CN112901380B - 一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法，主要涉及甲醇发动机供给系统领域，其主要特征在于该系统通过甲醇燃料的循环流动和燃料冷却器对甲醇燃料的冷却作用有效消除甲醇发动机燃料供给系统中的气阻问题，尤其是发动机高压油泵控油阀处的气阻问题，并在燃料循环中可调节该系统的供油压力和燃料温度。本发明通过在发动机燃料供给系统中增加电动输油泵、燃料冷却器、节流阀等，实现了甲醇发动机燃料供给系统中甲醇燃料的循环流动，并且通过电子控制单元ECU对节流阀和冷却风扇工作状态的控制，有效减少了燃料供给管路中甲醇燃料的积聚和蒸发，保证甲醇发动机的正常燃料供给。

Description

一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法
技术领域
本发明主要涉及发动机供给系统领域，具体涉及一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法。
背景技术
随着石油资源匮乏问题的日益突出，采用石化燃料的传统发动机也出现了能源危机，并且近些年环境问题的不断扩大，对发动机的排放等各方面的性能提出了更高的要求，使得传统发动机技术改造迫在眉睫，传统发动机创新改造一方面是要创新发动机技术，提升发动机热效率以及排放性能等，另一方面是要寻求更加清洁的发动机燃料来替代石化燃料，任何一方面都需要在发动机技术方面做出突破和创新，才能解决当前面临的严峻考验。
在过去的几年里，随着发动机技术的不断发展与创新，汽车的替代燃料变得丰富起来，通过测试多种替代燃料可用于汽车发动机例如新配方汽油、乙醇、生物柴油、天然气甲醇、氢气等，其中甲醇是一种公认的清洁能源，具有燃烧速率快、抗爆性好、低污染和无排烟等优良特点，是汽车替代燃料的优选项，世界上一些国家已经将甲醇燃料应用到汽车上，并且这一领域的研究也取得了较大的进展，甲醇汽车也实现了路跑，但毕竟是在传统发动机上进行改造，依然存在许多问题，如甲醇和二甲醚的沸点低，容易蒸发在油管或进气道形成气阻，阻碍燃料的供给等。
为了促进清洁燃料在发动机的应用，急需对发动机进行适应性改进，如双燃料发动机的提出，但燃料混合方式对发动机的性能提升空间有限，并且醇类燃料与柴油不互溶，因此，发动机需要对其燃料供给系统进行创新性改造，使其能够实现清洁替代燃料的转换，从而缓解能源危机和环境问题，也为其他燃料扩大应用范围。
发明内容
本发明要解决的具体问题是如何消除甲醇发动机燃料供给系统中的气阻问题，防止发动机甲醇燃料的积聚和蒸发阻碍发动机的正常燃料供给，从而保证发动机正常运行。
本发明上述的技术问题的解决是通过以下技术方案。
一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，包括：冷却风扇、甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表、发动机齿轮泵、甲醇燃料精滤器、发动机高压油泵、发动机甲醇燃料高压油轨、甲醇喷油器、甲醇喷油器回油管、甲醇喷油器回油总管、发动机高压油泵控油阀、节流阀、甲醇燃料油箱、电动输油泵进油管、电动输油泵、电动输油泵出油管、高压油泵控油阀后甲醇喷油器回油总管、节流阀进油管、节流阀出油管，电子控制单元ECU采用发动机原装配置好的器件，设置于与发动机无干涉处，发动机甲醇燃料高压油轨上设置有甲醇喷油器，甲醇喷油器处于发动机原装位置，置于发动机气缸上方，甲醇喷油器通过甲醇喷油器回油管连接至甲醇喷油器回油总管，甲醇喷油器回油总管连接至电动输油泵进油管，电动输油泵进油管一端连接至甲醇燃料油箱，另一端连接至电动输油泵出油管，电动输油泵出油管另一端连接至发动机甲醇燃料高压油轨，甲醇喷油器回油总管回路经过发动机高压油泵控油阀，电动输油泵进油管分为两个管道，两个管到上分别设置有节流阀和电动输油泵，电动输油泵出油管上从远离发动机甲醇燃料高压油轨端依次设置有甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表、发动机齿轮泵、甲醇燃料精滤器和发动机高压油泵，甲醇燃料冷却器下方设置有冷却风扇。
一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统的控制方法，所述压燃式甲醇发动机燃料供给系统是电动输油泵将甲醇燃料油箱中的甲醇燃料经过甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表输送到发动机齿轮泵，再通过发动机齿轮泵将甲醇燃料经过甲醇燃料精滤器泵入发动机高压油泵，最后由发动机高压油泵将甲醇燃料泵入发动机甲醇燃料高压油轨再通过甲醇喷油器喷射到发动机气缸燃烧做功，甲醇喷油器的甲醇喷油器回油管经过发动机高压油泵控油阀与电动输油泵进油管连通，使发动机甲醇燃料高压油轨的回油导回到进油管路实现甲醇燃料的循环流动，防止甲醇燃料在回油管的积聚，利用甲醇喷油器的回油对发动机高压油泵控油阀进行冷却，防止发动机高压油泵控油阀处因温度过高导致气阻问题的出现。
进一步的讲，所述甲醇发动机燃料供给系统是发动机所配置的电子控制单元ECU接收电动输油泵出油管中甲醇燃料温度传感器的信号，然后通过编程来控制冷却风扇的开闭工作状态，实现供给管路甲醇燃料温度的控制。
进一步的讲，所述甲醇发动机燃料供给系统是发动机所配置的电子控制单元ECU接收发动机转速传感器信号，判断发动机工况，然后通过编程来控制节流阀的开度面积，实现燃料供给管路中甲醇燃料压力的控制，甲醇燃料供给压力表显示低压循环管路供给甲醇燃料压力。
进一步的讲，电动输油泵与甲醇燃料油箱、甲醇燃料冷却器、节流阀通过耐甲醇橡胶管连接，甲醇燃料油箱位置高于电动输油泵的位置。
进一步的讲，冷却风扇、甲醇燃料冷却器、甲醇燃料供给压力表均采用耐甲醇橡胶管连接，冷却风扇旋转中心与甲醇燃料冷却器工作面积中心一致。
进一步的讲，节流阀与电动输油泵进油管、电动输油泵出油管通过耐甲醇橡胶管连接，形成小回路。
本发明具有以下有益效果：
1、采用该种方法的燃料供给系统能够实现甲醇燃料在燃料供给管路中的循环流动，能够有效防止甲醇燃料在管路中的积聚，并且利用甲醇喷油器的回油对高压油泵的控油阀进行冷却，防止控油阀处因温度过高发生气阻问题，保证燃料供给系统的正常工作。
2、采用该种方法的燃料供给系统能够通过电子控制单元ECU控制冷却风扇的工作状态，实现对发动机燃料供给系统供给燃料温度的控制，可以有效降低甲醇燃料的蒸发，防止出现气阻问题，并且甲醇燃料温度的对发动机启动也起到很重要的作用。
3. 采用该种方法的燃料供给系统能够通过电子控制单元ECU控制节流阀的开度面积，实现对电动输油泵输出供油压力的控制，保证发动机在各工况下都能处于正常供油状态。
附图说明
图1是本发明压燃式甲醇发动机燃料供给系统结构示意图。
图2是本发明压燃式甲醇发动机燃料供给系统甲醇燃料循环管路示意图。
图3是本发明压燃式甲醇发动机燃料供给系统调压管路示意图。
图中：1-冷却风扇，2-甲醇燃料冷却器，3-甲醇燃料粗滤器，4-甲醇燃料供给压力表，5-发动机齿轮泵，6-甲醇燃料精滤器，7-发动机高压油泵，8-发动机甲醇燃料高压油轨，9-甲醇喷油器，10-甲醇喷油器回油管，11-甲醇喷油器回油总管，12-发动机高压油泵控油阀，13-节流阀，14-甲醇燃料油箱，15-电动输油泵进油管，16-电动输油泵，17-电动输油泵出油管，18-控油阀之后的甲醇喷油器回油总管，19-节流阀进油管，20-节流阀出油管。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优势更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行进一步说明。
本发明实施例提供了一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法，主要是通过甲醇燃料的循环流动和燃料冷却器对甲醇燃料的冷却作用有效消除甲醇发动机燃料供给系统中遇到的气阻问题，并在甲醇燃料循环流动过程中可以实现对其温度和压力的控制，具体技术方案如下。
一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：包括：冷却风扇、甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表、发动机齿轮泵、甲醇燃料精滤器、发动机高压油泵、发动机甲醇燃料高压油轨、甲醇喷油器、甲醇喷油器回油管、甲醇喷油器回油总管、发动机高压油泵控油阀、节流阀、甲醇燃料油箱、电动输油泵进油管、电动输油泵、电动输油泵出油管、高压油泵控油阀后甲醇喷油器回油总管、节流阀进油管、节流阀出油管，电子控制单元ECU采用发动机原装配置好的器件，设置于与发动机无干涉处，发动机甲醇燃料高压油轨上设置有甲醇喷油器，甲醇喷油器处于发动机原装位置，置于发动机气缸上方，甲醇喷油器通过甲醇喷油器回油管连接至甲醇喷油器回油总管，甲醇喷油器回油总管连接至电动输油泵进油管，电动输油泵进油管一端连接至甲醇燃料油箱，另一端连接至电动输油泵出油管，电动输油泵出油管另一端连接至发动机甲醇燃料高压油轨，甲醇喷油器回油总管回路经过发动机高压油泵控油阀，电动输油泵进油管分为两个管道，两个管到上分别设置有节流阀和电动输油泵，电动输油泵出油管上从远离发动机甲醇燃料高压油轨端依次设置有甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表、发动机齿轮泵、甲醇燃料精滤器和发动机高压油泵，甲醇燃料冷却器下方设置有冷却风扇。
一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统的控制方法，其特征在于：所述压燃式甲醇发动机燃料供给系统是电动输油泵将甲醇燃料油箱中的甲醇燃料经过甲醇燃料冷却器、甲醇燃料粗滤器、甲醇燃料供给压力表输送到发动机齿轮泵，再通过发动机齿轮泵将甲醇燃料经过甲醇燃料精滤器泵入发动机高压油泵，最后由发动机高压油泵将甲醇燃料泵入发动机甲醇燃料高压油轨再通过甲醇喷油器喷射到发动机气缸燃烧做功，甲醇喷油器的甲醇喷油器回油管经过发动机高压油泵控油阀与电动输油泵进油管连通，使发动机甲醇燃料高压油轨的回油导回到进油管路实现甲醇燃料的循环流动，防止甲醇燃料在回油管的积聚，利用甲醇喷油器的回油对发动机高压油泵控油阀进行冷却，防止发动机高压油泵控油阀处因温度过高导致气阻问题的出现。
实施甲醇发动机燃料供给系统是电子控制单元ECU根据电动输油泵出油管和燃料冷却器出油管路中甲醇燃料的温度反馈来控制冷却风扇的开闭工作状态，实现供给管路甲醇燃料温度的控制；
实施甲醇发动机燃料供给系统是电子控制单元ECU根据动机各工况对应的预设供油压力控制节流阀的开度面积，实现供给管路中甲醇燃料压力的控制，压力表显示低压循环管路供给燃料压力；
在上述技术方案中所述的电动输油泵与甲醇油箱、燃料冷却器、节流阀通过耐甲醇橡胶管连接，其中甲醇油箱位置应高于电动输油泵的位置，其他无特殊位置要求；所述的冷却风扇、燃料冷却器、压力表均采用耐甲醇橡胶管连接，冷却风扇与燃料冷却器配合使用，冷却风扇旋转中心与燃料冷却器工作面积中心一致，压力表与燃料冷却器、发动机齿轮泵连接，均布置于与发动机无干涉处，无特殊位置要求；所述的节流阀与电动输油泵进油管、电动输油泵出油管通过耐甲醇橡胶管连接，形成小回路，布置于与发动机无干涉处，无特殊位置要求。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出具体说明。
如图1所示，本发明提供了一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统及其控制方法，该系统是在发动机原有燃料供给系统基础上增加燃料冷却器2、冷却风扇1、电动输油泵16、节流阀13、压力表4、甲醇粗滤器3、甲醇精滤器6、甲醇油箱14构成甲醇发动机燃料供给系统，该系统通过实现甲醇燃料的循环流动以及燃料冷却器2对甲醇燃料的冷却作用有效减少了甲醇发动机燃料供给系统中甲醇的积聚和蒸发，消除了发动机燃料供给系统的气阻问题，并通过电子控制单元ECU控制冷却风扇1和节流阀13供给燃料的温度和压力。
具体的，如图2所示，本发明的甲醇发动机燃料供给系统是由电动输油泵16将甲醇油箱14的甲醇燃料经过燃料冷却器2、甲醇粗滤器3、压力表4输送到发动机齿轮泵5，再通过发动机齿轮泵5将甲醇燃料经过甲醇精滤器6泵入发动机高压油泵7，最后由高压油泵7将甲醇燃料泵入甲醇燃料高压油轨8，再通过甲醇喷油器9进入到气缸做功，其中甲醇喷油器的回油管路10经过发动机高压油泵控油阀12与电动输油泵的进油管15连通，使甲醇喷油器的回油进入进油管路，通过电动输油泵16的作用实现甲醇燃料的循环流动，防止甲醇燃料在回油管路中积聚，并且通过甲醇喷油器9的回油对发动机高压油泵控油阀12进行冷却，防止控油阀12处因温度过高而导致气阻问题的出现。
具体的，如图2所示，本发明的甲醇发动机燃料供给系统在正常工作时，电子控制单元ECU接收电动输油泵出油管17中甲醇燃料温度传感器的信号，通过编程来控制冷却风扇1工作状态，当供给燃料温度达到预设温度时，冷却风扇1通电工作，进而实现供给管路甲醇燃料温度的控制，将其温度限定在一定限值内，有效减少燃料供给管路中甲醇燃料的蒸发，防止供给管路气阻问题的出现。
具体的，如图3所示，本发明的甲醇发动机燃料供给系统在正常工作时，电子控制单元ECU接收发动机转速传感器的信号，判断发动机运行工况，通过编程来调压管路中的节流阀13的开度面积，实现甲醇燃料供给管路中甲醇燃料压力的控制，保证燃料供给系统的正常运行，压力表4显示低压循环管路供给燃料压力。
在上述技术方案中所述的电子控制单元ECU采用发动机原装配置好的，甲醇燃料高压油轨8、甲醇喷油器9均采用发动机原有的；所述的电动输油泵16与甲醇油箱14、燃料冷却器2、节流阀13通过耐甲醇橡胶管连接，其中甲醇油箱14位置应高于电动输油泵16的位置；所述的冷却风扇1、燃料冷却器2、压力表4均采用耐甲醇橡胶管连接，冷却风扇1与燃料冷却器2配合使用，冷却风扇1旋转中心与燃料冷却器2工作面积中心一致，压力表4与燃料冷却器2、发动机齿轮5泵连接，均布置于与发动机无干涉处，无特殊位置要求；所述的节流阀13与电动输油泵进油管15、电动输油泵出油管17通过耐甲醇橡胶管连接，布置于与发动机无干涉处，无特殊位置要求。
本发明具体工作过程如下：发动机正常工作时，电动输油泵16将甲醇燃料从甲醇油箱14经过甲醇燃料冷却器2、甲醇燃料粗滤器3、压力表4输送到发动机齿轮泵5，再由发动机齿轮泵5将甲醇燃料经过甲醇精滤器6泵入发动机高压油泵7，再由发动机高压油泵7将甲醇燃料泵入甲醇燃料高压油轨8，再经过甲醇喷油器9进入气缸做功，甲醇喷油器9的回油通过高压油泵控油阀12流回到电动输油泵的进油管15与油箱甲醇燃料一起再由电动输油泵16输送到发动机齿轮泵5中，实现了甲醇燃料的循环流动，有效防止了甲醇燃料在回油管路中的积聚，并且通过甲醇喷油器9的回油对高压油泵控油阀12进行冷却，有效防止了控油阀12处因温度过高而发生气阻的问题；甲醇燃料循环流动时电子控制单元ECU可以根据电动输油泵出油管17中甲醇燃料温度控制冷却风扇1的开闭状态，控制甲醇燃料的供给温度，减少供给管路中甲醇燃料的蒸发；电子控制单元ECU还可以通过控制节流阀13的开度面积来控制甲醇燃料的供给压力，并通过压力表4显示。
最后应说明的是：上述内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明只局限于这些说明；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明方法构思的前提下，对其中部分技术特征进行修改或等同替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：包括：冷却风扇（1）、甲醇燃料冷却器（2）、甲醇燃料粗滤器（3）、甲醇燃料供给压力表（4）、发动机齿轮泵（5）、甲醇燃料精滤器（6）、发动机高压油泵（7）、发动机甲醇燃料高压油轨（8）、甲醇喷油器（9）、甲醇喷油器回油管（10）、甲醇喷油器回油总管（11）、发动机高压油泵控油阀（12）、节流阀（13）、甲醇燃料油箱（14）、电动输油泵进油管（15）、电动输油泵（16）、电动输油泵出油管（17）、高压油泵控油阀后甲醇喷油器回油总管（18）、节流阀进油管（19）、节流阀出油管（20），电子控制单元ECU采用发动机原装配置好的器件，设置于与发动机无干涉处，发动机甲醇燃料高压油轨（8）上设置有甲醇喷油器（9），甲醇喷油器（9）处于发动机原装位置，置于发动机气缸上方，甲醇喷油器（9）通过甲醇喷油器回油管（10）连接至甲醇喷油器回油总管（11），甲醇喷油器回油总管（11）连接至电动输油泵进油管（15），电动输油泵进油管（15）一端连接至甲醇燃料油箱（14），另一端连接至电动输油泵出油管（17），电动输油泵出油管（17）另一端连接至发动机甲醇燃料高压油轨（8），节流阀（13）与电动输油泵进油管（15）、电动输油泵出油管（17）通过耐甲醇橡胶管连接，形成小回路，甲醇喷油器回油总管（11）回路经过发动机高压油泵控油阀（12），电动输油泵进油管（15）分为两个管道，两个管道上分别设置有节流阀（13）和电动输油泵（16），电动输油泵出油管（17）上从远离发动机甲醇燃料高压油轨（8）端依次设置有甲醇燃料冷却器（2）、甲醇燃料粗滤器（3）、甲醇燃料供给压力表（4）、发动机齿轮泵（5）、甲醇燃料精滤器（6）和发动机高压油泵（7），甲醇燃料冷却器（2）下方设置有冷却风扇（1）；所述压燃式甲醇发动机燃料供给系统的控制方法如下：电动输油泵（16）将甲醇燃料油箱（14）中的甲醇燃料经过甲醇燃料冷却器（2）、甲醇燃料粗滤器（3）、甲醇燃料供给压力表（4）输送到发动机齿轮泵（5），再通过发动机齿轮泵（5）将甲醇燃料经过甲醇燃料精滤器（6）泵入发动机高压油泵（7），最后由发动机高压油泵（7）将甲醇燃料泵入发动机甲醇燃料高压油轨（8）再通过甲醇喷油器（9）喷射到发动机气缸燃烧做功，甲醇喷油器回油总管（11）经过发动机高压油泵控油阀（12）与电动输油泵进油管（15）连通，使甲醇喷油器（9）的回油导回到进油管路实现甲醇燃料的循环流动；所述电子控制单元ECU分别通过冷却风扇（1）和节流阀（13）对燃料供给管路中的甲醇燃料温度和压力进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：所述甲醇发动机燃料供给系统通过发动机所配置的电子控制单元ECU接收电动输油泵出油管（17）中甲醇燃料温度传感器的信号，然后通过编程来控制冷却风扇的开闭工作状态，实现供给管路中甲醇燃料温度的控制。
3.根据权利要求2所述的一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：所述甲醇发动机燃料供给系统通过发动机所配置的电子控制单元ECU接收发动机转速传感器信号，判断发动机工况，然后通过编程来控制节流阀（13）的开度面积，实现燃料供给管路中甲醇燃料压力的控制，甲醇燃料供给压力表（4）显示低压循环管路中的甲醇燃料压力。
4.根据权利要求1所述的一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：电动输油泵（16）与甲醇燃料油箱（14）、甲醇燃料冷却器（2）、节流阀（13）通过耐甲醇橡胶管连接，甲醇燃料油箱（14）位置高于电动输油泵（16）的位置。
5.根据权利要求1所述的一种压燃式甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于：冷却风扇（1）、甲醇燃料冷却器（2）、甲醇燃料供给压力表（4）均采用耐甲醇橡胶管连接，冷却风扇（1）旋转中心与甲醇燃料冷却器（2）工作面积中心一致。
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