设置有供应水基操作液的系统的内燃发动机技术方案

内燃发动机(2)，具有：气缸，其限定燃烧室；排出气体流过其的排气管道(3)；和向燃烧室供应水基操作液的系统(1)，该系统(1)具有：储罐(4)，其设计成容纳一定量的水基操作液；以及加热装置(9)，该加热装置设计成加热容纳在储罐(4)中的水基操作液。加热装置(9)具有：第一气‑液热交换器(11)，其设计成由沿排气管道(3)流动的至少一部分排出气体流过；第二液‑液热交换器(10)，其设计成加热容纳在罐(4)中的水基操作液；以及液压回路(12)，其设计成传送交换流体循环通过第一热交换器(11)以将热量从排气气体传递到交换流体，并通过第二热交换器(10)以将热量从交换流体传递到容纳在储罐(4)中的水基操作液。

Internal combustion engine equipped with system supplying water-based operating fluid

【技术实现步骤摘要】
设置有供应水基操作液的系统的内燃发动机相关申请的交叉引用本专利申请要求于2018年10月29日提交的、意大利专利申请号102018000009870的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种设置有供应水基操作液的系统的内燃发动机。本专利技术可有利地应用于配备有供应水的系统的内燃发动机，所述水被喷射到燃烧室内，下面的讨论将在不丧失其一般特征的情况下对其进行明确的参考。
技术介绍
如已知的那样，在内燃发动机中，已经提出将除了燃料之外的水供应到在气缸内限定的燃烧室。在内燃发动机中，水喷射系统包括将水以喷雾或与燃料混合的形式通过进气管道引入到发动机内，或引入直接到燃烧室中，以冷却空气/燃料混合物并增强抗爆炸现象的性能。水具有高的潜在汽化热，换言之，它需要大量的能量才能从液体变到气态。将室温下的水喷射到进气管道内时，它会从进入的空气以及从金属壁吸收热量，从而蒸发，然后冷却进入的装料。因此，发动机吸入更新鲜的空气，换言之，吸入更浓的空气，提高容积效率，并减少爆炸的可能性。此外，可以喷射更多的燃料。在压缩过程期间，存在在微小液滴的水蒸发并从压缩空气吸收热量，将其冷却并降低压力。压缩之后进行燃烧，这具有进一步的有益作用。燃烧产生大量的热量，这些热量被水吸收，从而降低循环峰值温度，从而减少NOx的生成以及发动机壁必须吸收的热量。这种蒸发还将发动机热量的一部分(否则会被浪费掉)转化为压力，该压力恰好由所形成的蒸汽提供，从而增加了活塞上的推力，并在排气时进一步增加进入任何涡轮机的能量流。此外，由于由额外的水所执行的热量吸收，因此涡轮机将受益于排出气体温度的降低。水供应系统包括储罐，其装满有软化水以避免形成任何水垢。通常情况下，从车辆外部对储罐进行补充，或者也可以利用空调的冷凝来对储罐进行补充，利用从排气的冷凝或甚至输送的雨水。此外，储罐通常设置有电加热装置(即储罐设置有在电流流过其时因焦耳效应而产生热量的电阻)，其在外部温度特别严寒情况下用于融化任何冰。专利申请US2014116404A1公开了一种内燃发动机，其包括：多个气缸，所述气缸限定各自的燃烧室；由来自燃烧室的排出气体流过的排气管道；以及通到燃烧室的水喷射系统。喷射系统包括设计成容纳一定量的水(从再循环排出气体冷凝)的储罐以及加热装置，该加热装置与储罐联接、设计成加热容纳在储罐中的水并且将电阻或内燃发动机的冷却液用作热源。专利申请WO2010092684A1公开了一种内燃发动机，其中喷射到燃烧室中的燃料是氢气(容纳在第一储罐中)，并且其中供应到燃烧室中的燃烧剂是添加了氩气的纯氧(容纳在第二储罐中)，所述氩气从排气中回收。特别地，在排气管道中，氩气和水之间发生分离，所述水冷凝并收集在第三储罐中，然后在已经用于冷却排出气体之后散布到环境中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种设置有水基操作液的供应系统的内燃发动机，其中所述内燃发动机具有高能量效率，并且同时易于制造且成本低。根据本专利技术，提供一种内燃发动机，其包括：至少一个气缸，所述气缸限定燃烧室，在燃烧室中在燃烧之后产生排出气体；排气管道，排出气体流过排气管道离开燃烧室；以及向燃烧室供应水基操作液的系统，该系统包括：储罐，其设计成容纳一定量的水基操作液；以及加热装置，该加热装置联接至该储罐并设计成加热容纳在储罐中的水基操作液；其中加热装置包括第一液-液热交换器，该第一液-液热交换器与储罐联接，并且设计成加热容纳在储罐中的水基操作液；该内燃发动机的特征在于，所述加热装置包括：第二气-液热交换器，该第二气-液热交换器设计成由沿排气管道流动的至少一部分排出气体流过；以及液压回路，该液压回路设计成传送完全与水基操作液和与排出气体分开的不同交换流体通过第二热交换器以便将热量从排出气体传递到交换流体，并且通过第一热交换器以便将热量从交换流体传递到储罐中的水基操作液。权利要求描述构成本说明书的一体部分的本专利技术的实施例。附图说明现在将参考示出非限制性实施例的附图来描述本专利技术，其中：图1是设置有用于至少一个燃烧室的水供应系统的内燃发动机的示意图；图2示意性地示出图1所示的水供应系统；以及图3是图1所示的内燃发动机安装在其中的公路车辆的示意图。具体实施方式在图1中，附图标记1总体上指示内燃发动机2中的水供应系统；水被送往形成在内燃发动机2的气缸中的燃烧室，以增加燃烧效率和/或所产生的功率。在燃烧之后，在每个气缸的燃烧室中产生排出气体。这些气体被输送通过排气管道3(在图2中部分地且示意性地示出)，然后在适当处理(例如在催化剂中)之后被引入到外部环境中。供应系统1包括容纳有大量水的储罐4和泵5，泵5抽吸在储罐4内的水，并将加压水送到水供应管道6。多个喷射器7连接到供应管道6的一端部部分并将处于低压的水喷射到相应的进气管道内，新鲜空气通过这些进气管道被朝向气缸输送。根据另一个实施例，喷射器7可以将加压水直接喷射到气缸内部(在这种情况下，通常设置另外的高压泵)。根据另一实施例，由供应系统1供应的水与喷射到气缸中的燃料混合。沿着供应管道6并且紧接在泵5的下游，存在最大压力阀8，即当供应管道6内的压力超过预定阈值时，该阀打开以将多余的水重新引入到储罐4中。这意味着最大压力阀8用作压力调节器，以防止在供应管道6内部的压力超过预定阈值。根据替代的且完全等效的实施例，在泵5的下游(例如在与喷射器7连接的公共通道中)设置压力传感器，并且对泵5的流速进行反馈调节以将泵5下游的压力维持在理想值附近，该理想值也可以根据发动机点而变化。在该实施例中，最大压力阀8不存在或者仅出于安全原因而存在(即其仅在控制错误或故障时才进行干预)。如图2中所示，供应系统1包括加热装置9，该加热装置9联接至储罐4，并且设计成加热容纳在储罐4中的水。特别地，加热装置9包括液-液热交换器10，其将由内燃发动机2产生的排出气体的一部分热量(根据下述方法)传递到储罐中所容纳的水。除了热交换器10之外，加热装置9还可以包括电阻(即借助于焦耳效应将电能转换成热量的元件)。如图2中所示，加热装置9包括气-液热交换器11，其设计成由沿着排气管道3流动的至少一部分排出气体流过。此外，加热装置9包括液压回路12，其设计成传送交换流体(例如添加了防冻剂和防腐添加剂的水)通过热交换器11以将热量从排出气体传递到交换流体，以及通过热交换器10以便将热量从交换流体传递到容纳在储罐4中的水。应该指出的是，在液压回路12中流动(定位)的交换流体是完全独立的，并且与供应系统1中流动(定位)的水分开以及与排气管道3中流动(定位)的排出气体分开。实际上，如图2中清楚所示，液压回路12与供应系统1和与排气管道3都流体地(即液压地和气动地)隔离。还设置液-气热交换器13，其是液压回路12的一部分，并且由交换流体流过以将热量从交换流体传递到外部环境。这意味着热交换器13是散热器，其功能是通过将热量传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃发动机(2)，所述内燃发动机(2)包括：/n至少一个气缸，所述气缸限定燃烧室，在燃烧室中在燃烧之后产生排出气体；/n排气管道(3)，排出气体流过排气管道(3)离开燃烧室；以及/n向燃烧室供应水基操作液的系统(1)，所述系统包括：储罐(4)，所述储罐(4)设计成容纳一定量的水基操作液；以及加热装置(9)，所述加热装置联接至储罐(4)并设计成加热容纳在储罐(4)中的水基操作液；/n其中加热装置(9)包括第一液-液热交换器(10)，第一液-液热交换器(10)与储罐(4)联接，并且设计成加热容纳在储罐(4)中的水基操作液；/n所述内燃发动机(2)的特征在于，所述加热装置(9)包括：/n第二气-液热交换器(11)，所述第二气-液热交换器(11)设计成由沿排气管道(3)流动的至少一部分排出气体流过；以及/n液压回路(12)，所述液压回路(12)设计成传送完全与水基操作液和与排出气体分开的不同交换流体通过第二热交换器(11)以便将热量从排出气体传递到交换流体，并通过第一热交换器(10)以便将热量从交换流体传递到储罐(4)中的水基操作液。/n

【技术特征摘要】
20181029 IT 1020180000098701.一种内燃发动机(2)，所述内燃发动机(2)包括：
至少一个气缸，所述气缸限定燃烧室，在燃烧室中在燃烧之后产生排出气体；
排气管道(3)，排出气体流过排气管道(3)离开燃烧室；以及
向燃烧室供应水基操作液的系统(1)，所述系统包括：储罐(4)，所述储罐(4)设计成容纳一定量的水基操作液；以及加热装置(9)，所述加热装置联接至储罐(4)并设计成加热容纳在储罐(4)中的水基操作液；
其中加热装置(9)包括第一液-液热交换器(10)，第一液-液热交换器(10)与储罐(4)联接，并且设计成加热容纳在储罐(4)中的水基操作液；
所述内燃发动机(2)的特征在于，所述加热装置(9)包括：
第二气-液热交换器(11)，所述第二气-液热交换器(11)设计成由沿排气管道(3)流动的至少一部分排出气体流过；以及
液压回路(12)，所述液压回路(12)设计成传送完全与水基操作液和与排出气体分开的不同交换流体通过第二热交换器(11)以便将热量从排出气体传递到交换流体，并通过第一热交换器(10)以便将热量从交换流体传递到储罐(4)中的水基操作液。


2.根据权利要求1所述的内燃发动机(2)，其特征在于所述液压回路(12)包括第一调节电磁阀(18)，所述第一调节电磁阀(18)设计成调节流过所述第一热交换器(10)的交换流体的流率。


3.根据权利要求2所述的内燃发动机(2)，其特征在于：
所述储罐设置有第一温度传感器(26)，所述第一温度传感器(26)设计成测量容纳在储罐(4)中的水基操作液的温度；以及
所设置的控制单元(28)基于由第一温度传感器(26)测得的温度来调节第一调节电磁阀(18)的开度。


4.根据权利要求1所述的内燃发动机(2)，其特征在于包括：
进气管道(20)，所述进气管道(20)将排气管道(3)连接到第二热交换器(11)的入口；以及
回流管道(21)，所述回流管道(21)将第二热交换器(11)的出口连接至排气管道(3)。


5.根据权利要求4所述的内燃发动机(2)，其特征在于包括第二调节电磁阀(22)，所述第二调节电磁阀(22)设计成调节从排气管道(3)进入进气管道(20)的排出气体的流率。


6.根据权利要求5所述的内燃发动机(2)，其特征在于：
回流管道(21)包括第二温度传感器(27)，所述第二温度传感器(27)设计成测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·蒙蒂，G·博纳米尼，A·巴布托尔，
申请(专利权)人：马涅蒂马瑞利公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT