[發明專利]發動機燃料超臨界狀態獲得裝置及噴霧實驗系統

有效

• 申請號: 201410265199.0
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104061102A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 裴毅強;劉懿;秦靜;韓欣;蓋宇飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02M65/00
• 分類號: F02M65/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域：

本發明涉及發動機燃料噴射技術，具體涉及發動機燃料超臨界狀態獲得裝置及噴霧實驗系統。

背景技術：

超臨界流體定義：即溫度壓力都超過該物質臨界點的流體，流體在這種狀態下兼有氣體與液體的性質。

目前，限制汽車發動機燃燒效率提高與污染物排放降低的關鍵因素之一是燃料在氣缸內的氣化。噴入缸內的液態燃料無法及時氣化并與空氣及時混合，是發動機缸內燃燒速度慢、燃燒效率低并產生大量炭煙，CO和未燃碳氫的主要原因。超臨界流體兼有氣相和液相的性質，粘度、密度、擴散系數、粘度和擴散系數接近氣體，而密度和溶解能力接近液體。由液相變到超臨界相不經歷液滴的兩相共存的汽化蒸發過程，無氣化潛熱。

針對超臨界流體的這么多優點，產生超臨界狀態燃料的裝置及噴霧實驗系統就非常重要。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種發動機燃料超臨界狀態獲得裝置及噴霧實驗系統。

本發明的技術方案如下：

發動機燃料超臨界狀態獲得裝置，包括：耐壓管道1，其兩個端面設置燃料進口5、泄壓口6；設置在耐壓管道外周面上的噴油口9、壓力傳感器7、第一溫度傳感器8；包圍在耐壓管道外的加熱層2；包圍在加熱層外的保溫層3；包圍在保溫層外的金屬保護罩4。

包括上述裝置的發動機燃料超臨界狀態噴霧實驗系統，該系統還包括：串聯在燃料進口之前的燃料第一冷卻器23，串聯在瀉壓口之后的第二冷卻器14，以及與噴油口相連的定容燃燒彈21。

作為進一步優選方案，該系統還包括：串聯在第一冷卻器前的第二溫度傳感器10、第一閥門11、第二閥門12、柱塞泵13、燃料箱22；串聯在第二冷卻器后的第三溫度傳感器15、電控噴嘴16、與電控噴嘴相連的ECU、第三閥門19、過濾器18、安全閥17、離心泵20。

上述加熱層為陶瓷加熱器。

以汽油為例，當燃料從燃料進口噴入耐壓管道，隨著溫度的升高，耐壓管道內的壓力會提高，當達到攝氏320度以上，壓力5Mpa以上，就達到了超臨界狀態。

以直噴汽油機為例，本發明相對于現有技術的優點在于：

(一)超臨界流體的密度接近液態汽油，而超臨界流體的密度接近液態汽油，而黏度只有一般液體的1/12至1/4，擴散系數比一般液體大一至兩個數量級，而且不經歷液態噴霧中的液滴破碎蒸發的過程，上述因素極大地促進了燃料與空氣的混合，有利于減少缸內充量的過濃區域，減少微粒排放。

(二)在推薦的實施例中，通過功率可調的陶瓷加熱器、第一溫度傳感器、壓力傳感器的聯合監測與控制，能夠精確、穩定地將燃料保持在高溫高壓的超臨界狀態，并能夠針對性地應用于發動機燃料噴霧光學實驗。

(三)在推薦的實施例中，充分考慮到了安全性與成本問題，在系統中布置了安全閥、冷卻器與過濾器，提高了安全性，降低了對管路與閥門的材料要求，避免了因燃料在高溫情況下可能產生的沉積物阻塞管路的危險。

附圖說明：

圖1為超臨界狀態示意圖。

圖2為本發明發動機燃料超臨界狀態獲得裝置結構示意圖；圖中，1代表耐壓管道，2代表加熱層，3代表保溫層，4代表金屬保護罩，5代表燃料進口，6代表泄壓口，7代表壓力傳感器，8代表第一溫度傳感器，9代表噴油口。

圖3代表實施例中發動機燃料超臨界狀態噴霧實驗系統示意圖；圖中，7代表壓力傳感器，8代表第一溫度傳感器，10代表第二溫度傳感器，11代表第一閥門，12代表第二閥門，13代表柱塞泵，14代表第二冷卻器，15代表第三溫度傳感器，16代表電控噴嘴，17代表安全閥，18代表過濾器，19代表第三閥門，20代表離心泵，21代表定容燃燒彈，22代表燃料箱，23代表第一冷卻器。

具體實施方式

參照圖2、3，以汽油燃料說明本發明的具體實施方式。

發動機燃料超臨界狀態獲得裝置，包括：燃料箱22；耐壓管道1，其兩個端面設置燃料進口5、泄壓口6；設置在耐壓管道外周面上的噴油口9、壓力傳感器7、第一溫度傳感器8；包圍在耐壓管道外的加熱層2；包圍在加熱層外的保溫層3；包圍在保溫層外的金屬保護罩4。

包括上述裝置的發動機燃料超臨界狀態噴霧實驗系統，還包括：串聯在燃料進口之前的燃料第一冷卻器23，串聯在壓口之后的第二冷卻器14，以及與噴油口連接的定容燃燒彈21；