專利名稱：柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直接燃用高粘度燃油的柴油機技術(shù)領(lǐng)域，具體的講，是一種柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為內(nèi)燃機的代用燃料，當前的生物質(zhì)能源利用中，最為常見的就是利用生物質(zhì)制取液體燃料和氣體燃料。目前，利用植物油或改性植物油作為柴油機燃料或與柴油摻和使用已越來越受到人們的重視。植物油主要是由不溶于水的甘油三酸脂組成，其化學結(jié)構(gòu)比柴油復雜，其中脂肪酸通過脂與甘油連接。同柴油相比，植物油具有如下特點其分子比柴油分子大3倍，物理、 化學性質(zhì)都和柴油不一樣；粘度高，揮發(fā)性差、噴霧液滴直徑大、噴注貫穿距離大；閃點、密度、殘?zhí)恐?、灰分、硫含量等指標均符合輕柴油標準；熱值略低，但因密度大，體積熱值較接近；十六烷值在37 45之間，略小于輕柴油標準要求值，但可以滿足柴油機燃燒的要求； 濁點一般在-3. 9 10°C之間，可以滿足-20號以上柴油的指標要求。其中，小桐子油就是一種有望成為柴油機替代燃料的植物油。但是由于小桐子油的粘度較高，在常溫下柴油機直接燃用時會帶來以下問題在柴油機燃料系統(tǒng)中輸送時阻力大，在相同條件下燃料供應減少；較高的粘度會影響燃料經(jīng)過噴嘴后的霧化效果，導致燃燒不安全度提高；較多的燃料沉積在噴嘴上，將導致噴嘴堵塞嚴重化；不完全燃燒的燃料混入柴油機潤滑系統(tǒng)，導致潤滑油污染，產(chǎn)生油泥。有研究表明，包括小桐子油在內(nèi)的高粘度油在經(jīng)過預熱后，其粘度會逐漸下降。試驗表明，當小桐子油被加熱到150°C時，其粘度與常溫下的柴油相當。降低粘度后的小桐子油，其流動性提高，可以作為柴油機的燃料。此外，粘度降低也可防止在濾清器中由于粘度過高而造成濾清器阻力過大或堵塞。目前市場上多采用燃燒器等對燃料進行預熱，其缺點在于1、加熱效率不高；2、 消耗額外的能源。只適用于高緯度地區(qū)發(fā)動機冷啟動，不適合小桐子油等高粘度燃油的加熱。另外，發(fā)動機的排氣一般為400°C 650°C的溫度，離排氣門越遠溫度越低。這一部分熱量往往隨發(fā)動機廢氣排出，而白白浪費，既不節(jié)能也不環(huán)保。因此，為了加熱小桐子、減小其粘度，如果能采用利用發(fā)動機排氣的熱交換器進行加熱，則可以大幅度地降低加熱燃料的成本，并且，由于熱交換器能吸收排氣中的熱能，所以能降低排氣的溫度，余熱得到利用。本實用新型的目的是為了解決上述問題，提供一種利用發(fā)動機排氣對小桐子油等高粘度燃用進行預熱的裝置。為了采用粘度大、揮發(fā)性差的小桐子油等高粘度燃油作為燃料，該裝置中，采用利用燃燒室排氣熱能的熱交換器來加熱高粘度燃油，使其粘度減小，改善流動性，改善噴油嘴的噴霧情況。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，采用利用發(fā)動機排氣的熱交換器來加熱高粘度燃油，降低粘度、改善其流動性，改善發(fā)動機噴霧。降低發(fā)動機排氣的溫度。本實用新型所采取的技術(shù)方案是，利用發(fā)動機的高溫排氣作為熱源，制造熱交換器。發(fā)動機的排氣溫度高，且在發(fā)動機的穩(wěn)定工況下，有較穩(wěn)定的流量。而且利用發(fā)動機排氣制造熱交換器，不會對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性產(chǎn)生明顯的影響。因此，采用發(fā)動機排氣通入熱交換器，提高油管中的高粘度燃油的溫度，降低其粘度，改善其流動性，并使發(fā)動機的噴霧情況得到改善，從而改善發(fā)動機的燃燒性能及排放性能。本實用新型的具體技術(shù)方案是，發(fā)動機的排氣口連接排氣管排出廢氣，排氣管設(shè)支管，通過熱交換器進氣管連接熱交換器，排氣控制閥設(shè)在熱交換器進氣管上；熱交換器出氣管連接尾氣處理裝置；油箱通過油管連接熱交換器的進油口，熱交換器的出油口通過油管連接電熱塞，油再進入噴油泵加壓后，通入發(fā)動機。電熱塞和排氣控制閥與控制器分別連接。本實用新型所有益效果是，植物油的粘度高，流動性不良正制約著植物油在發(fā)動機上的使用。在不改變發(fā)動機原機的供油系統(tǒng)的前提下，對高粘度燃油進行預熱，以降低其粘度，提高流動性對于植物油作為發(fā)動機燃料有著重要的意義。本實用新型采用發(fā)動機排氣通入熱交換器，對油管中的高粘度燃油進行加熱，降低其粘度，改善其流動性，最終對發(fā)動機的運行帶來有利的影響。小桐子適宜在貧瘠的山地生長，種子含油率高，是一種很好的可再生能源。在其生長過程中吸收二氧化碳，成本低。加強對小桐子油的利用可減少對環(huán)境的污染，還可減少對石油資源的依賴及減少二氧化碳總的排放量，是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色能源，節(jié)能環(huán)保。

圖1利用發(fā)動機排氣對小桐子油進行預熱的裝置示意圖圖2熱交換器內(nèi)部構(gòu)造示意圖圖3電熱塞內(nèi)部示意圖。圖中，1發(fā)動機，2排氣管，3排氣后管，4熱交換器進氣管，5熱交換器出氣管，6油管，7電熱塞，8溫度傳感器，9噴油泵，10油箱，11熱交換器，12排氣控制閥，13控制器，14 螺旋管，15熱交換器殼體，16電熱絲。
具體實施方式
發(fā)動機擬采用一般的柴油機。小桐子油的性質(zhì)和柴油比較接近，可以在不改變柴油機供油系統(tǒng)的前提下，只需要在小桐子油進入柴油機噴油器前進行一定程度的預熱，即可在柴油機上直接以小桐子油作為燃料運行。發(fā)動機1的排氣溫度較高(一般為400°C 650°C)。在排氣過程中，隨著發(fā)動機活塞的上行，發(fā)動機1開始排氣，排氣有一定的壓力。在不需要用風機的條件下，排氣可以很順利的進入熱交換器，提高了整個系統(tǒng)的效率。發(fā)動機1中的高溫排氣沿著排氣管2排出， 經(jīng)由排氣控制閥12調(diào)節(jié)后，一部分的排氣沿著熱交換器進氣管4進入熱交換器11，并對熱交換器11中的高黏度的小桐子油進行加熱后，沿著熱交換器出氣管5排向尾氣處理裝置。而高粘度的小桐子油儲存在油箱10中，通過油管6進入熱交換器11中，并被熱交換器11 中的加熱后，再沿著油管6進入電熱塞7，再進入噴油泵9加壓后，通入發(fā)動機1。排氣后管3在排氣量過大時，將剩余的高溫排氣直接排向尾氣處理裝置，這樣可以起到平衡排氣管中壓力的作用。熱交換器11為殼管式換熱器，管內(nèi)流動的是高粘度燃油。高溫排氣沿著熱交換器進氣管4進入熱交換器11，其入口位置在熱交換器的中部，而熱交換器出氣管5的進氣口位置較高，因為高溫氣體會上升，而當溫度降低就下降。這樣的布置，會使熱交換器中的氣流形成一定程度的渦流，增加換熱效率，使高溫排氣的充分換熱。油管在熱交換器11內(nèi)部采用螺旋式布置，這樣，在有限的空間里盡量地提高換熱的表面積。燃油在螺旋管14中流動，螺旋管可以在有限的空間里盡量地提高換熱的表面積，并且使得燃油在熱交換器11的流動時間延長，使得高粘度的小桐子油被充分加熱。熱交換器殼體15有良好的密封性，并且耐高溫。并且，熱交換器殼體15的體積遠大于排氣管內(nèi)的體積，這樣，整個熱交換器殼體還起到了類似于儲氣罐的作用，使熱交換進行地更充分。另一方面，大容積的殼體也起到了一定程度的消聲作用。熱交換器出氣管5的管徑要大于熱交換器進氣管4的管徑，這樣會使排氣的流動更流暢。同樣，熱交換器出氣管5的管徑也要大于排氣管3的管徑，也是為了減小排氣在管道內(nèi)的流動阻力。在熱交換器和噴油泵之間的油管上，增設(shè)一個電熱塞7。電熱塞可在發(fā)動機1啟動時或小桐子油的溫度不能滿足使用要求時供電，以加熱燃油。電熱塞7內(nèi)的電熱絲16纏繞在油管6上，當電熱塞7通電時，電熱絲16就會加熱油管6里的小桐子油，起到輔助加熱的作用。在電熱塞7與噴油泵9之間安裝一個溫度傳感器8，溫度傳感器8連接控制器13 對油管6里的小桐子油進行測溫。當油溫低于設(shè)定溫度時，溫度信號傳入控制器13，控制器13發(fā)出指令排氣控制閥12開度增大，進入熱交換器11的高溫氣體增多；當油溫高于設(shè)定溫度時，排氣控制閥12開度關(guān)小，進入熱交換器11的氣體流量減小，多余的排氣通過排氣后管3排出。對整個預熱裝置實行“閉環(huán)”控制。在排氣通過熱交換器11后，再由熱交換器出氣管5將冷卻了的排氣排出，也可以達到降低排氣溫度的目的。
權(quán)利要求1.柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，其特征在于，包括熱交換器(11)、溫度傳感器 (8)、排氣控制閥(12)、控制器(13)，發(fā)動機(1)的排氣口連接排氣管(2)排出廢氣，排氣管 (2 )設(shè)支管，通過熱交換器進氣管(4 )連接熱交換器(11)，排氣控制閥(12 )設(shè)在熱交換器進氣管(4)上；熱交換器出氣管(5)連接尾氣處理裝置；油箱(10)通過油管(6)連接熱交換器 (11)的進油口，熱交換器(11)的出油口通過油管(6)連接噴油泵(9)，通入發(fā)動機(1)；所述排氣控制閥(12 )與控制器(13 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(11)為殼管式換熱器，高溫排氣沿著熱交換器進氣管(4)進入熱交換器(11)，熱交換器進氣口位置在熱交換器的中部，熱交換器出氣氣口位置設(shè)置在熱交換器(11)殼體的上部，熱交換器(11)內(nèi)的油管為螺旋管(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括電熱塞(7)，所述電熱塞(7)設(shè)置在熱交換器(11)和噴油泵(9)之間的油管上，電熱塞(7)與控制器(13)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱塞(7)與噴油泵(9)之間的油管上設(shè)置一個溫度傳感器(8)，所述溫度傳感器(8)連接控制器(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、或4所述的柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，其特征在于， 所述熱交換器出氣管(5)的管徑大于熱交換器進氣管(4)的管徑，熱交換器出氣管(5)的管徑也要大于排氣管(3)的管徑。
專利摘要本實用新型公開了一種柴油機燃用高粘度燃油的預熱系統(tǒng)，涉及直接燃用高粘度燃油的柴油機技術(shù)領(lǐng)域。包括熱交換器(11)、溫度傳感器(8)、排氣控制閥(12)、控制器(13)，發(fā)動機(1)的排氣口連接排氣管(2)排出廢氣，排氣管(2)設(shè)支管，通過熱交換器進氣管(4)連接熱交換器(11)，排氣控制閥(12)設(shè)在熱交換器進氣管(4)上；熱交換器出氣管(5)連接尾氣處理裝置；油箱(10)通過油管(6)連接熱交換器(11)的進油口，熱交換器(11)的出油口通過油管(6)連接噴油泵(9)，通入發(fā)動機(1)。本實用新型利用燃燒室排氣熱能的熱交換器來加熱小桐子油等油料，使其粘度，改善流動性，改善噴油嘴的噴霧情況。
文檔編號F02M31/18GK201972816SQ201120111779
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者王子玉, 羅福強 申請人:江蘇大學