噴燃料供應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的圖示；而圖2是具有組合式噴射燃料供應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的圖示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖中的圖1，系統(tǒng)由燃料箱1、燃料過濾器2、低壓燃料泵3組成，低 壓燃料泵3用于通過燃料管線4將液體燃料從燃料箱1遞送到安裝在燃料調(diào)節(jié)容器6中的 至少一個(gè)擴(kuò)散噴嘴5。低壓燃料泵3提供了燃料壓力Pp燃料調(diào)節(jié)容器6中燃料的液位由 傳感器7來控制。壓縮氣體9 (例如空氣、CO2、氧氣、氣體混合物等)的源通過管線10射流 地連接到減壓器11的入口，減壓器11將管線12中減壓器11下游的氣壓控制在水平P2。氣壓P2被設(shè)置為低于低壓燃料泵3按照為噴嘴5提供滿意的工作條件的水平所 建立的燃料壓力P:。燃料在氣體中的擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)了燃料中溶解了足夠量的氣體。
7
管線12還射流地將減壓器11的出口與位于燃料調(diào)節(jié)容器6上部的氣體入口相連 接。位于燃料調(diào)節(jié)容器6下部的出口通過管線13射流地連接到高壓燃料泵14的入口。高 壓燃料泵14的出口通過管線15射流地連接到共軌16的入口，而共軌16的入口通過管線 17射流地連接到內(nèi)燃機(jī)(未示出)的電控燃料噴射器18。存在一種燃料液位控制系統(tǒng)，其 包括安裝在調(diào)節(jié)容器6中的液位控制開關(guān)7，以提供燃料調(diào)節(jié)容器6中液體/氣體燃料溶液 的幾乎固定的液位，由此提供液體/氣體燃料溶液制備的固定調(diào)節(jié)。液體燃料由低壓燃料泵3泵送到調(diào)節(jié)容器6內(nèi)。燃料在調(diào)節(jié)容器6的上部被擴(kuò)散， 在這里壓縮氣體(例如空氣或CO2)通過管線10和12從壓縮氣體箱9 (在使用CO2的情況 下)或空氣壓縮器(未示出)遞送。氣壓P2被設(shè)置為低于低壓燃料泵3所提供的壓力P1, 以便保證噴嘴5的滿意工作條件。將液體燃料擴(kuò)散到調(diào)節(jié)容器6的上部氣體所占的部分 內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致在液體燃料中溶解一定量的氣體。液體燃料中溶解的氣體量特別取決于調(diào)節(jié)容 器6中的壓力P2。在調(diào)節(jié)容器6中安裝了液位控制開關(guān)7以確保燃料調(diào)節(jié)容器6的液體和 氣體填充空間的容積變化微不足道，從而提供對(duì)液體/氣體燃料溶液制備的幾乎固定的調(diào) 節(jié)。制備好的液體/氣體燃料溶液通過管線13被遞送到高壓燃料泵14，在那里它被壓縮到 超過內(nèi)燃機(jī)(未示出)的燃燒室中的壓力P4的壓力P3,并通過高壓燃料管線15進(jìn)一步被 遞送到共軌16。通過各個(gè)高壓管線17射流地連接到共軌16的電控噴射器18在精確的時(shí) 間在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中噴射液體/氣體燃料溶液的精確部分。因?yàn)閲娙胍后w/氣體燃料溶 液中的壓力高于內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的壓力，所以液體/氣體燃料溶液中溶解的氣體猛烈地從 液體中散逸，將溶液分裂成非常小的液體燃料粒子，從而提供了在燃燒室容積上的平均分 布的粒子并且提供了燃燒前緣的快速傳播。因?yàn)橐后w燃料粒子的尺寸非常小，所以它們?cè)?所述粒子可到達(dá)燃燒室壁和內(nèi)燃機(jī)活塞底部之前就燃燒了，否則所述粒子可能造成表面上 的冷卻膜。燃燒的燃料遞送得越快速和越有效，能量就越多，所以產(chǎn)生相同量的能量就花費(fèi) 了更少的燃料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖中的圖2，系統(tǒng)由燃料箱1、燃料過濾器 2、低壓燃料泵3組成，低壓燃料泵3用于通過燃料管線4將液體燃料從燃料箱1遞送到安 裝在燃料調(diào)節(jié)容器6中的至少一個(gè)擴(kuò)散噴嘴5。低壓燃料泵3提供了燃料壓力Pp燃料調(diào) 節(jié)容器6中燃料的液面由傳感器7來控制。壓縮氣體9 (例如空氣或CO2或氣體混合物)的 源通過管線10射流地連接到減壓器11的入口，所述減壓器將管線12中減壓器11下游的 氣壓控制在水平P2。氣壓P2被設(shè)置為低于低壓燃料泵3按照提供噴嘴5的滿意工作條件的水平而建 立的燃料壓力Pi。燃料在氣體中的擴(kuò)散導(dǎo)致燃料中溶解了足夠量的氣體。管線12進(jìn)一步射流地將減壓器11的出口連接到位于燃料調(diào)節(jié)容器6上部中的氣 體入口。位于燃料調(diào)節(jié)容器6底部的出口通過管線13和各個(gè)管線15射流地連接到燃料供 應(yīng)系統(tǒng)的組合式噴射器的入口，用于在超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)燃燒室中存在的壓力P4的高壓P3 下將調(diào)節(jié)后燃料饋送到電控燃料噴射器，并且液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線射流地將所述 燃料調(diào)節(jié)容器的出口連接到燃料供應(yīng)系統(tǒng)的所述組合式噴射器的入口。存在一種燃料液位控制系統(tǒng)，其包括安裝在調(diào)節(jié)容器6中的液位控制開關(guān)7，以提 供燃料調(diào)節(jié)容器6中液體/氣體燃料溶液的幾乎固定的液位并且由此提供對(duì)液體/氣體燃 料溶液制備的固定調(diào)節(jié)。
液體燃料由低壓燃料泵3泵送到調(diào)節(jié)容器6內(nèi)。燃料在調(diào)節(jié)容器6的上部被擴(kuò)散， 在那里壓縮氣體(例如空氣或CO2或氣體混合物)通過管線10和12從壓縮氣體箱9 (在使 用CO2的情況下)或空氣壓縮器(未示出)遞送。氣壓P2被設(shè)置為低于低壓燃料泵3所提 供的壓力P1,以便保證噴嘴5的滿意工作條件。將液體燃料擴(kuò)散到調(diào)節(jié)容器6的上部氣體 所占的部分，導(dǎo)致在液體燃料中溶解了一定量的氣體。液體燃料中溶解的氣體量特別取決 于調(diào)節(jié)容器6中的壓力P2。在調(diào)節(jié)容器6中安裝了液位控制開關(guān)7以確保燃料調(diào)節(jié)容器6 的液體和氣體填充空間的容積變化微不足道，從而提供液體/氣體燃料溶液制備的幾乎固 定的調(diào)節(jié)。制備的液體/氣體燃料溶液被遞送到組合式噴射器，該組合式噴射器包括燃料 供應(yīng)系統(tǒng)的各個(gè)高壓燃料泵14和電控燃料噴射器18，用于在超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室 中存在的壓力P4的高壓P3下將調(diào)節(jié)后燃料饋送到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)。所述電控噴射器18 在精確的時(shí)間在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中噴入液體燃料/氣體溶液的精確部分。因?yàn)閲娙胍后w/氣體燃料溶液中的壓力高于內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的壓力，所以液體溶 液中溶解的氣體猛烈地從液體中散逸，將溶液分裂成非常小的液體燃料粒子，從而提供了 在燃燒室容積上的平均分布的粒子并且提供了燃燒前緣的快速傳播。因?yàn)橐后w燃料粒子的 尺寸非常小，所以它們?cè)谒隽Ｗ涌傻竭_(dá)燃燒室壁和內(nèi)燃機(jī)活塞底部之前就燃燒了，否則 所述粒子可能造成表面上的冷卻膜。燃燒燃料的遞送越快速和越有效，能量就越多，所以產(chǎn) 生相同量的能量就花費(fèi)了更少的燃料。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料調(diào)節(jié)和燃燒室饋送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃料調(diào)節(jié)容器、被安裝用來將燃料排入所述燃料調(diào)節(jié)容器中的至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴，和用于將氣體饋送到所述燃料調(diào)節(jié)容器內(nèi)的至少一個(gè)氣體入口；被配置為保持氣壓P2的電控氣壓調(diào)節(jié)器、氣體源、射流地將所述氣體源的出口與所述氣壓調(diào)節(jié)器的入口相連接的氣體管線，和射流地將所述氣壓調(diào)節(jié)器與所述燃料調(diào)節(jié)容器中的所述至少一個(gè)氣體入口相連接的氣體管線；電控低壓燃料泵，其射流地連接在燃料源與所述至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴之間，所述低壓燃料泵保持了高于所述氣壓P2的燃料壓力P1；并且其中，饋送到所述燃料調(diào)節(jié)容器內(nèi)的氣體溶解在泵送到所述燃料調(diào)節(jié)容器內(nèi)的液體燃料中，從而形成了液體/氣體燃料溶液；用于將壓力升高到超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中存在的壓力P4的高壓P3的高壓燃料泵，以及射流地將所述燃料調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述高壓燃料泵的入口的液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線；燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其用于以液體/氣體燃料溶液的形式將調(diào)節(jié)后燃料從所述高壓燃料泵饋送到電控燃料噴射器，以超過噴射時(shí)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中存在的壓力P4的壓力P3進(jìn)行噴射；以及電控系統(tǒng)，其連接到所述氣壓調(diào)節(jié)器、所述低壓燃料泵和所述電控燃料噴射器，以提供對(duì)這些電控設(shè)備的操作的定時(shí)和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)最大燃料效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括液體/氣體燃料溶液液位傳感器，其被 布置為監(jiān)視所述燃料調(diào)節(jié)容器中的填充液位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液體燃料供應(yīng)管線，其射流地將所述燃料 調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述組合式噴射器燃料供應(yīng)系統(tǒng)的入口 ；和液體/氣體燃料溶液供 應(yīng)管線，其射流地將所述燃料調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述高壓燃料泵的入口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括組合式噴射器燃料供應(yīng) 系統(tǒng)，其用于以超過噴射時(shí)所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中存在的壓力P4的壓力&將調(diào)節(jié)后燃料從 所述燃料調(diào)節(jié)容器饋送到電控燃料噴射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括共軌燃料噴射系統(tǒng)；和 高壓燃料泵，其用于將所述液體/氣體燃料溶液的壓力升高到超過噴射時(shí)所述內(nèi)燃機(jī)的燃 燒室中存在的壓力P4的壓力P3并且用于將所述液體/氣體燃料溶液供應(yīng)到所述共軌燃料 噴射系統(tǒng)；多個(gè)電控燃料噴射器，其用于以壓力P3將所述液體/氣體燃料溶液噴入到所述 燃燒室內(nèi)；和多個(gè)高壓液體/氣體燃料溶液供應(yīng)管線，其射流地將所述共軌的多個(gè)出口連 接到所述電控燃料噴射器的入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料壓力Pi被設(shè)置為高于氣壓P2，以確保足 以由所述噴嘴進(jìn)行滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述高壓燃料泵所提供的液體/氣體燃料溶液壓 力P3被設(shè)置為高于將所述液體/氣體燃料溶液噴入到所述燃燒室中時(shí)所述內(nèi)燃機(jī)的所述 燃燒室中存在的壓力P4。
8.一種對(duì)燃料進(jìn)行調(diào)節(jié)并將調(diào)節(jié)后燃料供應(yīng)給燃燒過程的方法，該方法包括以下步驟(a)提供用于燃料調(diào)節(jié)的容器，該容器具有殼體、至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴、氣體入口、調(diào) 節(jié)后燃料出口、用于指示所述容器中的調(diào)節(jié)后燃料的液位的至少一個(gè)液位傳感器；(b)以高于氣壓P2的相對(duì)高壓Pi將液體燃料饋送到所述容器內(nèi)，由此將所述噴嘴處的 壓力下降設(shè)置為足以對(duì)燃料進(jìn)行滿意擴(kuò)散，并且將流過所述噴嘴的燃料流量設(shè)定為足以按 照不低于燃燒室的燃料消耗速率的速率來填充所述容器；(c)在所述容器中進(jìn)行燃料調(diào)節(jié)的過程中以氣壓P2通過所述氣體入口將至少一種氣 體饋送到所述容器內(nèi)，并且將調(diào)節(jié)后燃料饋送到高壓燃料泵內(nèi)并進(jìn)一步饋送到所述燃燒室 內(nèi)；以及(d)當(dāng)從所述傳感器接收到指示所述容器中的調(diào)節(jié)后燃料的低液位的信號(hào)時(shí)，調(diào)節(jié)更 多的燃料并且用燃料填充所述容器，而當(dāng)從所述傳感器接收到指示所述容器中的調(diào)節(jié)后燃 料的高液位的信號(hào)時(shí)，自動(dòng)切換為停止填充。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法包括以下步驟將所述燃料壓力Pi設(shè)置為高于 所述氣壓P2，以提供足以由所述噴嘴對(duì)液體燃料進(jìn)行滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，溶液中的氣體濃度水平被設(shè)置為超過噴射時(shí)所 述燃燒室中存在的用于調(diào)節(jié)的溶液飽和水平。
11.一種內(nèi)燃機(jī)燃料遞送系統(tǒng)，該內(nèi)燃機(jī)燃料遞送系統(tǒng)包括用于噴入到內(nèi)燃機(jī)的燃燒 室的燃料噴射系統(tǒng)、燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該內(nèi)燃機(jī)燃料遞送系統(tǒng)包括用于進(jìn)行燃料調(diào)節(jié)的容器，所述容器具有殼體和安裝在殼體內(nèi)的至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴 嘴以及氣體入口；燃料出口，和用于所述容器中的調(diào)節(jié)后燃料高低液位控制的傳感器；低壓泵，其用于以低壓將液體燃料流提供到安裝在所述燃料調(diào)節(jié)容器中的至少一個(gè)擴(kuò) 散噴嘴，該壓力被設(shè)置為高于所述容器中的氣壓水平，以提供足以由所述噴嘴對(duì)燃料進(jìn)行 滿意擴(kuò)散的燃料壓力下降；氣缸噴射系統(tǒng)，其包括組合式噴射器燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其用于以超過噴射時(shí)所述內(nèi)燃機(jī)的所述燃燒室中存在的 壓力P4的高壓P3將調(diào)節(jié)后燃料饋送到電控燃料噴射器；和液體燃料供應(yīng)管線，其射流地將 所述燃料調(diào)節(jié)容器的出口連接到所述組合式噴射器燃料供應(yīng)管線的入口 ；或者高壓泵，其用于以高于燃燒時(shí)所述燃燒室中的壓力水平的壓力、借助于多個(gè)電控燃料 噴射器將液體/氣體燃料溶液饋送到燃燒室內(nèi)；電控系統(tǒng)，其用于提供所有電控設(shè)備的操作的定時(shí)開始和時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化從而實(shí)現(xiàn)最大燃料 效率。
全文摘要
一種適用于共軌直噴或組合式噴射器系統(tǒng)的燃料調(diào)節(jié)方法。對(duì)液體燃料進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)燃燒室中的更高效率的燃燒。調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括用于燃料調(diào)節(jié)的燃料調(diào)節(jié)容器(6)、安裝用來釋放到燃料調(diào)節(jié)容器(6)內(nèi)的至少一個(gè)燃料擴(kuò)散噴嘴(5)、至少一個(gè)氣體入口(12)，和位于該容器中的至少一個(gè)調(diào)節(jié)后燃料出口(13)。氣體源(9)將氣體饋送到燃料調(diào)節(jié)容器(6)，在那里氣體溶解在液體燃料中從而形成了液體/氣體燃料溶液。低壓燃料泵(3)和液體燃料供應(yīng)管線(4)以高于氣壓P2的壓力P1將液體燃料從燃料箱(1)遞送到燃料容器(6)的至少一個(gè)擴(kuò)散噴嘴(5)。高壓燃料泵(14)將液體燃料/氣體溶液饋送到共軌(16)并進(jìn)一步饋送到燃料噴射器(18)，從而提供了高于燃燒時(shí)燃燒室中壓力P5的壓力P4。
文檔編號(hào)F02M17/22GK101981301SQ200880116793
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者伊戈?duì)枴どw切克, 勒夫·古拉耶, 尤里·勒溫, 瑙姆·斯塔羅塞爾斯基, 瑟曼·瓦伊恩貝拉特, 維克托·古林 申請(qǐng)人:極限燃燒公司