CN220522668U - 一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于发动机燃料预处理技术领域，提供了一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，经两级制备单元高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐及高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐制备提高微纳米气泡气相密度，形成高浓度高稳定性体相微纳米尺度泡状流预混合燃料。通过高压油泵送入高压油轨建立轨压，接收ECU信号，经由喷油器喷入发动机燃烧室内参与燃烧。本实用新型在高压环境下制备体相微纳米尺度泡状流预混合燃料，其微纳米尺度气泡粒径更为集中，稳定性得到大幅改善，实现了燃料与空气的预先混合并有效提升微纳米气泡的浓度和稳定性。

Description

一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统

技术领域

本实用新型属于发动机燃料预处理技术领域，尤其涉及一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统。

背景技术

自21世纪开始，随着界面、纳米科学等学科领域的发展，纳米尺度泡状流逐年受到来自愈来愈多的不同领域的关注及应用。体相微纳米尺度泡状流燃料即无数个包裹气体直径小于1μm的气泡并可稳定悬浮存在的烃类燃料。因体相微纳米尺度泡状流燃料具有高气相比表面积、高离散气相稳定性、自增压溶解性、高气相溶解率，以及羟基自由基激发等特性。使其对燃料改性的同时突破油气在燃烧室内单一的雾化混合方式，进而实现热效率的提升和排放污染物的下降。

由于预混合燃料中存在大量体相微纳米尺度气泡，在燃料喷入气缸后由于压力瞬变气泡析出破裂，发生微爆效应，致使燃料喷雾锥角增大，喷雾贯穿距减小，喷雾射流中段径向方向长度增加，缸内油气分布均匀，有效改善混合气均匀度，实现发动机的热效率的提高以及不完全燃烧排放物的降低。但目前体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备、供给系统仍处于实验室台架试验研究，且存在预混合燃料中气泡浓度低且不均匀、气泡粒径跨度大且不可控、气泡制备效率低以及供给系统不稳定。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，旨在解决目前体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备过程中，多采用多孔膜管外压渗透、多孔膜管内压渗透、文丘里管原理等方式制备，虽然通过改变进气压力、燃料供给流速等方式实现微纳米尺度气泡浓度的小幅度改变，但无法满足高浓度微纳米气泡的要求的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统包括：

油箱、燃料滤清器、三通阀一、气体滤清器、高压气源、恒增压油泵、高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐、高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐、高压油泵、增压气泵、发动机燃烧室、高压油轨、喷油器、ECU、三通阀二、单向电磁减压阀一、单向电磁减压阀二、单向电磁阀和单向电磁限压阀。

作为本实用新型更进一步的方案，所述高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐包括固定螺栓一、进气管一、进油口一、文丘里式微纳米气泡发生器、压力传感器一、液面高度传感器一、进气口一、进气口二和出油口一；

所述进油口一与恒增压油泵的出油口相连接；

所述进气口一与气体滤清器的出口相连接；

所述进气口二与增压气泵的出口相连接。

作为本实用新型更进一步的方案，所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐包括固定螺栓二、进气管二、进气压力表、微纳米尺度多孔膜管、过滤膜、进油口二、压力传感器二、液面高度传感器二、泄气口和出油口二；

所述进气管二与气体滤清器的出气口相连接；

所述进油口二与出油口一相连接；

所述泄气口与增压气泵的进口相连接；

所述出油口二与高压油泵的进口相连接。

作为本实用新型更进一步的方案，在油路连接方面，所述油箱的出口与燃料滤清器的入口相连接；所述燃料滤清器的出口与三通阀一的入口相连接；所述三通阀一的出口与恒增压油泵的入口相连接；所述恒增压油泵的出口与进油口一相连接；所述出油口一与进油口二相连接；所述出油口二与高压油泵的入口相连接；所述高压油泵的出口与高压油轨的入口阀相连接；所述高压油轨的出口与喷油器的入口相连接，所述高压油轨泄油口通过单向电磁限压阀与三通阀二的入口相连接；所述喷油器回油口与三通阀二的入口相连接；所述三通阀二的出口与三通阀一的入口相连接；所述喷油器与发动机燃烧室相连接；

在气路连接方面，所述高压气源的出口与气体滤清器进口相连接；所述气体滤清器的出口通过单向电磁减压阀一与进气口一相连接，所述气体滤清器的出口通过单向电磁减压阀二与高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐的进气管二相连接；所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐泄气口与增压气泵进气口相连接；所述增压气泵出气口与进气口二相连接；

在信号连接方面，所述ECU输入端分别与压力传感器一、液面高度传感器一、压力传感器二和液面高度传感器二相连接，所述ECU输出端分别与恒增压油泵、喷油器、单向电磁减压阀一、单向电磁减压阀二、单向电磁阀和单向电磁限压阀相连接。

作为本实用新型更进一步的方案，所述三通阀一有两个入口和一个出口，其中一个入口与燃料滤清器的出口相连接，另一个入口与三通阀二的出口相连接，出口与恒增压油泵的入口相连接。

作为本实用新型更进一步的方案，所述三通阀二有两个入口和一个出口，其中一个入口与喷油器回油口相连接，另一个入口通过单向电磁限压阀与高压油轨泄压口相连接，出口与三通阀一的其中一个入口连接。

作为本实用新型更进一步的方案，所述高压油轨有一个进油口、一个出油口和一个泄油口，进油口与高压油泵出油口相连接，出油口与喷油器进口相连接，泄油口通过单向电磁限压阀与三通阀二的其中一个入口连接。

作为本实用新型更进一步的方案，所述单向电磁减压阀一、单向电磁减压阀二、单向电磁阀和单向电磁限压阀保持常闭状态，仅接收ECU信号时开启。

本实用新型实施例提供的一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，具有以下有益效果：

该一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，首先将加压燃料通入文丘里式微纳米气泡发生器在高压环境下吸入气体制备泡状流预混合燃料，其次将预混合燃料送至高压环境多孔膜管式微纳米气泡发生器制备罐中进行二次制备，基于两种微纳米气泡发生单元在高压环境下制备体相微纳米尺度泡状流预混合燃料，其微纳米尺度气泡粒径更为集中，稳定性得到大幅改善，实现了燃料与空气的预先混合并有效提升微纳米气泡的浓度和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐的结构示意图。

图3为本实用新型中高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐的结构示意图。

图4为本实用新型中文丘里式微纳米气泡发生器的结构示意图。

附图中：1-油箱；2-燃料滤清器；3-三通阀一；4-气体滤清器；5-高压气源；6-恒增压油泵；7-高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐；8-高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐；9-高压油泵；10-增压气泵；11-发动机燃烧室；12-高压油轨；13-喷油器；14-ECU；15-三通阀二；16-单向电磁减压阀一；17-单向电磁减压阀二；18-单向电磁阀；19-单向电磁限压阀；201-固定螺栓一；202-进气管一；203-进油口一；204-文丘里式微纳米气泡发生器；205-压力传感器一；206-液面高度传感器一；207-进气口一；208-进气口二；209-出油口一；301-固定螺栓二；302-进气管二；303-进气压力表；304-微纳米尺度多孔膜管；305-过滤膜；306-进油口二；307-压力传感器二；308-液面高度传感器二；309-泄气口；310-出油口二；401-进油口三；402-进气口三；403-出油口三。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。

如图1至图4所示，在本实用新型实施例中，一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统包括：

油箱1、燃料滤清器2、三通阀一3、气体滤清器4、高压气源5、恒增压油泵6、高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7、高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8、高压油泵9、增压气泵10、发动机燃烧室11、高压油轨12、喷油器13、ECU14、三通阀二15、单向电磁减压阀一16、单向电磁减压阀二17、单向电磁阀18和单向电磁限压阀19。

首先气体经过滤减压后送入高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7中初步制备泡状流燃料，其次送入高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8中进行再制备，以提高微纳米气泡气相密度，高压油泵9将预混合燃料输送到高压油轨12，最后喷油器13根据ECU14信号，将燃料喷入发动机燃烧室内与空气混合进行燃烧。

在本实用新型实施例中，优选的，通过ECU14对执行器的控制完成供油系统轨压控制、不同时效改变、不同气相密度和不同气泡浓度的切换。本实用新型分为两部分，第一部分是体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备系统，使用两级混合燃料制备方法，以保证供给发动机参与燃烧的燃料中具备足够大的微纳米气泡气相密度；第二部分是针对两级预混合燃料制备系统提出的供给系统，以实现制备系统满足高压、安全、稳定的环境同时将预混合燃料迅速供给至燃烧室内部参与燃烧。所述油箱1使用但不限于汽油、柴油、生物柴油、煤制油等可燃性烃类燃料作为液相载体制备体相微纳米尺度泡状流预混合燃料。所述高压气源5使用除空气外氧气、氢气等压缩存储气体制备体相微纳米尺度泡状流预混合燃料。

如图1和图3所示，在本实用新型实施例中，所述高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7包括固定螺栓一201、进气管一202、进油口一203、文丘里式微纳米气泡发生器204、压力传感器一205、液面高度传感器一206、进气口一207、进气口二208和出油口一209；

所述进油口一203与恒增压油泵6的出油口相连接；

所述进气口一207与气体滤清器4的出口相连接；

所述进气口二208与增压气泵10的出口相连接。

在本实用新型实施例中，优选的，文丘里式微纳米气泡发生器204包括进油口三401、进气口三402和出油口三403。压力传感器一205测量存储罐内压力并输送给ECU14处理保证罐内压力，防止因压力改变导致预混合燃料内微纳米尺度气泡析出；液面高度传感器一206通过测量液面高度将液面高度信号传输给ECU14进行处理，以保证发动机运转过程中体相微纳米尺度泡状流燃料的供应。

如图1和图4所示，在本实用新型实施例中，所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8包括固定螺栓二301、进气管二302、进气压力表303、微纳米尺度多孔膜管304、过滤膜305、进油口二306、压力传感器二307、液面高度传感器二308、泄气口309和出油口二310；

所述进气管二302与气体滤清器4的出气口相连接；

所述进油口二306与出油口一209相连接；

所述泄气口309与增压气泵10的进口相连接；

所述出油口二310与高压油泵9的进口相连接。

在本实用新型实施例中，优选的，压力传感器二307测量存储罐内压力并输送给ECU14处理，保证罐内压力，防止因压力改变导致预混合燃料内微纳米尺度气泡析出；液面高度传感器二308通过测量液面高度将液面高度信号传输给ECU14进行处理，以保证发动机运转过程中体相微纳米尺度泡状流燃料的供应。微米尺度过滤膜305用以剔除微米粒径气泡防止混入燃料供给发动机参与燃烧。

如图1至图4所示，在本实用新型实施例中，在油路连接方面，所述油箱1的出口与燃料滤清器2的入口相连接；所述燃料滤清器2的出口与三通阀一3的入口相连接；所述三通阀一3的出口与恒增压油泵6的入口相连接；所述恒增压油泵6的出口与进油口一203相连接；所述出油口一209与进油口二306相连接；所述出油口二310与高压油泵9的入口相连接；所述高压油泵9的出口与高压油轨12的入口阀相连接；所述高压油轨12的出口与喷油器13的入口相连接，所述高压油轨12泄油口通过单向电磁限压阀19与三通阀二15的入口相连接；所述喷油器13回油口与三通阀二15的入口相连接；所述三通阀二15的出口与三通阀一3的入口相连接；所述喷油器13与发动机燃烧室11相连接；

在气路连接方面，所述高压气源5的出口与气体滤清器4进口相连接；所述气体滤清器4的出口通过单向电磁减压阀一16与进气口一207相连接，所述气体滤清器4的出口通过单向电磁减压阀二17与高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8的进气管二302相连接；所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8泄气口309与增压气泵10进气口相连接；所述增压气泵10出气口与进气口二208相连接；

在信号连接方面，所述ECU14输入端分别与压力传感器一205、液面高度传感器一206、压力传感器二307和液面高度传感器二308相连接，所述ECU14输出端分别与恒增压油泵6、喷油器13、单向电磁减压阀一16、单向电磁减压阀二17、单向电磁阀18和单向电磁限压阀19相连接。

在本实用新型实施例中，优选的，喷油器13将燃料喷入发动机燃烧室11内参与燃烧。油箱1出口与燃料滤清器2入口连接，实现燃料的供应以及燃料杂质的过滤，防止供油系统发生堵塞。高压气源5出口与气体滤清器4进口连接，实现气体的杂质过滤，防止供气系统混有杂物。气体滤清器4出口通过单向电磁减压阀一16与进气口一207连接，保证罐内压力恒定及预混合燃料制备所需。增压气泵10出气口与进气口二208连接，实现高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8中压力超过预设值时，增压送入高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7中。气体滤清器4出口通过单向电磁减压阀二17与高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8的进气管二302连接，供给预混合燃料制备所需。高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8泄气口与增压气泵10进气口连接，以便高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8中压力超过预设值时，及时将雾化油气送入高压环境文多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7中。通过ECU14给予高压油轨12信号控制压力，同时油轨压力传感器12向ECU14发送信号及ECU14给予单向电磁限压阀19信号，从而保证高压油轨12压力。

如图1所示，在本实用新型实施例中，所述三通阀一3有两个入口和一个出口，其中一个入口与燃料滤清器2的出口相连接，另一个入口与三通阀二15的出口相连接，出口与恒增压油泵6的入口相连接。

如图1所示，在本实用新型实施例中，所述三通阀二15有两个入口和一个出口，其中一个入口与喷油器13回油口相连接，另一个入口通过单向电磁限压阀19与高压油轨12泄压口相连接，出口与三通阀一3的其中一个入口连接。

如图1所示，在本实用新型实施例中，所述高压油轨12有一个进油口、一个出油口和一个泄油口，进油口与高压油泵9出油口相连接，出油口与喷油器13进口相连接，泄油口通过单向电磁限压阀19与三通阀二15的其中一个入口连接。

如图1所示，在本实用新型实施例中，所述单向电磁减压阀一16、单向电磁减压阀二17、单向电磁阀18和单向电磁限压阀19保持常闭状态，仅接收ECU14信号时开启。

本实用新型的工作原理是：

发动机启动，ECU14给予恒增压油泵6开启信号，油箱1中的燃料经燃料滤清器2过滤、三通阀一3泵送到达高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7进油口处，与此同时，高压气源5中气体经气体滤清器4过滤、单项电磁阀一减压后送入高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐7中；初步制备好的预混合燃料经过单向电磁阀18输送至高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8，同时高压气源5中气体经气体滤清器4过滤、单项电磁阀二减压后送至进气管二302处，在制备罐内进行二次制备提高微纳米气泡气相密度。供油开始，体相微纳米尺度泡状流燃料通过高压油泵9送入高压油轨12建立轨压，喷油信号发出，通过喷油器13喷入发动机燃烧室11与空气混合参与燃烧，未喷射燃料则通过回油口流回可控三通阀二15。

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

Claims (8)

1.一种动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统包括：

油箱（1）、燃料滤清器（2）、三通阀一（3）、气体滤清器（4）、高压气源（5）、恒增压油泵（6）、高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐（7）、高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐（8）、高压油泵（9）、增压气泵（10）、发动机燃烧室（11）、高压油轨（12）、喷油器（13）、ECU（14）、三通阀二（15）、单向电磁减压阀一（16）、单向电磁减压阀二（17）、单向电磁阀（18）和单向电磁限压阀（19）。

2.根据权利要求1所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述高压环境文丘里式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐（7）包括固定螺栓一（201）、进气管一（202）、进油口一（203）、文丘里式微纳米气泡发生器（204）、压力传感器一（205）、液面高度传感器一（206）、进气口一（207）、进气口二（208）和出油口一（209）；

所述进油口一（203）与恒增压油泵（6）的出油口相连接；

所述进气口一（207）与气体滤清器（4）的出口相连接；

所述进气口二（208）与增压气泵（10）的出口相连接。

3.根据权利要求2所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐8包括固定螺栓二（301）、进气管二（302）、进气压力表（303）、微纳米尺度多孔膜管（304）、过滤膜（305）、进油口二（306）、压力传感器二（307）、液面高度传感器二（308）、泄气口（309）和出油口二（310）；

所述进气管二（302）与气体滤清器（4）的出气口相连接；

所述进油口二（306）与出油口一（209）相连接；

所述泄气口（309）与增压气泵（10）的进口相连接；

所述出油口二（310）与高压油泵（9）的进口相连接。

4.根据权利要求3所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，在油路连接方面，所述油箱（1）的出口与燃料滤清器（2）的入口相连接；所述燃料滤清器（2）的出口与三通阀一（3）的入口相连接；所述三通阀一（3）的出口与恒增压油泵（6）的入口相连接；所述恒增压油泵（6）的出口与进油口一（203）相连接；所述出油口一（209）与进油口二（306）相连接；所述出油口二（310）与高压油泵（9）的入口相连接；所述高压油泵（9）的出口与高压油轨（12）的入口阀相连接；所述高压油轨（12）的出口与喷油器（13）的入口相连接，所述高压油轨（12）泄油口通过单向电磁限压阀（19）与三通阀二（15）的入口相连接；所述喷油器（13）回油口与三通阀二（15）的入口相连接；所述三通阀二（15）的出口与三通阀一（3）的入口相连接；所述喷油器（13）与发动机燃烧室（11）相连接；

在气路连接方面，所述高压气源（5）的出口与气体滤清器（4）进口相连接；所述气体滤清器（4）的出口通过单向电磁减压阀一（16）与进气口一（207）相连接，所述气体滤清器（4）的出口通过单向电磁减压阀二（17）与高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐（8）的进气管二（302）相连接；所述高压环境多孔膜管式体相微纳米尺度泡状流预混合燃料制备罐（8）泄气口（309）与增压气泵（10）进气口相连接；所述增压气泵（10）出气口与进气口二（208）相连接；

在信号连接方面，所述ECU（14）输入端分别与压力传感器一（205）、液面高度传感器一（206）、压力传感器二（307）和液面高度传感器二（308）相连接，所述ECU（14）输出端分别与恒增压油泵（6）、喷油器（13）、单向电磁减压阀一（16）、单向电磁减压阀二（17）、单向电磁阀（18）和单向电磁限压阀（19）相连接。

5.根据权利要求4所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述三通阀一（3）有两个入口和一个出口，其中一个入口与燃料滤清器（2）的出口相连接，另一个入口与三通阀二（15）的出口相连接，出口与恒增压油泵（6）的入口相连接。

6.根据权利要求5所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述三通阀二（15）有两个入口和一个出口，其中一个入口与喷油器（13）回油口相连接，另一个入口通过单向电磁限压阀（19）与高压油轨（12）泄压口相连接，出口与三通阀一（3）的其中一个入口连接。

7.根据权利要求6所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述高压油轨（12）有一个进油口、一个出油口和一个泄油口，进油口与高压油泵（9）出油口相连接，出油口与喷油器（13）进口相连接，泄油口通过单向电磁限压阀（19）与三通阀二（15）的其中一个入口连接。

8.根据权利要求1所述的动力机械高浓度高稳定性预混合燃料制备与供给系统，其特征在于，所述单向电磁减压阀一（16）、单向电磁减压阀二（17）、单向电磁阀（18）和单向电磁限压阀（19）保持常闭状态，仅接收ECU（14）信号时开启。