一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统技术方案

本实用新型专利技术属于内燃机技术领域，具体来说是一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统。该燃油系统将高压燃油分为两路，对其中一路燃油轨道进行加热，然后通过对流换热装置将两路燃油混合。混合比例通过连接着温度传感器的单片机所控制的流量控制执行机构进行调节，既可迅速使燃油加热到几百摄氏度的高温，又可在整个燃油供给及喷射的动态过程中及时调节燃油温度，达到精确喷射某一温度燃油的目的。本燃油系统能有效改善燃用重质柴油的大功率柴油机的喷雾效果，可用于船舶、工程机械所使用的大型柴油机上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统
本技术属于内燃机
，涉及到柴油机的燃油供给系统，具体来说是一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统。
技术介绍
柴油机因其良好的动力性及经济性已被广泛应用于各行各业，然而随着全球性的能源紧缺和人居环境的恶化，柴油机的高性能、低能耗、低排放等特性已成为人们瞩目的话题；小型乘用车领域采用柴油机作动力的比例不高，但在工程机械及船舶行业，柴油机尤其是大功率重型柴油机有很高的保有量，其节能减排的潜力巨大。为节约成本，很多大功率柴油机其主要燃料是粘度相对较高的重质柴油，在普通的燃油供给方式下雾化不良，燃烧恶劣，排放较高，所以提供一种降低重柴油粘度的燃油喷射方式很有必要。适当提高燃油喷射温度可使燃油粘度和表面张力减小，使雾化效果更理想，进而优化缸内燃烧过程以及排放水平；Su Han Park等人在“Macroscopic spraycharacteristics and breakup performance of dimethyl ether (DME) fuel at highfuel temperatures and ambient conditions” Fuel 89 (2010) 3001-3011, 一文中米用蒸汽加热的方式在油泵和喷油器之间的高压油管上进行了加热处理，试验表明二甲醚在的雾化效果在高温条件下得到了一定程度的提高，综合国内外的一些有关燃油温度的研究结果，可以认为适当提高燃油喷射温度是降低高粘度燃油粘度的一种重要方式。目前涉及到提高柴油机燃油喷射温度的方式的专利有很多，比如CN101592101A(柴油车辆燃油系统自动控温加热装置)、CN 102720610A (—种柴油发动机燃油供给系统)、CN101592101A (柴油车辆燃油系统自动控温加热装置)等；通过对相关专利的研究，可以大致将其总结归为出以下几个特点:其一，大部分专利所述的加热装置主要用于改善柴油机冷启动问题，提高的温度有限并且无法控制其温度；其二，一部分专利燃油喷射温度控制的常用方法是使用电热丝加热燃油并通过反馈调节控制加热时间，这种方式虽然可以在一定程度上可以迅速加热高温燃油，但对流动着的高温燃油的实时温度控制精度不够；为克服以上技术的不足，本技术提供了一种新的换热布置策略，即将高压燃油分两路，对其中一路燃油轨道进行加热，通过对流换热装置将两路燃油混合，混合比例通过连接着温度传感器的单片机所控制的流量控制执行机构进行调节；此方法能实现高温燃油实时温度调控，既可迅速加热燃油到几百摄氏度的高温，又可在整个燃油供给及喷射的动态过程中及时调节燃油温度，达到精确喷射某一设定温度燃油的目的。
技术实现思路
具体
技术实现思路
如下:1.一种可精确控制柴油机燃油喷射温度的燃油系统，其特征在于:所述燃油系统包括滤清器、输油泵、高压油泵、共轨、燃油加热装置、对流换热装置、喷油器、高温油箱、常温油箱和冷却风扇；输油泵一端与常温油箱相连，另一端连接滤清器，燃油经滤清器净化后进入高压油泵，高压油泵为共轨提供高压燃油，共轨多余的燃油通过由共轨泄压阀控制的泄压油道流入常温油箱；共轨输出两条油路，一条为高温油路，另一条为常温油路；高温油路上设有燃油加热装置，两条油路连接对流换热装置，对流换热装置有两个输出口，其中一条为混流换热室输出口，连接喷油器；另一输出口为常开电磁阀输出口，由常开电磁阀控制其开闭并通过回油管接入高温油箱，喷油器也通过回油管与高温油箱相连，高温油箱侧壁上安装有冷却风扇并且置于比常温油箱位置更高的地方，高温油箱与常温油箱之间设有油路，通过阀门控制其开闭。2.对流换热装置由ECU和对流控制执行机构组成，其作用是将冷热两路燃油混合并且将混合燃油的温度信息传至ECU，ECU可以接收温度传感器的信息，根据设定程序发出信号触发流量控制执行机构进行流量控制，通过调节两路燃油的混合比例以达到控制混合燃油温度的目的；所述流量控制执行机构主要由壳体、节流联通轴、搅拌叶轮、温度计、常开电磁阀、联轴器、步进电机、温度传感器组成，壳体的进油端开有高温油路入口和常温油路入口，节流联通轴的上端和下端分别固定在壳体的上壁内端和下壁内端，其中节流联通轴与高温油路和常温油路的入口相交处开有两个中心轴线互相垂直的两个节流孔，通过节流联通轴转动可以控制冷热两路燃油的混合比例，节流联通轴上端通过联轴器与固定在壳体的上壁外端上的步进电机连接，步进电机接受ECU信号之后控制联通轴转动角度，节流联通轴右侧为混流换热室，节流联通轴右端安装有一搅拌叶轮用于冷热两路燃油充分混合，壳体出油端开有混流换热室输出口与混流换热室相通，常开电磁阀设置在混流换热室的末端底部，由ECU控制，其作用是控制回油管的开闭，回油管与高温油箱形成回路；温度计和温度传感器通过壳体上壁所开细孔伸入混流换热室并且与壳体上壁呈过盈配合以固定并与E⑶连接。3.本技术将高压共轨输出油管分为两路，其中一路为常温油管，另一路为高温油管，此油管安装有燃油加热装置，燃油流经此加热装置温度可迅速升高，两路燃油流入对流换热装置混合，通过实验测试，使用电热丝可迅速将燃油加热至400°C以上，常温燃油通常温度为5 — 25°C ;采用对流换热方式可以将两路燃油的混合比例调节至使混合燃油温度达到5— 400°C中任意温度。4.燃油加热装置在不同条件下使用的热源不同；当本技术作为喷雾实验台架时，为保证加热的稳定性，可以采用电热丝进行加热；在实际柴油机的运行中，可以采用柴油机排放的废气进行加热(具体加热交换方式可以参考本技术作者另一已授权专利:粘度控制式船用发动机重油多级加热系统及加热方法)。5.本技术E⑶可发出两组信号并且分别控制两个执行机构，一组信号传给步进电机，步进电机接受ECU信号之后可以控制联通轴转动角度从而分别调整两个节流孔与高温油路入口和常温油路入口的重叠程度以调节冷热两路油的混合比例；另一组是控制常开电磁阀输出口的闭合。6.流量控制执行机构具体控制方法如下:在ECU程序中设定一个预期喷油温度，当温度传感器检测的温度值高于设定值时，ECU做出判断并迅速对步进电机发出信号，步进电机控制节流联通轴转动一个小角度，使高温燃油流量减小，常温燃油流量增大，直到混流换热室达到设定值，ECU输出的信号中止，步进电机停止转动；当对流换热室温度低于设定值时，ECU预定程序作出相反的判断并使步进电机控制节流联通轴反向转动一个小角度，直到混合燃油达到设定的温度时信号中止；通过这种控制方式，可以调节两路燃油的混合比例，在燃油流动的动态平衡中使混合燃油处于设定温度值。7.温度未达设定值时，喷油器不喷油，而上述6中流量控制必须在燃油处于流动状态时才能实现，为解决此问题，本技术在对流换热室末端安装一个常开电磁阀连接回油管并通往高温油箱，常开电磁阀能够控制电磁阀输出口的开闭，当混合燃油处于非设定温度时，ECU不产生触发信号，常开电磁阀是开启的，此时两路燃油在混流换热室中混合并经过回油管返回高温油箱，整个燃油系统形成回路，流量控制执行机构朝着使温度达到设定值的那个比例转动，直到混流换热室中温度达到设定值，ECU产生触发信号使常开电磁阀闭合，回路不通，此时可以喷油器开启时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统，其特征在于：所述燃油系统包括滤清器、输油泵、高压油泵、共轨、燃油加热装置、对流换热装置、喷油器、高温油箱、常温油箱和冷却风扇；输油泵一端与常温油箱相连，另一端连接滤清器，燃油经滤清器净化后进入高压油泵，高压油泵为共轨提供高压燃油，共轨多余的燃油通过由共轨泄压阀控制的泄压油道流入常温油箱；共轨输出两条油路，一条为高温油路，另一条为常温油路；高温油路上设有燃油加热装置，两条油路连接对流换热装置，对流换热装置有两个输出口，其中一条为混流换热室输出口，连接喷油器；另一输出口为常开电磁阀输出口，由常开电磁阀控制其开闭并通过回油管接入高温油箱，喷油器也通过回油管与高温油箱相连，高温油箱与常温油箱之间设有油路，通过阀门控制其开闭。

【技术特征摘要】
1.一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统，其特征在于:所述燃油系统包括滤清器、输油泵、高压油泵、共轨、燃油加热装置、对流换热装置、喷油器、高温油箱、常温油箱和冷却风扇；输油泵一端与常温油箱相连，另一端连接滤清器，燃油经滤清器净化后进入高压油泵，高压油泵为共轨提供高压燃油，共轨多余的燃油通过由共轨泄压阀控制的泄压油道流入常温油箱；共轨输出两条油路，一条为高温油路，另一条为常温油路；高温油路上设有燃油加热装置，两条油路连接对流换热装置，对流换热装置有两个输出口，其中一条为混流换热室输出口，连接喷油器；另一输出口为常开电磁阀输出口，由常开电磁阀控制其开闭并通过回油管接入高温油箱，喷油器也通过回油管与高温油箱相连，高温油箱与常温油箱之间设有油路，通过阀门控制其开闭。2.如权利要求1所述的一种可精确控制柴油机喷油温度的燃油系统，其特征在于:对流换热装置由ECU和对流控制执行机构组成，所述对流控制执行机构主要由壳体、节流联通轴、搅拌叶轮、温度计、常开电磁阀、联轴器、步进电机、温度传感器组成，壳体的进油端开有高温油路入口和常温油路入口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谦，赖晓易，徐航，吴玉强，何志霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32