CN102449295B

CN102449295B - 乳化燃料供给装置

Info

Publication number: CN102449295B
Application number: CN201080024042.9A
Authority: CN
Inventors: 土井昭晴; 出口诚; 岩本浩; 志垣富雄
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP5350160B2; WO2011037248A1; JP2011069319A; KR20120018309A; KR101354918B1; CN102449295A

Abstract

本发明所要解决的技术问题是，廉价且在耐久性方面没有问题地检测从乳化燃料供给装置供给的乳化燃料中的水的比率。本发明中，在将混合了燃料和水的乳化燃料向发动机供给的乳化燃料供给装置中，从发动机转速检测器(82)以及发动机旋转指令器(84)向调速器控制器(80)供给向发动机(2)的燃料的量、发动机(2)的转速。调速器控制器(80)根据向发动机(2)的燃料的量和发动机(2)的转速，算出乳化燃料的含水率。

Description

乳化燃料供给装置

技术领域

本发明涉及向发动机供给将燃料与水混合的乳化燃料的乳化燃料供给装置。

背景技术

这样的乳化燃料供给装置的一例被专利文献1公开。根据专利文献1的技术，在通过搅拌器将水和燃料混合向发动机供给时，进行水的供给量的控制，以便成为预先指令的加水率，此时，为了算出加水率，在搅拌器的输出侧设置加水率检测传感器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4208349号

但是，像该加水率检测传感器那样，检测水相对于燃料的比率的传感器为高价。另外，将该传感器设置在输出侧的搅拌器被设置在发动机的附近。因此，传感器容易受到发动机的振动。另外，因为发动机的附近为高温，所以，传感器曝露于高温。因为传感器容易受到振动，曝露于高温，所以，在耐久性方面存在问题。

本发明的目的是提供一种在耐久性方面没有问题，且能够廉价地检测水的比率的乳化燃料供给装置。

发明内容

基于本发明的一个方式的乳化燃料供给装置将混合了燃料和水的乳化燃料向发动机供给。该乳化燃料供给装置具有根据送向上述发动机的燃料的量和上述发动机的转速或负荷状态，算出上述乳化燃料的含水率的含水率算出构件。作为含水率，例如可以求出水的量相对于水的量和燃料的量之和的比率，也可以求出作为水的量相对于燃料的量的比率的加水率。

发动机的转速或负荷的状态和燃料的量之间存在相关关系。例如，在转速大的情况下、作为负荷的状态，负荷率大的情况下，燃料的量也多。但是，转速或负荷的状态和燃料的量的关系因含水率而变化。例如，若含水率增大，即使是在相同的转速或负荷的状态，乳化燃料的量也增多。作成表示该乳化燃料的量和转速或负荷的状态和含水率的关系的关系式，设置检测乳化燃料的量的燃料量检测构件、转速检测构件或负荷状态检测构件，通过将来自这些检测构件的检测值输入上述关系式，能够算出含水率。也可以像上述那样进行演算，或还可以在表格存储转速或负荷状态和乳化燃料的量和含水率的关系，将转速或负荷状态的检测值和乳化燃料的量的检测值输入表格，从表格读出与这些值对应的含水率。

若像这样算出含水率，则没有必要设置用于检测水的比率的传感器，能够成为低成本，此外，没有必要将传感器设置在发动机的附近的搅拌器上，因此，也没有必要考虑传感器的耐久性。

也可以是比较构件对上述含水率和由上述乳化燃料供给装置算出的送向上述发动机的实际加水率进行比较，在上述含水率和上述实际加水率的差比预定的值大时，告知这种情况。在这种情况下，存在用于为供给水的水泵的故障的可能性，能够告知这种情况。另外，能够将发动机的排气温度也作为参考。若含水率和实际加水率的差比预定的值大，排气温度为低温，则存在水过多进入的可能性，若排气温度为高温，则存在水不足的可能性。另外，还能够在含水率、实际加水率的差比预定的值小的期间，根据含水率校正实际加水率。另外，若在从搅拌器向发动机所具备的喷射泵供给乳化燃料时，两者之间有距离，则即使从搅拌器输出乳化燃料，到到达喷射泵为止，也花费时间，希望在比较含水率和实际加水率时，也考虑该到达的延滞。

另外，希望设置记录含水率的变迁的记录构件。通过像这样进行记录，能够算出氮氧化物降低了怎样的程度。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的乳化燃料供给装置的框图。

图2是表示图1的乳化燃料供给装置中的乳化燃料的量和发动机的转速或负荷率的关系的图。

具体实施方式

本发明的一实施方式的乳化燃料供给装置如图1所示，是经喷射泵6以及喷射阀8向发动机，例如柴油发动机2的汽缸4供给乳化燃料的装置。

为了成为乳化燃料，需要将燃料，例如重油和水混合，因此，设置燃料系统和水系统。

在燃料系统中，经增压泵12向油循环回路14输送储藏在燃料箱10的燃料油。在油循环回路14中，燃料油在合流部16、加压循环泵18、燃料加热热源20、释放阀22循环。燃料油通过加压循环泵18的作用循环。加压循环泵18、燃料加热热源20由控制部23控制。在燃料加热热源20和释放阀22之间，设置分支通路24，该分支通路24经开闭阀26与通路28连接。通路28像后述那样，将乳化燃料向喷射泵6供给。在燃料加热热源20和上述分支通路24的分支点之间设置分支通路30。该分支通路30经开闭阀32、油用的流量发射器34、三位置切换阀36与搅拌器37连接。由流量发射器34检测到的流量向控制部23供给，三位置切换阀36像后述那样由控制部23控制。

在水系统中，水的通路从供水源38经隔断阀40与水箱42连接。隔断阀40由控制部23控制。水箱42经水增压泵44、过滤器46、流量发射器49、水泵50、隔断阀52、水加热热源54、释放阀56、三位置切换阀36与搅拌器37连接。水增压泵44、水泵50、隔断阀52、水加热热源54由控制部23控制。另外，由流量发射器49检测出的流量向控制部23供给。在水增压泵44和过滤器46之间、过滤器46和流量发射器49之间、水泵50和隔断阀52之间分别连接着压力发射器58、60、62，由它们检测到的压力向控制部23供给。

搅拌器37将经三位置切换阀36供给的水和燃料油混合，作为乳化燃料送出。搅拌器37的出口经开闭阀64与喷射泵6连接。开闭阀64和喷射泵6之间的通路是将上述的乳化燃料向喷射泵6供给的通路28。供给到喷射泵6的乳化燃料由喷射泵6控制量，从喷射阀8向发动机2的汽缸4供给。剩余的乳化燃料向通路66送出。通路66经隔断阀68、循环泵70、流量发射器72、三位置切换阀36与搅拌器37连接。搅拌器37、隔断阀68、循环泵70、流量发射器72、三位置切换阀36构成循环回路74。隔断阀68、循环泵70由控制部37控制，流量发射器72检测到的流量向控制部23供给。另外，具备开闭阀76的通路78将循环回路74的从喷射泵6露出的部分连接在循环回路14的释放阀22的后级。

三位置切换阀36具有第一至第三切换位置，由控制部23切换到第一至第三切换位置中的任意一个。在第一切换位置，将流量发射器34和搅拌器37连接，并且，将流量发射器72和释放阀56相对于搅拌器隔断。在第二切换位置，将流量发射器34和搅拌器37连接，并且，将流量发射器72和释放阀56连接。在第三切换位置，将流量发射器34、72、释放阀56连接在搅拌器37。

因此，在第一切换位置，仅燃料油向搅拌器37供给，其结果为，仅燃料油向喷射泵6供给。在第二切换位置，仅燃料油经搅拌器14向喷射泵6供给，并且，经流量发射器72供给的乳化燃料向水系统退让。在第三切换位置，向搅拌器37供给燃料油和水及被回收的乳化燃料，通过搅拌器37得到的乳化燃料向喷射泵6供给。另外，在被切换到第二切换位置，使乳化燃料退让的情况下，使水泵44、50停止，向释放阀56侧倒流。

增压泵12、加压循环泵18、开闭阀26、32、64、隔断阀68、循环泵70、隔断阀40、水增压泵40、水泵50、隔断阀52、三位置切换阀36由控制部23控制。它们的控制使用来自流量发射器34、49、72、压力发射器58、60、62的数据。另外，控制部23以这些数据为基础，算出来自搅拌器37的乳化燃料的实际加水率。加水率由W/F＊100表示，W/F＊100用百分率表示水量(W)相对于油量(F)的比率。实际加水率以上述数据为基础，决定新加入到搅拌器37的水量、油量以及从循环回路66返回搅拌器37的乳化燃料、水量、油量，被算出。

该实际加水率向控制喷射泵6的调速器控制器80供给。还向调速器控制器80供给来自检测发动机2的转速的发动机转速检测器82的转速信号和来自转速指令发射器84的转速指令信号。转速指令信号表示欲供给的燃料的量。在调速器控制器80，以这些发动机转速和转速指令信号为基础，调整来自喷射泵6的乳化燃料的喷射量。此时，算出从搅拌器37供给的乳化燃料的必要的含水率。即，调速器控制器80作为含水率算出构件发挥功能。含水率是用百分率表示水分的量相对于水的量和燃料油的量之和的比率的数据。另外，也可以设置发动机2的负荷状态的检测构件，替代转速指令信号，使用由该检测构件检测到的发动机2的负荷状态。

如图2所示，在乳化燃料的量(由转速指令信号指令的乳化燃料的量)和发动机转速或发动机负荷之间，可以由以发动机转速或发动机负荷为变元的函数，例如在发动机转速或发动机负荷大时，燃料油的量也大这样的函数，具体的是线形函数表示燃料油的量。该函数以含水率作为参数，分别不同，例如平行移动。因此，若判明某发动机转速或发动机负荷时的乳化燃料的量，则能够算出此时的含水率。例如，如图2所示，若分别判明50％含水率时、25％含水率时、仅燃料油时各时的发动机转速或发动机负荷和燃料油的量，则可通过内插，根据任意的发动机转速或发动机负荷以及与之对应的燃料油的量算出含水率。

例如，在图2中，若发动机转速或发动机负荷为a，此时的燃料油的量为b，则判断b位于发动机转速或发动机负荷为a的情况下的仅通过燃料油运转时的燃料油的量b0和以25％含水率运转时的乳化燃料的量b25之间，还是b位于发动机转速或发动机负荷为a的情况下的以25％含水率运转时的乳化燃料的量b25和以50％含水率运转时的乳化燃料的量b50之间。若判断b位于b25和b50之间，则用含水率50％和含水率25％的差乘以(b-b25)/(b50-b25)的值，加上25％，据此，能够算出含水率。

上述计算也可由调速器控制器80进行，也可以做成预先计算各种各样的乳化燃料的量和发动机转速或发动机负荷的组合中的含水率，存储在表格，在输入了乳化燃料的量和发动机转速或发动机负荷时，读出与之对应的含水率的结构。

因为像这样以通过演算算出含水率的方式构成，所以，没有必要设置高价的含水率传感器，也没有必要考虑含水率传感器的耐久性。

以在调速器控制器80中，将像这样进行演算的含水率和从控制部37供给的实际加水率进行比较，在两者的差比预定的值大时，发出警告的方式构成。即，调速器控制器80还作为比较构件发挥功能。例如，使设置在发动机2的控制板(未图示出)上的告知构件，例如显示器801点亮或使警报机802鸣动。也可以在进行该比较时，由温度检测构件，例如温度测定器测定发动机2的排气温度，将该被测定的排气温度作为参考，发出警告。例如，在两者的差比预定的值大时，若排气温度低，则可以判断为向发动机2供给了水，因此，发出表示这种意思的警告，若排气温度高，则可以判断为水少，因此，发出表示这种意思的警告。这些例如因水泵50的故障而产生。

另外，在比较含水率和实际加水率时，因为搅拌器37和喷射泵6位于分离的位置，所以，在搅拌器37的出口侧的实际加水率和喷射泵6的实际加水率之间存在时间延滞。因此，使实际加水率延迟预定的时间，由调速器控制器80与含水率比较。

另外，乳化燃料经循环回路74向搅拌器37循环。因此，存在被算出的实际加水率产生误差的可能性。因此，在调速器控制器80，在实际加水率处于预定的范围内时，根据含水率校正实际加水率。例如，预先算出产生误差前的实际加水率和含水率的比，用实际加水率乘以该比，进行校正。

另外，以在调速器控制器80，将被算出的含水率与预定的上限值比较，在含水率到达了上限值以上时，发出警报的方式构成。该警报也是使设置在上述控制板上的显示器801进行显示，使警报机802发出表示超过了上限值的声音。同时，控制部22根据该警告，控制泵50等，调整水量，避免发动机2的失火。另外，也可以是操作者根据该警告通过手动控制泵50等。

上述含水率的算出在每经过规定时间，就由调速器控制器80算出，算出的含水率被存储在存储构件，例如调速器控制器80所具备的存储器803。根据记录，即，含水率的变迁，算出发动机2中的氮氧化物的降低量。

在上述实施方式中，作为含水率，使用作为水量W相对于燃料油的量F和水量W的百分率的W/(W+F)＊100，但是，作为加水率，也可以使用作为水量W相对于燃料油的量F的百分率的W/F＊100。在这种情况下，若与实际加水率比较，则实际加水率也作为相当于W/F＊100的数据进行演算。

Claims

1.一种乳化燃料供给装置，

是将混合了燃料和水的乳化燃料向发动机供给的乳化燃料供给装置，其特征在于，

具有根据送向上述发动机的上述乳化燃料的量和上述发动机的转速或负荷状态，算出上述乳化燃料的含水率的含水率算出构件。

2.如权利要求1所述的乳化燃料供给装置，其特征在于，比较构件对上述含水率和由上述乳化燃料供给装置算出的送向上述发动机的实际加水率进行比较，在上述含水率和上述实际加水率的差比预定的值大时，告知这种情况。

3.如权利要求1所述的乳化燃料供给装置，其特征在于，在上述含水率达到了预定的上限值时，告知这种情况。

4.如权利要求1所述的乳化燃料供给装置，其特征在于，具有记录上述含水率的变迁的记录构件。