CN105008703B - 电子控制的燃料加浓系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子控制的燃料加浓系统。提供一种用于将燃料‑空气混合物输送至发动机的装置。该装置包括：具有一个或多个通道和一个或多个室的化油器，其中至少部分的通道和室相互连通；及流体泵，该流体泵与化油器相连通且将流体泵送入或泵送出化油器从而影响从化油器中输送出的燃料与空气混合物的燃料/空气比。

Description

电子控制的燃料加浓系统

共同未决申请的引用

本申请要求于2013年3月14日提交的美国临时专利申请第61/785,744号的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及化油器，更具体地涉及一种用于化油器的流体泵。

背景技术

用于燃烧发动机的燃料系统有时可以包括用于将燃料与空气的混合物输送至发动机的化油器。该化油器可构造成根据预定的比率来控制空气和燃料的体积。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供一种用于将燃料-空气混合物输送至发动机的装置。该装置包括：具有一个或多个通道和一个或多个室的化油器，其中至少部分的通道与室相互连通；及流体泵，该流体泵与化油器相连通并且将流体泵送入或泵送出化油器从而影响从化油器中所输送出的燃料与空气混合物的燃料/空气比。

根据本公开的另一个实施例，提供一种用于将燃料-空气混合物输送至发动机的系统。该系统包括：具有一个或多个通道和一个或多个室的化油器，其中至少部分的通道与室相互连通；流体泵，该流体泵具有用于与化油器连通从而影响从化油器中输送出的燃料与空气混合物的燃料/空气比的孔口；及用于调节流体泵的控制器。

根据本公开的另一个实施例，提供一种控制化油器中的空气-燃料混合物的方法。该方法包括以下步骤：接收至少一种流体进入化油器的通道或室之一；及利用与该通道或室连通的流体泵来影响该通道或室中的至少一种流体的压力，由此通过影响压力而改变由化油器所输送的燃料与空气混合物的燃料/空气比。

附图说明

下面将参照附图来陈述对优选实施例和最佳方式的详细说明，在附图中：

图1是化油器的一个实施例的局部剖视图。

图2是图解说明图1的化油器的另一个实施例的局部剖视图。

图3是图1的化油器的各种其它实施例的局部剖视图。

图4是化油器的另一个实施例的局部剖视图。

图5是流体泵的一个实施例的透视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1示出了具有流体泵2a的隔膜式化油器1的一个实施例；流体泵2a用于移动用于以汽油为燃料的内燃发动机的液体、气体或其任意组合。化油器1可使用于例如小的通用内燃发动机中。隔膜式化油器1可包括燃料泵组件A和燃料计量系统B、以及混合组件C，并且A、B和C可提供用于经过其中输送空气、燃料或这两者的燃料回路。流体泵2a可与组件A、系统B和组件C的各种通道和室相连通。若需要，燃料泵组件A、燃料计量系统B和混合组件C可具有常规的结构。在一个实施例中，化油器1可以是蝶阀式化油器，尽管也可采用其它化油器类型。

当发动机正在工作时，燃料泵组件A将燃料提供至化油器1的计量系统B。燃料泵组件A可具有柔性的隔膜或膜20，该隔膜20被接纳并密封在化油器主体32的上面与上盖22的下面之间并且部分地限定燃料泵室24和压力脉冲室26，工作中的发动机的曲轴箱中的压力和真空脉冲经过通道28被导入到该压力脉冲室中从而使隔膜20位移或者致动隔膜20。燃料泵室24经由进口通道30与外部燃料箱（未图示）相连通；进口通道30可形成于化油器的主体32中，并且可具有单向止回阀34。泵室24也经过出口通道36、单向止回阀38、筛网40、和流量控制或进口阀42而与燃料计量系统相连通。在增加泵室24容积的方向上的泵隔膜20的燃料-吸入运动导致止回阀38关闭和止回阀34打开，由此允许燃料从燃料箱被吸入泵室24中。在减少泵室容积的方向上的泵隔膜20 的燃料排出运动可导致止回阀38打开和止回阀34关闭，由此迫使燃料从泵室24进入燃料计量系统B的燃料计量室50，经过该燃料计量室50 将燃料提供至在化油器内部的燃料混合组件C。

燃料计量系统B可具有柔性的隔膜或膜52，并且可在化油器主体32的下面与下盖54之间被密封。隔膜52可将燃料计量室50 限定在隔膜52的一侧上并且将基准室56限定在另一侧上；基准室56可与燃料回路隔离并且经由下盖54上的一个或多个端口58（和可选的端口58'）与大气、发动机和/或各种其它室和/或通道连通。可将进口阀42打开和关闭以便通过隔膜52的运动来控制燃料进入基准室50，隔膜52通过杠杆60可操作地联接到阀42。在一端，杠杆60可连接到进口阀42，并且在另一端杠杆60可支撑在附接到隔膜52中心的突起物62上。图示的杠杆60 由枢轴64可旋转地支撑并且由支撑在杠杆60上的弹簧66可弯曲地偏置从而使进口阀42偏置到其闭合位置。在一个实施例中，在该方向上弹性地推动杠杆60从而使杠杆60的一端紧靠突起物62。

当基准室56中的压力高于燃料计量室50中的压力到这样的程度以致使隔膜52在减小燃料计量室50的容积的方向上位移时，突起物62推动杠杆60并且使杠杆60围绕其枢轴64运动。所形成的杠杆60的逆时针旋转打开进口阀42（即，相对于所示附图的逆时针旋转），然后燃料流入燃料计量室50。

混合组件C接收来自计量室50（在计量系统B内部）的燃料并且将空气与燃料混合。混合组件C包括带有空气进口72的主通道或者空气和燃料混合进气孔70、在进口72下游的节流段74（例如，文丘里通道）、和与发动机连通的在节流段74下游位置的出口76。节气门阀头78被容纳在位于节流段74下游的进气孔70中并且被安装在节气门阀轴80上，节气门阀轴80横向地延伸经过进气孔并且用轴颈连接以便在化油器主体32中旋转。

计量室50中的燃料是可利用的，用于经由止回阀84、燃料通道86、燃料计量针阀88、燃料通道90、止回阀92和主燃料喷嘴82输送至进气孔70（即，燃料可用于输送至混合组件C）。还可从计量室50中将燃料提供至一系列的低速燃料喷嘴或端口94，这些燃料喷嘴或端口94在其怠速位置或闭合位置可在节气门阀78的上游和下游经由燃料通道96、可调节的低速燃料调节针阀98、和燃料通道99通向进气孔70。

在操作中，由经过进气孔70朝向发动机流动的空气形成压力降。该压力降可导致燃料流动：在怠速运行工况和接近怠速运行工况下经过低速端口94进入进气孔70，和在接近怠速至节气门全开的运行工况下经过主燃料喷嘴82进入进气孔70。

在图1中所示的实施例中，示出了流体泵2a经由端口58与基准室56连通。流体泵2a可具有出口14，经过该出口14将流体排放至基准室56中从而改变其中的瞬时压力。因此，在一些实施例中，流体泵2a可增大基准室56内部的容积，由此增加燃料计量室50内部的压力，从而有助于隔膜52的位移和燃料从计量室50通向混合组件C。因此，流体泵2a进入基准室56的泵送动作可加浓在混合组件C内部的燃料/空气比，最终将较浓的燃料-空气混合物输送至发动机。这对于例如支持发动机加速、启动和预热、和高负荷运行会是期望的。较浓的燃料混合物也可以用于控制最大发动机转速（例如，防止超速状态），以及出于其它原因。

流体泵2a可以是电控制和/或机械控制的泵送装置。泵2a可以或者可以不被微型化或小型化。在图解说明的实施例中，流体泵2a由可选的控制器4经由连接线6（例如，提供功率和/或信号）电子地控制。可实施对于本领域技术人员所知悉的控制器和各种控制算法及控制技术来控制流体泵2a（例如，包括停/走启动、流率、工作循环等）。在一个例子中，控制算法可对发动机燃料需求的瞬时改变作出响应。盖54中的可选的排气口58'的尺寸可设计成防止基准室56中的压力信号的不当耗散。

在图2中所示的另一个实施例中，示出了流体泵2b经由联接到端口58的通道8b与基准室56相连通。通道8b具有位于流体泵2b下游的文丘里通道或泵10。在操作中，流体泵可将流体经由其出口14排出到通道8b中并经过文丘里泵10从而形成压力降，该压力降经由端口58与基准室56相连通，由此减小室56中的压力。可替代地或另外，泵的进口可以从基准室56吸入空气并且通常经过文丘里泵10将该空气排出至基准室56的外部。通道8b可与大气和/或各种其它室和/或通道相连通。当基准室56中的压力减小时，可使隔膜52位移，或者至少瞬间地阻止隔膜52促动阀42。在阀42的促动被阻止的情况下，可减少输送至混合组件C的燃料的量并且被输送至发动机的燃料-空气混合物可以是较稀的。在许多运行工况中较稀的燃料-空气混合物会是期望的，例如以防止或减少当发动机从高速运行减速至低速运行时会出现的浓的下降状态。当然，这只是一个例子，并且可在任何的期望时间提供较稀的燃料-空气混合物。

如图3中所示，化油器1的各种其它实施例也是可能的，其中流体泵与化油器的其它室和/或通道连通。如关于流体泵2a和2b的类似描述，图3中所示的流体泵可增大或减小它们所分别连通的室和/或通道内部的容积和/或压力，由此最终影响被输送至发动机的燃料-空气混合物的比率。类似地，流体泵2c可经由通道8c与压力脉冲室26连通——增大或减小室26内部的压力。通过举例而提供以下的附加实施例（其它附加实施例是可能的）：流体泵2e经由通道8e与泵室24连通从而将额外的液体燃料从燃料管线或燃料箱（未图示）泵送至泵室24；流体泵2f经由通道8f与基准室56相连通（使端口58通向大气或者其它室、通道等）；流体泵2g经由通道8g与计量室50连通以便泵送来自燃料管线或燃料箱（未图示）的液体燃料；泵2h经由通道8h与通道99连通以便将燃料或空气泵送入或泵送出通到低速端口94的通道99（类似布置可以用于将流体泵送入或泵送出高速喷嘴或端口82的区域）；并且泵2i经由通道8i与进气孔70连通以便将燃料和/或空气直接地泵送入空气与燃料混合通道70，并且根据需要，这可发生在通道70中的任何地方。在每个例子中，流体泵可可选地联接到控制器4；或者在一些情况下，各泵可与其自己的控制器相联接。另外，在化油器1处也可使用多于一个的流体泵2。图示的流体泵2（即，2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i等）仅仅是说明性的，其它实施例也是可能的。应当理解的是，在所有这些情况下，流体泵2可泵送液体、气体或者它们的组合；例子包括液体燃料泵或者空气泵。

如前所述，本公开并不局限于隔膜化油器。图4中示出了浮子室化油器101，该化油器101可可选地具有泵2，该泵2与一个或多个的它的通道和室流体相连通。如下文中所述，化油器101可具有燃料计量系统D和混合组件E。

化油器101的主体132a可具有燃料进口128，该燃料进口128经由进口阀142将燃料提供至计量系统D，进口阀142具有在一端上的阀构件和在另一端上的突起物163。燃料计量系统D可包括：浮子室119，该浮子室119联接到限定燃料腔121的主体132的下部；具有浮子125的浮动组件123，该浮子125的尺寸被设计成在浮子室119内自由地上下运动；和用于将燃料从浮子室119输送至混合组件E的中心通道141。浮动组件123可在远端161联接到杠杆臂160 ，并且在另一端杠杆臂可通过轴164固定地连接到主体132，杠杆臂160可围绕轴164旋转。杠杆臂的远端161也可与进口阀142的突起物163接触。燃料腔121可经由在化油器101的主体132内部的一个或多个通道158与大气连通。中心通道141的一端143可经由进口145与燃料腔121连通并且另一端147可通向包括主孔或进气通道170的混合组件E。

混合组件E还可包括轴178，该轴178可旋转地承载在进气通道170内部的节气门阀（未图示），该节气门阀用于控制燃料和空气到发动机的流量。

正如本领域技术人员应理解的，在工作中发动机经由进气通道170将燃料和空气吸入其中，从而减小其中的压力。燃料腔121内部的压力可保持大致恒定，因为燃料腔121可经由通道158与大气连通。因此，可根据此压力差将燃料从浮子室119 经由中心通道141吸入进气通道170。当把燃料从燃料腔121中吸出时，浮动组件123向下运动，杠杆臂160的远端161也如此运动。当远端161向下运动时，燃料进口阀142打开，允许额外的燃料被接收到浮子室119的内。

图4示出了可选的流体泵2m，该流体泵2m具有与通道158连通的出口14m，而不是使通道158与大气直接连通或者开放至大气。如前所述，流体泵2m可用于增大或减小通道158和燃料腔121中的压力。在将流体（例如，空气）泵送入通道158的一些情况中，当燃料腔121与进气通道170之间的压力差增大时，进气通道170可吸入更大量的燃料。这会导致较浓的燃料-空气混合物经由进气通道170被输送至发动机。在其它情况中，可利用流体泵2m从通道158泵送流体；在这些情况中，燃料腔中的压力会减小。在燃料腔121与进气通道170之间的压力差变小的情况下，被吸入进气通道170中的燃料的量可减小，从而导致较稀的燃料-空气混合物被输送至发动机。

如前所述，可由控制器4经由连接线6控制流体泵2m。其它可选的流体泵可与浮子室化油器的各种其它通道和室连通——将流体泵送入这些通道和室或从这些通道和室泵送出流体。例如，在图4中，流体泵2n可与进气通道170连通以便将燃料或空气泵送进入进气通道。类似地，泵2p可以与主燃料供给管道141相连通以获得相似的效果。

在流体泵2的一个实施例中，泵可以是压电的泵（或压电泵）。图5示出了压电泵的一个例子，诸如市售的Murata Microblower MZB1001。图中示出流体泵2具有：用于电联接6的电连接器或接口12、和孔口或出口或端口14，用于在泵2与化油器1的室和/或通道之间与压力下的流体连通。

流体泵能够以0.001和10升/分钟（L/min）之间的流量使流体流动。在一个示例性的实施例中，流体泵可以1.25 L/min使流体流动。可通过各种方式对流率进行电子控制；在一个实施例中，流率可根据被提供至流体泵的施加的峰间电压（Vpp）而变化。流率与电压可以是线性或非线性关系。在一个非线性实施例中，例如，10 Vpp可产生大约0.5 L/min的流率，15 Vpp可产生大约1.0 L/min的流率，20 Vpp可产生大约1.25 L/min的流率。在使流体泵小型化的情况下，功率消耗可以相对较小（例如，小于1瓦，例如，标称功率可以是大约0.2W）。在具有严格的电功率预算的电容放电式点火（CDI）系统中，最小功率消耗会是有利的。

虽然本文中所公开的本发明的形式构成了目前优选实施例，但许多其它形式也是可能的。本文中并非意图提及本发明的所有可能的等效形式或变型。应当理解的是，本文中所使用的术语仅仅是描述性的，而不是限制性的，以及在不背离本发明精神或范围的前提下可作出各种变化。

此外，本文中所使用的与空间相关的术语，诸如“在下面”、“在下方”、“下”、“在上方”、“上”等是为了便于描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如附图中所示。应当理解的是，这些与空间相关的术语意图包含除了在附图中所示的方位以外的在使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果将附图中的装置颠倒，那么被描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将会取向为在其它元件和特征的“上方”。因此，示例性术语“在下方”可以包含在上方和在下方的两种取向。装置可以另外的方式取向 （旋转90度或者在其它方位），并且对本文中所使用的与空间相关的描述词作出相应的解释。

Claims (13)

1.一种用于将燃料-空气混合物输送至发动机的装置，包括：

化油器，所述化油器具有：空气和燃料混合进气孔，用于将燃料和空气混合物提供给发动机；和柔性隔膜，所述柔性隔膜在一侧至少部分地限定燃料计量室并在另一侧至少部分地限定基准室，所述燃料计量室与空气和燃料混合进气孔连通以便将燃料提供到空气和燃料混合进气孔；

压电流体泵，所述流体泵与所述燃料计量室或基准室中的一个流体连通并且构造为改变从所述化油器中输送到所述发动机的燃料和空气混合物的燃料/空气比；和

电子控制器，构造为响应于运行的发动机的瞬时变化的燃料需求，控制压电流体泵的操作以改变由化油器供给到发动机的所述燃料和空气混合物的燃料/空气比。

2.如权利要求1所述的装置，还包括带有燃料泵室的燃料泵组件，其中所述压电流体泵与所述燃料泵室连通并且可操作地改变所述燃料泵室的容积或压力中的至少一种。

3.如权利要求1所述的装置，还包括带有压力脉冲室的燃料泵组件，其中所述压电流体泵与所述压力脉冲室连通并且可操作地改变所述压力脉冲室的压力。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述压电流体泵与所述燃料计量室连通并且可操作地改变所述燃料计量室的容积、流率或压力中的至少一种。

5.如权利要求1所述的装置，还包括基准室，其中所述压电流体泵可操作地改变所述基准室的容积或压力中的至少一种。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述燃料计量室是浮子室的燃料腔，其中所述压电流体泵与所述燃料腔连通并且可操作地改变所述燃料腔内的容积或压力中的至少一种。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述压电流体泵经由至少一个通道与所述燃料腔相连通。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述压电流体泵将流体从所述燃料计量室中排出，或者所述压电流体泵将流体转移至所述燃料计量室并且可操作地改变所述燃料计量室的容积或压力中的至少一种。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述压电流体泵是空气泵。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述化油器是隔膜化油器或浮子室化油器中的一种。

11.一种用于将燃料-空气混合物输送至发动机的系统，包括：

化油器，所述化油器具有：燃料和空气混合通道，用于将燃料和空气混合物提供给发动机；燃料室，用于将燃料提供给空气和燃料混合进气孔；以及一个或多个通道，所述一个或多个通道与空气和燃料混合进气孔和燃料室连通以便将燃料提供到空气和燃料混合进气孔；

具有泵通道的压电流体泵，所述泵通道与所述空气和燃料混合进气孔直接连通并构造为将流体提供到空气和燃料混合进气孔以便改变从所述化油器中输送到所述发动机的燃料和空气混合物的燃料/空气比，且所述泵通道不与所述燃料室连通；和

电子控制器，构造为响应于运行的发动机的瞬时变化的燃料需求，控制压电流体泵的操作以改变由化油器供给到发动机的所述燃料和空气混合物的燃料/空气比。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述压电流体泵是空气泵。

13.一种控制化油器中的燃料-空气混合物的方法，所述化油器具有：空气和燃料混合进气孔，用于将燃料和空气混合物提供给发动机；燃料计量室，用于将燃料提供给空气和燃料混合进气孔；以及一个或多个通道，所述一个或多个通道与空气和燃料混合进气孔和燃料计量室连通以便将燃料提供到燃料和空气混合通道，所述方法包括以下步骤：

接收至少一种流体进入化油器的所述通道或燃料计量室中的一个；

利用与所述一个或多个通道或所述燃料计量室连通的压电泵来改变在所述通道或燃料计量室中的至少一种流体的压力；以及

电子控制器构造为响应于运行的发动机的瞬时变化的燃料需求，控制压电泵的操作以改变由化油器供给到发动机的所述燃料和空气混合物的燃料/空气比。