柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统及其控制方法。

背景技术

在寒冷条件下，用户只能选择价格较高的低凝点柴油作为发动机的燃料，以避免燃油凝固、结蜡，导致发动机无法起动和正常运行，但每提高一个标号，每吨柴油的价格都会随之增高，势必会增加用户的运营成本。因此，针对这一问题，发明柴油发动机可以在低温条件下使用凝点较高柴油的技术方案，并将进油温度控制在合理范围内，以利于发动机正常运行，节能降耗，提高经济效益。

技术实现要素：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统，该系统无须设置大量的温度传感装置以及相应的电控装置，充分利用循环水为柴油加热，即可对不同标号燃油进行自动切换使用。

为解决上述技术问题，所提供的一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统包括发动机、输油泵、主油箱、副油箱和与发动机连接的循环水泵，所述输油泵通过供油管与发动机连接，其结构特点在于还包括第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀连接在主油箱上，第一换向阀上连接有两根进油管路、一根出油管路且两根进油管路分别与主油箱和副油箱连接，第一换向阀上设有伸入主油箱中的第一感温装置且在第一感温装置的驱动下实现第一换向阀的两根进油管路与出油管路的通断，第二换向阀上设置第二感温装置且第二感温装置的进、出油管分别与第一换向阀的出油管路、输油泵的进油管连接，第二换向阀上连接有一根进水管和两根出水管，其中一根出水管连接在循环水泵上、另一根出水管连接有与主油箱进行热交换的换热器，换热器的出水端通过管路与循环水泵连接，发动机的出水端连接有节温器，节温器的两个出水端分别与循环水泵、第二换向阀的进水管连接，第二换向阀的第二感温装置检测到油温以实现第二换向阀的两根出水管与进水管的通断。

所述第一换向阀包括第一阀体，第一阀体的内腔为进液腔且内腔中装有能滑动的第一阀杆，第一阀杆具有间隔设置的两个第一环台，第一阀体上设有能与其内腔连通的两个进油口和一个出油口，所述进油管路连接在进油口上，出油管路连接在出油口上，所述第一感温装置为连接在第一阀体上、能热胀冷缩从而推动第一阀杆前端实现其滑移的第一感温器，第一阀杆的后端与阀体内壁之间装有第一弹簧。

所述第一感应器包括连接在第一阀体前端的第一壳体，第一壳体的后部装有第一推动胶套，所述第一阀杆的前端顶靠在第一推动胶套的后部，第一壳体与第一推动胶套之间填充有热胀冷缩材料。

所述第一壳体上装有能调整第一壳体与第一推动胶套之间空间大小的第一调整机构。

第一调整机构包括螺接在第一壳体上的第一螺钉，第一螺钉的内伸端伸入到第一壳体与第一推动胶套之间的空间内。

所述第二换向阀包括第二阀体，第二阀体的内腔为进液腔且内腔中装有能滑动的第二阀杆，第二阀杆具有间隔设置的两个第二环台，第二阀体上设有能与其内腔连通的两个出水口和一个进水口，所述进水管连接在进水口上、出水管连接在出水口上，所述第二感温装置为连接在第二阀体上、能热胀冷缩从而推动第二阀杆前端实现其滑移的第二感温器，第二阀杆的后端与第二阀体内壁之间装有第二弹簧。

所述第二感应器包括连接在第二阀体前端的第二壳体，第二壳体的后部装有第二推动胶套，所述第二阀杆的前端顶靠在第二推动胶套的后部，第二壳体与第二推动胶套之间填充有热胀冷缩材料，第二壳体的外端套装有感温套管，感温套管上设有分别与进、出油管连接的进、出油口。

所述第二壳体上装有能调整第二壳体与第二推动胶套之间空间大小的第二调整机构。

第二调整机构包括螺接在第二壳体上的第二螺钉，第二螺钉的内伸端伸入到第二壳体与第二推动胶套之间的空间内。

采用上述结构的柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统，主油箱内可以装有高标号燃油，副油箱内装有低标号燃油，第一感温装置感应到主油箱中的温度，通过第一换向阀的控制使输油泵从副油箱或/和主油箱中吸取燃油为发动机供油，从而有效防止结蜡现象，保证发动机正常运行，不再需要全部加注低标号燃油，也大大节约了使用成本；另外，通过第二感温装置感应燃油的温度，可以适时分配进入换热器中的循环水量，进而调整主油箱中的低标号燃油的热交换程度，保证主油箱中的燃油达到一定温度，保证发动机的正常运行。通过上述描述可以看出，本发明可以自动实现不同标号燃油的自动切换使用，可以实现在寒冷条件下燃用高标号柴油，明显减低运营成本。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的控制方法，包括发动机，主油箱内装有高标号燃油，副油箱内装有低标号燃油，所述发动机上安装有上述结构的柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统，所述节温器与发动机的ecu电连接且能自动调控进入循环水泵以及第二换向阀的进水管的进水量；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度低于第一初开温度t1时，第一换向阀中与副油箱连接的进油管路与出油管路连通，与主油箱连接的进油管路与出油管路断开，输油泵从副油箱中吸取低标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度t3，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管连通、与循环水泵连接的出水管与进水管断开；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一初开温度t1且低于第一全开温度t2时，第一换向阀中两根进油管路皆与出油管路连通，输油泵同时从副油箱和主油箱中吸取燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度t3，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管连通、与循环水泵连接的出水管与进水管断开；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度t2时，第一换向阀中与副油箱连接的进油管路与出油管路断开，与主油箱连接的进油管路与出油管路连通，输油泵从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二初开温度t3且低于第二全开温度t4，第二换向阀中两根出水管皆与进水管连通；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度t2时，第一换向阀中与副油箱连接的进油管路与出油管路断开，与主油箱连接的进油管路与出油管路连通，输油泵从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二全开温度t4，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管断开、与循环水泵连接的出水管与进水管连通；

上述控制过程中，t1＜t2≤t3＜t4。

采用上述方法后，本发明的控制方法是实时监测主油箱内的燃油温度，通过第一换向阀的控制，实现输油泵向发动机提供合适标号的燃油的目的，使柴油发动机自动切换使用不同标号燃油，同时，通过第二感温装置感应燃油的温度，适时调整进入换热器的进水量，从而调整主油箱内的燃油温度使之适应发动机使用；本发明巧妙地利用第一换向阀的结构检测燃油温度变化实现主、副油箱切换，成本低，可靠性高；可以通过发动机内循环水实现对燃油的加热，而不需要额外热源；可以通过两个换向阀的温度设定将燃油温度控制在合理范围内，保证了发动机的正常运行，也大大降低了发动机的使用成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明中柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统一种实施例的结构示意图；

图2为图1中第一换向阀一种工作状态下的结构示意图；

图3为图1中第一换向阀另一种工作状态下的结构示意图；

图4为图1中第一换向阀再一种工作状态下的结构示意图；

图5为图1中第二换向阀一种工作状态下的结构示意图；

图6为图1中第二换向阀另一种工作状态下的结构示意图；

图7为图1中第二换向阀再一种工作状态下的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统的实施例，图中粗实线为燃油经过的管路，细实线为循环水经过的管路，其包括发动机1、输油泵2、主油箱3、副油箱4和与发动机连接的循环水泵5，所述输油泵2通过供油管6与发动机1连接，还包括第一换向阀7和第二换向阀8，第一换向阀7连接在主油箱3上，第一换向阀7上连接有两根进油管路71、一根出油管路10且两根进油管路11分别与主油箱3和副油箱4连接，第一换向阀7上设有伸入主油箱中的第一感温装置且在第一感温装置的驱动下实现第一换向阀的两根进油管路10与出油管路11的通断，第二换向阀8上设置第二感温装置且第二感温装置的进、出油管分别与第一换向阀7的出油管路11、输油泵2的进油管连接，第二换向阀8上连接有一根进水管12和两根出水管13，其中一根出水管13连接在循环水泵5上、另一根出水管13连接有与主油箱3进行热交换的换热器9，换热器可采用现有技术中的任意结构的换热器，例如燃油走壳程、循环水走管程结构的换热器等等，换热器9的出水端通过管路与循环水泵5连接，发动机1的出水端连接有节温器14，节温器的具体结构为现有技术，可采用现有技术中的机械式节温器或电控节温器等，在此不详细赘述其结构，节温器14的两个出水端分别与循环水泵2、第二换向阀8的进水管12连接，第二换向阀8的第二感温装置检测到油温以实现第二换向阀的两根出水管与进水管的通断。

参考图2至图4所示，图中示意出在本实施例中的第一换向阀的结构，为方便描述，以图2中的左右方向为该阀的前后方向，图2中的左端为该阀的前端，在实际安装过程中，未必以上述定义的前后进行安装，所述第一换向阀7包括第一阀体71，第一阀体71的内腔为进液腔且内腔中装有能滑动的第一阀杆72，第一阀杆72具有间隔设置的两个第一环台73，第一环台73的外端与第一阀体71的内壁密封滑动配合，两个第一环台之间、第一阀体内壁与第一阀杆的外壁之间围成的空间为进出油腔体，第一阀体72上设有能与其内腔连通的两个进油口a、b和一个出油口c，出油口c始终位于两个第一换台之间的第一阀体的外壁上，两个进油口a、b分别位于第一阀体外壁的前部和后部，所述进油管路10连接在进油口上，出油管路11连接在出油口上，所述第一感温装置为连接在第一阀体上、能热胀冷缩从而推动第一阀72前端实现其滑移的第一感温器，第一阀杆72的后端与阀体内壁之间装有第一弹簧78，在本实施例中第一阀体71的后端螺接有第一后座77，所述第一弹簧78位于第一后座77与第一阀杆72的后部之间，可以调整第一后座77的位置进而调整第一阀杆的初始位置。所述第一感应器包括连接在第一阀体71前端的第一壳体74，第一壳体74的后部装有第一推动胶套75，所述第一阀杆72的前端顶靠在第一推动胶套75的后部，在本实施例中，第一推动胶套75呈锥形且中部具有向前凹进的锥形内腔，第一阀杆72的前端具有与上述锥形内腔相适应的头部，第一壳体与第一推动胶套之间填充有热胀冷缩材料，在本实施例中，该热胀冷缩材料为石蜡，在石蜡的热胀过程中，第一推动胶套75可以推动第一阀杆72向后滑移。所述第一壳体71上装有能调整第一壳体与第一推动胶套之间空间大小的第一调整机构，第一调整机构包括螺接在第一壳体上的第一螺钉76，第一螺钉的内伸端伸入到第一壳体与第一推动胶套之间的空间内，第一螺钉伸入上述空间内的部段增大（旋拧进入）后，上述空间变小，可以调整石蜡的初始体积，从而改变第一阀杆72的行程以及初始位置。

参考图2至图4所示，图2示意的是主油箱中的燃油温度较低时的状态，此时石蜡没有进行热膨胀，第一阀杆72位于最前部，进油口a位于两个第一环台73之间，进油口b位于后部的第一环台73的后方，从而实现进油口a与出油口c的连通，即实现了与副油箱连接的进油管路10与出油管路11的连通，输油泵只从副油箱内抽取低标号燃油为发动机供油；图3示意的是主油箱中的燃油温度较高时的状态，此时石蜡进行了初步的热膨胀，第一阀杆72向后滑移一定距离后位于中间部位，进油口a、b皆部分或全部位于两个第一环台73之间（图中示意出两个进油口部分位于两第一环台之间的结构），从而实现进油口a、b皆与出油口c的连通，即实现了两根进油管路皆与出油管路的连通，输油泵可从主油箱和副油箱内抽取燃油为发动机供油；图4示意的是主油箱中的燃油温度最高时的状态，此时石蜡进行了完全的热膨胀，第一阀杆72滑移到最后方且位于最后部，进油口b位于两个第一环台73之间，进油口a位于前部的第一环台73的前方，从而实现进油口b与出油口c的连通，即实现了与主油箱连接的进油管路10与出油管路11的连通，输油泵只从主油箱内抽取高标号燃油为发动机供油。通过上述描述不难看出，可以充分实时检测主油箱内的燃油温度，从而实现不同标号燃油的供油切换。上述主油箱和副油箱只是相对而言，而不是对其进行特定的限制。

参考图5至图7所示，图中示意出在本实施例中的第二换向阀8的结构，为方便描述，以图5中的左右方向为该阀的前后方向，图5中的左端为该阀的前端，在实际安装过程中，未必以上述定义的前后进行安装，所述第二换向阀8包括第二阀体81，第二阀体81的内腔为进液腔且内腔中装有能滑动的第二阀杆82，第二阀杆82具有间隔设置的两个第二环台83，第二环台83的外端与第二阀体81的内壁密封滑动配合，两个第二环台之间、第二阀体内壁与第二阀杆的外壁之间围成的空间为进出水腔体，第二阀体81上设有能与其内腔连通的两个出水口x、y和一个进水口z，所述进水管12连接在进水口上、出水管13连接在出水口上，出油口z始终位于两个第二换台之间的第二阀体的外壁上，两个出水口x、y分别位于第二阀体外壁的前部和后部，所述第二感温装置为连接在第二阀体81上、能热胀冷缩从而推动第二阀杆前端实现其滑移的第二感温器，第二阀杆82的后端与第二阀体81内壁之间装有第二弹簧88，在本实施例中第二阀体81的后端螺接有第一后座87，所述第二弹簧88位于第二后座87与第二阀杆82的后部之间，可以调整第二后座87的位置进而调整第二阀杆的初始位置。所述第二感应器包括连接在第二阀体81前端的第二壳体84，第二壳体84的后部装有第二推动胶套85，所述第二阀杆82的前端顶靠在第二推动胶套85的后部，在本实施例中，第二推动胶套85呈锥形且中部具有向前凹进的锥形内腔，第二阀杆82的前端具有与上述锥形内腔相适应的头部，第二壳体与第二推动胶套之间填充有热胀冷缩材料，在本实施例中，该热胀冷缩材料为石蜡，在石蜡的热胀过程中，第二推动胶套85可以推动第二阀杆82向后滑移，第二壳体84的外端套装有感温套管89，感温套管89上设有分别与进、出油管连接的进、出油口d，进油管与第一换向阀7的出油管路连接，出油管与输油泵2的进油端连接。所述第二壳体84上装有能调整第二壳体84与第二推动胶套85之间空间大小的第二调整机构，第二调整机构包括螺接在第二壳体上的第二螺钉86，第二螺钉86的内伸端伸入到第二壳体与第二推动胶套之间的空间内，第二螺钉86伸入上述空间内的部段增大（旋拧进入）后，上述空间变小，可以调整石蜡的初始体积，从而改变第二阀杆82的行程以及初始位置。

参考图5至图7所示，图7示意的是主油箱中的燃油温度较低时的状态，此时石蜡没有进行热膨胀，第二阀杆82位于最前部，出水口x位于两个第二环台83之间，出水口y位于后部的第二环台83的后方，从而实现出水口x与进水口z的连通，即实现了将全部的循环水进入换热器9的目的，充分为主油箱中的燃油进行加热；图6示意的是主油箱中的燃油温度较高时的状态，此时石蜡进行了初步的热膨胀，第二阀杆82向后滑移一定距离后位于中间部位，出水口x、y皆部分或全部位于两个第二环台83之间（图中示意出两个出水口部分位于两第二环台之间的结构），从而实现出水口x、y皆与进水口z的连通，即实现了两根出水管路皆与进水管路的连通，可以调控进入换热器9的循环水量，从而适当为主油箱中的燃油进行加热；图7示意的是主油箱中的燃油温度最高时的状态，此时石蜡进行了完全的热膨胀，第二阀杆82滑移到最后方且位于最后部，出水口y位于两个第二环台83之间，出水口x位于前部的第二环台83的前方，从而实现出水口y与进水口z的连通，即实现了将全部循环水经循环水泵返回发动机的目的，此时无须再对主油箱中的燃油进行加热。

参考图1至图7所示，本发明还提供了一种柴油发动机切换使用不同标号燃油的控制方法，包括发动机1，主油箱2内装有高标号燃油，副油箱4内装有低标号燃油，所述发动机上安装有上述结构的柴油发动机切换使用不同标号燃油的系统，节温器14与发动机的ecu电连接且能自动调控进入循环水泵以及第二换向阀8的进水管的进水量；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度低于第一初开温度t1时，第一换向阀7中与副油箱连接的进油管路与出油管路连通，与主油箱连接的进油管路与出油管路断开，输油泵2从副油箱中吸取低标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度t3，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管连通、与循环水泵连接的出水管与进水管断开；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一初开温度t1且低于第一全开温度t2时，第一换向阀中两根进油管路皆与出油管路连通，输油泵同时从副油箱和主油箱中吸取燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度t3，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管连通、与循环水泵连接的出水管与进水管断开；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度t2时，第一换向阀中与副油箱连接的进油管路与出油管路断开，与主油箱连接的进油管路与出油管路连通，输油泵同时从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二初开温度t3且低于第二全开温度t4，第二换向阀中两根出水管皆与进水管连通；

当第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度t2时，第一换向阀中与副油箱连接的进油管路与出油管路断开，与主油箱连接的进油管路与出油管路连通，输油泵同时从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二全开温度t4，第二换向阀中与换热器连接的出水管与进水管断开、与循环水泵连接的出水管与进水管连通；

上述控制过程中，t1＜t2≤t3＜t4。

下面举例说明上述控制方法。

实施例一

h1型柴油机，其具体的参数在此不再赘述，其上安装上述结构的系统，主油箱内装有0#燃油，副油箱内装有-10#燃油，发动机冷启动时，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度低于第一初开温度5℃，第一换向阀参考图2中的状态，输油泵2从副油箱4中吸取低标号燃油流经第二换向阀8后为发动机供油，流经第二换向阀8的燃油温度低于第二初开温度22℃，第二换向阀参考图5中的状态，自节温器14来的循环水全部进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热；发动机运行一段时间后，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一初开温度5℃且低于第一全开温度20℃时，第一换向阀参考图3中的状态，输油泵2同时从副油箱4和主油箱3中吸取燃油流经第二换向阀8后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度22℃，第二换向阀参考图5中的状态，自节温器14来的循环水全部进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热；发动机继续运行，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度20℃，第一换向阀参考图4中的状态，输油泵2从主油箱4中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二初开温度22℃且低于第二全开温度40℃，第二换向阀参考图6中的状态，自节温器14来的循环水部分进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热、另一部分经循环水泵返回发动机；发动机继续运行，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度20℃，输油泵从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二全开温度40℃，第二换向阀参考图7中的状态，自节温器14来的循环水全部经循环水泵返回发动机，无须再为主油箱中的燃油进行加热。

通过第一换向阀实时检测到主油箱中的燃油温度以及第二换向阀检测到的燃油温度，从而调整是否向换热器中通入循环水为主油箱中的燃油加热或者调整通入换热器中循环水量以达到主油箱中的燃油温度适中的目的。当发动机运行过程中，主油箱中的燃油温度降低时，通过第一换向阀以及第二换向阀的检测，适时调整循环水给主油箱进行适当加热，最终会达到一个动态平衡，使主油箱的燃油温度动态维持在第二全开温度附近（±3℃）的状态，保证发动机的正常运行。

实施例二

h2型柴油机，其具体的参数在此不再赘述，其上安装上述结构的系统，主油箱内装有-10#燃油，副油箱内装有-20#燃油，发动机冷启动时，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度低于第一初开温度0℃，第一换向阀参考图2中的状态，输油泵2从副油箱4中吸取低标号燃油流经第二换向阀8后为发动机供油，流经第二换向阀8的燃油温度低于第二初开温度20℃，第二换向阀参考图5中的状态，自节温器14来的循环水全部进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热；发动机运行一段时间后，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一初开温度10℃且低于第一全开温度20℃时，第一换向阀参考图3中的状态，输油泵2同时从副油箱4和主油箱3中吸取燃油流经第二换向阀8后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度低于第二初开温度20℃，第二换向阀参考图5中的状态，自节温器14来的循环水全部进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热；发动机继续运行，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度20℃，第一换向阀参考图4中的状态，输油泵2从主油箱4中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二初开温度20℃且低于第二全开温度30℃，第二换向阀参考图6中的状态，自节温器14来的循环水部分进入换热器9中充分为主油箱中的燃油进行加热、另一部分经循环水泵返回发动机；发动机继续运行，第一感温装置感应到主油箱内燃油温度高于第一全开温度20℃，输油泵从主油箱中吸取高标号燃油流经第二换向阀后为发动机供油，流经第二换向阀的燃油温度高于第二全开温度30℃，第二换向阀参考图7中的状态，自节温器14来的循环水全部经循环水泵返回发动机，无须再为主油箱中的燃油进行加热。

通过第一换向阀实时检测到主油箱中的燃油温度以及第二换向阀检测到的燃油温度，从而调整是否向换热器中通入循环水为主油箱中的燃油加热或者调整通入换热器中循环水量以达到主油箱中的燃油温度适中的目的。当发动机运行过程中，主油箱中的燃油温度降低时，通过第一换向阀以及第二换向阀的检测，适时调整循环水给主油箱进行适当加热，最终会达到一个动态平衡，使主油箱的燃油温度动态维持在第二全开温度附近（±3℃）的状态。

本发明不受上述实施例的限制，在本技术领域人员来说，基于本发明上具体结构的等同变化以及方法步骤的简单替换皆在本发明的保护范围内。