[发明专利]用于燃料输送系统的气缸内充气系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及燃料系统，并且更具体地涉及为利用多种流体将燃料输送到发动机的燃料输送系统提供压缩气体。

背景技术

多年来，为了将液体转变为容易转变成气相的气溶胶或细颗粒的目的，已经开发出许多类型的装置。许多这样的装置已经被开发出来，例如，用以准备用于在内燃机中使用的燃料。为了优化发动机燃烧室内的燃料氧化，燃料必须被汽化、利用氧化剂(例如，空气)均匀化且处于化学计量的气相混合物中。理想的燃料雾化和汽化能够实现更完全的燃烧并且随之降低发动机输出污染。在水下或高海拔发动机操作的情形下，氧化剂可以更有效地成为另一种流体(气体或液体)。在特殊的服务应用中，基于氧化剂的燃烧效率选取氧化剂，而不考虑成本。氧化剂选择的另一种因素是每氧化单元(例如，过氧化氢等)的质量。

更具体地，关于内燃机，化学计量是这样一种状况，在该状况下，以均匀混合物供应完全燃烧给定量的燃料所需的氧气量，从而导致最佳正确燃烧，且没有由于从不完全或者效率低的氧化而剩余的残留物。理想地，燃料应完全汽化、与空气相互混合且在点火之前均匀化以正确氧化。未汽化的燃料液滴在常规内燃机和外燃机中不点燃或不完全燃烧，这降低了燃料效率并且增加了发动机输出污染。

通过调节温度和压力来减少或控制排放副产物的尝试通常影响NO_x副产物。为了满足排放标准，这些残留物必须被处理，典型地需要在催化转化器或洗涤器中进行处理之后。这些残留物的这种处理导致附加的燃料成本，以操作催化转化器或洗涤器，并且可能需要附加的部件成本以及所涉及的封装和质量要求。对应地，由不完全燃烧引起的发动机输出残留物的任何减少将有经济和环境利益。

除上述问题之外，在化学计量的空气/燃料混合物中未完全汽化的燃料导致燃烧发动机以低于峰值效率运行。当燃料未完全地燃烧时，燃料的化学能的较小部分转化成机械能。浪费了燃料能量，并且产生了不必要的污染。因此，通过进一步分裂且更完全地汽化燃料-空气混合物，可以得到更好的燃料效率。

已经做出许多尝试来减轻上述关于燃料汽化和不完全燃料燃烧的问题。在汽车发动机中，例如，为了燃料输送，进入口或直接燃料喷射已经几乎普遍地取代增碳作用。燃料喷射器将燃料直接地喷射到发动机的进入口或气缸中，并且是受电子控制的。相对于增碳作用，喷射器有利于独立地对输送到每个气缸的燃料量进行更准确的计量和控制。这减少或消除了装料输送时间，从而促进最佳的瞬间操作。然而，燃料喷射器喷雾的燃料液滴尺寸不是最佳的，并且在点火之前留给燃料与空气进行混合的时间很少。

一些类型的燃料输送系统需要压缩空气源，以便正确地将燃料输送到气缸用于燃烧。压缩空气典型地由发动机、被发动机操作的压缩机部件、或者发动机的非车载电器装置(electrically off-board)提供。当在压缩机进行操作之前启动发动机时，存在与为燃料输送系统提供压缩空气源有关的挑战。

发明内容

本文描述的原理可解决上述缺陷和其它缺陷中的一些。一方面提供了一种充气系统，该充气系统包括提供到发动机气缸的通路的阀、被联接成与所述阀流体连通的贮存器以及控制器，所述控制器能够操作成打开和关闭所述阀，直到所述贮存器中达到阈值压力条件。

所述阀可以包括提升阀。所述提升阀可以被偏压到关闭位置。在所述发动机开始起动时的压缩循环期间，所述控制器可以打开所述阀。所述控制器可以工作以控制所述贮存器内储存的压缩空气到燃料输送系统中的流动。所述贮存器可以包括储存罐。所述贮存器可以保持一定量的足以用于至少一个发动机点火序列的压缩空气。所述阀可以包括所述气缸中的被布置成向外打开的提升阀孔。所述充气系统可以包括螺线管，该螺线管被构造为使所述阀在打开位置和关闭位置之间移动。

本公开的另一方面涉及一种从发动机气缸中排除压缩空气的方法。所述方法包括提供阀和贮存器，其中，该阀提供到所述发动机气缸的通路，并且该贮存器被联接成与所述阀流体连通。所述方法还包括：在发动机压缩冲程期间打开所述阀；当所述阀打开的同时，将来自所述气缸的压缩空气收集到所述贮存器中；以及，将所述压缩空气储存在所述贮存器内，以用在燃料输送系统中。

所述方法还可以包括：当所述贮存器内达到预定压力条件时，关闭所述阀。所述方法可以包括：当所述发动机压缩冲程完成时，关闭所述阀。所述阀可以包括：直接到所述气缸中的阀孔；位于所述气缸内的阀座；以及能够移动成与所述阀座密封接触和脱离密封接触的提升阀。所述方法可以包括将所述阀偏压到关闭位置。