CN102562392B - 柴油和二甲醚在线混合供油系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油和二甲醚在线混合供油系统，它包括：柴油油箱、柴油油泵、混合腔、喷油器、电控单元、二甲醚高速电磁阀、二甲醚增压泵和二甲醚罐；柴油油箱和柴油油泵组成柴油供油油路，二甲醚罐、二甲醚增压泵和二甲醚高速电磁阀组成二甲醚供油油路，柴油供油油路和二甲醚供油油路分别与混合腔连接，混合腔再与喷油器连接；二甲醚在柴油两次喷油之间通过二甲醚高速电磁阀进入混合腔与柴油混合；本发明在柴油机原有的泵-管-嘴喷射系统上使柴油和二甲醚混合，可以根据发动机工况变化，实时调节柴油和二甲醚的混合比来改善柴油机的燃烧，从而提高柴油机的燃烧效率和降低排放。
Description
技术领域
本发明属于汽车、内燃机等动力机械领域，尤其涉及一种柴油和二甲醚在线混合供油系统。
背景技术
压燃式发动机一般使用柴油作为燃料，由于其热效率高，一直受到人们的高度重视。但它排放的有害碳烟和氮氧化合物很高，人们采取很多技术措施来降低其排放，但很难同时将它们降低。二甲醚作为一种新兴的清洁代用燃料，有很高的十六烷值，其分子结构中无C-C键，雾化性能好，在压燃式发动机上燃烧可以大幅降低碳烟排放，有效地降低氮氧化合物的排放和噪声。由于柴油产量大，主导着柴油机的燃料消费，今后在相当长的时间内柴油机主要使用柴油作为燃料。大量的实验表明，在柴油机上使用柴油掺混二甲醚的混合燃料可以有效地降低碳烟和氮氧化合物排放。
近年来，人们开始对柴油和二甲醚的混合燃料作为柴油机燃料进行研究。由于柴油机的喷射系统已发展得比较完善，国内外关于柴油和二甲醚的混合燃料作为柴油机燃料的技术大都是在传统柴油机上对喷射系统进行局部改造。已有技术中，文献“柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的性能与排放研究”（《西安交通大学学报》，2006年第3期，作者：宋清双等）介绍了直喷式柴油机使用柴油和二甲醚混合燃料，采用原发动机的燃烧系统和喷油系统，对燃油箱和低压油路进行了改动，柴油和二甲醚混合燃料事先配制好，装于密封容器内，采用10个大气压左右的氮气对燃油箱加压，使二甲醚始终保持液态。这种方法需要预先配制混合燃料，并且需要将混合燃料油箱压力保持在5个大气压以上以保证二甲醚处于液态，而且不能根据发动机工况变化调节柴油和二甲醚的混合比来实现高效率和低排放。文献“柴油-二甲醚双燃料发动机供给系统的实验研究”（《武汉理工大学学报》，2002年第6期，作者：向小军等）介绍了一种柴油-二甲醚供油系统，在高压油泵前增设燃料混合器，将柴油和二甲醚实时喷入燃料混合器中，燃料混合器内压力保持在5个大气压以上以保证二甲醚处于液态，根据发动机工况来调节柴油和二甲醚进入混合器中的流量来控制混合器中柴油和二甲醚的比例。这种方法需要增设燃料混合器，混合器内压力保持在5个大气压以上以保证二甲醚处于液态，而且柴油-二甲醚混合比的调节存在着一定的滞后性，不能满足发动机工况的快速变化。文献“燃用二甲醚柴油机气道-气缸喷射复合燃烧”（《上海交通大学学报》，2008年第3期，作者：张俊军等）介绍了二甲醚气道-气缸喷射复合燃烧方式，利用二甲醚进气道喷射和柴油缸内直喷，从燃烧的角度出发以期实现发动机在全负荷范围内的高效清洁燃烧。这种方式不能利用二甲醚改善柴油的雾化，并且需要配合其它方式来拓宽发动机工况和降低排放。
发明内容
为了克服现有技术中的不足和缺陷，本发明提供了一种柴油和二甲醚在线混合供油系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种柴油和二甲醚在线混合供油系统，它包括：柴油油箱、柴油过滤器、柴油油泵、高压油管、混合腔、喷油器、喷油器回油管、电控单元、二甲醚高速电磁阀、二甲醚增压泵、二甲醚过滤器和二甲醚罐等；其中，所述柴油油箱和柴油过滤器通过第一连接管相连，柴油过滤器和柴油油泵通过第二连接管相连，高压油管与柴油油泵相连，柴油油箱、柴油过滤器、柴油油泵和柴油高压油管组成柴油供油油路；柴油供油油路与混合腔相通；所述二甲醚罐和二甲醚过滤器通过第五连接管相连，二甲醚过滤器和二甲醚增压泵通过第四连接管相连，二甲醚增压泵和二甲醚高速电磁阀通过第三连接管相连；二甲醚罐、二甲醚过滤器、二甲醚增压泵和二甲醚高速电磁阀组成二甲醚供油油路；二甲醚供油油路与混合腔相通；电控单元与二甲醚高速电磁阀连接；混合腔与喷油器连接；喷油器与喷油器回油管相通。
本发明的有益效果是，本发明柴油和二甲醚在线混合供油系统，在喷油器前增设混合腔，二甲醚在柴油油泵两次供油之间通过二甲醚高速电磁阀进入混合腔与柴油混合，形成混合燃料，并利用二甲醚高速电磁阀来控制二甲醚的流量，从而控制混合燃料的混合比。本发明不需改动柴油机原有供油系统，只需要增加二甲醚供油油路和电控单元就可以实现掺烧比例可调的柴油和二甲醚混合燃料，从而改善柴油机的性能和排放。
附图说明
图1是柴油和二甲醚在线混合原理的示意图。
图2是柴油和二甲醚在线混合供油系统的示意图。
图中，柴油油箱1、第一连接管2、柴油过滤器3、第二连接管4、柴油油泵5、高压油管6、混合腔7、第一连接螺栓8、喷油器9、喷油器回油管10、第二连接螺栓11、电控单元12、连接线13、二甲醚高速电磁阀14、第三连接管15、二甲醚增压泵16、第四连接管17、二甲醚过滤器18、第五连接管19、二甲醚罐20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
本发明柴油和二甲醚在线混合供油系统是在柴油机传统的泵-管-嘴喷射系统基础上增加二甲醚供油系统来实现的。泵-管-嘴喷射系统的柴油高压油管内压力变化曲线如图1所示，在喷油器喷油时，柴油高压油管内的压力较高，而在喷油结束后，在下一喷油开始之前，柴油高压油管内压力一般保持在7MPa左右，因此可以在喷油结束后、下一喷油开始之前的一段时间内向喷油器前的柴油高压油管内喷入一定量的二甲醚，二甲醚进入柴油高压油管内与柴油混合。由于二甲醚沸点很低，混合燃料从喷油器喷入柴油机气缸时产生闪急沸腾，改善柴油雾化。混合燃料中的二甲醚是含氧燃料，有助于柴油的燃烧。同时混合燃料从进入喷油器到喷出所需的时间较短，因此可以根据发动机工况变化，通过控制每循环进入喷油器内的二甲醚量，可以实时调节喷入柴油机缸内的柴油和二甲醚的混合比，以满足发动机不同工况的要求，改善柴油机的热效率和降低柴油机的排放。
如图2所示，本发明柴油和二甲醚在线混合供油系统主要包括：柴油油箱1、柴油过滤器3、柴油油泵5、高压油管6、混合腔7、喷油器9、喷油器回油管10、电控单元12、二甲醚高速电磁阀14、二甲醚增压泵16、二甲醚过滤器18和二甲醚罐20。
柴油油箱1和柴油过滤器3通过第一连接管2相连，柴油过滤器3和柴油油泵5通过第二连接管4相连，高压油管6与柴油油泵5相连，柴油油箱1、柴油过滤器3、柴油油泵5和柴油高压油管6组成柴油供油油路；柴油供油油路与混合腔7相通。
二甲醚罐20和二甲醚过滤器18通过第五连接管19相连，二甲醚过滤器18和二甲醚增压泵16通过第四连接管17相连，二甲醚增压泵16和二甲醚高速电磁阀14通过第三连接管15相连；二甲醚罐20、二甲醚过滤器18、二甲醚增压泵16和二甲醚高速电磁阀14组成二甲醚供油油路；二甲醚供油油路与混合腔7相通。
电控单元12与二甲醚高速电磁阀14连接；混合腔7与喷油器9连接。喷油器9与喷油器回油管10相通。
本发明的工作过程如下：二甲醚高速电磁阀14处于常闭状态，经过二甲醚增压泵16增压后的二甲醚压力保持在20MPa左右，大于柴油机高压油管6中的残压，但小于喷油器9的启喷压力。在喷油器9喷油时，混合腔7内的压力较高，而在喷油结束后，在下一喷油开始之前，混合腔7内压力一般保持在7MPa左右。在此期间，电控单元12根据发动机工况控制二甲醚高速电磁阀14，二甲醚进入混合腔7内与柴油混合，形成混合燃料，混合燃料经过喷油器9喷入柴油机气缸。喷油器9中的回油经过喷油器回油管10与柴油机进气道相通，回油最后进入柴油机气缸燃烧。电控单元12在每个喷油循环中根据发动机工况计算出柴油和二甲醚的最佳混合比，控制二甲醚高速电磁阀14的开启时长，然后在规定的时刻向二甲醚高速电磁阀14发送控制信号。由于二甲醚沸点很低，混合燃料从喷油器9喷入柴油机气缸时产生闪急沸腾，改善柴油雾化；混合燃料中的二甲醚是含氧燃料，有助于柴油的燃烧；混合燃料从进入喷油器9到喷出所需的时间较短，因此可以根据发动机工况变化，通过控制每循环进入喷油器9内的二甲醚量，实时调节喷入柴油机缸内的柴油和二甲醚的混合比，以满足发动机不同工况的要求，从而改善柴油机的热效率和降低柴油机的排放。
Claims (1)
1.一种柴油和二甲醚在线混合供油系统，其特征在于，它主要包括：柴油油箱（1）、柴油过滤器（3）、柴油油泵（5）、高压油管（6）、混合腔（7）、喷油器（9）、喷油器回油管（10）、电控单元（12）、二甲醚高速电磁阀（14）、二甲醚增压泵（16）、二甲醚过滤器（18）和二甲醚罐（20）；其中，所述柴油油箱（1）和柴油过滤器（3）通过第一连接管（2）相连，柴油过滤器（3）和柴油油泵（5）通过第二连接管（4）相连，高压油管（6）与柴油油泵（5）相连，柴油油箱（1）、柴油过滤器（3）、柴油油泵（5）和柴油高压油管（6）组成柴油供油油路；柴油供油油路与混合腔（7）相通；所述二甲醚罐（20）和二甲醚过滤器（18）通过第五连接管（19）相连，二甲醚过滤器（18）和二甲醚增压泵（16）通过第四连接管（17）相连，二甲醚增压泵（16）和二甲醚高速电磁阀（14）通过第三连接管（15）相连；二甲醚罐（20）、二甲醚过滤器（18）、二甲醚增压泵（16）和二甲醚高速电磁阀（14）组成二甲醚供油油路；二甲醚供油油路与混合腔（7）相通；电控单元（12）与二甲醚高速电磁阀（14）连接；混合腔（7）与喷油器（9）连接；喷油器（9）与喷油器回油管（10）相通；所述二甲醚高速电磁阀（14）处于常闭状态，在喷油器（9）喷油间隙，电控单元（12）控制二甲醚高速电磁阀（14）打开，二甲醚进入混合腔（7）内与柴油混合，形成混合燃料，混合燃料经喷油器（9）喷入柴油机气缸。
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