CN200958436Y - 汽车超声电子燃油汽化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车超声电子燃油汽化装置，由超声功率源和汽化室两部份组成，其中汽化室的具体组成为：壳体，壳体的内腔由隔板分隔为上部的汽化腔和下部的出气腔，汽化腔的上部开有与汽车化油器相连的油气进口或者在汽化腔的上部设有与汽车燃油泵相连的喷油口和与汽车空气滤清器相连的进气口；隔板中间固定有超声换能器，隔板上有将汽化腔与出气腔连通的气隙；出气腔的下部设有与汽车的混合分配气气路相连的混合气出气口，超声换能器的引线穿过壳体上的引线孔与壳体外部的超声波功率源连接。该装置使燃油汽化后的颗粒更小；燃油燃烧更为完全，并提高燃油发动机的热效率和排放指标。

Description

汽车超声电子燃油汽化装置

所属领域

本实用新型涉及一种汽车超声电子燃油汽化装置。

背景技术

“燃油汽化”是燃油发动机技术领域重点研究的课题，它是影响发动机热效率和排放指标的主要因素，对于节能和环保有着重要的意义。因此燃油汽化装置是燃油发动机的重要部分。燃油汽化装置以前采用  “化油器”，它利用发动机吸气冲程在燃烧室内产生的负压力使燃油形成压差雾化和飞溅雾化，同时利用发动机的热能形成蒸发雾化。经其处理后的油雾颗粒大且不均匀，耗油多，现已淘汰。目前燃油汽化装置多为电子燃油喷射系统，其工作原理是：利用燃油泵给燃油加压，使压差雾化和飞溅雾化效果增强。同时利用微型计算机技术，检测发动机的工况，并适时计算、控制进入发动机的油气进入量和比例，使之处于最佳状态。这种电子燃油喷射系统的汽化效果优于传统的“化油器”。它主要先进在复杂的电子控制技术方面。但是从“汽化”的角度，它并没有脱离“化油器”的“负压汽化”原理，仍是主要采用压力使燃油产生压差雾化和飞溅雾化，因此，汽化后的油雾颗粒仍然较大且不均匀，仍有待于改进，这对于能源短缺的今天具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种汽车超声电子燃油汽化装置，该装置使燃油汽化后的颗粒更小；燃油燃烧更为完全，并提高燃油发动机的热效率和排放指标。

本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种汽车超声电子燃油汽化装置，由超声功率源和汽化室两部份组成，其中汽化室的具体组成为：壳体的内腔由隔板分隔为上部的汽化腔和下部的出气腔；汽化腔的上部开有与汽车化油器相连的油气进口，或者在汽化腔的上部设有与汽车燃油泵相连的喷油口和与汽车空气滤清器相连的进气口；隔板中间固定有超声换能器，隔板上有将汽化腔与出气腔连通的气隙；出气腔的下部设有与汽车的混合分配气气路相连的混合气出气口，超声换能器的引线穿过壳体上的引线孔与壳体外部的超声波功率源连接。

对现有的化油器汽车，将本实用新型装置的汽化腔的上部的油气进口与汽车化油器相连，出气腔下部的混合气出气口与混合气分配气路相连即可。对电喷汽车，则是将本实用新型的装置的汽化腔上部的喷油口与汽车燃油泵相连，进气口与汽车空气滤清器相连，出气腔下部的连接连方法与化油器汽车相同。

其工作过程是：发动机点火时，化油器汽车的燃油经化油器进入汽化腔内；电喷汽车则由发动机喷油系统控制和加压后直接将燃油通过燃油泵的喷油嘴喷射至汽化腔内。随即超声波功率源得电工作，放置在汽化腔内的超声换能器产生超声波使汽化腔内的空气振动。该超声波振动能量随之传递给燃油，使燃油充分汽化。超声振动同时还产生搅拌油雾的作用，使其与空气滤清器来的空气充分混合均匀。混合油气从隔板上的气隙进入出气腔的下部，通过混合气出气口、汽车的混合分配气气路然后进入燃烧室燃烧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：对燃油在负压汽化的基础上再对燃油进行超声波振动汽化，使燃油汽化更充分，汽化后的颗粒更小；同时超声波振动对汽化室内的混合油气具有搅拌作用，使油气混合更充分、均匀，进入燃烧室后的燃烧更为完全，能量转换效率高，提高了燃油发动机的热效率和排放指标。

上述的壳体内腔的隔板中间设有凹槽，超声换能器设置在凹槽内，并在超声换能器的下部依次垫有软胶垫、底垫。这样能方便地将超声换能器牢固地安装在汽化室的下部。

上述超声换能器的引线为射频电缆，超声换能器与软胶垫之间还设有屏蔽网，屏蔽网与射频电缆的屏蔽层相连。这样可避免超声功率源与汽车电子设备之间的相互干扰。

上述的超声功率源的组成为：汽车发动机电路的直流输出端与开关稳压电源的电源输入端相连；开关稳压电源的输出端与超音频振荡器的输入端相连，超音频振荡器的输出端与超声换能器相接。

其工作过程为：由汽车发动机提供的12V直流电压作为开关稳压电源的工作电压，开关稳压电源输出升压后的直流作为超音频振荡器的直流偏置电压。超音频振荡器产生超声振荡信号。该信号通过超声换能器的压电效应转换成空气超声振动波，实现对燃油的雾化。

上述的开关稳压电源产生脉冲信号的脉宽调制器的具体组成为：

开关稳压电源的电源输入端与脉宽调制集成电路的输入电压端相连；脉宽调制集成电路的输出电压端经栅极电阻与大功率开关管的栅极相连，过流检测端经反馈电阻与大功率开关管的漏极相连，参考电压端经定时电阻和定时电容接地，定时电阻电容公共端与定时电阻和定时电容的连接点相连，补偿端通过并联的补偿电阻、补偿电容与反馈端相连，反馈端通过限流电阻与反馈整流二极管的负极性端相连；脉宽调制集成电路的过流检测端、定时电阻电容公共端、参考电压端分别通过退耦电容接地。

脉宽调制集成电路得到输入电压后即开始工作，产生一定宽度的脉冲输出，推动大功率开关管的导通和截止。

上述的开关稳压电源的升压及功率放大电路的具体组成为：

大功率开关管的源极经开关变压器原边与开关稳压电源的电源输入端相连，漏极经漏极电阻接地，漏极、栅极分别与开关管的保护二极管的正、负极相连，同时栅极、漏极之间还接有保护电阻。

开关变压器次边的一端接整流二极管的负端，整流二极管的正端经并联的滤波电容接次边的另一端并同时接地，削峰电阻和削峰电容串联后并联在整流二极管的两端；反馈线圈一端接地，另一端与反馈整流二极管的正端相连；开关变压器原边、次边、反馈线圈均绕在同一磁芯上。

其工作过程是：大功率开关管将脉宽调制集成电路所产生的小信号脉冲进行功率放大，再经开关变压器升压，整流二极管和滤波电容整流滤波后为超声功率源提供直流偏置电压。

上述的超音频振荡器的具体组成为：上、下偏置电阻串联后并联在整流二极管的正端和地之间，振荡管的基极经振荡电阻接在上、下偏置电阻的连接点上，发射极经振荡电感接在整流二极管的正端，集电极接地；振荡电容并联在上偏置电阻两端；耦合电容的一端经振荡电阻与振荡管的基极相连，另一端经射频电缆与安装在汽化室内的超声换能器相连，超声换能器的另一端经屏蔽网接地。

其工作原理为：接在开关稳压电源输出端的上、下偏置电阻为振荡管提供偏置电流，使振荡管导通，其形成的发射极电流流过振荡电感，在振荡电感上产生感应电压，这个电压通过振荡电阻加在振荡管的基极使其反向截止。振荡管截止后，振荡电感上电流突变，形成反向的感应电压，该电压又使振荡管导通，重复上述过程形成振荡。在这一过程中，振荡频率由经耦合电容所接的超声换能器的谐振频率决定。振荡的能量大部分加在超声换能器上，通过超声换能器的压电效应转换成空气超声振动波，实现对燃油的雾化。

上述的振荡电感和整流二极管的正端之间串联有电源滤波电感，电源滤波电容并联在振荡电感和整流二极管的连接点与地之间；振荡管的保护二极管的正极、负极分别接振荡管的发射极、集电极；偏置滤波电容并联在下偏置电阻两端，偏置滤波电感和偏置滤波电阻串联后，接在上、下偏置电阻(R10、R11)的连接点与振荡电阻之间。

电源滤波电感和电源滤波电容构成LC电源滤波器，对开关稳压电源输出的电压作进一步的滤波，以提供振荡管合适的电源。同样，偏置滤波电容、偏置滤波电感、偏置滤波电阻也构成LC滤波电路，对开关稳压电源输出的电压滤波，使振荡管的直流偏置更稳定。振荡管的保护二极管用于保护振荡管，防止电路电流突变时振荡电感上感应的反向高压损坏振荡管。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

图1示出本实用新型的实施例一的汽化室结构示意图。

图2示出本实用新型的实施例二的汽化室结构示意图。

图3示出本实用新型的实施例一、二的超声功率源电原理图。

具体实施方式

实施例一

图1示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种汽车超声电子燃油汽化装置，由超声功率源和汽化室2两部份组成，其中汽化室2的具体组成为：壳体4的内腔由隔板分隔为上部的汽化腔2a和下部的出气腔2b；汽化腔2a的上部开有与汽车化油器相连的油气进口，或者在汽化腔的上部设有与汽车燃油泵相连的喷油口5和与汽车空气滤清器相连的进气口6；隔板中间固定有超声换能器HWQ，隔板上有将汽化腔2a与出气腔2b连通的气隙7；出气腔2b的下部设有与汽车的混合分配气气路相连的混合气出气口17，超声换能器HWQ的引线26穿过壳体4上的引线孔与壳体4外部的超声波功率源连接。壳体4内腔的隔板中间设有凹槽8，超声换能器HWQ设置在凹槽8内，并在超声换能器HWQ的下部依次垫有软胶垫9、底垫10。超声换能器HWQ的引线26为射频电缆26，超声换能器HWQ与软胶垫9之间还设有屏蔽网12，屏蔽网12与射频电缆26的屏蔽层相连。

图2示出，超声功率源的组成为：汽车发动机电路的直流输出端与开关稳压电源13的电源输入端DC相连；开关稳压电源13的输出端与超音频振荡器14的输入端IN相连，超音频振荡器14的输出端与超声换能器HWQ相接。

开关稳压电源13产生脉冲信号的脉宽调制器的具体组成为：开关稳压电源13的电源输入端DC与脉宽调制集成电路IC的输入电压端VI相连；脉宽调制集成电路IC的输出电压端V0经栅极电阻R5与大功率开关管BG1的栅极相连，过流检测端IS经反馈电阻R7与大功率开关管BG1的漏极相连，参考电压端VRE经定时电阻R4和定时电容C4接地，定时电阻电容公共端RCT与定时电阻R4和定时电容C4的连接点相连，补偿端COMP通过并联的补偿电阻R1、补偿电容C1与反馈端VFB相连，反馈端VFB通过限流电阻R3与反馈整流二极管D3的负极性端相连；脉宽调制集成电路IC的过流检测端IS、定时电阻电容公共端RCT、参考电压端VRE分别通过退耦电容C3、C4、C6接地。

开关稳压电源13的升压及功率放大电路的具体组成为：大功率开关管BG1的源极经开关变压器T1原边N1与开关稳压电源13的电源输入端DC相连，漏极经漏极电阻R8接地，漏极、栅极分别与开关管的保护二极管D1的正、负极相连，同时栅极、漏极之间还接有保护电阻R6。开关变压器T1次边N2的一端接整流二极管D2的负端，整流二极管D2的正端经并联的滤波电容C7、C8接次边N2的另一端并同时接地，削峰电阻R5和削峰电容C9串联后并联在整流二极管D2的两端；反馈线圈N3一端接地，另一端与反馈整流二极管D3的正端相连；开关变压器T1原边N1、次边N2、反馈线圈N3均绕在同一磁芯上。

超音频振荡器14的具体组成为：上、下偏置电阻R10、R11串联后并联在整流二极管D2的正端和地之间，振荡管BG2的基极经振荡电阻R13接在上、下偏置电阻R10、R11的连接点上，发射极经振荡电感L3接在整流二极管D2的正端，集电极接地；振荡电容C11并联在上偏置电阻R10两端；耦合电容C12的一端经振荡电阻R13与振荡管BG2的基极相连，另一端经射频电缆26与安装在汽化室2内的超声换能器HWQ相连，超声换能器HWQ的另一端经屏蔽网12接地。

振荡电感L3和整流二极管D2的正端之间串联有电源滤波电感L4，电源滤波电容C14并联在振荡电感L3和整流二极管D2的连接点与地之间；振荡管的保护二极管D4的正极、负极分别接振荡管BG2的发射极、集电极；偏置滤波电容C10并联在下偏置电阻R11两端，偏置滤波电感L2和偏置滤波电阻R12串联后，接在上、下偏置电阻R10、R11的连接点与振荡电阻R13之间。

显然，本实用新型的超声功率源的接地端与汽车发动机的直流输出的负端相接，为使接地效果更好，该接地端还与超声功率源的金属机壳相接。

实施例二

图2示出，本实施例与实施例一基本相同，不同的仅仅是：汽化腔的上部没有喷油口5和进气口6，而是开有与汽车化油器相连的油气进口。

本实用新型的装置既可安装在一台发动机的单个燃烧室上实现单室汽化，又可多个燃烧室同时安装实现多室汽化，以保证汽化完全。

本实用新型在实际实施时，开关稳压电源可更换为其他可以将汽车发动机12V直流电变换成匹配超声功率源输入电压的电路。超声功率源也可以采用其他可产生超声频率，且功率与超声换能器适配的电路均可。

Claims (8)

1、一种汽车超声电子燃油汽化装置，由超声功率源和汽化室(2)两部份组成，其中汽化室(2)的具体组成为：壳体(4)的内腔由隔板分隔为上部的汽化腔(2a)和下部的出气腔(2b)；汽化腔(2a)的上部开有与汽车化油器相连的油气进口，或者在汽化腔的上部设有与汽车燃油泵相连的喷油口(5)和与汽车空气滤清器相连的进气口(6)；隔板中间固定有超声换能器(HWQ)，隔板上有将汽化腔(2a)与出气腔(2b)连通的气隙(7)；出气腔(2b)的下部设有与汽车的混合分配气气路相连的混合气出气口(17)，超声换能器(HWQ)的引线(26)穿过壳体(4)上的引线孔与壳体(4)外部的超声波功率源连接。

2、根据权利要求1所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的壳体(4)内腔的隔板中间设有凹槽(8)，超声换能器(HWQ)设置在凹槽(8)内，并在超声换能器(HWQ)的下部依次垫有软胶垫(9)、底垫(10)。

3、根据权利要求1所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述超声换能器(HWQ)的引线(26)为射频电缆(26)，超声换能器(HWQ)与软胶垫(9)之间还设有屏蔽网(12)，屏蔽网(12)与射频电缆(26)的屏蔽层相连。

4、根据权利要求1或2所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的超声功率源的组成为：汽车发动机电路的直流输出端与开关稳压电源(13)的电源输入端(DC)相连；开关稳压电源(13)的输出端与超音频振荡器(14)的输入端(IN)相连，超音频振荡器(14)的输出端与超声换能器(HWQ)相接。

5、根据权利要求4所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的开关稳压电源(13)产生脉冲信号的脉宽调制器的具体组成为：

开关稳压电源(13)的电源输入端(DC)与脉宽调制集成电路(IC)的输入电压端(VI)相连；脉宽调制集成电路(IC)的输出电压端(VO)经栅极电阻(R5)与大功率开关管(BG1)的栅极相连，过流检测端(IS)经反馈电阻(R7)与大功率开关管(BG1)的漏极相连，参考电压端(VRE)经定时电阻(R4)和定时电容(C4)接地，定时电阻电容公共端(RCT)与定时电阻(R4)和定时电容(C4)的连接点相连，补偿端(COMP)通过并联的补偿电阻(R1)、补偿电容(C1)与反馈端(VFB)相连，反馈端(VFB)通过限流电阻(R3)与反馈整流二极管(D3)的负极性端相连；脉宽调制集成电路(IC)的过流检测端(IS)、定时电阻电容公共端(RCT)、参考电压端(VRE)分别通过退耦电容(C3、C4、C6)接地。

6、根据权利要求4所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的开关稳压电源(13)的升压及功率放大电路的具体组成为：

大功率开关管(BG1)的源极经开关变压器(T1)原边(N1)与开关稳压电源(13)的电源输入端(DC)相连，漏极经漏极电阻(R8)接地，漏极、栅极分别与开关管的保护二极管(D1)的正、负极相连，同时栅极、漏极之间还接有保护电阻(R6)；开关变压器(T1)次边(N2)的一端接整流二极管(D2)的负端，整流二极管(D2)的正端经并联的滤波电容(C7、C8)接次边(N2)的另一端并同时接地，削峰电阻(R5)和削峰电容(C9)串联后并联在整流二极管(D2)的两端；反馈线圈(N3)一端接地，另一端与反馈整流二极管(D3)的正端相连；开关变压器(T1)原边(N1)、次边(N2)、反馈线圈(N3)均绕在同一磁芯上。

7、根据权利要求4所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的超音频振荡器(14)的具体组成为：上、下偏置电阻(R10、R11)串联后并联在整流二极管(D2)的正端和地之间，振荡管(BG2)的基极经振荡电阻(R13)接在上、下偏置电阻(R10、R11)的连接点上，发射极经振荡电感(L3)接在整流二极管(D2)的正端，集电极接地；振荡电容(C11)并联在上偏置电阻(R10)两端；耦合电容(C12)的一端经振荡电阻(R13)与振荡管(BG2)的基极相连，另一端经射频电缆(26)与安装在汽化室(2)内的超声换能器(HWQ)相连，超声换能器(HWQ)的另一端经屏蔽网(12)接地。

8、根据权利要求7所述的汽车超声电子燃油汽化装置，其特征在于：所述的振荡电感(L3)和整流二极管(D2)的正端之间串联有电源滤波电感(L4)，电源滤波电容(C14)并联在振荡电感(L3)和整流二极管(D2)的连接点与地之间；振荡管的保护二极管(D4)的正极、负极分别接振荡管(BG2)的发射极、集电极；偏置滤波电容(C10)并联在下偏置电阻(R11)两端，偏置滤波电感(L2)和偏置滤波电阻(R12)串联后，接在上、下偏置电阻(R10、R11)的连接点与振荡电阻(R13)之间。

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