[發明專利]一種缸外冷水缸內熱水混合雙噴射的汽油機結構

在審

• 申請號: 201711144758.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107905918A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 吳志軍;吳靜濤;康哲;鄧俊;胡宗杰;李理光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02M25/028
• 分類號: F02M25/028;F02M25/03
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 譚磊

技術領域

本發明屬于內燃機技術領域，涉及一種缸外冷水缸內熱水混合雙噴射的汽油機結構。

背景技術

機動車技術的快速發展給人類社會帶來了巨大便利，同時也帶來了能源、環境污染等一系列負面影響。機動車的能源消耗問題受到廣泛關注，油耗與排放標準也愈發嚴格。節能減排現已成為機動車行業發展的主要旋律。

為了進一步提高機動車工作效率，降低能源消耗，目前提出了內燃機增壓與小型化技術。內燃機小型化技術可以增加內燃機常用工況的負荷，降低泵氣損失，提高燃油經濟性。而增壓技術可以彌補由于內燃機小型化造成的動力性不足的缺點。但由于壓縮比較高，壓縮上止點溫度很高，小排量增壓汽油機的熱效率受到爆震的限制，為了充分利用小排量增壓汽油機的潛力，噴水技術應運而生。其特點在于利用缸內噴入的冷水吸收熱量，從而降低溫度，抑制爆震傾向，可以進一步提高諸如壓縮比、點火提前角在內的汽油機參數，改善熱效率。缸內噴水技術得到了學術界與工業界的廣泛關注，如德國寶馬汽車集團、德國博世集團、韓國現代汽車集團及日本豐田汽車集團在內的多家研究機構都開始對缸內噴水技術進行優化研究。但是，氣缸排出的尾氣大約帶走了氣缸三分之一的熱量，目前缸內噴入冷水可以降低缸內壓縮終了溫度，避免爆震及早燃現象，但依然沒有解決缸內尾氣熱量的大量損耗問題，氣缸尾氣排出浪費了很多能耗，限制了汽油機熱效率的進一步提高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可有效提高汽油機熱效率、升功率，抑制爆震的缸外冷水缸內熱水混合雙噴射的汽油機結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種缸外冷水缸內熱水混合雙噴射的汽油機結構，該結構包括汽油機機體、設置在汽油機機體上的進氣歧管及排氣歧管、噴油器、設置在汽油機機體內的火花塞、設置在汽油機機體內的缸內噴水器、與缸內噴水器相連通的高壓水泵單元、設置在進氣歧管中的缸外噴水器、與缸外噴水器相連通的低壓水泵單元、設置在低壓水泵單元與高壓水泵單元之間的換熱器、分別與噴油器、火花塞、缸內噴水器、高壓水泵單元、缸外噴水器及低壓水泵單元電連接的電子控制器。

所述的排氣歧管穿過換熱器，該換熱器吸收排氣歧管中的尾氣熱量，對進入高壓水泵單元的水進行加熱。

所述的低壓水泵單元包括水箱、設置在水箱中的低壓水泵、與低壓水泵相連通的低壓水軌、將低壓水軌、與缸外噴水器相連通的第一低壓水管。

所述的缸外噴水器的進水口通過第一低壓水管與低壓水軌連接，缸外噴水器的回水口通過第二低壓水管與低壓水泵連接。

所述的低壓水泵將水壓加至0.3-1MPa再輸送至低壓水軌。

所述的高壓水泵單元包括與低壓水泵相連通的高壓水泵、與高壓水泵相連通的高壓水軌、將高壓水軌與缸內噴水器相連通的第一高壓水管。

所述的缸內噴水器的進水口通過第一高壓水管與高壓水軌連接，缸內噴水器的回水口通過第二高壓水管與高壓水泵連接。

所述的高壓水泵將水加壓至35MPa后再輸送至高壓水軌。

所述的換熱器的一端與高壓水泵連接，另一端與設置在水箱中的低壓水泵連接。

所述的噴油器包括設置在汽油機機體內的缸內噴油器或設置在進氣歧管上的缸外噴油器中的一種或兩種；

所述的汽油機的曲軸上設有與電子控制器電連接的轉速傳感器；

所述的水箱內設有與電子控制器電連接的液位儀。

在工作狀態下，所述的液位儀實時監測水箱中的液位，判斷剩余水量，并即時反饋至電子控制器，當水箱中的液位低于預設值時，將進行報警，以提示需要補充水，避免出現儲水不足的情況。

所述的高壓水軌與低壓水軌上均設有穩壓閥，穩壓閥能夠對水壓進行控制，使水壓處于合適的范圍內，保證工作穩定性。

所述的穩壓閥上設有溢流管，該溢流管上設有溢流閥，所述的溢流管與水箱內部相連通。對穩壓閥設定一個恒定的壓力后，輸出的水壓便不會變化，若穩壓閥內水壓過高，溢流閥開啟，多余的水便經溢流管流回至水箱中，既能夠起到快速穩定水壓的作用，同時還能避免水的浪費。

所述的電子控制器根據存儲的標定MAP圖(發動機在各種工況下的點火、噴油、噴水等控制曲線圖，稱為MAP圖)控制缸內、缸外的噴水量，內部設有缸內噴水量-轉速圖、缸外噴水量-轉速圖、缸內噴水量-扭矩圖、缸內外噴水量-轉速圖。具體的控制策略以及信號觸發的原理與汽油機的噴油控制原理相似。