發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射技術(shù)，具體涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置，包括：耐壓管道(1)，其兩個(gè)端面設(shè)置燃料進(jìn)口(5)、泄壓口(6)；設(shè)置在耐壓管道外周面上的噴油口(9)、壓力傳感器(7)、第一溫度傳感器(8)；包圍在耐壓管道外的加熱層(2)；包圍在加熱層外的保溫層(3)；包圍在保溫層外的金屬保護(hù)罩(4)。超臨界流體的擴(kuò)散系數(shù)比一般液體大一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)，極大地促進(jìn)了燃料與空氣的混合，有利于減少缸內(nèi)充量的過濃區(qū)域，減少微粒排放。
【專利說明】發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射技術(shù)，具體涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
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[0002]對(duì)照?qǐng)D1，超臨界流體定義:即溫度壓力都超過該物質(zhì)臨界點(diǎn)的流體，流體在這種狀態(tài)下兼有氣體與液體的性質(zhì)。
[0003]目前，限制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率提高與污染物排放降低的關(guān)鍵因素之一是燃料在氣缸內(nèi)的氣化。噴入缸內(nèi)的液態(tài)燃料無法及時(shí)氣化并與空氣及時(shí)混合，是發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒速度慢、燃燒效率低并產(chǎn)生大量炭煙，CO和未燃碳?xì)涞闹饕?。超臨界流體兼有氣相和液相的性質(zhì)，粘度、密度、擴(kuò)散系數(shù)、粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，而密度和溶解能力接近液體。由液相變到超臨界相不經(jīng)歷液滴的兩相共存的汽化蒸發(fā)過程，無氣化潛熱。
[0004]針對(duì)超臨界流體的這么多優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生超臨界狀態(tài)燃料的裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就非常重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置及噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置，包括:耐壓管道1，其兩個(gè)端面設(shè)置燃料進(jìn)口 5、泄壓口 6 ;設(shè)置在耐壓管道外周面上的噴油口 9、壓力傳感器7、第一溫度傳感器8 ;包圍在耐壓管道外的加熱層2 ;包圍在加熱層外的保溫層3 ;包圍在保溫層外的金屬保護(hù)罩4。
[0008]包括上述裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括:串聯(lián)在燃料進(jìn)口之前的燃料第一冷卻器23，串聯(lián)在瀉壓口之后的第二冷卻器14，以及與噴油口相連的定容燃燒彈21。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，該系統(tǒng)還包括:串聯(lián)在第一冷卻器前的第二溫度傳感器10、第一閥門11、第二閥門12、柱塞泵13、燃料箱22 ;串聯(lián)在第二冷卻器后的第三溫度傳感器15、電控噴嘴16、與電控噴嘴相連的E⑶、第三閥門19、過濾器18、安全閥17、離心泵20。
[0010]上述加熱層為陶瓷加熱器。
[0011]以汽油為例，當(dāng)燃料從燃料進(jìn)口噴入耐壓管道，隨著溫度的升高，耐壓管道內(nèi)的壓力會(huì)提高，當(dāng)達(dá)到攝氏320度以上，壓力5Mpa以上，就達(dá)到了超臨界狀態(tài)。
[0012]以直噴汽油機(jī)為例，本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013](一 )超臨界流體的密度接近液態(tài)汽油，而超臨界流體的密度接近液態(tài)汽油，而黏度只有一般液體的1/12至1/4，擴(kuò)散系數(shù)比一般液體大一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而且不經(jīng)歷液態(tài)噴霧中的液滴破碎蒸發(fā)的過程，上述因素極大地促進(jìn)了燃料與空氣的混合，有利于減少缸內(nèi)充量的過濃區(qū)域，減少微粒排放。
[0014](二)在推薦的實(shí)施例中，通過功率可調(diào)的陶瓷加熱器、第一溫度傳感器、壓力傳感器的聯(lián)合監(jiān)測(cè)與控制，能夠精確、穩(wěn)定地將燃料保持在高溫高壓的超臨界狀態(tài)，并能夠針對(duì)性地應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴霧光學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0015](三)在推薦的實(shí)施例中，充分考慮到了安全性與成本問題，在系統(tǒng)中布置了安全閥、冷卻器與過濾器，提高了安全性，降低了對(duì)管路與閥門的材料要求，避免了因燃料在高溫情況下可能產(chǎn)生的沉積物阻塞管路的危險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0016]圖1為超臨界狀態(tài)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I代表耐壓管道，2代表加熱層，3代表保溫層，4代表金屬保護(hù)罩，5代表燃料進(jìn)口，6代表泄壓口，7代表壓力傳感器，8代表第一溫度傳感器,9代表噴油口。
[0018]圖3代表實(shí)施例中發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖；圖中，7代表壓力傳感器，8代表第一溫度傳感器,10代表第二溫度傳感器,11代表第一閥門，12代表第二閥門，13代表柱塞泵，14代表第二冷卻器，15代表第三溫度傳感器，16代表電控噴嘴，17代表安全閥，18代表過濾器，19代表第三閥門，20代表離心泵，21代表定容燃燒彈，22代表燃料箱,23代表第一冷卻器。

【具體實(shí)施方式】
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[0019]參照?qǐng)D2、3，以汽油燃料說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置，包括:燃料箱22 ;耐壓管道1，其兩個(gè)端面設(shè)置燃料進(jìn)口 5、泄壓口 6 ;設(shè)置在耐壓管道外周面上的噴油口 9、壓力傳感器7、第一溫度傳感器8 ;包圍在耐壓管道外的加熱層2 ;包圍在加熱層外的保溫層3 ;包圍在保溫層外的金屬保護(hù)罩4。
[0020]包括上述裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，還包括:串聯(lián)在燃料進(jìn)口之前的燃料第一冷卻器23，串聯(lián)在泄壓口之后的第二冷卻器14，以及與噴油口連接的定容燃燒彈21 ;串聯(lián)在第一冷卻器前的第二溫度傳感器10、第一閥門11、第二閥門12、柱塞泵
13、燃料箱22 ;串聯(lián)在第二冷卻器后的第三溫度傳感器15、電控噴嘴16、與電控噴嘴相連的ECU、第三閥門19、過濾器18、安全閥17、離心泵20。
[0021]上述加熱層為功率可調(diào)的陶瓷加熱器。
[0022]工作過程如下:
[0023]啟動(dòng)恒流量高壓柱塞泵，調(diào)整第一閥門與第二閥門的開度，打開第三閥門從而達(dá)到需要的系統(tǒng)壓力。
[0024]關(guān)閉第一閥門、第二閥門、第三閥門，形成密閉空間，陶瓷加熱器工作，給系統(tǒng)升溫；同時(shí)，壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器監(jiān)測(cè)耐壓管道和整個(gè)油路的狀態(tài)參數(shù)。
[0025]隨著耐壓管道內(nèi)壓力、溫度的升高，根據(jù)壓力傳感器、第一溫度傳感器的讀數(shù)，電控噴嘴在ECU的控制下開啟；鑒于電控噴嘴的控制可以精確到一次打開持續(xù)時(shí)間在毫秒量級(jí)上，每次噴油在毫克量級(jí)上，從而達(dá)到并精確保持耐壓管道內(nèi)需要的實(shí)驗(yàn)溫度與壓力。
[0026]最后，超臨界燃料通過噴油口噴入定容燃燒彈。
[0027]第一冷卻器、第二冷卻器保證管路所有閥門工作在200°C以下，采用恒流量高壓柱塞泵，調(diào)整第一閥門與第二閥門的開度，從而達(dá)到想要的輸出壓力。經(jīng)過加熱的油可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生沉淀，需過濾器進(jìn)行清理，由噴嘴噴出的油沒有壓力使之流回油箱，需要一個(gè)離心泵提供動(dòng)力。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置，其特征在于，包括: 耐壓管道(I)，其兩個(gè)端面設(shè)置燃料進(jìn)口(5)、泄壓口(6)； 設(shè)置在耐壓管道外周面上的噴油口(9)、壓力傳感器(7)、第一溫度傳感器(8)； 包圍在耐壓管道外的加熱層(2); 包圍在加熱層外的保溫層(3)； 包圍在保溫層外的金屬保護(hù)罩(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)獲得裝置，其特征在于，所述加熱層為功率可調(diào)的陶瓷加熱器。
3.包括權(quán)利要求1所述裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 串聯(lián)在燃料進(jìn)口之前的燃料第一冷卻器(23)，串聯(lián)在瀉壓口之后的第二冷卻器(14)，以及與噴油口相連的定容燃燒彈(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 串聯(lián)在第一冷卻器前的第二溫度傳感器(10)、第一閥門(11)、第二閥門(12)、柱塞泵(13)、燃料箱(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 串聯(lián)在第二冷卻器后的第三溫度傳感器(15)、電控噴嘴(16)、與電控噴嘴相連的ECU、第三閥門(19)、過濾器(18)、安全閥(17)、離心泵(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料超臨界狀態(tài)噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱層為功率可調(diào)的陶瓷加熱器。
【文檔編號(hào)】F02M65/00GK203978689SQ201420316064
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】裴毅強(qiáng), 劉懿, 秦靜, 韓欣, 蓋宇飛 申請(qǐng)人:天津大學(xué)