CN106246329A - 一种高速柴油发动机缸内直喷水装置 - Google Patents

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张锡瑞
于波
樊巨廷
李耀宗
王子玉
檀丽宏
刘金龙
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F01P9/02—Cooling by evaporation, e.g. by spraying water on to cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明提供了一种高速柴油发动机缸内直喷水装置，包括耐高压的喷水器、高压泵、高压水管和气缸压力传感器，所述耐高压喷水器与高压泵之间通过高压水管连接，所述耐高压喷水器和气缸压力传感器布置穿过缸盖上设置的通孔，且一端均凸出缸盖的底平面伸入到气缸中；所述耐高压喷水器和气缸压力传感器均连接ECU，所述气缸压力传感器采集气缸内的压力数据并发送给ECU，所述ECU根据气缸压力传感器测得数据，控制耐高压喷水器往气缸中喷水。本发明通过增加缸内直喷水装置，降低燃烧温度及燃烧持续期，改善NOx排放；同时在做功冲程利用喷进气缸的水雾吸热膨胀做功，提高燃油经济性。

Description

一种高速柴油发动机缸内直喷水装置
技术领域
本发明属于单缸柴油机技术领域，尤其是涉及一种高速柴油发动机缸内直喷水装置。
背景技术
随着全球大气环境越来越差，机动车排放法规越来越严格，国V法规的实施让很多汽车厂商以牺牲经济性来达到排放的硬指标。但是，对于消费者来说，燃油经济性又是衡量汽车商品的主要指标之一。在如此矛盾的大背景下，这就要求发动机技术需要很大的提高与进步。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高速柴油发动机缸内直喷水装置，通过增加缸内直喷水装置，降低燃烧温度及燃烧持续期，改善NOx排放；同时在做功冲程利用喷进气缸的水雾吸热膨胀做功，提高燃油经济性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高速柴油发动机缸内直喷水装置，包括耐高压的喷水器、高压泵、高压水管和气缸压力传感器，所述耐高压喷水器与高压泵之间通过高压水管连接，所述耐高压喷水器和气缸压力传感器布置穿过缸盖上设置的通孔，且一端均凸出缸盖的底平面伸入到气缸中；所述耐高压喷水器和气缸压力传感器均连接ECU，所述气缸压力传感器采集气缸内的压力数据并发送给ECU，所述ECU根据气缸压力传感器测得数据，控制耐高压喷水器往气缸中喷水。
进一步的，所述ECU在接收的气缸压力传感器测得的缸内气压值为最大值的时刻，利用电磁阀原理控制耐高压喷水器往气缸中喷水。
进一步的，所述耐高压喷水器的头部设有进水口、回水口及接线柱，所述高压泵与进水口、回水口之间均通过高压水管连接。
进一步的，所述耐高压喷水器与高压水管、高压水管与高压泵之间的连接方式均采用螺纹连接，且所述耐高压喷水器的进水口和回水口均设有锥面，和与其连接的高压水管的密封锥面相吻合。
进一步的，所述缸盖上的两侧分别设置用于布置耐高压喷水器与气缸压力传感器的喷水器螺纹通孔和传感器螺纹通孔。
进一步的，所述耐高压喷水器与气缸压力传感器均是通过绝缘屏蔽导线与ECU连接。
进一步的，所述缸盖上布置有用于冷却气缸压力传感器的水冷结构或风冷结构。
进一步的，所述气缸压力传感器采用压电晶体传感器。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明通过现有的缸盖结构布局，增设气缸内喷水装置，能有效降低缸内燃烧温度，使喷水燃烧后不产生新的二次污染物，环保；同时降低NOx排放，提高燃油经济性。
(2)同时利用液态水吸热变为水蒸气膨胀做功，间接提高燃油经济性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述喷水装置的原理示意图；
图2为本发明实施例所述高压水管的管接头的结构示意图；
图3为本发明实施例所述耐高压喷水器的头部的结构示意图；
图4为本发明实施例所述缸盖上喷水器螺纹通孔和传感器螺纹通孔的剖视图。
附图标记说明：
1-耐高压喷水器，11-进水口，12-回水口，13-接线柱，2-高压泵，3-高压水管，31-连接螺纹，32-密封锥面，4-绝缘屏蔽导线，5-ECU，6-气缸，7-气缸压力传感器，8-缸盖，81-喷水器螺纹通孔，82-传感器螺纹通孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种高速柴油发动机缸内直喷水装置，如图1所示，包括耐高压喷水器1、高压泵2、高压水管3和气缸压力传感器7，所述耐高压喷水器1与高压泵2之间通过高压水管3连接，所述耐高压喷水器1和气缸压力传感器7布置穿过缸盖8上设置的通孔，且一端均凸出缸盖8的底平面伸入到气缸6中；所述耐高压喷水器1和气缸压力传感器7均连接ECU5，所述气缸压力传感器7采集气缸6内的压力数据并发送给ECU5，所述ECU5根据气缸压力传感器7测得数据，控制耐高压喷水器1往气缸6中喷水。
所述ECU5在接收的气缸压力传感器7测得的缸内气压值为最大值的时刻，利用电磁阀控制耐高压喷水器1往气缸6中喷水，喷水量视发动机转速及负荷而定；本实施例中所述ECU5中设有控制喷水Map图，包括喷水量-扭矩图、喷水量-转速图，利用差值法根据各工况进行喷水控制。具体控制策略及触发信号的判定原理等同于喷油控制原理。
如图3所示，所述耐高压喷水器1的头部设有进水口11、回水口12及两个接线柱13，所述高压泵2与进水口11、回水口12之间均通过高压水管3连接；设置回水口12是为了防止耐高压喷水器1的喷水量过小，还有因其内部压力太高发生渗漏，实现进入耐高压喷水器1却未喷进气缸6内的水通过回水口返回高压泵2。
如图2所示，所述高压水管3两端的管接头处均设有连接螺纹31和密封锥面32，所述耐高压喷水器1与高压水管3、高压水管3与高压泵1之间的连接方式均采用螺纹连接，且所述耐高压喷水器1的进水口11和回水口12均设有锥面，和与其连接的高压水管3的密封锥面32相吻合，达到锥面密封的效果。
如图4所示，所述缸盖8上的两侧分别设置用于布置耐高压喷水器1与气缸压力传感器7的喷水器螺纹通孔81和传感器螺纹通孔82，所述喷水器螺纹通孔81和传感器螺纹通孔82的布置是根据缸盖8的尺寸及水腔、气道布置结构进行合理布置的。
所述气缸压力传感器7采用压电晶体传感器。
所述耐高压喷水器1与气缸压力传感器7均是通过绝缘屏蔽导线4与ECU5连接。
所述ECU5通过直流稳压电源供电，且直流稳压电源自带屏蔽。
所述气缸压力传感器7需要持续进行冷却，可采用水冷或风冷的冷却结构对其冷却，因此，所述缸盖8上布置有用于冷却气缸压力传感器7的水冷结构或风冷结构，防止气缸6内高温气体烧坏气缸压力传感器7。
所述耐高压喷水器1所喷射的水为蒸馏水，避免水含杂质引起耐高压喷水器1卡质及腐蚀等问题。
所述高压泵2为外源，其工作后的泵端压力能够达到140MPa。
所述高压水管3的最大耐压能力为160MPa，采用软管、硬管均可。
本发明是利用气缸压力传感器7测得气缸6内的气压值并传输给ECU5，在压力达到最大值时ECU5控制耐高压喷水器1在缸内达到最大爆发压力时喷射高压水雾。原理上在缸内最大爆发压力时刻喷水能有效降低缸内燃烧温度，降低NOx排放；同时利用液态水吸热变为水蒸气膨胀做功，间接提高燃油经济性。本发明解决了当前柴油发动机面临的排放与经济性不可兼得的难题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：包括耐高压的喷水器(1)、高压泵(2)、高压水管(3)和气缸压力传感器(7)，所述耐高压喷水器(1)与高压泵(2)之间通过高压水管(3)连接，所述耐高压喷水器(1)和气缸压力传感器(7)布置穿过缸盖(8)上设置的通孔，且一端均凸出缸盖(8)的底平面伸入到气缸(6)中；所述耐高压喷水器(1)和气缸压力传感器(7)均连接ECU(5)，所述气缸压力传感器(7)采集气缸(6)内的压力数据并发送给ECU(5)，所述ECU(5)根据气缸压力传感器(7)测得数据，控制耐高压喷水器(1)往气缸(6)中喷水。
2.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述ECU(5)在接收的气缸压力传感器(7)测得的缸内气压值为最大值的时刻，利用电磁阀原理控制耐高压喷水器(1)往气缸(6)中喷水。
3.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述耐高压喷水器(1)的头部设有进水口(11)、回水口(12)及接线柱，所述高压泵(2)与进水口(11)、回水口(12)之间均通过高压水管(3)连接。
4.根据权利要求3所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述耐高压喷水器(1)与高压水管(3)、高压水管(3)与高压泵(2)之间的连接方式均采用螺纹连接，且所述耐高压喷水器(1)的进水口(11)和回水口(12)均设有锥面，和与其连接的高压水管(3)的密封锥面(32)相吻合。
5.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述缸盖(8)上的两侧分别设置用于布置耐高压喷水器(1)与气缸压力传感器(7)的喷水器螺纹通孔(81)和传感器螺纹通孔(82)。
6.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述耐高压喷水器(1)与气缸压力传感器(7)均是通过绝缘屏蔽导线(4)与ECU(5)连接。
7.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述缸盖(8)上布置有用于冷却气缸压力传感器(7)的水冷结构或风冷结构。
8.根据权利要求1所述的高速柴油发动机缸内直喷水装置，其特征在于：所述气缸压力传感器(7)采用压电晶体传感器。
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