一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置及方法

本发明涉及发动机燃油雾化领域，尤其涉及一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置及方法。

背景技术：

发动机核心燃烧系统的设计过程中，燃油雾化是实现清洁高效燃烧的核心技术，实现高效燃油雾化从而将燃油与空气更好的混合成均质气体是燃烧系统节能减排的关键。目前针对燃油雾化的主要技术手段是高压喷射，即提高油轨压力，利用燃油与背压的压力差进行破碎雾化。研究表明，适当的提升燃油温度，实现燃油闪沸喷雾，能在较低的喷油压力条件下，显著提升燃油雾化、蒸发效果，达到降低汽油机尾气排放、提升燃油经济性的目的。

燃油加热后可以在极端情况如冷启动、冷态环境中大幅提升燃烧效果，节能减排，在现有技术中，一种方法是通过利用水套与缸套分体热控的方式对燃油进行加热，即利用缸盖水套加热喷油器，实现喷入气缸的燃油部分闪沸雾，另一种方法是利用设计制造的可加热式喷油器，在喷射前的喷油器内加热燃油，从而实现闪沸喷雾以及改善燃烧状态。但是，利用水套进行加热的热管理措施，可以在部分极端情况实现闪沸喷雾，但是由于工况的变化，背压会随之改变，其闪沸程度降低直至逐渐无法闪沸，而且整个闪沸喷雾雾化形态收到冷却水温度的制约(最高90-110℃)，减少了闪沸喷雾的适用运行工况。此外，利用喷油器加热燃油，需要重新设计喷油器且增加了喷油器的复杂程度，大大增加了燃油系统的成本，此外也无法同时对多缸进行连同控制，故障率以及控制策略会更加复杂。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置及方法，利用对现有油轨的改造，以实现从油轨层面对燃油进行加热，并搭配温度压力传感器，根据工况对油温进行实时控制，保证温度适宜以及闪沸效果最佳。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何对油轨燃油进行加温并控制温度。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置，包括油轨、加热装置、油轨传感器和控制模块，其中，所述加热装置与所述油轨相连，所述油轨传感器与所述油轨相连，所述油轨传感器用于实时监测所述油轨内燃油的温度和压力，所述控制模块与所述油轨传感器和所述加热装置相连，所述控制模块用于接收所述油轨传感器发送的温度及压力数据并控制所述加热装置的功率。

进一步地，所述加热装置安装在所述油轨的内部，所述油轨的外部还设有隔热层。

进一步地，所述油轨为导热金属，所述加热装置缠绕在所述油轨的外部，所述油轨的外部还设有隔热层。

进一步地，所述加热装置为电加热丝，所述隔热层的材料为石棉和锡纸。

进一步地，所述油轨还包括出油口和进油口，所述进油口与油泵相连，所述出油口与喷油器相连，所述出油口的外部缠绕有出油口加热装置，所述油轨传感器安装在所述油轨的端头和靠近所述出油口的位置。

进一步地，还包括发动机传感器，所述发动机传感器安装在发动机内，所述发动机传感器用于实时监测所述发动机的缸压并传输给所述控制模块。

一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、在油轨及油轨出油口处安装加热装置和油轨传感器，在发动机内安装发动机传感器，所述油轨传感器、所述加热装置、所述油轨传感器和控制模块相连，在所述油轨外部还设有隔热层；

步骤2、发动机启动时，所述油轨传感器模块实时监测所述油轨及油轨出油口处燃油的温度和压力并传输给控制模块，所述发动机传感器实时监测所述发动机的缸压并传输给控制模块；

步骤3、所述控制模块计算监测到的温度与目标温度之间的差值，控制所述加热装置用不同功率对所述油轨内的燃油进行加热，控制所述油轨内的燃油温度在目标温度。

进一步地，所述加热装置安装在所述油轨内部和所述出油口的外部。

进一步地，所述油轨为导热金属，所述加热装置缠绕在所述油轨外部和所述出油口的外部。

进一步地，所述加热装置为电加热丝，所述隔热层的材料为石棉和锡纸。

在本发明的较佳实施方式中，利用对现有油轨的改造，在燃油供给系统的油轨上包裹或安装加热装置，实现对油轨的加热从而控制油轨内的燃油温度，并搭配温度压力传感器，根据工况对油温进行实时控制，保证温度适宜以及闪沸喷雾效果最佳，达到大幅改善燃油燃烧的目的。

本发明根据现有油轨的结构进行改造，对整机装配影响较小，成本较低，油轨统一加热安全可靠，故障率低，且温度分布均匀，多缸机不会存在燃烧差别，易于控制。近出油口处的油温控制和隔热层设计可精确控制每个缸的加热温度，提高加热效率，根据发动机运行特性来灵活调整加热功率，可实现不同状态的闪沸喷雾。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置的外包加热丝式布置方式示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的一种利用油轨加热实现闪沸喷雾的装置的内嵌加热丝式布置方式示意图；

其中，1-油轨，2-油轨加热丝，3-油轨传感器，4-控制模块，5-出油口，6-进油口，7-发动机传感器，8-出油口加热丝，9-隔热层。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明通过对现有油轨的结构进行改造，实现油轨加热功能，在油轨的外包加热丝式布置方式中，油轨1为导热金属，油轨加热丝2缠绕在油轨1的外部，利用油轨金属导热加热燃油，从而实现油温提升。在油轨1上靠近出油口5的位置加装有出油口加热丝8，并在油轨1端头和近出油口5处安装了油轨传感器3，油轨传感器3包含温度传感器及压力传感器，可以对燃油的温度、压力进行监控，控制模块4与油轨传感器3和发动机传感器7相连，油轨加热丝2和出油口加热丝8的加热功率由控制模块4控制。油轨1外表面安装了隔热层9，减少油轨1的向外传热损失，提高加热效率，隔热层9的材料为石棉和锡纸材料。当燃油经过进油口6进入油轨1后，油轨传感器3会实时测量油轨1内和出油口5处的燃油温度和压力并发送给控制模块4，同时发动机传感器7实时测量缸压并发送给控制模块4，控制模块4计算监测到的温度与目标温度之间的差值，根据燃油流量控制油轨加热丝2和出油口加热丝8选择合适的加热功率对油轨进行加热，从而控制油轨内的燃油温度在目标温度附近并在不同缸压下调整燃油温度，达到不同的过热度，实现不同的状态的闪沸喷雾。在整个发动机工作过程中，控制模块4通过发动机传感器7采集到的缸压、进气压力、节气门开度、进气流量、空燃比等参数计算对应过热度，以反馈实现燃油温度的调控，同时利用pid、占空比等控制方式对燃油温度反馈进行实时加热控制，以实现稳定的燃油温控。近出油口5位置安装的油轨传感器3可准确测量进入发动机缸内的燃油温度，与出油口5的外部缠绕的出油口加热丝8配合，实现更加精准和实时的燃油温度和压力的监控。

如图2所示，在油轨的内嵌加热丝式布置方式中，将油轨加热丝2直接塞入油轨1中对燃油直接加热，并在油轨1上靠近出油口5的位置加装有出油口加热丝8，同样在油轨1的端头及近出油口5处安装油轨传感器3，在发动机处安装发动机传感器7，对燃油的温度压力和发动机的缸压进行监控，并反馈给控制模块4以控制油轨加热丝2和出油口加热丝8的功率，在油轨1的外表面加装隔热层9，减少加热丝加热的传热损失。

本发明还可以在发动机运行过程中通过节气门开度、进气压力等参数计算油轨的过热度，以反馈实现燃油温度的调控。本发明适用于现代直喷汽油机燃油供给系统，但不局限汽油、直喷方式，气道喷射、柴油机均可采用本发明提供的方法。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。