專利名稱：燃料調(diào)節(jié)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料調(diào)節(jié)設(shè)備，這種燃料調(diào)節(jié)設(shè)備尤其用于內(nèi)燃機但不專用于內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人是國際申請No.WO2003/056165中所描述的燃料供給系統(tǒng)的發(fā)明人。這種系統(tǒng)包括外殼，該外殼限定出一腔室且配備有位于腔室上游的入口和位于腔室下游的出口。燃料噴射器將霧狀燃料噴入腔室中，加熱器將經(jīng)由入口流入到腔室中的空氣加熱到110℃至260℃之間的溫度。腔室內(nèi)的壓力相對于環(huán)境溫度是負的。由燃料噴射器噴入腔室中的燃料被熱裂解，致使被裂解的燃料和熱空氣的混合物從出口流到與內(nèi)燃機相聯(lián)的燃燒室中。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種燃料調(diào)節(jié)設(shè)備，其包括外殼，其限定出一腔室且配備有位于腔室上游的入口和位于腔室下游的出口；半球形支座，其具有與入口流體連通的第一端部和與腔室流體連通的第二端部，該第二端部位于包含半球形支座的直徑的平面內(nèi)；閥體，其包括曲面和延伸橫跨所述曲面的平表面，所述閥體可以在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動，在關(guān)閉位置，閥體密封入口，在開啟位置，閥體與入口分隔開，以便在閥和支座之間產(chǎn)生間隙，從而使入口處的空氣經(jīng)過第一和第二端部流到腔室中；將閥體偏壓向關(guān)閉位置的偏壓裝置。
優(yōu)選所述曲面呈半球形，其半徑基本上與所述支座的半徑相同，借此，當(dāng)所述閥體處于關(guān)閉位置時，所述平表面位于包含支座直徑的平面內(nèi)。
優(yōu)選的是，該燃料調(diào)節(jié)設(shè)備還包括將燃料輸送到腔室的燃料輸送系統(tǒng)。
優(yōu)選燃料輸送系統(tǒng)沿橫過間隙的方向把燃料噴射到所述腔室中。
優(yōu)選燃料輸送系統(tǒng)包括一或多個開口或噴嘴，這些開口或噴嘴可以開在第二開口附近的內(nèi)表面上。
優(yōu)選所述腔室包括具有第一部分的內(nèi)表面，所述第一部分從第二端部朝向出口向上且向外延伸。
優(yōu)選的是，當(dāng)沿著從出口至入口的方向觀看時，內(nèi)表面的第一部分是凹陷彎曲的。
優(yōu)選空氣是新鮮空氣。
優(yōu)選本設(shè)備還包括與閥體相聯(lián)的軸，以便當(dāng)閥體在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動時引導(dǎo)該閥體。
優(yōu)選所述軸垂直于平表面并沿閥體的半徑延伸穿過形成在閥體中的通道。
優(yōu)選將偏壓裝置安裝在軸上。
優(yōu)選偏壓裝置在閥體上施加1巴數(shù)量級的壓力。
優(yōu)選的是，本設(shè)備還包括平行于所述平表面且位于第二端部和出口之間的腔室的縱向軸線的中央位置的板，該板的尺寸被設(shè)計成使板和腔室內(nèi)表面的相鄰部分之間具有環(huán)狀間隔。
優(yōu)選本設(shè)備還包括第一網(wǎng)篩，該第一網(wǎng)篩延伸橫跨所述腔室，且位于板和出口之間。
優(yōu)選本設(shè)備還包括第二網(wǎng)篩，該第二網(wǎng)篩延伸橫跨所述腔室，且位于第一網(wǎng)篩和出口之間。


現(xiàn)在將僅僅參照附圖來描述本發(fā)明的實施方式。在這些附圖中圖1示意性地示出了本發(fā)明的燃料調(diào)節(jié)設(shè)備的第一實施方式；圖2是沿圖1中線AA剖切的燃料調(diào)節(jié)設(shè)備的平面圖；圖3是該燃料調(diào)節(jié)設(shè)備的部分放大圖。
具體實施例方式
參照圖1，燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)10包括限定出腔室14的外殼12，該外殼設(shè)有位于腔室14上游的入口16和位于腔室14下游的出口18。在外殼12中設(shè)置有半球形支座20，該半球形支座具有與入口16相連通的第一端部22和與腔室14相連通的第二端部24。第二端部24位于包含支座20的直徑的平面中。閥體26被接收在支座20內(nèi)，該閥體包括曲面28和延伸橫跨曲面28的平表面30。閥體26可以在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動，在關(guān)閉位置，閥體26密封入口16(和第一端部22)，在開啟位置，閥體與入口16分隔開，以使存在于入口16處的空氣經(jīng)過位于支座20和曲面28之間的第一端部22、并經(jīng)過位于第二端部24和閥體26的相鄰部分之間的間隙38流入腔室14中。呈彈簧32形式的偏壓裝置將閥體26朝關(guān)閉位置偏壓。借助于燃料輸送系統(tǒng)將燃料噴入腔室14中，在此實施方式中，所述燃料輸送系統(tǒng)包括燃料噴射器34。
理想的是，燃料調(diào)節(jié)器10適合于通過被連接到出口18的進入歧管36與內(nèi)燃機(圖中未示出)相耦連。由于與內(nèi)燃機的進入歧管36耦連，因而，在腔室14中引起相應(yīng)的負壓。此壓力作用于閥體26上，使該閥體克服彈簧32的偏壓從支座20升高。
通過與入口16耦連的導(dǎo)管42輸送新鮮空氣。從與發(fā)動機相聯(lián)的排氣歧管(圖中未示出)吸入新鮮空氣，所述發(fā)動機與燃料調(diào)節(jié)器10相連結(jié)。這樣，在發(fā)動機達到正常工作溫度之后，就把空氣加熱到約30℃到260℃之間。
噴射到腔室14中的燃料通過與熱空氣分子相碰撞而熱裂解，從而形成被熱裂解的燃料與熱空氣的混合物。
在整篇說明書中，所用的關(guān)于燃料的術(shù)語“熱裂解”是指使高分子量的碳氫化合物蒸發(fā)、揮發(fā)、或分解成低分子量的碳氫化合物，或者它們的`任何組合。
腔室14具有內(nèi)表面46，該內(nèi)表面的第一部分48大體上從第二端部24向上且向外朝出口18延伸。雖然該表面可以線性傾斜，但是，對于第一部分48而言更為優(yōu)選的是當(dāng)沿從出口18至入口16的方向觀看時其呈凹陷彎曲狀。更明確地說，第一部分48包括由兩個平行平面合取(intersected)的球體的一部分，其中一個平面的直徑大于半球形支座20的直徑，另一平面的直徑等同于開口24的直徑。與第一部分48鄰接地形成的是內(nèi)表面46的第二部分50，此部分的直徑不變。內(nèi)表面46的第三部分52從第二部分50沿下游方向鄰接地延伸向出口18，此部分具有逐漸減小的內(nèi)部直徑。在本實施方式中，第三部分52被設(shè)置成為第一部分48的鏡像。而在可替代的一些實施方式中，將第三部分52構(gòu)造成具有恒定內(nèi)徑的第二部分50的延伸部分。在另一可替代的實施方式中，將第三部分52構(gòu)造成使其內(nèi)部直徑沿下游方向線性減小。
軸54與閥體26相聯(lián)，以便當(dāng)閥體26在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動時引導(dǎo)該閥體。此外，軸54垂直于平表面30并沿閥體26的半徑延伸到形成在閥體26內(nèi)的通道56中。軸54的兩相對端分別座落在導(dǎo)管42和進入歧管36中。彈簧32被保持在軸54上并在平表面30和軸套58之間起作用，軸套58被中央地保持在與平表面30相平行的板60中。
理想的是，軸54和彈簧32由不銹鋼制成，而軸套58則由黃銅制成。
通過多個與軸54平行延伸的銷子62將板60與第二開口26隔開，并且所述板被支撐在這些銷子上。板60的尺寸被設(shè)計成能使板60和腔室14的內(nèi)表面46的相鄰部分之間具有環(huán)狀間隔64。板60的直徑范圍從大約為第二開口24的直徑到腔室14的最大內(nèi)徑的大約85％。在本實施方式中，板60基本上位于與從表面部分48到表面部分50的過渡部分相同的水平高度之處。
第一網(wǎng)篩66延伸橫跨板60和出口18之間的腔室。網(wǎng)篩66平行于第二開口24，其可由不銹鋼絲制成，鋼絲的面積與網(wǎng)篩的總面積之比大約為1∶5到1∶9之間，優(yōu)選大約為1∶7。
第二網(wǎng)篩68延伸橫跨第一網(wǎng)篩66和出口18之間的腔室14，其結(jié)構(gòu)與第一網(wǎng)篩66相類似并相互平行。
燃料噴射系統(tǒng)還包括形成在外殼12內(nèi)部的流體槽道70，該流體槽道與燃料噴射器34流體流通；用于將燃料橫向噴入腔室14中的多個開口或噴嘴72(參照圖2)。更具體地說，噴嘴72從與從支座20到第一表面部分48的過渡部分相鄰的位置將燃料越過間隙38橫向噴射到閥體26上。
參照圖1和圖3，閥體26呈半球狀，其與支座20的結(jié)構(gòu)互補，因此，閥體26可以完全座落于支座20中，其表面28與支座20接觸且其平表面30位于包括開口24的平面中。
當(dāng)腔室14內(nèi)的真空作用使閥體26從支座20處升高時，表面28和支座20之間就形成了空隙74?？障?4呈三維彎曲層(curved shell)的形狀，其具有新月形的橫截面。該空隙通向產(chǎn)生在第二開口24和閥體26的相鄰部分之間的間隙38。應(yīng)當(dāng)知道，由于支座20的半球形與閥體26互補，隨著閥體26的升高，間隙38相應(yīng)慢慢地變寬。此外，與在第一端部22附近的支座20和閥體26之間的距離相比，間隙38的尺寸以較慢的速率增大。當(dāng)與燃料調(diào)節(jié)器10相耦連的發(fā)動機處于空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時，間隙38可以為3mm至7mm的數(shù)量級，這種變化取決于特定的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的尺寸。在開足馬力時，間隙38通常在14mm至18mm之間。由于支座20和閥體26的形狀，因而間隙38呈環(huán)狀。
從環(huán)狀間隙38流出的空氣以大約15°的角度向外噴射。這基本上與表面部分48的傾斜度相稱。這又可使正夾帶著燃料蒸汽的空氣從表面48向腔室14的縱向軸線反沖(bouncing)或偏斜最小。
彈簧34向閥體26提供大約1巴的壓力(即，一個大氣壓)。因此，當(dāng)閥體26在由與燃料調(diào)節(jié)器10耦連的發(fā)動機施加的真空作用下從閥座20升高時，在入口16和出口18之間存在1大氣壓的壓降。這種壓力的降低有助于燃料的熱裂解和蒸發(fā)。
燃料經(jīng)由噴射器34以某一速度噴射到腔室14中，從而在出口18處產(chǎn)生基本理想的燃料與空氣的配比率，也就是說，燃料與空氣之比為14.78∶1。
在燃料調(diào)節(jié)器10的一實施方式中，入口16和出口18的內(nèi)徑為52mm，橫跨端部24的距離(直徑)為100mm，而半球形表面部分48的直徑大約為150mm。從第一端部22至第二端部24的距離d1約為43mm，而第二端部24與從表面48至表面50的過渡部分之間的距離d2為47mm的數(shù)量級。外殼12的總長度為240mm的數(shù)量級，其外側(cè)直徑為140mm的數(shù)量級。閥體26由黑尼龍(black nylon)制成，其重量約為120g。當(dāng)然，可根據(jù)不同尺寸(容積)的發(fā)動機改變上述尺寸。
通常，在進入歧管36上設(shè)有節(jié)流閥76，且可根據(jù)加速器踏板的壓下和/或其它控制信號和輸入通過螺線管線圈或其它致動器來激勵該節(jié)流閥。
現(xiàn)在將描述燃料調(diào)節(jié)器10的操作情況。
起動與調(diào)節(jié)器10相連接的發(fā)動機之前，彈簧32使閥體26偏置成抵靠開口16，從而密封住入口14。一旦發(fā)動機起動，通過進入歧管36與腔室14相連通部分形成真空。真空使閥體26克服彈簧32的偏壓而升高，從而使空氣經(jīng)過開口16和間隙38進入腔室14。燃料對著閥體26被橫向噴入腔室14中。經(jīng)過間隙38的空氣沿朝向出口18的下游方向與燃料相碰撞且夾帶燃料。經(jīng)一段短時間之后，通過間隙38流入的空氣的溫度被加熱到30℃到260℃之間。噴入腔室14中的燃料分子與熱空氣碰撞導(dǎo)致燃料熱裂解。借助于燃料滴和分子與板60、網(wǎng)篩66和68相碰撞進一步增強了熱裂解。表面48的傾斜和/或彎曲有助于使空氣朝腔室14的中央縱向軸線的偏斜最小，否則，可能造成燃料聚集在腔室14的區(qū)域內(nèi)。
由于閥體26和支座20的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置，因而，隨著真空度的增高，間隙38的尺寸以一種相對受控的方式改變。這可對空氣速度進行較大的控制，而且對閥體26的“反沖”最小。
被熱裂解的燃料經(jīng)過出口18進入到進入歧管36中，然后到達內(nèi)燃機的汽缸(圖中未示出)。被熱裂解的燃料被調(diào)節(jié)成理想配比值基本上為14.78∶1，以便在發(fā)動機中高效燃燒。
控制器或發(fā)動機操縱單元(圖中未示出)控制通過與節(jié)流位置36和發(fā)動機真空度相匹配的噴射器34噴入的燃料量。
顯然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可對上述實施方式作出各種改型和變換，本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容由上面的描述和所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種燃料調(diào)節(jié)設(shè)備，包括外殼，其限定出一腔室且配備有位于所述腔室上游的入口和位于所述腔室下游的出口；半球形支座，其具有與所述入口流體連通的第一端部和與所述腔室流體連通的第二端部，該第二端部位于包含所述半球形支座的直徑的平面內(nèi)；閥體，其包括曲面和延伸橫跨該曲面的平表面，所述閥體可在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動，在所述關(guān)閉位置，該閥體密封所述入口，在所述開啟位置，該閥體與所述入口分隔開，以便在所述閥和支座之間產(chǎn)生間隙，從而使所述入口處的空氣經(jīng)過所述第一和第二端部流入所述腔室中；將所述閥體偏壓向所述關(guān)閉位置的偏壓裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述曲面呈半球形，其半徑基本上與所述支座的半徑相同，致使當(dāng)所述閥體處于所述關(guān)閉位置時，所述平表面位于包含所述支座直徑的所述平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述腔室包括具有第一部分的內(nèi)表面，該第一部分從所述第二端部朝向所述出口向上且向外延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，當(dāng)沿從所述出口至所述入口的方向觀看時，所述內(nèi)表面的所述第一部分呈凹陷彎曲形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，空氣是新鮮空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的燃料調(diào)節(jié)設(shè)備，其中，還包括與所述閥體相聯(lián)的軸，以便當(dāng)所述閥體在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動時引導(dǎo)該閥體。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述軸垂直于所述平表面并沿所述閥體的半徑延伸穿過形成在所述閥體中的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述偏壓裝置被安裝在所述軸上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述偏壓裝置在所述閥體上施加1巴數(shù)量級的壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，還包括平行于所述平表面且位于所述第二端部和所述出口之間的所述腔室的縱向軸線的中央位置的板，該板的尺寸被設(shè)計成使該板和所述腔室內(nèi)表面的相鄰部分之間具有環(huán)狀間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，在所述板和所述出口之間設(shè)有橫跨所述腔室延伸的第一網(wǎng)篩。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，在所述第一網(wǎng)篩和所述出口之間設(shè)有橫跨所述腔室延伸的第二網(wǎng)篩。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，還包括將燃料輸送到所述腔室的燃料輸送系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述燃料輸送系統(tǒng)將燃料沿橫過所述間隙的方向噴入所述腔室中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，所述燃料輸送系統(tǒng)包括一個或多個開口或噴嘴，可將所述開口或噴嘴開在所述第二開口附近的所述內(nèi)表面上。
全文摘要
一種燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)(10)包括限定出腔室(14)且配備有位于腔室(14)上游的入口(16)和位于腔室(14)下游的出口(18)的外殼(12)。外殼(10)中形成具有與入口(16)連通的第一端部(22)和與腔室(14)連通的第二端部(24)的半球形支座(20)。包括曲面(28)和橫跨曲面(28)延伸的平表面(30)的閥體(26)被接收在支座(20)內(nèi)。閥體(26)可在關(guān)閉位置和開啟位置之間運動，在關(guān)閉位置，閥體(26)密封入口(16)，在開啟位置，閥體與入口(16)分隔開，以使空氣經(jīng)位于支座(20)和曲面(28)之間的第一端部(22)并經(jīng)位于第二端部(24)和閥體(26)的相鄰部分之間的間隙(38)流入腔室(14)。彈簧(32)以約1大氣壓的壓力將閥體偏壓向關(guān)閉位置。
文檔編號F23K5/22GK1989334SQ200580025014
公開日2007年6月27日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者韋恩·K·格盧 申請人:韋恩·K·格盧