[发明专利]一种船用柴油机高温高压燃油供给方法及装置

说明书

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 (2010)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℃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。