專利名稱：均熱狀況的測(cè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的注射燃料系統(tǒng)以及操作該系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
采用注射燃料方法可以注射的液體燃料有石油、LNG(液態(tài)天然氣)和LPG(液化石油氣)。本發(fā)明將主要就LPG來(lái)討論，但也可用于石油和低沸點(diǎn)或高汽化壓力的燃料。本發(fā)明可用于由一種燃料驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)或者由雙燃料驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)。
用于內(nèi)燃機(jī)的注射燃料系統(tǒng)可用來(lái)將液體燃料輸送到內(nèi)燃機(jī)的各缸的入口歧管中?，F(xiàn)有的這種系統(tǒng)是多點(diǎn)式液體燃料注射。通過(guò)適當(dāng)控制注射器的操作，可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的情況和需求特性將確定量的液體燃料輸送到各缸中。
盡管如此，對(duì)于精確地注射液體燃料這一技術(shù)來(lái)說(shuō)還存在一個(gè)問(wèn)題，那就是靠近注射點(diǎn)的注射器中的燃料必須始終是液態(tài)。
但是，各缸周圍的環(huán)境在內(nèi)燃機(jī)的操作過(guò)程中有時(shí)可以非常熱，而且在此區(qū)域中的溫度不能傳遞到注射的低沸點(diǎn)液態(tài)燃料中。
由于LPG(丙烷和丁烷)的特性，存在于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃料罐中的氣體和液體處于平衡壓力狀態(tài)，這是因?yàn)槠浞悬c(diǎn)通常低于周圍溫度(當(dāng)該溫度在零度以上時(shí))。鑒于LPG的這些特性，當(dāng)周圍溫度高于液體溫度時(shí)液體將汽化。
在實(shí)際情況下，當(dāng)諸如液態(tài)LPG在機(jī)罩下面(under-bonnet)典型溫度下流動(dòng)到注射燃料系統(tǒng)的燃料導(dǎo)軌和注射器中時(shí)，它將保持液體狀態(tài)，而且僅存在一足夠的再循環(huán)速度。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行看護(hù)以保證有足夠的循環(huán)流速、最小數(shù)量的節(jié)流，并且在平衡壓力之上壓力上升一些以維持液體狀態(tài)。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)已運(yùn)行和被停止時(shí)、以及發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有運(yùn)行時(shí)，由于相對(duì)于液體溫度有較高的機(jī)罩下面(under-bonnet)的溫度，所以在燃料導(dǎo)軌和注射器中的LPG液體立即開(kāi)始汽化。這一過(guò)程將使燃料導(dǎo)軌中的壓力上升，而且燃料導(dǎo)軌一般也要設(shè)計(jì)成可通過(guò)一溢流閥來(lái)防止形成過(guò)壓。由此液體和蒸汽的混合物可通過(guò)一返回管道流入LPG罐。因此從中可以了解因?yàn)橛衼?lái)自多個(gè)元件和機(jī)罩下面狀態(tài)的熱傳遞，在再循環(huán)停止的瞬間，燃料導(dǎo)軌中的液體由干燥的氣體所代替，燃料導(dǎo)軌注射器和閥中的溫度開(kāi)始不斷地上升。溫度的上升和加熱是時(shí)間和周圍的溫度也的函數(shù)經(jīng)強(qiáng)度也是上述發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和速度及運(yùn)行時(shí)間的函數(shù)。
這些情況都可稱為均熱狀況。
在均熱狀況后起動(dòng)燃料泵使液體LPG從燃料罐的底部引出，并且液體被傳送到燃料導(dǎo)軌、注射器和閥中。當(dāng)液體充滿燃料導(dǎo)軌時(shí)，它開(kāi)始汽化一直到表面溫度下降到液體溫度，由于流動(dòng)使溫度呈梯度(遞減)分布。用于使燃料導(dǎo)軌裝置的溫度與液體溫度平衡的時(shí)間取決于罐中的LPG溫度、燃料導(dǎo)軌和注射器的結(jié)構(gòu)、金屬部件的面積和容積比以及燃料導(dǎo)軌裝置的絕對(duì)溫度。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，為了有效地操作由低沸點(diǎn)燃料驅(qū)動(dòng)的注射燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)均熱狀況發(fā)生時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的方法可以測(cè)出，而采取適當(dāng)?shù)膭?dòng)作在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或當(dāng)正在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)來(lái)克服均熱狀況。
本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供一種用來(lái)測(cè)定這種均熱狀況的裝置。發(fā)明的概述本發(fā)明涉及測(cè)定采用注射燃料的內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況的方法，其中由于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高，發(fā)動(dòng)機(jī)所用的燃料或其中一種燃料可能在燃料導(dǎo)軌中汽化；應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，如本文所述方式的方法并不是本發(fā)明所包含的唯一一種方法，也不是屬于本發(fā)明的最廣泛的一種方法。該方法包括測(cè)量燃料罐中的初級(jí)溫度的步驟、測(cè)量燃料導(dǎo)軌中的次級(jí)溫度的步驟、并且確定出初級(jí)溫度和次級(jí)溫度之間的差值，有明顯的差值就表示有均熱狀況。
本發(fā)明另一方面涉及一裝置，能夠測(cè)定由注射燃料操作內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況，該裝置包括用來(lái)測(cè)量燃料注射器的燃料導(dǎo)軌中的初級(jí)溫度的裝置、用來(lái)測(cè)量燃料罐中的燃料次級(jí)溫度的裝置以及用來(lái)從次級(jí)溫度中減去初級(jí)溫度的裝置，如果初級(jí)溫度減次級(jí)溫度大于一選定值那么就存在均熱狀況。
以上所討論的燃料可以是單種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的石油、LNG或LPG，也可以是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的石油和LPG或LNG。
燃料罐和燃料導(dǎo)軌之間溫度的明顯差異可以在2℃至5℃中或更大，這取決于燃料導(dǎo)軌和燃料罐的實(shí)際結(jié)構(gòu)、置在燃料導(dǎo)軌和或燃料罐之上或之內(nèi)的傳感器的位置、所用的傳感器的種類、導(dǎo)軌的熱容量和所用燃料的種類。
典型的傳感器可以液體探針式溫度傳感器或表面接觸式溫度測(cè)量計(jì)。
可以了解，本發(fā)明提供了一種通過(guò)將一個(gè)溫度傳感器放在燃料導(dǎo)軌上、將一個(gè)溫度傳感器放在燃料罐之上或之內(nèi)以測(cè)量機(jī)罩下面(under-bonnet)的均熱狀況的低成本的方法和裝置。
在導(dǎo)軌和燃料罐上的溫度傳感器的位置是相對(duì)的，即根據(jù)傳感器的位置可以改變校準(zhǔn)。該傳感器可以是液體探針式也可以是與外界隔離的表面接觸式外測(cè)量計(jì)。采用一反應(yīng)較快的傳感器來(lái)保證瞬時(shí)指示溫度是較佳的。這樣一種傳感器應(yīng)具有約一秒的反應(yīng)速度。
在燃料導(dǎo)軌上的溫度傳感器較佳地是靠近燃料導(dǎo)軌上的最后一個(gè)注射器的位置，即燃料管道返回燃料罐的位置。一旦燃料再環(huán)流，它將花最長(zhǎng)的時(shí)間到達(dá)該位置并在該位置上得以充分冷卻，以使液體LPG在運(yùn)行壓力下仍可以使用。
通過(guò)該方法，可以如下所述地測(cè)出均熱。打開(kāi)點(diǎn)火鍵，用于注射燃料的電子控制單元讀出取自燃料導(dǎo)軌和燃料罐的兩個(gè)溫度輸入，然后計(jì)算出溫度差(ΔT)。然后溫度差值進(jìn)入一一覽表，并測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況。如果溫度差值大于預(yù)定值，一般為2℃至5℃，那么就測(cè)定存在均熱狀況。根據(jù)溫度差值，可從一覽表上獲得某些其它的替代燃料輸送系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間。
在均熱狀況存在的斯間中，發(fā)動(dòng)機(jī)僅可由其它的裝置驅(qū)動(dòng)。這些其它的替代裝置可采用另一種燃料、如石油或通過(guò)將燃料注射到溫度不是太高的遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)的位置上的進(jìn)氣管線中。
另外，可防止發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，并且在這段時(shí)間中僅進(jìn)行燃料泵送，直至均熱狀況已經(jīng)減輕為止。
在發(fā)動(dòng)機(jī)由其它裝置運(yùn)行的期間中，例如用于LPG泵送的燃料泵可泵送在燃料導(dǎo)軌裝置中的液體，并維持再循環(huán)直至燃料導(dǎo)軌冷卻并且ΔT等于或小于預(yù)定值。
用于冷卻燃料導(dǎo)軌裝置實(shí)際所花的時(shí)間取決于多種因素，如燃料導(dǎo)軌的實(shí)際溫度和熱容量，并且一般為2至15秒鐘，或者更長(zhǎng)。
在一替代系統(tǒng)中，可用置于燃料罐和燃料導(dǎo)軌上的快速作用溫度傳感器，而不是計(jì)算操作替代燃料輸送系統(tǒng)的時(shí)間，可連續(xù)地檢查溫度差直至溫差小于選定值，例如一般為2℃至5℃，其時(shí)，關(guān)閉替代的燃料輸送系統(tǒng)，而使用正常的燃料輸送系統(tǒng)。
連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是盡可能快地回復(fù)到更有效的燃料而避免了不必要的散熱，而不是在固定時(shí)間之后，因?yàn)樵摱螘r(shí)間并不是在所有狀況和溫度下都是最佳的。
以上從大體上描述了本發(fā)明，但為了有助于理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖所示出的本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
附圖的簡(jiǎn)述

圖1是采用本發(fā)明的一發(fā)動(dòng)機(jī)和單種燃料輸送系統(tǒng)的示意圖，以及圖2是采用本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃料輸送系統(tǒng)的示意圖。
在圖1中示意地示出了具有四個(gè)缸2的發(fā)動(dòng)機(jī)1。來(lái)自入口歧道4的空氣經(jīng)入口管3輸入各缸。一個(gè)注射器6將由注射控制器7所測(cè)定的必需的燃料注射到入口管3中。燃料從延伸到燃料罐10的燃料管道9通過(guò)燃料導(dǎo)軌8輸送的。燃料返回導(dǎo)軌12和管道11使過(guò)量的燃料返回到燃料罐10中。
當(dāng)要起動(dòng)具有本發(fā)明特點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，控制器7藉由溫度探針15測(cè)量燃料罐10的溫度以及藉由溫度探針16測(cè)量燃料導(dǎo)軌8的溫度。罐中的溫度減去在導(dǎo)軌中的溫度，當(dāng)溫度差大于可能的2℃至5℃時(shí)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在燃料導(dǎo)軌和注射器中存在至少少量的均熱狀況，控制器7啟動(dòng)另一個(gè)注射器20以將燃料注射到處于遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)處的入口歧道4中。
在圖2中，示出了一種與圖1中發(fā)動(dòng)機(jī)具有大致類似結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
盡管如此，該系統(tǒng)是雙燃料系統(tǒng)，其中第一個(gè)燃料罐30裝有低沸點(diǎn)燃料，第二個(gè)燃料罐35裝有較高沸點(diǎn)的燃料。來(lái)自罐30的燃料通過(guò)燃料入口管線31輸送到入口導(dǎo)軌8，過(guò)剩的燃料由燃料出口導(dǎo)軌12和燃料返回管線32返回到罐30。來(lái)自罐35的燃料由燃料入口管33輸送到入口導(dǎo)軌8，過(guò)剩的燃料由燃料出口導(dǎo)軌12和燃料返回管34返回到罐35。
一旦發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，由探針36在燃料罐30中計(jì)算出的溫度和由探針37在燃料導(dǎo)軌中計(jì)算出的溫度有差值，那么發(fā)動(dòng)機(jī)在來(lái)自罐35的高沸點(diǎn)燃料驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，并且燃料由從罐35的燃料入口管33上分支出的燃料管41被泵送到輔助注射器40中。該輔助注射器安裝在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)位置的入口歧管4上。
我們已經(jīng)了解到通過(guò)本發(fā)明在要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)比較兩個(gè)臨界點(diǎn)的溫度，可以測(cè)出均熱狀況的存在。
當(dāng)然也將認(rèn)識(shí)到，如果溫度差小于選定值，那么發(fā)動(dòng)機(jī)可用帶有低沸點(diǎn)燃料或高沸點(diǎn)燃料的主注射器6驅(qū)動(dòng)。
所以本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單的方法和裝置，通過(guò)它可測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定采用注射燃料的內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其中發(fā)動(dòng)機(jī)中所用的燃料或燃料中的一種可能由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫而在燃料導(dǎo)軌中汽化，所述方法包括測(cè)量燃料罐中的初級(jí)溫度、測(cè)量燃料導(dǎo)軌中的次級(jí)溫度、確定初級(jí)和次級(jí)溫度的差值，其中明顯的差值表示存在均熱狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，所述測(cè)量是一次進(jìn)行的，并且使用一覽表來(lái)測(cè)定均熱狀況可能存在的時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，所述測(cè)量是連續(xù)進(jìn)行的，并且當(dāng)溫度差大于選定值時(shí)，認(rèn)為均熱狀況存在。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，溫度傳感器是液體探針溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)一內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，所述溫度傳感器是表面接觸式溫度傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是單種低沸點(diǎn)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，并且還包括剛起動(dòng)而測(cè)出均熱狀況時(shí)就轉(zhuǎn)換到一輔助注射器。
7.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括剛起動(dòng)而測(cè)出均熱狀況時(shí)就將低沸點(diǎn)燃料換成高沸點(diǎn)燃料。
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)定內(nèi)燃機(jī)中的均熱狀況存在的方法，其特征在于，剛起動(dòng)就測(cè)出均熱狀況時(shí)將低沸點(diǎn)燃料換成高沸點(diǎn)燃料的步驟還包括轉(zhuǎn)換到一輔助注射器的步驟。
9.一種能夠測(cè)出由注射燃料驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，包括用來(lái)測(cè)量注射燃料器的導(dǎo)軌中的初級(jí)溫度的初級(jí)溫度傳感器、用來(lái)測(cè)出燃料罐中的燃料的次級(jí)溫度的次級(jí)溫度傳感器，以及用來(lái)從次級(jí)溫度減去初級(jí)溫度的計(jì)算裝置，其中如果初級(jí)溫度減去次級(jí)溫度大于一選定值時(shí)被認(rèn)為有均熱狀況的存在。
10.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述計(jì)算裝置包括一一覽表。
11.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述計(jì)算裝置包括用來(lái)連續(xù)比較溫度以確定是否存在均熱狀況的裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器都是液體探針式溫度傳感器。
13.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器都是表面接觸溫度傳感器。
14.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，還包括測(cè)出均熱狀況時(shí)所用的輔助注射燃料器。
15.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
16.如權(quán)利要求9所述的能夠測(cè)出內(nèi)燃機(jī)中存在均熱狀況的裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
一種用來(lái)測(cè)出采用注射燃料的內(nèi)燃機(jī)(1)中均熱狀況的存在的方法和裝置。特別是用于發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中所用的燃料或其中一種燃料可能由于發(fā)動(dòng)機(jī)中的高溫而在燃料導(dǎo)軌(8)中汽化的情況下。該方法包括測(cè)量燃料罐(10)中燃料的初級(jí)溫度、測(cè)量燃料導(dǎo)軌(8)中的次級(jí)溫度、確定初級(jí)和次級(jí)溫度的差值，存在明顯的差值時(shí)表示存在均熱狀況。一旦測(cè)出均熱狀況，那么可操作一輔助注射器(20)，或者在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中就換用較高沸點(diǎn)的那種燃料。
文檔編號(hào)F02M43/00GK1151199SQ95193697
公開(kāi)日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月21日
發(fā)明者新克里阿·R·史密斯 申請(qǐng)人:能源研究發(fā)展有限公司