DME燃料供给系统及DME燃料的冷却方法

摘要

本发明的DME燃料供给系统包括：将DME燃料从燃料箱(3)向DME发动机(2)进行供给的供给管路(10)；将所述DME燃料沿着所述供给管路(10)送出的高压泵(4)；使所述DME燃料从所述DME发动机(3)向所述燃料箱(2)返回的返回管路(20)；配置于所述供给管路(10)(第二供给管路段12)上的冷机(5)的第一热交换器(51)；配置于所述返回管路(20)(第四返回管路段24)上的冷机(5)的第二热交换器(52)；以及将所述供给管路(10)的所述第一热交换器(51)的下游侧和所述返回管路(20)的所述第二热交换器(52)的上游侧连通连接的旁通管路(30)。

说明书

技术领域

本发明涉及对在从燃料箱向DME发动机供给DME燃料用的燃料回路内流动 的DME燃料进行冷却的技术。

背景技术

已知有向DME发动机供给DME(二甲醚)燃料的燃料回路。该燃料回路例 如包括：从燃料箱向DME发动机供给燃料的供给管路；以及从DME发动机向燃 料箱返回燃料的返回管路。流经返回管路的燃料被发动机加热。因此，燃料回 路内的燃料的温度具有上升的趋势。

在现有的燃料回路中，为了防止在燃料回路内流动的燃料的温度上升，燃 料泵直接与针对发动机的注入泵相连接。此外，为了降低燃料温度，在供给管 路和返回管路分别设有冷机(冷却制冷剂的装置)。在专利文献1中也揭示了 用于对燃料回路内的DME燃料进行冷却的技术。

专利文献1：日本专利特开2003-56410号公报

发明的公开

发明所要解决的技术问题

DME沸点低、容易蒸发。因此，若燃料温度升高，则燃料在燃料回路内进 行蒸发。当气体混入液体状态的燃料后，供给发动机的燃料的压力变得不稳定。 此外，若因燃料的蒸发而产生汽蚀的话，则燃料泵的转速下降。其结果是，无 法合适地向发动机供给燃料。

为了冷却燃料，如上所述，在燃料回路内总共设有两个冷机。通过热交换 器对燃料进行冷却时，只能将燃料冷却至制冷剂的温度为止。因此，为了最大 限度地利用冷机的输出功率，需要增加流经热交换器的燃料的量。因此，在流 经热交换器的燃料的量较少的情况下，为了对燃料回路内的燃料进行充分的冷 却，需要进一步降低制冷剂的温度。也就是说，由于冷机的冷却效率较低，因 此必须提高冷机的输出功率。因此，若只是针对流经供给管路及返回管路的燃 料进行冷却，则不增大冷机的输出功率就无法高效地对燃料回路内的燃料进行 冷却。

为此，本发明的目的在于提供一种不必增大冷机的输出功率就能对燃料回 路内的燃料高效地进行冷却的DME燃料供给系统及DME燃料的冷却方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的第一方面在于提供如下的一种DME燃料供给系统，包括：将DME 燃料从燃料箱向DME发动机进行供给的供给管路；将上述DME燃料沿着上述供 给管路送出的燃料泵；使上述DME燃料从上述DME发动机向上述燃料箱返回的 返回管路；配置于上述供给管路上的第一冷机的第一热交换器；配置于上述返 回管路上的第二冷机的第二热交换器；以及将上述供给管路的上述第一热交换 器的下游侧和上述返回管路的上述第二热交换器的上游侧连通连接的旁通管 路。

本发明的第一方面所涉及的DME燃料供给系统优选采用结构(a)、(b)。

(a)上述DME燃料供给系统包括：第一电磁阀，该第一电磁阀在上述旁 通管路从上述供给管路进行分岔的分岔部的下游侧配置于上述供给管路上；以 及第二电磁阀，该第二电磁阀在上述旁通管路与上述返回管路进行合流的合流 部的上游侧配置于上述返回管路上。

(b)第一冷机和第二冷机是同一个冷机，上述同一个冷机对上述第一热 交换器及上述第二热交换器双方供给冷却用的制冷剂。

本发明的第二方面提供一种DME燃料的冷却方法，是对流经燃料回路、在 燃料箱和DME发动机之间进行循环的DME燃料进行冷却的冷却方法，包括：第 一冷却工序，该第一冷却工序对从上述燃料箱送出的上述DME燃料进行冷却； 分配工序，该分配工序在上述第一冷却工序之后将上述DME燃料分配为经由上 述DME发动机的第一燃料和不经由上述DME发动机的第二燃料；合流工序，该 合流工序使经由上述DME发动机的上述第一燃料与上述第二燃料合流；以及第 二冷却工序，该第二冷却工序对在上述合流工序中合流后的DME燃料进行冷却。

本发明第二方面所涉及的DME燃料的冷却方法优选采用结构(c)。

(c)上述分配工序维持或改变上述第二燃料的流量与上述第一燃料的流 量的比值。

发明效果

本发明能在不增大冷机的输出功率的情况下高效地对燃料回路内的燃料 进行冷却。

附图说明

图1是表示燃料供给系统的示意图。

具体实施方式

图1是表示燃料供给系统及DME供给源100的示意图。燃料供给系统是将 DME燃料向发动机2进行供给的系统。DME供给源100将DME燃料向燃料供给 系统的燃料箱3进行供给。

燃料供给系统包括用于供给燃料的燃料回路1。燃料回路1包括发动机2、 燃料箱3以及高压泵4。燃料回路1包括：从燃料箱3向发动机2供给燃料的 供给管路10；从发动机2向燃料箱3返回燃料的返回管路20；以及将供给管 路10和返回管路20连通连接的旁通管路30。供给管路10包括第一供给管路 段11、第二供给管路段12、第三供给管路段13以及第四供给管路段14。返回 管路20包括第一返回管路段21、第二返回管路段22、第三返回管路段23以 及第四返回管路段24。旁通管路30包括第一旁通管路段31以及第二旁通管路 段32。

高压泵(燃料泵)4配置于第一供给管路段11与第二供给管路段12之间。 发动机2配置于第四供给管路段14与第一返回管路段21之间。燃料箱3配置 于第四返回管路段24与第一供给管路段11之间。

分岔部1a是连接供给管路10和旁通管路30的连接部。第二供给管路段 12在分岔部1a分岔为第三供给管路段13和第一旁通管路段31。合流部1b是 连接返回管路20和旁通管路30的连接部。第二旁通管路段32及第三返回管 路段23在合流部1b与第四返回管路段24合流。

燃料回路1包括两个电磁阀CV-1和CV-2。第一电磁阀CV-1配置于第三 供给管路段13与第四供给管路段14之间。第二电磁阀CV-2配置于第一返回 管路段21与第二返回管路段22之间。

燃料回路1包括两个压力调节阀41、42。第一压力调节阀41配置于第一 旁通管路段31与第二旁通管路段32之间。第二压力调节阀42配置于第二返 回管路段22与第三返回管路段23之间。两个压力调节阀41、42是为了将供 给发动机2的燃料的压力保持恒定而设置的。从高压泵4至两个压力调节阀41、 42的上游侧为止的压力被保持为高压。从两个压力调节阀41、42的下游侧至 高压泵4为止为低压。本实施方式中，高压为1.6MPa，低压为0.6MPa。

燃料回路1在燃料箱3与第四返回管路段24之间具有止回阀43。止回阀 43防止燃料从燃料箱3流向第四返回管路段24。

燃料供给系统在燃料回路1内的各个部分包括检测燃料压力的五个压力 传感器PS-2、PS-3、PS-4、PS-5及PS-6。第二压力传感器PS-2检测第一供给 管路段11内的燃料的压力。此处，第一供给管路段11内的燃料的压力与燃料 箱3内的燃料的压力相同。第三压力传感器PS-3检测第二上游供给管路12内 的燃料的压力。第四压力传感器PS-4检测第四供给管路段14内的燃料的压力。 第五压力传感器PS-5检测第二返回管路段22内的燃料的压力。第六压力传感 器PS-6检测第四返回管路段24内的燃料的压力。

燃料供给系统包括用于对燃料回路1内的燃料进行冷却的冷却单元。冷却 单元为冷机5(使低温制冷剂循环的装置)。冷机5在供给管路10及返回管路 20包括热交换器51、52。第一热交换器51配置于第二供给管路段12内。第 二热交换器52配置于第四返回管路段24内。冷机5通过两个热交换器51、52 对供给管路10及返回管路20内的燃料进行冷却。

燃料供给系统在燃料回路1内的各个部分包括对燃料的温度进行检测的 七个温度传感器61～67。第一温度传感器61检测第一供给管路段11内的燃料 的温度。第二温度传感器62及第三温度传感器63在第二供给管路段12对第 一热交换器51上游侧及下游侧的燃料的温度进行检测。第四温度传感器64对 供给管路10的末端部即发动机2进口处的燃料的温度进行检测。第五温度传 感器65对返回管路20的起始部即发动机2出口处的燃料的温度进行检测。第 六温度传感器66及第七温度传感器67在第四返回管路段24对第二热交换器 52上游侧及下游侧的燃料的温度进行检测。

燃料供给系统包括控制装置6。控制装置6能对发动机2、高压泵4及冷 机5的驱动进行控制。控制装置6能维持或改变两个电磁阀CV-1、CV-2的开 度。控制装置6能确认来自五个压力传感器PS-2～PS-6及七个温度传感器61～ 67的检测信息。

接着，对燃料供给系统的动作进行说明。通过燃料供给系统的动作，燃料 回路1内的燃料经过四个工序，以经由燃料箱3及发动机2的形式进行循环。 这四个工序是第一冷却工序、分配工序、合流工序及第二冷却工序。

控制装置6在发动机2启动之前先对高压泵4及冷机5开始驱动。通过高 压泵4的驱动，燃料箱3内的燃料沿着供给管路10进行流动。燃料在流过第 二供给管路段12时被第一热交换器51冷却。这就是第一冷却工序。

流经第二供给管路段12的燃料在分岔部1a被分配为供给第三供给管路段 13的第一燃料以及供给第一旁通管路段31的第二燃料。这就是分配工序。分 岔前的燃料、第一燃料及第二燃料的流量之比例如为20∶10∶10。

第一燃料经由第三供给管路段13及第四供给管路段14供给发动机2。第 一燃料在发动机2内被发动机2的热量加热。因此，第一燃料的温度上升。第 一燃料流经发动机2后，经由第一返回管路段21及第二返回管路段22到达合 流部1b。一部分第一燃料在发动机2内消耗掉了。因此，流入发动机2之前的 流量和流出发动机2时的流量之比例如为10∶9。

第二燃料经由第一旁通管路段31及第二旁通管路段32到达合流部1b。

第一燃料及第二燃料在合流部1b进行合流。这就是合流工序。流出发动 机2的第一燃料、第二燃料及合流后的燃料的流量之比例如为9∶10∶19。

合流后的燃料在流经第四返回管路段24时被第二热交换器52冷却。这就 是第二冷却工序。

如上所述，燃料在供给管路10及返回管路20中得到冷却。此处，在燃料 回路1中设有旁通管路30。因此，不仅流过发动机2的第一燃料被冷机5冷却， 而且不流经发动机2的第二燃料也被冷机5冷却。尤其是通过使第二燃料的流 量大于第一燃料的流量，能提高燃料的冷却效率。

第一燃料的流量及第二燃料的流量可以通过改变第一电磁阀CV-1及第二 电磁阀CV-2的开度来变更。第一电磁阀CV-1及第二电磁阀CV-2配置于发动 机2的进口侧及出口侧。因此，随着第一电磁阀CV-1及第二电磁阀CV-2的开 度减小，第二燃料的流量与第一燃料的流量的比值增大。控制装置6通过对第 一电磁阀CV-1及第二电磁阀CV-2进行控制来维持或变更第二燃料的流量与第 一燃料的流量的比值R21。

R21＝V2/V1

V1：第一燃料的流量、V2：第二燃料的流量

随着比值R21增大，仅得到冷却的第二燃料的比例增大。也就是说，在不 增加被发动机2加热的燃料(第一燃料)的流量的情况下，增大了流经热交换 器51、52的燃料(第一燃料+第二燃料)的流量。因此，不必为了冷却燃料 而过度地降低制冷剂的温度，本实施方式所涉及的燃料供给系统能最大限度地 高效利用冷机5的输出功率。

本实施方式所涉及的燃料供给系统能高效地降低燃料的温度，还能防止汽 蚀的产生。

本实施方式所涉及的燃料供给系统利用同一个冷机5来冷却两个热交换 器51、52。也可以对每个热交换器设置冷机来取代上述结构。

(标号说明)

1     燃料回路

1a    分岔部

1b    合流部

2     发动机

3     燃料箱

4     高压泵(燃料泵)

5     冷机

6     控制装置

10    供给管路

11    第一供给管路段

12    第二供给管路段

13    第三供给管路段

14    第四供给管路段

20    返回管路

21    第一返回管路段

22    第二返回管路段

23    第三返回管路段

24    第四返回管路段

30    旁通管路

31    第一旁通管路段

32    第二旁通管路段

41    第一压力调节阀

42    第二压力调节阀

43    止回阀

51    第一热交换器

52    第二热交换器

CV-1  第一电磁阀

CV-2  第二电磁阀