CN111365110B - 一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法，水套排气管总成包括设置有排气进、出口，冷却水进、出口，水温传感器的壳体；壳体与其内的排气管之间冷却水通道，冷却水通道内置混合油管；燃油供给系统包括括控制单元、混合油预处理供给单元、标准油供给单元、GPS定位单元和水套排气管总成；控制单元基于GPS定位单元传送的位置信息，控制混合油预处理供给单元提供混合油或控制标准油供给单元提供标准油；混合油管串接在混合油预处理供给单元中。方法是基于燃油供给系统的一种实施方法，本发明即可达到利用发动机自身热量实现混合油的加热预处理，及燃油自动切换的目的，提高了自动化程度，降低了用电成本。

Description

一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法。

背景技术

基于日益严格的排放法规以及运行成本，船用柴油发动机一般仅排放控制区(近海或港口靠岸)行驶时使用标准油，在非排放控制区(公海)正常行驶时使用混合油；而排放控制区与非排放区燃油通常依靠人工进行切换，自动化程度底。

混合油价格相对于标准油低很多，可降低燃料成本，但由于高粘度，高杂质等特点，导致船用发动机即使在非排放控制区也无法直接使用，需要经过预先处理。现有的混合油处理手段主要是利用单独的电加热器(功率较大)对燃油进行加热，将温度提高至50摄氏度左右，滤清后进人发动机。但是在船舶上长时间使用电加热器不安全，且用电成本高。

众所周知，发动机排气温度较高，通常需要利用发动机冷却水进行冷却降温后再进入增压器使用；但是如何利用发动机自身排气热量实现混合油的加热预处理以降低用电成本是目前亟需研究的课题。

鉴于此，亟需针对现有技术进行改进，研发一种能将排气热量传递给混合油的水套排气管总成；以及能实现标准油、混合油自动切换，并可借助水套排气管总成实现混合油加热预处理的燃油供给系统及方法。

发明内容

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本发明解决的技术问题是，提供了一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法，以达到利用发动机自身排气热量实现混合油的加热预处理，以及标准油、混合油自动切换的目的。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种水套排气管总成，包括壳体，所述壳体上设置有排气进口和排气出口，所述壳体内集成有连通所述排气进口和所述排气出口的排气管，所述壳体与所述排气管之间形成封闭的冷却水通道，所述壳体上设有与所述冷却水通道相连通的冷却水进口和冷却水出口；所述冷却水通道内设置有混合油管，所述混合油管两端均穿出所述壳体外；所述壳体上设置于用于检测所述冷却水通道内冷却水温度的水温传感器。

进一步，所述混合油管包括本体和设置于所述本体上的散热翅片，所述本体为直线形、波浪形或螺旋形。

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例提供一种发动机燃油供给系统，包括控制单元、混合油预处理供给单元、标准油供给单元、GPS定位单元和上述的水套排气管总成；

所述控制单元基于所述GPS定位单元传送的位置信息，控制所述混合油预处理供给单元为发动机燃油系统提供混合油或控制所述标准油供给单元为发动机燃油系统提供标准油；

所述水温传感器与所述控制单元电连接；所述混合油管串接在所述混合油预处理供给单元中，冷却水的温度可对流经所述混合油管的所述混合油进行加热预处理。

进一步，所述混合油预处理供给单元和所述标准油供给单元借助第一切换控制阀与所述发动机燃油系统连通；所述第一切换控制阀与所述控制单元电连接，用于控制所述发动机燃油系统与所述混合油预处理供给单元连通或与所述标准油供给单元连通。

进一步，所述混合油预处理供给单元包括混合油供给泵、与所述混合油供给泵连通的混合油总管路、借助第二切换控制阀与所述混合油总管路连接的混合油预处理支路和混合油电加热支路以及与所述第一切换控制阀连接的混合油滤清器；

所述第二切换控制阀用于控制所述混合油总管路与所述混合油预处理支路或与所述混合油电加热支路导通；所述混合油预处理支路和所述混合油电加热支路均与所述混合油滤清器连通；

所述混合油管串接在所述混合油预处理支路上，所述混合油电加热支路上串接有电加热器；所述第二切换控制阀和所述电加热器均与所述控制单元电连接。

进一步，所述混合油预处理供给单元还包括节温器；所述节温器的进水口和一个出水口串接在所述混合油管下游的所述混合油预处理支路上，所述节温器的另一个出水口通过旁通加热管路与所述电加热器连接；

所述旁通加热管路上设置有流量仪，所述流量仪与所述控制单元电连接。

进一步，所述混合油预处理供给单元还包括第一单向阀和第二单向阀；

所述第一单向阀设置于所述节温器和所述流量仪之间的所述旁通加热管路上，所述第二单向阀设置于所述混合油滤清器与所述第一切换控制阀之间的管路上。

进一步，所述标准油供给单元包括标准油供给泵和连接在所述准油供给泵和所述第一切换控制阀之间的标准油管路。

进一步，所述第一切换控制阀和所述第二切换控制阀均为二位三通电液换向阀；

所述第一切换控制阀的出端口与所述发动机燃油系统连接，两个进端口分别与所述标准油管路和所述混合油滤清器连接；

所述第二切换控制阀的进端口与所述混合油总管路连接，两个出端口分别与所述混合油预处理支路和所述混合油电加热支路连接。

为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供一种发动机燃油供给方法，使用上述的发动机燃油供给系统，所述供给方法包括以下步骤：

S1、所述控制单元实时获取所述GPS定位单元传送的位置信息，当判定进入排放控制区时执行标准油供给步骤S2，判定进入非排放控制区时执行混合油供给步骤S3；

S2、所述控制单元控制所述混合油供给泵关闭，同时控制所述第一切换控制阀使所述标准油管路与所述发动机燃油系统连通、所述标准油供给泵启动，开始标准油的供给；

S3、所述控制单元控制所述标准油供给泵关闭，同时控制所述第一切换控制阀使所述混合油滤清器与所述发动机燃油系统连通、所述混合油供给泵启动；

同时，所述控制单元比较预设温度和基于所述水温传感器获得的冷却水实际温度，当冷却水实际温度低于所述预设温度时，执行混合油电加热供给步骤；否则，执行混合油预处理供给步骤。

进一步，所述混合油电加热供给步骤包括：

所述控制单元控制所述第二切换控制阀使所述混合油总管路与所述混合油电加热支路导通，同时控制所述电加热器工作。

进一步，所述混合油预处理供给步骤包括：

所述控制单元控制所述第二切换控制阀使所述混合油总管路与所述混合油预处理支路导通；

同时，所述控制单元比较流经所述旁通加热管路的预设流量和基于所述流量仪获得的实际流量，当实际流量大于所述预设流量时，控制所述电加热器工作；否则，所述电加热器不工作。

由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：

本发明一种水套排气管总成、发动机燃油供给系统及方法，其中水套排气管总成包括设置于冷却水通道内设置有混合油管和设置于壳体上设置于用于检测冷却水通道内冷却水温度的水温传感器。冷却水通道内的冷却水与排气进行热量交换后，又与混合油管里的混合油进行热量交换，混合油受热升温为燃油供给提供了保障；可实现发动机自身排气热量的充分利用。

发动机燃油供给系统包括控制单元、混合油预处理供给单元、标准油供给单元、GPS定位单元和上述水套排气管总成；控制单元基于GPS定位单元传送的位置信息，控制混合油预处理供给单元为发动机燃油系统提供混合油或控制标准油供给单元为发动机燃油系统提供标准油；混合油管串接在混合油预处理供给单元中。该发动机燃油供给系统可实现标准油、混合油自动切换，并可借助水套排气管总成实现混合油加热预处理，提高了自动化程度，同时降低了用电成本。发动机燃油供给方法是基于发动机燃油供给系统实施的。

总之，包含水套排气管总成的发动机燃油供给系统及燃油供给方法，可以达到利用发动机自身排气热量实现混合油的加热预处理，以及标准油、混合油自动切换的目的，提高了自动化程度，同时降低了用电成本。

附图说明

图1是本发明水套排气管总成的结构示意图；

图2是图1中A-A向的剖视图；

图3是图1中B-B向的剖视图；

图4是本发明水套排气管总成另一状态下的结构示意图；

图5是本发明水套排气管总成另一状态下的结构示意图；

图6是图5中C-C向的剖视图；

图7是本发明发动机燃油供给系统第一种实施例的结构原理框图；

图8是本发明发动机燃油供给系统第二种实施例的结构原理框图；

图9是图8中燃油供给管路的原理框图；

图10是本发明发动机燃油供给方法的流程图；

图中，1-水套排气管总成，11-壳体，111-排气进口，112-排气出口，113-冷却水进口，114-冷却水出口，12-排气管，13-冷却水通道，14-混合油管，15-水温传感器，2-控制单元，3-GPS定位单元，4-混合油预处理供给单元，41-混合油供给泵，42-混合油总管路，43-第二切换控制阀，44-混合油预处理支路，441-节温器，442-旁通加热管路，443-流量仪，45-混合油电加热支路，451-电加热器，46-混合油滤清器，47-第一单向阀，48-第二单向阀，5-第一切换控制阀，6-标准油供给单元，61-标准油供给泵，62-标准油管路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

由图1至图6共同所示，本实施例一种水套排气管总成，包括壳体11，壳体11上设置有排气进口111和排气出口112，壳体11内集成有连通排气进口111和排气出口112的排气管12，壳体11与排气管12之间形成封闭的冷却水通道13，壳体11上设有与冷却水通道13相连通的冷却水进口113和冷却水出口114；冷却水通道13内设置有混合油管14，混合油管14两端均穿出壳体11外；壳体11上设置于用于检测冷却水通道13内冷却水温度的水温传感器15。

排气进口111与气缸(6个)数量相同，与气缸的出气口连通，排气出口112与增压器连接；冷却水进口113与发动机的冷却水出水端连接，冷却水出口与发动机的冷却水进水端连接。排气管12包括排气进口111一一对应的多个排气歧管和与多个排气歧管均连通的排气总管，排气总管中间内设置有第一隔板，排气出口112上设有与第一隔板对应的第二隔板；第一隔板将排气总管分隔为两个汇总腔，第二隔板将排气出口112分隔为两个出气部；前三个气缸的排气经相应排气进口111进入第一个汇总腔汇总后经一个出气部排出；后三个气缸的排气经相应排气进口111进入第二个汇总腔汇总后经另一个出气部排出。第一隔板对应的第二隔板的设置可以防止排气汇总时的流窜，可确保排气顺利排出。

其中，混合油管14包括直线形、波浪形或者螺旋形的本体，本体上设置有散热翅片。

冷却水通道13内的冷却水包覆排气管12和混合油管14，冷却水先与排气管12进行热交换后升温，再与混合油管14进行热交换，使混合油管14内的混合油升温。充分利用了发动机自身排气热量。

实施例二：

由图7所示，本实施例公开了一种发动机燃油供给系统，包括控制单元2(主要包括可编程PLC控制器)、混合油预处理供给单元4、标准油供给单元5、GPS定位单元3和上述水套排气管总成1。控制单元2基于GPS定位单元3传送的位置信息，对是否进入排放控制区进行判断，进而控制混合油预处理供给单元4为发动机燃油系统提供混合油(非排放控制区)或控制标准油供给单元5为发动机燃油系统提供标准油(排放控制区)。水套排气管总成1中的水温传感器15与控制单元2电连接；混合油管14串接在混合油预处理供给单元4中，借助冷却水的温度对流经混合油管14的混合油进行加热预处理。

本实施例中，混合油预处理供给单元4和标准油供给单元6借助第一切换控制阀5与发动机燃油系统连通；第一切换控制阀5与控制单元2电连接，用于控制发动机燃油系统与混合油预处理供给单元4连通或与标准油供给单元6连通。

其中，混合油预处理供给单元4包括混合油供给泵41、与混合油供给泵41连通的混合油总管路42、借助第二切换控制阀43与混合油总管路42连接的混合油预处理支路44和混合油电加热支路45以及与第一切换控制阀5连接的混合油滤清器46；第二切换控制阀43用于控制混合油总管路42与混合油预处理支路44或与混合油电加热支路45导通；混合油预处理支路44和混合油电加热支路45均与混合油滤清器46连通；混合油管14串接在混合油预处理支路44上，混合油电加热支路45上串接有电加热器451；第二切换控制阀43和电加热器451均与控制单元2电连接。第二单向阀48设置于混合油滤清器46与第一切换控制阀5之间的管路上。

其中，标准油供给单元6包括标准油供给泵61和连接在准油供给泵61和第一切换控制阀5之间的标准油管路62。

本实施例中，第一切换控制阀5和第二切换控制阀43均为二位三通电液换向阀；第一切换控制阀5(两进一出)的出端口与发动机燃油系统连接，两个进端口分别与标准油管路62和混合油滤清器46连接。第二切换控制阀43(一进两出)的进端口与混合油总管路42连接，两个出端口分别与混合油预处理支路44和混合油电加热支路45连接，参见图9。

本领域技术人员所熟知的是，两个二位二通控制阀可以替代一个二位三通控制阀达到相同的目的，因此第一切换控制阀5和第二切换控制阀43也可以包括两个二位二通控制阀，类似这种转变均应包含在本发明的保护范围之内

实施例三：

本实施例与实施例二的结构基本相同，区别之处在于混合油预处理供给单元4，下面仅针对不同之处进行详细阐述。

由图8和图9共同所示，本实施例中混合油预处理供给单元4还包括节温器441；节温器441的进水口和一个出水口串接在混合油管14下游的混合油预处理支路44上，节温器441的另一个出水口通过旁通加热管路442与电加热器451连接；旁通加热管路442上设置有流量仪443，流量仪443与控制单元2电连接。第一单向阀47设置于节温器441和流量仪443之间的旁通加热管路442上。

经过混合油管14出来的混合油温度不一定在任何情况下都满足要求，因此需要增设一个节温器441(根据温度进行自适应开启)，混合油温度满足要求时，节温器441串接混合油预处理支路44上的进水口和一个出水口完全连通，与另一个出水口不连通，混合油直接进入混合油滤清器46中。特殊情况下，过混合油管14出来的混合油温度达不到需求(说明有可能需要电加热器451的加热)，节温器441会根据温度自适应开启，混合油一部分进入混合油滤清器46，另一部分经过流量仪443和电加热器451进入混合油滤清器46。

控制单元2比较流经旁通加热管路442的预设流量和基于流量仪443获得的实际流量，当实际流量大于预设流量时，说明混合油管14出来的混合油温度离所需要的温度差值很大，需要电加热器451的辅助，此时电加热器451工作；否则，说明混合油管14出来的混合油温度离所需要的温度差值很小，电加热器451无需工作。其中节温器441和流量仪443为采购件，原理与现有技术相同，在此不做赘述。

综上，本实施例相比实施例二，适用场合更加广泛。

实施例四：

本实施例是针对实施例三发动机燃油供给系统的一种具体实施方法。

由图8和图10共同所示，本实施例一种发动机燃油供给方法，基于实施例三公开的发动机燃油供给系统，供给方法包括以下步骤：

S1、控制单元2实时获取GPS定位单元3传送的位置信息，当判定进入排放控制区时执行标准油供给步骤S2，判定进入非排放控制区时执行混合油供给步骤S3。

S2、控制单元2控制混合油供给泵41关闭，同时控制第一切换控制阀5使标准油管路6与发动机燃油系统连通、标准油供给泵61启动，开始标准油的供给。

S3、控制单元2控制标准油供给泵61关闭，同时控制第一切换控制阀5使混合油滤清器46与发动机燃油系统连通、混合油供给泵41启动；

同时，控制单元2比较预设温度和基于水温传感器12获得的冷却水实际温度，当冷却水实际温度低于预设温度时，执行混合油电加热供给步骤S31；否则，执行混合油预处理供给步骤S32。

其中，混合油电加热供给步骤S31包括：

控制单元2控制第二切换控制阀43使混合油总管路42与混合油电加热支路45导通，同时控制电加热器451工作。

混合油预处理供给步骤S32包括：

控制单元2控制第二切换控制阀43使混合油总管路42与混合油预处理支路44导通；同时，控制单元2比较流经旁通加热管路442的预设流量和基于流量仪443获得的实际流量，当实际流量大于预设流量时，控制电加热器451工作；否则，电加热器451不工作。

综上，本发明可以达到利用发动机自身排气热量实现混合油的加热预处理，以及标准油、混合油自动切换的目的，提高了自动化程度，同时降低了用电成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限值本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机燃油供给系统，其特征在于，包括控制单元、混合油预处理供给单元、标准油供给单元、GPS定位单元和水套排气管总成；

所述水套排气管总成包括壳体，所述壳体上设置有排气进口和排气出口，所述壳体内集成有连通所述排气进口和所述排气出口的排气管，所述壳体与所述排气管之间形成封闭的冷却水通道，所述壳体上设有与所述冷却水通道相连通的冷却水进口和冷却水出口；其特征在于，所述冷却水通道内设置有混合油管，所述混合油管两端均穿出所述壳体外；所述壳体上设置于用于检测所述冷却水通道内冷却水温度的水温传感器；

所述控制单元基于所述GPS定位单元传送的位置信息，控制所述混合油预处理供给单元为发动机燃油系统提供混合油或控制所述标准油供给单元为发动机燃油系统提供标准油；

所述水温传感器与所述控制单元电连接；所述混合油管串接在所述混合油预处理供给单元中，冷却水的温度对流经所述混合油管的所述混合油进行加热预处理。

2.根据权利要求1所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述混合油预处理供给单元和所述标准油供给单元借助第一切换控制阀与所述发动机燃油系统连通；所述第一切换控制阀与所述控制单元电连接，用于控制所述发动机燃油系统与所述混合油预处理供给单元连通或与所述标准油供给单元连通。

3.根据权利要求2所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述混合油预处理供给单元包括混合油供给泵、与所述混合油供给泵连通的混合油总管路、借助第二切换控制阀与所述混合油总管路连接的混合油预处理支路和混合油电加热支路以及与所述第一切换控制阀连接的混合油滤清器；

所述第二切换控制阀用于控制所述混合油总管路与所述混合油预处理支路或与所述混合油电加热支路导通；所述混合油预处理支路和所述混合油电加热支路均与所述混合油滤清器连通；

所述混合油管串接在所述混合油预处理支路上，所述混合油电加热支路上串接有电加热器；所述第二切换控制阀和所述电加热器均与所述控制单元电连接。

4.根据权利要求3所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述混合油预处理供给单元还包括节温器；所述节温器的进水口和一个出水口串接在所述混合油管下游的所述混合油预处理支路上，所述节温器的另一个出水口通过旁通加热管路与所述电加热器连接；

所述旁通加热管路上设置有流量仪，所述流量仪与所述控制单元电连接。

5.根据权利要求4所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述混合油预处理供给单元还包括第一单向阀和第二单向阀；

所述第一单向阀设置于所述节温器和所述流量仪之间的所述旁通加热管路上，所述第二单向阀设置于所述混合油滤清器与所述第一切换控制阀之间的管路上。

6.根据权利要求4或5所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述标准油供给单元包括标准油供给泵和连接在所述准油供给泵和所述第一切换控制阀之间的标准油管路。

7.根据权利要求6所述的发动机燃油供给系统，其特征在于，所述第一切换控制阀和所述第二切换控制阀均为二位三通电液换向阀；

所述第一切换控制阀的出端口与所述发动机燃油系统连接，两个进端口分别与所述标准油管路和所述混合油滤清器连接；

所述第二切换控制阀的进端口与所述混合油总管路连接，两个出端口分别与所述混合油预处理支路和所述混合油电加热支路连接。

8.一种发动机燃油供给方法，其特征在于，使用权利要求6所述的发动机燃油供给系统，所述供给方法包括以下步骤：

S1、所述控制单元实时获取所述GPS定位单元传送的位置信息，当判定进入排放控制区时执行标准油供给步骤S2，判定进入非排放控制区时执行混合油供给步骤S3；

S2、所述控制单元控制所述混合油供给泵关闭，同时控制所述第一切换控制阀使所述标准油管路与所述发动机燃油系统连通、所述标准油供给泵启动，开始标准油的供给；

S3、所述控制单元控制所述标准油供给泵关闭，同时控制所述第一切换控制阀使所述混合油滤清器与所述发动机燃油系统连通、所述混合油供给泵启动；

同时，所述控制单元比较预设温度和基于所述水温传感器获得的冷却水实际温度，当冷却水实际温度低于所述预设温度时，执行混合油电加热供给步骤；否则，执行混合油预处理供给步骤。

9.根据权利要求8所述的发动机燃油供给方法，其特征在于，所述混合油电加热供给步骤包括：

所述控制单元控制所述第二切换控制阀使所述混合油总管路与所述混合油电加热支路导通，同时控制所述电加热器工作。

10.根据权利要求8所述的发动机燃油供给方法，其特征在于，所述混合油预处理供给步骤包括：

所述控制单元控制所述第二切换控制阀使所述混合油总管路与所述混合油预处理支路导通；

同时，所述控制单元比较流经所述旁通加热管路的预设流量和基于所述流量仪获得的实际流量，当实际流量大于所述预设流量时，控制所述电加热器工作；否则，所述电加热器不工作。

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