TWM532511U - 具有燃料溫控功能的燃料供給裝置 - Google Patents

Description

具有燃料溫控功能的燃料供給裝置

本創作係與燃料供給裝置有關，特別有關於具有燃料溫控功能的燃料供給裝置。

於現有引擎系統中，已有一種藉由降低燃料溫度來提高引擎的容積效率的方案被提出。具體而言，前述技術方案係於現有引擎系統中增設用以降低燃料溫度的冷卻裝置。由於降溫後的燃料具有較小的體積，現有引擎系統於進行混氣處理時，可降低被燃料置換的氧氣量，進而獲得含氧密度較高的混合氣體。並且，當現有引擎系統使用含氧密度較高的混合氣體燃燒時，可獲得較高的容積效率，而可提升燃燒效率及輸出動力。

雖設置有冷卻裝置的現有引擎系統具有前述優點，然而，現有引擎系統由於使用相同功率來降溫燃料(即降溫能力固定)，並無法隨環境溫度(如引擎溫度或氣溫)來適當調整降溫能力，這使得燃料溫度會隨著環境溫度浮動，而造成引擎的容積效率不穩定(主因為混合氣體的含氧密度不穩定)，並使引擎無法提供穩定的燃燒效率及輸出動力。

本創作之主要目的，係在於提供一種燃料供給裝置，可依據環境溫度調整降溫能力，而可使燃料狀態保持穩定。

為達上述目的，本創作係提供一種具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，用以提供燃料至一引擎，包括一燃料箱、一控溫單元、一燃料狀態感知器、一噴嘴及一控制單元。該燃料箱與一第一燃料管連通，用以裝載一燃料並輸出該燃料至該第一燃料管。該控溫單元與該第一燃料管及一第二燃料管連通，用以調整自該第一燃料管流至該第二燃料管的該燃料的一實際溫度。該燃料狀態感知器用以感測該燃料的一燃料狀態。該噴嘴與該第二燃料管連通，用以將調整溫度後的該燃料噴向該引擎的一燃料入口。該控制單元電性連接該燃料狀態感知器及該控溫單元，依據該燃料狀態控制該控溫單元調整該燃料的該實際溫度以使該燃料處於一理想狀態。

本創作可使燃料保持理想狀態，進而有效提升引擎的容積效率。

1‧‧‧燃料箱

10‧‧‧第一燃料管

2‧‧‧控溫單元

20‧‧‧第二燃料管

21、31‧‧‧燃料狀態感知器

3‧‧‧噴嘴

30‧‧‧進氣岐管

4‧‧‧引擎

40‧‧‧燃料入口

5‧‧‧泵浦

6、6’‧‧‧散熱單元

60‧‧‧致冷晶片

61‧‧‧導熱基座

62‧‧‧熱管

63‧‧‧鰭片

64‧‧‧水冷箱

65‧‧‧管路

66‧‧‧散熱泵

7‧‧‧化油器

8‧‧‧控制單元

9‧‧‧記憶單元

P‧‧‧調溫路徑

S10-S18‧‧‧第一溫控步驟

S200-S212‧‧‧第二溫控步驟

圖1係本創作第一實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖2係本創作之燃料供給裝置電路架構圖。

圖3係本創作控溫單元之外觀示意圖。

圖4係本創作第二實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖5係本創作第三實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖6係本創作第四實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖7係本創作第五實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖8係本創作第六實施例之燃料供給裝置構造示意圖。

圖9係本創作第一實施例之燃料溫控方法流程圖。

圖10係本創作第二實施例之燃料溫控方法流程圖。

茲就本創作之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

首請同時參閱圖1至圖3，圖1係本創作第一實施例之燃料供給裝置構造示意圖，圖2係本創作之燃料供給裝置電路架構圖，圖3係本創作控溫單元之外觀示意圖。

本創作係提供一種具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，用以提供燃料至引擎4。

燃料供給裝置包括燃料箱1、控溫單元2、燃料狀態感知器(於本實施例中，以兩個燃料狀態感知器21、31為例)、噴嘴3、控制單元8及記憶單元9。並且，控制單元8電性連接控溫單元2、燃料狀態感知器21、31及記憶單元9。

更進一步地，於本創作中，燃料箱1將液態的燃料經由第一燃料管10輸送至控溫單元2，接著，控制單元8控制控溫單元2調整燃料的實際溫度，並沿調溫路徑P將燃料輸送至燃料入口40。具體而言，於沿調溫路徑P輸送過程中，控溫單元2先經由第二燃料管20輸送液態的燃料至噴嘴3，噴嘴3再將液態的燃料霧化並噴入引擎4的燃料入口40以進行燃燒。

燃料箱1與第一燃料管10連通，用以裝載燃料並輸出燃料至第一燃料管10。較佳地，燃料箱1可為油箱或水箱，所裝載的燃料可為燃油或助燃液(如水)。

控溫單元2與第一燃料管10及第二燃料管20連通，用以調整自第一燃料管10流至第二燃料管20的燃料的實際溫度以使燃料處於理想狀態(如實際溫度位於理想溫度範圍、燃料無結冰現象或無汽化現象)。具體而言，第一燃料 管10連通於燃料箱1與控溫單元2之間，第二燃料管20連通於控溫單元2及噴嘴3之間。控溫單元2可經由第一燃料管10自燃料箱1取得燃料，調整所取得燃料的實際溫度，並經由第二燃料管20將調整溫度後的燃料輸送至噴頭3。

較佳地，控溫單元2係水冷頭，而可透過內部低溫的水冷液調整通過控溫單元2的燃料的實際溫度。更進一步地，控溫單元2可透過調整所使用的水冷液流量來調整降溫能力(如增加水冷液流量以提昇降溫能力，減少水冷液流量以降低降溫能力)，以對燃料進行不同程度的降溫動作。

燃料狀態感知器21、31用以感測燃料的燃料狀態。較佳的，燃料狀態感知器21、31可為溫度感知器、結冰感知器、氣體感知器或上述感知器的任意組合。當燃料狀態感知器21、31為溫度感知器時，可感測對應燃料的實際溫度的感測溫度，當燃料狀態感知器21、31為結冰感知器時，可感測燃料是否因實際溫度過低而發生結冰現象(如以光學技術感測燃料的折射率)，當燃料狀態感知器21、31為氣體感知器時，可感測燃料是否因實際溫度過高而發生氣化現象。

值得一提的是，當燃料狀態感知器21、31為溫度感知器時，控制單元8亦可依據感測到的燃料的實際溫度判斷燃料是否發生結冰現象或氣化現象。舉例來說，控制單元8可於燃料的實際溫度低於燃料的冰點(如以水為例，為攝氏0度)時，判定燃料發生結冰現象。於另一例子中，控制單元8可於燃料的實際溫度低於燃料的氣化點(以汽油為例，為攝氏37度)時，判定燃料發生氣化現象。藉此，本創作可經由單一種類感知器同時對結冰現象及氣化現象進行判斷。

較佳地，燃料狀態感知器21、31係設置於控溫單元2、第二燃料管20、噴嘴3、以及噴嘴3至引擎之燃料入口40所在區域(即調溫路徑P沿途)。

較佳地，燃燒狀態感知器21設置於控溫單元2上(如圖3所示)以偵測被調整溫度後的燃料狀態(如燃料的感測溫度或燃料是否發生結冰/汽化現 象)，以使控制單元8可適當地控制控溫單元2超量調整溫度(如超量降溫攝氏2度)來使燃料抵達引擎4時洽好處於理想狀態(即超量降溫量恰與環境升溫量相抵消)。燃燒狀態感知器31設置於連接燃料入口40的進氣歧管30。更具體地，燃燒狀態感知器31係設置於噴嘴3至燃料入口40間的進氣歧管30上以感測燃料進入引擎4前的感測溫度，以供控制單元8判斷燃料是否係於理想狀態下(如燃料為水時，理想狀態係實際溫度為水密度最大的攝氏4度)下進入引擎4內。

噴嘴3與第二燃料管連通20並相對於燃料入口40，用以將調整溫度後的燃料噴向引擎4的燃料入口40。較佳地，噴嘴3設置於進氣歧管30上以混合燃料及進氣歧管30的氣體。具體而言，當燃料為燃油時，於噴嘴3噴射燃料的過程中，已霧化的燃料係先與進氣岐管30的氣體混合為混合氣體，再進入燃料入口40進行燃燒運作。當燃料為助燃劑時，於噴嘴3噴射助燃劑的過程中，已霧化的助燃劑係先與進氣岐管30的混合氣體進行混合，再進入燃料入口40進行燃燒運作。較佳地，噴嘴3為定流量噴射頭、可控式噴射頭或超音波霧化噴射頭。

控制單元8依據自燃料狀態感知器21、31所取得的燃料狀態來控制控溫單元2調整燃料的實際溫度以使燃料處於理想狀態。

藉此，本創作經由使燃料保持理想的恆溫，可有效使燃料保持理想狀態，而使混合氣體的含氧密度穩定，進而有效提升引擎的容積效率並提供穩定的燃燒效率及輸出動力。

續請同時參閱圖2及圖4，圖4係本創作第二實施例之燃料供給裝置構造示意圖。相較於圖1所示之第一實施例，於本實施例中，第二燃料管20上串接有泵浦5以使燃料快速通過調溫路徑P，避免處於理想狀態的燃料於輸送過程中因引擎4或外在的環境溫度而狀態異常(如升溫)。較佳地，泵浦5係固定壓力泵或可控式調壓泵。

續請同時參閱圖2及圖5，圖5係本創作第三實施例之燃料供給裝置構造示意圖。相較於圖1所示之第一實施例，於本實施例中，燃料供給裝置的控溫單元2上設有散熱單元6，散熱單元6包括致冷晶片60、與致冷晶片60貼合疊置的導熱基座61、至少一由導熱基座61延伸而出的熱管(heat pipi)62及複數串接於熱管62上的鰭片63。並且，控制單元8為致冷晶片60的控制電路，記憶單元9為致冷晶片60的記憶電路。

續請同時參閱圖2及圖6，圖6係本創作第四實施例之燃料供給裝置構造示意圖。相較於圖5所示之第三實施例，於本實施例中，燃料供給裝置的散熱單元6’包括致冷晶片60、與致冷晶片60貼合疊置的導熱基座61、水冷箱64、串接於導熱基座61與水冷箱64間的管路65、以及串接於該管路65上的散熱泵66。本實施例的控溫單元2經由散熱單元6’可提供更佳的冷卻效果，進而提升溫度調整能力。並且，控制單元8為致冷晶片60的控制電路，記憶單元9為致冷晶片60的記憶電路。

續請同時參閱圖2及圖7，圖7係本創作第五實施例之燃料供給裝置構造示意圖。相較於圖5所示之第三實施例，於本實施例中，燃料供給裝置更包括用以混合燃料及進氣歧管30的氣體的化油器7，化油器7連通進氣歧管30。並且，不同於前述第一實施例至第四實施例，於本實施例中，控溫單元2係與化油器7貼合疊置，以直接對流至化油器7的燃料進行冷卻。並且，控制單元8為致冷晶片60的控制電路，記憶單元9為致冷晶片60的記憶電路。

續請同時參閱圖2及圖8，圖8係本創作第六實施例之燃料供給裝置構造示意圖。相較於圖6所示之第四實施例，於本實施例的燃料供給裝置中，燃料供給裝置更包括用以混合燃料及進氣歧管30的氣體的化油器7，化油器7連通進氣歧管30。並且，不同於前述第一實施例至第四實施例，於本實施例中，控溫 單元2係與化油器7貼合疊置，以直接對流至化油器7的燃料進行冷卻。並且，控制單元8為致冷晶片60的控制電路，記憶單元9為致冷晶片60的記憶電路。

續請參閱圖9，係本創作第一實施例之燃料溫控方法流程圖。本創作的燃料溫控方法可由前述任一燃料供給裝置來加以實現。具體而言，本創作的燃料溫控方法可使用軟體方式或電路方式(如電子電路或已燒錄數位電路的積體電路)來加以實現。並且，當以軟體方式實現燃料溫控方法時，記憶單元9可儲存有電腦程式(圖未標示)，電腦程式記錄有複數程式碼或機械碼(machine code)。控制單元8執行該電腦程式的程式碼或機械碼後，可執行燃料溫控方法的各步驟。

於本實施例中，燃料供給裝置僅設置有一組燃料狀態感知器且為溫度感知器。並且，燃料狀態感知器可設置於調溫路徑P中任意區域，本實施例的燃料溫控方法具體內容如下。

燃料供給裝置的控制單元8執行初始化操作(步驟S10)，以使各元件開始運作。於初始化完成後，控制單元8經由燃料狀態感知器感測對應燃料的實際溫度的一組感測溫度，並作為燃料狀態(步驟S12)。

接著，控制單元8依據燃料狀態判斷燃料狀態是否正常(步驟S14)。較佳地，記憶單元9儲存有溫度上限(如理想溫度的容許上限或燃料的汽化溫度)。控制單元8係於判斷感測溫度大於溫度上限時判定燃料狀態異常，並於判斷感測溫度不大於溫度上限時判定燃料狀態正常。

於本創作的另一實施例中，記憶單元9儲存有溫度下限(如理想溫度的容許下限或燃料的結冰溫度)。控制單元8係於判斷感測溫度小於溫度下限時判定燃料狀態異常，並於判斷感測溫度不小於溫度上限時判定燃料狀態正常。

於本創作的另一實施例中，記憶單元9同時儲存有溫度上限及溫度下限。控制單元8係於判斷感測溫度落於溫度上限及溫度下限所構成之溫度範圍 外時判定燃料狀態異常，並於判斷感測溫度落於前述溫度範圍內時判定燃料狀態正常。較佳地，溫度上限係等於溫度下限。藉此，控制單元8可執行恆溫偵測。

控制單元8於判定燃料狀態正常時，判斷是否結束監控(步驟S16)，如燃料供給系統是否被關閉。若控制單元8判斷結束監控，則結束燃料溫控方法。否則，再次執行步驟S12。

控制單元8於判定燃料狀態異常時，控制控溫單元2調整燃料的實際溫度(步驟S18)。具體而言，控制單元8可於判定感測溫度過高(如感測溫度大於溫度上限)時控制控溫單元2降低燃料的實際溫度(如提升控溫單元2的運轉功率以提供更高的降溫能力)，並可於判定感測溫度過低(如感測溫度小於溫度下限)時控制控溫單元2提升燃料的實際溫度(如減少控溫單元2的運轉功率以藉由減低降溫能力來使實際溫度升高)。

雖於本實施例中，係以燃料狀態感知器為溫度感知器以進行說明，但不以此為限。於本創作的另一實施例中，燃料狀態感知器係結冰感知器，並設置於溫控單元2或第二燃料管20以感測燃料是否結冰。並且，於步驟S14中，控制單元8係於燃料狀態係“燃料結冰”時判定燃料狀態異常，於燃料狀態係“燃料未結冰”時判定燃料狀態正常。於步驟S18中，控制單元8係控制控溫單元2提升燃料的實際溫度以排除燃料結冰現象。

於本創作的另一實施例中，燃料供給裝置還可最大化溫度調節能力。具體而言，記憶單元9儲存負載閥值。控制單元8電性連接引擎4，並可自引擎接收當前的引擎負載值。並且，控制單元8係於燃料狀態正常(如燃料狀態係“燃料未結冰”)且引擎負載值大於負載閥值的情況下，控制控溫單元2持續提供更高的溫度調節能力(如持續降低燃料的實際溫度，以使燃料處於不結冰的臨界低溫狀態)。

續請參閱圖10，係本創作第二實施例之燃料溫控方法流程圖。於本實施例中，燃料供給裝置僅設置有兩組燃料狀態感知器21、31。本實施例的燃料狀態感知器21、31係溫度感知器(燃料狀態感知器21即為第一溫度感知器，燃料狀態感知器31即為第二溫度感知器)，並且，燃料狀態感知器21設置於控溫單元2，燃料狀態感知器31設置於噴嘴3至燃料入口40間。記憶單元9儲存第一溫度上限、第二溫度上限、第一溫度下限及第二溫度下限。本實施例的燃料溫控方法具體內容如下。

燃料供給裝置的控制單元8執行初始化操作(步驟S200)，以使各元件開始運作。於初始化完成後，控制單元8經由燃料狀態感知器21感測第一感測溫度，並經由燃料狀態感知器31感測第二感測溫度，其中第一感測溫度對應流至控溫單元2的燃料的實際溫度，第二感測溫度對應位於燃料入口40的燃料的實際溫度(步驟S202)。

接著，控制單元8於判斷第一感測溫度大於第一溫度上限或第二感測溫度大於第二溫度上限(步驟S204)時，控制控溫單元2降低燃料的實際溫度(步驟S212)。否則，控制單元8進一步判斷是否第一感測溫度小於第一溫度下限或第二感測溫度是否小於第二溫度下限(步驟S206)。若控制單元8判斷第一感測溫度小於第一溫度下限或第二感測溫度小於第二溫度下限時，控制控溫單元2提升燃料的實際溫度(步驟S208)。

控制單元8於判斷第一感測溫度不小於第一溫度下限且第二感測溫度不小於第二溫度下限、降低了燃料的實際溫度(步驟S212)或提升了燃料的實際溫度(步驟S208)後，判斷是否結束監控(步驟S210)。若控制單元8判斷結束監控，則結束燃料溫控方法。否則，再次執行步驟S202。

藉此，本創作可有效將燃料溫度控制於固定溫度範圍中。並且，本創作經由對調溫路徑P的不同區域進行溫度監控，可有效提升監控精細度。

以上所述僅為本創作之較佳具體實例，非因此即侷限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作內容所為之等效變化，均同理皆包含於本創作之範圍內，合予陳明。

1‧‧‧燃料箱

10‧‧‧第一燃料管

2‧‧‧控溫單元

20‧‧‧第二燃料管

21、31‧‧‧燃料狀態感知器

3‧‧‧噴嘴

30‧‧‧進氣岐管

4‧‧‧引擎

40‧‧‧燃料入口

8‧‧‧控制單元

9‧‧‧記憶單元

P‧‧‧調溫路徑

Claims (21)

1. 一種具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，用以提供燃料至一引擎，包括：一燃料箱，與一第一燃料管連通，用以裝載一燃料並輸出該燃料至該第一燃料管；一控溫單元，與該第一燃料管及一第二燃料管連通，用以調整自該第一燃料管流至該第二燃料管的該燃料的一實際溫度；一燃料狀態感知器，用以感測該燃料的一燃料狀態；一噴嘴，與該第二燃料管連通，用以將調整溫度後的該燃料噴向該引擎的一燃料入口；及一控制單元，電性連接該燃料狀態感知器及該控溫單元，依據該燃料狀態控制該控溫單元調整該燃料的該實際溫度以使該燃料處於一理想狀態。
2. 如請求項1所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該燃料狀態感知器係感測該燃料的一感測溫度作為該燃料狀態的一溫度感知器。
3. 如請求項2所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中更包括一記憶單元，電性連接該控制單元，儲存一溫度上限，以供該控制單元於判斷該感測溫度大於該溫度上限時，控制該控溫單元降低該燃料的該實際溫度。
4. 如請求項3所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該記憶單元更儲存一溫度下限，以供該控制單元於判斷該感測溫度小於該溫度下限時，控制該控溫單元提升該燃料的該實際溫度。
5. 如請求項4所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該溫度上限等於該溫度下限。
6. 如請求項5所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該燃料狀態感知器設置於該噴嘴至該燃料入口間或設置於該控溫單元。
7. 如請求項1所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該燃料狀態感知器包括一結冰感知器，以供該控制單元於該燃料狀態係“燃料結冰”時，控制該控溫單元提升該燃料的該實際溫度。
8. 如請求項7所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中更包括一記憶單元，儲存一負載閥值，該控制單元電性連接該記憶單元及該引擎，以自該引擎接收一引擎負載值，並於該燃料狀態係“燃料未結冰”且該引擎負載值大於該負載閥值時，控制該控溫單元持續降低該燃料的該實際溫度。
9. 如請求項1所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該燃料狀態感知器包括用以感測一第一感測溫度的一第一溫度感知器及用以感測一第二感測溫度的一第二溫度感知器，以供該控制單元依據該第一感測溫度及該第二感測溫度控制該控溫單元調整該燃料的該實際溫度。
10. 如請求項9所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中更包括一記憶單元，電性連接該控制單元，儲存一第一溫度上限及一第二溫度上限，以供該控制單元於判斷該第一感測溫度大於該第一溫度上限或該第二感測溫度大於該第二溫度上限時，控制該控溫單元降低該燃料的該實際溫度。
11. 如請求項10所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該記憶單元更儲存一第一溫度下限及一第二溫度下限，以供該控制單元於判斷該第一感測溫度小於該第一溫度下限或該第二感測溫度小於該第二溫度下限時，控制該控溫單元提升該燃料的該實際溫度。
12. 如請求項11所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該第一溫度感知器設置於該控溫單元，該第二溫度感知器設置於該噴嘴至該燃料入口間。
13. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該燃料箱為一油箱或一水箱。
14. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中控溫單元為一水冷頭。
15. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中更包括一化油器，連通於連接該燃料入口的一進氣歧管，並與控溫單元貼合疊置。
16. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中控溫單元上設置有一散熱單元。
17. 如請求項16所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該散熱單元包括一致冷晶片、與該致冷晶片貼合疊置的一導熱基座、由該導熱基座延伸出的至少一熱管及串接於該至少一熱管上的複數鰭片，該控制單元為該致冷晶片的一控制電路。
18. 如請求項16所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該散熱單元包括一致冷晶片、與該致冷晶片貼合疊置的一導熱基座、一水冷箱、串接於該導熱基座與該水冷箱間的至少一管路及串接於該至少一管路上的一散熱泵，該控制單元為該致冷晶片的一控制電路。
19. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該第二燃料管上串接一泵浦。
20. 如請求項19所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該泵浦為一固定壓力浦或一可控式調壓浦。
21. 如請求項1-12中任一項所述之具有燃料溫控功能的燃料供給裝置，其中該噴嘴為一定流量噴射頭、一可控式噴射頭或一超音波霧化噴射頭。