一種柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置，包括輔助氣孔(1)、排氣旁通管(5)、單向氣閥(6)、冷卻加壓器(7)、溫度傳感器(8)、壓力傳感器(9)、氣腔出口管(10)、輔助高壓電磁閥(11)、輔助氣道(12)、電控輔助氣閥(13)、環(huán)形氣道(14)及電子控制單元(15)，輔助氣孔(1)布置在噴油器(19)周圍，在噴油之后噴入適當(dāng)溫度和壓力的氣流，吹散油束，增加局部紊流，提高油氣混合效率；氣流將油霧吹向氣流旋轉(zhuǎn)線速度較快的活塞頂部，增加油氣混合，形成了分層燃燒；噴入氣缸的排氣有利于降低NOx排放；通過輔助氣孔進(jìn)入的高壓氣體經(jīng)過冷卻加壓器降溫，可對(duì)缸蓋進(jìn)行局部冷卻。
【專利說明】一種柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)工作過程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直噴柴油機(jī)的燃油在壓縮上止點(diǎn)前噴入氣缸，并在極短的時(shí)間能混合至一定的均勻程度，最后壓燃。因此，工質(zhì)混合(即混合氣形成)過程是控制和決定燃燒過程的關(guān)鍵因素。它在噴油過程與著火及燃燒過程之間起著承上啟下的紐帶作用。
[0003]目前，直噴柴油機(jī)采用的是高壓噴射方式，通過在噴油壓力較高的條件下，較小的噴孔直徑形成細(xì)小的燃油顆粒，這樣噴入氣缸內(nèi)的燃油會(huì)形成霧狀，并在缸內(nèi)較高的溫度和壓力下，迅速霧化、蒸發(fā)，到達(dá)較好的混合效果。
[0004]高壓噴射技術(shù)方案形成的工質(zhì)混合方式，對(duì)進(jìn)氣渦流的要求較低，能夠避免復(fù)雜的進(jìn)氣道以及由此造成的充量系數(shù)的下降，因而柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性較好。但隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，可用于工質(zhì)混合的時(shí)間變得極短，甚至只有幾毫秒。而在這種極短的時(shí)間內(nèi)，燃油要能快速地破碎、物化、吸熱、汽化、擴(kuò)散，并與空氣在一定程度上混合均勻，是十分困難的。
[0005]而且為了優(yōu)化柴油機(jī)的性能，降低熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和有害氣體排放，在一定程度上要盡量避免過高的放熱峰值、最大壓力升高率、最高燃燒壓力以及燃燒壓力振蕩，這樣就要適當(dāng)減少預(yù)混合燃燒的燃油量，勢(shì)必要減少著火前的噴油量，導(dǎo)致柴油機(jī)的著火困難。
[0006]因此，現(xiàn)有直噴柴油機(jī)的工質(zhì)混合過程較難控制，無法根據(jù)工況需求，靈活地進(jìn)行工質(zhì)混合過程的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的最優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合過程較難靈活控制的技術(shù)問題。提出一種直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置對(duì)直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合過程進(jìn)行改善，以達(dá)到優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能，降低熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和有害氣體排放的目的。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置，包括輔助氣孔1、排氣旁通管5、單向氣閥6、冷卻加壓器7、溫度傳感器8、壓力傳感器9、氣腔出口管10、輔助高壓電磁閥11、輔助氣道12、電控輔助氣閥13、環(huán)形氣道14及電子控制單元15，其特征在于:輔助氣孔I先后經(jīng)由環(huán)形氣道14、電控輔助氣閥13、輔助氣道12、氣腔出口管10、冷卻加壓器7、單向氣閥6、排氣旁通管5連接到排氣管4，所述輔助氣孔I布置在噴油器19周圍，在噴油之后噴入適當(dāng)溫度和壓力的氣流；溫度傳感器8、壓力傳感器9分別采集冷卻加壓器7中的溫度和壓力，并由電子控制單元15進(jìn)行記錄和分析；冷卻加壓器7、輔助高壓電磁閥11、電控輔助氣閥13由電子控制單元15進(jìn)行控制。
[0010]冷卻加壓器7由氣腔出口管10、氣腔入口管22、熱交換管23、氣腔體24以及加壓活塞20組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經(jīng)由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內(nèi)布置的熱交換管23對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，并由溫度傳感器8測(cè)量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對(duì)排氣進(jìn)行加壓，再由壓力傳感器9測(cè)量排氣壓力，等到排氣壓力增加到一定程度后，輔助高壓電磁閥11開啟，冷卻加壓后的排氣便通過氣腔出口管10排出。
[0011]電控輔助氣閥13由電磁氣閥機(jī)構(gòu)27與閥體30組成，輔助氣道12與環(huán)形氣道14由閥體30內(nèi)部的管道連接；電子控制單元15控制電磁氣閥機(jī)構(gòu)27中流經(jīng)電磁鐵29的電流產(chǎn)生的電磁力對(duì)抗彈簧28的彈力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁氣閥機(jī)構(gòu)27的控制。
[0012]本發(fā)明的有益效果:輔助氣孔通過環(huán)形氣道在噴油器周圍布置，結(jié)合高壓電磁閥、電磁氣閥機(jī)構(gòu)、冷卻加壓器和單向氣閥，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，并通過冷卻加壓器產(chǎn)生適當(dāng)溫度和壓力的氣流，根據(jù)工況需求，通入氣流，吹散油束，增加局部紊流，提高油氣混合效率；由上向下的氣流在活塞上行的時(shí)候與擠流方向相同，將油霧吹向氣流旋轉(zhuǎn)線速度較快的活塞頂部，增加油氣混合，可使燃燒相對(duì)集中在活塞頂部凹面，客觀上形成了分層燃燒；活塞凹坑底面形成的是高溫、貧氧的混合氣，對(duì)于降低NOx排放有幫助，此外，噴入氣缸的氣體為排氣，其中含有的二氧化碳、水蒸汽等的三原子氣體，也有利于降低NOx排放；通過輔助氣孔進(jìn)入的高壓氣體經(jīng)過冷卻加壓器降溫，可對(duì)缸蓋進(jìn)行局部冷卻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明原理示意圖。
[0014]圖2為輔助氣孔原理示意圖。
[0015]圖3為冷卻加壓器原理示意圖。
[0016]圖4為電磁氣閥機(jī)構(gòu)原理不意圖。
[0017]1-輔助氣孔，2-排氣門，3-排氣道，4-排氣管，5-排氣旁通管，6_單向氣閥，7-冷卻加壓器，8-溫度傳感器，9-壓力傳感器，10-氣腔出口管，11-輔助高壓電磁閥，12-輔助氣道，13-電控輔助氣閥，14-5環(huán)形氣道，15-電子控制單元，16-氣缸蓋，17-進(jìn)氣道，18-進(jìn)氣門，19-噴油器，20-活塞，21-氣缸套，22-氣腔入口管，23-熱交換管，24-氣腔體，25-加壓活塞，26-氣閥，27-電磁氣閥機(jī)構(gòu)，28-彈簧，29-電磁鐵，30-閥體
【具體實(shí)施方式】
[0018]在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋16上加裝輔助氣孔I與環(huán)形氣道14，輔助氣孔I通過環(huán)形氣道14在噴油器19周圍按一定角度和位置進(jìn)行布置，輔助氣孔4先后經(jīng)由環(huán)形氣道14、電控輔助氣閥13、輔助氣道12、氣腔出口管10、冷卻加壓器7、單向氣閥6、排氣旁通管5連接到排氣管4。冷卻加壓氣腔、輔助高壓電磁閥11、電控輔助氣閥13由電子控制單元15進(jìn)行控制。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經(jīng)由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內(nèi)布置的熱交換管23對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，并由溫度傳感器8測(cè)量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對(duì)排氣進(jìn)行加壓，再由壓力傳感器9測(cè)量排氣壓力，等到排氣壓力增加到一定程度后，輔助高壓電磁閥11開啟，冷卻加壓后的排氣便通過氣腔出口管10排出。輔助氣孔I中噴入的適當(dāng)溫度和壓力的氣流會(huì)對(duì)噴油器19中噴出的燃油產(chǎn)生一定的吹拂作用，達(dá)到控制與加強(qiáng)工質(zhì)混合的目的。
[0019]本發(fā)明的最佳實(shí)施例如圖1所示，一種發(fā)動(dòng)機(jī)輔助換氣裝置，包括輔助氣孔1、環(huán)形氣道14、輔助氣道12以及電控輔助氣閥13安裝在氣缸蓋16上，由于電控輔助氣閥13中的的氣閥26質(zhì)量較小，電磁氣門機(jī)構(gòu)27能夠迅速有效地控制氣閥26的開閉。輔助氣孔1、環(huán)形氣道14、輔助氣道12以及電控輔助氣閥13由于尺寸較小，布置方便，不會(huì)造成氣缸蓋設(shè)計(jì)的可靠性問題。冷卻加壓氣腔、輔助高壓電磁閥11、電控輔助氣閥13由電子控制單元15進(jìn)行控制。
[0020]發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經(jīng)由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內(nèi)布置的熱交換管23對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，并由溫度傳感器8測(cè)量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對(duì)排氣進(jìn)行加壓，再由壓力傳感器9測(cè)量排氣壓力，等到排氣壓力增加到一定程度后，輔助高壓電磁閥11開啟，冷卻加壓后的排氣便通過氣腔出口管10排出。
[0021]電控輔助氣閥13由電磁氣閥機(jī)構(gòu)27與閥體30組成，輔助氣道12與環(huán)形氣道14由閥體30內(nèi)部的管道連接。電子控制單元15控制電磁氣閥機(jī)構(gòu)27中流經(jīng)電磁鐵29的電流產(chǎn)生的電磁力對(duì)抗彈簧28的彈力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁氣閥機(jī)構(gòu)27的控制。
[0022]發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣經(jīng)由排氣門2、排氣道3以及排氣管4，連接到排氣旁通管5，并通過單向氣閥6連接到冷卻加壓器7的氣腔入口管22后，進(jìn)入當(dāng)氣腔體24 ;此時(shí)，氣腔體24內(nèi)充滿了高溫高壓的排氣，通過布置在氣腔體24內(nèi)部的熱交換管23對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，并由溫度傳感器8對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)氣體溫度冷卻到100?150°C時(shí)，加壓活塞25下行，對(duì)氣體進(jìn)行加壓，并由壓力傳感器9對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)氣體壓力上升到高于噴油時(shí)刻缸內(nèi)壓力時(shí)，輔助高壓電磁閥11開啟，適當(dāng)溫度和壓力的氣體經(jīng)過氣腔出口管10排出，連接到電控輔助氣閥13。
[0023]當(dāng)噴油器19開始噴油時(shí)，電子控制單元15控制電磁氣閥機(jī)構(gòu)27中流經(jīng)電磁鐵29的電流，電流產(chǎn)生的電磁力對(duì)抗彈簧28的彈力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁氣閥機(jī)構(gòu)27的控制。此時(shí)，氣閥26升高，氣腔出口管10內(nèi)的氣體經(jīng)由閥體30內(nèi)的管道與環(huán)形氣道14形成通路，氣體最后通過布置在噴油器19周圍的輔助氣孔I進(jìn)入氣缸，對(duì)噴油器19噴出的油束產(chǎn)生吹拂作用，吹散油束，增加局部紊流，提高油氣混合效率；由上向下的氣流在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞20上行的時(shí)候與擠流方向相同，將油霧吹向氣流旋轉(zhuǎn)線速度較快的活塞20頂部，增加油氣混合，可使燃燒相對(duì)集中在活塞20頂部凹面，客觀上形成了分層燃燒；活塞凹坑底面形成的是高溫、貧氧的混合氣，對(duì)于降低NOx排放有幫助，此外，噴入氣缸的氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，其中含有的二氧化碳、水蒸汽等的三原子氣體，也有利于降低NOx排放；通過輔助氣孔I進(jìn)入的高壓氣體經(jīng)過冷卻加壓器7降溫，可對(duì)缸蓋16進(jìn)行局部冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置，包括輔助氣孔(1)、排氣旁通管(5)、單向氣閥(6)、冷卻加壓器(7)、溫度傳感器(8)、壓力傳感器(9)、氣腔出口管(10)、輔助高壓電磁閥(11)、輔助氣道(12)、電控輔助氣閥(13)、環(huán)形氣道(14)及電子控制單元(15)，其特征在于:輔助氣孔⑴先后經(jīng)由環(huán)形氣道(14)、電控輔助氣閥(13)、輔助氣道(12)、氣腔出口管(10)、冷卻加壓器(7)、單向氣閥(6)、排氣旁通管(5)連接到排氣管(4)，所述輔助氣孔(1)布置在噴油器(19)周圍，在噴油之后噴入適當(dāng)溫度和壓力的氣流；溫度傳感器(8)、壓力傳感器(9)分別采集冷卻加壓器(7)中的溫度和壓力，并由電子控制單元(15)進(jìn)行記錄和分析；冷卻加壓器(7)、輔助高壓電磁閥(11)、電控輔助氣閥(13)由電子控制單元(15)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置，其特征在于:所述冷卻加壓器(7)由氣腔出口管(10)、氣腔入口管(22)、熱交換管(23)、氣腔體(24)以及加壓活塞(20)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴柴油機(jī)工質(zhì)混合輔助裝置，其特征在于:所述電控輔助氣閥(13)由電磁氣閥機(jī)構(gòu)(27)與閥體(30)組成，輔助氣道(12)與環(huán)形氣道(14)由閥體(30)內(nèi)部的管道連 接；電子控制單元(15)控制電磁氣閥機(jī)構(gòu)(27)中流經(jīng)電磁鐵(29)的電流產(chǎn)生的電磁力對(duì)抗彈簧(28)的彈力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁氣閥機(jī)構(gòu)(27)的控制。
【文檔編號(hào)】F02M29/00GK103982340SQ201410221775
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王子玉, 程秀圍, 姜莉, 王雷, 王麗康, 樊巨廷, 李耀宗, 檀麗宏, 李曉娟 申請(qǐng)人:中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所(天津)