CN207657601U - 一种纳米燃油添加剂自混式油箱 - Google Patents

Abstract

一种纳米燃油添加剂自混式油箱，属于纳米燃油添加剂自混合技术领域。包括油箱托架、油箱、机械搅拌装置、搅拌驱动电机、螺旋送料装置、送料驱动电机、超声振荡器以及压力传感器，机械搅拌装置设置在油箱的内部型腔中，机械搅拌装置包括旋转轴、第一卡圈、第二卡圈以及围绕旋转轴呈间隔设置的多个叶片，所述的搅拌驱动电机设置在油箱的外侧，搅拌驱动电机的传动轴与旋转轴的另一端传动连接，所述的螺旋送料装置包括送料管以及送料螺旋，所述的送料管设置在油箱的外侧，送料驱动电机的传动轴与送料螺旋的另一端传动连接。优点：能够改善混合效果，提高混合效率，能精确地配置改性燃油，实现发动机的高效燃烧、节能减排，并提高发动机的工作效率。

Description

一种纳米燃油添加剂自混式油箱

技术领域

本实用新型属于纳米燃油添加剂自混合技术领域，具体涉及一种纳米燃油添加剂自混式油箱。

背景技术

能源短缺和环境污染是人类发展所面临的两大永恒课题，为节约已有的石油化工能源，上世纪末以来国内外多种节能燃料添加剂相继问世，然而在实际应用中多存在有不同程度的不足之处。如何提高燃油的燃烧效率，降低排气污染物，已越来越受到人们的关注。相关研究表明，发动机缸内燃烧及排放特性等均受到燃料组成和理化特性的影响，并且，在燃油中加注一定比例性能优异的纳米粉末燃油添加剂，可在一定程度上改善燃油的理化特性，使燃烧效率和经济性能提高，排气污染物降低。目前，燃油添加剂主要以一些金属或金属化合物为主，如Mn、Ce、Co等稀土物质单质及其化合物。将添加剂与燃油按适当的比例进行配比后，再加注到油箱内进行燃烧。该混合配比方式被称之为油箱外部混合。在该混合方式中，通常采取的工作流程为：量取—定量的燃油→通过计算来确定所需添加剂质量→量取添加剂→超声震荡(适用于质量较少的情况)或机械搅拌(适用于质量较多的情况)。其中，超声振荡器混合效果优良，但单一使用超声振荡器时容易耗费过多时间，而机械搅拌恰恰相反，但机械搅拌的混合效果较差。因此，寻求一种高效率、混合效果优良的燃油添加剂混合装置以提高燃油燃烧效率，降低排气污染物是急切需要的。

鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的任务在于提供一种高效且混合效果优良，能较好地提高燃油的燃烧效率的纳米燃油添加剂自混式油箱。

本实用新型的任务是这样来实现的，一种纳米燃油添加剂自混式油箱，包括油箱托架以及嵌设在油箱托架上的油箱，其特征在于：还包括机械搅拌装置、搅拌驱动电机、螺旋送料装置、送料驱动电机、超声振荡器以及压力传感器，所述的机械搅拌装置设置在油箱的内部型腔中，机械搅拌装置包括旋转轴、第一卡圈、第二卡圈以及围绕旋转轴呈间隔设置的多个叶片，所述的第一卡圈设置在旋转轴的一端，所述的第二卡圈设置在旋转轴的另一端且与旋转轴构成滑动配合，所述的叶片的一端与第一卡圈铰接，而另一端与第二卡圈铰接，所述的搅拌驱动电机设置在油箱的外侧，搅拌驱动电机的传动轴与旋转轴的另一端传动连接，所述的螺旋送料装置包括送料管以及送料螺旋，所述的送料管设置在油箱的外侧，其一端与油箱固定安装且与油箱的内腔相连通，送料管在长度方向的中部倾斜地延伸出一个与添加剂储备箱连通的用于将纳米燃油添加剂引入送料管内的连接口，所述的送料螺旋穿设在送料管的管腔内，送料螺旋的一端沿送料管的轴向延伸并进入油箱的内腔中，所述的送料驱动电机的传动轴与送料螺旋的另一端传动连接，所述的超声振荡器设置在油箱托架的底部，所述的压力传感器设置在油箱的内腔的底部。

在本实用新型的一个具体的实施例中，还包括控制机构，所述的控制机构包括控制单元及开关单元，所述的控制单元与开关单元、搅拌驱动电机、送料驱动电机、超声振荡器以及压力传感器电连接。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的第一卡圈与旋转轴之间采用平键连接；所述的第二卡圈与旋转轴之间采用螺钉连接。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的叶片由两根搅拌棒首尾铰接而成。

在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的送料管在与所述的油箱的连接处形成有固定端，所述的固定端与油箱的侧壁通过螺纹结构进行连接。

在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的油箱上设置有加油口，所述的加油口上配设有加油口密封盖。

在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的机械搅拌装置的数量有三个，且沿着所述的油箱的长度方向间隔设置，油箱在相邻的两个机械搅拌装置之间还设有隔板，所述的搅拌驱动电机与机械搅拌装置的数量相同且位置相对应，其中，位于最外侧的两个搅拌驱动电机的转向相反，中间的搅拌驱动电机的转向随机变动。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：燃油和纳米燃油添加剂之间采用机械式搅拌辅助超声震荡的混合方式，能够很好地改善混合效果，提高混合效率，能精确地配置改性燃油，实现发动机的高效燃烧、节能减排，并提高发动机的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1的另一视角示意图。

图3为本实用新型所述的油箱内部示意图。

图4为本实用新型所述的机械搅拌装置的结构示意图。

图5为本实用新型所述的螺旋送料装置的结构示意图。

图6为本实用新型所述的控制机构的电路框图。

图中：1.油箱托架；2.油箱、21.加油口密封盖、22.出油口、23.回油口、24.隔板；3.机械搅拌装置、31.旋转轴、32.第一卡圈、33.第二卡圈、34.叶片、341.搅拌棒；4.搅拌驱动电机；5.螺旋送料装置、51.送料管、511.连接口、512.固定端、52.送料螺旋；6.送料驱动电机；7.超声振荡器；8.压力传感器；9.控制机构、91.控制单元、92.开关单元。

具体实施方式

申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1～图5，本实用新型涉及一种纳米燃油添加剂自混式油箱，包括油箱托架1以及嵌设在油箱托架1上的油箱2，还包括机械搅拌装置3、搅拌驱动电机4、螺旋送料装置5、送料驱动电机6、超声振荡器7以及压力传感器8。所述的油箱2上设置有加油口，所述的加油口上配设有加油口密封盖21。油箱2上还设有出油口22和回油口23。所述的机械搅拌装置3设置在油箱2的内部型腔中，机械搅拌装置3包括旋转轴31、第一卡圈32、第二卡圈33以及围绕旋转轴31呈间隔设置的多个叶片34。所述的第一卡圈32设置在旋转轴31的一端，所述的第二卡圈33设置在旋转轴31的另一端且与旋转轴31构成滑动配合，所述的叶片34的一端与第一卡圈32铰接，而另一端与第二卡圈33铰接。具体地，所述的第一卡圈32与旋转轴31之间采用平键连接、固定；所述的第二卡圈33与旋转轴31之间采用螺钉连接，第二卡圈33可沿旋转轴31的轴向进行前后移动，但不会围绕旋转轴31发生转动。安装时，旋转轴31的设有第一卡圈32的一端与其所面对的油箱2的侧壁间隔30～50mm，以防在旋转搅拌过程中与侧壁发生碰触。叶片34可通过第二卡圈33的前后移动来改变与旋转轴31之间的夹角大小。在本实施例中，所述的叶片34由两根搅拌棒341首尾铰接而成，所述的搅拌棒341选用耐腐蚀材料加工而成。叶片34可在第二卡圈33的牵引下撑开或收缩，方便安装及拆卸。所述的搅拌驱动电机4设置在油箱2的外侧，搅拌驱动电机4的传动轴与旋转轴31的另一端传动连接。在本实施例中，所述的机械搅拌装置3的数量有三个，且沿着所述的油箱2的长度方向间隔设置。油箱2在相邻的两个机械搅拌装置3之间还设有隔板24。所述的搅拌驱动电机4与机械搅拌装置3的数量相同且位置相对应，其中，位于最外侧的两个搅拌驱动电机4的转向相反，中间的搅拌驱动电机4的转向随机变动，这样能尽量避免在机械搅拌过程中出现因电机转向相同而造成的两个机械搅拌装置3之间燃油相对流动不均匀的现象，以防燃油和添加剂的混合效果欠佳。所述的螺旋送料装置5采用螺旋输送方式，包括送料管51以及送料螺旋52，所述的送料管51设置在油箱2的外侧，送料管51在一端形成固定端512，所述的固定端512与油箱2的侧壁通过螺纹结构进行连接，使送料管51与油箱2的内腔相连通。送料管51在长度方向的中部倾斜地延伸出一个与添加剂储备箱连通的用于将纳米燃油添加剂引入送料管51内的连接口511，所述的送料螺旋52穿设在送料管51的管腔内，送料螺旋52的一端沿送料管51的轴向延伸并进入油箱2的内腔中。所述的送料驱动电机6的传动轴与送料螺旋52的另一端传动连接。送料驱动电机6和搅拌驱动电机4的导线均采用良好的绝缘处理，与油箱2相隔离。所述的超声振荡器7设置在油箱托架1的底部，所述的压力传感器8设置在油箱2的内腔的底部。

请参阅图6，所述的纳米燃油添加剂自混式油箱还包括控制机构9，所述的控制机构9包括控制单元91及开关单元92，所述的控制单元91与开关单元92、搅拌驱动电机4、送料驱动电机6、超声振荡器7以及压力传感器8电连接。在油箱2加入燃油之后，所述的控制单元91通过压力传感器8来测定燃油量，并根据该燃油量来控制螺旋送料装置5向油箱2中输送适量的纳米燃油添加剂。所述的控制机械搅拌装置3和超声振荡器7由控制单元91控制而开启，用于使油箱2中的燃油和纳米燃油添加剂混合均匀，由此能改善燃油和纳米燃油添加剂的混合效率，提高了纳米燃油添加剂的作用效果，同时也提高了发动机的燃烧效率，并降低了有害污染物排放。

为了很好地改善发动机燃烧与排放，如提高发动机功率、降低NOx、PM等排放，所述的纳米燃油添加剂与燃油之间必须满足固定的比例关系，保证燃油中的纳米燃油添加剂的质量分数固定。假设燃油质量为M，纳米燃油添加剂的质量为M”，两者之间固定的质量分数为Q，则M、M”以及Q之间需要满足的关系式M”/(M”+M)＝Q。

请继续参阅图1～图6，对所述的纳米燃油添加剂自混式油箱的工作过程进行说明。首先，使发动机停止运行，打开加油口密封盖21，向所述的油箱2加注燃油；接着，驾驶员控制所述的开关单元92，使送料驱动电机6处于待工作状态，同时根据燃油特性，通过控制单元91设定纳米燃油添加剂相对于燃油的质量分数Q；然后，所述的控制单元91根据压力传感器8反馈的燃油质量，算出所需要添加的纳米燃油添加剂的质量M”＝M/(1-Q)，进而算出纳米燃油添加剂的输送时间t＝M”/m，其中M为燃油质量，m为单位时间内的纳米燃油添加剂的输送质量，所述的控制单元91通过控制送料驱动电机6来使螺旋送料装置5工作并将工作时间设为t，纳米燃油添加剂通过连接口511进入油箱2内并利用送料螺旋52进行搅拌；最后，所述的控制单元91驱动搅拌驱动电机4及超声振荡器7工作并将工作时间设为kt，所述的搅拌驱动电机4驱动机械搅拌装置3运行，使燃油和纳米燃油添加剂混合均匀，其中，k为通过试验标定的恒定系数，其标定为现有技术，此处省略赘述。燃油消耗后，对油箱2重新加注燃油，重复步骤S1)～步骤S5)。

在上述过程中，纳米燃油添加剂的输送效率通过试验进行标定。具体地，先确定送料驱动电机6的转速v(r/min)及单位时间内的纳米燃油添加剂输送质量m(g/min)，再通过试验标定，确定螺旋送料装置5在工作过程中的恒定参数(如送料螺旋52的转速)，使得纳米燃油添加剂输送质量仅与时间呈一次线性关系，即M”＝m×t。

在实际工作过程中，汽车在开始加注燃油前，油箱2内往往会有部分残留的燃油，如果不对该部分残留混合燃油质量进行计算，而仅根据加油结束后油箱2内的燃油总质量来确定纳米燃油添加剂的加注量，则在燃油及纳米燃油添加剂掺混比一定的前提下，会使实际的纳米燃油添加剂的掺混质量增加，造成燃油及纳米燃油添加剂的掺混比误差较大。在本实施例中，由压力传感器8来测量油箱2中的初始油压并反馈给控制单元91(压力传感器8的信息反馈时间间隔为2s)，初始油压假设为P_is。在开始加注燃油后，实时压力P_i关于时间t呈单调递增，后一时刻油压P_ih与前一时刻油压P_iq差值始终为正。当加油结束，后一时刻油压P_ih与前一时刻油压P_iq相等，此时二者差值趋于0，将该时刻所对应的实际油压记录为P_iq。所述的控制单元91计算P_iq与P_is的差值ΔP_i，ΔP_i＝P_iq-P_is。通过ΔP_i可算出加注的燃油质量M，M＝ΔP_iS/g，其中，S为油箱2底部燃油压力的作用面积(可根据实际油箱2的结构近似取值)。当ΔP_i>0时，控制螺旋送料装置5开始工作。纳米燃油添加剂与燃油之间存在固定的比例关系，该比值可先设定与控制单元91中，在确定加注油量后，由控制单元91自行换算出螺旋送料装置5的运行时间t，向油箱2内输送对应质量的纳米燃油添加剂，并停止接收压力传感器8的反馈信号以确保纳米燃油添加剂和燃油的质量百分比Q为恒定，直到纳米燃油添加剂输送完毕。与此同时，控制单元91控制机械搅拌装置3和超声振荡器7工作，对燃油及纳米燃油添加剂进行充分的混合。

所述的开关单元92由驾驶员根据工作需要加以控制，可在纳米燃油添加剂的添加和搅拌过程中出现故障时，通过控制单元91来控制送料驱动电机6及搅拌驱动电机4进行急停，暂停混合操作。此外，若车辆长时间未开动，导致混合燃油中出现添加剂析出现象时，则驾驶员可通过控制开关单元92及控制单元91，驱动机械搅拌装置3和超声振荡器7工作，进行二次混合，二次混合所需搅拌时间的确定同步骤S3)～步骤S5)。

本实用新型能够省去传统纳米燃油添加剂在燃油加注前进行搅拌混合所耗费时间，从而能够提高燃油和添加剂的自混合工作效率，进而可实现发动机的高效燃烧、节能减排，并提高发动机的工作效率。

Claims (8)

1.一种纳米燃油添加剂自混式油箱，包括油箱托架(1)以及嵌设在油箱托架(1)上的油箱(2)，其特征在于：还包括机械搅拌装置(3)、搅拌驱动电机(4)、螺旋送料装置(5)、送料驱动电机(6)、超声振荡器(7)以及压力传感器(8)，所述的机械搅拌装置(3)设置在油箱(2)的内部型腔中，机械搅拌装置(3)包括旋转轴(31)、第一卡圈(32)、第二卡圈(33)以及围绕旋转轴(31)呈间隔设置的多个叶片(34)，所述的第一卡圈(32)设置在旋转轴(31)的一端，所述的第二卡圈(33)设置在旋转轴(31)的另一端且与旋转轴(31)构成滑动配合，所述的叶片(34)的一端与第一卡圈(32)铰接，而另一端与第二卡圈(33)铰接，所述的搅拌驱动电机(4)设置在油箱(2)的外侧，搅拌驱动电机(4)的传动轴与旋转轴(31)的另一端传动连接，所述的螺旋送料装置(5)包括送料管(51)以及送料螺旋(52)，所述的送料管(51)设置在油箱(2)的外侧，其一端与油箱(2)固定安装且与油箱(2)的内腔相连通，送料管(51)在长度方向的中部倾斜地延伸出一个与外部添加剂储备箱连通的用于将纳米燃油添加剂引入送料管(51)内的连接口(511)，所述的送料螺旋(52)穿设在送料管(51)的管腔内，送料螺旋(52)的一端沿送料管(51)的轴向延伸并进入油箱(2)的内腔中，所述的送料驱动电机(6)的传动轴与送料螺旋(52)的另一端传动连接，所述的超声振荡器(7)设置在油箱托架(1)的底部，所述的压力传感器(8)设置在油箱(2)的内腔的底部。

2.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于还包括控制机构(9)，所述的控制机构(9)包括控制单元(91)及开关单元(92)，所述的控制单元(91)与开关单元(92)、搅拌驱动电机(4)、送料驱动电机(6)、超声振荡器(7)以及压力传感器(8)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的第一卡圈(32)与旋转轴(31)之间采用平键连接；所述的第二卡圈(33)与旋转轴(31)之间采用螺钉连接。

4.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的叶片(34)由两根搅拌棒(341)首尾铰接而成。

5.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的送料管(51)在与所述的油箱(2)的连接处形成有固定端(512)，所述的固定端(512)与油箱(2)的侧壁通过螺纹结构进行连接。

6.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的油箱(2)上设置有加油口，所述的加油口上配设有加油口密封盖(21)。

7.根据权利要求1所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的机械搅拌装置(3)的数量有三个，且沿着所述的油箱(2)的长度方向间隔设置，所述的搅拌驱动电机(4)与机械搅拌装置(3)的数量相同且位置相对应，其中，位于最外侧的两个搅拌驱动电机(4)的转向相反，中间的搅拌驱动电机(4)的转向随机变动。

8.根据权利要求7所述的一种纳米燃油添加剂自混式油箱，其特征在于所述的油箱(2)在相邻的两个机械搅拌装置(3)之间设有隔板(24)。