CN118414483A - 燃料调节系统 - Google Patents

Abstract

用于发动机的燃料调节系统包括多个混合容器、至少一个入口和至少一个出口，多个混合容器包括输入混合容器和输出混合容器，至少一个入口用于将燃料和水接收到输入混合容器，至少一个出口用于将燃料和水从输出混合容器供应到发动机。管道系统被布置成将燃料和水通过每个混合容器从输入混合容器传送到输出混合容器。每个混合容器包括包含多个雾化构件的内部腔室。雾化构件被构造成围绕延伸穿过内部腔室的旋转轴旋转，以在其中将燃料和水雾化。一个或多个磁体设置在内部腔室中，以吸引存在于燃料和/或水中的铁磁性物质。

Description

燃料调节系统

技术领域

本发明涉及一种燃料调节系统，更具体地，涉及一种用于可燃液体化石燃料(如柴油和煤油)的调节系统。

背景技术

内燃机是一种热力发动机，其涉及燃料与氧化剂(例如空气)在腔室中的燃烧。例如，柴油发动机通过将空气压缩到发动机气缸内的高压和温度来运行。然后将柴油燃料以雾化形式喷射到气缸内的热压缩空气中。高温导致喷射的燃料蒸发并点燃，其释放驱动发动机活塞的能量。燃烧过程产生一系列污染物排放，例如一氧化碳、碳氢化合物、颗粒物和氮氧化物，它们在废气中被释放。可燃化石燃料通常包含在这样的气体中释放的金属元素。

背景技术的前述讨论仅仅旨在促进对本发明的理解。该讨论不是确认或承认所提及的任何材料是或者曾经是申请的优先权日的公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于发动机的燃料调节系统，其中，该燃料调节系统包括：

多个混合容器，其包括输入混合容器和输出混合容器；

用于将燃料和水接收到输入混合容器中的至少一个入口；

用于将燃料和水从输出混合容器供应到发动机的至少一个出口；和

管道系统，其被布置成将燃料和水通过每个混合容器从输入混合容器传送到输出混合容器，

其中每个混合容器包括容纳多个雾化构件的内部腔室和一个或多个磁体，其中雾化构件被配置为围绕延伸穿过内部腔室的旋转轴旋转，以在其中雾化燃料和水，一个或多个磁体设置在内部腔室中，以吸引存在于燃料和/或水中的铁磁性物质。

内部腔室可以包括流体连接到管道系统的多个流体分配器，其中流体分配器围绕内部腔室的内部周边区域布置，以朝向旋转轴喷射燃料和水。

雾化构件和磁体可围绕旋转轴从流体分配器向内布置。

内部腔室可以包括从旋转轴径向延伸的多个细长支撑件，其中每个细长支撑件包括一组雾化构件。

每个雾化构件可包括多个花键或刀片。

每个细长支撑件可具有附接到其上的一组磁体

雾化构件可布置成多组雾化构件，且磁体可布置成多组磁体。在这样的示例中，多组磁体可以沿着旋转轴在多组雾化构件内交错。

混合容器可设置在驱动轴的相对侧向侧上，其中驱动轴可操作地联接到每个混合容器的雾化构件上，以旋转雾化构件。

驱动轴可通过齿轮装置可操作地联接到每个混合容器的雾化构件上。

齿轮装置可包括可操作地驱动第二组齿轮的第一组齿轮，其中第一组齿轮连接到驱动轴，并且其中第二组齿轮连接到旋转雾化构件的旋转轴。

混合容器也可以设置在驱动轴的上方和下方。

燃料调节系统可以包括用于在燃料和水被供应到至少一个入口之前以预定比率将燃料和水混合在一起的混合装置。

预定比率可以是大约70％的燃料和30％的水。

燃料调节系统可以包括泵，用于在燃料和水被混合装置混合在一起之后将燃料添加剂泵送到燃料和水中。

燃料添加剂可包括发动机润滑剂。

燃料调节系统可以包括一对入口，用于分别将燃料和水接收到输入混合容器中。

燃料调节系统还可包括流体连接到出口以过滤从出口流出的燃料和水的过滤器装置。

燃料调节系统可包括可操作地配置成旋转雾化构件的电动机。

雾化构件可机械地联接到发动机的驱动轴，以旋转雾化构件。

本发明还提供一种柴油发动机，其中柴油发动机包括上述的燃料调节系统。

柴油发动机可连接到空气处理系统，其中空气处理系统包括空气过滤系统，以将过滤的空气供应到柴油发动机，并且其中空气处理系统还包括燃料箱，燃料箱包括进气口和空气流出排放口，其中空气流出排放口被布置成将柴油烟雾从燃料箱供应到柴油发动机。

空气处理系统可以包括用于将加压空气供应到空气过滤系统中的空气泵。

空气处理系统可以被配置为在将柴油烟雾和过滤的空气供应到柴油发动机之前将柴油烟雾与过滤的空气混合在一起。

本发明还提供了一种汽车，其中汽车包括上述柴油发动机。

该汽车还可包括空调系统，其中空调系统进行布置，使得由该空调系统产生的冷凝水被供应到燃料调节系统，以与柴油燃料一起雾化。

该汽车可以包括用于控制柴油发动机和燃料调节系统的控制系统，其中所述控制系统被配置为执行包括预热阶段和随后的操作阶段的发动机启动过程，其中在所述预热阶段期间，柴油发动机依靠柴油运行，而不从燃料调节系统接收任何柴油和水，并且其中在所述操作阶段期间，柴油发动机从燃料调节系统接收柴油和水，以供柴油发动机燃烧。

控制系统还可以被配置为执行发动机关闭过程，其中在发动机关闭过程期间，柴油发动机停止从燃料调节系统接收柴油和水，并且依靠柴油运行，以冲走残留在柴油发动机中的任何水。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例来描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是根据本发明的示例实施方式的用于发动机的燃料调节系统的截面平面图；

图2是包括在燃料调节系统中的单个混合容器的正视截面图；

图3是根据本发明的示例实施方式的包括在燃料调节系统中的单个混合容器的正视截面图；

图4是根据本发明的示例性实施方式的燃料调节系统的正视截面图；

图5提供了图1的燃料调节系统的一对相应端板的一对正视截面图；

图6提供了图1的燃料调节系统的一对相应配合板的一对正视截面图；

图7是包括图1的燃料调节系统的柴油发动机的示意图；

图8是根据本发明的示例实施方式的燃料调节系统的混合块的示意图；

图9是根据本发明的示例实施方式的燃料调节系统的过滤器装置和末级混合容器的示意图；

图10是包括根据本发明的示例实施方式的燃料调节系统的汽车的空调系统的示意图；

图11是包括根据本发明的示例实施方式的燃料调节系统的汽车的空气处理系统的示意图；以及

图12是根据本发明的示例实施方式的用于发动机的燃料调节系统的截面平面图。

具体实施方式

参照图1和2，本发明的示例性实施方式提供了一种用于发动机的燃料调节系统10。系统10包括多个混合容器12，其包括输入混合容器14和输出混合容器16。输入混合容器14包括用于将燃料和水接收到输入混合容器14中的至少一个入口18。输出混合容器16包括用于将燃料和水从输出混合容器16供应到发动机的至少一个出口20。系统10还包括管道系统22，管道系统22被布置成将燃料和水通过每个混合容器12从输入混合容器14传输到输出混合容器16。每个混合容器12包括容纳多个雾化构件26的内部腔室24和一个或多个磁体30，其中雾化构件26被配置为围绕延伸穿过内部腔室24的旋转轴28旋转，以在其中雾化燃料和水，一个或多个磁体30布置在内部腔室24中，以吸引存在于燃料和/或水中的铁磁性物质。

更具体地，在所描绘的示例中，每个内部腔室24包括流体地连接到管道系统22的多个流体分配器32。流体分配器32可以围绕内部腔室24的内部周边区域布置，以向内朝向旋转轴28喷射燃料和水。雾化构件26和磁体30可以围绕旋转轴28从流体分配器32向内布置。流体分配器32可以包括一组喷射口，其从沿着腔室24的内部周边区域延伸的管道系统22的细长管段接收燃料和水。系统10适于调节一系列不同的可燃液体化石燃料，例如柴油和煤油。所描绘的示例是参考柴油燃料来描述的。

磁体30可以是永磁体或电磁体。在图1中，使用盒形符号示意性地示出雾化构件26，并且使用圆形符号示意性地示出了磁体30。如图2所示，每个内部腔室24可以包括从旋转轴28径向延伸的多个细长支撑件34。每个细长支撑件34可以包括连接到其上的一组雾化构件26。雾化构件26可包括从支撑件34向外延伸的花键或刀片。如图1所示，雾化构件26可布置成多个组，并且磁体30也可布置成多个组。多组磁体30可以进行布置，使得它们沿着旋转轴28交错在多组雾化构件26内。在这样的示例中，多组磁体30在使用期间保持静态，而多组雾化构件26围绕旋转轴28旋转。如图3所示，在其他示例中，每个支撑件34可以具有附接到支撑件34的一组磁体30，使得磁体30和雾化构件26围绕旋转轴28一起旋转。

各个混合容器12可以设置在主驱动轴36的相对的侧向侧上，主驱动轴36居中地延伸穿过一组容器12的纵向轴线。驱动轴36可以通过齿轮装置可操作地联接到每个混合容器12的雾化构件26，以旋转雾化构件26。齿轮装置可以包括连接到主驱动轴36的第一组齿轮38。第一组齿轮38可以可操作地驱动第二组齿轮40。第二组齿轮40布置在系统10的壳体内，且连接至旋转雾化构件26的旋转轴28。在其他示例中，第二组齿轮40可以设置在系统10的壳体的外部，如图12所示。如图4所示，混合容器12也可以设置在主驱动轴36的上方和下方。可以使用合适的驱动装置(例如电动机42)旋转驱动轴36。

管道系统22可以包括一组管道段，其在流体入口18和出口20之间流体互连，以通过一系列连接的混合容器12转移柴油和水。管道段22可以集成到布置在连接的容器12的相应纵向端部处的一对端板50、52中。管道段22也可以被集成至在系统10的中心处彼此相对的一对配合板54、56。在图1所示的示例中，系统10包括单个入口18，其将混合在一起的水和柴油送入输入混合容器14。在其他示例中，系统10可以包括一对单独的入口(未示出)，用于将燃料和水分别接收到输入混合容器14中。

在使用中，雾化构件26通过驱动装置42围绕它们各自的轴28旋转，并且柴油燃料和水通过入口18注射到输入混合容器14中。通过容器的流体分配器32，将燃料和水以混合物朝向输入混合容器14的轴28喷射。燃料和水混合物与旋转雾化构件26接触，旋转雾化构件26运行以将混合物雾化成精细喷雾。所得喷雾中的任何铁磁杂质粘附到磁体30，从而将它们从混合物中移除。例如，磁体30将除去由水和/或柴油提供的混合物中的任何铁或镍基物质。雾化混合物随后经由设置在容器14的内壁中的出口44离开输入混合容器14。出口44形成管道系统22的一部分，并且将雾化的燃料和水供给到下一个混合容器46中。下一个混合容器46以与输入混合容器14相同的方式操作，以进一步雾化燃料和水以及从燃料和水中去除另外的铁磁性杂质。燃料和水通过管道系统22从容器46通过每个中间容器12转移到最终的输出混合容器16。完全雾化和清洁的燃料和水混合物经由出口20离开输出混合容器16，然后被供应给发动机用于燃烧。

参考图7，在一个示例中，燃料调节系统10可以用于将雾化的柴油和水供应到柴油发动机60。柴油可以存储在燃料箱62中，并且水可以存储在下方的水箱64中。水和柴油可以在被供应到燃料调节系统10之前在混合块66中被组合在一起。燃料调节系统10还可以包括包含燃料添加剂(例如发动机润滑剂)的箱68，该箱68包括集成泵，用于将添加剂泵送到混合块66中以与水和柴油组合。单向止回阀70可以控制进入混合块66的柴油流。燃料调节系统10还可以包括致动器(例如螺线管72)，其控制从混合块66进入发动机60的流体的流速。在所示的示例中，燃料调节系统10的雾化构件26被连接到发动机60的驱动轴的驱动带装置74旋转，而不是由电动机42旋转。燃料调节系统10还可以包括返回管线75，返回管线75将未被发动机60点燃的任何水/柴油返回到燃料调节系统10，以被再处理和再利用。

参照图8，混合块66可包括一对调节器76、78，用于在将所得混合物供应到发动机60之前以预定比率将水和柴油混合在一起。设定所述比率，使得供应到发动机60的水/柴油混合物具有允许有效燃烧的辛烷值水平。在一个示例中，预定比率可以是大约70％的燃料和30％的水。混合块66还可包括调节器80，其控制供应到水/柴油混合物中的添加剂的量。

参考图7，柴油发动机60和燃料调节系统10可以集成到包括电子控制系统82的汽车中。在使用中，控制系统82可以被配置为执行包括预热阶段和随后的运行阶段的发动机启动过程。在预热阶段期间，控制系统82可以使发动机60依靠柴油运行，而在一段时间不从燃料调节系统10接收任何雾化的柴油和水。在运行阶段，控制系统82可使柴油发动机60接收来自燃料调节系统10的雾化柴油和水，以供柴油发动机60燃烧。控制系统82还可被配置为执行发动机关闭过程。在关闭过程期间，控制系统82可停止雾化的柴油和水被供应到发动机60，并使发动机60仅依靠柴油运行一段时间，以冲掉留在发动机60中的任何水。可由电池83和/或发动机60的交流发电机将电力提供给控制系统82。

参考图9，在其它示例中，过滤器装置90可流体地连接到燃料调节系统10的出口20，以在将混合物供应到发动机60之前过滤雾化的水和燃料混合物。过滤器装置90可包括筛网精细过滤器或类似的多孔介质过滤器。另一(最终)混合容器92也可流体地插置在过滤器装置90和出口20之间。最终混合容器92可包括一组磁体和旋转雾化构件，且以与其它混合容器12相同的方式起作用。最终混合容器92的雾化构件可以由电动机93驱动。在其它示例中，燃料调节系统10可包括一个或多个附加过滤器，其被布置成在燃料和水被供应到输入混合容器14中之前过滤燃料和水。

由燃料调节系统10使用的水箱64中的水可以由一个或多个附加水源来补充。例如，系统10可以安装在汽车中，汽车具有空调系统，空调系统产生作为空气冷却过程的副产物的冷凝水。冷凝水可被收集在储存器中并供应到水箱64以补充水。参照图10，例如，空调系统可以包括压缩机94和冷凝器96，其中由冷凝器96产生的冷凝水落入收集盘98中。收集在盘98中的水可以经由管道流入保持箱100。保持箱100中的水可以通过泵102被周期性地从箱100泵送至燃料调节系统10的主水箱64。保持箱100还可以包括浮子开关104，当箱100中有足够的水可被供应给主水箱64时，该浮子开关104使泵102自动接通。保持箱100可以包括溢流管106，以防止保持箱100溢流(例如，如果浮子开关104未能运行)。在其他示例中，水保持箱100可以用于除了补充主水箱64之外的目的。例如，与过滤器结合，可以周期性地使用水，来为汽车的用户提供饮用水。水可用于补充汽车发动机的散热器或汽车的挡风玻璃洗涤储液器。水可用于为房车中的淋浴配件提供水。在多功能车和重型载重车中，水可由喷射喷雾系统用于消防或车辆清洗目的。

参考图11，在其他示例中，柴油发动机60可以连接到空气处理系统108。空气处理系统108可以包括用于将过滤的空气供应到发动机60的空气过滤系统110。空气处理系统108还可以包括燃料箱112，该燃料箱112具有燃料入口管114和燃料烟雾排放口116。排放口116被布置成将柴油烟雾从燃料箱112供应至发动机60。空气过滤系统10可以包括空气泵/风扇组件120，用于将加压空气供应至空气过滤系统110。在使用中，在所产生的气态混合物被供应至发动机60以辅助燃烧之前，从流出排放口116流出的柴油烟雾与由过滤系统110产生的过滤空气在混合腔室122中组合。发动机60可将气态混合物连同从燃料调节系统10接收的雾化的水和柴油一起喷射到发动机汽缸中。

燃料调节系统10有利地产生雾化的水和柴油(或其它液体燃料)的混合物以供内燃机使用，其提供若干显著益处，包括：

(i)与常规燃料相比，燃烧雾化的水和柴油混合物的发动机产生的排放物含有较少的污染物。特别地，排放物含有很少或不含有一氧化碳残留；

(ii)雾化的混合物提供改善的燃烧和得到的燃料经济性；

(iii)雾化的混合物导致较少的发动机污泥和较低的发动机维护和运行成本；

(iv)混合容器可以改装到包括在发电设备、工业机械和商用车辆中使用的发动机的现有的发动机中。

为了本说明书的目的，单词“包括”意味着“包括但不限于”，单词“包括”具有相应的含义。应当理解，如果在此引用了任何现有技术，则这样的引用不构成承认该现有技术在澳大利亚或任何其他国家形成本领域的公知常识的一部分。

以上实施方式仅以示例的方式进行描述，并且在随后的权利要求的范围内的修改是可能的。

Claims (20)

1.一种用于发动机的燃料调节系统，包括：

多个混合容器，其包括输入混合容器和输出混合容器；

至少一个入口，用于将燃料和水接收到输入混合容器中；

至少一个出口，用于将燃料和水从输出混合容器供应到发动机；和

管道系统，其被布置成将燃料和水通过每个混合容器从输入混合容器传送到输出混合容器，

其中每个混合容器包括容纳多个雾化构件和一个或多个磁体的内部腔室，其中雾化构件被配置为围绕延伸穿过内部腔室的旋转轴旋转，以在其中雾化燃料和水，一个或多个磁体设置在内部腔室中，以吸引存在于燃料和/或水中的铁磁性物质。

2.根据权利要求1所述的燃料调节系统，其中所述内部腔室包括流体连接到管道系统的多个流体分配器，其中流体分配器围绕内部腔室的内部周边区域布置，以朝向旋转轴喷射燃料和水。

3.根据权利要求2所述的燃料调节系统，其中雾化构件和磁体围绕旋转轴从流体分配器向内布置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统，其中所述内部腔室包括从旋转轴径向延伸的多个细长支撑件，其中每个细长支撑件包括一组雾化构件。

5.根据权利要求4所述的燃料调节系统，其中每个雾化构件包括多个花键或刀片。

6.根据权利要求4或5所述的燃料调节系统，其中每个细长支撑件具有附接到其上的一组磁体

7.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料调节系统，其中雾化构件被布置成多组雾化构件，并且其中磁体被布置成多组磁体，并且其中所述多组磁体沿着旋转轴在所述多组雾化构件内交错。

8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统，其中混合容器布置在驱动轴的相对的侧向侧上，其中所述驱动轴可操作地联接到每个混合容器的雾化构件，以旋转雾化构件。

9.根据权利要求8所述的燃料调节系统，其中所述驱动轴通过齿轮装置可操作地联接到每个混合容器的雾化构件。

10.根据权利要求9所述的燃料调节系统，其中所述齿轮装置包括可操作地驱动第二组齿轮的第一组齿轮，其中所述第一组齿轮连接到驱动轴，并且其中第二组齿轮连接到旋转雾化构件的旋转轴。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的燃料调节系统，其中混合容器也设置在驱动轴的上方和下方。

12.根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统，其中所述燃料调节系统包括混合装置，用于在燃料和水被供应到所述至少一个入口之前以预定比率将燃料和水混合在一起。

13.根据权利要求12所述的燃料调节系统，其中所述预定比率为约70％的燃料和30％的水。

14.根据权利要求12或13所述的燃料调节系统，其中所述燃料调节系统包括泵，用于在燃料和水被混合装置混合在一起之后将燃料添加剂泵送到燃料和水中。

15.根据权利要求14所述的燃料调节系统，其中所述燃料添加剂包括发动机润滑剂。

16.根据权利要求1至11中任一项所述的燃料调节系统，其中所述燃料调节系统包括一对入口，用于分别将燃料和水接收到输入混合容器中。

17.根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统，其中燃料调节系统还包括流体连接到出口以过滤从出口流出的燃料和水的过滤器装置。

18.根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统，其中燃料调节系统包括电动机，其可操作地构造成围绕旋转轴旋转雾化构件。

19.根据权利要求1至17中任一项所述的燃料调节系统，其中雾化构件机械地联接到发动机的驱动轴，以围绕旋转轴旋转雾化构件。

20.一种柴油发动机，其包括根据前述权利要求中任一项所述的燃料调节系统。