一種柴油機工質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工質混合輔助裝置，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；通過輔助氣孔進入的高壓氣體經過冷卻加壓器降溫，可對缸蓋進行局部冷卻。
【專利說明】一種柴油機工質混合輔助裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于內燃機工作過程【技術領域】，具體涉及一種直噴柴油機工質混合輔助裝置。
【背景技術】
[0002]直噴柴油機的燃油在壓縮上止點前噴入氣缸，并在極短的時間能混合至一定的均勻程度，最后壓燃。因此，工質混合(即混合氣形成)過程是控制和決定燃燒過程的關鍵因素。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小的燃油顆粒，這樣噴入氣缸內的燃油會形成霧狀，并在缸內較高的溫度和壓力下，迅速霧化、蒸發(fā)，到達較好的混合效果。
[0004]高壓噴射技術方案形成的工質混合方式，對進氣渦流的要求較低，能夠避免復雜的進氣道以及由此造成的充量系數(shù)的下降，因而柴油機的經濟性較好。但隨著柴油機轉速的升高，可用于工質混合的時間變得極短，甚至只有幾毫秒。而在這種極短的時間內，燃油要能快速地破碎、物化、吸熱、汽化、擴散，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)化柴油機的性能，降低熱負荷、機械負荷和有害氣體排放，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，這樣就要適當減少預混合燃燒的燃油量，勢必要減少著火前的噴油量，導致柴油機的著火困難。
[0006]因此，現(xiàn)有直噴柴油機的工質混合過程較難控制，無法根據(jù)工況需求，靈活地進行工質混合過程的控制，進而實現(xiàn)發(fā)動機性能的最優(yōu)化。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直噴柴油機工質混合過程較難靈活控制的技術問題。提出一種直噴柴油機工質混合輔助裝置對直噴柴油機工質混合過程進行改善，以達到優(yōu)化發(fā)動機性能，降低熱負荷、機械負荷和有害氣體排放的目的。
[0008]本發(fā)明的技術方案是:
[0009]一種直噴柴油機工質混合輔助裝置，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)動機的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內布置的熱交換管23對排氣進行冷卻，并由溫度傳感器8測量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對排氣進行加壓，再由壓力傳感器9測量排氣壓力，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由電磁氣閥機構27與閥體30組成，輔助氣道12與環(huán)形氣道14由閥體30內部的管道連接；電子控制單元15控制電磁氣閥機構27中流經電磁鐵29的電流產生的電磁力對抗彈簧28的彈力，實現(xiàn)對電磁氣閥機構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，結合高壓電磁閥、電磁氣閥機構、冷卻加壓器和單向氣閥，連接到發(fā)動機排氣管，并通過冷卻加壓器產生適當溫度和壓力的氣流，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候與擠流方向相同，將油霧吹向氣流旋轉線速度較快的活塞頂部，增加油氣混合，可使燃燒相對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；通過輔助氣孔進入的高壓氣體經過冷卻加壓器降溫，可對缸蓋進行局部冷卻。
【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為電磁氣閥機構原理不意圖。
[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-進氣道，18-進氣門，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-電磁氣閥機構，28-彈簧，29-電磁鐵，30-閥體
【具體實施方式】
[0018]在發(fā)動機氣缸蓋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行布置，輔助氣孔4先后經由環(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進行控制。發(fā)動機的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內布置的熱交換管23對排氣進行冷卻，并由溫度傳感器8測量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對排氣進行加壓，再由壓力傳感器9測量排氣壓力，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中噴入的適當溫度和壓力的氣流會對噴油器19中噴出的燃油產生一定的吹拂作用，達到控制與加強工質混合的目的。
[0019]本發(fā)明的最佳實施例如圖1所示，一種發(fā)動機輔助換氣裝置，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質量較小，電磁氣門機構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，不會造成氣缸蓋設計的可靠性問題。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進行控制。
[0020]發(fā)動機的排氣沿著排氣道3和排氣管4，再通過排氣旁通管5經由單向氣閥6連接到氣腔入口管22后，通入氣腔體24，由在氣腔體24內布置的熱交換管23對排氣進行冷卻，并由溫度傳感器8測量排氣溫度。等排氣溫度下降到一定程度后，加壓活塞24下行對排氣進行加壓，再由壓力傳感器9測量排氣壓力，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由電磁氣閥機構27與閥體30組成，輔助氣道12與環(huán)形氣道14由閥體30內部的管道連接。電子控制單元15控制電磁氣閥機構27中流經電磁鐵29的電流產生的電磁力對抗彈簧28的彈力，實現(xiàn)對電磁氣閥機構27的控制。
[0022]發(fā)動機的排氣經由排氣門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，進入當氣腔體24 ;此時，氣腔體24內充滿了高溫高壓的排氣，通過布置在氣腔體24內部的熱交換管23對排氣進行冷卻，并由溫度傳感器8對溫度進行監(jiān)控，當氣體溫度冷卻到100?150°C時，加壓活塞25下行，對氣體進行加壓，并由壓力傳感器9對壓力進行監(jiān)控，當氣體壓力上升到高于噴油時刻缸內壓力時，輔助高壓電磁閥11開啟，適當溫度和壓力的氣體經過氣腔出口管10排出，連接到電控輔助氣閥13。
[0023]當噴油器19開始噴油時，電子控制單元15控制電磁氣閥機構27中流經電磁鐵29的電流，電流產生的電磁力對抗彈簧28的彈力，實現(xiàn)對電磁氣閥機構27的控制。此時，氣閥26升高，氣腔出口管10內的氣體經由閥體30內的管道與環(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進入氣缸，對噴油器19噴出的油束產生吹拂作用，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)動機活塞20上行的時候與擠流方向相同，將油霧吹向氣流旋轉線速度較快的活塞20頂部，增加油氣混合，可使燃燒相對集中在活塞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，對于降低NOx排放有幫助，此外，噴入氣缸的氣體為發(fā)動機排氣，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進入的高壓氣體經過冷卻加壓器7降溫，可對缸蓋16進行局部冷卻。
【權利要求】
1.一種直噴柴油機工質混合輔助裝置，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)進行控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的直噴柴油機工質混合輔助裝置，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)權利要求1所述的直噴柴油機工質混合輔助裝置，其特征在于:所述電控輔助氣閥(13)由電磁氣閥機構(27)與閥體(30)組成，輔助氣道(12)與環(huán)形氣道(14)由閥體(30)內部的管道連 接；電子控制單元(15)控制電磁氣閥機構(27)中流經電磁鐵(29)的電流產生的電磁力對抗彈簧(28)的彈力，實現(xiàn)對電磁氣閥機構(27)的控制。
【文檔編號】F02M29/00GK103982340SQ201410221775
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日: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 申請人:中國北方發(fā)動機研究所(天津)