[实用新型]一种基于机械泵供油的双燃料发动机系统

说明书

本实用新型公开了一种基于机械泵供油的双燃料发动机系统，该系统与原有纯柴油系统为并行系统，能在纯柴油模式和柴油天然气双燃料工作模式下自由切换，该系统装置包括多种传感器、执行器，线束和通过传感器的输入反馈信号并输出控制执行器装置的柴油天然气双燃料发动机控制器ECU。该系统通过电子节气门体总成控制空气进气量，通过电控高速高压溢流阀控制柴油量的喷射，通过喷气嘴控制天然气的喷气量，通过氧传感器反馈信号调节控制发动机工作的空燃比，保证双燃料发动机的可靠稳定运行。本实用新型具有适用性强，结构简单，瞬态控制精准，成本低等显著特点。

技术领域

本实用新型涉及柴油发动机技术领域，特别涉及一种基于机械泵供油的双燃料发动机系统。

背景技术

随着我国经济的日益发展，交通运输车辆，工程机械以及船舶的保有量迅猛增加，导致燃油紧缺和环境污染的日益严重，因此清洁的代替燃料成为内燃机研究的一个重要方向。天然气作为内燃机代用燃料就有储量丰富，辛烷值高，污染小，技术成熟等优点，尤其是页岩气的开采技术的应用，使天然气的产量大幅增加。开发应用天然气燃料的内燃机，是解决燃油紧缺和环境污染的有效方法。尤其是针对燃油消耗大，污染严重的柴油内燃机，采用天然气/柴油双燃料掺烧的内燃机系统，可以使燃料多样化，降低燃料成本，减少排放污染，具有重要的现实意义。

随着国家对内燃机排放标准的日益严格和提高，为满足严格的排放法规要求，目前道路移动式柴油车辆的燃油控制系统均采用了高压共轨喷射系统以及匹配的后处理系统。但由于高压共轨系统的开发匹配成本高，系统零部件成本高，后处理装置成本高等原因，对于非道路移动柴油发动机以及内河船舶使用的柴油发动机仍采用机械泵供油装置。随着非道路移动发动机装置的排放法规亦在不断提高，同时国家对于内河运输船舶对河水环境污染的日益重视，特别是国家为保护长江流域生态环境，提出“气化长江”的规划，对于发展基于机械泵供油的柴油机天然气双燃料系统具有广阔的前景。

柴油天然气或LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)双燃料掺烧系统模式为即可以在原有使用柴油工作模式下工作，又可以通过系统切换使用天然气和柴油掺烧的模式下工作。因此，对控制系统要求保持原有柴油的工作模式不变，同时可以通过切换转换到柴油天然气双燃料掺烧的模式，两种模式可以根据切换条件自由切换，不影响发动机稳定运行。柴油天然气双燃料掺烧技术主要有缸内高压直喷和柴油引燃技术两种方案。缸内高压直喷技术是通过一体化的燃料喷射装置可以同时向缸内直接喷射柴油和天然气。但由于缸内高压柴油和天然气的直喷喷嘴制造复杂，使用寿命短，价格昂贵，没有得到大面积的推广应用。目前采用柴油引燃技术方案的比较普遍。柴油引燃技术是通过尽可能少的喷射到发动机内柴油压燃以点燃吸入缸内天然气工作，以天然气燃料燃烧代替原有需要的柴油燃料。对于柴油引燃天然气发动机而言，在保证发动机性能的前提下，实现较高的天然气替代率是双燃料发动机研发的主要目标，由于发动机运行工况复杂，在不同工况下的天然气替代率也不同，因此合理优化提高替代率是双燃料发动机的重要开发目标，因此需要对双燃料发动机的柴油喷射和天然气喷射进行精确的控制，才能有效合理的提高替代率。

柴油泵是柴油发动机供给和喷射控制系统的重要部件之一，可以根据不同柴油发动机的要求采用不同类型的柴油泵，目前主要应用的柴油泵分为机械直列泵，电控直列泵，分配泵，电控分配泵，电控单体泵以及高压共轨泵。机械直列泵，电控直列泵，分配泵，电控分配泵，电控单体泵都是通过机械喷油器喷射柴油到发动机内燃烧工作，属于机械泵范畴柴油泵。高压共轨泵是通过电控喷油器喷射柴油到发动机内燃烧工作，属于电子控制柴油泵。对于采用不同类型柴油泵的双燃料发动机的柴油喷油控制是柴油天然气双燃料发动机的前提基础。

如专利(专利名称：机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法；专利公开号：CN104033256A)提出一种针对双燃料柴油泵的控制系统和控制方法，但是该现有技术存在的问题是：1)对不同类型的机械泵的适应性差。该系统只能对纯柴油机械泵进行系统描述上的控制，如使用电控直列泵和电控分配泵，该系统无法对柴油喷射量进行控制，或需要对电控直列泵和电控分配泵在柴油模式工作的控制开发和匹配标定，造成开发成本巨大。