專利名稱：柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及對(duì)乳化燃料供給裝置的改良以降低船舶等負(fù)載變動(dòng)頻繁的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx。
首先，根據(jù)圖5說明通常的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。如該圖所示，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由燃料增壓器區(qū)1，燃料加壓循環(huán)區(qū)2和燃料噴射區(qū)3(燃料噴射部)三個(gè)主要部分構(gòu)成。在燃料增壓器區(qū)1中，燃料箱4(純?nèi)剂瞎┙o源)內(nèi)的純?nèi)剂?柴油)通過增壓器吸入管13，吸濾器10，增壓泵11及增壓出口管14被增壓，供給相鄰的燃料加壓循環(huán)區(qū)2的脈動(dòng)緩沖器20。前述增壓器出口管14經(jīng)過增壓器壓力調(diào)節(jié)閥12借助回流管5與燃料箱4連通，經(jīng)過升壓的純?nèi)剂系囊徊糠只亓鞯饺剂舷?內(nèi)。
在燃料加壓循環(huán)區(qū)2內(nèi)，借助加壓循環(huán)泵21，將通過脈動(dòng)緩沖器20經(jīng)整流后的純?nèi)剂霞訅旱嚼煤竺鎸⒁獢⑹龅娜剂蠂娚浔?1噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)時(shí)所必須的壓力和流量。經(jīng)過加壓的燃料進(jìn)一步利用加熱器22加熱到對(duì)于這時(shí)的柴油的性質(zhì)所需的溫度，經(jīng)由一級(jí)過濾器23，二級(jí)過濾器24，通過加壓循環(huán)出口管25供給燃料噴射區(qū)3。
此外，在前述脈動(dòng)緩沖器20上，連通有使燃料從燃料噴射區(qū)3的出口側(cè)回流用的燃料回流管路26。從而，從燃料增壓器區(qū)1供給的純?nèi)剂吓c通過燃料回流管路26從發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)回流的純?nèi)剂匣旌?，如前面所述，由加壓循環(huán)泵21進(jìn)行加壓。
在燃料噴射區(qū)3內(nèi)，從上游側(cè)起，依次設(shè)有加壓循環(huán)送出管32，加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30，加壓循環(huán)回流管33，此外，在加壓循環(huán)送出管32與加壓循環(huán)回流管33之間，經(jīng)過歧管設(shè)置噴射泵31。從前述燃料加壓循環(huán)區(qū)2供給燃料噴射區(qū)3的純?nèi)剂?，?jīng)由經(jīng)由循環(huán)送出管32，利用加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之與加壓循環(huán)回流管33之間保持一定的壓力差，與此同時(shí)，從加壓循環(huán)送出管32的歧管供給到通向發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)氣缸的噴射泵31。
然后，在噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的同時(shí)，由剩余燃料和通過噴射泵31內(nèi)部的旁通流路(圖中未示出)的燃料構(gòu)成的殘余純?nèi)剂?，回流到加壓循環(huán)回流管33的歧管內(nèi)，進(jìn)而通過歧視燃料回流管路26回流到脈動(dòng)緩沖器20部分。即，由加壓循環(huán)泵21，加熱器22，過濾器23，24，燃料噴射區(qū)3，燃料回流管路26以及脈動(dòng)緩沖器20構(gòu)成燃料循環(huán)回路。
圖6所示為在圖所示的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置作為乳化燃料形成裝置的混合器45的情況。該混合器45設(shè)置在加壓循環(huán)泵21與加熱器22之間，根據(jù)設(shè)置在燃料增壓器區(qū)1的增壓器出口管14上的發(fā)射信號(hào)式純?nèi)剂狭髁坑?jì)44的檢測信號(hào)，以一定的比例供水。借助該混合器45的動(dòng)作形成作為純?nèi)剂吓c水的混合物的乳化燃料，在利用該乳化燃料運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的乳化燃料信號(hào)回路，如圖6所示，原封不動(dòng)地采用前面所述的燃料循環(huán)回路。
如上所述，現(xiàn)有的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備由于原封不動(dòng)地采用前面所述的燃料循環(huán)回路，所以存在以下的問題。
燃料循環(huán)回路，特別是在大中型發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，為使熱不滯留在噴射泵31上，必須用加壓循環(huán)泵21進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，此外，由于在啟動(dòng)前，為保持純?nèi)剂蠝囟鹊姆€(wěn)定并排除滯留空氣，必須使加熱器22及過濾器23，4循環(huán)，從而無論如何也要加長回路的長度。因而，現(xiàn)有的乳化燃料循環(huán)回路。其長度與其燃料消耗量相比要比所需要的更長，進(jìn)而，由于在回路途中存在著容積大的過濾器23，24等，經(jīng)乳化的燃料的體積要大于所需的體積。
從而，在改變加水率的場合，由于改變加水率之前的乳化燃料殘留量大，所以要延長這種改變所需的時(shí)間。即，存在著即使改變了加水率，也不能立即反映出來(響應(yīng)性差)的問題。
特別是，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止前進(jìn)行排水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，存在于一級(jí)過濾器23和二級(jí)過濾器24以及加熱器22處的乳化燃料，是在這些部分處造成流速變慢的原因，并造成復(fù)雜的燃料流，容易在這些部分上引起滯留現(xiàn)象，從而不得不進(jìn)行長時(shí)間的排水運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種可以減少乳劑化燃料的用量，對(duì)加水率的改變顯示出高的響應(yīng)性的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置，其特征為，在備有純?nèi)剂瞎┙o源及經(jīng)由對(duì)從該純?nèi)剂瞎┙o源送出的燃料進(jìn)行加壓的加壓裝置、將前述加壓的燃料的一部分噴射到燃料噴射部、使未被該燃料噴射部噴射的剩余燃料返回到前述加壓裝置的吸收側(cè)的燃料回流管路的燃料循環(huán)回路的柴油機(jī)中，所述乳化燃料供給裝置配備有在一個(gè)由乳化燃料回流管路與前述燃料噴射部組成的回路中形成的比前述燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小的乳化燃料循環(huán)回路，其中，所述乳化燃料回流管路將設(shè)置在向前述燃料循環(huán)回路中的前述燃料噴射部提供燃料的燃料流入部附近的乳化燃料形成裝置和從前述燃料回流管路分支出來的靠近前述乳化燃料形成裝置的吸入側(cè)近旁的位置連通起來；一個(gè)經(jīng)過純?nèi)剂匣亓鞴苈芳霸O(shè)置在純?nèi)剂匣亓鞴苈分械膲毫φ{(diào)節(jié)裝置，所述純?nèi)剂匣亓鞴苈吩O(shè)置在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路的匯流點(diǎn)的前部與前述燃料燃料回流管路的分支點(diǎn)的下游之間；以及一個(gè)對(duì)前述燃料循環(huán)回路與乳化燃料回路的連通進(jìn)行切換的控制器，同時(shí)，前述純?nèi)剂涎h(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路，借助于前述控制器的切換，可以形成獨(dú)立的循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明，前述純?nèi)剂涎h(huán)回路與前述乳化燃料循環(huán)回路借助于前述控制器的切換可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，由于前述乳化燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積比前述燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小，從而與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，所用乳劑化燃料量少，可在短時(shí)間內(nèi)改變?nèi)剂系募铀剩蓪?shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度的乳化燃料供給裝置。而且，由于燃料循環(huán)回路可根據(jù)需要采用與現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)相同的循環(huán)系統(tǒng)，從而在啟動(dòng)時(shí)，特別是在大中型發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，可以利用加壓循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，從而可將噴射泵及加熱器和過濾器中的純?nèi)剂蠝囟缺３址€(wěn)定并可排除其中所滯留的空氣。
此外，本發(fā)明的第二種形式的特征為，在前述第一種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，配置在前述燃料循環(huán)回路中的過濾器和／或加熱裝置被設(shè)置在前述乳化燃料循環(huán)回路之外。
根據(jù)本發(fā)明，在乳化燃料循環(huán)回路中，由于不存在現(xiàn)有技術(shù)的過濾器和加熱裝置，從而幾乎不存在前述滯留現(xiàn)象，可更進(jìn)一步在更短的時(shí)間內(nèi)順滑地進(jìn)行燃料加水率的改變。
此外，本發(fā)明的第三種形式的特征為，在前述第二種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，在前述燃料回流管路的前述乳化燃料回流管路的分支點(diǎn)與純?nèi)剂匣亓鞴苈返膮R流點(diǎn)之間設(shè)置純?nèi)剂嫌瞄_閉閥，在前述乳化燃料循環(huán)回路的乳化燃料匯流管路中設(shè)置乳化循環(huán)用泵及乳化燃料用開閉閥，利用前述控制器的開展信號(hào)，當(dāng)利用純?nèi)剂线M(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使前述純?nèi)剂嫌瞄_閉閥處于打開狀態(tài)，并且將前述乳化燃料形成裝置保持在非動(dòng)作狀態(tài)，而在利用乳化燃料進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使前述純?nèi)剂嫌瞄_閉閥處于關(guān)閉狀態(tài)，前述乳化信號(hào)用泵成動(dòng)作狀態(tài)，前述乳化燃料用開閉閥呈打開狀態(tài)，并且前述乳化燃料形成裝置呈動(dòng)作狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，借助于控制器的控制信號(hào)，當(dāng)燃料循環(huán)回路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，純?nèi)剂嫌瞄_閉閥呈打開狀態(tài)并且將乳化燃料形成裝置保持在非動(dòng)作狀態(tài)，另一方面，當(dāng)乳化燃料循環(huán)回路運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，純?nèi)剂嫌瞄_閉閥呈關(guān)閉狀態(tài)，乳化循環(huán)用泵動(dòng)作，乳化燃料用開閉閥呈打開狀態(tài)并且將乳化燃料形成裝置保持在動(dòng)作狀態(tài)，從而，利用簡單的結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)燃料循環(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路的切換，而且，能夠可靠而穩(wěn)定地進(jìn)行切換后的各種運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，本發(fā)明的第四種形式的特征為，在前述第三種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，在從前述燃料循環(huán)回路向前述乳化燃料循環(huán)回路供給燃料的位置處，配置純?nèi)剂狭髁坑?jì)，根據(jù)該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的檢測信號(hào)控制前述乳化燃料形成裝置的加水量。
根據(jù)本發(fā)明，由于純?nèi)剂狭髁坑?jì)配置在向前述乳化燃料循環(huán)回路的匯流點(diǎn)的前方附近，從而可提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗量的測量精度，而且也能夠以高精度對(duì)乳化燃料形成裝置的動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行控制。
另外，本發(fā)明的第五種形式的特征為，在前述第三種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，將純?nèi)剂狭髁坑?jì)配置在從前述純?nèi)剂瞎┙o源向前述燃料循環(huán)回路的供給管路上，根據(jù)該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的檢測信號(hào)，控制前述乳化燃料形成裝置的加水量。
根據(jù)本發(fā)明，由于純?nèi)剂狭髁坑?jì)配置在從燃料供給源向燃料循環(huán)回路的匯流點(diǎn)的前方的管路上，不受設(shè)置在前述燃料回流管路中純?nèi)剂嫌瞄_閉閥的影響，可以測量該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的通過流量，從而能夠測量與發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗量均衡的燃料流量，易于進(jìn)行穩(wěn)定的控制。
此外，本發(fā)明的第六種形式的特征為，在前述第三種形式的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置中，設(shè)置在形成前述純?nèi)剂涎h(huán)回路用的純?nèi)剂匣亓鞴苈飞系那笆鰤毫φ{(diào)節(jié)裝置，采用比設(shè)置在燃料循環(huán)回路中的主壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定在更高壓力的副壓力調(diào)節(jié)閥。
通過設(shè)置本發(fā)明的副壓力調(diào)節(jié)閥，當(dāng)從由純?nèi)剂涎h(huán)回路進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)通過關(guān)閉前述純?nèi)剂祥_閉閥向乳化燃料循環(huán)回路的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，由于利用該壓力調(diào)節(jié)裝置開始進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，從而可實(shí)現(xiàn)順滑的轉(zhuǎn)換。
此外，本發(fā)明的第七種形式的特征為，在前述第三種或第六種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，在前述乳化燃料循環(huán)回路之外的位置處，在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路的匯流點(diǎn)與前述加熱裝置之間，設(shè)置純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?，在向前述乳化燃料形成裝置送水的管路中，于水溫可變部分的下游位置處，設(shè)置水溫傳感器，驅(qū)動(dòng)控制前述水溫可變部分使得由前述水溫傳感器檢測出的水溫向由前述純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅魉鶛z測出來的燃料溫度趨于一致的方向變化。
根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為將純?nèi)剂系恼扯缺３衷谝欢ㄖ?，要?duì)純?nèi)剂线M(jìn)行加熱，而這時(shí)有必要根據(jù)純?nèi)剂系男再|(zhì)改變成適宜的溫度。在本發(fā)明的流程中，由于在形成乳化燃料時(shí)，要向已加熱的純?nèi)剂现屑铀?，所以將該被加過熱的純?nèi)剂系臏囟茸鳛樵O(shè)定值，通過使所加入的水的溫度與該純?nèi)剂系臏囟?設(shè)定值)相同，從而，即使根據(jù)燃料的性質(zhì)改變?nèi)剂系臏囟?，也可以形成自?dòng)地保持在所需溫度的乳化燃料。
此外，本發(fā)明的第八種形式的特征為，在前述第三或第六種形式的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置中，在前述乳化燃料循環(huán)回路以外的位置處，在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路的匯流點(diǎn)與前述加熱裝置之間，設(shè)置純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?，在前述乳化燃料循環(huán)回路中設(shè)置乳化燃料溫度傳感器，驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置在向前述乳化燃料形成裝置內(nèi)送水的管路中的水溫可變部分，使由前述乳化燃料溫度傳感器檢測出的溫度與前述純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅鳈z測出的溫度趨于一致。
根據(jù)本發(fā)明，在使用C柴油等燃料的情況下，常常在加熱器的出口處設(shè)置稱作粘度傳感器的柴油粘度測定裝置，根據(jù)該測定裝置的信號(hào)調(diào)節(jié)加熱器出口的溫度。在這種情況下，由于溫度可根據(jù)柴油的性質(zhì)自動(dòng)變化，所以如果無視這一溫度而保持加水溫度固定往往并不合適。
特別是在負(fù)載輕的情況下，由于乳化循環(huán)系統(tǒng)上所產(chǎn)生的熱量，有可能使管路的溫度上升。此外，可以設(shè)想，通過配管的散熱設(shè)計(jì)，也有可能存在相反地使溫度下降的情況。在這些情況下，利用乳化燃料溫度傳感器測量乳化燃料的溫度，通過控制向前述乳化燃料形成裝置注入的水的溫度，使這一溫度測量值與純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅鞯臏y量值相一致，即使在輕負(fù)載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)溫度的溫度控制。
本發(fā)明的其它目的和效果，通過下面的詳細(xì)說明及附圖將會(huì)變得更加清楚。


圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施例一中的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是制造乳化燃料用的注水控制機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實(shí)施例二中的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施例三中的柴油機(jī)乳化燃料供給裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖示。
圖6是在圖5所示的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中設(shè)置乳化燃料形成裝置的圖示。
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是有關(guān)本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，圖2是形成乳化燃料用的注水控制機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例中的“燃料循環(huán)回路”與圖5所示現(xiàn)有技術(shù)相比，只有作為乳化燃料形成裝置的混合器45的配置位置，以及在燃料回流管路上設(shè)置純?nèi)剂嫌瞄_閉閥這些問題上有一部分不同，其它結(jié)構(gòu)都是相同的，因此，只對(duì)其不同的部分加以說明，對(duì)相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略對(duì)它們的說明。
作為乳化燃料形成裝置的混合器45，設(shè)置在向作為前述燃料循環(huán)回路中的前述燃料噴射部的燃料噴射區(qū)3提供燃料的燃料流入部的前方。
本實(shí)施倒的“乳化燃料循環(huán)回路”由經(jīng)過乳化燃料回流管路46及前述燃料噴射區(qū)3的回路構(gòu)成，所述乳化燃料回流管路46將燃料回流管路26的燃料噴射區(qū)3附近的位置與前述混合器45的吸入側(cè)附近的位置連通，進(jìn)而，該乳化燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積比前述燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小。即，配置在前述燃料循環(huán)回路中的過濾器23，24及加壓循環(huán)泵21以及作為加熱裝置的加熱器22，設(shè)置在本發(fā)明的乳化燃料循環(huán)回路之外的位置處。
本實(shí)施例中的“純?nèi)剂涎h(huán)回路”，由經(jīng)過純?nèi)剂匣亓鞴苈?6，作為壓力調(diào)節(jié)裝置的副壓力閥40，作為加壓裝置的加壓循環(huán)泵21，作為加熱裝置的加熱器22的回路構(gòu)成，其中，所述純?nèi)剂匣亓鞴苈?6設(shè)置在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路46的匯流點(diǎn)47的前方與前述乳化燃料回流管路46的分支點(diǎn)100的下游側(cè)之間。
從而，前述燃料循環(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路，由圖1所示的控制器48進(jìn)行切換連通，進(jìn)而，前述純?nèi)剂涎h(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。
在本實(shí)施例中，于前述燃料循環(huán)回路的燃料回流管路26內(nèi)設(shè)置純?nèi)剂嫌瞄_閉閥，在前述乳化燃料循環(huán)回路的乳化燃料回流管路46中設(shè)置乳化循環(huán)用泵43以及乳化燃料用開閉閥42。
從而，根據(jù)前述控制器48的控制信號(hào)，在運(yùn)行燃料循環(huán)回路(非加水時(shí))時(shí)，使純?nèi)剂嫌瞄_閉閥呈打開狀態(tài)，并且使混合器45保持在非動(dòng)作狀態(tài)。另一方面，當(dāng)運(yùn)行乳化燃料循環(huán)回路(加水時(shí))時(shí)，使純?nèi)剂祥_閉閥呈關(guān)閉狀態(tài)，使乳化循環(huán)用泵處于動(dòng)作狀態(tài)，乳化燃料用開閉閥呈打開狀態(tài)，并且前述混合器45處于動(dòng)作狀態(tài)。這時(shí)，由于經(jīng)過前述純?nèi)剂匣亓鞴苈?6的純?nèi)剂涎h(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路是可以單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的，所以在乳化燃料循環(huán)回路中，可以進(jìn)行沒有負(fù)壓及異常升壓的運(yùn)轉(zhuǎn)。
進(jìn)而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，在本實(shí)施例中，在向燃料循環(huán)回路中的乳化燃料循環(huán)回路上的匯流點(diǎn)47的前方配置純?nèi)剂狭髁坑?jì)44。并且，根據(jù)純?nèi)剂狭髁坑?jì)44的檢測信號(hào)，控制作為前述乳化燃料形成裝置的混合器45的動(dòng)作狀態(tài)。從而，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料消耗量的測量精度，而且，可高精度地控制作為乳化燃料形成裝置的混合器45的動(dòng)作狀態(tài)。
此外，在燃料循環(huán)回路中的乳化燃料循環(huán)回路以外的位置處，與前述純?nèi)剂匣亓鞴苈?6上，設(shè)置比作為前述燃料噴射區(qū)3中的主壓力調(diào)節(jié)閥的加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30設(shè)定成更高壓力的作為壓力調(diào)節(jié)裝置的副壓力調(diào)節(jié)閥40，其中所述純?nèi)剂匣亓鞴苈?6位于向乳化燃料循環(huán)回路的匯流點(diǎn)47的前方與純?nèi)剂嫌瞄_閉閥41的下游位置附近之間。
下面，參照?qǐng)D2說明形成乳化燃料用的注水控制機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的例子。接收從測量發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃料的發(fā)射信號(hào)式的前述純?nèi)剂狭髁坑?jì)44發(fā)出的信號(hào)的比率設(shè)定器57，根據(jù)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的加水率設(shè)定值，向水量控制器56輸出所需水量的指令信號(hào)。水量控制器56接收水流流量計(jì)54的信號(hào)，為使水量等于設(shè)定的水量，對(duì)水量控制閥53的打開程度進(jìn)行調(diào)整經(jīng)由止回閥55向混合器45供水。此外，在圖2中，標(biāo)號(hào)50為水箱，標(biāo)號(hào)51為過濾器，標(biāo)號(hào)52為泵。
下面，參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)施例的作用進(jìn)行說明。經(jīng)由加壓循環(huán)出口管25供給燃料噴射區(qū)3的燃料，在未加水時(shí)(包括在運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備時(shí))，通過燃料循環(huán)回路進(jìn)行如下的循環(huán)。
設(shè)置在燃料噴射區(qū)3入口部分的副壓力調(diào)節(jié)閥40，由于進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)使其壓力高于加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥的壓力，通常在這種狀態(tài)該閥不流通，全部純?nèi)剂辖?jīng)由純?nèi)剂狭髁坑?jì)44，混合器45，加壓循環(huán)送出管32，加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30，到達(dá)加壓循環(huán)回流管33。與此同時(shí)，經(jīng)由歧管向噴射泵31供給燃料。
在這種狀態(tài)下，控制器48使純?nèi)剂嫌瞄_閉閥一直處于打開狀態(tài)，未被發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的燃料，經(jīng)由純?nèi)剂嫌瞄_閉閥41，燃料回流管路26，在脈動(dòng)緩沖器20中整流，回流到加壓循環(huán)泵21的吸入側(cè)。這時(shí)，信號(hào)發(fā)射式純?nèi)剂狭髁坑?jì)44的檢測信號(hào)以這種狀態(tài)送入注水控制機(jī)構(gòu)中時(shí)，由于加水率已增大完畢，從而設(shè)定成連鎖狀態(tài)注水控制機(jī)構(gòu)沒有輸出。
這時(shí)，通常乳化循環(huán)用泵43處于停止?fàn)顟B(tài)，乳化燃料用開閉閥42一直關(guān)閉。但是，為使乳化燃料回流管路46的溫度保持均勻，也可以運(yùn)轉(zhuǎn)乳化循環(huán)用泵43，乳化燃料用開閉閥42處于打開狀態(tài)。這時(shí)，按照乳化循環(huán)用泵43的能力，也可以進(jìn)行通過乳化燃料回流管路46從加壓循環(huán)回流管33側(cè)向加壓循環(huán)送出管32通以燃料進(jìn)行循環(huán)。
此外，純?nèi)剂嫌瞄_閉閥41及乳化燃料用開閉閥42通常使用可用電力和空氣等動(dòng)力開閉的自動(dòng)閥門，但對(duì)于乳化燃料用開閉閥42，也可用將從加壓循環(huán)送出管32側(cè)向加壓循環(huán)回流管側(cè)的燃料流斷流的方向安裝的止回閥來代替。
下面，對(duì)向作為乳化燃料形成裝置的混合器45注水、形成乳化燃料、經(jīng)過使用該乳化燃料的乳化燃料循環(huán)回路加水時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說明。
要達(dá)到加水運(yùn)轉(zhuǎn)的條件，因?yàn)榭刂破?8要使純?nèi)剂嫌瞄_閉閥41關(guān)閉，所以加壓循環(huán)送出管32的壓力上升，副壓力調(diào)節(jié)閥開始調(diào)節(jié)壓力。從而，在信號(hào)發(fā)射式純?nèi)剂狭髁坑?jì)44上只有發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的那部分燃料通過，在這種狀態(tài)下，通過向圖2所示的注水控制機(jī)構(gòu)發(fā)出流量信號(hào)，達(dá)到進(jìn)行按比例注水的條件。同時(shí)，乳化循環(huán)用泵43運(yùn)轉(zhuǎn)，通過打開乳化燃料用開閉閥42，形成乳化燃料循環(huán)回路，完成乳劑化的準(zhǔn)備工作。
由包含水箱50在內(nèi)的比例注水系統(tǒng)供給的水和燃料，由混合器45進(jìn)行混合，形成乳化燃料。該乳化燃料經(jīng)由加壓循環(huán)送出管32到達(dá)加壓循環(huán)回流管33，由于純?nèi)剂嫌瞄_閉閥關(guān)閉，所以剩余的全部燃料被吸入循環(huán)用泵43，完成經(jīng)由乳化燃料用開閉閥43至乳化匯流點(diǎn)47的流程。
此外，乳化循環(huán)用泵43主要使用容積式泵，而在該泵的排放能力與管路適合的情況下，加壓循環(huán)送出管32的壓力由副壓力調(diào)節(jié)閥40來決定，加壓循環(huán)回流管33的壓力等于上述壓力與加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30的釋放壓力之差。
此外，對(duì)于乳化循環(huán)用泵43，也可使用其排放壓力小于加壓循環(huán)壓力調(diào)節(jié)閥30的釋放壓力的離心泵和級(jí)聯(lián)泵等。不管在使用哪種泵的場合，加壓循環(huán)送出管32的絕對(duì)壓力均由副壓力調(diào)節(jié)閥40決定，所以不會(huì)有壓力過大的危險(xiǎn)，對(duì)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)形式?jīng)]有必要進(jìn)行大幅度地改變。
圖3是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。在該第二實(shí)施例中，純?nèi)剂狭髁坑?jì)44配置在由燃料增壓器區(qū)1向前述燃料循環(huán)回路的匯流點(diǎn)的前方的管路(增壓器出口管)14上，根據(jù)該純?nèi)剂狭髁坑?jì)44的檢測信號(hào)，控制作為乳化燃料形成裝置的混合器45的動(dòng)作狀態(tài)。其它結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例相同，相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略對(duì)它們的說明。此外，在圖中省略掉控制器48等部分。
根據(jù)該第二實(shí)施例，由于純?nèi)剂狭髁坑?jì)44設(shè)置在從燃料增壓器區(qū)向燃料信號(hào)回路的匯流點(diǎn)前方的管路14上，所以不受設(shè)置在前述燃料回流管路26中的純?nèi)剂嫌瞄_閉閥41開關(guān)的影響，可以測量通過該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的通過流量。從而，通常能夠測量與發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗量均衡的燃料流量，獲得易于進(jìn)行穩(wěn)定控制的效果。
圖4是表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。在該第三實(shí)施例中，在前述燃料循環(huán)回路中的乳化燃料循環(huán)回路之外的位置處，于向前述乳化燃料循環(huán)回路的匯流點(diǎn)47與前述加熱器22之間，設(shè)置純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0。此外，在向作為前述乳化燃料形成裝置的混合器45送水的管路中，于水溫可變部63的下游側(cè)位置處，如圖所示，配置水溫傳感器61。并且，借助運(yùn)算器65驅(qū)動(dòng)控制前述水溫可變部63，使前述水溫傳感器61檢測出的水溫與純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0檢測出的燃料溫度相一致。
在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，為保持純?nèi)剂系恼扯葹楣潭ㄖ?，要?duì)純?nèi)剂线M(jìn)行加熱，但在這種情況下，要根據(jù)純?nèi)剂系男再|(zhì)改變成適當(dāng)?shù)臏囟?。在本?shí)施例中，在形成乳化燃料時(shí)，為向已加熱的純?nèi)剂现屑铀?，將該已被加熱的純?nèi)剂系臏囟茸鳛樵O(shè)定值，使所加水的溫度與該純?nèi)剂系臏囟?設(shè)定值)相同，這樣，即使按照燃料性質(zhì)的變化而改變?nèi)剂蠝囟?，也可形成自?dòng)地將溫度保持在所需溫度的乳化燃料。
此外，在本實(shí)施例中，在乳化燃料循環(huán)回路中設(shè)置乳化燃料溫度傳感器62。在本實(shí)施例中，它被設(shè)置在混合器45與加壓循環(huán)送出管32之間。并且，溫度控制設(shè)置在向前述乳化燃料形成裝置中送水的管路62內(nèi)的水溫可變部63，使由乳化燃料溫度傳感器62所檢測出的溫度與前述純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0檢測出的溫度趨于一致。其它結(jié)構(gòu)與圖1所示的實(shí)施例相同，相同部分賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略對(duì)它們的說明。此外，圖中省略了控制器48等部分。
在使用C柴油等燃料的情況下，常常在加熱器22的出口部設(shè)置通常稱作粘度傳感器柴油粘度測量裝置，根據(jù)它的信號(hào)調(diào)節(jié)加熱器出口的溫度。在這種情況下，為根據(jù)柴油的性質(zhì)自動(dòng)地變化溫度，無視這一溫度而保持加水的溫度固定則往往并不合適。
通過用純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0測柴油的溫度，可以知道目前所需溫度為多少。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載大的情況下，本發(fā)明的乳化燃料循環(huán)系統(tǒng)所發(fā)的熱可以忽略不計(jì)，所以可通過將水溫設(shè)定成等于上述所需溫度，就可向發(fā)動(dòng)機(jī)送出粘度適當(dāng)?shù)娜榛剂稀?br> 但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載輕的情況下，由于消耗燃料減少，由乳化燃料循環(huán)系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量有可能使管路溫度上升。此外也會(huì)存在由于對(duì)配管的散熱設(shè)計(jì)而相反地造成溫度下降的情況。在這類情況下，通過乳化熱量溫度傳感器62測量乳化燃料的溫度，通過控制向作為前述乳化燃料形成裝置的混合器45中注入的水的溫度，使這一測量值與純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0所測得的值相同，從而即使在輕負(fù)載時(shí)也可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溫度控制。
此外，乳化燃料與純?nèi)剂舷啾?，在同一溫度下，有粘度上升的傾向。由于乳化燃料的粘度變化顯示出非牛頓性液體的性質(zhì)(非粘性液體)，在剪切力大情況下，粘度急劇下降，有接近純?nèi)剂险扯鹊膬A向，因而不需要與靜的粘度測量結(jié)果相均衡的溫度控制。
但是，有時(shí)也根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)噴射系統(tǒng)的情況，將乳化燃料的溫度設(shè)定成例如比純?nèi)剂系臏囟壬愿咭恍?。這時(shí)的乳化燃料的溫度一般要通過發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓管的壓力測量等經(jīng)實(shí)驗(yàn)來確定。
在這種情況下，可根據(jù)加水率由運(yùn)算器65預(yù)先設(shè)定乳化燃料的溫度，一邊與加水兩側(cè)指示信號(hào)進(jìn)行比較，一邊對(duì)實(shí)際上所設(shè)定的水溫或乳化燃料的溫度相對(duì)于純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?0的設(shè)定值進(jìn)行升降控制，利用這種方式，能夠自動(dòng)地進(jìn)行最佳溫度設(shè)定。運(yùn)算器65可采用PID控制，ON／OFF控制，模糊控制等。
通常用蒸汽進(jìn)行加熱，在這種情況下，將運(yùn)算器65的輸出輸入到水加熱用蒸汽控制閥64上，一邊提取作為控制對(duì)象的溫度的反饋信號(hào)，一邊向由熱交換器構(gòu)成的水溫可變部63供給蒸汽。此外，由于在乳化燃料形成裝置的注水控制機(jī)構(gòu)中，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化，水量也有很大的變化，按照需要將水量信號(hào)輸入到運(yùn)算器65上，可采用適應(yīng)于非加熱側(cè)的流量變化的控制方法。另外，在小規(guī)模的裝置中，可用電加熱器進(jìn)行加熱，而有必要進(jìn)行冷卻時(shí)，也可配備用冷卻用冷水等進(jìn)行熱交換的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，前述燃料循環(huán)回路和乳化燃料循環(huán)回路由前述控制器進(jìn)行切換連通，在前述純?nèi)剂涎h(huán)回路和乳化燃料循環(huán)回路可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，前述乳化燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積比前述燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小，所以，乳劑化的燃料的量比現(xiàn)有技術(shù)少，可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行燃料加水率的改變，從而，可實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)性的乳化燃料供給裝置。而且，由于燃料循環(huán)回路可與乳化燃料循環(huán)回路分別單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是在大中型發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，可以用加壓循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，以便使噴射泵上沒有熱滯留，此外，在啟動(dòng)前可保持加熱器及過濾器中純?nèi)剂系臏囟确€(wěn)定并排除所滯留的空氣。
此外，對(duì)于將前述燃料循環(huán)回路中所設(shè)置的過濾器及前述加壓裝置或加熱裝置設(shè)置在乳化燃料循環(huán)回路之外的位置處的結(jié)構(gòu)，由于在乳化燃料循環(huán)回路中不存在現(xiàn)有技術(shù)的過濾器和加熱裝置等，從而幾乎不存在上述滯留現(xiàn)象的問題，可更進(jìn)一步在短時(shí)間內(nèi)順滑地進(jìn)行燃料加水率的變化。
即，由于乳化燃料的緩沖(加水率改變時(shí)所消耗的燃料量)變小，所以從加水開始后到穩(wěn)定的時(shí)間、以及為排水所需的停止時(shí)間大幅度縮短。此外，不必?fù)?dān)心加熱器及過濾器等的水分離，大幅度提高其可維護(hù)性。
在C柴油運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，曾設(shè)想在這種方法中，燃料溫度的控制是十分繁雜的，但是，利用本發(fā)明的方式，由于可自動(dòng)地維持最佳的乳化燃料溫度，排除了由于緩沖小造成的弊端。
利用乳化燃料降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx，不必對(duì)現(xiàn)有的燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行大幅度地改造就可使用，同時(shí)它不僅可降低NOx，而且對(duì)降低煤塵也可達(dá)到預(yù)期的效果，是一種很有效的手段，但是，由于存在切換時(shí)間長，容器和過濾器的可維護(hù)性等問題，成為實(shí)用化的障礙。而利用本發(fā)明，可以排除這些障礙，相信有助于改善地球的環(huán)境。
權(quán)利要求
1．一種柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在備有純?nèi)剂瞎┙o源以及經(jīng)由對(duì)從該純?nèi)剂瞎┙o源送出的燃料進(jìn)行加壓的加壓裝置、將前述加壓的燃料的一部分噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃料噴射部、以及使未被該燃料噴射部噴射的剩余燃料返回到前述加壓裝置的吸收側(cè)的燃料回流管路所形成的燃料循環(huán)回路的柴油機(jī)中，所述乳化燃料供給裝置配備有在一個(gè)由乳化燃料回流管路與前述燃料噴射部組成的回路中形成的比前述燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小的乳化燃料循環(huán)回路，其中，所述乳化燃料回流管路將設(shè)置在向前述燃料循環(huán)回路中的前述燃料噴射部提供燃料的燃料流入部附近的乳化燃料形成裝置和從前述燃料回流管路分支出來的靠近前述乳化燃料形成裝置的吸入側(cè)近旁的位置連通起來；一個(gè)經(jīng)過純?nèi)剂匣亓鞴苈芳霸O(shè)置在純?nèi)剂匣亓鞴苈分械膲毫φ{(diào)節(jié)裝置，所述純?nèi)剂匣亓鞴苈吩O(shè)置在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路的匯流點(diǎn)的前部與前述燃料燃料回流管路的分支點(diǎn)的下游之間；以及一個(gè)對(duì)前述燃料循環(huán)回路與乳化燃料回路的連通進(jìn)行切換的控制器，同時(shí)，前述純?nèi)剂涎h(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路，借助于前述控制器的切換，可以形成獨(dú)立的循環(huán)。
2．權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，設(shè)置前述燃料循環(huán)回路中的過濾器和／或加熱器，設(shè)置在前述乳化循環(huán)回路之外的位置處。
3．權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在前述燃料回流管路和前述乳化燃料回流管路的分支點(diǎn)與純?nèi)剂匣亓鞴苈返膮R流點(diǎn)兩點(diǎn)之間設(shè)置純?nèi)剂嫌瞄_閉閥，在前述乳化燃料循環(huán)回路的乳化燃料匯流管路中設(shè)置乳化循環(huán)用泵和乳化燃料用開閉閥，借助前述控制器的控制信號(hào)，在進(jìn)行使用純?nèi)剂系倪\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，前述純?nèi)剂嫌瞄_閉閥處于打開狀態(tài)，并且保持前述乳化燃料形成裝置處于非動(dòng)作狀態(tài)，在進(jìn)行使用乳化燃料的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使前述純?nèi)剂祥_閉閥處于關(guān)閉狀態(tài)，前述乳化循環(huán)用泵處于動(dòng)作狀態(tài)，前述乳化燃料用開閉閥處于打開狀態(tài)并且前述乳化燃料形成裝置處于動(dòng)作狀態(tài)。
4．權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在從前述燃料循環(huán)回路向前述乳化燃料循環(huán)回路供給燃料的位置處，設(shè)置純?nèi)剂狭髁坑?jì)，根據(jù)該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的檢測信號(hào)控制前述乳化燃料形成裝置的加水量。
5．權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在從前述純?nèi)剂瞎┙o源向前述燃料循環(huán)回路的供給管路上，配置純?nèi)剂狭髁坑?jì)，根據(jù)該純?nèi)剂狭髁坑?jì)的檢測信號(hào)，控制前述乳化燃料形成裝置的加水量。
6．權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，采用其設(shè)定壓力比設(shè)置在燃料循環(huán)回路中的主壓力調(diào)節(jié)閥更高的副壓力調(diào)節(jié)閥，作為設(shè)置在形成前述純?nèi)剂涎h(huán)回路用的前述純?nèi)剂匣亓鞴苈分械膲毫φ{(diào)節(jié)裝置。
7．權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在前述乳化燃料循環(huán)回路之外的位置處，在前述燃料循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路分匯流點(diǎn)與前述加熱器之間設(shè)置純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?，在向前述乳化燃料形成裝置內(nèi)送水的管路中于水溫可變部的下游位置處設(shè)置水溫傳感器，驅(qū)動(dòng)控制前述水溫可變部，使由前述水溫傳感器檢測出的溫度與前述純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅魉鶛z測出的溫度趨于一致。
8．權(quán)利要求3或6中所述的柴油機(jī)的乳化燃料供給裝置，其特征為，在前述乳化燃料循環(huán)匯流之外的位置處，于前述乳化循環(huán)回路中的前述乳化燃料回流管路的匯流點(diǎn)與前述加熱器之間，設(shè)置純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅?，在前述乳化燃料循環(huán)回路中設(shè)置乳化燃料溫度傳感器，驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置在向前述乳化燃料形成裝置內(nèi)送水的管路中的水溫可變部，使由前述乳化燃料溫度傳感器檢測出的溫度與由前述純?nèi)剂嫌脺囟葌鞲衅鳈z測出的溫度趨于一致。
全文摘要
一種柴油機(jī)乳化燃料供給裝置,乳化燃料回流管路將設(shè)置在向乳化循環(huán)回路中的燃料噴射部提供燃料的燃料流入部前方的混合器與燃料回流管路及混合器吸入側(cè)附近的位置連通起來,在經(jīng)由所述乳化燃料回流管路和噴射部的回路中,備有比燃料循環(huán)回路的內(nèi)部容積小的乳化燃料循環(huán)回路,以及一個(gè)用于切換燃料循環(huán)回路與乳化燃料循環(huán)回路的控制器,并形成通過前述控制器的切換可與乳化燃料循環(huán)回路分別獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的純?nèi)剂涎h(huán)回路。
文檔編號(hào)F02M25/022GK1290808SQ0011889
公開日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
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