[发明专利]一种便携式内燃机喷水装置

说明书

本发明涉及一种便携式内燃机喷水装置，包括依次连接的水箱、水滤和低压水泵，所述低压水泵连接低压水轨，所述低压水轨连接水喷嘴，所述水喷嘴安装在发动机进气道上，所述水喷嘴连接控制其喷射时刻和喷射脉宽的控制单元，该喷水装置将水喷入内燃机进气道内，进入气缸内作为工质参与缸内燃烧和做功。与现有技术相比，该装置具有显著改善内燃机燃烧和排放特性的功能，结构紧凑便于携带，控制精度高，适用于内燃机改装工程及试验开发。

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，尤其是涉及一种便携式内燃机喷水装置。

背景技术

机动车的能源消耗问题受到广泛关注，汽车尾气的排放标准也愈发严格。根据中国环境保护部门公布的各污染源所占比重，车辆尾气排放占22％、工业排放占16％、自然灰尘物占16％、煤燃烧占17％，其余占29％。以2012年为例，全国机动车排放污染物4612.1万吨，比2011年增加0.1％，其中氮氧化物(NO_X)640.0万吨，碳氢化合物(HC)438.2万吨，一氧化碳(CO)3471.7万吨，颗粒物(PM)62.2万吨。为了进一步提高机动车工作效率，降低能源消耗，减少机动车尾气排放水平。目前提出了内燃机增压与小型化技术，在使用更高的进气压力后，可以在不损失功率与扭矩输出的情况下降低汽缸容积，从而降低燃油消耗量，小排量增压内燃机凭借这一优势，呈现出取代自然吸气内燃机成为机动车主流动力源的趋势。

但小排量增压内燃机的热效率受到爆震及早燃现象的限制，为了充分利用小排量增压内燃机的潜力，缸外喷水技术应运而生，内燃机缸外水喷射技术通过将冷水(常温水)喷入发动机进气系统中，一方面使得进气温度得到冷却，抑制爆震的发生，降低压缩负功，提高充量系数并且水吸热后膨胀做功拓宽了燃烧循环的示功图面积，进而提升发动机的动力输出特性；另一方面，水的加入可以有效抑制缸内燃烧过程中压力升高率的上升及缸内平均燃烧温度，从而有效抑制NO_X的生成。

目前由于市面上绝大多数内燃机均未采用缸外喷水技术，缸内喷水由于需要改动发动机缸体结构而较难实施，对这些内燃机进行相关的节能减排方面的改进，加装喷水装置不失为一种成本低廉而效果明显的措施。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述适应缸外喷水的内燃机改装问题而提供一种便携式内燃机喷水装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种便携式内燃机喷水装置，包括依次连接的水箱、水滤和低压水泵，所述低压水泵连接低压水轨，所述低压水轨连接水喷嘴，所述水喷嘴安装在发动机进气道上，所述水喷嘴连接控制其喷射时刻和喷射脉宽的控制单元，该喷水装置将水喷入内燃机进气道内，进入气缸内作为工质参与缸内燃烧和做功。

进一步地，所述低压水泵连接压力调节器并将水增压至3-10bar，所述压力调节器的出口端连接水箱的回水口端。

进一步地，所述水箱、水滤、低压水泵、压力调节器、低压水轨以及水喷嘴之间通过耐压水管连接。

进一步地，所述控制单元为控制器，由车载电源或家用电源供电，所述控制单元直接接收或者从ECU接收曲轴位置信号、凸轮轴位置信号等发动机正时信号，经过控制单元内部程序处理后控制水喷嘴的喷水动作。

进一步地，所述水喷嘴喷孔总面积按以下公式计算：

其中，fc为喷孔总面积，Q为每循环喷射的水量，n为发动机转速，Wn为喷孔中燃油(水)的平均流速，hi为喷油持续角度。

进一步地，所述水喷嘴的喷射脉宽由电源及控制单元控制，不同喷射脉宽对应的喷水量通过预先标定或通过喷嘴参数获得。