一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其包括發(fā)動機本體、發(fā)動機進氣管路、發(fā)動機排氣管路、發(fā)動機供油系統(tǒng)以及發(fā)動機控制單元，發(fā)動機供油系統(tǒng)包括安裝在發(fā)動機進油口上的噴油器，噴油器通過供油管路與燃油存儲裝置連接，供油管路上安裝噴油泵，噴油泵上連接有電子調(diào)速器，電子調(diào)速器的控制端與發(fā)動機控制單元電連接，發(fā)動機進氣管路上安裝有氣體混合器，氣體混合器的另一個進口通過燃氣管路與燃氣存儲裝置連接，燃氣管路上安裝有燃氣流量閥，燃氣流量閥的控制端與發(fā)動機控制單元電連接；發(fā)動機控制單元上電連接有用于控制發(fā)動機運行的開關(guān)裝置。本發(fā)動機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，改造方便，運行穩(wěn)定，能大幅提高發(fā)動機性能。
【專利說明】
一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及發(fā)動機領(lǐng)域，具體的說是一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機系統(tǒng)一般包括發(fā)動機本體、發(fā)動機進氣管路、發(fā)動機排氣管路、發(fā)動機供油系統(tǒng)以及發(fā)動機控制單元。發(fā)電用柴油發(fā)動機的供油系統(tǒng)一般包括噴油器、噴油栗和電子調(diào)速器，噴油栗與電子調(diào)速器連接，噴油器通過供油管路與燃油存儲裝置連接，噴油栗安裝在供油管路上，電子調(diào)速器的控制端與發(fā)動機控制單元電連接。隨著排放法規(guī)日益嚴(yán)格，電子調(diào)速器配機械栗的純柴油發(fā)電機組已逐漸不能滿足當(dāng)前的排放法規(guī)要求，面臨著被淘汰的可能。同時，車用柴油發(fā)動機上的高壓共軌電控噴油系統(tǒng)雖然能滿足發(fā)電機組的排放要求，但油耗過多，運行成本較高。節(jié)能減排成為發(fā)動機領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，改造方便，運彳丁穩(wěn)定，能大幅提尚發(fā)動機性能。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機本體、發(fā)動機進氣管路、發(fā)動機排氣管路、發(fā)動機供油系統(tǒng)以及發(fā)動機控制單元，發(fā)動機供油系統(tǒng)包括安裝在發(fā)動機進油口上的噴油器，噴油器通過供油管路與燃油存儲裝置連接，供油管路上安裝噴油栗，噴油栗上連接有電子調(diào)速器，電子調(diào)速器的控制端與發(fā)動機控制單元電連接，其結(jié)構(gòu)特點是所述發(fā)動機進氣管路上安裝有氣體混合器，氣體混合器的另一個進口通過燃氣管路與燃氣存儲裝置連接，燃氣管路上安裝有燃氣流量閥，燃氣流量閥的控制端與發(fā)動機控制單元電連接;發(fā)動機控制單元上電連接有用于控制發(fā)動機運行的開關(guān)裝置。
[0005]所述發(fā)動機本體上安裝有與發(fā)動機控制單元電連接的轉(zhuǎn)速傳感器、爆震傳感器、功率傳感器。
[0006]所述發(fā)動機排氣管路上安裝有與發(fā)動機控制單元電連接的廢氣溫度傳感器。
[0007]所述發(fā)動機進氣管路上安裝有與發(fā)動機控制單元電連接的進氣壓力傳感器。
[0008]所述噴油栗上安裝有與發(fā)動機控制單元電連接的齒條位置傳感器。
[0009]所述開關(guān)裝置包括燃料模式切換開關(guān)和額定轉(zhuǎn)速/怠速切換開關(guān)。
[0010]所述發(fā)動機系統(tǒng)還包括安裝在發(fā)動機進氣管路和發(fā)動機排氣管路上的渦輪增壓器。
[0011]所述發(fā)動機進氣管路上安裝有中冷器。
[0012]本實用新型的發(fā)動機系統(tǒng)不需要對原發(fā)動機進行額外的改造，只是將原發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)更換成燃油\燃氣雙燃料供給系統(tǒng)即可，其中發(fā)動機控制單元根據(jù)每個不同工況點控制燃氣流量閥的開度大小來控制進入發(fā)動機的燃氣量，燃氣不參與調(diào)速，發(fā)動機仍然靠調(diào)速器及機械油栗控制燃油來調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，該系統(tǒng)的應(yīng)用可有效的改善發(fā)動機的排放水平以及燃料經(jīng)濟性，可適用于對原燃油發(fā)電機組的改造，或者重新匹配新的燃油\燃氣雙燃料發(fā)動機，改造、匹配應(yīng)用及維護成本低。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明:
[0014]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的控制原理示意框圖。
【具體實施方式】
[0016]參照附圖，本實用新型的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)包括發(fā)動機本體1、發(fā)動機進氣管路2、發(fā)動機排氣管路3、發(fā)動機供油系統(tǒng)以及發(fā)動機控制單元ECU，發(fā)動機供油系統(tǒng)包括安裝在發(fā)動機進油口上的噴油器4，噴油器4通過供油管路5與燃油存儲裝置61連接，供油管路5上安裝噴油栗6，噴油栗6上連接有電子調(diào)速器7，電子調(diào)速器7的控制端與發(fā)動機控制單元ECU電連接，發(fā)動機進氣管路2上安裝有氣體混合器8，氣體混合器8的另一個進口通過燃氣管路9與燃氣存儲裝置10連接，燃氣管路9上安裝有燃氣流量閥11，燃氣流量閥11的控制端與發(fā)動機控制單元E⑶電連接;發(fā)動機控制單元E⑶上電連接有用于控制發(fā)動機運行的開關(guān)裝置
12。其中，開關(guān)裝置12包括燃料模式切換開關(guān)和額定轉(zhuǎn)速/怠速切換開關(guān)。
[0017]發(fā)動機本體I上安裝有與發(fā)動機控制單元ECU電連接的轉(zhuǎn)速傳感器13、爆震傳感器14、功率傳感器15。發(fā)動機排氣管路2上安裝有與發(fā)動機控制單元ECU電連接的廢氣溫度傳感器16。發(fā)動機進氣管路2上安裝有與發(fā)動機控制單元ECU電連接的進氣壓力傳感器17。噴油栗6上安裝有與發(fā)動機控制單元ECU電連接的齒條位置傳感器18。除了發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號之夕卜，發(fā)動機控制單元ECU采集多種其它信號，從而可對發(fā)動機的運行工況進行綜合判斷。其它信號包括進氣壓力信號、噴油栗齒條位置信號、排氣溫度信號、爆震信號、燃氣流量控制閥實際位置信號以及功率信號等。
[0018]本發(fā)動機系統(tǒng)可增配渦輪增壓功能，如圖所示，本發(fā)動機系統(tǒng)還包括安裝在發(fā)動機進氣管路2和發(fā)動機排氣管路3上的渦輪增壓器19。發(fā)動機進氣管路2上安裝有中冷器20。通過渦輪增壓器19與中冷器20配合共同提高發(fā)動機的輸出功率，并能改善發(fā)動機的排放。
[0019]本發(fā)動機系統(tǒng)主要有純?nèi)加鸵约叭加蚛天然氣雙燃料兩種運行模式，因此，燃料模式切換開關(guān)包括純?nèi)加瓦\行模式和雙燃料運行模式兩個檔位。當(dāng)開關(guān)切換到純?nèi)加瓦\行模式時，發(fā)動機一直以純?nèi)加湍Ｊ竭\行。當(dāng)開關(guān)切換到雙燃料運行模式時，發(fā)動機啟動，當(dāng)發(fā)動機處于怠速或小負荷運行時，燃氣流量閥關(guān)閉，發(fā)動機采用純?nèi)加湍Ｊ竭\行，當(dāng)發(fā)動機負荷增加到一定程度后，發(fā)動機控制單元ECU控制燃氣流量閥打開，燃氣與空氣混合后進入發(fā)動機氣缸參與燃燒做功。
[0020]其中，雙燃料模式的工作原理如下:燃氣供給系統(tǒng)與燃油供給系統(tǒng)完全獨立，當(dāng)燃氣進入發(fā)動機氣缸開始做功時，燃油所做功的一部分被燃氣替代，發(fā)動機只需要更少的燃油就可以維持相同的轉(zhuǎn)速和負載，因此調(diào)速器會自動減小油門齒條；當(dāng)燃氣退出時，為了維持相同的轉(zhuǎn)速和負載就需要增加燃油量，調(diào)速器即自動增加油門齒條，當(dāng)發(fā)生負載變化時，首先是燃油迅速變化來維持轉(zhuǎn)速，然后發(fā)動機控制單元ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速和負載信號的變化，控制燃氣流量閥11的閥門開度逐漸的到達設(shè)定位置，在燃氣流量發(fā)生變化的同時，調(diào)速器也在控制油門齒條使燃油的量發(fā)生變化，使發(fā)動機維持在一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，所以發(fā)動機的動態(tài)特性仍然為發(fā)動機的特性，可以很好的滿足負載變化頻繁的工況要求。
[0021]燃油的供給主要是發(fā)動機控制單元根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速以及實際轉(zhuǎn)速的差值作為轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的輸入值，經(jīng)過發(fā)動機控制單元ECU內(nèi)部的PID轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制邏輯得到電子調(diào)速器的驅(qū)動信號，并以此來控制高壓噴油栗的齒條位置，從而達到控制發(fā)動機的燃油供給量，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終維持設(shè)定轉(zhuǎn)速附近。
[0022]燃氣的供給是在燃油\雙燃料切換開關(guān)打到雙燃料運行模式下進行的，主要是發(fā)動機控制單元ECU以燃氣流量閥的需求開度與實際開度的差值作為燃氣流量開度閉環(huán)控制的輸入值，經(jīng)過發(fā)動機控制單元ECU內(nèi)部的PID閉環(huán)控制輸出燃氣流量的驅(qū)動信號，并以此驅(qū)動燃氣流量，使燃氣流量開到當(dāng)前工況下需求的開度，從而控制發(fā)動機的燃氣供給量。
[0023]其中，為了使發(fā)動機運行在安全高效的工作條件下，該雙燃料供給控制系統(tǒng)可選配排溫信號及爆震信號等，發(fā)動機控制單元ECU在進行雙燃料控制時可根據(jù)排溫信號或者爆震信號合理的控制燃油及天然氣的進氣量。
[0024]綜合上述，本發(fā)動機系統(tǒng)由于不對原發(fā)動機的供油系統(tǒng)做改造，只是進氣系統(tǒng)中加入燃氣控制系統(tǒng)，改造及維護成本低，便于安裝;本發(fā)動機系統(tǒng)中，純?nèi)加瓦\行模式及雙燃料運行模式可根據(jù)模式開關(guān)進行自由切換，且燃氣的供給不影響發(fā)動機的調(diào)試特性，瞬態(tài)工況仍由電子調(diào)試系統(tǒng)進行快速響應(yīng);本發(fā)動機系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的不同配置以及客戶的不同需求，可引入不同的控制信號，使發(fā)動機運行的安全可靠的工作條件下。
[0025]綜上所述，本實用新型不限于上述【具體實施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本實用新型的保護范圍應(yīng)以本實用新型的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，包括發(fā)動機本體(I)、發(fā)動機進氣管路(2)、發(fā)動機排氣管路(3)、發(fā)動機供油系統(tǒng)以及發(fā)動機控制單元(ECU)，發(fā)動機供油系統(tǒng)包括安裝在發(fā)動機進油口上的噴油器(4)，噴油器(4)通過供油管路(5)與燃油存儲裝置(61)連接，供油管路(5)上安裝噴油栗(6)，噴油栗(6)上連接有電子調(diào)速器(7)，電子調(diào)速器(7)的控制端與發(fā)動機控制單元(ECU)電連接，其特征是所述發(fā)動機進氣管路(2)上安裝有氣體混合器(8 )，氣體混合器(8)的另一個進口通過燃氣管路(9)與燃氣存儲裝置(10)連接，燃氣管路(9)上安裝有燃氣流量閥(11)，燃氣流量閥(11)的控制端與發(fā)動機控制單元(ECU)電連接;發(fā)動機控制單元(E⑶)上電連接有用于控制發(fā)動機運行的開關(guān)裝置(12)。2.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述發(fā)動機本體(I)上安裝有與發(fā)動機控制單元(E⑶)電連接的轉(zhuǎn)速傳感器(13)、爆震傳感器(14)、功率傳感器(15)。3.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述發(fā)動機排氣管路(2)上安裝有與發(fā)動機控制單元(E⑶)電連接的廢氣溫度傳感器(16)。4.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述發(fā)動機進氣管路(2)上安裝有與發(fā)動機控制單元(E⑶)電連接的進氣壓力傳感器(17 )。5.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述噴油栗(6)上安裝有與發(fā)動機控制單元(E⑶)電連接的齒條位置傳感器(18)。6.如權(quán)利要求1所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述開關(guān)裝置(12)包括燃料模式切換開關(guān)和額定轉(zhuǎn)速/怠速切換開關(guān)。7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述發(fā)動機系統(tǒng)還包括安裝在發(fā)動機進氣管路(2)和發(fā)動機排氣管路(3)上的渦輪增壓器(19)。8.如權(quán)利要求7所述的雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)，其特征是所述發(fā)動機進氣管路(2)上安裝有中冷器(20)。
【文檔編號】F02D19/08GK205559086SQ201620172713
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月8日
【發(fā)明人】曹石, 孫海濤, 王文霞
【申請人】濰柴動力股份有限公司