CN107740726A - 一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，包括转子发电机壳体和燃油预热系统；所述转子发电机壳体外壁上设有入油口和出油口，所述转子发电机壳体内壁设有加热通道，所述加热通道两端分别与入油口和出油口连通；所述燃油预热系统的输入端与转子发电机油箱连接，所述燃油预热系统的输出端与入油口连接，用于将转子发电机油箱内的燃料输送到转子发电机壳体内；所述转子发电机壳体上安装喷油嘴，所述喷油嘴通过管路与出油口连接。本发明可以通过发动机电子控制单元ECU的控制，利用发动机运行后的缸壁高温对燃油进行预热，从而克服了在一定工况下燃料雾化和蒸发困难的缺陷，有效地提高了转子发动机的性能。

Description

一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统

技术领域

本发明涉及动力机械领域，尤其涉及一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统。

背景技术

在内燃机的设计领域，决定发动机效率的一个重要因素之一就是缸内的燃油雾化质量。这是因为，只有良好的燃油雾化质量才能给发动机的燃烧行程提供良好的可燃混合气，从而实现发动机缸内燃料的高效燃烧。特别是当柴油、航空煤油、重油等雾化性能较差的燃料应用到发动机上时，燃油的雾化质量对发动机的性能尤为重要。由于这些燃料本身的性质决定了其雾化十分困难，这就导致以柴油、航空煤油、重油等为燃料的发动机的效率较低，极大的限制航空煤油、重油等燃料发动机的发展。这是所有内燃机所面临的共性问题，而对于转子发动机而言，以上问题更加突出。这主要是因为，转子发动机特殊的运动方式使其呈现以下两个特点：1.缸内气流是随着转子转动方向运动的，也就是说燃烧室内部的气流整体上呈单向流动，缸内缺少变化剧烈的涡流和滚流。这种流场形式不利于燃油的快速雾化和扩散。2.转子发动机狭长的燃烧室结构导致燃油喷射后非常容易发生燃油碰壁现象，也就是喷射后的燃油很容易附着在转子的壁面上，而较低的燃油温度很难使这些附着在转子壁面上的燃油快速蒸发。综上所述，对于转子发动机而言，如何提高缸内燃料的雾化和蒸发速度对于发动机性能的提高至关重要。

另一方面，转子发动机是一种旋转活塞式内燃机，它的燃烧室位置固定。也就是说，缸壁一周受热严重的区域是固定的，该部分往往能达到很高的温度，需要风冷或水冷来带走这部分废热。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，可以通过发动机电子控制单元ECU的控制，利用发动机运行后的缸壁高温对燃油进行预热，从而克服了在一定工况下燃料雾化和蒸发困难的缺陷，有效地提高了转子发动机的性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，包括转子发电机壳体和燃油预热系统；所述转子发电机壳体外壁上设有入油口和出油口，所述转子发电机壳体内壁设有加热通道，所述加热通道两端分别与入油口和出油口连通；所述燃油预热系统的输入端与转子发电机油箱连接，所述燃油预热系统的输出端与入油口连接，用于将转子发电机油箱内的燃料输送到转子发电机壳体内；所述转子发电机壳体上安装喷油嘴，所述喷油嘴通过管路与出油口连接。

进一步，所述加热通道在所述转子发电机壳体内壁中呈“S”型或者“U”型。

进一步，所述燃油预热系统包括第一油泵和电子控制单元ECU，所述第一油泵入口与转子发电机油箱通过管路连接，所述第一油泵出口通过入油管与所述入油口连接；所述电子控制单元ECU与第一油泵连接。

进一步，所述燃油预热系统还包括第一流量计，所述入油管上安装第一流量计，用于测量第一油泵出口的流量；所述电子控制单元ECU与第一流量计连接。

进一步，所述燃油预热系统还包括第二泵、第二流量计和温度传感器；所述第二油泵入口与所述转子发电机油箱通过管路连接，所述第二油泵出口通过支管路与出油管连接；所述支管路上安装第二流量计，用于测量第二油泵出口的流量；所述喷油嘴通过出油管与出油口连接；所述温度传感器安装在出油管上，且位于支管路和喷油嘴之间；所述电子控制单元ECU与第二泵、第二流量计和温度传感器连接。

进一步，所述燃油预热系统还包括第二泵、冷却油箱、第二流量计和温度传感器；所述冷却油箱通过支管路与所述转子发电机油箱连接，所述支管路上安装电动阀门；所述出油口通过出油管与冷却油箱连接，所述第二油泵入口与所述冷却油箱通过管路连接，所述第二油泵出口通过管路与喷油嘴连接；所述冷却油箱上设有温度传感器，用于检测冷却油箱温度；所述第二油泵出口与所述喷油嘴之间安装第二流量计，用于检测第二油泵出口的流量；所述电子控制单元ECU与第二泵、第二流量计、温度传感器和电动阀门连接。

进一步，所述冷却油箱上安装液位传感器，用于检测冷却油箱液位。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，可在燃烧前对燃油进行加热，使这些难以挥发的燃油进入燃烧室后快速蒸发，这对混合气的快速形成非常有利，从而实现了柴油、航空煤油、重油等燃料发动机效率的提高。

2.本发明所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，可以针对转子发动机燃烧室位置固定的特点，利用燃油带走燃烧室一侧缸壁内的废热，既加热了燃油使其达到理想的工作温度；又解决了发动机的散热问题，省去了复杂的冷却系统。与废气涡轮增压相类似，做到了能源的最大化利用。

3.本发明所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，油箱上主、副油管的配合使用使得出油温度可以保持在一个理想的数值，且可以根据不同工况、不同燃料灵活调整，避免了燃料过热而可能产生的爆燃等问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明加热通道位置剖视图。

图3为本发明实施例二的结构示意图。

图中：

1-转子发电机壳体；2-三角转子；3-冷却油箱；4-转子发电机油箱；5-第二油泵；6-支管路；7-出油管；8-入油管；9-第一流量计；10-电动阀门；11-第一油泵；12-温度传感器；13-第二流量计；14-加热通道；15-喷油嘴。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，包括转子发电机壳体1和燃油预热系统；所述转子发电机壳体1外壁上设有入油口和出油口，所述转子发电机壳体1内壁设有加热通道14，所述加热通道14两端分别与入油口和出油口连通；所述燃油预热系统的输入端与转子发电机油箱4连接，所述燃油预热系统的输出端与入油口连接，用于将转子发电机油箱内的燃料输送到转子发电机壳体1内；所述转子发电机壳体1上安装喷油嘴15，所述喷油嘴15通过管路与出油口连接。

所述加热通道14在所述转子发电机壳体1内壁中呈“S”型或者“U”型。为了增强加热效果，需要尽可能多的增加燃油与缸壁的接触面积，这就需要根据发动机实际机型设计相应的管道铺设方法，如竖“U”型或横“S”型。需要注意的是，油道的铺设需要避开同样安装在燃烧室一侧缸壁上的喷嘴以及火花塞。

实施例1，所述燃油预热系统包括第一油泵11和电子控制单元ECU，所述第一油泵11入口与转子发电机油箱4通过管路连接，所述第一油泵11出口通过入油管8与所述入油口连接；所述电子控制单元ECU与第一油泵11连接。所述燃油预热系统还包括第一流量计9，所述入油管8上安装第一流量计9，用于测量第一油泵11出口的流量；所述电子控制单元ECU与第一流量计9连接。所述燃油预热系统还包括第二泵5、第二流量计13和温度传感器12；所述第二油泵5入口与所述转子发电机油箱4通过管路连接，所述第二油泵5出口通过支管路6与出油管7连接；所述支管路6上安装第二流量计13，用于测量第二油泵5出口的流量；所述喷油嘴15通过出油管7与出油口连接；所述温度传感器12安装在出油管7上，且位于支管路6和喷油嘴15之间；所述电子控制单元ECU与第二泵5、第二流量计13和温度传感器12连接。

工作原理：系统工作时，即三角转子2在转子发电机壳体1内部爆燃工作；电子控制单元ECU按照设定的流量，控制第一油泵11按照设定的流量输出，第一流量计9用于检测第一油泵11出口流量，反馈信号给ECU，形成闭环控制。燃油由入油管8进入加热通道14，燃料的燃烧过程中使得转子发电机壳体1温度升高，利用较高温度转子发电机壳体1将加热通道14内的燃料加热。由出油管7进入喷油嘴15。由于燃油的温度不是越高越好，过高的燃油温度容易引发爆燃等问题，故所述温度传感器12安装在出油管7上，且位于支管路6和喷油嘴15之间；当出油管7内燃料温度过高，则电子控制单元ECU控制第二泵5工作，将未加热的燃料通过支管路6与高温燃料混合，达到降低温度效果。

由于用支管路6降温的效果不是最理想，故如图3所述为本发明的实施例2，所述燃油预热系统包括第一油泵11和电子控制单元ECU，所述第一油泵11入口与转子发电机油箱4通过管路连接，所述第一油泵11出口通过入油管8与所述入油口连接；所述电子控制单元ECU与第一油泵11连接。所述燃油预热系统还包括第一流量计9，所述入油管8上安装第一流量计9，用于测量第一油泵11出口的流量；所述电子控制单元ECU与第一流量计9连接。所述燃油预热系统还包括第二泵5、冷却油箱3、第二流量计13和温度传感器12；所述冷却油箱3通过支管路6与所述转子发电机油箱4连接，所述支管路6上安装电动阀门10；所述出油口通过出油管7与冷却油箱3连接，所述第二油泵5入口与所述冷却油箱3通过管路连接，所述第二油泵5出口通过管路与喷油嘴15连接；所述冷却油箱3上设有温度传感器12，用于检测冷却油箱3温度；所述第二油泵5出口与所述喷油嘴15之间安装第二流量计13，用于检测第二油泵5出口的流量；所述电子控制单元ECU与第二泵5、第二流量计13、温度传感器12和电动阀门10连接。

工作原理：通过第一油泵11将加热后的燃料存放在冷却油箱3中，当温度传感器12高于设定值，所述电子控制单元ECU控制电动阀门10打开，未加热燃料通过自重或者其他方式进入冷却油箱3。电子控制单元ECU控制第二油泵5将冷却油箱3的燃料输送给喷油嘴15。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，包括转子发电机壳体(1)和燃油预热系统；所述转子发电机壳体(1)外壁上设有入油口和出油口，所述转子发电机壳体(1)内壁设有加热通道(14)，所述加热通道(14)两端分别与入油口和出油口连通；

所述燃油预热系统的输入端与转子发电机油箱(4)连接，所述燃油预热系统的输出端与入油口连接，用于将转子发电机油箱内的燃料输送到转子发电机壳体(1)内；

所述转子发电机壳体(1)上安装喷油嘴(15)，所述喷油嘴(15)通过管路与出油口连接。

2.根据权利要求1所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述加热通道(14)在所述转子发电机壳体(1)内壁中呈“S”型或者“U”型。

3.根据权利要求1所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述燃油预热系统包括第一油泵(11)和电子控制单元ECU，所述第一油泵(11)入口与转子发电机油箱(4)通过管路连接，所述第一油泵(11)出口通过入油管(8)与所述入油口连接；所述电子控制单元ECU与第一油泵(11)连接。

4.根据权利要求3所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述燃油预热系统还包括第一流量计(9)，所述入油管(8)上安装第一流量计(9)，用于测量第一油泵(11)出口的流量；所述电子控制单元ECU与第一流量计(9)连接。

5.根据权利要求4所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述燃油预热系统还包括第二泵(5)、第二流量计(13)和温度传感器(12)；所述第二油泵(5)入口与所述转子发电机油箱(4)通过管路连接，所述第二油泵(5)出口通过支管路(6)与出油管(7)连接；所述支管路(6)上安装第二流量计(13)，用于测量第二油泵(5)出口的流量；所述喷油嘴(15)通过出油管(7)与出油口连接；所述温度传感器(12)安装在出油管(7)上，且位于支管路(6)和喷油嘴(15)之间；所述电子控制单元ECU与第二泵(5)、第二流量计(13)和温度传感器(12)连接。

6.根据权利要求4所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述燃油预热系统还包括第二泵(5)、冷却油箱(3)、第二流量计(13)和温度传感器(12)；所述冷却油箱(3)通过支管路(6)与所述转子发电机油箱(4)连接，所述支管路(6)上安装电动阀门(10)；所述出油口通过出油管(7)与冷却油箱(3)连接，所述第二油泵(5)入口与所述冷却油箱(3)通过管路连接，所述第二油泵(5)出口通过管路与喷油嘴(15)连接；所述冷却油箱(3)上设有温度传感器(12)，用于检测冷却油箱(3)温度；所述第二油泵(5)出口与所述喷油嘴(15)之间安装第二流量计(13)，用于检测第二油泵(5)出口的流量；所述电子控制单元ECU与第二泵(5)、第二流量计(13)、温度传感器(12)和电动阀门(10)连接。

7.根据权利要求6所述的利用转子发动机缸壁余热的燃油预热系统，其特征在于，所述冷却油箱(3)上安装液位传感器，用于检测冷却油箱(3)液位。