CN1127328A - 内燃机燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机燃料供给系统，在内燃机停转前及内燃机冷机起动和怠速暖机过程中，将常规燃料输入到燃烧室燃用；在内燃机暖机结束后的正常运转期间，将含水燃料输入到燃烧室燃用。使内燃机省油、减少排气中的污染物质、防止机件锈蚀、减少磨损、起动性能和润滑性能得到改善，并且其结构简单，改造费用低，容易布置和安排，适应面广，不增加操作难度。

Description

内燃机燃料供给系统
本发明涉及内燃发动机的燃料供给系统，尤其是针对燃烧室内燃料喷射式气缸活塞型内燃发动机燃用含水燃料时所采用的燃料供给系统。
为了节省能源和减少以内燃机驱动的机械——特别是汽车所排出的废气对大气的污染，人们发明了各种新型燃料应用于内燃机，其中以含水燃料的应用成为最有潜力的发展方向之一。在内燃机上应用含水燃料，具有省油的特点，例如在柴油发动机上燃用乳化柴油，可比燃用柴油节油15％以上，并且在相当程度上减少了内燃机排气中SOn、CHn、CO和NOn的含量，有利于减轻环境污染。但是以现有技术在内燃机中直接燃用含水燃料尚有三方面不足：一、内燃机在停止运转后与停放期间，喷油器和喷油泵等装置内部的精密偶件与含水燃料中的水分相接触，导致发生锈蚀，并且燃用含水燃料产生的潮汽在燃烧室内冷凝成水膜，也会使燃烧室的气缸壁、气门、气门座和活塞等金属部件发生锈蚀。二、当含水燃料中的含水量超过一定比例后，内燃发动机在冷机时难以起动，在怠速暖机的过程中容易发生低负荷失火以及随之产生的转速不稳定等现象。三、从活塞环和气缸壁之间的空隙泄漏的含水燃料及其燃烧废气中的水分在曲轴箱内凝结并与润滑机油混合以后，使润滑油变稀、润滑性能变坏，且该现象比燃用常规燃料时要严重得多。中国专利说明书91103560.5提供了一种内燃机含水燃料及其燃烧方法，是在燃烧室中设置产生氢的催化剂以分解水分子放出氢和氧，氢与含水燃料一起燃烧，于是采用含水量较高的含水燃料和较少的燃烧空气就可以达到用常规燃料与大量燃烧空气燃烧所输出的功率，但是对于伴随的锈蚀问题，只提出希望用防锈材料制成燃烧室以及燃料供应和贮存系统，但这势必增加成本，而对于内燃机冷机起动和怠速暖机性能不良等问题也没有提出解决方法。
本发明的目的是使所述内燃机安全地燃用含水燃料，即是使内燃机的燃烧室和燃料供给系统中的主要部件及精密偶件得到适当的保护，避免发生腐蚀或锈蚀引致的机件失效，同时改善内燃机冷机起动和怠速暖机的性能，减少含水燃料对润滑机油的稀释作用。
为了实现上述目的，在现时通用的气缸内燃料直接喷射式活塞型内燃发动机的燃油供给系统——主供给系统的基础上，添加一个燃料辅助供给系统——副供给系统；在主供给系统的主油箱内灌装含水燃料，以向内燃机提供含水燃料供其运行；在副供给系统的副油箱内灌装常规燃料，以向内燃机提供常规燃料供其运行，当然也可以选用由主供给系统供应常规燃料、由副供给系统提供含水燃料的燃料供给方式运行。但为保持本说明书的叙述简洁，只认定主供给系统供应含水燃料，副供给系统供应常规燃料。主、副供给系统加上中央控制单元组成一个新的燃料供给系统，并在中央控制单元的控制和协调下，根据内燃机不同的运转阶段而处于以下几种运行状况：
在内燃机冷机起动和怠速暖机的过程中，将常规燃料喷射入内燃机的燃烧室内与进气系统输入的新鲜空气混合及燃烧，以开动内燃发动机。
当暖机过程结束后，在内燃机正常运转的一般情况下，无论是小负荷工况、中等负荷工况、大负荷或全负荷工况、内燃机加速、怠速或热机起动等，新燃料供给系统既可以自动供给含水燃料，也可以按需要而供给常规燃料。
在内燃机即将结束运转前的一小段时间内，新供给系统自动地将常规燃料输入到内燃机燃料主供给系统的包括管路、输油泵、喷油泵和喷油器等燃料供给主通道之中，使燃料供给主通道内贮留的含水燃料的大部份被驱排回主供油系统的主油箱中去，其余小部份含水燃料在此过程中被燃烧耗尽。
由于内燃机在结束运转之时，燃料供给主通道内已灌满常规燃料，因此内燃机在停止运转之后和停放的期间内，燃料主供给系统的喷油泵和喷油器等装置内部的精密偶件不再与含水燃料中的水分接触，故不会发生与水分子及其溶解氧有关的金属化学腐蚀或电化学腐蚀；并且，由于内燃机在停止运转前的短暂时刻内燃用的常规燃料所产生的干燥尾气已将燃用含水燃料时产生的潮汽从燃烧室内驱除掉，故不会发生内燃机机体冷却后潮汽在燃烧室内冷凝成水膜的现象，从而避免了内燃机燃烧室的气门、气缸壁和活塞等金属部件的化学或电化学腐蚀所产生的锈蚀。至于在内燃机运转期间，由于燃用的含水燃料在供给系统中处于流动状态，其对燃料供给系统中精密偶件的化学反应的结果，在现有的文献和专业书籍中均未提出其达到不可接受的程度。
当内燃机在运转中燃用含水燃料，由于在内燃机即将停止运转前，新供给系统自动地将常规燃料灌注入燃料供给主通道之中，并将贮留的含水燃料排回主油箱，故当内燃机再次投入运转时的冷机起动和暖机的过程中，所燃用的是贮留在燃料供给主通道的常规燃料；若环境温度太低，贮留的常规燃料不足以暖机，新供给系统还可以向内燃机继续供给常规燃料作暧机用。因此内燃机的冷机起动性能比单纯燃用含水燃料起动性能好，而与现时燃用常规燃料相比其性能保持不变。
在内燃机冷机起动时，由于润滑机油尚未渗透到各机件的活动部位上去，活塞环与气缸壁之间由于润滑不良所造成的磨损效应要比内燃机正常运转、得到良好润滑时大许多。本发明中，内燃机在燃用含水燃料运转即将结束时，新供给系统向燃烧室内喷入常规燃料燃烧所产生的干燥尾气，除了将潮汽驱赶出燃烧室外，还使停机时滞留在燃烧室内的尾气中含有比燃用含水燃料时产生得更多的不完全燃烧物质，如废柴油、废机油微粒和碳烟微粒等，凝结及粘附在活塞和气缸壁上，由于较多的不完全燃烧物质微粒的存在，有利于减轻活塞环与汽缸壁之间的磨损，因而使内燃机燃用含水燃料后再次冷机起动时与单纯燃用常规燃料的磨耗状况比，相对保持不变。
此外，在内燃机冷机起动期间，由于热胀冷缩的作用，活塞环与气缸壁之间的间隙较大，活塞环的密封作用较内燃机热机运转时为差，有小部份燃料和燃烧废气经活塞环及其接口泄漏到曲轴箱内，其中的水份或在曲轴箱内凝结的水蒸汽与润滑机油混合以后，会产生机油变稀、润滑性能变坏、形成汽泡和破坏机油供给的后果。这种情况在内燃机燃用含水燃料时较为严重。现由于新供给系统是以常规燃料供给内燃机冷机起动燃用，所以在此期间内燃料泄漏入曲轴箱的后果不会比现时严重。
以上所述的常规燃料是指含碳的液态或气态燃料，或是其混合物以及加氢或加氧形成的混合燃料。含碳燃料的优选品种为：甲醇、乙醇、石脑油、汽油、煤油、柴油、植物油、天然气或液化石油气；所述的含水燃料是以所述的常规燃料为基础，加入一定量的水和少量添加剂后，以化学方法、加热、机械力、超声振动力或激光注入等方式，或是这几种方式的组合，使水和所述常规燃料相互溶化或均匀地稳定地乳化和混合而形成的液态含水燃料。所述含水燃料也包括将水和常规燃料先行分别汽化或气化，再以气态形式相混合而形成的含水燃料。所述含水燃料还包括将水和常规燃料两者之中的任一者，以气态或汽态形式吸入，另一者以液态形式喷入内燃机的燃烧室内混合而成的含水燃料。
配制所述含水燃料时所用的水必须是不含固体杂质的酸碱值为中性的软水；所用的液态常规燃料亦应事先经过沉淀和过滤；含水燃料若由水和油类配制而成，为使水和油均匀混合乳化时所添加的乳化剂，应选用非离子型乳化剂；所配制的含水燃料应为油包水型；含水燃料在燃用之前，其中的水和常规燃料不应发生明显的分离现象，故在配制含水燃料时应加入稳定剂；若含水燃料发生明显的油水分离，应重新乳化和混合之后才能使用。
以上所述含水燃料以液态总体积为基数计算的水的含量为10％～50％。在对现有的内燃机的燃烧室形状和压缩比率、点燃方式和进气方式等均不作任何改变的情况下，实用的含水燃料的含水量优选为20％～30％；若对压缩比率等重要参数进行改变，并配合其它的改进措施，则可燃用含水量更大的含水燃料。
内燃机在燃用含水燃料之前，应对其喷油提前角或电点火提前角作相应的调整。
本发明的有益效果在于：保留了所述内燃机燃用含水燃料的省油特性；保留了所述内燃机燃用含水燃料时排出废气中SOn、CHn、CO和NOn含量较少、减轻环境污染程度的特性；在很大程度上减轻了所述内燃机单纯燃用含水燃料所伴随产生的内燃机供油系统主要部件如喷油泵、喷油器中的精密偶件以及内燃机气缸的腐蚀和锈蚀问题；内燃机的冷机起动和暖机性能以及冷机起动期间的活塞环与气缸壁之间的磨损问题均达到现时直接燃用常规燃料的水平，比单纯燃用含水燃料时得到改善；减轻了单纯燃用含水燃料时对润滑机油的稀释作用。此外，本发明无须对现有内燃机结构作重大的改变，系统结构简单可行，容易布置和安装；所需零部件的大部份可在市场上直接采购到，整个系统的改造费用远比内燃机加装涡轮增压装置的费用为低；适用面广，对于现行的普通柴油发动机、已装有涡轮增压装置的发动机和装有各类电磁式省油器的发动机均有改善结果或效果叠加的作用；在未能取得含水燃料补给时，也可以将常规燃料加入到主油箱中去，使内燃机如常运行；并且在实施本发明时不增加汽车驾驶员或内燃机操作人员的操作难度。
下面结合附图对本发明应用在汽车发动机上的具体实施方案作详细的描述，对铁路内燃机车头、内燃发电机组、轮船内燃机和工程机械的实施方案可作类推。在这些实施方案中，含水燃料为乳化燃油，常规燃料为柴油；含水燃料由主供给系统供应，常规燃料由副供给系统供应。
图1是对包括A型泵、B型泵、P型泵等的柱塞式喷油泵燃料供给系统第一实施方案结构原理图。
图2和图4是图1中的副供给系统部件(d)即直动式三通电磁阀与主供油管路和副供油管路的两种联接方式的示意图，分别针对内燃机的工作环境位于热带和亚热带或是亚热带和温带地区。
图3和图5是用双通电磁阀加上一个单通阀和一个三通接头来分别取代图2和图4所示三通电磁阀的两种联接方式示意图。
图6是图1实施方案的电气控制原理图。
图7是图1实施方案的中央控制单元的控制器面板图。
图8是图1实施方案的中央控制单元的控制器背板图。
图9是柱塞式喷油泵燃料供给系统的第二实施方案结构原理图。
图10是轴向压缩式分配泵——VE泵燃料供给系统第一实施方案结构原理图。
图11是轴向压缩式分配泵——VE泵燃料供给系统第二实施方案结构原理图。
图12是喷油泵—喷油器即PT泵燃料供给系统第一实施方案结构原理图。
图13是喷油泵—喷油器即PT泵燃料供给系统第二实施方案结构原理图。
下面首先对柱塞式喷油泵燃料供给系统的两种实施方案进行说明。
在图1表示的柱塞式喷油泵燃料供给系统的第一方案中，图中的数字标记是所述内燃机原有的各个部件，即主油箱(1)、低压输油管(2)、回油管(3)、机械输油泵(4)、手动输油泵(5)、燃油滤清器(6)、溢油阀(7)、喷油泵(8)、限压阀(9)、高压输油管(10)、喷油器(11)、排油管(12)、空气滤清器(13)、进气管(14)、排气门(15)、排气管(16)和燃烧室(17)，而字母标示的是为实施本发明所新增加的副供给系统部件和检测部件，其中(a)是副油箱、(b)是电动输油泵、(c)是燃油滤清器、(d)是直动式三通电磁阀、(e)是尾气湿度传感器、(f)是发动机温度传感器。
所述内燃机在热带和亚热带地区以及在不同燃料供给方式下运行时，燃料新供给系统各个部份在中央控制单元控制下的工作状态，参见表1、表2、表3及其所附说明。
所述内燃机在亚热带和温带地区以及在不同燃料供给方式下运行时，燃料新供给系统各个部份在中央控制单元控制下的工作状态，参见表4、表5、表6及其所附说明。该控制方式适用于发动机冷机起动过程中，燃料供给系统主通道之中贮留的常规燃料不足以供暖机用，需另外补充供给常规燃料燃用。
其余局部变动及其相应的逻辑控制表在此不再赘述。
副供给系统中的部件(b)是电动输油泵，可选用柱塞式电磁输油泵或带有内限压阀的永磁电机式电动输油泵。基本要求：户外工作型、防燃防爆等级d2G3、泵油压力0.3～0.6MPa，供油量按不同功率的内燃机来选择。若将本方案应用于带有空气压缩机的内燃机上，可将压缩空气导入到副油箱内，用压缩空气取代电动输油泵以输送燃料。
副供给系统中的部件(d)是直动式三通电磁阀。基本要求：户外工作型、防燃防爆等级d2G3、最大工作压差≥0.7MPa。三通电磁阀的(COM)端作为出油口，其常开端(NO)和常闭端(NC)作为进油口，分别与副供油管路和主供油管路相连接，其接法应与中央控制单元的控制逻辑相对应，参见图2和图4。该三通电磁阀可用一个双通电磁阀，加上一个单通阀和一个三通接头来取代，参见图3和图5。在图3和图5之中，(1)是常开型双通电磁阀，(2)是三通接头，(3)是单通阀，(4)是常闭型双通电磁阀。
为了使内燃机在正常运转时，其喷油泵内可保持适当的供油压力，而在进行含水燃料排清操作时其回油通道得以开通和迅速将含水燃料排回主油箱，避免浪费燃料和产生多余的尾气，喷油泵体上原有的限压阀即图1的部位(9)的限压值调整到0.3MPa左右为宜。若原装置的是排气螺拴，应改装成附有排气功能的回油限压阀。
内燃机用含水燃料之后，需要在其即将停止运转之前的短暂时刻内燃用常规燃料，以驱除和避免燃用含水燃料所产生的潮汽滞留在燃烧室内。为了准确地掌握含水燃料排清操作的时间，以及掌握内燃机燃烧室内燃用的燃料从含水燃料变为常规燃料的转变时刻——即内燃机的燃料供给主要通道内已经充满常规燃料，喷油泵和喷油器内的含水燃料已经完全排回主油箱之中的时刻，以使内燃机立即停止运转和避免浪费燃料，故需要在内燃机的排气管上安装湿度传感器，即图1中所标示的(e)部件，当其检测到内燃机排气管中通过的是燃用常规燃料所产生的干燥尾气时，立即将检测信号反馈回中央控制单元，使中央控制单元据以发出内燃机停止运转指令。该传感器与内燃机和中央控制单元一起组成含水燃料排清操作闭环反馈控制系统，所安装的湿度传感器必须能承受内燃机尾气的冲击和腐蚀，必须能在500～700℃的环境温度下可靠地正常工作。
在本发明方案中，为了控制和协调所述内燃机燃料主供给系统和副供给系统的运作，以适应内燃机的各种工况和不同燃料的补给状况，故需要加装中央控制单元。中央控制单元与各个检测装置部件和受控运行部件的电气控制原理图参见图6。中央控制单元装置的外形和控制按键参见图7和图8。中央控制单元的核心部份优选由4位或8位单片微型计算机构成，将控制逻辑或程序存入其PROM或EPROM之中；单元的执行部份可由继电器或功率半导体器件构成，选用后者可减少中央控制单元的体积。如图7所示，中央控制单元面板左侧有三个互为锁定的带内藏指示灯的控制按键，任一键按下时该灯亮，其余两键断开。各键内的灯光颜色不同，用以标示内燃机各种燃料供给运行状况。按下各键后所进行的操作内容如下：
(Auto-Revers)—自动切换状态运行；
(Main System)—主系统供油运行；
(Sub-System)—副系统供油运行；
面板的中部是副油箱油量指示表，采用常规油量指示表即可；面板右侧上部是中央控制单元的主电源开关按键(Power Switch)，按键内装指示灯，按键后灯亮以表示电源接通，中央控制单元进入备用状态，再按一次则键弹起，电源断开；右侧中部是蜂鸣器(Audio Alarm)，当内燃机燃用含水燃料运转结束、车钥匙转到电源关断位置以进行含水燃料排清操作期间就发出鸣响声，用以提醒驾驶员注意，避免停车时的发动机非正常停转(死火)造成的排清操作不能正常进行。面板右侧下部是时间显示屏(TimeIndicator)，用以显示排清时间。
在图8所示的背板上有时间设定按钮(Set)和(Min)，用以对排清操作的时限进行设定。因为湿度传感器安装在尾气管上，其工作条件较为恶劣，为了避免该传感器可能失灵造成的发动机非正常运转，也为了避免在雨天空气湿度很大时可能造成的误测信号使发动机不能停车，故在中央控制单元内加入含水燃料排清操作时间限制功能，并将排清操作时限设定为比湿度传感器在晴天时的感应动作时间稍长一分钟左右，从而保证使发动机得以在排清操作进行完毕后可靠地停转。该功能为开环控制功能。当一时找不到合适的湿度传感器用以构成闭环反馈控制系统时，该功能仍可使本发明方案得以实施。
对于在所述内燃机开机或停机时，需操作手动拨杆或拉杆使油路开通或断开的老式内燃机燃料供给系统，在实施本方案时最好将其改装成电磁阀式油路通断器，否则在汽车运行于自动切换状态(Auto Revers)燃用含水燃料后停车时，驾驶员关闭汽车主电源开关后，需等待含水燃料排清操作进行完毕后再操作拨杆或拉杆使发动机停车，这造成一定的不便。
当所述内燃机经常在环境温度较低的地区或季节中运行，其燃料供给系统输油主通道中贮留的常规燃料不足以供内燃机冷机起动时的暖机过程用，需要在此过程中额外补给常规燃料，为此需加装发动机温度传感器，见图1中的部件(f)。发动机温度传感器插装在内燃机燃烧室外侧的冷却水套之中，温度传感器的中间装有负温度系数电阻(NTC)，当水温低于给定的温度时，例如40℃，信号传给中央控制单元，控制单元发出指令由副供给系统向内燃机输送常规燃料；当水温上升至等于或高于给定温度时，自动转为由主供给系统向内燃机供给含水燃料。
在图9表示的柱塞式喷油泵燃料供给系统第二实施方案中，主供给系统的各部件与图1相同，且以相同的数字作标记。副供给系统由副油箱(a)、三通电磁阀(b)和双通电磁阀(c)构成，另加上检测部件湿度传感器(d)和温度传感器(e)。与图1所表示的方案相比，本方案可少用一个燃油滤清器和无需安装电动输油泵，也不需要对所述内燃机的喷油泵上原有的排气螺栓或限压阀的限压值作任何变更，但要在原燃油滤清器的溢油阀(7)出口处加装一个双通电磁阀(c)，该电磁阀在主供油系统运行时开通，在副供油系统运行时关断，以避免来自副油箱的常规燃料因旁路而直接流入主油箱。
实施上述方案二时，可使燃料供给系统中低压油路的机动式输油泵和高压油路的喷油泵和喷油器均得到保护，而方案一则仅使高压油路得到保护。
但在实施方案二时，含水燃料的排清操作时间较长，并且由于两种燃料共用同一个燃油滤清器，不同比重的两种燃料在燃油滤清器中的混合，可能造成含水燃料不容易完全排清。
方案二所对应的控制逻辑因与表1和表4大同小异，故在此不再赘列。
两种方案的取舍，须经进行对比实验后，视其结果作最后决定。
对于短途运输车辆、内燃机需频繁起动运转和停转的车辆或工程机械，为了避免频繁地进行含水燃料的排清操作，所述内燃机的主油箱内以灌注常规燃料供内燃机燃用为妥。
对于有时需内燃机较长时间运转，有时又需要短时运转的车辆或工程机械，在采用方案一时，除非装备了具有双速可输出高压和常压燃油的电动输油泵，否则以采用方案二较好。
对于一般情况下运转时间较长的船用、铁路内燃机车或发电用的所述内燃机而言，采用方案一或方案二均无太大的差别。
在实施本发明方案时，由于在停机关断原主电源开关之后，内燃机需要自动地持续运转一小段时间以进行含水燃料排清操作，故当车辆是停放在周边均为墙体的室内停车场或地下停车场时，需加强停车场的强制通风能力，避免废气在密闭空间积累所造成的后果。
以下再对轴向压缩式分配泵——VE泵燃料供给系统的两种实施方案进行说明。
在图10表示的轴向压缩式分配泵燃料供给系统的实施方案一之中，主供给系统各部件用数字标示，即主油箱(1)、低压输油管(2)、回油管(3)、机动膜片式输油泵(4)、燃油精滤器(5)、溢油阀(6)、叶片式输油泵(7)、溢流喉管(8)、高压输油管(9)和喷油器(10)，副供给系统各部件用字母标示，即副油箱(a)、电动输油泵(b)、燃油精滤器(c)、直动式三通电磁阀(d)、改装的溢流喉管(e)，以及未在图中标示的温度传感器(f)。
VE泵新供给系统各个部份的工作状态和相应的控制逻辑与前述的柱塞泵式燃料供给系统的实施方案大同小异，在此不作赘述。电动输油泵(b)的供油压力与内燃机原供给系统中的机动膜片式输油泵(4)的泵油压力相同即可。
内燃机正常运转时，VE泵除了向各个喷油器分配供给高压燃油外，多余的部份燃油经VE泵上部的溢流喉管(8)流回主油箱。鉴于常规燃料的比重一般小于含水燃料，为了在排清操作过程中尽可能完全地以常规燃料将含水燃料驱排回主油箱，在可能的情况下，应将溢流喉管(8)改装到VE泵体的下部，如图10所标示的(e)处。
其余部件的功能和注意事项参见前述的柱塞式喷油泵燃料供给系统施方案。
在图11表示的轴向压缩式分配泵燃料供给系统的实施方案二之中，主供给系统各部件与图10中实施方案一相同，并以相同数字作标示，副供给系统有副油箱(a)、三通电磁阀(b)、双通电磁阀(c)和改装的溢流喉管(d)，以及图中未有标示的湿度传感器(e)和温度传感器(f)。
最后对喷油泵—喷油器即PT泵燃料供给系统的两种实施方案作说明。
参见图12和图13，PT泵燃料供给系统有主油箱(1)、低压输油管(2)、燃油精滤器(3)、PT燃油泵(4)、高压输油管(5)、喷油器(6)和回油管(7)。在图12所示的实施方案一的副供给系统有副油箱(a)、三通电磁阀(b)以及图中未标示的湿度传感器(c)。图13所示的实施方案二的副供给系统有副油箱(a)、燃油滤清器(b)、三通电磁阀(c)及图中未有标示的湿度传感器(d)和温度传感器(e)。
喷油泵—喷油器燃料供给系统实施方案的基本原理与前述柱塞式喷油泵燃料供给系统和轴向压缩式分配泵燃料供给系统基本相同。但其基本特点是：PT泵泵出燃油的约20％由喷油器喷入到内燃机的燃烧室内进行燃烧，其余约80％的燃料经喷油器的回油通道回流入主油箱，该特点使所加装的副供给系统结构大为简化。
                  热带、亚热带环境下的系统设计
                            (真值表)一.自动切换运行
表1
序号 工况装置名   冷机起动     暖机    正常运转   热机起动     停车     备注
X1 生电源开关     1      1       1      1      0  1—通电；0—断电
X2 温度传感器     0     0→1       1     1或0     1→0  1-测出有水蒸汽
X3 排油限时计     0      0       0      0     1→0  1-倒计时；0-停
F1 声响警告器     0      0       0      0     1→0  1-通电；0-断电
F2 电磁断油阀     1      1       1      1     1→0  1—通电；0—断电
F3 电动输油泵     0      0       0      0     1→0  1—通电；0—断电
F4 三通电磁阀     0      0       0      0     1→0  1-通电，(NC)打开
F5 副油量表     1      1       1      1      0  1-通电；0-断电
6 机动输油泵     1      1       1      1     1→0  1-运转；0-停机
7 喷油泵     1      1       1      1     1→0  1-运转；0-停机
油路状况主油箱及主供油系统均用于供应乳化燃油。副油箱及副供油系统均用于供应普通柴油、  电磁阀以上管路、喷油泵和喷油器内均充满柴油。电磁阀以下主供油系统管、泵内充满乳化油。柴油起动、主供油系统运行。   停车后电磁阀以上管路和喷油器及喷油泵内贮留的柴油供暖机用。主供油系统运行。  主供油系统工作，供应乳化燃油。副供油系统不工作。  主供油系统工作，供应乳化燃油。副供油系统不工作。  发动机怠速运转，直至中央控制单元根据温度传感器检测到排气中不含水蒸汽、或预设的时限已到，发出复位指令为止。副系统供油 除临时停车(数十分钟)外，若车辆停泊时发动机死火停转，则应重新起动发动机，再关断主电源开关，进行正常停车时的乳化燃油排清操作程序以保护发动机和泵油系统，避免锈蚀和延长机件寿命。
控制逻辑说明：
1. X1-被检测参数；F1-受控参数
2. X3-计时器，其计时起始条件为X3＝X1；当计时至其预设定的时限后，自动复位归0。
3. F1＝F3＝F4＝X1·X2·X3，F2＝X1＋X2·X3，F5＝X1附注：
1.应使电动输油泵的出油压力大于主供油系统输油泵的压力，并大于喷油泵限压阀的开启压力，以便在自动切换控制状态下停车时，尽快使柴油充满全部供油管路和喷油器、泵，并将贮留在燃油供应系统中乳化油的绝大部份排入主油箱。
2.为满足主供油系统燃油耗尽后，换用副供油系统供油运行的需要，应采用双速永磁电机式电动输油泵。当运行于自动切换状态下停车时：电动泵高速运行，输出高压柴油以排尽乳化油。当运行于副供油系统供油行车时：电动泵低速运行，输出正常压力的柴油以行车。
3.亦可采用仅输出高压柴油的单速电动输油泵。当副供油系统运行时，泵出的柴油的小部份供发动机运行，大部份柴油则被泵往主油箱；则油箱内的柴油将被泵尽时，切换回主供油系统对发动机供油运行。该项切换功能可用中央控制单元内存的一段子程序使之自动进行。
4.本系统适用于环境温度不低于摄氏零度的情况下运行。
5.本系统的控制逻辑真值表是按采用图2所示的三通电磁阀而列出，亦可采用常开型双通电磁阀加上单向阀和三通接头构成同样功能，参见图3。图3中的标记(1)是常开型双通电磁阀，(2)是三通接头，(3)是单向阀。该常开型双通电磁阀的控制逻辑与三通电磁阀的控制逻辑相阀。
二.主系统供油运行    表2
序号 工况装置名 冷机起动 暖机 正常运转 热机起动 停车 备注
 X1 主电源开关     1      1      1     1      0  1—通电；0—断电
 X2 温度传感器     0      0      0     0      0  1-测出有水蒸汽
 X3 排油限时计     0      0      0     0      0  1-倒计时；0-停
F1 声响警告器 0 0 0 0 0 1-通电；0-断电
 F2 电磁断油阀     1      1      1     1      0  1—通电；0—断电
 F3 电动输油泵     0      0      0     0      0  1—通电；0—断电
F4 三通电磁阀 0 0 0 0 0 1-通电，(NC)打开
 F5 副油量表     1      1      1     1      0  1-通电；0-断电
6 机动输油泵 1 1 1 1 0 1-运转；0-停机
7 喷油泵 1 1 1 1 0  1-运转；0-停机
油路状况：由主油箱和主供油系统供应普通柴油运行。 控制逻辑： F2＝F5＝X1
三.副系统供油运行    表3
序号 工况装置名 冷机起动 暖机 正常运转 热机起动 停车 备注
X1 主电源开关     1      1      1     1      0  1—通电；0—断电
X2 温度传感器     0      0      0     0      0  1-测出有水蒸汽
X3 排油限时计     0      0      0     0      0  1-倒计时；0-停
F1 声响警告器 0 0 0 0 0 1-通电；0-断电
F2 电磁断油阀     1      1      1     1      0  1—通电；0—断电
F3 电动输油泵     1      1      1     1      0  1—通电；0—断电
F4 三通电磁阀     1      1      1     1      0  1-通电，(NC)打开
F5 副油量表     1      1      1     1      0  1-通电；0-断电
6 机动输油泵 1 1 1 1 0 1-运转；0-停机
7 喷油泵     1      1      1     1      0  1-运转；0-停机
油路状况：由副油箱和副供油系统供应普通柴油运行。 控制逻辑：F2＝F3＝F4＝F5＝X1
亚热带、温带环境下的系统设计
(真使表)一.自动切换运行    表4
序号 工况装置名   冷机起动     暖机    正常运转   热机起动     停车     备注
X1 主电源开关 1 1 1 1 0 1—通电；0—断电
 X2 湿度传感器      0     0→1       1     1或0     1→0  1-测出有水蒸汽
 X3 排油限时计      0      0       0      0     1→0  1-倒计时；0-停
 X4 温度传感器      1     1→0       0      0     0→1  1-水温≥40℃切换
 F1 声响警告器      0      0       0      0     1→0  1-通电；0-断电
 F2 电磁断油阀      1      1       1      1     1→0  1—通电；0—断电
F3          L电动输油泵H      1     1→0       0      0      0 1—通电；0—断电
     0      0       0      0     2→0
 F4 三通电磁阀      0     0→1       1      1      0  1—通电，(NC)打开
 F5 副油量表      1      1       1      1      0  1—通电；0—断电
 6 机动输油泵      1      1       1      1     1→0  1—运转；0—停机
 7 喷油泵      1      1       1      1     1→0  1—运转；0—停机
油路状况主油箱及主供油系统均用于供应乳化燃油。副油箱及副供油系统均用于供应常规燃油。  电磁阀以上管路、喷油泵和喷油器内均充满柴油。电磁阀以下主供油系统管、泵内充满乳化油。柴油起动。则供油系统运行。  停车后电磁阀以上管路和喷油器及喷油泵内贮留的柴油、加上副供油系统泵出的柴油供暖机用。当发动机水温达40℃后，换成供乳化油。   主供油系统工作，供应乳化燃油。副供油系统不工作。  主供油系统工作，供应乳化燃油。副供油系统不工作。  发动机怠速运转，直至中央控制单元根据温度传感器检测到排气中不含水蒸汽、或计时限满后，发出复位指令止。副系统供油 除临时停车(数十分钟)外，若车辆停泊时发动机死火停转，则应重新起动发动机，再关断生电源开关，进行正常停车时的乳化燃油排清操作程序以保护发动机和泵油系统，避免锈蚀和延长机件寿命。
控制逻辑说明：
1. X1-被检测参数；F1—受控参数。
2. X3-计时器，其计时起始条件为X3＝X1：当计时至其预设定的时限后，自动复位归0。
3. F1＝X1·X2·X3，    F3L＝X1·X4，      F4＝X1·X4，
   F2＝X1＋X2·X3，    F3H＝X1·X2·X3， F5＝X1附注：
1.应使电动输油泵的出油压力大于主供油系统输油泵的压力，并大于喷油泵限压阀的开启压力，以便在自
  动切换控制状态下停车时，尽快使柴油充满全部供油管路和喷油器、泵，并将贮留在燃油供应系统中乳
  化燃油的绝大部份排入主油箱。
2.为满足主供油系统燃油耗尽后，可换用副供油系统供油运行的需要，应采用双速永磁电机式电动输油泵。
  A.自动切换状态下停车时：              电动泵高速(H)运行，输出高压柴油以排尽乳化油。
  B.自动切换状态下冷机起动和暖机时：    电动泵低速(L)运行，      输出正常压力的柴油。
  c.则供油系统供油行车时：              电动泵低速(L)运行，输出正常压力的柴油以行车。
3.亦可采用仅输出高压柴油的单速电动输油泵。当副供油系统运行时，泵出的柴油的小部份供发动机运行，
  大部份柴油则被泵往主油箱。待副油箱内的柴油将被泵尽时，切换回主供油系统对发动机供油运行即可。
  该切换功能可以采用中央控制单元内存的一段子程序使之自动进行。
4.本系统适用于环境温度较低的条件下运行。但当汽车在环境温度低于摄氏零度的地区或季节运行或停
  放时，应使用在该环境温度下不发生冷凝的燃料。
5.本系统的逻辑控制真值表是按采用图4所示的三通电磁阀而列出。亦可采用常闭型双通电磁阀加上单向
  阀和三通接头构成同样功能，参见图5。图5中标记(3)是单通阀，(2)是三通接头，(4)是常闭型双通电
  磁阀，该常闭型双通电磁阀的控制逻辑与三通电磁阀的控制逻辑相同。
二.主系统供油运行    表5
 序号 工况装置名  冷机起动    暖机  正常运转  热机起动    停车     备注
X1 主电源开关 1 1 1 1 0 1—通电；0—断电
 X2 温度传感器     0     0     0     0     0  1-测出有水蒸汽
 X3 排油限时计     0     0     0     0     0  1-倒计时；0-停
 X4 温度传感器     0     0     0     0     0  1-水温≥40℃切换
 F1 声响警告器     0     0     0     0     0  1-通电；0-断电
 F2 电磁断油阀     1     1     1     1     0  1—通电；0—断电
F3          L电动输油泵H     0     0     0     0     0 1—通电；0—断电
    0     0     0     0     0
 F4 三通电磁阀     1     1     1     1     0  1-通电，(NC)打开
 F5 副油量表     1     1     1     1     0  1-通电；0-断电
 6 机动输油泵     1     1     1     1     0  1-运转：0-停机
 7 喷油泵     1     1     1     1     0  1-运转；0-停机
油路状况：由主油箱和主供油系统供应普通柴油运行。 控制逻辑：F2＝F4＝F5＝X1
三.副系统供油运行    表6
序号 工况装置名  冷机起动    暖机  正常运转  热机起动    停车     备注
X1 主电源开关     1     1     1     1     0  1—通电；0—断电
X2 温度传感器     0     0     0     0     0  1-测出有水蒸汽
X3 排油限时计     0     0     0     0     0  1-倒计时；0-停
X4 温度传感器     0     0     0     0     0  1-水温≥40℃切换
F1 声响警告器     0     0     0     0     0  1-通电；0-断电
F2 电磁断油阀     1     1     1     1     0  1—通电；0—断电
F3          L电动输油泵H     1     1     1     1     0 1—通电；0—断电
    0     0     0     0     0
F4 三通电磁阀     0     0     0     0     0  1-通电，(NC)打开
F5 副油量表     1     1     1     1     0  1-通电；0-断电
6 机动输油泵     1     1     1     1     0  1-运转；0-停机
7 喷油泵     1     1     1     1     0  1-运转；0-停机
油路状况：由副油箱和副供油系统供应普通柴油运行。 控制逻辑： F2＝F3L＝F5＝X1

Claims (6)

1.一种内燃机燃料供给系统，其特征在于：在现时通用的燃烧室内燃料直接喷射式活塞型内燃发动机燃料供给系统——主供给系统的基础上，添加燃料辅助供给系统——副供给系统和中央控制单元，中央控制单元控制主、副供给系统处于如下运行状况：在内燃机即将停止运转的一小段时间内，以及在内燃机冷机起动和怠速暖机的过程中，将常规燃料输入到内燃机的燃烧室内燃烧；在内燃机冷机起动及暖机过程结束后，将含水燃料入到内燃机的燃烧室内燃烧，也可根据需要将常规燃料输送给内燃机燃用。
2.按照权利要求1所述的内燃机燃料供给系统，其特征在于：所述的常规燃料是指含碳的液态或气态燃料，或是其混合物以及加氢或加氧形成的混合燃料，优选品种为：甲醇、乙醇、石脑油、汽油、煤油、柴油、植物油、天然气或液化石油气。
3.按照权利要求1所述的内燃机燃料供给系统，其特征在于：所述的含水燃料是以所述的常规燃料为基础，加入一定量的水和少量的添加剂后，以化学方法、加热、机械力、超声振动力或激光注入等方式，或是这几种方式的组合，使水和所述常规燃料相互溶化或均匀地稳定地乳化和混合而形成；或将水和常规燃料先行分别汽化或气化，再以气态形式相混合而形成；或将水和常规燃料两者之中的任一者，以气态或汽态的形式吸入，另一者以液态形式喷射入内燃机的燃烧室内混合而形成。
4.按照权利要求1所述的内燃机燃料供给系统，其特征在于：配制所述含水燃料所用的水必须是不含固体杂质的酸碱值为中性的软水；若所用的是液态常规燃料，亦应事先经过沉淀和过滤。
5.按照权利要求1所述的内燃机燃料供给系统，其特征在于：所述含水燃料若由水和油类配制而成，为使水和油均匀混合乳化时所添加的乳化剂，应选用非离子型乳化剂。
6.按照权利要求1所述的内燃机燃料供给系统，其特征在于：以含水燃料的液态总体积为基数计算的水的含量为10％～50％，优选为20％～30％。
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