發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)，更具體來說，涉及利用在發(fā)動機尾氣中含有的水分，對發(fā)動機的進氣進行降溫的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的渦輪增壓發(fā)動機中，在電子節(jié)氣門(ETB)的進氣口前都會安裝有中冷器，其作用就是要降低進氣溫度。由于發(fā)動機排出的廢氣溫度很高，廢氣的熱會通過增壓器的熱傳導(dǎo)而使進氣溫度升高，另外，從發(fā)動機的進氣端口進入的空氣在被壓縮的過程中密度會升高，這必然也會導(dǎo)致進氣溫度的升高，進而影響發(fā)動機的充氣效率。
[0003]有數(shù)據(jù)表明，在相同的空燃比條件下，增壓空氣每下降10°C，發(fā)動機功率就能提高3% _5%。換言之，如果想要進一步提高充氣效率，就需要盡量降低進氣溫度。
[0004]另外，如果過高的溫度進入燃燒室，除了會影響發(fā)動機的充氣效率之外，還容易導(dǎo)致發(fā)動機燃燒溫度過高，造成爆震故障。此外，還會使得發(fā)動機的燃燒不完全，導(dǎo)致發(fā)動機廢氣中的NOx的含量增加，最終造成空氣污染。
[0005]因此，如何能夠降低進入發(fā)動機的進氣溫度，進而提高發(fā)動機的充氣效率，并且避免因發(fā)動機燃燒溫度過高而造成爆震故障，同時，防止因發(fā)動機的燃燒不完全而導(dǎo)致的環(huán)境污染便成為亟待解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型為解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供一種發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)，通過發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)，能夠降低進入發(fā)動機的進氣溫度，進而提高發(fā)動機的充氣效率，并且避免因發(fā)動機燃燒溫度過高而造成爆震故障，同時，防止因發(fā)動機的燃燒不完全而導(dǎo)致的環(huán)境污染。
[0007]本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的特征是，由一個或多個尾氣分岔管、儲水箱、出水管、一個或多個霧化噴嘴構(gòu)成，其中:一個或多個上述尾氣分岔管分岔形成在發(fā)動機系統(tǒng)的排氣管的比催化器罐更靠尾氣排放的下游側(cè)的一個或多個位置處，在一個或多個上述尾氣分岔管中分別依次設(shè)置有抽氣栗和冷凝器，上述抽氣栗能在ECU的控制下打開或關(guān)閉，上述冷凝器能使尾氣中的水蒸汽冷凝，進而吸附在上述尾氣分岔管上，上述儲水箱設(shè)置有液位傳感器、抽水栗以及通風(fēng)口，上述液位傳感器能對儲存在上述儲水箱中的液位進行感測，上述通風(fēng)口能保持發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的氣壓平衡，上述出水管的一端與儲水箱的抽水栗連接，另一端與上述霧化噴嘴連接。
[0008]根據(jù)如上所述構(gòu)成，能降低進入發(fā)動機的進氣溫度，進而提高發(fā)動機的充氣效率。此外，能夠避免因發(fā)動機燃燒溫度過高而造成爆震故障，同時，能夠防止因發(fā)動機的燃燒不完全而導(dǎo)致的環(huán)境污染。
[0009]另外，根據(jù)如上所述構(gòu)成，由于能利用發(fā)動機尾氣中的水蒸汽，因此，能夠避免發(fā)動機尾氣中的水蒸汽無謂地浪費，同時，也能減少車輛內(nèi)的冷卻水的循環(huán)量。
[0010]本實用新型第二方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)是在本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其特征是，多個上述霧化噴嘴中的一個霧化噴嘴的一端與上述出水管的另一端連接，在上述出水管的中途分岔形成有與多個上述霧化噴嘴中的其它霧化噴嘴連接的分支管，在上述分支管的中途設(shè)置有將上述分支管打開關(guān)閉的開閉閥。
[0011]本實用新型第三方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)是在本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其特征是，發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)具有一個霧化噴嘴，該霧化噴嘴設(shè)置在上述發(fā)動機系統(tǒng)的電子節(jié)氣門的進氣方向上游側(cè)，以向電子節(jié)氣門的進氣方向上游側(cè)的進氣噴水。
[0012]本實用新型第四方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)是在本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其特征是，發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)具有多個霧化噴嘴，多個上述霧化噴嘴中的一部分霧化噴嘴設(shè)置在上述發(fā)動機系統(tǒng)的電子節(jié)氣門的進氣方向上游側(cè)，以向電子節(jié)氣門的進氣方向上游側(cè)的進氣噴水，多個上述霧化噴嘴中的另一部分霧化噴嘴設(shè)置在上述發(fā)動機系統(tǒng)的電子節(jié)氣門的進氣方向下游側(cè)，以向電子節(jié)氣門的進氣方向下游側(cè)的進氣噴水。
[0013]本實用新型第五方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)是在本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其特征是，所述霧化噴嘴的噴射時間與實際進氣溫度間滿足如下關(guān)系= (J* X P s X JT Xr2Xd)/(? X P水 XA) X (T-25)......(I) ο
[0014]本實用新型第五方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)是在本實用新型第一方面的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其特征是，所述霧化噴嘴的噴射時間與實際進氣溫度間滿足如下關(guān)系= (J水X P空X π Xr2XdXF)/(J空X P水 XA) X (Τ-25)……(2)，F(xiàn) = (P0/P) L2X (Τ/Τ0)0.6.........(3)。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本實用新型一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是表示圖1所示的實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的控制流程的流程圖。
[0017]圖3是表示本實用新型另一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖4是表示圖3所示的另一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)的主控制流程的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照圖1至圖4，對本實用新型的各實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)進行說明。
[0020]首先，根據(jù)圖1和圖2，對本實用新型一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200進行說明。圖1是表示本實用新型一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200的示意結(jié)構(gòu)圖。
[0021]汽油是化工生產(chǎn)的混合物，最主要的成份是“辛烷”，這是汽油中最重要的成分，市售的92、95號汽油就是指汽油中辛烷含量。
[0022]辛烷燃燒產(chǎn)生的水只是其中一部分水蒸汽，還有一部分水蒸汽來至于汽油中的乙醇，目前國內(nèi)乙醇在汽油中的占比在10% -15%之間，這種混合乙醇的汽油在國內(nèi)已經(jīng)基本上得到全面推廣。乙醇燃燒后也會生成水。
[0023]因此，汽油中的這兩部分便是發(fā)動機尾氣中水蒸汽的主要來源，乙醇汽油燃燒后產(chǎn)生的水是以水蒸汽的形式存在的，這時水蒸汽遇冷凝結(jié)成小水滴，吸附在冰冷的排氣管上，凝結(jié)成一滴一滴的水。
[0024]如圖1所示，實施方式I的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200由一個或多個尾氣分岔管210、儲水箱220、出水管230、霧化噴嘴240構(gòu)成。
[0025]—個或多個尾氣分岔管210 (在本實施方式中為兩個尾氣分岔管210、210)分岔形成從發(fā)動機系統(tǒng)100的排氣管110的比催化器罐120更靠尾氣排放的下游側(cè)的多個位置處。
[0026]在一個或多個尾氣分岔管210中分別依次設(shè)置有抽氣栗211和冷凝器212。抽氣栗211在ECU的控制下打開或關(guān)閉。當打開抽氣栗211時，一部分尾氣被從發(fā)動機系統(tǒng)100的排氣管110中吸入至尾氣分岔管210中，并流過冷凝器212。利用冷凝器212，使尾氣中的水蒸汽冷凝，而凝結(jié)成小水滴，吸附在尾氣分岔管210上，凝結(jié)成水。
[0027]在設(shè)置有多個尾氣分岔管210的情況下，多個尾氣分岔管210可分別直接與儲水箱220連接，也可以匯流后與儲水箱220連接。
[0028]另外，儲水箱220設(shè)置有液位傳感器221、抽水栗222以及通風(fēng)口 223，其中，上述液位傳感器221對儲存在儲水箱220中的液位進行感測，當儲水箱220中的液位達到警戒液位時，液位傳感器221發(fā)出信號，以控制E⑶來關(guān)閉上述抽氣栗211。另外，通過上述通風(fēng)口 223，能將去除水蒸汽的尾氣排出，同時，在沒有打開抽氣栗211的情況下，通風(fēng)口 223能夠保持發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200的氣壓平衡。
[0029]上述出水管230的一端與儲水箱220的抽水栗222連接，另一端與霧化噴嘴240連接。另外，位于出水管230的另一端的霧化噴嘴240設(shè)置在發(fā)動機系統(tǒng)100的電子節(jié)氣門ETB的進氣方向上游側(cè)，以向電子節(jié)氣門ETB的進氣方向上游側(cè)的進氣噴水。
[0030]當接收到來自ECU的抽水指令時，啟動抽水栗222，將水從儲水箱220抽出，并經(jīng)由出水管230和霧化噴嘴240向發(fā)動機系統(tǒng)100的電子節(jié)氣門ETB的進氣方向上游側(cè)噴射霧化水。
[0031]下面，對發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200的控制流程進行說明。圖2是表示圖1所示的實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200的控制流程的流程圖。如圖2所示，當車輛啟動(步驟S100)時，同時開始發(fā)動機運轉(zhuǎn)(步驟S200)和水收集(步驟S300)ο
[0032]在開始水收集(步驟S300)后，利用液位傳感器221對儲存在儲水箱220中的液位進行檢測(步驟S310)。
[0033]當儲水箱220中的液位低于或等于警戒液位(即步驟S310中判斷為“低液位”)時，打開抽氣栗211 (步驟S320)。
[0034]當儲水箱220中的液位高于警戒液位(即步驟S310中判斷為“低液位”)時，關(guān)閉抽氣栗211(步驟S330)。
[0035]另外，在開始發(fā)動機運轉(zhuǎn)(步驟S330)后，對進氣溫度進行判斷(步驟S210)。
[0036]當進氣溫度T大于25°C (在步驟S210中判斷為“T > 25°C”)時，計算當前進氣溫度T與25°C間的溫度差(步驟S220)，接著，根據(jù)后述的熱力學(xué)公式(I)計算出霧化噴嘴240的噴射時間t (步驟S230) ο
[0037]隨后，E⑶發(fā)出指令，使霧化噴嘴240進行噴射(步驟S240)。在完成噴射后，發(fā)動機進入正常運轉(zhuǎn)(步驟S250)。
[0038]另一方面，當進氣溫度T低于或是等于25°C (在步驟S210中判斷為“T > 25°C”)，不進行步驟S220?S240的步驟，此時，發(fā)動機進入正常運轉(zhuǎn)(步驟S250)。
[0039]接著，進行停機判斷(步驟S400)。如果沒有收到停機指令(即步驟S400中判斷為“否”)，則繼續(xù)使發(fā)動機運轉(zhuǎn)(步驟S200)，并且繼續(xù)進行水收集(步驟S300)。反之，如果收到停機指令(即步驟S400中判斷為“是”)，則結(jié)束整個控制流程(步驟S500)。
[0040]接著，根據(jù)圖3和圖4，對本實用新型另一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200’進行說明。圖3是表示本實用新型另一實施方式的發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200’的示意結(jié)構(gòu)圖。在實施方式2中，與實施方式I的不同之處在于利用多噴嘴對進氣進行噴水。更具體來說，在實施方式I中，發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系統(tǒng)200由一個或多個尾氣分岔管210、儲水箱220、出水管230和一個霧化噴嘴240構(gòu)成，但本實施方式2中，發(fā)動機尾氣水蒸汽的循環(huán)利用系