CN111677609A - 一种双燃料系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及交通工具技术领域，公开一种双燃料系统及车辆。该双燃料系统包括液体燃料供给机构、气体燃料供给机构和喷射器，液体燃料供给机构包括液体燃料储存箱和第一调压组件，气体燃料供给机构包括气体燃料储存箱和第二调压组件，喷射器包括缓冲腔和均与缓冲腔相连通的第一进料口、第二进料口和喷射口，第一进料口能够选择性地液体燃料储存箱相连通，第二进料口能够选择性与气体燃料储存箱相连通，喷射口能够将缓冲腔内的燃料喷射于发动机燃烧室内，第一调压组件用于调节进入喷射器的液体燃料的压力，第二调压组件用于调节进入喷射器的气体燃料的压力。本发明提供的双燃料系统，能够适应各个工况下的发动机运行情况。

Description

一种双燃料系统及车辆
技术领域
本发明涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种双燃料系统及车辆。
背景技术
随着国家能源结构的调整以及对排放标准的提高，单一燃料的内燃机，如柴油内燃机和汽油内燃机，其燃烧效率比较低，因此其在市场的占有率也逐渐降低，与此同时，燃烧效率较高的双燃料内燃机逐渐兴盛。
现有技术中的双燃料系统，通常是两者燃料作用分明，主燃料作为基本燃料，复燃料作为辅助燃料，在辅助燃料单独供给模式下，发动机功率较小，只能运行较短时间。此外，液体燃料和气体燃料之间需要分出一路额外的压力控制线路并相互连接，在运行过程中无法随意调节，只能够以某一单一的压力工况运行，且液体燃料和气体燃料之间存在相互泄漏的风险。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种双燃料系统及车辆，液体燃料和气体燃料相互独立运行，压力调节过程相互独立，可以实现单独液体燃料运行、单独气体燃料运行以及液体燃料和气体燃料同时运行三种模式，以适应各种不同工况下的发动机运行情况。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双燃料系统，包括液体燃料供给机构、气体燃料供给机构和喷射器；
所述液体燃料供给机构包括用于储存液体燃料的液体燃料储存箱和第一调压组件，所述气体燃料供给机构包括用于储存气体燃料的气体燃料储存箱和第二调压组件；
所述喷射器包括缓冲腔和均与所述缓冲腔相连通的第一进料口、第二进料口和喷射口，所述第一进料口能够选择性地通过第一连通管路与所述液体燃料储存箱相连通，所述第二进料口能够选择性通过第二连通管路与所述气体燃料储存箱相连通，所述喷射口能够将所述缓冲腔内的燃料喷射于发动机燃烧室内；
所述第一调压组件包括第一调压件、第一泄压件和第一泄压管路，所述第一调压件设置于所述第一连通管路上，用于调节由所述液体燃料储存箱进入所述喷射器内的所述液体燃料的压力，所述第一泄压管路的两端分别连通于所述第一连通管路和所述液体燃料储存箱，所述第一泄压件设置于所述第一泄压管路上；
所述第二调压组件包括第二调压件、第二泄压件和第二泄压管路，所述第二调压件设置于所述第二连通管路上，用于调节由所述气体燃料储存箱进入所述喷射器内的所述气体燃料的压力，所述第二泄压管路的两端分别连通于所述第二连通管路和所述气体燃料储存箱，所述第二泄压件设置于所述第二泄压管路上。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述液体燃料供给机构还包括油轨，所述油轨的进口连通于所述第一连通管路，所述油轨上设置有第一出料口，所述第一出料口能够与所述第一进料口相连通。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述液体燃料供给机构还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一连通管路上，并位于所述第一调压件与所述油轨之间。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述气体燃料供给机构还包括气轨，所述气轨的进口连通于所述第二连通管路，所述气轨上设置有第二出料口，所述第二出料口能够与所述第二进料口相连通。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述气体燃料供给机构还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述第二连通管路上，并位于所述第二调压件与所述气轨之间。
作为一种双燃料系统的优选方案，在所述第一连通管路上还设置有增压泵，所述增压泵位于所述液体燃料储存箱和所述第一调压件之间。
作为一种双燃料系统的优选方案，在所述第二连通管路上还设置有开关阀，所述开关阀位于所述气体燃料储存箱和所述第二调压件之间。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述开关阀为截止阀。
作为一种双燃料系统的优选方案，所述喷射器的数量多个。
为达上述目的，本发明还提供一种车辆，包括如以上任一方案所述的双燃料系统。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种双燃料系统，包括液体燃料供给机构、气体燃料供给机构和喷射器，液体燃料储存箱用于储存液体燃料，气体燃料储存箱用于储存气体燃料；通过将喷射器选择性地与液体燃料储存箱和/或气体燃料储存箱相连通，可以实现单独液体燃料运行、单独气体燃料运行以及液体燃料和气体燃料同时运行三种模式，以适应各种不同工况下的发动机运行情况，且喷射器的缓冲腔能够为液体燃料和/或气体燃料的喷射提供缓冲，避免喷射压力在喷射间隔之间的波动较大，喷射器中的燃料能够喷射于发动机燃烧室内，以为发动机的运行提供能量；通过设置第一调压件和第二调压件，第一调压件用于调节由液体燃料储存箱进入喷射器内的液体燃料的压力，第二调压件用于调节由气体燃料储存箱进入喷射器内的气体燃料的压力，通过设置第一泄压件和第二泄压件，第一泄压件能够将第一连通管路中多余的液体燃料回收至液体燃料储存箱内继续循环利用，第二泄压件能够将第二连通管路中多余的气体燃料回收至气体燃料储存箱内继续循环利用，第一调压组件和第二调压组件的调节过程互不影响，且可以根据发动机工况分别实时调整，能够达到动力、效率和排放的最优值。
本发明还提供一种车辆，包括上述双燃料系统，能够根据发动机运行的不同工况，实现单独液体燃料运行、单独气体燃料运行以及液体燃料和气体燃料同时运行三种模式，以达到动力、效率和排放的最优值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的双燃料系统的结构示意图。
图中：
1-液体燃料供给机构；11-液体燃料储存箱；12-第一调压组件；13-油轨；14-第一压力传感器；15-增压泵；10-第一连通管路；20-第一泄压管路；
2-气体燃料供给机构；21-气体燃料储存箱；22-第二调压组件；23-气轨；24-第二压力传感器；25-开关阀；30-第二连通管路；40-第二泄压管路；
3-喷射器；31-第一进料口；32-第二进料口；33-喷射口；
4-ECU控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本实施例提供一种双燃料系统，该双燃料系统包括液体燃料供给机构1、气体燃料供给机构2和喷射器3，其中，液体燃料供给机构1包括用于储存液体燃料的液体燃料储存箱11和第一调压组件12，气体燃料供给机构2包括用于储存气体燃料的气体燃料储存箱21和第二调压组件22，喷射器3包括缓冲腔和均与缓冲腔相连通的第一进料口31、第二进料口32和喷射口33，第一进料口31能够选择性地通过第一连通管路10与液体燃料储存箱11相连通，第二进料口32能够选择性通过第二连通管路30与气体燃料储存箱21相连通，喷射口33能够将缓冲腔内的燃料喷射于发动机燃烧室内，第一调压组件12包括第一调压件、第一泄压件和第一泄压管路20，第一调压件设置于第一连通管路10上，用于调节由液体燃料储存箱11进入喷射器3内的液体燃料的压力，第一泄压管路20的两端分别连通于第一连通管路10和液体燃料储存箱11，第一泄压件设置于第一泄压管路20上，第二调压组件22包括第二调压件、第二泄压件和第二泄压管路40，第二调压件设置于第二连通管路30上，用于调节由气体燃料储存箱21进入喷射器3内的气体燃料的压力，第二泄压管路40的两端分别连通于第二连通管路30和气体燃料储存箱21，第二泄压件设置于第二泄压管路40上。
本实施例提供一种双燃料系统，包括液体燃料供给机构1、气体燃料供给机构2和喷射器3，液体燃料储存箱11用于储存液体燃料，气体燃料储存箱21用于储存气体燃料；通过将喷射器3选择性地与液体燃料储存箱11和/或气体燃料储存箱21相连通，可以实现单独液体燃料运行、单独气体燃料运行以及液体燃料和气体燃料同时运行三种模式，以适应各种不同工况下的发动机运行情况，且喷射器3的缓冲腔能够为液体燃料和/或气体燃料的喷射提供缓冲，避免喷射压力在喷射间隔之间的波动较大，喷射器3中的燃料能够喷射于发动机燃烧室内，以为发动机的运行提供能量；通过设置第一调压件和第二调压件，第一调压件用于调节由液体燃料储存箱11进入喷射器3内的液体燃料的压力，第二调压件用于调节由气体燃料储存箱21进入喷射器3内的气体燃料的压力，通过设置第一泄压件和第二泄压件，第一泄压件能够将第一连通管路10中多余的液体燃料回收至液体燃料储存箱11内继续循环利用，第二泄压件能够将第二连通管路30中多余的气体燃料回收至气体燃料储存箱21内继续循环利用，第一调压组件12和第二调压组件22的调节过程互不影响，且可以根据发动机工况分别实时调整，能够达到动力、效率和排放的最优值。第一调压组件12和第二调压组件22能够实现在流量有较大波动的情况保持液体燃料和气体燃料的压力稳定，保证气体燃料在喷射间隔内的压力稳定。
需要说明的是，液体燃料具体可以是柴油、汽油等，气体燃料具体可以是天然气、甲醇或者氢气等。在本实施例中，液体燃料为柴油，气体燃料为天然气。
进一步地，液体燃料供给机构1还包括油轨13，油轨13的进口连通于第一连通管路10，油轨13上设置有第一出料口，第一出料口能够与第一进料口31相连通。可以理解的是，油轨13上的第一出料口的数量为多个，多个第一出料口分别与多个喷射器3的第一进料口31相连通，油轨13用于存储液体燃料，同时能够抑制由于进油和喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。
进一步地，该双燃料系统还包括ECU控制器4，ECU控制器4分别与第一调压件、第一泄压件、第二调压件、第二泄压件和喷射器3电连接。
在本实施例中，喷射器3为直接喷射器，油轨13对液体燃料起到了缓冲的作用，气轨23对气体燃料起到了缓冲的作用，喷射器3用于将油轨13中的液体燃料喷射于燃烧室内，还能够将气轨23中的气体燃料喷射于燃烧室内，而气体燃料和液体燃料只有在气缸内部才会接触，保证了使用过程中的安全性。同时，喷射器3在ECU控制器4的控制下由特定的喷射策略向燃烧室内喷射。采取这种方式，可以实现液体燃料和气体燃料的独立喷射、多次喷射及同时喷射多种功能，以适应不同工况的喷射需求。优选地，喷射器3的数量多个。
优选地，液体燃料供给机构1还包括第一压力传感器14，第一压力传感器14设置于第一连通管路10上，并位于第一调压件与油轨13之间。第一压力传感器14与ECU控制器4电连接，用于检测流入油轨13内的液体燃料的压力，并将该信号传输至ECU控制器4，ECU控制器4经判断后通过第一调压组件12调节第一连通管路10内的液体燃料的压力。
进一步地，气体燃料供给机构2还包括气轨23，气轨23的进口连通于第二连通管路30，气轨23上设置有第二出料口，第二出料口能够与第二进料口32相连通。可以理解的是，气轨23上的第二出料口的数量为多个，多个第二出料口分别与多个喷射器3的第二进料口32相连通，气轨23用于存储气体燃料，同时能够抑制由于进油和喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定。
优选地，气体燃料供给机构2还包括第二压力传感器24，第二压力传感器24设置于第二连通管路30上，并位于第二调压件与气轨23之间。第二压力传感器24与ECU控制器4电连接，用于检测流入气轨23内的气体燃料的压力，并将该信号传输至ECU控制器4，ECU控制器4经判断后通过第二调压组件22调节第二连通管路30内的气体燃料的压力。
进一步地，在第一连通管路10上还设置有增压泵15，增压泵15位于液体燃料储存箱11和第一调压件之间。液体燃料经过增压泵15加压后流入第一连通管路10，但此时液体燃料的压力高、波动大，第一调压组件12能够调节液体燃料的压力，使其保持在特定的压力范围内。
进一步地，在第二连通管路30上还设置有开关阀25，开关阀25位于气体燃料储存箱21和第二调压件之间。在本实施例中，开关阀25为截止阀。
在本实施例中，气体燃料储存箱21内储存的气体燃料为液化天然气，气体燃料储存箱21可以使液化天然气保持在一定温度范围内，在使用时，需要通过低温泵将液化天然气增加到一定压力后升温气化，再打开截止阀，升温加压后的液化天然气进入第二连通管路30。
本实施例提供的双燃料系统，正常工作状态时系统默认为双燃料模式，在该模式下ECU控制器4根据需求分别控制柴油和天然气的压力，如柴油压力大约为30MPa、天然气压力大约为35MPa，此时柴油只起到引燃天然气的作用，天然气替代率可以达到95％。当天然气含量不足或者燃气供给故障时，截止阀自动关闭，系统切换到纯柴油模式，第一调压组件12将柴油增压到200MPa，系统等同于高压柴油喷射的模式，此时发动机系统的动力及排放不会有显著下降。更极端的情况下柴油含量减少或者燃油供给系统故障时，柴油无法实现引燃功能，可以通过额外设置的高能量点火系统引燃高压天然气，实现高压天然气引燃的模式。
本实施例提供的双燃料系统，可以分别实现柴油引燃天然气主燃、纯柴油压燃、天然气点火引燃这三种模式，同时双燃料模式中可以根据需求设计不同的喷射策略和燃烧策略，从而实现天然气替代率在5％～95％之间任意切换，相比常规的双燃料系统实现了无极可调，具体的是液体燃料压力以及气体燃料压力的无极可调、双燃料成分占比的无极可调。
使用时，用户可以在发动机运行过程中操作发动机模式的切换按钮，从而将控制信号传输给ECU控制器4来实现不同模式之间的切换，发动机系统无需停机、实时切换。
本实施例还提供一种车辆，包括上述双燃料系统，能够根据发动机运行的不同工况，实现单独液体燃料运行、单独气体燃料运行以及液体燃料和气体燃料同时运行三种模式，以达到动力、效率和排放的最优值。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种双燃料系统，其特征在于，包括液体燃料供给机构(1)、气体燃料供给机构(2)和喷射器(3)；
所述液体燃料供给机构(1)包括用于储存液体燃料的液体燃料储存箱(11)和第一调压组件(12)，所述气体燃料供给机构(2)包括用于储存气体燃料的气体燃料储存箱(21)和第二调压组件(22)；
所述喷射器(3)包括缓冲腔和均与所述缓冲腔相连通的第一进料口(31)、第二进料口(32)和喷射口(33)，所述第一进料口(31)能够选择性地通过第一连通管路(10)与所述液体燃料储存箱(11)相连通，所述第二进料口(32)能够选择性通过第二连通管路(30)与所述气体燃料储存箱(21)相连通，所述喷射口(33)能够将所述缓冲腔内的燃料喷射于发动机燃烧室内；
所述第一调压组件(12)包括第一调压件、第一泄压件和第一泄压管路(20)，所述第一调压件设置于所述第一连通管路(10)上，用于调节由所述液体燃料储存箱(11)进入所述喷射器(3)内的所述液体燃料的压力，所述第一泄压管路(20)的两端分别连通于所述第一连通管路(10)和所述液体燃料储存箱(11)，所述第一泄压件设置于所述第一泄压管路(20)上；
所述第二调压组件(22)包括第二调压件、第二泄压件和第二泄压管路(40)，所述第二调压件设置于所述第二连通管路(30)上，用于调节由所述气体燃料储存箱(21)进入所述喷射器(3)内的所述气体燃料的压力，所述第二泄压管路(40)的两端分别连通于所述第二连通管路(30)和所述气体燃料储存箱(21)，所述第二泄压件设置于所述第二泄压管路(40)上。
2.根据权利要求1所述的双燃料系统，其特征在于，所述液体燃料供给机构(1)还包括油轨(13)，所述油轨(13)的进口连通于所述第一连通管路(10)，所述油轨(13)上设置有第一出料口，所述第一出料口能够与所述第一进料口(31)相连通。
3.根据权利要求2所述的双燃料系统，其特征在于，所述液体燃料供给机构(1)还包括第一压力传感器(14)，所述第一压力传感器(14)设置于所述第一连通管路(10)上，并位于所述第一调压件与所述油轨(13)之间。
4.根据权利要求1所述的双燃料系统，其特征在于，所述气体燃料供给机构(2)还包括气轨(23)，所述气轨(23)的进口连通于所述第二连通管路(30)，所述气轨(23)上设置有第二出料口，所述第二出料口能够与所述第二进料口(32)相连通。
5.根据权利要求4所述的双燃料系统，其特征在于，所述气体燃料供给机构(2)还包括第二压力传感器(24)，所述第二压力传感器(24)设置于所述第二连通管路(30)上，并位于所述第二调压件与所述气轨(23)之间。
6.根据权利要求1所述的双燃料系统，其特征在于，在所述第一连通管路(10)上还设置有增压泵(15)，所述增压泵(15)位于所述液体燃料储存箱(11)和所述第一调压件之间。
7.根据权利要求1所述的双燃料系统，其特征在于，在所述第二连通管路(30)上还设置有开关阀(25)，所述开关阀(25)位于所述气体燃料储存箱(21)和所述第二调压件之间。
8.根据权利要求7所述的双燃料系统，其特征在于，所述开关阀(25)为截止阀。
9.根据权利要求1-8任一项所述的双燃料系统，其特征在于，所述喷射器(3)的数量多个。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双燃料系统。
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