一种用于发动机缸内喷水的高温喷水器技术领域
本发明涉及发动机缸内喷水技术，尤其是涉及一种用于发动机缸内喷水的高温喷
水器。
背景技术
汽车工业快速发展，给人类社会带来了巨大的便利。汽车在给人类社会带来便利
的同时也带来了能源、环境污染等一系列负面影响。为此各国都制定了严格的排放和油耗
标准，节能减排是作为汽车主要动力源的内燃机行业的首要目标。为降低内燃机油耗，减少
化石能源的消耗，各国工程师、学者和内燃机行业从业人员都做出极大努力。
发动机小型化技术可以增加发动机常用工况的使用负荷，将发动机常用工况负荷
向高效率负荷区移动，降低泵气损失，提高发动机燃油经济性。增压技术弥补由于发动机排
量减小造成的动力性下降，小型高增压发动机可以有效提高发动机效率。但爆震是小排量
高增压发动机主要制约因素。由于小排量高增压发动机缸内压缩温度很高，极易发生爆震
甚至是对发动机损坏严重的超级爆震，为了降低爆震趋势，不得不采取一些措施，如：推迟
点火提前角、降低压缩比等方法，这限制了小型高增压发动机节油的潜力。
在此背景下，产生了发动机缸内喷水技术。水在发动机缸内吸热蒸发，可以降低发
动机缸内温度，有效抑制爆震的产生。同时由于喷水降低爆震倾向，可以增加发动机压缩
比、提前点火提前角提高发动机效率。很多研究机构和公司，如：德国亚琛大学、韩国先进科
技学院、日本大阪大学、宝马公司、现代公司、丰田公司等都开展了发动机缸内喷水抑制爆
震、提高发动机效率的研究，一些研究机构开展了水蒸气辅助技术研究，即利用液态水吸热
形成的蒸汽优化内燃机工作过程，提高系统热效率，用水作废热回收工质，吸收尾气废热，
然后向发动机缸内直喷尾气加热的高温高压水，水在缸内汽化膨胀做功，增加做功量，提高
发动机效率。
高温喷水器喷射的高温水温度会高达200℃甚至更高，这部分高温回水加热针阀
偶件和顶杆，使针阀偶件和顶杆承受极大的热负荷，采用高速钢制造的针阀和采用耐冲击
的优质合金钢制造的针阀体热稳定性比采用普通不锈钢材料制成的顶杆好很多，与针阀偶
件相比，顶杆的材料热稳定性较差，容易受热产生变形，导致针阀卡滞，喷水器无法正常工
作。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种能够长时间稳定工作的用于发
动机缸内喷水的高温喷水器。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于发动机缸内喷水的高温喷水器，包括喷水器本体，喷水器本体设有进水
管接头、进水管、压力室、回水管接头、调压螺钉、调压弹簧、顶杆和针阀，所述的进水管经进
水管接头通入压力室，所述的针阀下端设有喷孔，针阀上端依次连接顶杆、调压弹簧、调压
螺钉以及回水管接头，所述的顶杆、调压弹簧和调压螺钉与喷水器本体之间的间隙形成回
水通道，所述的回水管接头连接回水管，所述的喷水器本体内设有冷却水导入管，所述的冷
却水导入管连通回水通道，冷却水导入管通入冷却水，流经回水通道与高温回水一起经回
水管接头进入回水管。
所述的冷却水导入管连接在回水通道的底部，与顶杆和其周围喷水器本体的间隙
连接。
所述的冷却水导入管输入端连接高压水泵，通过改变冷却水压力控制冷却水流
量，调节冷却强度。
所述的回水通道上设有监测回水温度的热电偶，通过热电偶监测回水温度。
所述的高压水泵以及热电偶连接控制单元，所述的热电偶将测得的回水温度输入
控制单元，控制单元输出信号给高压水泵，控制高压水泵的压力，进而调节冷却水流量，实
现冷却强度的反馈控制。
本发明的优势在于：采用冷却水导入管将冷却水导入顶杆与喷水器本体的间隙
内，进行内部冷却，与高温回水一起流经顶杆、回水管接头流入回水管，沿途直接冷却顶杆，
降低回水温度，冷却效率高，避免顶杆受热变形导致针阀卡滞引起喷水器无法正常工作。本
发明直接利用了喷水器回水通道作为冷却回路，结构简单，无需额外增加冷却回路，冷却水
导入管输入端连接高压水泵，通过调节冷却水压力改变冷却水流量进而改变冷却强度，回
水通道设置热电偶监测回水温度，便于控制。本发明提高了高温喷水器的可靠性，实现高温
喷水器长时间稳定工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-进水管接头；2-进水管；3-压力室；4-喷孔；5-针阀；6-定位销；7-顶杆；8-
冷却水导入管；9-调压弹簧；10-喷水器本体；11-调压螺钉；12-回水管接头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种用于发动机缸内喷水的高温喷水器，如图1所示，包括回水管接头12、调压螺
钉11、调压弹簧9、顶杆7、喷水器本体10、针阀5、定位销6、进水管接头1、进水管2、冷却水导
入管8，高温高压水经进水管接头1流入进水管2，进入压力室3，水压作用在针阀5的承压锥
面上，产生向上的推力，调节螺钉11可以调节预紧力，控制起喷压力，当此推力超过调压弹
簧9的预紧力时，针阀升起并将喷孔4打开，高温水从喷孔4喷射。冷却水导入管8经过喷水器
本体10接入顶杆与喷水器本体的间隙，即回水通道的底部。
喷水器不工作时，少量高温水从针阀与针阀体配合表面的间隙中漏出，沿顶杆周
围的间隙上升，最后通过回水管接头12进入回水管；喷水器工作时，经针阀偶件间隙和顶杆
周围缝隙进入回水管的水量增加，在高温回水的热负荷下，顶杆7极易产生形变顶死针阀5
导致喷水器卡滞。经冷却水导入管8导入顶杆7周围与喷油器体缝隙的冷却水随回水流经顶
杆7周围间隙、回水管接头12进入回水管，沿途冷却顶杆7，降低回水温度。冷却水导入管8输
入端连接高压水泵，通过改变冷却水压力控制冷却水流量，调节冷却强度，回水通道上设有
监测回水温度的热电偶，通过热电偶监测回水温度。高压水泵以及热电偶连接控制单元，热
电偶将测得的回水温度输入控制单元，控制单元输出信号给高压水泵，控制高压水泵的压
力，进而调节冷却水流量，实现冷却强度的反馈控制。