CN110230537A - 燃油混合控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油混合控制系统，包括燃油混合器，燃油混合器连接有第一燃油输入管、第二燃油输入管以及燃油输出管；其中，第一燃油输入管上设置有第一控制阀，第二燃油输入管上设置有第二控制阀，燃油输出管上设置有第三控制阀；燃油混合控制系统还包括用于控制第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀的控制单元。其中，所述燃油混合器包括：燃油预混装置，燃油预混装置具有第一燃油输入口、第二燃油输入口以及燃油输出口；燃油均混装置，燃油均混装置具有燃油入口和燃油出口。本发明提供的燃油混合控制系统可以使得燃油充分混合，而且可以实现发动机边工作边进行混合燃油的制备，避免先制备混合燃油容易导致混合燃油浪费的问题。

Description

燃油混合控制系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种燃油混合控制系统。

背景技术

目前，受制于石油储量有限及产能不足，我国对进口石油的依存度逐年 提升以满足本国日益增长的石油需求。因此，很大程度上，我国石油供给是 否稳定取决于国际形势，能源安全问题尤为突出。

我国煤多油少，以煤制油一方面可解决煤产能过剩问题，另一方面可缓 解石油短缺问题，已成为我国重要的能源战略之一。

煤制油(Coal-to-liquids,CTL)是以煤炭为原料，通过化学加工过程生 产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术 路线，可广泛运用于现有的柴油机上。煤直接液化柴油是通过将煤在高温高 压条件下，催化加氢直接液化合成的液态烃类燃料，并脱除硫、氮、氧等原 子；具有对煤种类适应性差，反应及操作条件苛刻，产出燃油的芳烃、硫和 氮等杂质含量高，十六烷值低的特点。煤间接液化柴油首先把煤气化，再通 过费托合成转化为烃类燃料；具有十六烷值高、H/C含量较高、低硫和低芳 烃以及能和普通柴油以任意比例互溶等特性。两种燃料(煤直接液化柴油和 间接液化柴油)可任意比例互溶，因此可将两种燃料混合后得到的混合燃料 用于柴油机的运行，以充分利用两种燃料物性互补特性。

为了得到混合燃料，现有的方法是专门设立一个混合油箱，根据需要的 混合燃油的量，将两种燃料放入混合油箱并通过混合油箱内部的搅拌棒将其 搅拌混合后，然后再将混合燃油输送到柴油机及其高压系统中。但是，这种 方法存在的问题是：混合油箱中仅通过搅拌棒的旋转作用不足以实现两种燃 料的均匀混合，而且每次发动机实验后混合油箱会剩余大量混合燃油，若混 合燃油放置时间过长，则其理化性质不满足下次发动机实验的要求，需清理 作废，从而造成大量燃油的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在中首先通过混合油箱将混合燃 油制备完毕后，再将混合燃油输送到发动机系统存在会剩余燃油，导致容易 造成大量燃油浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种燃油混合控制系统，所述燃 油混合控制系统包括燃油混合器，所述燃油混合器连接有用于输入第一燃油 的第一燃油输入管、用于输入第二燃油的第二燃油输入管以及用于连接发动 机系统以向发动机系统输送混合燃油的燃油输出管；

其中，所述第一燃油输入管上设置有控制管路通断的第一控制阀，所述 第二燃油输入管上设置有控制管路通断的第二控制阀，所述燃油输出管上设 置有用于控制管路通断的第三控制阀；所述燃油混合控制系统还包括用于控 制所述第一控制阀、所述第二控制阀及所述第三控制阀的控制单元；

其中，所述燃油混合器包括：

燃油预混装置，所述燃油预混装置具有连接所述第一燃油输入管的第一 燃油输入口、连接所述第二燃油输入管的第二燃油输入口以及燃油输出口；

燃油均混装置，所述燃油均混装置具有连接所述燃油预混装置的燃油输 出口的燃油入口和连接所述燃油输出管的燃油出口。

优选地，所述燃油混合控制系统还包括回油箱，所述燃油混合器与所述 回油箱之间可通断地连接。

优选地，所述回油箱通过第一回油管路连接至所述第三控制阀；

所述第三控制阀为能够控制所述燃油混合器与所述发动机系统之间的 通断以及所述燃油混合器与所述回油箱之间的通断的两位三通电磁阀。

优选地，所述发动机系统与所述回油箱之间通过第二回油管路连接，所 述第二回油管路上设置有由所述控制单元控制的第四控制阀。

优选地，所述燃油预混装置包括外层管道和位于所述外层管道内的内层 管道；

其中，所述内层管道的入口形成所述第一燃油输入口，所述内层管道的 远离所述入口的末端封闭且管壁上设置有通孔；

所述外层管道的管壁与所述内层管道的管壁之间的入口部分形成所述 第二燃油输入口，所述外层管道的远离所述第二燃油输入口的末端形成所述 燃油输出口。

优选地，所外层管道的管壁与所述内层管道的管壁之间形成位于所述内 层管道上方的上侧空间以及位于所述内层管道下方的下侧空间，所述第二燃 油输入口包括所述上侧空间的上侧入口和所述下侧空间的下侧入口；

所述第二燃油输入管包括输入总管以及从所述输入总管分支的第一支 管和第二支管，所述第一支管与所述上侧入口连接，所述第二支管与所述下 侧入口连接。

优选地，所述燃油均混装置包括具有混合空腔的壳体、由电机驱动的转 轴以及在所述混合空腔内能够由所述转轴带动转动的叶轮；其中，所述燃油 入口和所述燃油出口分别设置在所述壳体上并与所述混合空腔连通。

优选地，所述混合空腔为围绕所述转轴的圆环状空腔。

优选地，所述圆环状空腔的内壁设置有在径向方向形成阶梯的阶梯状结 构。

本发明提供的燃油混合控制系统通过两级混合，可以实现燃油的充分混 合，而且通过控制单元来控制各个控制阀从而将混合燃油实时地输送到发动 机系统，而无需专门设置一个混合油箱，这样不仅实现了装置的简化，还可 实现发动机边工作边进行混合燃油的制备，避免了因发动机停机后混合油箱 内剩余燃油在下次发动机运行时出现分层而废弃，导致的大量混合燃油的浪 费。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的燃油混合控制系统的结构示意图；

图2为根据本发明的另一个实施方式的燃油混合控制系统的结构示意图；

图3为根据本发明的一个实施方式中燃油混合器的结构示意图。

附图标记说明

1-燃油混合器；11-燃油预混装置；111-内层管道；112-外层管道；113- 第一燃油输入口；114-第二燃油输入口；115-燃油输出口；12-燃油均混装 置；121-壳体；122-叶轮；123-转轴；124-轴承；125-阶梯状结构；126-燃油 入口；127-燃油出口；2-第一燃油装置；3-第二燃油装置；4-回油箱；5-第一 控制阀；6-第二控制阀；7-第三控制阀；8-第一燃油输入管；9-第二燃油输 入管；91-输入总管；92-第一支管；93-第二支管；10-燃油输出管；11-第一 回油管；12-控制单元；13-发动机系统；14-第二回油管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中 的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、、“上”、“下”、“左”、 “右”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮 廓的内、外。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本发明提供一种燃油混合控制系统，如图1所示，该燃油混合控制系统 包括燃油混合器1，所述燃油混合器1连接有用于输入第一燃油的第一燃油 输入管8、用于输入第二燃油的第二燃油输入管9以及用于连接发动机系统 13以向发动机系统13输送混合燃油的燃油输出管10；

其中，所述第一燃油输入管8上设置有控制管路通断的第一控制阀5， 所述第二燃油输入管9上设置有控制管路通断的第二控制阀6，所述燃油输 出管10上设置有用于控制管路通断的第三控制阀7；所述燃油混合控制系统 还包括用于控制所述第一控制阀5、所述第二控制阀6及所述第三控制阀7 的控制单元12。

其中，所述燃油混合器1包括燃油预混装置11和燃油均混装置12；所 述燃油预混装置11具有连接所述第一燃油输入管8的第一燃油输入口113、 连接所述第二燃油输入管9的第二燃油输入口114以及燃油输出口115；所 述燃油均混装置12具有连接所述燃油预混装置11的燃油输出口115的燃油 入口126和连接所述燃油输出管10的燃油出口127。

该发动机在工作时，控制单元12通过控制第一控制阀5、第二控制阀6 和第三控制阀7，使得第一燃油输入管8从第一燃油装置2向燃油预混装置11输入第一燃油，第二燃油输入管9从第二燃油装置3向燃油预混装置11 输入第二燃油，第一燃油和第二燃油在燃油预混装置11内混合后进入燃油 均混装置12，然后通过燃油输出管10输送至发动机系统13。本发明提供的 燃油混合控制系统通过燃油预混装置11和燃油均混装置12的两级混合，可 以使得燃油充分混合；该系统通过控制单元12来控制各个控制阀从而将混 合燃油实时地输送到发动机系统13(该发动机系统13优选为柴油机及其高 压共轨系统)，而无需专门设置一个混合油箱(先在混合油箱中制备好混合 燃油后再发送至发动机系统)，这样可以实现发动机边工作边进行混合燃油 的制备，不仅简化了装置，节省混合油箱的放置空间，而且还避免了因发动 机停机后混合油箱内剩余燃油在下次发动机运行时出现分层而废弃，导致的 大量混合燃油的浪费。

在本发明的一个优选实施方式中，如图1所示，该燃油混合控制系统还 包括回油箱4，所述燃油混合器1与所述回油箱4之间可通断地连接。在发 动机停止运行时，燃油混合器1内剩余的燃油可以流入到回油箱4内。

具体的，所述回油箱4通过第一回油管路11连接至所述第三控制阀7；

所述第三控制阀7为能够控制燃油混合器1与发动机系统13之间的通 断以及所述燃油混合器1与所述回油箱4之间的通断的两位三通电磁阀。

在发动机运行时，控制单元12控制第三控制阀7使得燃油混合器1与 发动机系统13之间连通，从而燃油混合器1内的燃油能够输送至发动机系 统13；在发动机系统13停止运行时，控制单元12控制第三控制阀7使得燃 油混合器1与所述回油箱4之间连通，从而燃油混合器1内剩余的燃油能够 流回到回油箱4中。

在本发明的另一优选实施方式中，如图2所示，所述发动机系统13与 回油箱4之间通过第二回油管路14连接，第二回油管路14上设置有由所述 控制单元12控制的第四控制阀(图中未显示)。为了保证柴油机及高压共轨 系中回油设备的正常运行，控制单元可以打开第二回油管路14使发动机系 统13内部的燃油回油到回油箱4中。在试验阶段，设置回油箱4可以在每 次特定燃油的发动机试验完成后，能够及时收集在燃油混合器1和发动机系统13内剩余的燃油，这样既能节约燃油，另一方面还能够减少对下次不同 的发动机试验的干扰。

下面具体描述该燃油混合控制系统优选使用的燃油混合器1。

在优选实施方式中，如图3所示，所述燃油混合器1包括燃油预混装置 11和燃油均混装置12。

如图3所示，燃油预混装置11具有第一燃油输入口113、第二燃油输入 口114以及燃油输出口115；其中第一燃油输入口113与第一燃油输入管8 连接，第二燃油输入口114与第二燃油输入管9连接，燃油输出口115与燃 油均混装置12连接；

所述燃油均混装置12具有燃油入口126和燃油出口127，燃油预混装置 11的燃油输出口115与燃油均混装置12的燃油入口126可以通过螺纹连接， 并进行密封；燃油出口127用于输出混合好的燃油。

进一步的，所述燃油预混装置11包括外层管道112和位于所述外层管 道内112的内层管道111；

其中，所述内层管道111的入口形成所述第一燃油输入口113，所述内 层管道111的远离所述入口的末端封闭且管壁上设置有通孔；

所外层管道112的管壁与所述内层管道111的管壁之间的入口部分形成 所述第二燃油输入口114，所述外层管道112的远离所述第二燃油输入口114 的末端形成所述燃油输出口115。

优选地，如图3所示，所述外层管道112的管壁与所述内层管道111的 管壁之间形成位于内层管道111上方的上侧空间以及位于内层管道111下方 的下侧空间，第二燃油输入口113包括所述上侧空间的上侧入口和所述下侧 空间的下侧入口。

如图1所示，第二燃油输入管9包括输入总管91以及从所述输入总管 91分支的第一支管92和第二支管93，所述第一支管92与所述上侧入口连 接，第二支管93与所述下侧入口连接。

第一燃油从第一燃油装置2经过第一燃油输入管8输送到燃油预混装置 11的第一燃油输入口113，第二燃油从第二燃油装置3依次通过输入总管91、 第一支管92和第二支管93分别进入到第二燃油输入口114的上侧入口和下 侧入口，内层管道111的第一燃油从管壁上的通孔进入到外层管道112以与 外层管道112内的第二燃油混合，混合后的燃油从燃油输出口115输送到燃 油均混装置12的燃油入口126，在燃油均混装置12内进一步混合。

本实施方式中，所述燃油均混装置12包括具有混合空腔的壳体121、由 电机驱动的转轴123以及在所述混合空腔内能够由所述转轴123带动转动的 叶轮122，以通过叶轮122的转动度混合空腔内的燃油进行混合；其中，转 轴123的两端分别由轴承124支撑；所述燃油入口126和所述燃油出口127 分别设置在所述壳体121上且与所述混合空腔连通。

优选地，所述混合空腔为围绕所述转轴123的圆环状空腔。

由于发动机的启动较快，燃油混合器1的燃油必须保证在短时间内实现 迅速的均匀混合，为使得混合空腔内的燃油能够迅速混合均匀，优选地，所 述圆环状空腔的内壁设置有在径向方向形成阶梯的阶梯状结构125。如图3 所示，该圆环状空腔在径向方向上从内向外的宽度(轴向宽度)呈阶梯状加 宽。通过设置阶梯状结构125，可以加速燃油的混合速度，另一方面还可以 增大燃油的接触面积，从而利于增大散热量，保证混合燃油的温度在混合过 程中保持稳定。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单 变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要 的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组 合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃油混合控制系统，其特征在于，所述燃油混合控制系统包括燃油混合器(1)，所述燃油混合器(1)连接有用于输入第一燃油的第一燃油输入管(8)、用于输入第二燃油的第二燃油输入管(9)以及用于连接发动机系统(13)以向发动机系统(13)输送混合燃油的燃油输出管(10)；

其中，所述第一燃油输入管(8)上设置有控制管路通断的第一控制阀(5)，所述第二燃油输入管(9)上设置有控制管路通断的第二控制阀(6)，所述燃油输出管(10)上设置有用于控制管路通断的第三控制阀(7)，所述燃油混合控制系统还包括用于控制所述第一控制阀(5)、所述第二控制阀(6)及所述第三控制阀(7)的控制单元(12)；

其中，所述燃油混合器(1)包括：

燃油预混装置(11)，所述燃油预混装置(11)具有连接所述第一燃油输入管(8)的第一燃油输入口(113)、连接所述第二燃油输入管(9)的第二燃油输入口(114)以及燃油输出口(115)；

燃油均混装置(12)，所述燃油均混装置(12)具有连接所述燃油预混装置(11)的燃油输出口(115)的燃油入口(126)和连接所述燃油输出管(10)的燃油出口(127)。

2.根据权利要求1所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述燃油混合控制系统还包括回油箱(4)，所述燃油混合器(1)与所述回油箱(4)之间可通断地连接。

3.根据权利要求2所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述回油箱通过第一回油管路(11)连接至所述第三控制阀(7)；

所述第三控制阀(7)为能够控制所述燃油混合器(1)与所述发动机系统(13)之间的通断以及所述燃油混合器(1)与所述回油箱(4)之间的通断的两位三通电磁阀。

4.根据权利要求2所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述发动机系统(13)与所述回油箱(4)之间通过第二回油管路(14)连接，所述第二回油管路(14)上设置有由所述控制单元(12)控制的第四控制阀。

5.根据权利要1-4中任意一项所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述燃油预混装置(11)包括外层管道(112)和位于所述外层管道内(112)的内层管道(111)；

其中，所述内层管道(111)的入口形成所述第一燃油输入口(113)，所述内层管道(111)的远离所述入口的末端封闭且管壁上设置有通孔；

所述外层管道(112)的管壁与所述内层管道(111)的管壁之间的入口部分形成所述第二燃油输入口(114)，所述外层管道(112)的远离所述第二燃油输入口(114)的末端形成所述燃油输出口(115)。

6.根据权利要求5所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所外层管道(112)的管壁与所述内层管道(111)的管壁之间形成位于所述内层管道(111)上方的上侧空间以及位于所述内层管道(111)下方的下侧空间，所述第二燃油输入口(113)包括所述上侧空间的上侧入口和所述下侧空间的下侧入口；

所述第二燃油输入管(9)包括输入总管(91)以及从所述输入总管(91)分支的第一支管(92)和第二支管(93)，所述第一支管(92)与所述上侧入口连接，所述第二支管(93)与所述下侧入口连接。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述燃油均混装置(12)包括具有混合空腔的壳体(121)、由电机驱动的转轴(123)以及在所述混合空腔内能够由所述转轴(123)带动转动的叶轮(122)；其中，所述燃油入口(126)和所述燃油出口(127)分别设置在所述壳体(121)上并与所述混合空腔连通。

8.根据权利要求7所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述混合空腔为围绕所述转轴(123)的圆环状空腔。

9.根据权利要求8所述的燃油混合控制系统，其特征在于，所述圆环状空腔的内壁设置有在径向方向形成阶梯的阶梯状结构(125)。