CN105649823A - 水雾喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水雾喷射装置,包括驱动模块、数据处理模块、雾化模块、盛水器、导气管、及与发动机控制模块通信连接的数据获取模块,所述数据获取模块用于获取汽车发动机的转速数据或负压数据。在发动机吸气环节,进入气缸的部分雾状水吸热蒸发,余下部分的雾状水在发动机做功阶段吸热并迅速气化,导致气缸的内压更高,更好地推动活塞做功,从而增加了输出功率;在低转速高载荷下的油耗得到降低,混合气局部过浓的现象得到抑制甚至消除,大载荷高转速下的排气温度也变得更低,同样扭矩输出的情况下更节省燃油、二氧化碳排放更低。根据发动机的转速来调节产生的雾化量,很好地配合发动机高低速时的工况需求,自动化程度高,工作可靠。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机燃烧节油装置技术领域,尤其是涉及一种水雾喷射装置。
背景技术
传统的内燃机是依靠喷洒的燃料在气缸中燃烧,产生高温高压的热燃气来推动气缸活塞运动的。此燃烧过程中燃料的燃烧效率通常不高,且作功过程常使气缸的燃烧室、工作室散发出相当一部分热量随内燃机部件的热传导以及排放的废气而散失掉,使能源造成很大的浪费。
增加压缩比是内燃机提高燃油效率的常见做法,但是可能会增加爆震风险,所以汽油发动机的压缩比常常是低载效率、高载效率、动力性能三者之间的妥协。目前的发动机大多通过推迟点火时机的方法防止在大载荷下发生爆震,但是这也导致了发动机效率下降、动力降低、排气温度升高等问题发生;低转速高载荷下的油耗偏高,混合油气局部过浓造成燃烧不充分,以上几点共同作用导致了日常行车中较高的二氧化碳排放。同时在发动机自然吸气环节,通过负压进入气缸的空气会被气缸内的高温迅速加温导致体积膨胀,密度减小,氧含量降低,导致燃油(气)燃烧不充分造成浪费和增加排污。
发明内容
基于此,本发明在于克服现有技术的缺陷,提供一种水雾喷射装置,实现较大程度地提高发动机燃料利用效率、降低油耗,提高动力输出,同时降低废气的排放量。
本发明的目的是这样实现的:
一种水雾喷射装置,包括驱动模块、数据处理模块、雾化模块、盛水器、导气管、及与发动机控制模块通信连接的数据获取模块,所述数据获取模块用于获取汽车发动机的转速数据或负压数据;
所述数据获取模块与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述驱动模块电性连接,所述雾化模块设置于所述盛水器内并位于液面下,所述驱动模块与所述雾化模块电性连接,所述盛水器与所述导气管连通,所述导气管用于与发动机的进气管连通以供给水雾。
下面对进一步的技术方案进行说明:
进一步地,所述驱动模块为超声波驱动模块,所述数据获取模块为OBD模块,所述雾化模块为超声波雾化器,所述OBD模块与所述数据处理模块电性连接,所述数据处理模块与所述超声波驱动模块通信连接,所述超声波驱动模块与所述超声波雾化器电性连接,所述超声波雾化器设置于所述盛水器内,且所述盛水器与所述导气管连通。
进一步地,所述数据获取模块为压力传感器,所述压力传感器与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述超声波驱动模块通信连接,所述超声波驱动模块与所述超声波雾化器电性连接,所述超声波雾化器设置于所述盛水器内,且所述盛水器与所述导气管连通。
进一步地,所述驱动模块为电机驱动模块,所述数据获取模块为OBD模块,所述雾化模块为水雾喷射组件,所述OBD模块与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述电机驱动模块电性连接,所述电机驱动模块与所述水雾喷射组件连接。
进一步地,所述数据获取模块为压力传感器,所述压力传感器与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述电机驱动模块电性连接,所述电机驱动模块与所述水雾喷射组件连接。
进一步地,所述水雾喷射组件包括驱动件、与所述驱动件电性连接的高压泵、与所述高压泵连通的喷射管路、及与所述喷射管路连通的雾化喷头。
进一步地,还包括与所述数据处理模块电性连接的水位监测模块,所述水位监测模块设置于所述盛水器内。
进一步地,还包括声光报警模块,所述声光报警模块与所述数据处理模块电性连接。
进一步地,所述雾化喷头包括喷管和喷头,所述喷头可拆卸地固定于所述喷管。
本发明的有益效果在于:
上述水雾喷射装置通过将所述数据获取模块与所述数据处理模块、所述驱动模块以及所述雾化模块依次电性连接,根据发动机的转速数据或者负压数据来精确判定运行状况,从而通过所述雾化模块将所述盛水器内的水形成水雾以供给发动机或内燃机燃烧使用,具体有如下几点有益效果:
1)通过水雾的吸热蒸发可以使进入气缸的空气降温,同时为油气混合物降温、缩小乃至消除燃料过浓的区域、为稀薄燃烧提供条件,能使油气混合物更好更充分地燃烧,提高输出功率。可以将循环工况油耗降低4%--10%,另外还为提高压缩比和防止爆震提供了空间;
2)在发动机吸气环节,进入气缸的部分雾状水吸热蒸发,余下部分的雾状水在发动机做功阶段吸热并迅速气化,使得体积极大地膨胀,导致气缸的内压更高,更好地推动活塞做功,从而增加了输出功率;
3)发动机的气缸在点燃做功阶段会产生1500度以上高温和近25兆帕的压力,混合油气中的稀薄水蒸气处于超临界状态,水分子的化学键得到足够的能量自然断裂,水分子分解,但是分解生成的氧气和氢气在高温下必然会反应,这导致水在高温下可逆反应释放出能量,也提高了输出功率。
4)通过上述水雾喷射装置,低转速高载荷下的油耗得到降低,混合气局部过浓的现象得到抑制甚至消除,大载荷高转速下的排气温度也变得更低,同样扭矩输出的情况下更节省燃油、二氧化碳排放也就更低。
附图说明
图1为本发明实施例所述水雾喷射装置的实施例一的结构示意图;
图2为本发明实施例所述水雾喷射装置的实施例二的结构示意图;
图3为本发明实施例所述水雾喷射装置的实施例三的结构示意图;
图4为本发明实施例所述水雾喷射装置的实施例四的结构示意图。
附图标记说明:
100、驱动模块,120、超声波驱动模块,140、电机驱动模块,200、数据处理模块,300、雾化模块,320、超声波雾化器,340、水雾喷射组件,342、驱动件,344、高压泵,346、喷射管路,348、雾化喷头,347、喷管,349、喷头,400、盛水器,500、导气管,600、数据获取模块,620、OBD模块,640、压力传感器,700、水位监测模块,800、声光报警模块,900、发动机控制模块。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明:
如图1所示,一种水雾喷射装置,包括驱动模块100、数据处理模块200、雾化模块300、盛水器400、导气管500、及与发动机控制模块900通信连接的数据获取模块600,所述数据获取模块600用于获取汽车发动机的转速数据或负压数据;
所述数据获取模块600与所述数据处理模块200通信连接,所述数据处理模块200与所述驱动模块100电性连接,所述雾化模块300设置于所述盛水器400内并位于液面下,所述驱动模块100与所述雾化模块300电性连接,用于驱动所述雾化模块300工作使液面处的水形成水雾,所述盛水器400与所述导气管500连通,所述导气管500用于与发动机的进气管连通以供给水雾。
其中,上述水雾喷射装置可以用于发动机、内燃机等装置,且可以在两种工作模式下进行工作,其一为通过所述数据获取模块600采集汽车发动机运行时的实时转速数据,之后通过(CAN-BUS)总线(有线/无线)将采集到的数据传输给所述数据处理模块200进行分析处理,其二为通过所述数据获取模块600直接采集获取该装置运行所需的负压数据,之后传输给所述数据处理模块200进行分析处理,具体所述数据处理模块200通过MCU部分进行工作。
通过分析处理数据之后,所述数据处理模块200会控制所述驱动模块100输出功率,从而控制所述雾化模块300工作产生高频振荡使所述盛水器400位于所述雾化模块300附近靠近水面的水分子脱离水表形成水雾。之后,水雾会经由所述导气管500被发动机产生的负压吸入进气管内,从而实现供给水雾参与发动机燃烧,由此可以在发动机吸气环节,进入气缸的部分雾状水吸热蒸发,余下部分的雾状水在发动机做功阶段吸热并迅速气化,使得体积极大地膨胀,导致气缸的内压更高,更好地推动活塞做功,从而增加了输出功率;在低转速高载荷下的油耗得到降低,混合气局部过浓的现象得到抑制甚至消除,大载荷高转速下的排气温度也变得更低,同样扭矩输出的情况下更节省燃油、二氧化碳排放也就更低。此方案能根据发动机的转速来自行调节产生的雾化量,很好地配合发动机高低速时的工况需求,自动化程度高,工作可靠。
进一步地,如图2所示,所述驱动模块100为超声波驱动模块120,所述数据获取模块600为OBD模块620,所述雾化模块300为超声波雾化器320,所述OBD模块620与所述数据处理模块200电性连接,所述数据处理模块200与所述超声波驱动模块120通信连接,所述超声波驱动模块120与所述超声波雾化器320电性连接,所述超声波雾化器320设置于所述盛水器400内,且所述盛水器400与所述导气管500连通。
在优选的实施例中,所述驱动模块100为超声波驱动模块120,所述数据获取模块600为OBD模块620,OBD为车载诊断系统,该系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态,当发现有可能引起排放超标的情况,会马上发出警示。当系统出现故障时,故障灯(MIL)或检查发动机(CheckEngine)警告灯亮,同时OBD系统会将故障信息存入存储器,通过标准的诊断仪器和诊断接口可以以故障码的形式读取相关信息,根据故障码的提示,维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。所述雾化模块300为超声波雾化器320,上述OBD模块620通过CAN-BUS(控制器局域网络)总线与发动机ECU模块(发动机控制模块900)通信连接,可以及时且准确的采集发动机的实施运行转速数据,从而确保该水雾喷射装置的工作可靠。之后,所述数据处理模块200通过分析处理采集的运行数据来控制所述超声波驱动模块120工作,由所述超声波驱动模块120控制所述超声波雾化模块300产生高频振荡,从而使浸泡着超声波雾化模块300的水分子由于振荡脱离水面形成水雾;水雾经导向管被由发动机运行产生负压吸入进气管以供给发动机燃烧,上述水雾喷射装置结构简单,工作可靠,通过水雾参与燃烧可以极大地提高燃料的利用率,更好地使发动机气缸做功,从而增加发动机输出功率。
进一步地,如图3所示,所述数据获取模块600为压力传感器640,所述压力传感器640与所述数据处理模块200通信连接,所述数据处理模块200与所述超声波驱动模块120通信连接,所述超声波驱动模块120与所述超声波雾化器320电性连接,所述超声波雾化器320设置于所述盛水器400内,且所述盛水器400与所述导气管500连通。
在本优选的实施例中,所述数据获取模块600为压力传感器640,相较于上述实施,可以通过该压力传感器640直接采集获取本水雾喷射装置运行所需的负压数据并传输给所述数据处理模块200,并由所述数据处理模块200控制所述超声波驱动模块120输出功率来控制所述超声波雾化器320产生高频振荡,从而将浸泡着超声波雾化模块300的水分子由于振荡脱离水面形成水雾;水雾经导向管被由发动机运行产生负压吸入进气管以供给发动机燃烧。上述采用压力传感器640直接采集负压数据的工作方式会使得装置的结构更加精简,结构更加简单,且通过压力传感器640的工作更加灵敏,采集的数据更加精准,从而进一步提高了本水雾喷射装置的工作可靠性。此方案能根据发动机进气管的负压大小来判断发动机所处的状态并自行调节产生的雾化量,很好地配合发动机高低速时的工况需求。
此外,如图4所示,所述驱动模块100为电机驱动模块140,所述数据获取模块600为OBD模块620,所述雾化模块300为水雾喷射组件340,所述OBD模块620与所述数据处理模块200通信连接,所述数据处理模块200与所述电机驱动模块140电性连接,所述电机驱动模块140与所述水雾喷射组件340连接。
在本优选的实施例中,所述驱动模块100采用电机驱动模块140,所述数据获取模块600为OBD模块620,所述雾化模块300为水雾喷射组件340。工作时,通过上述OBD模块620采集获取汽车发动机的运行转速数据并通过CAN-BUS总线(有线/无线)传输给所述数据处理模块200,所述数据处理模块200根据获得的不同发动机转速来控制所述电机驱动模块140输出功率,从而由所述电机驱动模块140控制所述水雾喷射组件340工作,以将所述盛水器400内的水分以水雾经由进气管喷射进入发动机内供给燃烧,上述电机驱动模块140配合所述水雾喷射组件340相较于采用超声波驱动模块120配合超声波雾化模块300的,在工作原理和装置结构上会更加简单,工作更加可靠,同时通过调整所述雾化喷射组件的规格、尺寸等还可以灵活的调整喷射的水雾量,从而适应不同工作参数状态下的发动机燃烧使用。
所述数据获取模块600为压力传感器640,所述压力传感器640与所述数据处理模块200通信连接,所述数据处理模块200与所述电机驱动模块140电性连接,所述电机驱动模块140与所述水雾喷射组件340连接。其中,所述数据获取模块600采用压力传感器640,并配合所述电机驱动模块140和所述水雾喷射组件340共同工作,不仅可以提高采集获取数据的精准性和可靠性,同时可以使本水雾喷射装置的工作原理更简单,装置结构更加精简,使用灵活性更高。
进一步地,所述水雾喷射组件340包括驱动件342、与所述驱动件342电性连接的高压泵344、与所述高压泵344连通的喷射管路346、及与所述喷射管路346连通的雾化喷头348。
具体的,上述驱动件342为电机,该电机与所述电机驱动模块140电性连接以较为灵敏地实现启停动作,提高装置工作的可靠性。当所述电机驱动模块140输出电信号给该电机时,电机转动并控制高压泵344工作,从所述盛水器400内吸取水,并通过所述喷射管路346进入所述雾化喷头348喷出,从而形成水雾,该水雾经由发动机的进气管进入燃烧室参与燃烧。上述组成结构简单,工作可靠,同时根据所述电机驱动模块140不同的输出信号,可以较为灵活地控制喷射水雾的大小,从而获得适宜的水雾量参与燃料燃烧,以进一步提高燃料的利用率,提高发动机的输出功率。
进一步地,上述水雾喷射装置还包括与所述数据处理模块200电性连接的水位监测模块700,所述水位监测模块700设置于所述盛水器400内。
通过在所述盛水器400内安装所述水位监测模块700,并使所述水位监测模块700与所述数据处理模块200电性连接,可以实时精确地监测所述盛水器400内的水面高度,从而确保水量足够供应,以避免出现水雾供水量不足或断供,造成发动机燃烧内的干烧,从而降低发动机的工作效率,造成燃料使用量增加,降低发动机的输出功率。此外,所述盛水器还具有补水口,用以补充水分。
进一步地,上述水雾喷射装置还包括声光报警模块800,所述声光报警模块800与所述数据处理模块200电性连接。通过安装所述声光报警模块800,当所述盛水器400内的水量不足时,可以自动且及时地发出警报声及闪光,提醒工作人员及时增加水量,从而确保水雾喷射装置的可持续工作能力,提高其工作的可靠性。
所述雾化喷头348包括喷管347和喷管349,所述喷管349可拆卸地固定于所述喷管347。其中,所述雾化喷头348包括相互连接的喷管347和喷管349,当长期使用时,所述喷管349极有可能发生堵塞等问题,通过可拆卸地结构,可以非常方便的更换所述喷管349,从而确保所述雾化喷头348的工作可靠性和可持续工作能力,亦可避免更换整个所述雾化喷头348,降低使用成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种水雾喷射装置,其特征在于,包括驱动模块、数据处理模块、雾化模块、盛水器、导气管、及与发动机控制模块通信连接的数据获取模块,所述数据获取模块用于获取汽车发动机的转速数据或负压数据;
所述数据获取模块与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述驱动模块电性连接,所述雾化模块设置于所述盛水器内并位于液面下,所述驱动模块与所述雾化模块电性连接,所述盛水器与所述导气管连通,所述导气管用于与发动机的进气管连通以供给水雾。
2.根据权利要求1所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述驱动模块为超声波驱动模块,所述数据获取模块为OBD模块,所述雾化模块为超声波雾化器,所述OBD模块与所述数据处理模块电性连接,所述数据处理模块与所述超声波驱动模块通信连接,所述超声波驱动模块与所述超声波雾化器电性连接,所述超声波雾化器设置于所述盛水器内,且所述盛水器与所述导气管连通。
3.根据权利要求2所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述数据获取模块为压力传感器,所述压力传感器与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述超声波驱动模块通信连接,所述超声波驱动模块与所述超声波雾化器电性连接,所述超声波雾化器设置于所述盛水器内,且所述盛水器与所述导气管连通。
4.根据权利要求1所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述驱动模块为电机驱动模块,所述数据获取模块为OBD模块,所述雾化模块为水雾喷射组件,所述OBD模块与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述电机驱动模块电性连接,所述电机驱动模块与所述水雾喷射组件连接。
5.根据权利要求4所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述数据获取模块为压力传感器,所述压力传感器与所述数据处理模块通信连接,所述数据处理模块与所述电机驱动模块电性连接,所述电机驱动模块与所述水雾喷射组件连接。
6.根据权利要求4或5所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述水雾喷射组件包括驱动件、与所述驱动件电性连接的高压泵、与所述高压泵连通的喷射管路、及与所述喷射管路连通的雾化喷头。
7.根据权利要求1至6任一项所述的水雾喷射装置,其特征在于,还包括与所述数据处理模块电性连接的水位监测模块,所述水位监测模块设置于所述盛水器内。
8.根据权利要求1至6任一项所述的水雾喷射装置,其特征在于,还包括声光报警模块,所述声光报警模块与所述数据处理模块电性连接。
9.根据权利要求6所述的水雾喷射装置,其特征在于,所述雾化喷头包括喷管和喷头,所述喷头可拆卸地固定于所述喷管。
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