[发明专利]配制一种水—燃油乳剂的方法和设备

说明书

本发明涉及喷入柴油机汽缸内的一种水-燃油乳剂的配制方法和设备。

众所周知将水加入柴油可以降低发动机的工作温度及减少排气中的一氧化氮含量以及油烟含量。然而为了做到这一点，就要将柴油和水变成形式为尽可能地均匀并且在其中燃油内悬浮着最小的水滴的乳胶。

为了配制该种乳剂，众所周知（在EP0392545A₁中）利用一个具有一个切向入口和一个圆锥形的轴向出口的空的梨形式的旋转对称的涡流腔，涡流腔由一个环形通道所围绕，在切向方向有通入该通道的入油口，并且通过切向的进口槽依次与涡流腔相连。通过一个喷水咀将水喷入到环形腔或涡流腔。涡流腔的圆锥形出口通过其逐渐扩大的部分开向在泵腔内包括一个径向叶轮的径向泵的吸入腔，并且乳剂的出口通道与叶轮的轴平行的方向伸展并且引导配制的乳剂进入喷射泵并进入再循环进口通道，该通道也切向地通入环形通道。通过乳化剂进入涡流腔的再循环以及涡流腔的出口的突然增大和通过变化径向叶轮出口处流体的方向来达到这一点即形成平均点滴尺寸为2至4微米的乳剂，从而产生很好地适用于柴油发动机的细微和均匀的乳剂。通过利用电磁喷水咀，根据柴油发动机的工作状态可以控制乳剂的含水量。

然而，由于乳剂的再循环，在乳剂的含水量适应于一个变化的柴油机工作状态而变化到一个新的所需值之前经过一段响应时间。另外，一段时间之后燃油的含水量可以引起喷射泵腐蚀和磨损，从而影响喷射泵的正常运行。

因而，德国DE3237305A1文件中建议利用一个分开的高压喷水泵向在喷油泵和相应的喷咀之间的柴油管路喷射水。

本发明的目的是提供一种用于柴油机的配制水-燃油乳剂的方法和装置，其根据水与柴油的混合比率能够对发动机的工作状态的变化快速反应，从而保证形成均匀的水-燃油乳剂并且减小了乳剂形成装置的结构上的技术手段。

根据本发明，提供了一种在柴油机中形成水-油乳剂的方法，通过在喷咀的两次喷射周期之间的时间间隔内向位于喷油泵和柴油机的汽缸喷油咀之间的涡流腔内的中压柴油喷入预定投配量的水，并且旋转涡流腔中的油-水混合物以及通过从高压下的喷油泵供出的柴油切向地导入涡流腔的喷油咀的喷油过程中，使油-水混合物供入喷油咀。

通过图中所示的最佳实施例的下述描述，进一步解释了本发明。

图1示出乳化燃油供给装置的最佳实施例的示意图。

图2是图1所示的乳剂形成装置的剖视图。

图3是图1所示的计量装置的剖面示意图。

图4是用于说明图1所示的计量装置工作的说明图。

图5是用于说明图1所示计量装置工作的说明图。

图1是乳剂供给装置整体的示意图。在本说明书引导部分所述的现有技术实施例中，乳剂形成装置放在燃油泵和喷油泵之间，一套乳剂形成装置将燃油供入所有汽缸。然而，根据本发明，一组乳剂形成装置100放在喷油泵和汽缸的每个喷油咀之间，每个乳剂形成装置100分别安装在每个汽缸的燃油喷咀102上。

在图1中，序号10代表喷油泵，序号106代表将在后边描述的喷射水的计量装置。该实施例中的乳剂形成装置100可以与喷油咀102的燃油进口部分相连而不改变原有的喷油咀102。从图1中可以理解，乳剂形成装置100具有将由喷油泵104向入喷油咀102供出的高压燃油与由计量装置106供出的高压水混合的功能，其形成燃油和水的乳剂，并且由每个喷油咀将其喷入汽缸。

图2是乳胶形成装置100的纵向的剖视图。乳剂形成装置100包括一个能够经得起燃油的喷射压力的耐压壳体111，和一个入口腔如涡流腔112，并且相应于前述实施例的入口腔37被限定在壳体111的内部。涡流腔112是旋转对称形状且具有渐缩的喷咀形的所谓“梨”形形状，在该实施例中涡流腔由其上部通过增大的直径部分，其直径逐渐减小。涡流腔112的下部喷咀出口114通过一个陡沿114a开向一个直径超过喷咀出口114的螺纹孔113。喷油咀102的燃油进口紧紧地拧入螺纹孔，从而离开涡流腔112的乳剂燃料供入到喷咀102。涡流腔112在其增大的直径部分被一个环形通道115所围绕。在壳体111内部形成的并且与喷油泵104相连的通道117在切向方向通入到环形通道115。围绕着涡流腔112的周向均匀颁的三个开口116在涡流腔112增大的直径部分以切向方向开通在涡流腔112的壁面上。在改进的实施例（未示出）中，环形通道115可以省略。在该实施例中，通道117将以近似涡流腔112的壁面的切向方向通过一个陡沿直接通入涡流腔112。