一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统

1.本实用新型应用于车用发动机燃料预处理技术领域，具体为一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统。


背景技术：

2.当前，提高燃料的雾化质量及缸内含氧量的技术主要有可变增压、可变气门、掺混燃料、高压喷射、空化喷射、双燃料喷射等，上述技术虽然有提高发动机燃料雾化质量及缸内含氧量的作用，但目前这些技术已经陷入了瓶颈，通过这些技术进一步提升燃料的雾化质量及缸内含氧量会导致发动机结构更加复杂、发动机气缸内压力温度升高、各负载零件的负荷增大、对发动机相关零件的强度要求升高、成本增加、发动机性能降低、排放升高等问题。
3.空气通过气体分离装置变成富氧气体，和燃料在纳米尺度进行预混合形成富氧微纳米气泡燃料来改善燃料的性质。富氧微纳米气泡燃料的导热性更高，经高压喷射后产生的喷雾比表面积大、喷雾锥角大、贯穿距小，从而有效提高了燃料与空气的混合均匀性；同时富氧微纳米气泡可以提升发动机气缸内的氧含量，有利于燃料在发动机气缸中的燃烧，提高发动机的热效率及降低在燃料不完全燃烧时的污染物排放。然而，目前一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统主要应用于发动机台架试验，尚且没有完善的应用在发动机上的富氧微纳米气泡燃料的制备、供给及控制系统。
4.为了解决以上问题，本实用新型提出了一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统，该系统可以富集空气中的氧气而形成富氧气体，使之与燃料进行预处理，从而在提升喷雾质量的同时改善发动机在不同工况时气缸内的含氧量，进而改善发动机的燃料燃烧过程。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本实用新型的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
6.鉴于现有一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统方法中存在的问题，提出了本实用新型。
7.因此，本实用新型的目的是提供发动机富氧微纳米气泡燃料的制备、供给系统及其控制方法，能够实现对空气中的氧气进行富集，与燃料进行预处理，提升燃料与空气的混合均匀性并改善发动机在不同工况时气缸内的含氧量，改善发动机燃料燃烧过程。
8.为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：
9.一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统，其包括：
10.油箱、空气滤清器、油箱阀、燃油滤清器、可控四通阀、传动机构、富氧微纳米燃料生成系统、富氧微纳米气泡燃料存储装置、限压阀、油气分离装置、燃油流量传感器、高压油泵、高压油轨、喷油器、油压调节阀、ecu、油箱压力传感器、油箱位置传感器、气泡浓度传感器一、油轨压力传感器和气泡浓度传感器二；
11.空气经过增压后，在富氧微纳米燃料生成系统的气体分离装置中选择性地透过氧气而变为富氧气体，与燃料在微纳米气泡发生器中混合初步形成富氧微纳米气泡燃料，并通过所述富氧微纳米气泡燃料存储装置进行细化存储，之后通过所述高压油泵泵入所述高压油轨中，所述高压油轨则根据发动机的运行工况通过所述喷油器将所需要的富氧微纳米气泡燃油喷入所述发动机中与空气混合燃烧。
12.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：在气路连接方面，所述空气滤清器的出气口与所述富氧微纳米燃料生成系统的进气口连接；
13.在油路连接方面，所述油箱的出油口与所述油箱阀的进油口连接；
14.所述油箱阀的出油口与所述燃油滤清器的进油口连接；
15.所述燃油滤清器的出油口与所述可控四通阀进油口一连接；
16.所述可控四通阀的出油口二与所述富氧微纳米燃料生成系统的进油口连接；
17.所述富氧微纳米燃料生成系统的出油口与所述富氧微纳米气泡燃料存储装置的进油口连接；
18.所述富氧微纳米气泡燃料存储装置的出油口与所述油气分离装置的进油口连接；
19.所述油气分离装置的出油口与所述燃油流量传感器的进油口连接；
20.所述燃油流量传感器的出油口与所述高压油泵的进油口连接
21.所述高压油泵的出油口与所述高压油轨的进油口连接；
22.所述高压油轨的出油口与所述喷油器的进油口连接；
23.所述高压油轨的回油口与所述油压调节阀的进油口连接；
24.所述油压调节阀的回油口一与所述喷油器的回油口通过油管连接一起后与所述可控四通阀的进油口四连接；
25.所述油压调节阀的回油口二与供油管连接；
26.所述喷油器的喷油口与所述发动机的燃烧室连接。
27.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述传动机构包括曲轴皮带轮、真空泵皮带轮和调速器，所述曲轴皮带轮与发动机曲轴连接，所述曲轴皮带轮与所述真空泵皮带轮之间通过皮带连接，所述真空泵皮带轮与所述调速器连接，所述曲轴皮带轮处设置有曲轴位置传感器。
28.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述富氧微纳米燃料生成系统包括废气涡轮、压气机、流量调节装置、气体分离装置、可控三通阀、真空泵、四通阀、气体流量传感器、微纳米气泡发生器和低压油泵；
29.所述废气涡轮在排气歧管中，与所述压气机连接；
30.所述压气机的进气口与所述空气滤清器出气口连接；
31.所述压气机的出气口一与进气歧管连接，出气口二与所述流量调节装置的进气口
连接；
32.所述流量调节装置的出气口与所述气体分离装置的进气口连接；
33.所述气体分离装置的出气口一与大气相通，出气口二与所述可控三通阀的进气口三连接；所述可控三通阀的出气口一与所述真空泵的进气口连接，出气口二与所述真空泵的出气口连接；
34.所述真空泵与所述传动机构中的调速器机械连接，出气口与所述四通阀的进气口一连接；
35.所述四通阀的进气口二与所述油气分离装置泄气口连接，进气口三与所述限压阀出气口连接，出气口四与所述气体流量传感器的进气口连接；
36.所述气体流量传感器的出气口与所述微纳米气泡发生器的进气口连接；
37.微纳米气泡发生器的进油口与所述低压油泵的出油口连接，出口与所述富氧微纳米气泡燃料存储装置的进油口连接；
38.所述气体分离装置设有气体分离膜。
39.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述可控四通阀有三个进油口，一个出油口，进油口一、出油口二、进油口三和进油口四分别与所述燃油滤清器的出油口、所述富氧微纳米燃料生成系统的低压油泵的进油口、所述富氧微纳米气泡燃料存储装置的回油口以及所述喷油器的回油管连接，其中，进油口一和进油口三分别有受所述ecu控制而改变开度的入口阀一、入口阀三。
40.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述可控三通阀有一个进气口，两个出气口，出气口一、出气口二和进气口三分别于所述真空泵的进气口、出气口及所述气体分离装置的出气口二连接，其中，出气口一和出气口二分别有受所述ecu控制而改变开度的出口阀一、出口阀二。
41.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述富氧微纳米气泡燃料存储装置有一个进油口、一个泄气孔、一个出油孔、一个回油孔，其分别与所述微纳米气泡发生器的出油口、所述限压阀的进气口、所述油气分离装置的进油口、所述可控四通阀的进油口三连接；
42.所述富氧微纳米气泡燃料存储装置中设有油箱压力传感器、油箱位置传感器和气泡浓度传感器一。
43.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述高压油轨有一个进油口、一个回油口、一个出油口，其分别与所述高压油泵的出油口、所述油压调节阀的进油口、所述喷油器连接；
44.所述高压油轨中设置有油轨压力传感器和气泡浓度传感器二。
45.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述燃油流量传感器、所述气体流量传感器、所述油箱压力传感器、所述油箱位置传感器、所述气泡浓度传感器一、所述油轨压力传感器、所述气泡浓度传感器二、所述曲轴位置传感器与所述发动机ecu的信号输入端连接，并进行通信交互。
46.作为本实用新型所述的一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统的一种优选方案，其中：所述发动机ecu的信号输出端口与所述可控四通阀、所述限压阀、所述可控三通阀、所述调速器、所述流量调节装置、所述高压油轨的油压调节阀连接，传递信号并
执行命令。
47.与现有技术相比：通过各个装置方面的巧妙设置与连接及各个系统方面的灵活精确配合，能够快速地制备出发动机在不同工况下所需的最佳浓度的富氧微纳米气泡燃料，并能够在保障发动机平稳运行的同时，快速地将富氧微纳米气泡燃料供给发动机，从而利用富氧微纳米气泡燃料的性质改善燃料在喷雾过程中的氧气浓度、预混合比例及混合均匀性，进而达到提高发动机高效清洁燃烧的目的。
附图说明
48.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
49.图1为本实用新型整体结构示意图；
50.图2为本实用新型发动机富氧微纳米气泡燃料控制系统图。
51.图中：1-燃油流量传感器、2-排气歧管、3-油箱、4-空气滤清器、5-油箱阀、6-压气机、7-废气涡轮、8-燃油滤清器、9-可控四通阀、10-低压油泵、11
‑ꢀ
油气分离装置、12-气泡浓度传感器一、13-油箱位置传感器、14-微纳米气泡发生器、15-流量调节装置、16-气体流量传感器、17-富氧微纳米气泡燃料存储装置、18-油箱压力传感器、19-气体分离膜、20-气体分离装置、21-限压阀、22
‑ꢀ
四通阀、23-真空泵、24-可控三通阀、25-富氧微纳米燃料生成系统、26-调速器、27-真空泵皮带轮、28-传动机构、29-喷油器、30-气泡浓度传感器二、31
‑ꢀ
油轨压力传感器、32-高压油轨、33-高压油泵、34-油压调节阀、35-发动机、 36-曲轴皮带轮、37-曲轴位置传感器、38-进气歧管、39-ecu。
具体实施方式
52.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
53.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
54.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
55.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
56.本实用新型提供一种汽车发动机富氧微纳米气泡燃料供给控制系统；
57.发动机富氧微纳米气泡燃料的制备供给及控制系统，包括油箱3、空气滤清器4、油箱阀5、燃油滤清器8、可控四通阀9、传动机构28、富氧微纳米燃料生成系统25、富氧微纳米气泡燃料存储装置17、限压阀21、油气分离装置11、燃油流量传感器1、高压油泵33、高压油
轨32、喷油器29、油压调节阀34、ecu39、油箱压力传感器18、油箱位置传感器13、气泡浓度传感器一12、油轨压力传感器31和气泡浓度传感器二30；空气在富氧微纳米燃料生成系统25中经增压、过滤之后变为富氧气体，与燃料在微纳米气泡发生器14中混合初步形成富氧微纳米气泡燃料，并通过富氧微纳米气泡燃料存储装置17进行细化存储，之后通过高压油泵33泵入高压油轨32中，高压油轨32则根据发动机的运行工况通过喷油器29将所需要的富氧微纳米气泡燃油喷入发动机35中与空气混合燃烧；
58.气路连接方面，空气滤清器4的出气口与压气机6的进气口连接；压气机6 的出气口一与进气歧管38的进气口连接；进气歧管38的出气口与发动机35连接；压气机6的出气口二与流量调节装置15的进气口连接；流量调节装置15 的出气口与气体分离装置20的进气口连接；气体分离装置20的富氮气体出气口直通大气，富氧气体出气口与可控三通阀24的进气口三连接；可控三通阀24 的出气口一与真空泵23的进气口连接；可控三通阀24的出气口二与真空泵23 的出气口端连接；真空泵23的出气口与四通阀22的进气口一连接；四通阀22 的进气口二与油气分离装置11的泄气口连接；四通阀22的进气口三与限压阀 21的出气口连接；限压阀21的进气口与富氧微纳米气泡燃料存储装置17的泄气口连接；四通阀22的出气口四与气体流量传感器16的进气口连接；气体流量传感器16的出气口与微纳米气泡发生器14的进气口连接；
59.油路连接方面，油箱3的出油口与油箱阀5的进油口连接；油箱阀5的出油口与燃油滤清器8的进油口连接；燃油滤清器8的出油口与可控四通阀9的进油口一连接；可控四通阀9的出油口二与低压油泵10的进油口连接；低压油泵10的出油口与微纳米气泡发生器14的进油口连接；微纳米气泡发生器14的出油口与富氧微纳米气泡燃料存储装置17的进油口连接；富氧微纳米气泡燃料存储装置17的回油口与可控四通阀9的进油口三连接；富氧微纳米气泡燃料存储装置17的出油口与油气分离装置11的进油口连接；油气分离装置11的出油口与燃油流量传感器1的进油口连接；燃油流量传感器1的出油口与高压油泵 33的进油口连接；高压油泵33的出油口与高压油轨32的进油口连接；高压油轨32的出油口与喷油器29的进油口连接；高压油轨32的回油口与油压调节阀 34的进油口连接；油压调节阀34的回油口与喷油器29的回油口通过油管连接一起后与可控四通阀9的进油口三连接；油压调节阀34的回油口二与供油管连接；喷油器29的喷油口与发动机35的燃烧室连接。
60.信号连接方面，燃油流量传感器1、气泡浓度传感器一12、油箱位置传感器13、气体流量传感器16、油箱压力传感器18、气泡浓度传感器二30、油轨压力传感器31、曲轴位置传感器37与发动机ecu39的信号输入端连接进行通信交互；ecu39的信号输出端口与可控四通阀9、流量调节装置15、限压阀21、可控三通阀24、调速器26、高压油轨32的油压调节阀34连接，传递信号并执行命令。
61.发动机启动后，根据发动机的工况确定当前所需的最适浓度的富氧微纳米气泡燃料，在低压油泵10的作用下，油箱3中的燃料被吸出，经燃油滤清器8 过滤去除杂质后，通过可控四通阀9进入微纳米气泡发生器14与最适比例的富氧气体混合制备成最适浓度的富氧微纳米气泡燃料，之后进入富氧微纳米气泡燃料存储装置17，若制备的富氧微纳米气泡燃料质量没达到要求，则富氧微纳米气泡燃料可以通过富氧微纳米气泡燃料存储装置17的回油口流经可控四通阀9回流进微纳米气泡发生器中进行细化。制备好的富氧微纳米气泡燃料在高压油泵33的作用下通过油气分离装置11分离油气之后进入高压油轨32中，通过喷油
器29进入发动机。高压油轨32的压力通过油压调节阀34调节，当高压油轨 32的压力过高时，油压调节阀34将多余的燃料通过回油管回流至微纳米气泡发生器14中，否则回流至供油管，通过高压油泵33重新进入高压油轨32。
62.虽然在上文中已经参考实施方式对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。