CN112012858A - 一种工程机械燃油系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种工程机械燃油系统，包括滤网、加油泵、粗滤滤清器、精滤滤清器、燃油箱箱体、锥形桶、栅板、电子燃油助力泵、油水分离器、脱硫过滤器、节油棒、柴油发动机、电子排污阀、永磁铁、球形法兰、箱内滤网。本发明工程机械燃油系可以吸附脱硫；燃油箱采用涡旋有效自动分离杂质、水份及自动排污功能；油水分离器增加电动涡轮提高分离水功能；利用核磁共振技术切割燃油分子，提升燃油燃烧性，改善燃油品质，较低燃油消耗，延长了机械的使用寿命，经济效益和环保意义极大。

Description

一种工程机械燃油系统
技术领域
本发明涉及配置于内燃机的液体燃料净化装置领域，具体而言，涉及一种工程机械燃油系统。
背景技术
工程机械由于在野外作业，加之地形复杂，自重吨位大，负荷变化频繁，经常有短期超负荷作业现象等，要求发动机具有较大扭矩储备系数，自动稳速的全制式调速性能和较高的热效率、低油耗以及较小的单位马力重量和较高的单位体积功率，即要求有良好的动力性和经济性。柴油机的最大优势就是热效率高，换句话说，柴油机具备了“动力强油耗低”的特点，无论扭矩输出还是燃油经济性都要有优势，且低速扭矩十分强大，同排量的柴油机能比汽油机节省30％的燃油消耗量。因此在工程机械中，动力配套采用较多的是柴油机。工程机械在使用时需加注大量相应牌号的柴油，由于在生产、贮存、保管等各种环节因素，导致含有大量机械杂质和水分，远远超过了国家规定的指标，至使柴油机在使用中三大偶件磨损严重，经常出现故障，使用寿命缩短，同时也增加了燃油消耗，造成了能源浪费。目前工程机械燃油系统主由柴油滤清器和油水分离器来过滤杂质和去除水分，在一定程度上清洁了柴油，但对柴油中的硫未进行处理，柴油中的硫主要分为活性硫和非活性硫，当含量较大时，活性硫会腐蚀供油系统，非活性硫在燃烧后形成SO2或SO3，在排气达到露点时，形成亚硫酸和硫酸，腐蚀设备，污染大气环境。当含硫废气进入汽缸壁和曲轴箱时，促使润滑油变质。燃气中的SO2或SO3，还会导致汽缸中生成沉积物，这种沉积物同时兼有腐蚀和机械磨损双重作用，它所引起的磨损比单纯机械磨损要严重得多。当前仅采用尿素或三元催化来中和处理尾气。同时工程机械配套油箱多为铁质容器，极易产生大量机械杂质，对柴油造成二次污染，虽然油箱底部装有球形法兰用来沉淀杂质或水分，但在加注燃油和柴油回流时，杂质或水分会从底部被冲起，进入柴油机造成对柴油机的损害。另外现有工程机械燃油系统未装有节能措施，不但增加了油耗，也加大了废气排放。因此研发一种新型节能清洁的工程机械燃油系统显得十分必要。
授权公告号为CN206352536U的实用新型专利公开了一种工程机械柴油机用三级燃油滤清系统，包括油水分离器总成、燃油粗滤器总成和燃油精滤器总成构成的三级燃油滤清系统，所述三级燃油滤清系统均安装在柴油机上，并通过燃油管与共轨系统相互连接。该技术方案在一定程度上滤除了燃油中的水分和细小杂质，但是对于去除机械杂质、系统脱硫以及节能减排未提供有效的技术处理方案。
申请公布号为CN106968852A的发明专利公开了一种工程机械燃油箱，包括燃油箱、油水分离器、电子泵、燃油精滤器、发动机及燃油输送管路，所述燃油输送管路包括第一输油管路、第二输油管路、第三输油管路、第四输油管路、第一回油管路和第二回油管路。该技术方案粗滤滤清器、燃油精滤器是安装在燃油箱之后影响发动机的吸油阻力。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种工程机械燃油系统，包括滤网、加油泵、粗滤滤清器、精滤滤清器、燃油箱箱体、锥形桶、栅板、电子燃油助力泵、油水分离器、滤清器、节油棒、柴油发动机、电子排污阀、永磁铁、球形法兰、箱内滤网，所述加油泵装置有滤网，加油泵与粗滤滤清器、精滤滤清器依次串联，所述燃油箱箱体设有进油口、出油口和回油口，所述精滤滤清器通过油管与燃油箱箱体的进油口相连，所述电子燃油助力泵一端连接在燃油箱箱体的出油口，另一端与油水分离器、脱硫过滤器、节油棒依次串联，所述柴油发动机通过油管分别与节油棒和燃油箱箱体的回油口连接，所述锥形桶内置于燃油箱箱体内部，所述锥形桶下端开设有锥形桶底部开口，所述球形法兰安装在燃油箱箱体底部，所述球形法兰底部外侧安装电子排污阀，所述球形法兰底部内侧放置永磁铁，所述燃油箱箱体与球形法兰之间装有栅板，所述栅板沿径向均匀排列有锥形孔。
进一步地，所述锥形桶的侧面法向与底面的夹角θ为7.25°～10.75°。
进一步地，所述工程机械燃油系统还包括进油口管和回油口管，所述进油口管和回油口管分别内接于锥形桶内部，并与燃油箱箱体壁板成90°。
进一步地，所述燃油箱箱体底部开设出油口，所述出油口装有箱内滤网，内接于所述燃油箱箱体内壁和锥形桶外壁之间。
进一步地，所述锥形孔径向半径沿轴向向下逐渐减小，锥形孔上孔径与孔径下的比为5∶2，轴向深度为6-9毫米。
进一步地，所述球形法兰底部内侧放置水分固化剂。
进一步地，所述油水分离器的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层中均匀放置固体活性炭颗粒，所述油水分离器内置电动叶轮。
进一步地，所述脱硫过滤器的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层均匀放置固体硅胶颗粒。
一种燃油箱总成，包括燃油箱箱体、锥形桶、栅板、永磁铁、电子排污阀、球形法兰、进油口管和回油口管，所述锥形桶内置于燃油箱箱体内部，所述锥形桶上底面大于下底面，所述锥形桶上底面与燃油箱箱体顶部重合，所述进油口管和回油口管分别内接于锥形桶内部，并与燃油箱箱体壁板成90°，所述球形法兰安装在燃油箱箱体底部开口处，所述燃油箱箱体与球形法兰之间装有栅板，所述球形法兰底部外侧安装电子排污阀，所述球形法兰底部内侧放置永磁铁和水分固化剂。
本发明工程机械燃油系统，具有如下有益效果：
1.由于燃油箱箱体内部设置有锥形桶，且燃油箱进油口管、回油口管在锥形桶桶体内侧，与燃油箱箱体壁板呈90°夹角，在加油及柴油发动机回油时，可在燃油箱总成内形成涡漩，有利于柴油中的机械杂质和水分向桶底集中，易于机械杂质的吸附和收集及水分固化；
2.燃油箱箱体底部与收集杂质和固水的球形法兰中间装有栅板，栅板上均布排列的锥形孔可有效防止杂质回流，球形法兰底部放置永磁铁，可有效吸附机械杂质，球形法兰底部放置水分固化剂，可有效将柴油中的水分进行吸收和固化，球形法兰底部装有电动排污阀，可检测水分含量并自动报警，保证及时排污；
3.由于装有电子燃油助力泵，可实现自动泵油和排气，提高燃油系统供油量，解决燃油系统滤芯液阻；
4.由于装有油水分离器，可对柴油进行油水分离，油水分离器含有活性炭，可对柴油中的活性硫及硫化物进行吸附，实现第一次脱硫，油水分离器叶轮为电动，可提高油水分离效果和速度；由于装有硅胶型脱硫滤清器，可对柴油中的活性硫及硫化物进行二次吸附；由于装有节油棒，可让燃油的大分子团共振裂化成小分子团，小分子团的燃油可与空气充分混合，使燃油被彻底燃烧利用，最终达到节省燃油、提高动力、减少尾气污染、降低机体积碳的目的。该工程机械燃油系极大的提高了柴油的清洁度和燃油效率，有效降低了硫含量，延长了柴油机的使用寿命，经济效益和环保意义极大。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种工程机械燃油系统示意图。
图2为本发明一种工程机械燃油系统栅板示意图。
图3为本发明一种工程机械燃油系统锥形桶示意图。
图4为本发明一种工程机械燃油系统进油口管和回油口管示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、滤网；2、加油泵；3、粗滤滤清器；4、精滤滤清器；5、燃油箱箱体；6、锥形桶；7、栅板；8、电子燃油助力泵；9、油水分离器；10、过滤器；11、节油棒；12、柴油发动机；13、电子排污阀；14、永磁铁；15、球形法兰；16、箱内滤网，17、锥形孔；18、锥形桶底部开口；19、进油口管；20、回油口管。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种工程机械燃油系统，包括滤网1、吸油泵2、粗滤滤清器3、精滤滤清器4、燃油箱箱体5、锥形桶6、栅板7、电子燃油助力泵8、油水分离器9、过滤器10、节油棒11、柴油发动机12、电子排污阀13、永磁铁14、球形法兰15、箱内滤网16，所述加油泵2装有滤网1，所述滤网1可以过滤燃油中的部分杂质，防止其进入主油道，所述加油泵2、粗滤滤清器3、精滤滤清器4依次串联，所述粗滤滤清器3清除燃油中较大的杂质，所述精滤滤清器用于滤掉燃油中更小的杂质，通过油管与燃油箱箱体5的进油口管19相连，所述燃油箱箱体5设有进油口、出油口和回油口，并分别内接有进油口管19和回油口管20，所述进油口、出油口和回油口分别开设在燃油箱箱体5的壁板上，进油口位于燃油箱底部向上2/3处，回油口位于燃油箱底部向上1/3处，所述燃油箱箱体5底部设出油口，装有箱内滤网16，所述锥形桶6装置在燃油箱箱体5内部，如图3所示，锥形桶6上底面半径大于下底面半径，锥形桶6上底面与燃油箱箱体5上底面齐平，所述锥形桶6的侧面法向与底面的夹角为7.25°～10.75°，如图4所示，所述锥形桶6内壁上内接进油口管19和回油口管20，所述进油口管19外圆内侧壁与锥形桶之间距离为22-27毫米，所述回油口管20外圆内侧壁与锥形桶之间距离为15-20毫米，所述进油口管19与燃油箱箱体5壁板成90°夹角，所述出油口管20与燃油箱箱体5壁板成90°夹角，与燃油箱壁板呈90°夹角，在加油及柴油发动机回油时，可在燃油箱箱体5内形成涡漩，有利于柴油中的机械杂质和水分向桶底集中，易于机械杂质的吸附和收集及水分固化。所述锥形桶6下端开设有锥形桶底部开口18，所述锥形桶底部开口18面积和锥形桶6底面面积的比为1∶30-1∶35，所述锥形桶底部开口18可以使燃油从锥形桶6流出至燃油箱箱体5内壁和锥形桶6外壁之间的空间，保证了燃油箱箱体5的储油量，所述栅板7装置在燃油箱箱体5下底面外侧，位于燃油箱箱体5下底面与球形法兰15之间，所述栅板7规则排列有若干锥形孔17，所述锥形孔17径向半径沿轴向向下逐渐减小，可以有效将沉淀到球形法兰15底部的机械杂质和水分进行阻拦，最大程度防止在注油或柴油回流时水分及杂质二次污染燃油，所述球形法兰15安装在燃油箱箱体5底部位于栅板7下方，所述球形法兰15底部内侧放置永磁铁14和水分固化剂，所述永磁铁14用于吸附机械杂质，水分固化剂用于将燃油进行油水分离，所述球形法兰15底部外侧装有电动排污阀13，所述电动排污阀13在水分达到一定量是可以检测水分含量并自动报警保证及时排污，所述出油口管内接在燃油箱箱体5底部，位于燃油箱箱体5内壁和锥形桶6外壁之间，出油口处设置有箱内滤网16与电子燃油助力泵8相联。
如图2所示，所述栅板7是一种圆形的不锈钢(或非金属)材料，在端面上均布许多锥形孔17，锥形孔17上宽下窄，锥形孔17上孔径与孔径下的比为5∶2，轴向深度为6-9毫米，在锥形桶12与进油口管20、回油口管21共同形成的涡旋的形式下，将比重大于燃油的水分和杂质有效分离沉淀到栅板7下部的球形法兰15内。锥形孔17上宽下窄，便于实现水分和杂质颗粒的沉淀，同时因锥形孔17上宽下窄，可有效减少水分和杂质颗粒的向上回流。
如图1所示，所述电子燃油助力泵8一端连接出油口，另一端与油水分离器9、脱硫过滤器10、节油棒11依次串联，所述电子燃油助力泵8可实现自动泵油和排气，提高燃油系统供油量，解决燃油系统滤芯液阻；所述油水分离器9的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层中均匀放置固体活性炭颗粒，可对柴油进行油水分离，油水分离器含有活性炭，可对柴油中的活性硫及硫化物进行吸附，实现第一次脱硫，可提高油水分离效果和速度；所述脱硫过滤器10的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层均匀放置固体硅胶颗粒，内置的叶轮为电动，可对柴油中的活性硫及硫化物进行二次吸附；所述节油棒11让燃油的大分子团共振裂化成小分子团，小分子团的燃油可与空气充分混合，使燃油被彻底燃烧利用，最终达到节省燃油、提高动力、减少尾气污染、降低机体积碳的目的，并与柴油机发动机12相联，所述柴油发动机12通过回油口管20与燃油箱箱体5连接。
实验例：
1.实验原理：电子排污阀包括电阻传感器和电磁阀，根据国家柴油含水标准上限，设置电阻传感器在球形法兰底部的位置，当水分含量超过电阻传感器时，电阻值达到设定值，电磁阀根据传感器发出的电信号，实现开通排污。当水价及杂质向外排放后，清洁燃油补充后，电阻值变大，电磁阀即可关闭。
2.实验方法：设置变量为锥形桶的侧面法向与底面的夹角θ；将锥形桶按照不同的θ(7.25°、8°、9°、10°、10.75°)值分成五组，将各组锥形桶与燃油箱箱体、栅板、永磁铁、电子排污阀、球形法兰、进油口管和回油口管按照图1所示进行组合安装，选用同样的0号柴油(根据不同季节，温度的不同可以选用不同的型号，一般选国标：0号～负35号)，利用柴油泵调速阀模拟在工程机械中的实际工作环境的进油口、回油口、出油口的柴油流速，其中电子排污阀选用同样的PW-24/11(PW：电子排污阀缩写，24：电压24伏特，11：通经不低于11毫米)型号电子排污阀。统计各组电子排污阀的报警间隔T。
3.实验结果。
θ为锥形桶的侧面法向与底面的夹角；
T为时间计数单位，以60分钟为1T。
θ T
实验组一 7.25° 1.3T
实验组二 8° 1.15T
实验组三 9° 1T
实验组四 10° 1.25T
实验组五 10.75° 1.35T
4.结果分析：观察记录改变θ值对电子排污阀警报间隔的影响，可以看到对应各组θ值T依次：1.3T，1.15T，1T，1.25T，1.35T，第三组对应的θ为：9°时锥形桶内对油水分离的作用达到最佳状态，当θ小于或大于该值时，柴油不能通过锥形桶内形成涡旋进行高效的油水分离。
实施例一
如图1所示，一种工程机械燃油系统，在工作时，加油泵2通电启动，柴油经滤网1依次进入粗滤滤清器3、精滤滤清器4，对机械杂质进行粗滤和精滤，过滤后的柴油经进油口管19进入燃油箱箱体5，由于进油口管19在锥形桶6内壁，并与燃油箱箱体5壁板呈90°夹角，柴油流进时沿锥形桶6形成涡流，有利于柴油中机械杂质和水分向下沉淀，另外柴油机在工作时会有柴油回流至燃油箱箱体5中，所述进油口管19外圆内侧壁与锥形桶之间距离为22-27毫米，柴油机回油口管20在锥形桶体6内壁，所述回油口管20外圆内侧壁与锥形桶之间距离为17毫米，与燃油箱箱体5壁板呈90°夹角，柴油流进时沿锥形桶6形成涡流，同样有利于柴油中机械杂质和水分向下沉淀。锥形桶6下端设有锥形桶底部开口18，柴油可流至燃油箱箱体5与锥形桶6之间的区域，不会影响柴油的容积。燃油箱箱体5下端装有球形法兰15，球形法兰15中内置永磁铁14，可有效吸附机械杂质，球形法兰15与燃油箱箱体5之间装有栅板7，栅板7均布排列的锥形孔17可有效将沉淀到球形法兰15底部的机械杂质和水分进行阻拦，最大程度防止在注油或柴油回流时水分及杂质二次污染柴油。球形法兰15下端装有电子排污阀13，当水分达到一定量时，可检测水分含量并自动报警，保证及时排污。机械杂质可定期将球形法兰15拆除后进行清理。清洁后的柴油经出油口管流至电子燃油助力泵8，由于装有电子燃油助力泵8，可实现自动泵油和排气，提高燃油系统供油量，解决燃油系统滤芯液阻。电子燃油助力泵8与油水分离器9相联，油水分离器9中含活性炭及水分固化剂，在进一步脱水的情况下，将柴油中的活性硫及硫化物进行吸附，实现第一次脱硫，由于叶轮为电动，可提有效高油水分离效果和速度。柴油继续流至过滤器10中，过滤器10内置硅胶，可对柴油实现第二次脱硫，然后流经节油棒11，节油棒11中的量子活化复合材料，具有“声、光、电、磁、热、力”等特殊的物理性质及“量子力场效应”，不断产生核磁共振，让燃油的大分子团共振裂化成小分子团，小分子团的燃油可与空气充分混合，使燃油燃烧更彻底。清洁后的燃油进入柴油发动机12，最终达到节省燃油、提高动力、减少尾气污染、降低机体积碳、延长机器寿命的目的。
本发明工程机械燃油系统可以吸附脱硫；燃油箱采用涡旋有效自动分离杂质、水分及自动排污功能；油水分离器增加电动涡轮提高分离水功能；利用核磁共振技术切割燃油分子，提升燃油燃烧性，改善燃油品质，较低燃油消耗，延长了机械的使用寿命，经济效益和环保意义极大。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种工程机械燃油系统，其特征在于：包括滤网(1)、加油泵(2)、粗滤滤清器(3)、精滤滤清器(4)、燃油箱箱体(5)、锥形桶(6)、栅板(7)、电子燃油助力泵(8)、油水分离器(9)、滤清器(10)、节油棒(11)、柴油发动机(12)、电子排污阀(13)、永磁铁(14)、球形法兰(15)、箱内滤网(16)，所述加油泵(2)装置有滤网(1)，加油泵(2)与粗滤滤清器(3)、精滤滤清器(4)依次串联，所述燃油箱箱体(5)设有进油口、出油口和回油口，所述精滤滤清器(4)通过油管与燃油箱箱体(5)的进油口相连，所述电子燃油助力泵(8)一端连接在燃油箱箱体(5)的出油口，另一端与油水分离器(9)、脱硫过滤器(10)、节油棒(11)依次串联，所述柴油发动机(12)通过油管分别与节油棒(11)和燃油箱箱体(5)的回油口连接，所述锥形桶(6)内置于燃油箱箱体(5)内部，所述锥形桶(6)下端开设有锥形桶底部开口(18)，所述球形法兰(15)安装在燃油箱箱体(5)底部，所述球形法兰(15)底部外侧安装电子排污阀(13)，所述球形法兰(15)底部内侧放置永磁铁(14)，所述燃油箱箱体(5)与球形法兰(15)之间装有栅板(7)，所述栅板(7)沿径向均匀排列有锥形孔(17)。
2.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述锥形桶(6)的侧面法向与底面的夹角θ为7.25°～10.75°。
3.根据权利要求1和2所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述工程机械燃油系统还包括进油口管(19)和回油口管(20)，所述进油口管(19)和回油口管(20)分别内接于锥形桶(6)内部，并与燃油箱箱体(5)壁板成90°。
4.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述燃油箱箱体(5)底部开设出油口，所述出油口装有箱内滤网(16)，内接于所述燃油箱箱体(5)内壁和锥形桶(6)外壁之间。
5.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述锥形孔(17)径向半径沿轴向向下逐渐减小，锥形孔(17)上孔径与孔径下的比为5∶2，轴向深度为6-9毫米。
6.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述球形法兰(15)底部内侧放置水分固化剂。
7.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述油水分离器(9)的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层中均匀放置固体活性炭颗粒，所述油水分离器(9)内置电动叶轮。
8.根据权利要求1所述的工程机械燃油系统，其特征在于：所述脱硫过滤器(10)的滤芯包括双层滤纸，所述双层滤纸夹层均匀放置固体硅胶颗粒。
9.一种燃油箱总成，其特征在于：包括燃油箱箱体(5)、锥形桶(6)、栅板(7)、永磁铁(14)、电子排污阀(13)、球形法兰(15)、进油口管(19)和回油口管(20)，所述锥形桶(6)内置于燃油箱箱体(5)内部，所述锥形桶(6)上底面大于下底面，所述锥形桶(6)上底面与燃油箱箱体(5)顶部重合，所述进油口管(19)和回油口管(20)分别内接于锥形桶(6)内部，并与燃油箱箱体(5)壁板成90°，所述球形法兰(15)安装在燃油箱箱体(5)底部开口处，所述燃油箱箱体(5)与球形法兰(15)之间装有栅板(7)，所述球形法兰(15)底部外侧安装电子排污阀(13)，所述球形法兰(15)底部内侧放置永磁铁(14)和水分固化剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113565658A (zh) * 2021-07-22 2021-10-29 徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司 一种可以降低燃油含水率的油箱及工程机械

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