OPIS EP2789839
[0001]
Wynalazek dotyczy układu i sposobu wtryskiwania wody do silnika spalinowego wewnętrznego spalania.
[0002]
W silnikach spalinowych, zwłaszcza w silnikach benzynowych do pojazdów silnikowych, wtrysk wody oprócz wpływu rzeczywistego niskiego zużycia paliwa, na przykład przez efekt chłodzenia.
Stwierdzono, że spalanie ze stukaniem może być stłumione i aby zwiększyć wydajność spalania, a tym samym zmniejszyć moc i zużycie paliwa.
[0003]
Celem wynalazku jest optymalizacja wtrysku wody.
[0004]
Jest to możliwe dzięki układowi wtrysku wody dla silnika spalinowego wewnętrznego spalania, który zawiera pierwsze wtryskiwacze, z których każdy ma wtrysk cieczy bezpośrednio do komory spalania silnika, i drugi wtryskiwacz każdego wtrysku cieczy do rury w przed komorą spalania.
Tam jest przewidziany co najmniej zawór przewodu doprowadzającego paliwo, który jest umieszczony pomiędzy zbiornikiem paliwa a pierwszym i drugim wtryskiwaczem oraz zaworem przewodu doprowadzającego wodę, który jest umieszczony pomiędzy zbiornikiem paliwa. woda i pierwsze wtryskiwacze.
Zawór zasilania paliwem i zawór zasilania wodą są tak przełączalne, że pierwsze wtryskiwacze mogą być doprowadzone do komunikacji przepływowej ze zbiornikiem paliwa, zarówno w połączeniu płynowym ze zbiornikiem paliwa, jak i z pojemnikiem na wodę i drugimi wtryskiwaczami.
W ten sposób woda wtrysku silnika spalinowego może być, w pewnych zakresach obciążenia lub warunkach pracy bezpośrednio dostarczanych do komory spalania, ewentualnie w mieszaninie z paliwem.
Ponadto system ten umożliwia niezależne od wtrysku wody zasilanie paliwem na dwa sposoby, z których jeden jest bezpośrednią drogą pierwszych wtryskiwaczy bezpośrednio do komory spalania, a drugi przez Kolektor wtryskowy przed komorą spalania, paliwo jest mieszane z wprowadzanym powietrzem.
System według wynalazku optymalizuje zatem wydajność i zużycie paliwa w całym zakresie roboczym silnika.
[0005]
Jeśli paliwo jest wtryskiwane przez wtryskiwacze wtórne i wodę podczas pierwszych wtryskiwaczy, czas wtrysku wtrysku wody może być modyfikowany i w odniesieniu do czasu wtrysku paliwa zostać przeniesionym.
[0006]
Pierwsze wtryskiwacze są korzystnie pompą wysokociśnieniową, przed którą może sprzęgać się przez zawór przewodu paliwowego zbiornika paliwa i powyżej zaworu przewodu paliwowego. woda do zbiornika wodnego w komunikacji przepływowej.
Pompa wysokociśnieniowa korzystnie odpowiada zwykłej wysokociśnieniowej pompie paliwowej układu bezpośredniego wtrysku, która jest używana do generowania ciśnienia wtrysku wymaganego dla pierwszych wtryskiwaczy.
Woda i paliwo mogą być mieszane przed lub w pompie i mieszanina jest wtryskiwana.
Jest to również możliwe, gdy żaden z wtryskiwaczy paliwa za pośrednictwem pierwszego nie zapewnia tylko wody przy pomocy pompy wysokiego ciśnienia.
[0007]
Zawór przewodu doprowadzającego wodę jest korzystnie zaworem dozującym, przez który wtrysk wody do określonego maksymalnego natężenia przepływu może być swobodnie regulowany.
W ten sposób uzyskujemy kolejny parametr zmienny, który można wykorzystać do optymalizacji spalania.
[0008]
Wymagane ciśnienie wtrysku dla wtryskiwaczy wtórnych można uzyskać za pomocą jednej z pomp wysokiego ciśnienia przed pompą paliwa wstępnego zwykle już, która jest zwykle częścią systemu wtrysku bezpośredniego.
[0009]
Aby transportować wodę ze zbiornika wody, korzystnie podłączana jest dodatkowa pompa wodna pomiędzy zbiornikiem wody a zaworem przewodu doprowadzającego wodę, co sprzyja pompie wody pod wysokim ciśnieniem.
[0010]
Zawór zasilania paliwem, zawór zasilania wodą i pompa wody są korzystnie połączone za pomocą jednostki sterującej, tak aby jednostka sterująca mogła korzystnie sterować drugimi wtryskiwaczami.
Jednostka sterująca jest na przykład podłączona do elektroniki silnika silnika spalinowego lub zintegrowanego.
[0011]
W sposobie według wynalazku wtryskiwanie wody do silnika spalinowego wewnętrznego spalania jest dostępne tylko w pewnych obszarach lub ładunku
Wtryskowe tryby pracy wody silnika spalinowego podczas pierwszych wtryskiwaczy w komorach spalania silnika i paliwa zależą od zakresu obciążenia lub
Tryb pracy drugiego z pierwszych wtryskiwaczy bezpośrednio do komór spalania silnika lub drugich wtryskiwaczy w kolektorze dolotowym, a dokładniej w rurze ssącej bezpośrednio przed komorami spalania, wtryskiwany.
Ta metoda może być również zaimplementowana w systemie opisanym powyżej.
[0012]
Wtrysk paliwa jest korzystnie przeprowadzany jednocześnie albo wyłącznie w komorze spalania, albo wyłącznie w przewodzie ssącym, ale nie w obu.
Jednak wtryskiwanie wody korzystnie zawsze odbywa się w komorze spalania, a nie w rurze ssącej, ale może, w zależności od zakresu silnika spalinowego lub ich trybu pracy, ładować zostać zawieszonym.
[0013]
Na przykład w pierwszym zakresie obciążenia lub
wtryskuje się tryb pracy silnika spalinowego, bez wody, a paliwo można wtryskiwać tylko przez pierwsze wtryskiwacze do komór spalania.
Ten tryb działania jest tani dla zimnego rozruchu silnika lub regeneracji katalizatora, to znaczy w przypadkach, gdy ogrzewanie silnika lub generowanie pożądanej wysokiej temperatury gazów spalinowych.
[0014]
W drugim zakresie obciążenia, który jest w szczególności w niższym średnim zakresie prędkości niż pełne obciążenie, korzystnie nie wstrzykuje się wody i paliwo jest wtryskiwane tylko przez wtryskiwacze do drugiego węża. odpowiednie ssanie.
Ten drugi zakres obciążenia może być ładowany do silnika spalania wewnętrznego, na przykład co najmniej 4000 1 / min i mniej niż około 200 nm (lub mniej niż 100 Nm / litr przemieszczenia).
[0015]
Znajduje się w trzecim zakresie ładowania, szczególnie w zakresie średnich prędkości jest zasadniczo pełne obciążenie, podczas gdy woda jest korzystnie wtryskiwana przez pierwsze wtryskiwacze do komór spalania i paliwo jest wtryskiwane tylko przez drugie wtryskiwacze w rurze ssącej.
Trzeci zakres obciążenia, na przykład mniejszy niż 4,000 1 / min i 200 Nm
[0016]
(Lub o 100 Nm / litr) znajdują się z silnika.
W tym zakresie efekt chłodzenia jest pożądany przez wtryskiwaną wodę i zapewnia z.
IE dla zwiększenia wydajności silnika spalinowego.
Moment wtrysku wody można skompensować podczas cyklu silnika w odniesieniu do momentu wtrysku paliwa.
[0017]
Znajduje się w czwartym zakresie ładowania, szczególnie w zakresie dużych prędkości, jest zasadniczo pełne, a woda i paliwo przez pierwsze wtryskiwacze mogą być wtryskiwane do komór spalania.
Ten czwarty zakres obciążenia może na przykład przewyższać 4000 1 / min i większy niż około
150 Nm (tj. Około 75 Nm / litr) leży w silniku.
[0018]
Powyższe liczby zależą oczywiście od silnika i mogą się różnić w zależności od silnika spalinowego silnika spalinowego.
Zasadniczo zaleca się wtryskiwanie wody z dużą prędkością i obszary o dużym obciążeniu, gdzie efekt chłodzenia jest korzystny.
[0019]
Wynalazek jest opisany poniżej z wykorzystaniem przykładu wykonania w odniesieniu do załączonych rysunków.
Na rysunkach:
Figura 1 jest schematycznym schematem hydraulicznym i elektronicznym układu według wynalazku do wtryskiwania wody; i
Figura 2 jest schematycznym przedstawieniem wtrysku wody i paliwa w różnych zakresach obciążenia zgodnie ze sposobem według wynalazku do wtryskiwania wody.
[0020]
Rysunek 1 ilustruje schematycznie system 10 do wtrysku wody do silnika spalinowego 12, w którym można mieszać silnik spalinowy 12 oprócz konwencjonalnej wody i paliw lub mieszaniny wody z innymi płynami.
W tym przykładzie silnik spalinowy 12 jest silnikiem benzynowym, a paliwem jest benzyna.
[0021]
Zazwyczaj ilość wtryskiwanej wody jest mniejsza niż ilość wtryskiwanego paliwa.
[0022]
Wewnętrzny 12 silnika spalinowego ma wiele komór spalania 14, w których każda z tłoków, nie pokazana, jest przemieszczana w celu wytworzenia energii napędowej.
Każda z komór spalania 14 jest połączona bezpośrednio z pierwszym wtryskiwaczem 16, ciecz podawana z pompy wysokiego ciśnienia 18 jest wtryskiwana do komory spalania 14.
Na przykład pompa wysokociśnieniowa 18 wytwarza ciśnienie 200 w prętach 250.
[0023]
Komora spalania 14 zapewnia również spalanie paliwa przez rurę ssącą 20, mieszaninę gazów, do której prowadzi oddzielna rura ssąca 22 do każdej komory spalania 14.
Na każdym Saugrohrabschnitte 22 znajduje się drugi wtryskiwacz 24, który może wtryskiwać ciecz do rury ssącej 22 przed komorą spalania 14.
[0024]
W systemie 10 pokazanym na rys. 1 silnik spalinowy 12 jest wyposażony w turbosprężarkę, dzięki czemu sprężone powietrze, ewentualnie zmieszane z recyrkulowanymi gazami spalinowymi, jest wprowadzane do rury ssącej 20.
Sprężone powietrze doładowujące jest chłodzone w chłodnicy 26, która jest płynną sprężarką 28.
Sprężarka 28 napędzana jest turbiną 30 w układzie wydechowym 32.
Natężenie przepływu powietrza doładowującego jest kontrolowane w znany sposób przez przepływomierz masowy powietrza 34.
[0025]
W układzie wydechowym 32 zapewniono tutaj jedną lub więcej jednostek przetwarzania gazu 36, np. Konwencjonalne katalizatory lub filtry cząstek stałych, absorbujące zanieczyszczenia z gazów spalinowych.
[0026]
Paliwem jest pompa wysokiego ciśnienia 18 i drugie wtryskiwacze 24 zasilane ze zbiornika paliwa 38.
Środek podłączony do rozgałęzień przewodu paliwowego 38 w przewodzie paliwowym 44, w wyniku czego powstają drugie wtryskiwacze 24 i przewód paliwowy 46 prowadzący do pompy wysokiego ciśnienia 18 i pierwszych wtryskiwaczy 16.
Zawór 40, który znajduje się w przewodzie paliwowym 46 przed pompą wysokociśnieniową 18, służy do wyłączania przepływu paliwa do pierwszych szesnastych wtryskiwaczy.
[0027]
Ciśnienie wtrysku dla wtryskiwaczy 24 jest tutaj wytwarzane przez pojedynczą pompę paliwową 42 pompuje paliwo ze zbiornika paliwa 38 i pompy wysokiego ciśnienia 18.
[0028]
Wtrysk przez drugie wtryskiwacze 24 jest kontrolowany przez wtryskiwacze 24.
Możliwe byłoby również użycie w przewodzie paliwowym 44 zbiornika paliwa 38 drugiego wtryskiwacza 24 innego zaworu lub umieszczenie zaworu 40 na połączeniu przewodów paliwowych 44, 46 i, na przykład, jak forma zaworu na pasach 3 / pozycjach 2 przy przepływie paliwa w celu zwolnienia pompy wysokiego ciśnienia 18 lub wtryskiwaczy 24 lub w pobliżu.
[0029]
Zbiornik wody 48 jest połączony przez pompę wody 50 i zawór linii doprowadzającej wodę 52 do linii zasilania wodą 54 pompy wysokiego ciśnienia 18.
Zawór doprowadzający wodę 52 jest utworzony jako zawór dozujący, dzięki czemu można go zmienić, przepływ wody do pompy wysokiego ciśnienia 18 i powyżej, ilość rozpylonej wody.
Wymagane wstępne zasilanie można ustawić za pomocą pompy wody 50, może to być.
Wytwarzaj jako ciśnienie około 1 do barów 10.
Na przykład zbiornik na wodę 48 ma objętość 10.8 litrów.
[0030]
Kolejność wtryskiwaczy drugiego 24, jeśli ma to zastosowanie, pierwszych wtryskiwaczy 16, zaworu zasilania paliwem 40, zaworu zasilania wodą 52 i pompy wody 50 są tutaj pobierane przez jedną jednostkę. Kontrolery 56, które mogą komunikować się za pomocą linii poleceń 58 z tymi komponentami (na rysunku 1 Dla jasności, tylko jedna z linii z numerami referencyjnymi).
[0031]
Jednostka sterująca 56 odbiera również informacje z czujnika ciśnienia 60 umieszczonego przed zaworem doprowadzającym wodę 52 w przewodzie doprowadzającym wodę 54, a także z czujnika. Temperatura 62 mierzy temperaturę wody w zbiorniku wody 48.
Czujnik poziomu 64 monitoruje poziom wody w zbiorniku 48, a także raportuje go do jednostki sterującej 56e
[0032]
Wlot przewodu doprowadzającego wodę 54 chroni tutaj filtr 66, który filtruje zanieczyszczenia z wody.
[0033]
Opcjonalnie dostępny jest grzejnik 68 do podgrzewania wody w zbiorniku wody 48, aby zapobiec rozmrażaniu w niskich temperaturach otoczenia lub przy niskich temperaturach otoczenia podczas uruchamiania pojazdu.
Ogrzewanie jest również sterowane przez jednostkę sterującą 56.
[0034]
System 10 można przełączyć tak, aby paliwo było albo wtryskiwane przez pierwsze wysokociśnieniowe wtryskiwacze 16 bezpośrednio do komór spalania 14, albo alternatywnie pod niskim ciśnieniem przez drugie wtryskiwacze 24 do Saugrohrabschnitte 22 i tam w kierunku komór spalania 14 dopływ powietrza wpływa do komór spalania 14.
[0035]
W tym przykładzie zapewniono pierwszy wtryskiwacz paliwa 16 lub drugi wtryskiwacz 24.
Wybór wtrysku paliwa jest, jak zostanie opisane poniżej, w zależności od zakresu obciążenia lub trybu pracy, w którym pracuje silnik 12.
[0036]
O zasilaniu wodą 54 wodę można mieszać z bezpośrednim wtryskiem pierwszych wtryskiwaczy 16 do komór spalania paliwa 14.
Mieszanie odbywa się bezpośrednio w pompie wysokociśnieniowej 18 lub w przewodzie zasilającym bezpośrednio przed pompą wysokociśnieniową 18
Połączenie odbywa się w taki sposób, że woda przechodzi również do pompy wysokiego ciśnienia 18, gdy przewód zasilający zaworu 40 jest zamknięty, a paliwo jest wtryskiwane tylko przez wtryskiwacze 24 w 22 Saugrohrabschnitte ,
W tym przypadku możliwe jest również, aby czas wtrysku wody był tak dobrany, aby nie był przeprowadzany równocześnie z wtryskiem paliwa.
[0037]
Wtrysk wody jest możliwy tylko w niektórych obszarach obciążenia, w których można uzyskać poprawę wydajności poprzez zaopatrzenie w wodę.
Ponadto dopływ wody zostaje odcięty, gdy wskaźnik poziomu 64 znajduje się na niskim poziomie, a czujnik temperatury 62 w niskiej temperaturze w zbiorniku wody 48, gdzie istnieje ryzyko zamarznięcia.
[0038]
Rysunek 2 pokazuje, jak wtrysk wody i paliwa do różnych serii 12 w silniku spalinowym ładunku można zmienić za pomocą systemu 10.
[0039]
Przykładami są cztery strefy obciążenia lub
Wymienione tryby.
Szczegóły każdego z zakresów obciążenia są oczywiście zmienne według uznania eksperta.
[0040]
Wtrysk przez pierwsze wtryskiwacze 16 jest oznaczony literą „B”, a przez drugie wtryskiwacze wtryskowe 24 mają literę „S”.
[0041]
W pierwszym zakresie obciążenia lub
Tryb pracy I, który odpowiada zimnemu rozruchowi silnika spalinowego wewnętrznego spalania, ale także naprzemiennie podczas pracy pojazdu silnikowego, stan, w którym należy przeprowadzić regenerację oczyszczalni spalin 36, paliwo jest wtryskiwany tylko przez pierwsze wtryskiwacze 16 do komór spalania 14.
Nie ma ewakuacji wody.
W tych trybach pracy pożądane jest szybkie nagrzewanie silnika spalinowego 12 i wysoka temperatura spalin.
[0042]
W drugim zakresie obciążenia II, który mieści się w średnim zakresie prędkości i przy momencie obrotowym niższym niż pełne obciążenie silnika spalinowego 12 (na przykładzie rysunku 2, poniżej około 4000 1 / min i poniżej około 200 nm), nie ma też wtrysku wody, paliwa, ale całkowicie wtryskiwane przez wtryskiwacze 24 sekund do 22 Saugrohrabschnitte przed komorami spalania 14.
Zawór paliwowy 40 w przewodzie paliwowym 44 jest zamknięty.
Pompa wysokiego ciśnienia 18 może być w tym przypadku wyłączona.
[0043]
W trzecim zakresie obciążenia III, który jest również w zakresie średnich prędkości, ale przy wyższym obciążeniu, zwłaszcza przy pełnym obciążeniu, znajduje się (w przykładzie na rysunku 2 poniżej etwa4.000 1 / min i para więcej niż o
200 Nm), wtrysk paliwa jest kontynuowany wyłącznie podczas drugich wtryskiwaczy 24 w Saugrohrabschnitte 22 przed komorą spalania 14, ale jednocześnie woda będzie wtryskiwana przez pierwsze wtryskiwacze 16. w komorach spalania 14.
Woda jest obecnie finansowana przez pompę wodną 50, zawór linii doprowadzającej wodę 52 i pompę wysokociśnieniową 18 48 ze zbiornika wody 16 do pierwszych wtryskiwaczy 14 i wtryskiwanych pod ciśnieniem. wysoki wtrysk w komorach spalania XNUMX.
Może występować efekt chłodzenia i tym samym wpływać na spalanie w komorach spalania dodatniego 14.
[0044]
W czwartym zakresie ładowania IV w końcu, tutaj przy dużej prędkości i korzystnie również przy pełnym obciążeniu, znajduje się (ponad 4000 1 / min i przy momentach obrotowych większych niż około 150 nm), wreszcie, wtrysk wody przez pierwsze wtryskiwacze 16 jest utrzymywane, zmiany wtrysku paliwa Jednak wtryskiwacze 24 sekundy do pierwszych wtryskiwaczy Szesnasta
Paliwo i woda są mieszane przed lub podczas pompy wysokiego ciśnienia 18.
Ilość wtryskiwanej wody jest określana przez kontrolowanie przepływu wody przez zawór linii zasilającej 52 przez jednostkę sterującą 56.
Mieszanina wody i paliwa jest wtryskiwana podczas pierwszych wtryskiwaczy 16 w komorach spalania 14.
[0045]
Ilość wody można wstrzyknąć z.
B. zmieniają zakresy obciążenia w określonym ustawieniu, aby optymalnie dostosować proces spalania.