车辆、直喷汽油机的燃油供给系统及燃油供给方法
技术领域
本发明涉及燃油供给技术领域，特别是涉及直喷汽油机的燃油供给系统及燃油供给方法。
背景技术
目前，直喷汽油机的燃油供给系统一般设置较高的燃油喷射压力，通过高压喷射改善燃油雾化性能，以达到提高直喷汽油机效率的目的。
但是，实际应用中发现，设置较高燃油喷射压力，存在以下两方面弊端：
一方面是，对直喷汽油机的燃油喷射系统要求更高，增加了直喷汽油机的成本；
另一方面是，会增加油雾的贯穿距，使更多的燃油喷射到直喷汽油机的气缸壁上，造成机油稀释致使摩擦加剧从而影响直喷汽油机的运行可靠性和寿命，还会造成直喷汽油机排放性能的恶化。
有鉴于此，开发一种直喷汽油机的燃油供给系统，使其在改善燃油雾化性能的同时，能够规避上述两方面弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种直喷汽油机的燃油供给系统，所述燃油供给系统包括燃油箱和燃油预热装置；
所述燃油预热装置设置在所述燃油箱的出油口与所述直喷汽油机的喷油器之间，使燃油经所述燃油预热装置预热后喷入所述直喷汽油机的气缸。
实验发现对燃油进行预热后再喷射可以显著减小油雾液滴的直径，并可以显著减小油雾的贯穿距，还可以显著减少大直径油雾液滴的数量，使大多数的油雾液滴均为小直径油雾液滴。
由于油雾液滴的直径越小，汽油的蒸发性越好，燃烧越充分，因此，本发明提供的燃油供给系统可以提高直喷汽油机的效率。并且，相比背景技术中采用提升燃油喷射压力来提高直喷汽油机的效率而言，本发明提供的燃油供给系统对直喷汽油机的燃油喷射系统要求较低，直喷汽油机可以选用喷射压力较低的燃油喷射系统，由此可以降低直喷汽油机的成本。
并且，由于小直径油雾液滴自身动量小不易喷射到气缸壁上，加之，喷射压力较低使油雾的贯穿距小也不易喷射到气缸壁上。因此，本发明提供的燃油供给系统可以规避较多的燃油喷射到气缸壁上致使直喷汽油机的润滑性能和排放性能变差的问题，使直喷汽油机具有较好的运行可靠性和排放性能。
可选地，所述燃油预热装置包括电加热器和向所述电加热器供电的蓄电池。
可选地，所述电加热器靠近所述喷油器布置或者与所述喷油器集成于一体。
可选地，所述燃油预热装置还包括热交换器，所述热交换器包括相互连通的第一进口和第一出口以及相互连通的第二进口和第二出口；所述第一进口与所述燃油箱连通，所述第一出口与所述喷油器连通；所述第二进口与所述直喷汽油机的冷却水出口连通，所述第二出口与所述直喷汽油机的冷却水进口连通。
本发明还提供上述燃油供给系统的燃油供给方法，所述燃油供给方法为：当所述直喷汽油机处于冷启动阶段时，启动所述电加热器；当所述直喷汽油机处于热机阶段时，关闭所述电加热器。
本发明还提供一种车辆，所述车辆包括直喷汽油机，所述直喷汽油机配置有上述任一项所述的燃油供给系统。
附图说明
图1为本发明提供的燃油供给系统一种具体实施例的简示图；
图2为实验获得的燃油喷射压力为10MPa时，燃油温度与油雾的贯穿距及油雾雾滴的直径的二维坐标图；
图3a为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为20℃时，油雾雾滴的直径分布图；
图3b为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为50℃时，油雾雾滴的直径分布图；
图3c为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为80℃时，油雾雾滴的直径分布图。
其中，图1中的附图标记说明如下：
1直喷汽油机，11冷却水进口，12冷却水出口，2燃油箱，3电加热器，4蓄电池，5热交换器，51第一进口，52第一出口，53第二进口，54第二出口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明提供的燃油供给系统一种具体实施例的简示图。
如图1所示，本发明提供的直喷汽油机的燃油供给系统包括：燃油箱2和燃油预热装置。燃油预热装置设置在燃油箱2的出油口与直喷汽油机1的喷油器之间，使燃油经燃油预热装置预热后喷入直喷汽油机1的气缸。
为了验证该燃油供给系统的效果，设计了相应的实验系统，该实验系统，采用定容燃烧弹和喷油器模拟直喷汽油机，喷油器垂直安装于定容燃烧弹顶部且喷油器上套设有加热圈，定容燃烧弹设置有石英窗口。采用高压氮气瓶、活塞式蓄能器和高压油管向定容燃烧弹的燃烧腔供油供气。采用亮度可调的高能氙灯作为实验光源。采用高速摄像机透过石英窗口对油雾进行拍摄，并将图像传输至计算单元。
实验时，保持一定的燃油喷射压力，调整加热圈的加热温度，将燃油预热到不同的温度，并分别拍摄不同温度下燃油的喷射状态，并根据拍摄到的图像测量油雾的贯穿距和油雾液滴的直径。具体的，油雾雾滴的直径为索特平均直径，即为将立方体折算成等体积球体后对应的直径。
请参考图2、图3a、图3b和图3c，图2为实验获得的燃油喷射压力为10MPa时，燃油温度与油雾的贯穿距及油雾雾滴的直径的二维坐标图；图3a为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为20℃时，油雾雾滴的直径分布图；图3b为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为50℃时，油雾雾滴的直径分布图；图3c为实验获得的燃油喷射压力为10MPa、燃油温度为80℃时，油雾液滴的直径分布图。
从图2中可以看出，对燃油进行预热后再喷射可以显著减小油雾液滴的直径，并可以显著减小油雾的贯穿距。并且，从图3a-3c中可以看出，对燃油进行预热后再喷射可以显著减少大直径油雾液滴的数量，使大多数的油雾液滴均为小直径油雾液滴。
由于油雾液滴的直径越小，汽油的蒸发性越好，燃烧越充分，因此，本发明提供的燃油供给系统可以提高直喷汽油机的效率。并且，相比背景技术中采用提升燃油喷射压力来提高直喷汽油机的效率而言，本发明提供的燃油供给系统对直喷汽油机燃油喷射系统要求较低，直喷汽油机可以选用喷射压力较低的燃油喷射系统，由此可以降低直喷汽油机的成本。
并且，由于小直径油雾液滴自身动量小不易喷射到气缸壁上，加之，油雾喷射压力较低使油雾的贯穿距小也不易喷射到气缸壁上。因此，本发明提供的燃油供给系统可以规避较多的燃油喷射到气缸壁上致使直喷汽油机的润滑性能和排放性能变差的问题，使直喷汽油机具有较好的运行可靠性和排放性能。
具体的，如图1所示，燃油预热装置包括电加热器3和向电加热器3供电的蓄电池4。优选的，电加热器3靠近喷油器布置或者与喷油器集成于一体，如此设置，可以让预热的燃油尽快参与燃烧，规避电加热器与喷油器相隔较远致使预热的燃油到达喷油器时温度有所下降的问题。
进一步的，如图2所示，燃油预热装置还包括热交换器5，该热交换器5包括相互连通的第一进口51和第一出口52以及相互连通的第二进口53和第二出口54。
其中，第一进口51与燃油箱2连通，第一出口52与喷油器连通。其中，第二进口53与直喷汽油机1的冷却水出口12连通，第二出口54与直喷汽油机1的冷却水进口11连通。如此设置，利用直喷汽油机1排出的冷却水预热燃油，可以减少电加热器3的耗电量。
并且，同时设置电加热器3和热交换器5的状态下，可以采用如下燃油供给方法：
当直喷汽油机1处于冷启动阶段时，启动电加热器3，采用电加热器3预热燃油；
当直喷汽油机1处于热机阶段时，关闭电加热器3，采用流经热交换器5的冷却水预热燃油。在热机阶段，自直喷汽油机1排出的冷却水具有较高的热量，可以充分满足燃油的预热需求。当然，如果仅用冷却水预热燃油无法满足燃油的预热需求时，可以一并启动电加热器3，使两种加热方式并行。
此外，本发明还提供一种车辆，该车辆包括直喷汽油机，该直喷汽油机配置有上述燃油供给系统，并可以采用上述燃油供给方法。
以上对本发明所提供的车辆、直喷汽油机的燃油供给系统及燃油供给方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
