תיאור EP2789839
[0001]
ההמצאה מתייחסת למערכת ושיטה להזרקת מים למנוע בעירה פנימית.
[0002]
במנועי בעירה פנימית, במיוחד במנועי בנזין לרכב מנועי, הזרקת מים בנוסף להשפעה של הטיפול בדלק בפועל נמוך, למשל על ידי אפקט קירור.
נמצא כי ניתן לדכא בעירה עם דפיקות, וכדי להגביר את יעילות הבעירה וכך ניתן להפחית את צריכת הכוח וצריכת הדלק.
[0003]
מטרת ההמצאה היא למטב זריקת מים.
[0004]
הדבר אפשרי באמצעות מערכת הזרקת מים עבור מנוע בעירה פנימית הכולל מזרקים ראשונים שלכל אחד מהם יש זריקת נוזל ישירות לתא הבעירה של המנוע, ומזרקים שניים מכל אחד מהם מזריקים נוזל לצינור שבתוכו במעלה הזרימה של תא הבעירה.
שם, לפחות שסתום קו אספקת דלק מסופק הממוקם בין מיכל דלק למזרקים הראשון והשני, ושסתום קו אספקת מים שמוצב בין מיכל דלק. מים והמזרקים הראשונים.
שסתום אספקת הדלק ושסתום אספקת המים ניתנים להחלפה עד כי ניתן להביא את המזרקים הראשונים לתקשורת זרימה עם מיכל הדלק, הן בתקשורת נוזלים עם מיכל הדלק והן עם מיכל אגירת המים והמזרקים השנייה.
בדרך זו, המים של הזרקת מנוע הבעירה הפנימית יכולים להיות, בטווחי עומס או בתנאי פעולה מסוימים המסופקים ישירות לתא הבעירה, אולי בתערובת עם הדלק.
בנוסף, מערכת זו מאפשרת ללא תלות בהזרקת המים, אספקת הדלק של שתי דרכים לעשות זאת, האחת היא דרך ישירה של המזרקים הראשונים ישירות לתא הבעירה והשנייה על ידי סעף הזרקה לפני תא הבעירה, הדלק מעורבב עם האוויר שהוצג.
מערכת ההמצאה מייעלת אפוא ביצועים וצריכת דלק על כל טווח ההפעלה של המנוע.
[0005]
אם מוזרק הדלק על ידי המזרקים המשניים ומים במהלך המזרקים הראשונים, ניתן לשנות את תזמון הזרקת הזרקת המים ובנוגע לתזמון הזרקת הדלק של להתרגש.
[0006]
המזרקים הראשונים הם רצוי משאבה בלחץ גבוה אשר במעלה הזרם יכולה להיכנס דרך שסתום קו אספקת הדלק של מיכל הדלק ומעל שסתום קו הדלק. מים למאגר המים בתקשורת זרימה.
משאבת הלחץ הגבוה תואמת לטובה את משאבת הדלק הרגילה בלחץ גבוה של מערכת הזרקה ישירה, המשמשת לייצור לחץ ההזרקה הנדרש למזרקים הראשונים.
ניתן לערבב מים ודלק לפני או בתוך המשאבה ולהזריק את התערובת.
זה אפשרי גם כאשר אף אחד ממזרקי הדלק לא דרך הראשון לספק מים רק באמצעות משאבת הלחץ הגבוה.
[0007]
שסתום קו אספקת המים הוא עדיף שסתום מדידה דרכו ניתן לכוונן בחופשיות את הזרקת המים עד לקצב הזרימה המרבי שנקבע מראש.
בדרך זו אנו משיגים פרמטר משתנה נוסף שניתן להשתמש בו כדי לייעל את הבעירה.
[0008]
את לחץ ההזרקה הנדרש למזרקים המשניים ניתן להשיג על ידי אחת משאבות הלחץ הגבוה במעלה הזרם של משאבת התדלוק לפני הדלק בדרך כלל כבר, שהיא בדרך כלל חלק ממערכת ההזרקה הישירה.
[0009]
להובלת מים ממיכל המים, מחוברת רצוי משאבת מים בין מיכל המים לשסתום קו אספקת המים, מקדמת את משאבת המים בלחץ גבוה.
[0010]
שסתום אספקת הדלק, שסתום אספקת המים ומשאבת המים מחוברים רצוי על ידי יחידת בקרה כנדרש, כך שיחידת הבקרה יכולה להועיל לשלוט גם על המזרקים השנייה.
יחידת הבקרה למשל מחוברת למוצרי אלקטרוניקה של מנוע הבעירה הפנימית או לזו המשולבת.
[0011]
בשיטה על פי ההמצאה הזרקת מים למנוע בעירה פנימית ניתן להשיג רק באזורים מסוימים או לטעינה
מצבי פעולה מוזרקים של מי מנוע הבעירה הפנימית במהלך המזרקים הראשונים בתאי הבעירה של המנוע והדלק תלוי בטווח העומס או
מצב הפעלה של האחר של המזרקים הראשונים ישירות לתאי הבעירה של המנוע או הזריקות השנייה שב סעפת הצריכה, וליתר דיוק בצינור יניקה ממש במעלה הזרימה של תאי הבעירה, מוזרק.
ניתן ליישם שיטה זו גם באמצעות מערכת כמתואר לעיל.
[0012]
עדיף הזרקת הדלק מתבצעת בו זמנית או אך ורק בתא הבעירה או באופן בלעדי בקו היניקה, אך לא בשניהם.
עם זאת, עדיף שהזרקת מים תמיד מתרחשת בתא הבעירה ולא בצינור היניקה, אך היא יכולה, בהתאם לטווח מנוע הבעירה הפנימי או לטעינת מצב הפעולה שלהם. להיות מושעה.
[0013]
לדוגמה, בטווח עומס ראשון או
מצב הפעולה של מנוע הבעירה מוזרק, אין מים, ואת הדלק ניתן להזריק רק על ידי המזרקים הראשונים לתאי הבעירה.
אופן פעולה זה הוא הזול להתחלה קרה של המנוע או התחדשותו של זרז, כלומר במקרים בהם חימום מנוע או יצירת הטמפרטורה הגבוהה הרצויה של גז הפליטה.
[0014]
בטווח עומס שני, שנמצא בפרט בטווח מהירות ממוצע נמוך יותר מהעומס המלא, אין להזריק מים והדלק מוזרק רק דרך המזרקים לצינור השני. יניקה בהתאמה.
ניתן לטעון טווח עומס שני זה למנוע ה בעירה הפנימית, למשל לפחות 4000 1 / min ופחות מכ- 200 ננומטר (או פחות מעקירה של 100 Nm / ליטר).
[0015]
נמצא בטעינה טעינה שלישית, במיוחד בטווח מהירות בינונית הוא עומס מלא באופן משמעותי, ואילו עדיף מוזרקים מים דרך המזרקים הראשונים לתאי הבעירה והדלק מוזרק רק דרך המזרקים השנייה בצינור היניקה.
טווח העומס השלישי הזה, למשל, פחות מ- 4,000 1 / min ו- 200 Nm
[0016]
(או בערך 100 Nm / ליטר) ממוקמים מהמנוע.
בטווח זה אפקט הקירור הרצוי על ידי המים המוזרקים ומבטיח z.
כלומר להגדלת הביצועים של מנוע הבעירה הפנימית.
ניתן לפצות את רגע הזרקת המים במהלך מחזור המנוע ביחס לתזמון הזרקת הדלק.
[0017]
ממוקם בטווח טעינה רביעי, במיוחד בטווח המהירות הגבוהה הוא עומס מלא באופן משמעותי, ניתן להזרים מים ודלק דרך המזרקים הראשונים לתאי הבעירה.
טווח העומס הרביעי הזה יכול, למשל, מעל 4000 1 / min וגדול בערך
150 Nm (כלומר בערך 75 Nm / ליטר) שוכבים במנוע.
[0018]
הנתונים לעיל תלויים כמובן במנוע ועשויים להשתנות עם מנוע הבעירה הפנימית של מנוע הבעירה הפנימית.
באופן עקרוני רצוי להזריק מים במהירות גבוהה ואזורי עומסים גבוהים, כאשר אפקט הקירור הוא יתרון.
[0019]
ההמצאה מתוארת להלן באמצעות התגלמות מופתית תוך התייחסות לציורים המצורפים.
ברישומים:
איור 1 הוא תרשים הידראולי ואלקטרוני סכמטי של מערכת על פי ההמצאה להזרקת מים; ו
איור 2 הוא ייצוג סכמטי של הזרקת מים ודלק בטווחי עומסים שונים על פי שיטת ההמצאה להזרקת מים.
[0020]
איור 1 ממחיש באופן סכמטי מערכת 10 להזרקת מים עבור מנוע בעירה פנימית 12, בו ניתן לערבב את מנוע הבעירה הפנימית 12 בנוסף למים ודלקים קונבנציונליים או לתערובת מים. עם נוזלים אחרים.
בדוגמה זו, מנוע הבעירה 12 הוא מנוע בנזין והדלק הוא בנזין.
[0021]
בדרך כלל, כמות המים המוזרקת היא פחות מכמות הדלק המוזרק.
[0022]
ל- 12 הפנימי של מנוע הבעירה ריבוי של תאי בעירה של 14, שבכל אחד מהם מועבר בוכנה, שלא מוצגת, לייצור אנרגיית הנעה.
כל אחד מתאי הבעירה של 14 נמצא בתקשורת בזרימה ישירה עם מזרק 16 ראשון, הנוזל המוזן משאבת לחץ גבוהה של 18, מוזרק לתא הבעירה של 14.
לדוגמא, משאבת הלחץ הגבוה 18 מייצרת לחץ של 200 בסרגלי 250.
[0023]
תא הבעירה של 14 מסופק גם לבעירה בדלק דרך צינור יניקה 20, תערובת גז, לתוכה מוביל צינור יניקה 22 נפרד לכל אחד מתאי הבעירה של 14.
בכל אחד מ Saugrohrabschnitte 22 מוצב מזרק 24 שני, שיכול להזריק נוזל לצינור היניקה של 22 לפני תא הבעירה של 14.
[0024]
במערכת ה- 10 המוצגת באיור 1, מנוע הבעירה הפנימית של ה- 12 מסופק עם מגדש טורבו כך שאוויר דחוס, מעורבב אולי בגז פליטה ממוחזר, יוחדר לצינור היניקה של 20.
אוויר הטעינה הדחוס מקורר במקרר 26 שהוא מדחס 28 נוזלי במורד הזרם.
מדחס 28 מונע על ידי טורבינת 30 במערכת הפליטה של 32.
קצב זרימת האוויר המטען נשלט בצורה ידועה על ידי מד זרימת מסת האוויר של 34.
[0025]
במערכת הפליטה 32, כאן אחת או יותר יחידות עיבוד גז 36 מסופקות כאן, למשל זרזים קונבנציונליים או פילטרים חלקיקים, הסופגים מזהמים מגזי הפליטה.
[0026]
הדלק הוא משאבת הלחץ הגבוה 18 ומזרקי ה- 24 השנייה המוזנים ממכל דלק 38.
אמצעי המחובר למכל הדלק 38 קו הדלק מסתעף בקו דלק 44, וכתוצאה מכך מזרקים 24 השני וקו דלק 46 המוביל למשאבת הלחץ הגבוה 18 והמזרקים הראשונים של 16.
שסתום 40, שנמצא במעבר דלק 46 במעלה הזרם של משאבת הלחץ הגבוה 18, משמש לכיבוי זרימת הדלק למזרקים השש-עשרה הראשונים.
[0027]
לחץ ההזרקה למזרקים 24 שניות מיוצר כאן משאבת אספקת דלק יחידה 42 משאבת את הדלק ממכל הדלק 38 ומשאבת הלחץ הגבוה 18.
[0028]
הזרקה דרך מזרקי ה- 24 השנייה נשלטת על ידי מזרקי 24.
ניתן יהיה להשתמש גם בקו הדלק 44 של מיכל הדלק 38 עבור מזרקי ה- 24 השנייה של שסתום אחר, או להציב את שסתום 40 בצומת קווי הדלק 44, 46 וכדומה, כ סוג של שסתום בנתיבי 3 / עמדות 2 בזרימת דלק כדי לשחרר את משאבת הלחץ הגבוה 18 או את המזרקים השנייה של 24 או בקרבת מקום.
[0029]
מיכל אגירת מים של 48 מחובר על ידי משאבת אספקת מים 50 ומסתם קו אספקת מים 52 למערכת אספקת מים 54 של משאבת הלחץ הגבוה 18.
שסתום קו אספקת המים 52 נוצר כשסתום מדידה, כך שניתן לשנותו, זרימת המים למשאבת הלחץ הגבוה 18 ומעלה, כמות המים המרוססים.
ניתן להגדיר את ההזנה המקדימה הנדרשת באמצעות משאבת אספקת המים 50, זה יכול להיות.
לייצר כלחץ של בערך 1 עד 10 סורגים.
למכל המים 48, למשל, נפח של 10.8 ליטר.
[0030]
סדר המזרקים השני של 24, אם ישים, המזרקים הראשונים של 16, שסתום קו אספקת הדלק 40, שסתום קו אספקת המים 52 ומשאבת המים 50 נלקחים כאן על ידי יחידה אחת. בקרי 56 שיכולים לתקשר באמצעות שורות פקודה 58 עם רכיבים אלה (באיור 1 לשם הבהרה, רק אחת מהשורות עם מספרי הפניה).
[0031]
יחידת הבקרה 56 מקבלת גם מידע מחיישן לחץ 60 הנמצא במעלה הזרם של שסתום קו אספקת המים 52 בקו אספקת המים 54, כמו גם מחיישן. טמפרטורת 62 מודדת את טמפרטורת המים במיכל המים 48.
חיישן מפלס 64 מפקח על מפלס המים במיכל 48 וגם מדווח על כך ליחידת הבקרה 56e
[0032]
הכניסה של קו אספקת המים 54 מוגנת כאן על ידי פילטר 66 המסנן מזהמים מהמים.
[0033]
לחלופין, מחמם 68 מסופק לחימום המים במיכל המים 48 כדי למנוע הפשרה בטמפרטורות הסביבה הנמוכות או בטמפרטורות הסביבה הנמוכות בעת הפעלת הרכב.
החימום נשלט גם כאן על ידי יחידת הבקרה 56.
[0034]
ניתן להחליף את מערכת ה- 10 כך שהדלק מוזרק דרך מזרקי ה- 16 בעלי הלחץ הגבוה הראשון ישירות לתאי הבעירה של 14 או לחילופין בלחץ נמוך דרך מזרקי ה- 24 השנייה לתוך ה- Saugrohrabschnitte 22 ו- שם לעבר תאי הבעירה זרימת האוויר המסופקת 14 נכנסת לתאי הבעירה של ה- 14.
[0035]
בדוגמה זו, מסופקים גם מזרקי הדלק הראשונים של 16 או עם הזרקה השנייה.
הבחירה בהזרקת דלק היא, כפי שתואר בהמשך, תלוי בטווח העומס או במצב ההפעלה בו פועל מנוע ה- 12.
[0036]
אודות אספקת המים 54 ניתן לערבב את המים עם הזרקה ישירה על המזרקים הראשונים של 16 לתאי הבעירה של הדלק 14.
הערבוב מתרחש ישירות במשאבת הלחץ הגבוה 18 או בקו אספקה היישר לפני משאבת הלחץ הגבוה 18.
הקישוריות מתבצעת כך שהמים עוברים גם למשאבת הלחץ הגבוה 18 כאשר קו אספקת הדלק של שסתום 40 נסגר והדלק מוזרק רק דרך שניות הזרקת 24 בשניות Saugrohrabschnitte 22. .
במקרה זה יתכן גם שתזמון הזרקת המים שיש לבחור כדי שלא יבוצע בו זמנית עם הזרקת הדלק.
[0037]
הזרקת מים מופעלת רק באזורי עומס מסוימים בהם ניתן להשיג שיפור ביצועים באמצעות אספקת המים.
בנוסף, אספקת המים מנותקת כאשר מחוון מפלס ה- 64 נמצא ברמה נמוכה וחיישן הטמפרטורה של 62 בטמפרטורה נמוכה במיכל המים 48 בו קיים סיכון לכפור.
[0038]
איור 2 מראה כיצד ניתן לשנות הזרקת מים ודלק לטווחי ה- 12 השונים בתוך מנוע הבעירה של העומס באמצעות מערכת 10.
[0039]
דוגמאות לכך הן ארבעה אזורי עומס או
מצבים רשומים.
הפרטים של כל אחד מטווחי העומס משתנים באופן טבעי לפי שיקול דעתו של המומחה.
[0040]
הזרקה באמצעות המזרקים הראשונים 16 מסומנת ב- "B", באמצעות המזרקים השניים 24 בעלי "S".
[0041]
בטווח עומס ראשון או
אופן הפעולה I המתכתב עם התחלה קרה של מנוע הבעירה הפנימית, אך גם לסירוגין במהלך פעולת הרכב המנוע, מצב בו יש לבצע התחדשות של מתקני הטיפול בגז הפליטה 36, הדלק מוזרק רק דרך מזרקי ה- 16 הראשונים לתאי הבעירה של 14.
אין פינוי מים.
במצבי פעולה אלה רצוי חימום מהיר של מנוע הבעירה הפנימית 12 וטמפרטורה גבוהה של גז הפליטה.
[0042]
בתחום עומס שני II, שנמצא בטווח מהירות ממוצע ובמומנט הנמוך מהעומס המלא של מנוע הבעירה הפנימית 12 (בדוגמה באיור 2, מתחת לכ 4000 1 / דקה ומטה בערך 200 ננומטר), גם אין זריקת מים, הדלק אך מוזרק לחלוטין על ידי מזרקי 24 שניות לתוך ה- Saugrohrabschnitte 22 מול תאי הבעירה של 14.
שסתום קו הדלק 40 בקו הדלק 44 סגור.
במקרה זה, ניתן לבטל את משאבת הלחץ הגבוה 18.
[0043]
בתחום עומס שלישי III, שנמצא גם הוא בטווח מהירות בינונית, אך בעומס גבוה יותר, בעיקר בעומס מלא נמצא (בדוגמה של איור 2 מתחת ל- etwa4.000 1 / min וזוג יותר מאשר בערך
200 Nm) הזרקת הדלק ממשיכה להתבצע אך ורק במהלך מזרקי ה- 24 השניים בסאוגרוחראשניט 22 לפני תא הבעירה של 14, אך במקביל יוזרק מים דרך מזרקי ה- 16 הראשונים. בתאי בעירה של 14.
המים ממומנים כעת על ידי משאבת אספקת המים 50, שסתום קו אספקת המים 52 ומשאבת הלחץ הגבוה 18 48 ממיכל המים 16 למזרקי ה- 14 הראשונים ומוזרקת לחץ. זריקה גבוהה בתאי הבעירה של XNUMX.
יכולה להיות אפקט קירור ובכך להשפיע על הבעירה בתאי הבעירה החיוביים 14.
[0044]
בסופו של דבר בטעינה הרביעית IV, כאן במהירות גבוהה ורצוי גם בעומס מלא (מעבר לכ 4000 1 / min ובמומנטים העולים על 150 ננומטר), סוף סוף, ההזרקה מים דרך מזרקי ה- 16 הראשונים נשמרים, הזרקת הדלק משתנה עם זאת, מזרקים 24 שניות למזרקים הראשונים שש עשרה
דלק ומים מעורבבים לפני או במהלך משאבת הלחץ הגבוה 18.
כמות המים המוזרקת נקבעת על ידי בקרת זרימת המים דרך שסתום קו האספקה 52 דרך יחידת הבקרה 56.
תערובת המים והדלק מוזרקת במהלך מזרקי ה- 16 הראשונים בתאי הבעירה של 14.
[0045]
ניתן להזריק את כמות המים z.
ב. להשתנות בטווחי עומס במסגרת מסוימת כדי להתאים את תהליך הבעירה בצורה אופטימלית.