阅读说明：本技术 一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统 (A kind of high-melting fat fatty acid methyl esters or ethyl ester oil supply system ) 是由 潘锁柱 蔡凯 刘兴文 蔡敏 韩伟强 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统,包括双作用液压缸、高压柴油供油单元、低压脂肪酸甲酯或乙酯供给单元以及脂肪酸甲酯或乙酯缸内直喷单元；双作用液压缸包括液压缸缸体、端盖、T型活塞、分隔块和活塞；高压柴油供给单元包括柴油箱、第一燃油滤清器、高压柴油泵、第一稳压腔、调压阀、两位四通电磁阀、第一输油泵和第二输油泵；低压脂肪酸甲酯或乙酯供给单元包括脂肪酸甲酯或乙酯箱；脂肪酸甲酯或乙酯箱装有第二热电偶加热棒、过滤层、第一热电偶加热棒；脂肪酸甲酯或乙酯缸内直喷单元包括第二稳压腔和缸内直喷喷油器。本发明通过高压柴油供给单元间接地控制脂肪酸甲酯或乙酯的供油压力,实现脂肪酸甲酯或乙酯持续循环供给。(The invention discloses a kind of high-melting fat fatty acid methyl esters or ethyl ester oil supply systems, including double acting hydraulic cylinder, high-pressure diesel oil supply unit, low pressure fatty acid methyl ester or ethyl ester feed unit and fatty acid methyl ester or ethyl ester in-cylinder direct-jet unit；Double acting hydraulic cylinder includes hydraulic cylinder body, end cap, T-type piston, spacing block and piston；High-pressure diesel feed unit includes diesel fuel tanks, the first fuel filter, fuel pump, the first pressure stabilizing cavity, pressure regulator valve, two position four-way solenoid valves, the first oil transfer pump and the second oil transfer pump；Low pressure fatty acid methyl ester or ethyl ester feed unit include fatty acid methyl ester or ethyl ester case；Fatty acid methyl ester or ethyl ester case are equipped with the second thermocouple heating rod, filter layer, the first thermocouple heating rod；Fatty acid methyl ester or ethyl ester in-cylinder direct-jet unit include the second pressure stabilizing cavity and in-cylinder direct-jet fuel injector.The present invention is indirectly controlled the charge oil pressure of fatty acid methyl ester or ethyl ester by high-pressure diesel feed unit, realizes fatty acid methyl ester or ethyl ester persistent loop supply.)

一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统

技术领域

本发明属于内燃机领域，具体涉及一种用于内燃机的熔点高、流动性差、润滑性差的脂肪酸甲酯或乙酯供油系统。

背景技术

随着环境污染和能源短缺的日益加剧，利用可实现内燃机高效清洁燃烧的可再生能源已成为重要的课题之一。生物柴油作为可替代石化柴油的清洁生物燃料，具有良好的环境特性和可生物降解性，具有广阔的发展前景，对内燃机的燃烧非常有利。

生物柴油从化学成分来看，主要是C12-C22的脂肪酸甲酯或乙脂，可通过动植物油脂与短链醇（甲醇、乙醇等）经酯化反应而生成。这些脂肪酸甲酯或乙酯具有熔点高、流动性差、润滑性差等性质，难于使用现有商用供油系统在内燃机气缸内进行喷射形成可燃混合气，阻碍了脂肪酸甲酯或乙酯对内燃机性能的影响等研究工作的顺利开展。因此，为了全面综合的研究脂肪酸甲酯或乙酯对内燃机燃烧、排放性能的影响规律，设计一种常温常压下能够可靠工作的高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统，能够实现具有高熔点的脂肪酸甲酯或乙酯在内燃机气缸中可靠喷射。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统包括双作用液压缸、高压柴油供给单元、低压脂肪酸甲酯或乙酯供给单元以及脂肪酸甲酯或乙酯缸内直喷单元；

所述双作用液压缸包括液压缸缸体、端盖、T型活塞、分隔块和活塞；端盖通过端盖螺栓固定于液压缸缸体上；T型活塞穿过分隔块圆孔通过活塞销与活塞构成一个整体，分隔块通过分隔块螺栓固定在液压缸缸体上；所述T型活塞、分隔块和活塞将双作用液压缸划分为4个气密腔室，分别为第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，且第二腔室与A管路相连通，第三腔室与B管路相连通；液压缸缸体上设置有第一排气装置和第二排气装置。

所述高压柴油供给单元包括柴油箱、第一燃油滤清器、高压柴油泵、第一稳压腔、调压阀、两位四通电磁阀、第一输油泵和第二输油泵；两位四通电磁阀由电磁阀控制器控制，且所述两位四通电磁阀分别连接第一柴油管路、第二柴油管路、A管路、B管路；在第一柴油管路上设置有第一燃油滤清器、高压柴油泵和第一稳压腔；在第一稳压腔上设置有调压阀，调压阀通过回油管路与柴油箱相连通；第一柴油管路、第二柴油管路分别与柴油箱相连通；在A管路和B管路上分别设置有第一输油泵和第二输油泵。

所述低压脂肪酸甲酯或乙酯供给单元包括脂肪酸甲酯或乙酯箱；脂肪酸甲酯或乙酯箱上层装有第二热电偶加热棒，中间设置有过滤层，下层装有第一热电偶加热棒；所述脂肪酸甲酯或乙酯箱一端出口通过第一管路与第一腔室相连通，在第一管路上设置有第一单向阀、第二燃油滤清器和第三输油泵，另一端出口通过第二管路与第四腔室相连通，在第二管路上设置有第二单向阀、第三燃油滤清器和第四输油泵。

所述脂肪酸甲酯或乙酯缸内直喷单元包括第二稳压腔和缸内直喷喷油器；第二稳压腔通过第三管路和第四管路分别与第一腔室和第四腔室相连通；在第三管路上设置有第三单向阀，第四管路上设置有第四单向阀；第二稳压腔通过高压油管与缸内直喷喷油器相连接；在第二稳压腔上安装有压力传感器，压力传感器通过信号传输线与电磁阀控制器相连，给电磁阀控制器反馈信号；在第二稳压腔上还设置有第三排气装置。

进一步的，所述双作用液压缸有如下结构尺寸要求：如附图2，当T型活塞位于液压缸缸体内任意位置时，T型活塞左端面到液压缸缸体左侧台阶面的距离a应与活塞左端面到B管路右侧面的距离c相等，即a=c；T型活塞右端面到A管路左侧面的距离b应与活塞右端面到端盖左侧台阶面的距离d相等，即b=d。

进一步的，在所述液压缸缸体与端盖的接触部位设置有一层垫片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能实现熔点较高的脂肪酸甲酯或乙酯液化供给，可靠的喷入内燃机气缸内蒸发雾化与空气进行混合，并能通过高压柴油供给单元间接地控制脂肪酸甲酯或乙酯的供油压力；系统操作简单，可实现脂肪酸甲酯或乙酯的持续循环供给。

附图说明

图1是本发明一种高熔点脂肪酸甲酯或乙酯供油系统结构示意图。

图2是本发明中双作用液压缸结构示意图。

图中：1-柴油箱；2-第一燃油滤清器；3-高压柴油泵；4-第一稳压腔；5-调压阀；6-回油管路；7-第一柴油管路；8-第二柴油管路；9-两位四通电磁阀；10-电磁阀控制器；11-信号传输线；12-B管路；13-A管路；14-第一输油泵；15-第二输油泵；16-双作用液压缸；17-液压缸缸体；18-端盖；19-垫片；20-T型活塞；21-分隔块；22-活塞销；23-活塞；24-第一腔室；25-第二腔室；26-第三腔室；27-第四腔室；28-分隔块螺栓；29-端盖螺栓；30-第一排气装置；31-第二排气装置；32-第一管路；33-第一单向阀；34-第二燃油滤清器；35-第三输油泵；36-脂肪酸甲酯或乙酯箱；37-第一热电偶加热棒；38-过滤层；39-第二热电偶加热棒；40-脂肪酸甲酯或乙酯加入口；41-第三管路；42-第三单向阀；43-第二管路；44-第二单向阀；45-第三燃油滤清器；46-第四输油泵；47-第四管路；48-第四单向阀；49-压力传感器；50-第二稳压腔；51-第三排气装置；52-高压油管；53-缸内直喷喷油器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本发明中，先将T型活塞20穿过分隔块21中间的圆孔，T型活塞杆和圆孔之间为间隙配合，T型活塞杆在圆孔中能左右自由移动；然后，将T型活塞杆用活塞销22安装在活塞23的销孔中，四个零件构成一个装配体。四个零件构成的装配体从右侧放入液压缸缸体17中，液压缸缸体17上设置有第一排气装置30和第二排气装置31以便进行排气。采用分隔块螺栓28（双排，每排8个，沿液压缸缸体17周向均布）将分隔块21固定在液压缸缸体17上，且分隔块21和液压缸缸体17之间为间隙配合。采用端盖螺栓29（8个，沿圆周均布）将液压缸缸体17和端盖18紧固，液压缸缸体17与端盖18之间设置有垫片19以防止泄漏。T型活塞20、活塞23与液压缸缸体17之间均为间隙配合，可在液压缸缸体17中左右自由移动。至此，双作用液压缸16被分成第一腔室24、第二腔室25、第三腔室26和第四腔室27四个腔室。第二腔室25与A管路13相连通，第三腔室26与B管路12相连通。A管路13和B管路12上分别设置有第一输油泵14和第二输油泵15。

两位四通电磁阀9设置在柴油箱1和双作用液压缸16之间，上侧连接A管路13和B管路12，下侧连接第一柴油管路7和第二柴油管路8；第一柴油管路7和第二柴油管路8均与柴油箱1相连通，第一柴油管路7上设置有第一燃油滤清器2、高压柴油泵3和第一稳压腔4；第一稳压腔4上设置有调压阀5，调压阀5通过回油管路6与柴油箱1相连通。两位四通电磁阀9还与电磁阀控制器10相连接，电磁阀控制器10通过信号传输线11与压力传感器49相连接，从而通过压力反馈控制两位四通电磁阀9进行换向。

双作用液压缸16的第一腔室24、第四腔室27分别通过第一管路32、第二管路43与脂肪酸甲酯或乙酯箱36相连通，在第一管路32上设置有第一单向阀33、第二燃油滤清器34和第三输油泵35，在第二管路43上设置有第二单向阀44、第三燃油滤清器45和第四输油泵46；

脂肪酸甲酯或乙酯箱36上端设置有加入口40，脂肪酸甲酯或乙酯由此加入；脂肪酸甲酯或乙酯箱36内部还设置有过滤层38，过滤层38上方设置有第二热电偶加热棒39，用来对过滤层38上面的熔点高、流动性差的脂肪酸甲酯或乙酯进行加热，当脂肪酸甲酯或乙酯熔化为液态后通过过滤层38流到脂肪酸甲酯或乙酯箱36底部。在脂肪酸甲酯或乙酯箱36底部设置有第一热电偶加热棒37，用来对底部的脂肪酸甲酯或乙酯加热保持其为液态。

双作用液压缸16的第一腔室24、第四腔室27还通过第三管路41、第四管路47与第二稳压腔50相连通；第二稳压腔50通过高压油管52与缸内直喷喷油器53相连接；第三管路41和第四管路47上分别设置有第三单向阀42和第四单向阀48；第二稳压腔50上设置有第三排气装置51和压力传感器49，压力传感器49通过信号传输线11与电磁阀控制器10相连接。

本发明装置工作前，脂肪酸甲酯或乙酯首先由加入口40加入脂肪酸甲酯或乙酯箱36；然后，第二热电偶加热棒39开始对脂肪酸甲酯或乙酯加热，当脂肪酸甲酯或乙酯受热熔化为能流动的液体时，通过过滤层38流入脂肪酸甲酯或乙酯箱36的底部，第一热电偶加热棒37开始对脂肪酸甲酯或乙酯进行加热保温，使其时刻保持为液态。

接下来，对装置中的空气进行排空，操作过程如下：

1、打开第三排气装置51，手动操作第三输油泵35和第四输油泵46对液态的脂肪酸甲酯或乙酯进行加压。脂肪酸甲酯或乙酯箱36中左侧的脂肪酸甲酯或乙脂将由第一管路32经过第三输油泵35、第二燃油滤清器34和第一单向阀33依次进入第一腔室24和第三管路41，再由第三管路41经第三单向阀42进入第二稳压腔50；脂肪酸甲酯或乙酯箱36中右侧的脂肪酸甲酯或乙脂将由第二管路43经过第四输油泵46、第三燃油滤清器45和第二单向阀44依次进入第四腔室27和第四管路47，再由第四管路47经第四单向阀48进入第二稳压腔50。当第三排气装置51开始泄油时，停止操作第三输油泵35和第四输油泵46，并关闭第三排气装置51。从而实现第一管路32、第二管路43、第一腔室24、第四腔室27、第三管路41、第四管路47和第二稳压腔50中空气的排空以及脂肪酸甲酯或乙酯的填充。

2、利用电磁阀控制器10使两位四通电磁阀9回位至初始位置（初始位置为：A管路13与第一柴油管路7相通，B管路12与第二柴油管路8相通）。打开第一排气装置30和第二排气装置31，手动操作第一输油泵14和第二输油泵15对柴油进行加压。一方面，柴油将由第一柴油管路7经第一燃油滤清器2、高压柴油泵3、第一稳压腔4、两位四通电磁阀9、A管路13和第一输油泵14进入第二腔室25；另一方面，柴油将由第二柴油管路8经两位四通电磁阀9、B管路12和第二输油泵15进入第三腔室26。当第一排气装置30和第二排气装置31开始泄油时，停止操作第一输油泵14和第二输油泵15，并关闭第一排气装置30和第二排气装置31。从而实现第一柴油管路7、第二柴油管路8、第一稳压腔4、A管路13、B管路12、第二腔室25和第三腔室26中空气的排空以及柴油的填充。

本发明装置工作时，按如下步骤依次循环工作：

3、利用电磁阀控制器10控制两位四通电磁阀9回位至初始位置（即：A管路13与第一柴油管路7相通，B管路12与第二柴油管路8相通），启动高压柴油泵3。柴油在高压柴油泵3的作用下从柴油箱1流出，在第一柴油管路7中经过第一燃油滤清器2、高压柴油泵3、第一稳压腔4、两位四通电磁阀9由A管路13进入双作用液压缸16的第二腔室25。安装于第一稳压腔4上的调压阀5具有调整柴油压力的作用。当柴油压力小于等于设定的目标压力P MPa时，调压阀5关闭；而当柴油压力大于设定的目标压力P MPa时，调压阀5打开，柴油将经过回油管路6回流至柴油箱1；从而始终保持第一稳压腔4中的柴油压力为设定的目标压力P MPa。T型活塞20在第二腔室25中高压柴油的作用下向左运动对第一腔室24中的脂肪酸甲酯或乙酯进行加压。加压后的脂肪酸甲酯或乙酯在第三管路41中经第三单向阀42进入第二稳压腔50，在第二稳压腔50中稳压（目标压力P MPa）后通过缸内直喷喷油器53喷入发动机气缸内。同时，T型活塞20带动活塞23向左移动将使第四腔室27的容积增加，产生负压，液态的脂肪酸甲酯或乙酯将从脂肪酸甲酯或乙酯箱36经过第二管路43被吸入第四腔室27内，保持第四腔室27中始终填满脂肪酸甲酯或乙酯。另外，T型活塞20带动活塞23向左移动还将使第三腔室26的容积减小，第三腔室26中的柴油将经过B管路12、两位四通电磁阀9和第二柴油管路8回流至柴油箱1。当T型活塞20向左移动与液压缸缸体17左侧台阶面贴合时，T型活塞20将不能继续对第一腔室24中的脂肪酸甲酯或乙酯进行加压，而缸内直喷喷油器53仍然向发动机气缸内喷入脂肪酸甲酯或乙酯，第二稳压腔50中的压力将开始下降。当电磁阀控制器10通过信号传输线11接收到压力传感器49的反馈压力小于等于（P-3）MPa时，将控制两位四通电磁阀9换向，使A管路13与第二柴油管路8连通，B管路12和第一柴油管路7连通。

4、此时，柴油在高压柴油泵3的作用下从柴油箱1流出，在第一柴油管路7中经过第一燃油滤清器2、高压柴油泵3、第一稳压腔4、两位四通电磁阀9由B管路12进入双作用液压缸16的第三腔室26。并且安装于第一稳压腔4上的调压阀5始终保持第一稳压腔4中的柴油压力为设定的目标压力P MPa。活塞23在第三腔室26中高压柴油的作用下向右运动对第四腔室27中的脂肪酸甲酯或乙酯加压。加压后的脂肪酸甲酯或乙酯在第四管路47中经第四单向阀48进入第二稳压腔50中，在第二稳压腔50中稳压（目标压力P MPa）后通过缸内直喷喷油器53喷入发动机气缸内。同时，活塞23带动T型活塞20向右移动将使第一腔室24的容积增加，产生负压，液态的脂肪酸甲酯或乙酯将从脂肪酸甲酯或乙酯箱36经过第一管路32被吸入第一腔室24内，保持第一腔室24中始终填满脂肪酸甲酯或乙酯。另外，活塞23带动T型活塞20向右移动还将使第二腔室25的容积减小，第二腔室25中的柴油将经过B管路12、两位四通电磁阀9和第二柴油管路8回流至柴油箱1。当活塞23向右移动与端盖18台阶面贴合时，活塞23将不能继续对第四腔室27中的脂肪酸甲酯或乙酯进行加压，而缸内直喷喷油器53仍然向发动机气缸内喷入脂肪酸甲酯或乙酯，第二稳压腔50中的压力将开始下降。当电磁阀控制器10通过信号传输线11接收到压力传感器49的反馈压力小于等于（P-3）MPa时，将控制两位四通电磁阀9换向，使其回位至初始位置，即A管路13与第一柴油管路7相通，B管路12与第二柴油管路8相通。

5、重复第3步的工作过程。