氣體引擎燃料輸送的制作方法
【專利摘要】燃料輸送系統(tǒng)可被用于內(nèi)燃機(jī)中或者發(fā)電機(jī)引擎中。所述燃料輸送系統(tǒng)包括燃料噴射器和文丘里管。所述文丘里管提供了用于將燃料運送至引擎的歧管中的力，并且燃料噴射器提供測量以控制被運送到引擎的歧管中的燃料總量。在一個示例中，燃料輸送系統(tǒng)包括被配置以封閉氣體燃料的第一腔室、被配置以引導(dǎo)空氣流穿過文丘里管的第二腔室，以及活塞。所述活塞被控制為將所述第一腔室和所述第二腔室選擇性地相連接和斷開，從而在文丘里管的壓差下控制氣體燃料流進(jìn)入第二腔室。
【專利說明】氣體引擎燃料輸送

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體涉及氣體引擎和發(fā)電機(jī)，更具體地，本發(fā)明涉及包括燃料噴射器和文 丘里管表面的氣體引擎和發(fā)電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃機(jī)將燃料形式的潛在的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。這種機(jī)械能被應(yīng)用于用來產(chǎn)生 電能的交流發(fā)電機(jī)（或發(fā)電機(jī)），電能以電的形式被存儲或傳輸。多種燃料均可用于內(nèi)燃 機(jī)。隨著在清潔燃燒的引擎方面的成果的增加，最近的一些發(fā)展集中于研究汽油和其它傳 統(tǒng)燃料的替代品。其它類型的燃料（如氣體燃料）具有超過傳統(tǒng)燃料的多個優(yōu)勢。氣體燃 料產(chǎn)生更少量的排放物。氣體燃料對于消費者來說成本更低。氣體燃料還更多地考慮了內(nèi) 燃機(jī)的設(shè)計從而實現(xiàn)了能量效率、廢氣排放和通用性方面的最優(yōu)化。氣體燃料展示出改進(jìn) 機(jī)會的領(lǐng)域之一是將燃料提供給引擎的燃料輸送系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003] 在此結(jié)合下述附圖對示例性實施例進(jìn)行描述。
[0004] 圖1示出了示例性的燃料輸送系統(tǒng)。
[0005] 圖2示出了另一示例性的燃料輸送系統(tǒng)。
[0006] 圖3示出了另一示例性的燃料輸送系統(tǒng)。
[0007] 圖4示出了示例性的燃料供給路徑。
[0008] 圖5示出了用于多汽缸引擎的示例性的燃料輸送系統(tǒng)。
[0009] 圖6示出了氣體燃料輸送的示例性的流程圖。
[0010] 圖7示出了用于氣體引擎的示例性的控制系統(tǒng)。
[0011] 圖8示出了用于圖7中的控制系統(tǒng)的示例性的流程圖。

【具體實施方式】
[0012] 下文的示例描述了燃料輸送系統(tǒng)、包含有所述燃料輸送系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，或包含有 所述燃料輸送系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)引擎。燃料輸送系統(tǒng)包括燃料噴射器和文丘里管表面。文丘里 管表面可提供將燃料輸送至引擎歧管中的力（而不需要泵）。燃料噴射器可提供計量，以更 精確地（與僅具有文丘里管表面的情況相比）控制輸送至引擎歧管中的燃料總量。燃料噴 射器和文丘里管表面的組合可剛好位于汽缸的前方，對節(jié)流閥中的改變或燃料比的改變提 供快速的反應(yīng)時間。此外，由于文丘里管表面上游的空氣通常不易燃，因而將燃料噴射器和 文丘里管表面的組合放置于汽缸的前方可減少污染或意外燃燒的機(jī)會。由此，可實現(xiàn)一種 低成本且更精確的燃料輸送系統(tǒng)。
[0013] 圖1示出了示例性的燃料輸送系統(tǒng)。燃料傳輸系統(tǒng)可包括燃料噴射器10、底盤11、 燃料腔室12、活塞13、文丘里管通道14和文丘里管表面15。箭頭16示出了穿過文丘里管 通道14的空氣流。燃料噴射器10可與底盤11相連接并且與燃料腔室12相接合。活塞13 可與燃料噴射器10相連接并且/或者與燃料噴射器10 -體形成。文丘里管表面15可與 底盤11相連接或者與底盤11 一體形成。短語"與…相連接"或"連接到…"包括直接相連 或通過一個或多個中間部件間接地相連。可提供更多的、不同的或更少的部件。例如，在一 些系統(tǒng)中，多個燃料噴射器和活塞可與燃料腔室相接合。
[0014] 燃料腔室12可以是被配置為封入氣體燃料的密封腔室。氣體燃料可以是液化石 油氣（LPG)、氫氣、天然氣、生物氣或另一氣體。液化石油氣可以是或主要包括丁烷，主要包 括丙烷，或碳?xì)浠衔餁怏w的混合物。氫氣可包括混有空氣或氧氣的氫氣。氫氣在被輸送 到引擎時可與另一種燃料進(jìn)行混合。天然氣（例如壓縮天然氣（CNG))可以是碳?xì)浠衔?氣體的混合物。生物氣可以是由有機(jī)物分解產(chǎn)生的氣體。燃料腔室12可將氣體燃料存儲 在低壓狀態(tài)，并且接收來自氣體燃料箱的氣體燃料，所述氣體燃料箱可將（或不將）氣體燃 料存儲在高壓狀態(tài)。
[0015] 文丘里管通道14或腔室可引導(dǎo)空氣流越過文丘里管表面15。文丘里管通道14可 包括通道的狹窄部分，所述狹窄部分與通道的在前部分相比具有更小的橫截面。所述狹窄 部分引起空氣流的速度的提高。根據(jù)能量守恒，空氣流的速度的提高引起文丘里管通道14 中的壓力降低。當(dāng)兩個腔室（燃料腔室12和文丘里管通道14)相連接時，壓力的降低或壓 差產(chǎn)生了從燃料腔室12拉出氣體燃料的力。文丘里管通道14與燃料腔室12之間的示例 性壓差值可包括2-lOpsi。文丘里管通道14中的示例性壓力值的范圍是5-15psi，并且燃 料腔室中的示例性壓力值可以是〇_3psi。多個其它的示例性的值是可能的。
[0016] 在一個示例中，壓差與通道的在前部分中的空氣流速度的平方與文丘里管通道14 的狹窄部分中的空氣流速度的平方之差成比例。壓差還可以（或可選地）與空氣密度成比 例。壓差可作為一個力被施加于氣體燃料，該力取決于燃料腔室12與文丘里管通道14之 間的開口的尺寸。方程式1提供了初始壓力（ Pi)、初始流速度（Vi)，最終壓力（Pf)、最終流 速度（v f)和空氣密度（P)之間的示例性關(guān)系。壓力的降低與施加于燃料的力（F)成比例 且比例系數(shù)為k，所述比例系數(shù)k由燃料輸送系統(tǒng)的物理設(shè)計所確定。

【權(quán)利要求】
1. 一種氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，其包括： 被配置為封閉氣體燃料的第一腔室； 被配置為引導(dǎo)空氣流穿過文丘里管的第二腔室；以及 活塞，所述活塞被配置為將所述第一腔室和所述第二腔室選擇性地相連接和斷開，從 而在所述文丘里管的壓差下控制氣體燃料流進(jìn)入所述第二腔室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，其中所述文丘里管相對于所述空氣 流位于節(jié)流閥的下游。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，其中所述空氣流位于所述節(jié)流閥的 下游及所述文丘里管的上游，所述空氣流包括一定水平的燃料，所述燃料的水平低于最低 水平。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，包括： 被配置為向所述第一腔室供給所述氣體燃料的壓力調(diào)節(jié)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，包括： 被配置為根據(jù)輸入信號而產(chǎn)生用于所述活塞的驅(qū)動信號的控制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體引擎燃料輸送系統(tǒng)，其中所述輸入信號由歧管壓力傳感 器產(chǎn)生。
7. -種用于氣體引擎的燃料噴射系統(tǒng)，所述燃料噴射系統(tǒng)包括： 進(jìn)給流部件，所述進(jìn)給流部件被配置為將空氣流和氣體燃料流相混合，其中文丘里管 表面被配置為引發(fā)來自所述空氣流的文丘里管壓力； 節(jié)流閥，所述節(jié)流閥被配置為調(diào)節(jié)所述空氣流進(jìn)入所述進(jìn)給流部件；以及 活塞，所述活塞被配置為在所述文丘里管壓力下調(diào)節(jié)所述氣體燃料流進(jìn)入所述進(jìn)給流 部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中所述文丘里管表面相對于所述空氣流位 于所述節(jié)流閥的下游。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射系統(tǒng)，包括： 與所述活塞進(jìn)行物理連接的氣體燃料腔室。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射系統(tǒng)，包括： 被配置為向所述氣體燃料腔室供給氣體燃料的壓力調(diào)節(jié)器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射系統(tǒng)，包括： 被配置為產(chǎn)生用于活塞的至少一個驅(qū)動信號的控制器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中所述至少一個驅(qū)動信號包括多個驅(qū)動 信號，所述多個驅(qū)動信號中的每一個與所述氣體引擎的汽缸相關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中第一驅(qū)動信號提供的燃料比與第二驅(qū) 動信號提供的燃料比不同。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中所述至少一個驅(qū)動信號基于由歧管壓 力傳感器或節(jié)流閥傳感器所產(chǎn)生的輸入信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中所述進(jìn)給流部件與汽缸頭部一體形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射系統(tǒng)，其中所述進(jìn)給流部件是進(jìn)給歧管。
17. -種控制系統(tǒng)，包括： 被配置為接收輸入數(shù)據(jù)的通信接口；以及 控制器，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于氣體引擎的至少一個控制 信號，以移動活塞，從而通過將來自穿過進(jìn)給歧管的空氣流的文丘里管壓力連接到所述氣 體引擎的腔室而將空氣流和氣體燃料進(jìn)行混合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中所述至少一個控制信號指明用于所述氣體 燃料和所述空氣流的比例。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中所述至少一個控制信號包括用于第一汽缸 的第一部分和用于第二汽缸的第二部分，并且所述第一部分不同于所述第二部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中所述至少一個控制信號包括指示所述氣體 引擎的進(jìn)給歧管中的壓力的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】F02M21/04GK104421049SQ201410325347
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】I·S·弗蘭普頓, R·J·丹福思三世 申請人:科勒公司