内燃机气体燃料供料系统及相关联的电喷射器

摘要

本发明涉及一种用于将气体燃料供料给内燃机的系统(T)，包括：燃料储罐(37)；流体连接装置(9、12)，所述燃料沿着所述流体连接装置流动，并且所述流体连接装置流体地插置在所述储罐(37)和所述发动机的汽缸(38)之间；以及电喷射器(1)，所述电喷射器相对于所述流体连接装置(9、12)流体地串联，并且所述电喷射器插置在所述储罐(37)和所述汽缸(38)之间，并且所述电喷射器选择性地被触发，从而不能够或能够使所述燃料流到汽缸(38)；仅通过将所述电喷射器的入口或出口(3、4)中的至少一个连接到由所述流体连接装置(9、12)限定的至少一个管(9、12)上，使所述电喷射器(1)相对于所述流体连接装置(9、12)定位。

权利要求

1.一种用于内燃机的气体燃料供料系统(T)，包括：

所述燃料的储罐(37)；

流体连接装置(9、12)，所述燃料沿着所述流体连接装置流动，并且所述流体连接装置流体地插置在所述储罐(37)和所述内燃机的汽缸(38)之间；以及电喷射器(1)，所述电喷射器相对于所述流体连接装置(9、12)流体地串联，并且所述电喷射器插置在所述储罐(37)和所述汽缸(38)之间，并且所述电喷射器选择性地被启动，从而不能够或能够使所述燃料流到汽缸(38)；

其特征在于，电喷射器不需要通过额外的连接装置固定到内燃机机箱上，仅通过将所述电喷射器的入口或出口(3、4)中的至少一个连接到由所述流体连接装置(9、12)限定的至少一个管(9、12)上，使所述电喷射器(1)相对于所述流体连接装置(9、12)定位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电喷射器(1)具有至少一个所述出口(4)，所述燃料选择性地流过所述出口，并且所述至少一个管(9、12)通过用于将所述燃料供料到所述汽缸(38)的出口管(12)来限定，所述出口管(12)包括接合所述出口(4)的端部(13)，并且所述出口管(12)在与所述端部(13)相反的一端可流体连接到所述汽缸(38)。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电喷射器(1)具有至少一个所述入口(3)，所述燃料流过所述入口；并且其中，所述至少一个管(9、12)通过用于将所述燃料供料到所述电喷射器(1)的入口管(9)来限定；所述入口管(9)包括接合所述入口(3)的端部(39)，并且所述入口管(9)在与所述端部(39)相反的一端流体连接到所述储罐(37)。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个管(9、12)由挠性材料制成。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电喷射器(1)包括：外壳(2)，所述外壳具有至少一个所述入口(3)和至少一个所述出口(4)；所述燃料流过所述出口(4)之前的所述入口(3)；并且所述燃料选择性地流过所述出口(4)，所述出口可流体地连接到所述内燃机的汽缸(38)上；

并且所述入口(3)和所述出口(4)具有相互平行的各自的轴(A、B)。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电喷射器包括闸门(28)，所述闸门容置在所述外壳(2)内，并且所述闸门可在第一结构和第二结构之间移动，在所述第一结构中，所述闸门挡住所述出口(4)以阻止所述燃料的流过，在所述第二结构中，所述闸门打开所述出口(4)以允许所述燃料的流过；所述电喷射器(1)包括用于将所述闸门(28)装载进入到所述第一结构中的弹性装置(30、33)，所述弹性装置具有选择性地可调节的预负载。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述弹性装置(30、33)包括弹簧(30)，所述弹簧具有第一部分(32)和第二部分(31)，所述第一部分作用性地连接到所述闸门(28)上，所述第二部分与所述外壳(2)内部轴向可移动的架体(40)相配合；所述架体(40)和所述外壳(2)的相对轴向位置是可调节的，从而调节所述预负载。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电喷射器包括触发部件(44)，所述触发部件可从所述外壳(2)的外部调节，以调节所述预负载。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述外壳(2)由塑料制成。

说明书

内燃机气体燃料供料系统及相关联的电喷射器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种内燃机气体燃料供料系统，以及相关联的电喷射器。

背景技术

[0002] 公知的气体燃料供料系统大体上包括液化气燃料储罐；减压器，该减压器流体地连接到储罐上以降低燃料压力，并且使燃料转变成气态；以及至少一个电喷射器，该电喷射器以其相对两端分别流体连接到减压器和发动机汽缸上，从而根据预设次数选择性地将气体燃料喷射到汽缸中。

[0003] 更具体地说，每个电喷射器包括中空外壳，所述外壳限定出流体连接到减压器上的入口；以及若干出口，所述出口流体连接到各个发动机汽缸上。所述外壳容置有若干个电枢，所述电枢通过各自的电磁体可在闭合结构和打开结构之间移动，所述电磁体由中央控制设备控制，在所述闭合结构和打开结构中，所述电枢分别阻止和允许气体燃料从所述外壳流过相关联的出口并且通过各自的进口管喷射到相关联的汽缸中。

[0004] 更具体地说，每个电枢包括闸门，所述闸门选择性地恢复到抵靠住相关联的出口上。

[0005] 当每个电枢都在闭合结构上时，相关联的闸门通过弹簧保持抵靠住电喷射器的相关联的出口上，从而阻止气体燃料流到相关联的进口管并且从该进口管流到相关联的汽缸中。

[0006] 当每个电枢都在打开结构上时，相关联的闸门没有挡住相关联的出口，由此允许气体燃料流到相关联的汽缸中。

[0007] 电喷射器通过连接装置固定在发动机内部的预设位置上，所述连接装置插置在所述外壳和所述发动机机箱之间。

[0008] 由于汽车内燃机日益增加的复杂性，以及由此产生的发动机机箱的“拥挤(crowding)”现象，使电喷射器可能有时不得不设在距离汽缸相对较远的位置上，或是，至少对于发动机构成来说电喷射器没有设在最好的位置上。

[0009] 实际上，一旦电喷射器固定在发动机机箱内部的话，每个进口管的长度就取决于相关联的电喷射器的出口和相关联的汽缸的入口之间的距离。

[0010] 在工业上具有对这样的电喷射器的需要，即，该电喷射器设计成，确保响应于例如通过对加速器踏板施压所提供的控制信号而进行快速高度精确的气体燃料进入到汽缸的喷射。

[0011] 这意味着使每个进口管的长度和体积都最小化，从而减少由于沿进入管的负载损耗导致的气体燃料喷射压力下降的情况；并且缩短控制信号的产生和气体燃料喷射之间的延迟，该延迟大体上是由惯性和每个进入管中气体的可压缩性导致的。

[0012] 在工业上还具有对这样的电喷射器的需要，即，在不包括电磁体中央控制设备的条件下，该电喷射器适用于多种具有不同位移及运行参数的发动机。

[0013] 最后，在工业上还需要，一旦在电喷射器连接到汽缸上时，调节在电磁体停止运行之后电枢返回到闭合结构所用的时间。

发明内容

[0014] 本发明的一个目的是提供一种内燃机气体燃料供料系统，所述系统设计成满足上述至少一项的公知供料系统的需求。

[0015] 根据本发明，提供一种如权利要求1所述的内燃机气体燃料供料系统。

[0016] 如权利要求5所述，本发明还涉及一种用于内燃机气体燃料供料系统的电喷射器。

[0017] 如权利要求10所述，本发明又涉及一种用于内燃机气体燃料供料系统的电喷射器。

附图说明

[0018] 现将结合附图和所附权利要求以实施例的方式对本发明的优选的非限定性的具体实施方案进行说明，其中：

[0019] 图1示出了本发明的内燃机气体燃料供料系统的立体示意图；

[0020] 图2示出了沿图1中II-II线的电喷射器的截面图，其中图1所示系统的电喷射器在闭合结构上；

[0021] 图3示出了图2所示的电喷射器在打开结构上的示意图；

[0022] 图4示出了沿图3中IV-IV线的截面图。

具体实施方式

[0023] 参见附图，T表示一种用于将气体燃料供料给内燃机的系统。

[0024] 更具体地说，系统T包括液化气燃料的储罐(tank)37；减压器36，该减压器流体地连接到储罐37上以减小燃料的压力并将燃料转变成气态；以及一个或多个电喷射器(electro-injector)1，减压器36将气体燃料供料给电喷射器，然后电喷射器再将气体燃料供料给相对应的内燃机汽缸38。

[0025] 以下说明是针对一种包括一个电喷射器1和一个汽缸38的系统T。

[0026] 电喷射器1大体上包括中空的外壳2，该外壳具有入口3和出口4，该入口流体地连接到减压器36上，该出口流体地连接到内燃机汽缸38上；以及电枢5(图2至4中示出)，该电枢容置在外壳2的内部。电枢5通过电磁体6(图2和3)被触发以选择性地流体连接入口3和出口4，从而阻止或允许气体燃料流到汽缸38中。

[0027] 更具体地说，入口3和出口4从外壳2的相对两端突伸出，并且分另沿着轴A和B延伸。

[0028] 入口3和出口4分别通过流体连接装置连接到减压器36和汽缸38上。更具体地说，该流体连接装置包括入口管9，该入口管插置在减压器36和入口3之间；以及出口管12，该出口管插置在出口4和汽缸38之间，并限定出汽缸38的进口管。

[0029] 入口3具有面向外壳2内侧的轴向端部开口7；以及与开口7轴向相对的端部开口8，并且端部开口8通过入口管9(图1)流体地连接到减压器36上。

[0030] 出口4具有面向外壳2内侧的端部开口10；以及设置在开口10对面端部上的开口11，并且该开口11流体地连接到汽缸38上。更具体地说，汽缸38和开口11通过出口管12(图1)进行流体连接。

[0031] 出口管12(图1至3)包括第一端部13，该第一端部以气密的方式连接到开口11上；以及与端部13相对的第二端部，并且该第二端部以公知的方式流体地连接到汽缸38上。

[0032] 中空的外壳2、入口3的开口7以及出口4的开口10都通向容置有电枢5和电磁体6的腔体14。

[0033] 电磁体6(图2和3)包括由磁性材料制成的磁芯15；以及缠绕磁芯15的线圈16，并且该线圈选择性地通过若干电接头(未示出)和中央控制设备(未示出)进行电力供电以产生围绕电枢5的磁场。

[0034] 电磁体6(图2和3)由杯形部件18包围，该杯形部件沿着平行于轴A、B的轴延伸。

[0035] 更具体地说，部件18包括矩形轴向端壁19，该端壁垂直于轴A和B并且与入口3邻近开口7的端部形成贯穿配合；以及平侧壁20，该平侧壁20平行于轴A和B从端壁19朝向出口4延伸。

[0036] 电枢5容置在外壳2的内部，以轴向插置在侧壁20的轴向端部17、与端壁19相对的一侧和出口4的开口10之间。

[0037] 更具体地说，电枢5包括由磁性材料制成的椭圆形(oblong)金属板25。

[0038] 金属板25具有相对的表面26、27(图2和3)，这两个相对表面分别面向电磁体6和出口4的开口10。

[0039] 电枢5还包括盘式闸门(shutter)28，该盘式闸门由弹性材料制成并设置在面向开口10的表面27的一侧。

[0040] 背对盘式闸门的表面26一侧倚靠在侧壁20的端部17上。

[0041] 电喷射器1(图2和3)还包括平行于轴A、B延伸的卷簧30。

[0042] 弹簧30具有与外壳2配合的轴向端部31；以及与端部31相对的端部32，端部32与由软性材料制成的杆33(图1、2、3)配合，该杆沿着大体上平行于金属板25平面的方向延伸。

[0043] 在弹簧30的相对侧，杆33与金属板25的表面27配合。更具体地说，表面27的侧部即盘式闸门28的相对一侧与杆33配合。

[0044] 弹簧30设计成对电枢15加载以形成封闭结构(图2)，在该封闭结构中金属板25相对于轴A和B稍微倾斜，并且盘式闸门28以气密的方式与出口4的开口10接合，从而阻止出口4和入口3的流体连接，并因此阻止气体燃料流到汽缸38中。

[0045] 金属板25、杆33以及部件18的侧壁20是这样设置的，即，金属板25围绕轴C(图2和3)旋转，该轴C相对于杆33的伸展方向平行或偏置。更具体地说，轴C对应于金属板
25和侧壁20的端部17之间的接触部分。

[0046] 当电流供电时，电磁体6的线圈16产生磁场，该磁场通过磁芯5放大，并且该磁场以公知的方式产生磁力，该磁力作用在金属板25上使金属板在大体上平行于轴A的方向上被导向。

[0047] 更具体地说，磁力和弹簧30的回复力分别以各自距离轴C一定距离的点作用在金属板25上，从而使弹簧30和在线圈16中循环的电流在金属板25上产生两个相反的转矩。电磁体6通过中央控制设备供电以产生作用在金属板25上的转矩，该转矩与通过弹簧30在金属板25上产生的转矩方向相反，并且大于通过弹簧产生的转矩。

[0048] 如实施例中所示，所述扭矩的合力使电枢5顺时针旋转，进而相对于轴C进入到打开结构(open configuration)(图3)，在该打开结构中金属板25位于平行于轴C的平面中，而盘式闸门28打开出口4的开口10。

[0049] 因此，出口4和入口3流体地连接，从而使气体燃料流过外壳2和出口4，并沿着出口管12流到发动机气缸38中。

[0050] 电喷射器1优选相对于出口管12和入口管9定位，仅是通过将入口3和出口4中的一个连接到入口管9和出口管12中的一个。

[0051] 更具体地说，相对于出口管12，电喷射器1通过将出口4连接到出口管12的端部13来定位，该出口管与端部13相对的端部则连接到气缸38上。

[0052] 而相对于入口管9，电喷射器1通过将入口3连接到入口管9的轴向端部39来设置，该入口管与轴向端部39相对的端部则连接到减压器36上。

[0053] 因此，电喷射器1不需要例如通过额外的连接装置固定到发动机机箱上，以将外壳2相对出口管12或入口管9或两者的结合固定在预设的位置上。

[0054] 更具体地说，端部13配合在出口4的外部上，并且端部13具有内部管状流减速器(internal tubular flow reducer)21，该减速器同轴过盈配合在出口4的邻近开口11的部分35的内部。可选择地，减速器21通过螺纹连接件(以未示出的方式)连接到部分35上。

[0055] 更具体地说，减速器21包括表面22，该表面以气密的方式与部分35的内表面配合；以及表面23，该表面相对于表面22径向位于减速器内部，并且，如下文具体说明的那样，表面23形成一个直径以调节通向气缸的流量。

[0056] 入口3和出口4的轴A和B是平行的，并且相对于彼此轻微偏置(图2和3)。

[0057] 入口管9由挠性材料制成以容易弯曲成所需要的曲率半径。

[0058] 作为结果，如果当将电喷射器1装配在发动机上时入口管9必须弯曲，那么就减少了减压器36和开口8之间气体燃料的压力损耗。

[0059] 同样地，出口管12也由挠性材料制成以容易弯曲成所需要的曲率半径，从而在出口管12必须弯曲的情况下减少了开口11和气缸38之间气体燃料的压力损耗。

[0060] 弹簧30的轴向预负载是可调节的，用以调节使金属板从闭合结构移动到打开结构所需要的磁力，并且因此还用以调节一旦在中央控制设备通过电接头停止为电磁体6供电时使金属板从打开结构恢复到封闭结构所用的时间。

[0061] 更具体地说(图2和3)，弹簧30的端部31架体40相配合，所述架体40以轴向可移动的方式容置在外壳2的腔体41中。更具体地说，架体40和腔体41彼此之间以及和弹簧30是同轴的。

[0062] 架体40具有轴向端部，该轴向端部与弹簧30的端部31相对，并且架体的该轴向端部通过扳手而与触发部件44(图1至3)可接合地配合，从而用来调节表面42、43的螺纹的相对轴向位置，并且由此调节弹簧30的轴向预负载。

[0063] 为了扳手的方便插入，触发部件44便于可从外壳2的外部进入。

[0064] 减速器21的表面22具有校准的直径，从而以气密的方式接合端部35；减速器21的表面23的直径可在大范围内选择，从而使喷射到气缸内部的气体燃料数量适合于发动机的位移和其它有效参数。

[0065] 外壳2优选地由塑料制成，从而减小全部重量和作用在端部35和端部13之间的连接件以及入口3和入口管9之间的连接件上的全部负载。

[0066] 在实际应用中，储罐37中的液化气流过减压器36，在该减压器中将液化气解压到气态。

[0067] 气体燃料沿着入口管9流到电喷射器1的入口3，该电喷射器选择性地能够或不能够使气体燃料沿着出口管12流出并由此喷射到气缸38中。

[0068] 电喷射器1的运行在以下进行说明，根据这样的一种情况，即，在该电喷射器中电枢5处于闭合结构(图2)。

[0069] 在闭合机构中，盘式闸门28以气密的方式接合出口4的开口10，以防止沿着入口管9给料进入到外壳2的气体燃料沿着出口管12流到汽缸38。

[0070] 电枢5通过弹簧30和作用在金属板25上的杆33设置到闭合结构中。

[0071] 电枢5响应于外部例如对踏板施压的指令而从闭合结构移到打开结构。

[0072] 更具体地说，响应于外部指令，中央控制设备为电接头和线圈16提供电流。

[0073] 线圈16中的电流循环产生磁场，该磁场通过磁芯15放大。

[0074] 弹簧30和线圈16的磁场分别以各自分离的点并距离轴C一定距离地作用在金属板25上。

[0075] 因此，金属板25受到两个相对于轴C的转矩，一个由弹簧30产生而另一个由线圈16产生，并且这两个转矩在方向上相反并具有不同的绝对值，这两个扭矩还取决于线圈16中电流循环的方向。

[0076] 这两个扭矩的合力使电枢5抵制弹簧30而相对于轴C顺时针旋转。

[0077] 弹簧30被压缩，并且盘式闸门28(图3)释放开口10以使入口3与出口4流体地连接。

[0078] 因此，外壳2中的气体燃料流过开口10和出口4，并沿着出口管12进入到汽缸38中。

[0079] 当外部指令停止时，中央控制设备切断供给线圈16的电流，并且因此切断施加在电枢5上的磁力。

[0080] 因此，电枢5从打开结构恢复到闭合结构。

[0081] 更具体地说，弹簧30伸展到使电枢5相对于轴C逆时针旋转，直到盘式闸门28以气密的方式达到抵靠住出口4的开口10，因此切断气体燃料流到出口管12和汽缸38。

[0082] 为了克服弹簧30所需的磁力和用于电枢5从打开恢复到闭合结构的时间可通过在触发部件44上利用扳手来调节弹簧30的预负载而选择性地进行调节。

[0083] 更具体地说，调节触发部件44就是调节架体40和腔体41的表面42、43的螺纹的相对轴向位置，以及因此来调节弹簧30的预负载。

[0084] 而且，通过选择具有表面23的特定直径的减速器21，在不包括电磁体6的中央控制设备的情况下，流到汽缸38的气体燃料能够适于假定的位移和发动机其它特征参数。

[0085] 根据本发明，系统T和电喷射器1的优点在以上说明中得以明确。

[0086] 特别地，在仅包括入口3、出口4和电枢5的情况下，电喷射器1的尺寸减小到最小值，这意味着不需要将电喷射器安装到发动机机箱中，并且电喷射器能够由分别将其连接到储罐37和汽缸38的入口管和出口管9、12来直接支撑。换句话说，电喷射器1可以以“浮动(floating)”的方式安装到入口管和出口管9、12上。

[0087] 因此，这就解除了在电喷射器1于发动机机箱内部的设置和装配方面上的考虑，而且这也实现了出口4的非常接近于相关联的汽缸38的入口部的定位。

[0088] 作为结果，出口管12的全部长度大幅度减小。

[0089] 减小出口管长度就减少了沿着出口管12的负载损耗，从而使气体燃料喷射到汽缸38内所需的压力接近于气体燃料穿过开口10的压力，并且因此，还接近于外部指令压力。

[0090] 而且，出口管12内部的气体燃料的数量也得以减少，因此缩短了外部指令的产生和进入到汽缸38内的气体燃料的喷射之间的延迟，该延迟是由惯性和在喷射过程中出口管12内部的气体燃料的可压缩性导致的。

[0091] 电喷射器1允许电枢5从打开结构移到闭合结构的所用时间的调节和电磁体6克服弹簧30所需的作用力的调节。

[0092] 而且，调节是指通过简单调节触发部件44以调节表面42、43的螺纹的相对轴向位置。

[0093] 而且，因为由挠性材料制成，所以入口管和出口管9、12能够弯曲到所需的曲率半径，因此减少减压器36和入口3之间以及出口4和汽缸38之间的气体燃料压力损耗。

[0094] 最后，在不包括电磁体6的中央控制设备的情况下，通过简单使用具有表面23的给定直径的减速器21使电喷射器1可适用于具有不同位移和特征参数的发动机。

[0095] 明确地，在没有背离所附权利要求所限定的范围的情况下，可以对如在此所说明和示出的系统T和电喷射器1进行改变。