[实用新型]一种内燃机车发动机柴油甲醇双燃料系统

说明书

本实用新型公开一种内燃机车发动机柴油甲醇双燃料系统，包括柴油机，还包括甲醇供给系统、喷醇器总成和甲醇喷射控制系统；甲醇供给系统包括甲醇箱、甲醇滤清器、甲醇泵、甲醇流量计、分配箱和甲醇限压阀，甲醇箱通过管路依次与甲醇泵、甲醇流量计和分配箱连接；分配箱包括一个输入端和多个输出端，每个输出端通过管路依次与甲醇限压阀、喷醇器总成连接；喷醇器总成包括醇轨、醇轨压板、甲醇喷嘴和进气弯管；甲醇喷射控制系统包括甲醇电子控制单元、控制线束、上位机、转速传感器、冷却液温度传感器、油门位置传感器、甲醇液位计和故障报警装置。

技术领域

本实用新型涉及机车发动机技术领域，特别是涉及大缸径大功率的内燃机车发动机柴油甲醇双燃料系统。

背景技术

近年来电力机车发展迅猛，但电气化轨道建造和维护成本高昂，使得电力机车运行成本居高不下，并且电力机车对实际运行的环境条件要求苛刻，而内燃机车运行不受电力限制，在某些使用场合内燃机车有着不可替代的优势。现行内燃机车仍然以柴油作为主要燃料，柴油在缸内以扩散燃烧的方式进行燃烧，这就不可避免导致其碳烟和NOx排放高。为满足日趋严格的排放法规，除改善缸内燃烧外需给内燃机车配备复杂的后处理系统，这不仅增加了使用成本，而且对空间限制很严的内燃机车设计也提出了挑战。为满足排放法规同时降低内燃机车的燃料使用成本，替代燃料得到了越来越广泛地应用，其中天然气和甲醇最受关注。天然气常温常压下是气态，如果将其应用于内燃机车需额外增加一节拖车运输高压储气罐，这不仅增加了成本而且在实际应用中存在安全隐患，而且天然气价格相对于柴油并无明显优势。而甲醇常温常压下是液态，生产原料来源广泛、储存和运输便捷、成本低廉，并且甲醇是单碳醇，含氧量高达50％，可以实现无烟燃烧。因此相对于天然气，将甲醇应用于内燃机车在改善经济性和排放性方面优势更显著。

柴油与甲醇互溶性很低，如果采取直接掺混的方法，需添加助溶剂，这就增加了使用成本，而且即使添加助溶剂也无法实现大比例掺混，当环境温度变化时依然会出现分层，在实际使用中还会面临冷启动困难。中国专利CN1470752A公开了柴油/甲醇组合燃烧技术(Diesel Methanol Compound Combustion，DMCC)，该技术提出在柴油机进气道喷射甲醇，与空气形成均质混合气进入气缸，再在缸内直喷柴油引燃甲醇和空气的混合气，这种方式在实际应用中灵活方便，无需对原机做大的改动，而且可以实现较高的替代率，但是该专利是基于中小功率的车用柴油机提出的，而普通车用柴油机功率决定了对甲醇供给没有大流量的需求，同时普通车用柴油机进气增压压力相对于机车要低，低喷射压力的甲醇喷嘴无法满足机车使用要求。目前已经公开关于将甲醇应用于内燃机车的专利文献有CN105443241A，但该项实用新型有以下不足：第一，其供醇管路采用一分二、二分四多级结构，配备两级甲醇泵，相应地甲醇滤清器和限压阀使用数量也翻倍，使得整个供醇系统结构复杂、可靠性低且成本很高，实用性低；第二，甲醇流量不可调节，无法兼顾小流量和超大流量应用场合；第三，控制方式单一，该系统必须通过安装传感器采集原机转速、水温和油门信号来控制甲醇喷射，在不便或无法采集上述信号的场合无法使用双燃料模式。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，在保证大功率机车发动机甲醇流量需求的同时简化整个系统尤其是供醇系统，降低系统成本同时增强其稳定性；其次，能够使用更灵活的甲醇喷射控制方式，从而使双燃料模式适用于更多场合。本实用新型提供了一种内燃机车发动机柴油甲醇双燃料系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种内燃机车发动机柴油甲醇双燃料系统，包括柴油机、柴油供给和喷射系统、柴油电子控制单元，所述柴油供给和喷射系统包括柴油箱、柴油滤清器、柴油泵、柴油喷油器，柴油从柴油箱经过柴油滤清器过滤和柴油泵加压，最后通过柴油喷油器喷入气缸，柴油泵中多余的燃油通过回油管路流回柴油箱；所述柴油电子控制单元控制柴油喷油器喷油时刻和喷油量；所述柴油甲醇双燃料系统还包括甲醇供给系统、喷醇器总成和甲醇喷射控制系统；