一种避免燃油直接接触的燃油加热共轨系统

1.本发明涉及发动机的供油系统领域，尤其涉及一种避免燃油直接接触的燃油加热共轨系统。


背景技术：

2.由于目前日益严格的排放法规，汽油机发展呈现增压小型化的趋势，因此在汽油机中引入了直喷技术。而直喷技术将高压燃油直接喷入燃烧室内而凸显出来的汽油发动机新问题，在蒸发不充分的工况，燃油被以较高的喷射压力喷入缸内，在火焰传播至该处时仍以液体形式存在，造成碳烟排放问题。为了改善这一问题，闪沸喷雾由于其独特的雾化机理以及油束特性，近年来逐渐成为了相关学术以及工业领域探索的主要热点之一。闪沸喷雾可以直接利用燃油相变机理，当燃料加热到高温后，喷射到低温压力环境下，燃料温度很容易超过其沸点以达到过热条件，在喷出喷油器后形成液滴微爆现象，迅速气化，形成闪沸喷雾，直接增强喷雾的雾化效果，进而实现更低的排放以及更好的燃油经济性。但目前，用于加热的方案大多通过在喷油器喷嘴内部设计电加热元器件，通过这一电加热元件进行燃油加热。此方案虽然也能实现燃油加热和实现闪沸的效果，但由于需要重新设计喷油器，并且增加了喷油器的复杂程度，因此大大增加了燃油系统的成本。而现有的另一种思路则是在油轨内部加入加热棒进行加热燃油，在这一方案中，燃油直接与高温的加热棒接触，容易局部过热，极大增加了危险性。
3.因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的燃油加热共轨系统，解决这个技术问题。


技术实现要素：

4.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提高燃油在喷射前被加热的安全性和增大加热效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种避免燃油直接接触的燃油加热共轨系统，包括共轨本体、加热棒、温度传感器、油温控制器、加热棒电极和进油管；所述共轨本体包括弧状空腔、分支腔、燃油入口和中心通孔；所述进油管与所述燃油入口连接；所述加热棒安装在所述中心通孔内；所述温度传感器安装在所述分支腔内；所述加热棒的右端与所述加热棒电极连接；所述温度传感器与所述油温控制器电连接。
6.进一步地，所述分支腔有数个。
7.进一步地，数个所述分支腔分别与其对应的油缸的喷油嘴连接。
8.进一步地，每个所述分支腔装有一个所述温度传感器。
9.进一步地，所述温度传感器采用插入式安装。
10.进一步地，数个所述温度传感器分别通过信号线与所述油温控制器连接。
11.进一步地，所述共轨本体的所述中心通孔内壁涂导热层，用于降低导热热阻。
12.进一步地，高压燃油从所述燃油入口进入所述弧状空腔和所述分支腔，开启所述
加热棒的电源，所述加热棒通电发热，通过所述共轨本体结构传热，在所述弧状空腔和所述分支腔内的所述高压燃油被加热；所述温度传感器测量所述高压燃油温度，并将温度数据传输给所述油温控制器。
13.进一步地，所述油温控制器接收所述温度传感器的温度信号输入，在所述油温控制器内部通过pid控制模块计算所述温度传感器测量得到的燃油温度与设定的目标温度之间的差值，得到相应的控制信号，并将所述控制信号转化为一定电压值，发送至所述加热棒电极，通过控制所述加热棒电极两端电压来改变加热功率，从而控制所述高压燃油的温度。
14.进一步地，所述燃油温度采集及所述控制信号输出均为即时过程，可实现所述燃油温度的持续性的精准控制。
15.本发明的技术效果是，相比之前的电加热燃油大部分采用电加热丝直接接触燃油的方式，换热面积较小且存在漏电，燃油局部温度过高导致爆炸等安全隐患，本发明采用非接触式方式，通过共轨本体对燃油进行间接性加热，保证加热过程的安全性。本发明所述的温度传感器安装于靠近喷油器接口处，温度传感器安装处与喷油器喷嘴之间的油路更短，燃油在油路中的传热损失更少，检测到的油温更为接近燃油喷射温度，可实现更为精确的油温控制。
16.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
17.图1是本发明的一个较佳实施例的一种避免燃油直接接触的燃油加热共轨系统的示意图；
18.其中，1
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共轨本体，2
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加热棒，3
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温度传感器，4
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油温控制器，5
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加热棒电极，6
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进油管，11
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弧状空腔，12
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分支腔，13
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燃油入口，14
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中心通孔。
具体实施方式
19.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。
20.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。
21.如图1所示，一种避免燃油直接接触的燃油加热共轨系统，包括共轨本体1、加热棒2、温度传感器3、油温控制器4、加热棒电极5和进油管6；共轨本体1包括弧状空腔11、分支腔12、燃油入口13和中心通孔14；进油管6与燃油入口13连接；加热棒2安装在中心通孔14内；温度传感器3安装在分支腔12内；加热棒2的右端与加热棒电极5连接；温度传感器3与油温控制器4电连接。分支腔12有数个。数个分支腔12分别与其对应的油缸的喷油嘴连接。每个分支腔12装有一个温度传感器3。温度传感器3采用插入式安装。数个温度传感器3分别通过信号线与油温控制器4连接。共轨本体1的中心通孔14内壁涂导热层，用于降低导热热阻。高压燃油从燃油入口13进入弧状空腔11和分支腔12，开启加热棒2的电源，加热棒2通电发热，
通过共轨本体1结构传热，在弧状空腔11和分支腔12内的高压燃油被加热；温度传感器3测量高压燃油温度，并将温度数据传输给油温控制器4。油温控制器4接收温度传感器3的温度信号输入，在油温控制器4内部通过pid控制模块计算温度传感器3测量得到的燃油温度与设定的目标温度之间的差值，得到相应的控制信号，并将控制信号转化为一定电压值，发送至加热棒电极5，通过控制加热棒电极5两端电压来改变加热功率，从而控制高压燃油的温度。燃油温度采集及控制信号输出均为即时过程，可实现燃油温度的持续性的精准控制。
22.本发明的共轨本体1是中空式，中心通孔14的内径比加热棒2外径稍微大一点，保证加热棒2能插入即可，这保证了它们之间的传热效果。通过加热棒2对共轨本体1进行直接加热，进而将共轨本体1内部的燃油进行加热，实现闪沸喷雾；当冷态的高压燃油通过进油管6和燃油入口13进入共轨本体1后，在高温状态下的共轨本体1的对流换热作用下升温，燃油经加热进入共轨本体1的数个分支腔12后，数个温度传感器3可测量得到共轨本体1内的燃油温度，并将温度数据传输给油温控制器4，然后通过计算目标温度与温度传感器3测定的共轨内燃油温度的差值，来使得油温控制器4进行加热功率的确定，并控制加热棒电极5两端的电压来控制加热棒2的加热功率，实现燃油温度的控制。
23.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员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。