专利名称：一种船用柴油机高温高压燃油供给方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机燃油喷射系统，具体说是一种船用柴油机高温高压燃油供给方法及装置。
背景技术：
由于良好的动力性和经济性，柴油机已被广泛应用于国民生产的各行各业，随着石化能源的枯竭和全球人居环境的恶化，各国的法律法规对柴油机的排放限制也日益严格；柴油机高压喷射系统则提供了一种同时提高柴油机经济性、动力性和排放性的新的燃油供给方式；国外对此项技术已经取得了显著成果，国内对高压共轨系统的研究起步较晚， 还没有形成较完善的体系，现行的高压共轨系统较多的采用电子控制系统，然而柴油机，特别是燃重油的柴船舶油机主要燃料是重质柴油，目前来说，很难仅仅通过提高喷射压力促进重质燃油雾化而获得较好的燃烧效果，而船用柴油机中高压共轨技术始终没有妥善解决重油的高压供给问题，如何将高压和超高压技术普遍应用在船用柴油机中也是目前相关学者还未解决的课题。目前已有学者研究了燃油喷射温度对燃料雾化的影响，如Su Han Park等人在 “Macroscopic spray characteristics and breakup performance of dimethyl ether (DME) fuel at high fuel temperatures and ambient conditions，，Fuel 89 0010)3001-3011，一文中采用蒸汽加热的方式在油轨和喷油嘴之间的高压油管上进行了加热处理，试验表明二甲醚在的雾化效果在高温条件下得到了一定程度的提高；徐兆坤等人在“柴油机部分均质预混合燃烧模式的探索性研究”小型内燃机与摩托车37 (2008) 1-4 的研究中以135柴油机为基础指出普通柴油加热到160°C就能实现汽化喷射，这种模式降低了对燃油喷射系统的要求，减少了对进气涡流和压缩涡流的依赖，进气道和燃烧室设计也可大大简化；上述的研究实验中采用的燃油加热模块无法根据柴油机工况提供充足连续的高温燃油以供喷射，没有提出一种能在柴油机上装配使用的高温燃油供给装置或可行方法。另如专利200810225704. 3 “一种高压共轨电控喷油器”，200710106030. 0 “电磁阀”，都是研究高压共轨系统的零部件，目前尚未见到柴油机高温燃油供给系统和方法的相关专利技术。
发明内容
基于国内外的研究现状和现有技术条件，为在船用柴油机中获得高温高压条件下的燃油喷射雾化效果，同时充分利用循环冷却水和尾气的热量，本发明提供了一种利用余热的船用柴油机高压高温燃油供给方法及装置，主要应用在船舶及工程机械上。实现本发明的技术方案为
一种船用柴油机高温高压燃油供给方法，其特征在于燃油喷射所需要的高温条件在高压共用轨道中形成，利用船用发动机尾气排放的热量作为蒸汽发生器的主要热源，高压共用轨道壁外设置蒸汽换热器，高压共用轨道中的燃油由蒸汽发生器中产生的高温蒸汽经过蒸汽换热器加热到设定温度，尾气换热控制柜通过调节蒸汽发生器进入蒸汽换热器的蒸汽流量以控制蒸汽加热燃油的温度，以实现足量的燃油经过喷油泵加压后在高压共用轨道中被稳定加热，最终形成足量的稳定的高温高压燃油进入电控喷油嘴总成，从而获得柴油机高温高压状态下的喷雾效果。高压共用轨道及蒸汽发生器上分别设有热电偶，将燃油和高温蒸汽的温度信号传输给总控制单元，总控制单元对尾气换热控制柜进行实时控制，尾气换热控制柜通过控制设在蒸汽换热器蒸汽进口端上的电控节流阀控制蒸汽发生器进入蒸汽换热器的蒸汽流量保证轨道中燃油的温度稳定在设定范围内。高压共用轨道上设有高压溢流阀，保证轨道压力在合理与安全的范围内，在蒸汽换热器蒸汽出口端上设有安全阀，保证蒸汽加热循环的安全运行。一种船用柴油机高温高压燃油供给装置，包括电控喷油器总成、高压共用轨道、喷油泵和总控制单元，其特征是电控喷油嘴总成与喷油泵之间设置高压共用轨道，在高压共用轨道上设置蒸汽换热器、蒸汽换热器与蒸汽发生器相连，在高压共用轨道和蒸汽发生器上分别设有热电偶，高压共用轨道和蒸汽发生器内高温蒸汽的温度信号通过热电偶传输给总控制单元，总控制单元根据温度信息对尾气换热控制柜发出指令信号，尾气换热控制柜通过调节蒸汽发生器进入蒸汽换热器的蒸汽流量控制蒸汽加热燃油的温度。所述的一种船用柴油机高温高压燃油供给装置，其特征是在蒸汽换热器蒸汽进口端上设有电控节流阀，蒸汽换热器蒸汽出口端上设有安全阀。高压共用轨道既是燃油形成稳定高压的部件又是燃油被高温蒸汽加热到指定温度的部件，高压共用轨道两端分别用高压油管与喷油泵，喷油器总成相连，高压共用轨道上设置蒸汽换热器，轨道中的燃油由蒸汽换热器中的高温蒸汽加热到设定温度，尾气换热控制器用以控制蒸汽加热燃油的温度，高压共用轨道内燃油的温度信号，蒸汽发生器内高温蒸汽的温度信号都通过热电偶传输给总控制单元，总控制单元根据温度及压力信息对尾气换热控制柜发出指令信号，对蒸汽换热量进行控制。本发明与现有技术相比有如下优点利用船用发动机排出的废气的热量提高燃油喷射温度，高温可以降低重质柴油的粘度，提高柴油机燃烧的动力性、经济性和排放性能； 加热模块采用高压共用轨道，安装在喷油泵下游，避免了高温燃油因粘度过低使得喷油泵中精密偶件失效，避免了在高压油管中直接加热燃油；蒸汽加热有助于提高轨道内燃油的压力，轨道较大的容量保证了高温燃油的足量供给，对共用轨道加热有助于轻松实现燃油的高压，减少了高压油泵的机械负荷，而高压状态又能减少燃油在加热过程中的体积膨胀， 增加轨道内高温高压状态燃油的储量，高温高压燃油能实现闪急沸腾喷射。
图1是本发明的结构原理示意1.电控喷油嘴总成2.高压溢流阀3.蒸汽换热器4.高压共用轨道5.喷油泵6.总控制单元7.尾气换热控制柜8.蒸汽发生器9.安全阀10，13.热电偶11，14.压力传感器12电控节流阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，高压共轨柴油机高温燃油供给装置主要由电控喷油器总成1，热电偶 10，13，高压共用轨道4，蒸汽发生器8，电控节流阀12，安全阀9，蒸汽换热器3，喷油泵5及总控制单元6组成，其中喷油泵5，高压共用轨道4和电控喷油器总成1采用高压油管顺序连接，高压共用轨道4上设置蒸汽换热器3，高压共用轨道4中的燃油由蒸汽发生器8中产生的高温蒸汽经过蒸汽换热器3加热到设定温度，尾气换热控制柜7用以控制蒸汽加热燃油的温度，高压共用轨道4内燃油的温度信号，蒸汽发生器8内高温蒸汽的温度信号分别通过热电偶13和热电偶10传输给总控制单元6，总控制单元6根据温度信号对尾气换热控制柜7发出指令信号，通过电控节流阀12对蒸汽流量进行控制。柴油机正常工作时，燃油首先由喷油泵5产生高压，进入高压共用轨道4，经过蒸汽换热器3的加热产生稳定的高温高压状态，进入电控喷油嘴总成1进行喷射，其中高压溢流阀2保障高压共用轨道4中的压力不超过安全压力，安全阀9保障蒸汽循环的安全运行，本发明可以使得高压共用轨道4中燃油温度达到20(T25(TC，精确控制的误差范围为士 3°C。
权利要求
1.一种船用柴油机高温高压燃油供给方法，其特征在于燃油喷射所需要的高温条件在高压共用轨道中形成，利用船用发动机尾气排放的热量作为蒸汽发生器的主要热源，高压共用轨道壁外设置蒸汽换热器，高压共用轨道中的燃油由蒸汽发生器中产生的高温蒸汽经过蒸汽换热器加热到设定温度，总控制单元根据蒸汽发生器和高压共用轨道反馈过来的温度信号对尾气换热控制柜发出指令，对蒸汽换热量进行控制，以实现足量的燃油经过喷油泵加压后在高压共用轨道中被稳定加热，最终形成足量的稳定的高温高压燃油进入电控喷油嘴总成，从而获得柴油机高温高压状态下的喷雾效果。
2.如权利要求1所述的一种船用柴油机高温高压燃油供给方法，其特征在于在所述高压共用轨道及蒸汽发生器上分别设有热电偶，将燃油和高温蒸汽的温度信号传输给总控制单元，总控制单元对尾气换热控制柜进行实时控制，尾气换热控制柜通过控制设在蒸汽换热器蒸汽进口端上的电控节流阀控制蒸汽发生器进入蒸汽换热器的蒸汽流量保证轨道中燃油的温度稳定在设定范围内。
3.一种船用柴油机高温高压燃油供给装置，包括电控喷油器总成(1)、高压共用轨道 (4)、喷油泵(5)和总控制单元(6)，其特征是电控喷油嘴总成(1)与喷油泵(5)之间设置高压共用轨道(4)，在高压共用轨道(4)上设置蒸汽换热器(3)、蒸汽换热器(3)与蒸汽发生器(8)相连，在高压共用轨道(4)和蒸汽发生器(8)上分别设有热电偶(10) (13)，高压共用轨道(4)和蒸汽发生器(8)内高温蒸汽的温度信号通过热电偶(10) (13)传输给总控制单元(6)，总控制单元(6)根据温度信息对尾气换热控制柜(7)发出指令信号，尾气换热控制柜(7 )通过调节蒸汽发生器(8 )进入蒸汽换热器(3 )的蒸汽流量控制蒸汽加热燃油的温度。
4.如权利要求3所述的一种船用柴油机高温高压燃油供给装置，其特征是在蒸汽换热器(3)蒸汽进口端上设有电控节流阀(12)，蒸汽换热器(3)蒸汽出口端上设有安全阀 (9)。
全文摘要
一种船用柴油机高温高压燃油供给方法及装置，涉及柴油机燃油喷射系统，燃油喷射所需要的高温条件在高压共用轨道中形成，利用船用发动机尾气排放的热量作为蒸汽发生器的热源，高压共用轨道壁外设置蒸汽换热器，高压共用轨道中的燃油由蒸汽发生器中产生的高温蒸汽经过蒸汽换热器加热到设定温度，总控制单元根据蒸汽发生器和高压共用轨道反馈的温度信号对尾气换热控制柜发出指令，对蒸汽换热量进行控制，以实现足量的燃油经过喷油泵加压后在高压共用轨道中被稳定加热，最终形成足量的稳定的高温高压燃油进入电控喷油嘴总成，获得柴油机高温高压状态下的喷雾效果。本发明可以使得高压共用轨道中燃油温度达到200~250℃，精确控制的误差范围为±3℃。
文档编号F02M41/00GK102251885SQ20111021054
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者吉恒松, 张程程, 王谦 申请人:江苏大学