CN205559086U - 一种双燃料发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双燃料发动机系统，其包括发动机本体、发动机进气管路、发动机排气管路、发动机供油系统以及发动机控制单元，发动机供油系统包括安装在发动机进油口上的喷油器，喷油器通过供油管路与燃油存储装置连接，供油管路上安装喷油泵，喷油泵上连接有电子调速器，电子调速器的控制端与发动机控制单元电连接，发动机进气管路上安装有气体混合器，气体混合器的另一个进口通过燃气管路与燃气存储装置连接，燃气管路上安装有燃气流量阀，燃气流量阀的控制端与发动机控制单元电连接；发动机控制单元上电连接有用于控制发动机运行的开关装置。本发动机系统结构简单，改造方便，运行稳定，能大幅提高发动机性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，具体的说是一种双燃料发动机系统。
背景技术
发动机系统一般包括发动机本体、发动机进气管路、发动机排气管路、发动机供油系统以及发动机控制单元。发电用柴油发动机的供油系统一般包括喷油器、喷油泵和电子调速器，喷油泵与电子调速器连接，喷油器通过供油管路与燃油存储装置连接，喷油泵安装在供油管路上，电子调速器的控制端与发动机控制单元电连接。随着排放法规日益严格，电子调速器配机械泵的纯柴油发电机组已逐渐不能满足当前的排放法规要求，面临着被淘汰的可能。同时，车用柴油发动机上的高压共轨电控喷油系统虽然能满足发电机组的排放要求，但油耗过多，运行成本较高。节能减排成为发动机领域急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种双燃料发动机系统，该系统结构简单，改造方便，运行稳定，能大幅提高发动机性能。
为解决上述技术问题，本实用新型的双燃料发动机系统包括发动机本体、发动机进气管路、发动机排气管路、发动机供油系统以及发动机控制单元，发动机供油系统包括安装在发动机进油口上的喷油器，喷油器通过供油管路与燃油存储装置连接，供油管路上安装喷油泵，喷油泵上连接有电子调速器，电子调速器的控制端与发动机控制单元电连接，其结构特点是所述发动机进气管路上安装有气体混合器，气体混合器的另一个进口通过燃气管路与燃气存储装置连接，燃气管路上安装有燃气流量阀，燃气流量阀的控制端与发动机控制单元电连接；发动机控制单元上电连接有用于控制发动机运行的开关装置。
所述发动机本体上安装有与发动机控制单元电连接的转速传感器、爆震传感器、功率传感器。
所述发动机排气管路上安装有与发动机控制单元电连接的废气温度传感器。
所述发动机进气管路上安装有与发动机控制单元电连接的进气压力传感器。
所述喷油泵上安装有与发动机控制单元电连接的齿条位置传感器。
所述开关装置包括燃料模式切换开关和额定转速/怠速切换开关。
所述发动机系统还包括安装在发动机进气管路和发动机排气管路上的涡轮增压器。
所述发动机进气管路上安装有中冷器。
本实用新型的发动机系统不需要对原发动机进行额外的改造，只是将原发动机的燃油供给系统更换成燃油\燃气双燃料供给系统即可，其中发动机控制单元根据每个不同工况点控制燃气流量阀的开度大小来控制进入发动机的燃气量，燃气不参与调速，发动机仍然靠调速器及机械油泵控制燃油来调节发动机转速，该系统的应用可有效的改善发动机的排放水平以及燃料经济性，可适用于对原燃油发电机组的改造，或者重新匹配新的燃油\燃气双燃料发动机，改造、匹配应用及维护成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的控制原理示意框图。
具体实施方式
参照附图，本实用新型的双燃料发动机系统包括发动机本体1、发动机进气管路2、发动机排气管路3、发动机供油系统以及发动机控制单元ECU，发动机供油系统包括安装在发动机进油口上的喷油器4，喷油器4通过供油管路5与燃油存储装置61连接，供油管路5上安装喷油泵6，喷油泵6上连接有电子调速器7，电子调速器7的控制端与发动机控制单元ECU电连接，发动机进气管路2上安装有气体混合器8，气体混合器8的另一个进口通过燃气管路9与燃气存储装置10连接，燃气管路9上安装有燃气流量阀11，燃气流量阀11的控制端与发动机控制单元ECU电连接；发动机控制单元ECU上电连接有用于控制发动机运行的开关装置12。其中，开关装置12包括燃料模式切换开关和额定转速/怠速切换开关。
发动机本体1上安装有与发动机控制单元ECU电连接的转速传感器13、爆震传感器14、功率传感器15。发动机排气管路2上安装有与发动机控制单元ECU电连接的废气温度传感器16。发动机进气管路2上安装有与发动机控制单元ECU电连接的进气压力传感器17。喷油泵6上安装有与发动机控制单元ECU电连接的齿条位置传感器18。除了发动机转速信号之外，发动机控制单元ECU采集多种其它信号，从而可对发动机的运行工况进行综合判断。其它信号包括进气压力信号、喷油泵齿条位置信号、排气温度信号、爆震信号、燃气流量控制阀实际位置信号以及功率信号等。
本发动机系统可增配涡轮增压功能，如图所示，本发动机系统还包括安装在发动机进气管路2和发动机排气管路3上的涡轮增压器19。发动机进气管路2上安装有中冷器20。通过涡轮增压器19与中冷器20配合共同提高发动机的输出功率，并能改善发动机的排放。
本发动机系统主要有纯燃油以及燃油\天然气双燃料两种运行模式，因此，燃料模式切换开关包括纯燃油运行模式和双燃料运行模式两个档位。当开关切换到纯燃油运行模式时，发动机一直以纯燃油模式运行。当开关切换到双燃料运行模式时，发动机启动，当发动机处于怠速或小负荷运行时，燃气流量阀关闭，发动机采用纯燃油模式运行，当发动机负荷增加到一定程度后，发动机控制单元ECU控制燃气流量阀打开，燃气与空气混合后进入发动机气缸参与燃烧做功。
其中，双燃料模式的工作原理如下：燃气供给系统与燃油供给系统完全独立，当燃气进入发动机气缸开始做功时，燃油所做功的一部分被燃气替代，发动机只需要更少的燃油就可以维持相同的转速和负载，因此调速器会自动减小油门齿条；当燃气退出时，为了维持相同的转速和负载就需要增加燃油量，调速器即自动增加油门齿条，当发生负载变化时，首先是燃油迅速变化来维持转速，然后发动机控制单元ECU根据转速和负载信号的变化，控制燃气流量阀11的阀门开度逐渐的到达设定位置，在燃气流量发生变化的同时，调速器也在控制油门齿条使燃油的量发生变化，使发动机维持在一个稳定的工作状态，所以发动机的动态特性仍然为发动机的特性，可以很好的满足负载变化频繁的工况要求。
燃油的供给主要是发动机控制单元根据设定转速以及实际转速的差值作为转速闭环控制的输入值，经过发动机控制单元ECU内部的PID转速闭环控制逻辑得到电子调速器的驱动信号，并以此来控制高压喷油泵的齿条位置，从而达到控制发动机的燃油供给量，使发动机转速始终维持设定转速附近。
燃气的供给是在燃油\双燃料切换开关打到双燃料运行模式下进行的，主要是发动机控制单元ECU以燃气流量阀的需求开度与实际开度的差值作为燃气流量开度闭环控制的输入值，经过发动机控制单元ECU内部的PID闭环控制输出燃气流量的驱动信号，并以此驱动燃气流量，使燃气流量开到当前工况下需求的开度，从而控制发动机的燃气供给量。
其中，为了使发动机运行在安全高效的工作条件下，该双燃料供给控制系统可选配排温信号及爆震信号等，发动机控制单元ECU在进行双燃料控制时可根据排温信号或者爆震信号合理的控制燃油及天然气的进气量。
综合上述，本发动机系统由于不对原发动机的供油系统做改造，只是进气系统中加入燃气控制系统，改造及维护成本低，便于安装；本发动机系统中，纯燃油运行模式及双燃料运行模式可根据模式开关进行自由切换，且燃气的供给不影响发动机的调试特性，瞬态工况仍由电子调试系统进行快速响应；本发动机系统根据发动机的不同配置以及客户的不同需求，可引入不同的控制信号，使发动机运行的安全可靠的工作条件下。
综上所述，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本实用新型的保护范围应以本实用新型的权利要求为准。
Claims (8)
1.一种双燃料发动机系统，包括发动机本体（1）、发动机进气管路（2）、发动机排气管路（3）、发动机供油系统以及发动机控制单元（ECU），发动机供油系统包括安装在发动机进油口上的喷油器（4），喷油器（4）通过供油管路（5）与燃油存储装置（61）连接，供油管路（5）上安装喷油泵（6），喷油泵（6）上连接有电子调速器（7），电子调速器（7）的控制端与发动机控制单元（ECU）电连接，其特征是所述发动机进气管路（2）上安装有气体混合器（8），气体混合器（8）的另一个进口通过燃气管路（9）与燃气存储装置（10）连接，燃气管路（9）上安装有燃气流量阀（11），燃气流量阀（11）的控制端与发动机控制单元（ECU）电连接；发动机控制单元（ECU）上电连接有用于控制发动机运行的开关装置（12）。
2.如权利要求1所述的双燃料发动机系统，其特征是所述发动机本体（1）上安装有与发动机控制单元（ECU）电连接的转速传感器（13）、爆震传感器（14）、功率传感器（15）。
3.如权利要求1所述的双燃料发动机系统，其特征是所述发动机排气管路（2）上安装有与发动机控制单元（ECU）电连接的废气温度传感器（16）。
4.如权利要求1所述的双燃料发动机系统，其特征是所述发动机进气管路（2）上安装有与发动机控制单元（ECU）电连接的进气压力传感器（17）。
5.如权利要求1所述的双燃料发动机系统，其特征是所述喷油泵（6）上安装有与发动机控制单元（ECU）电连接的齿条位置传感器（18）。
6.如权利要求1所述的双燃料发动机系统，其特征是所述开关装置（12）包括燃料模式切换开关和额定转速/怠速切换开关。
7.如权利要求1-6中任一项所述的双燃料发动机系统，其特征是所述发动机系统还包括安装在发动机进气管路（2）和发动机排气管路（3）上的涡轮增压器（19）。
8.如权利要求7所述的双燃料发动机系统，其特征是所述发动机进气管路（2）上安装有中冷器（20）。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107542597A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-05 | 百发动力（无锡）有限公司 | 一种能实现柴油与液化天然气双燃料转换的发电机组 |
| CN109812356A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-05-28 | 潍柴动力股份有限公司 | 双燃料喷射系统及具有其的双燃料发动机 |
| CN111120098A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-05-08 | 潍柴重机股份有限公司 | 一种双燃料模式显示及通讯方法及系统 |
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