一种缸外喷水的汽油机的制作方法

本发明属于汽油发动机技术领域，涉及一种缸外喷水的汽油机。

背景技术：

汽油发动机即汽油机，是以汽油作为燃料，将内能转化成动能的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸内，经过压缩达到一定的温度和压力后，之后用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油发动机具有转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、使用维修方便等优点。因此，汽油发动机在汽车上，特别是小型汽车上已大量使用。

随着能源与环境问题的日益严峻，汽油发动机的污染排放问题也越来越紧迫，节能减排成为了汽油发动机的研究方向之一。目前，随着汽油发动机向小缸径、增压方面的不断发展，其热效率受到了较大限制。同时，汽油发动机的增压小型化还会加剧爆震的产生。此外，汽油发动机的排气温度往往较高，在高负荷和高转速情况下，现有汽油发动机一般通过加浓喷油来降低排气温度，以实现对排气部件的保护，但同时又增加了油耗。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热效率高并能够有效抑制爆震现象发生的缸外喷水的汽油机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种缸外喷水的汽油机，该汽油机包括汽油机主体、设置在汽油机主体上的进气歧管以及缸外喷水机构，所述的汽油机主体包括汽油机机体、多个并列设置在汽油机机体上的气缸以及设置在气缸上的火花塞，所述的进气歧管包括进气歧管壳体、开设在进气歧管壳体上并与缸外喷水机构相连通的进气歧管进气口以及多个开设在进气歧管壳体上的进气歧管出气口，所述的进气歧管进气口通过进气歧管出气口与气缸的内部相连通。缸外喷水机构中的水经进气歧管进气口进入进气歧管内，与空气混合后一起分别经各个进气歧管出气口进入相应的气缸中。

若气缸内的汽油正常燃烧，火焰应该是从点火中心(火花塞)开始燃烧，并以30-70m/s的速度向周围逐渐扩散传播；而若由于某种原因(比如积炭或汽油牌号过低等)，在火焰还没到来之前，气缸内多点同时着火，局部压力和温度猛增，压力波在气缸内高频震荡(即发生了爆震现象)，此时火焰传播速度可达1000m/s，会对汽油机产生严重的不利影响。通过将水喷入进气歧管内，之后引入气缸内，不仅能够降低进气温度，而且水在气缸内的蒸发能够吸收缸内热量，进一步降低缸内温度，进而有效抑制爆震及早燃现象，同时，引入的水也降低了排气温度。此外，水的蒸发还能够增加工质，推动活塞做功，提高热效率。

所述的缸外喷水机构包括储水箱、与储水箱相连通的喷水器以及与喷水器电连接的控制器，所述的喷水器与进气歧管进气口相连通。在控制器的控制下，储水箱中的水经喷水器进入进气歧管进气口内。

所述的喷水器固定设置在进气歧管壳体上，并且所述的喷水器的喷嘴位于进气歧管进气口内。喷嘴能够保证喷水器中喷出的水与进气歧管进气口内的空气快速混合均匀。喷水器中的水通过喷嘴直接喷入进气歧管进气口内，与空气混合后分别进入汽油机主体的各个气缸中。采用直接将水喷入进气歧管进气口内的方式，使汽油机机体无论包含几个气缸，都只需要一个喷水器即可，而毋需在每个气缸处或每个进气歧管出气口处增加一个喷水器，因而大大节省了成本。

所述的储水箱与喷水器之间设有水泵，该水泵与控制器电连接。在控制器的控制下，水泵将储水箱中的水加压后，送入喷水器中。水泵既可由电机驱动，也可以直接设置在汽油机主体上，由传动机构(如正时皮带)驱动。

所述的水泵与喷水器之间设有稳压阀。稳压阀能够对水压进行控制，使水压处于合适的范围内，保证工作稳定性。

所述的稳压阀上设有溢流管，该溢流管上设有溢流阀，所述的溢流管与储水箱的内部相连通。对稳压阀设定一个恒定的压力后，输出的水压便不会变化，若稳压阀内水压过高，溢流阀开启，多余的水便经溢流管流回至储水箱中，既能够起到快速稳定水压的作用，同时还能避免水的浪费。

所述的储水箱内设有过滤器，该过滤器与水泵相连通。储水箱内的水经过滤器过滤后，进入水泵中。

所述的储水箱内设有液位传感器，该液位传感器与控制器电连接。液位传感器实时监测储水箱中的液位，判断剩余水量，并即时反馈至控制器，当储水箱中的液位低于预设值时，将进行报警，以提示需要补充水，避免出现储水不足的情况。

所述的汽油机主体上设有转速传感器，该转速传感器与控制器电连接。转速传感器能够实时监测汽油机的转速，并将数据反馈至控制器中。

所述的进气歧管内设有压力传感器，该压力传感器与控制器电连接。压力传感器能够实时监测进气压力，并将数据反馈至控制器中。

该汽油机还包括与控制器电连接的喷油器，该喷油器包括进气歧管喷油器或缸内直喷喷油器中的一种或两种，所述的进气歧管喷油器与进气歧管出气口相连通，所述的缸内直喷喷油器与气缸的内部相连通。汽油通过喷油器喷入进气歧管出气口处，之后进入相应的气缸内；或直接将汽油喷入该气缸内，并将喷油量数据实时反馈至控制器中。进气歧管喷油器及缸内直喷喷油器既可以单独工作，也可以协同工作，在实际过程中还可以根据实际情况仅设置进气歧管喷油器或缸内直喷喷油器中的一种。

本发明中，各零部件可集成在汽油机机体上，以减小整体的占用空间。

本发明在实际应用时，控制器实时采集汽油机主体的转速、进气压力等数据，以判断汽油机的当前工况：若不需要喷水，则进行下一轮数据采集；若需要喷水，控制器自动计算所需要的喷水量和喷水时刻，然后向喷水器发出指令，使喷水器在相应时刻向进气歧管进气口内喷入相应量的水，之后控制器进行下一轮数据采集。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)通过向进气歧管进气口内喷水，并将水引入气缸内，能够降低进气温度，提高进气密度，进而提高汽油机升功率；引入气缸中的水还能够吸收气缸内的热量，进一步降低气缸内温度，以有效抑制爆震及早燃现象，从而可以进一步提高汽油机的压缩比以提高汽油机热效率；气缸中的水吸收热量后蒸发，成为高温高压蒸汽，作为额外做功工质，推动活塞做功，提高汽油机热效率；引入的水也会降低排气温度，从而可以在高负荷和高转速情况下，有效保护排气部件，并降低汽油机油耗；

2)直接将水喷入进气歧管进气口内，既便于对喷水量进行单独调节，灵活性好，同时能够避免进气歧管出气口内喷水或直接缸内喷水会因喷水器数量增加而导致成本过高的弊端，且本发明毋需对汽油机主体做出过多改动，便于对现有汽油机进行简单快速改造，适用范围广；

3)通过控制器对汽油机进行实时监测与控制，以调节喷水时刻及喷水量，并使喷水量与汽油机的负荷相适配，进而提高汽油机的热效率。

附图说明

图1为实施例1中汽油机的整体结构示意图；

图2为实施例1中汽油机的控制流程图；

图中标记说明：

1—储水箱、2—过滤器、3—水泵、4—稳压阀、5—喷水器、6—液位传感器、7—控制器、8—进气歧管喷油器、9—缸内直喷喷油器、10—火花塞、11—汽油机机体、12—进气歧管、1201—进气歧管进气口、1202—进气歧管出气口、1203—进气歧管壳体、13—气缸、14—溢流管、15—喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1所示的一种缸外喷水的汽油机，该汽油机包括汽油机主体、设置在汽油机主体上的进气歧管12以及缸外喷水机构，汽油机主体包括汽油机机体11、4个并列设置在汽油机机体11上的气缸13以及设置在气缸13上的火花塞10，进气歧管12包括进气歧管壳体1203、开设在进气歧管壳体1203上并与缸外喷水机构相连通的进气歧管进气口1201以及多个开设在进气歧管壳体1203上的进气歧管出气口1202，进气歧管进气口1201通过进气歧管出气口1202与气缸13的内部相连通。

其中，缸外喷水机构包括储水箱1、与储水箱1相连通的喷水器5以及与喷水器5电连接的控制器7，喷水器5与进气歧管进气口1201相连通。喷水器5固定设置在进气歧管壳体1203上，并且喷水器5的喷嘴15位于进气歧管进气口1201内。储水箱1与喷水器5之间设有水泵3，该水泵3与控制器7电连接。水泵3与喷水器5之间设有稳压阀4。稳压阀4上设有溢流管14，该溢流管14上设有溢流阀，溢流管14与储水箱1的内部相连通。储水箱1内设有过滤器2，该过滤器2与水泵3相连通。储水箱1内设有液位传感器6，该液位传感器6与控制器7电连接。

汽油机主体上设有转速传感器，该转速传感器与控制器7电连接。该汽油机还包括与控制器7电连接的喷油器，该喷油器包括进气歧管喷油器8及缸内直喷喷油器9，进气歧管喷油器8与进气歧管出气口1202相连通，缸内直喷喷油器9与气缸13的内部相连通。

如图2所示，在实际应用时，控制器7实时采集汽油机主体的转速、进气压力等数据，以判断汽油机的当前工况：若不需要喷水，则进行下一轮数据采集；若需要喷水，控制器7自动计算所需要的喷水量和喷水时刻，然后向喷水器5发出指令，使喷水器5在相应时刻向进气歧管进气口1201内喷入相应量的水，之后控制器7进行下一轮数据采集。

实施例2：

本实施例中，汽油机主体包括6个并列设置在汽油机机体11上的气缸13，喷油器仅为进气歧管喷油器8，其余同实施例1。

实施例3：

本实施例中，喷油器仅为缸内直喷喷油器9，其余同实施例1。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。