[发明专利]用于内燃机的节油器燃料蒸气系统

说明书

技术领域

本发明涉及在内燃机中将液态燃料转变成燃料蒸气以改善燃烧的系统。

背景技术

向发动机提供燃料的方式对燃料效率和废气排放影响重大。在具有化油器的活塞式发动机中，液态汽油被集中地引入到燃烧气流中，随后所述空气-燃料混合物被分开并分配到发动机气缸。在汽缸中具有燃料喷射器的活塞式发动机中，加压的液态燃料受压通过所述喷射器的喷管，以喷注液态燃料液滴的喷雾。所述喷雾被喷注到位于所述汽缸的入口处的燃烧空气中，或者直接进入燃烧区域中。这些及其它发动机中的燃料的不完全燃烧对燃料经济性产生不利影响，并产生有害排放物。

在过去数十年中，已有建议将燃料预蒸发作为内燃机提高燃料效率并减少排放物的一种办法。

Cooke(美国专利No.5,746,188)和Shetley(美国专利No.6,758,194)图示出使用电热元件的燃料蒸发系统的实例。

尽管有上述情况，仍有相当可观的空间来提高燃料效率并减少排放物。

发明内容

一种用于内燃机的燃料蒸发器，包括：限定出至少部分由壁面封闭的第一容积的第一封闭室、在所述第一封闭室内的传热表面、至少部分围绕所述第一封闭室的限定出第二容积的第二封闭室、包括液态燃料供应管路和燃料喷射器的液态燃料供应系统，所述燃料喷射器在超大气压力(super-atmospheric pressure)下，从与所述传热表面隔开的至少一个孔口向所述第一容积内喷注扩张了的液态燃料喷雾图案(expanding pattern)。热流体系统被构造成将加热流体引入到所述第二容积并将热量从所述加热流体通过所有所述第一封闭室转移，并且蒸发燃料出口被构造成引导蒸发燃料从所述第一封闭室到达向所述发动机的至少一个燃烧区域供应燃料的燃烧燃料供应管路。

在一些实施例中，所述第一封闭室的所述传热表面是所述第一封闭室的壁面。可选择地，所述传热表面可以是与供应体的所述壁面具有热连通的增加的表面积中的一者。

所述蒸发器系统还可包括可选择的减压阀，所述减压阀可被构造成当所述第一封闭室内部的压力超过预定阈值时打开，并引导已蒸发的燃料到达所述液态燃料供应系统。所述第一封闭室还可包括上端和下端，其中所述蒸发燃料出口可配置在所述上端，而所述液态燃料回流器可配置在所述下端。

一些实施例可提供向内燃机的至少一个燃烧区域供应燃料的方法，包括：将加热流体引入到一容积中，所述容积至少部分地围绕蒸气室；将热量从所述加热流体传递到所述蒸气室；经由液态燃料供应管路向所述蒸气室供应燃料；在超大气压力下向所述蒸气室中喷注(emitting)基本为液态的燃料；在所述蒸气室中将所述基本为液态的燃料蒸发并将蒸发的燃料从所述蒸气室排放到燃烧室燃料供应管路。

本发明的方法可进一步包括：在液态燃料旁通阀处接收信号，该信号指示来自于所述蒸气室已蒸发的燃料不足以满足所述燃烧区域的燃料需求；至少部分地打开所述液态燃料旁通阀；并通过将液态燃料从所述液态燃料供应管路转向所述燃烧室燃料供应管路来绕过所述蒸气室。所述方法还可包括将液态燃料从所述蒸气室回流到所述液态燃料供应管路。进一步，方法可包括在所述蒸气室中的压力超过预定阈值时打开减压阀。

本发明的实施例可包括用于内燃机的燃料蒸发器，包括：限定出一容积的封闭压力室、与所述容积相连并被布置成被加热的传热表面、以及液态燃料供应系统，所述液态燃料供应系统在超大气压力下，从与所述传热表面隔开的至少一个孔口向所述容积内喷注扩张了的液态燃料喷雾图案，所述液态燃料供应系统将燃料喷注到所述容积中，以将其蒸发并供应到所述内燃机的至少一个燃烧区域。所述封闭压力室和所述液态燃料供应系统可相对于所述传热表面构造和布置，以在所述至少一个出口和所述传热表面之间建立一个混合区域，在该区域中，通过与先前已从所述传热表面通过并得到热量的再循环的加热燃料蒸气混合，所述燃料喷雾随着其从所述出口前进通过所述容积时基本上被加热并蒸发。所述燃料蒸发器可与蒸气流出通路相连，加压蒸气通过所述蒸气流出通路离开所述封闭压力室以供应至所述至少一个燃烧区域。所述传热表面可被布置成至少部分地通过围绕所述封闭压力室外部循环的发动机冷却剂加热。

实施例可进一步包括第二封闭室，所述第二封闭室至少部分地围绕所述封闭压力室并限定一容积，所述发动机冷却剂通过该容积循环。进一步，实施例可包括发动机冷却剂入口和发动机冷却剂出口，其中经由所述发动机冷却剂入口进入的发动机冷却剂的温度高于经由所述发动机冷却剂出口离开的发动机冷却剂。