[實用新型]一種超臨界燃油噴射系統

有效

• 申請號: 201721666950.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN208073659U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 何旭;馮海濤;高永利;劉福水;李向榮
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02M63/02
• 分類號: F02M63/02;F02M53/04;F02M53/06;F02D41/38
• 代理公司: 暫無信息
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本實用新型涉及一種超臨界燃油噴射系統，屬于內燃機燃燒及燃油超臨界噴射技術領域。主要包括油箱、高壓油泵、高壓共軌管、燃油加熱管、燃油電磁加熱單元、共軌噴油器、高溫回油管路、回油水冷裝置、儲油罐、壓力傳感器、熱電偶以及電子控制單元。高壓油泵將燃油從油箱加壓泵入高壓共軌管；燃油電磁加熱單元將燃油加熱至超臨界態；電子控制單元處理來自壓力傳感器和熱電偶的信號，控制共軌噴油器噴油；回油水冷裝置將高溫回油冷卻并由高溫回油管路導入儲油罐。與現有技術相比，本實用新型通過將燃油加溫加壓至超臨界態，增強了噴射時燃油的霧化效果并縮短了燃油滯燃期，使得燃燒過程可以通過噴射脈沖的個性化定制得到控制和改善，從而提高了內燃機熱效率。

技術領域

本發明涉及一種超臨界燃油噴射系統，屬于內燃機燃燒及燃油超臨界噴射技術領域。

背景技術

內燃機燃油霧化技術已經成為當代內燃機噴射技術的主要方向之一。傳統液體燃料噴射過程中會發生初次霧化、二次霧化和液滴蒸發的現象，這些過程導致燃油滯燃期增加，使燃燒過程控制難度增加，缸內燃燒等容度下降，最終導致內燃機熱效率的降低。

與此同時，現代內燃機的高壓共軌系統實現了三倍于傳統內燃機的噴射壓力，這在一定程度上加劇燃油破碎過程，減小了噴霧粒徑。但在噴射時刻燃油依然處于液相狀態，燃油霧化技術依然有很大提升潛力。

傳統的燃料加熱方式為電加熱，電能轉化成電阻絲的熱能，通過熱傳導將能量傳遞到材料上。大部分熱量耗散到大氣中，能量損失巨大，加熱效率低下。與之相比，電磁感應加熱能量轉化效率高，熱損失較少且加熱均勻，可顯著降低環境溫度。

研究表明，油溫對噴射特性具有顯著的影響。當燃料的溫度不斷提高，燃料就變成了帶有一定過熱度的流體。當燃料溫度超過其臨界點時，燃油處于超臨界狀態。超臨界流體具有介于液態和氣態兩者之間的性質，具有表面張力較小、粘度較小以及擴散系數較大的特點。在燃料的噴射過程中，處于超臨界態的燃油粒子直徑比液態噴霧小兩個數量級。這樣就能快速的制備高質量的混合氣體，從而對液態燃油的霧化和燃燒過程起到良好的改善作用。

發明內容

本發明為解決內燃機缸內燃燒燃油霧化不良的現狀，提出一種超臨界燃油噴射系統，用于研究超臨界燃油霧化過程。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種超臨界燃油噴射系統，主要包括油箱、高壓油泵、高壓油泵進油管、高壓油泵出油管、高壓油泵溢流管、高壓共軌管、共軌-加熱連通管、燃油加熱管、燃油電磁加熱單元、共軌噴油器、高溫回油管路、回油水冷裝置、儲油罐、壓力傳感器、熱電偶以及電子控制單元；

其中，所述燃油加熱管由磁導率較高的碳素鋼制成；燃油加熱管的外表面敷設有耐高溫石棉墊；高溫回油管路采用折疊布置方式，也可以采用其他能夠加強冷卻效果的布置方式；回油水冷裝置具有冷卻水入口和冷卻水出口；儲油罐上方開有壓力平衡孔；電子控制單元植有根據壓力傳感器和熱電偶信號控制共軌噴油器電磁閥啟閉的程序；

高壓油泵具有輸入端、輸出端和溢流端；高壓共軌管具有輸入端和輸出端；燃油加熱管具有輸入端和輸出端；高溫回油管路具有輸入端和輸出端。

一種超臨界燃油噴射系統各組成部分的連接關系如下：

所述的高壓油泵與高壓共軌管和油箱連接，高壓油泵的輸出端與高壓共軌管輸入端連接；高壓油泵的輸入端、溢流端與油箱相連；高壓共軌管輸出端連接燃油加熱管輸入端；燃油加熱管輸出端連接共軌噴油器；共軌噴油器回油口與高溫回油管路輸入端連接；高溫回油管路輸出端連接儲油罐；壓力傳感器、熱電偶、共軌噴油器均與電子控制單元連接；高壓油泵輸出端通過高壓油泵出油管連接高壓共軌管；高壓油泵輸入端通過高壓油泵進油管與油箱連接；高壓油泵溢流端通過高壓油泵溢流管與油箱連接；高壓共軌管輸出端通過共軌-加熱連通管與燃油加熱管輸入端連接；燃油加熱管輸出端通過共軌噴油器進油道與共軌噴油器連接；