CN112901339A - 基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法。该发动机系统包括LNG增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元。该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制。氨热解装置实现氨的催化热解将液态氨转化为氨热解气，将其通入高压直喷天然气发动机进气系统并将适量的氨热解气在发动机进气过程供给发动机气缸，优化氨热解气改善缸内燃烧、降低HC排放，满足高排放标准。LNG增压及增压压力调控装置将原始的柱塞泵加压方式改进为内接式齿轮泵和LNG增压压力调控装置的联合应用，根据压力和流量使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量的工况下。

Description

基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法
技术领域
本发明属于缸内高压直喷天然气发动机领域，具体是一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法。
背景技术
天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁的车用燃料。缸内高压直喷天然气发动机是将LNG加压并汽化后得到高压天然气，高压天然气直接喷射到气缸内实现扩散燃烧，具有热效率高、排放低的优点。为了减少高压直喷天然气发动机的碳烟排放，最新的高压直喷天然气发动机采用部分预混燃烧的模式，通过天然气的预喷，改善天然气/空气的混合充分程度。部分预混燃烧模式采用后，虽然高压直喷天然气发动机热效率和碳烟排放可以得到改善，但是HC(碳氢化合物)排放有所增加，且HC排放的主要成分为甲烷，难以通过后处理系统消除。
文献《李孟涵,张强,李国祥,邵思东.缸内高压直喷天然气发动机外特性燃烧参数研究[J].内燃机工程2218,(4):52-57.》中指出高压直喷天然气发动机具有较大的天然气压力波动，会影响其消耗率的测量和控制精度。文献《Li,Menghan,Zheng,Xuelong,Liu,Xiaori,et al(2130).The effects of partially premixed combustion mode on theperformance and emissions of a direct injection natural gas engine,Fuel,2130,260:228-245.》中公开了在高压直喷天然气发动机中采用部分预混燃烧模式时的燃烧和排放特性，部分预混燃烧模式的主要缺陷为HC排放过高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法。
本发明解决所述发动机系统技术问题的技术方案是，提供一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，该发动机系统包括LNG罐、柴油箱、柴油轨、高压柴油泵、高压直喷天然气发动机、高压天然气轨、同心双轴针喷射器、涡轮增压器、缓冲罐截止阀、缓冲罐、发动机电控单元、天然气温度传感器、天然气压力传感器和LNG汽化器；
其特征在于，该发动机系统包括LNG增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元；
所述LNG增压压力调控装置包括内接式齿轮泵、驱动轴、活塞油腔回油阀、活塞油腔回油管、液压马达回油阀、液压马达、液压马达进油阀、活塞油腔进油管、液压马达进油管、液压油加压泵、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀、LNG压力传感器、压力调控活塞、LNG增压压力控制组件和液压马达回油管；
所述内接式齿轮泵设置在LNG罐内，其进LNG口与LNG罐连通，出LNG口通过液体高压管路与LNG汽化器的进口连通，液体高压管路上设置有LNG压力传感器；内接式齿轮泵的进LNG口与出LNG口通过回流管路连接，回流管路上设置有LNG增压压力控制组件；压力调控活塞与LNG增压压力控制组件装配一体，共同实现LNG增压压力调节的作用；液压油加压泵的主出油管通过三通分为活塞油腔进油管和液压马达进油管；活塞油腔进油管的末端与压力调控活塞的进口连通，其上设置有活塞油腔进油阀；液压马达进油管的末端与液压马达的进口连通，其上设置有液压马达进油阀；液压油加压泵的主回油管通过三通分为活塞油腔回油管和液压马达回油管；活塞油腔回油管的末端与压力调控活塞的出口连通，其上设置有活塞油腔回油阀；液压马达回油管的末端与液压马达的出口连通，其上设置有液压马达回油阀；液压马达的动力输出通过驱动轴与内接式齿轮泵的动力输入连接；
所述氨热解装置包括液氨储存箱、液氨泵、氨热解机构、氨热解气储存罐、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀、氨热解气流量调节阀和氨热解气/空气混合器；
液氨储存箱通过液氨输运管路与氨热解机构连通，液氨输运管路上设置有液氨泵；氨热解机构通过管路与氨热解气储存罐连通；氨热解气储存罐通过气体输运管路与氨热解气/空气混合器连通，气体输运管路上设置有氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀；氨热解气储存罐上设置有氨热解气压力传感器，实时监控氨热解气储存罐内的压力；氨热解气/空气混合器通过涡轮增压器与高压直喷天然气发动机的进气管路连通；高压直喷天然气发动机给氨热解机构的氨催化热解反应供能；
所述氨热解装置电控单元分别与液氨泵、氨热解机构、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀通讯连接；
所述发动机电控单元分别与内接式齿轮泵、活塞油腔回油阀、液压马达回油阀、液压马达进油阀、氨热解装置电控单元、缓冲罐截止阀、天然气温度传感器、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀和LNG压力传感器通讯连接。
本发明解决所述控制方法技术问题的技术方案是，提供一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制；
燃气供给过程的控制是：发动机电控单元根据高压直喷天然气发动机的运行工况实时调整LNG的增压压力和流量，使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量下；
氨热解装置的控制是：根据高压直喷天然气发动机的运行工况调整氨热解装置的液氨流量、氨热解机构内部温度以及氨热解气供应流量，在氨热解气压力传感器测量的压力值满足要求的前提下，使得进入高压直喷天然气发动机的进气系统的氨热解气的总量满足要求。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本系统的氨热解装置利用发动机的尾气余热和电加热的能量实现氨的催化热解将液态氨转化为氨热解气，将其通入高压直喷天然气发动机进气系统并将适量的氨热解气在发动机进气过程供给发动机气缸，改善发动机缸内天然气燃烧的完善程度，促进了发动机末端混合气燃烧，减少HC排放，满足高排放标准，改善了其燃烧特性和排放特性，解决了压力波动对缸内高压直喷天然气发动机喷射量计量的精度，并将氨热解装置安装于排气系统，降低催化热解过程的能量消耗，达到节能减排的目的。
(2)本系统的LNG增压及增压压力调控装置将LNG增压装置和LNG增压压力调控装置组合使用，将原始的柱塞泵加压方式改进为内接式齿轮泵和LNG增压压力调控装置的联合应用，使得供给压力控制更精确、流动更稳定。
(3)本方法中，根据发动机的运行工况和氨热解气的储量调整氨热解装置的加热电流和氨热解气的流量，优化氨热解气改善缸内燃烧、降低HC排放。根据压力和流量使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量的工况下。
附图说明
图1为本发明系统的整体结构示意图；
图中，1、LNG罐；2、内接式齿轮泵；3、驱动轴；4、活塞油腔回油阀；5、活塞油腔回油管；6、液压马达回油阀；7、液压马达；8、液压马达进油阀；9、活塞油腔进油管；10、液压马达进油管；11、液压油加压泵；12、柴油箱；13、柴油轨；14、高压柴油泵；15、高压直喷天然气发动机；16、高压天然气轨；17、同心双轴针喷射器；18、液氨储存箱；19、液氨泵；20、氨热解机构；21、涡轮增压器；22、氨热解气储存罐；23、氨热解气压力传感器；24、氨热解气截止阀；25、氨热解气流量调节阀；26、氨热解气/空气混合器；27、氨热解装置电控单元；28、缓冲罐截止阀；29、缓冲罐；30、发动机电控单元；31、天然气温度传感器；32、天然气压力传感器；33、活塞油腔进油阀；34、LNG汽化器；35、LNG压力传感器；36、压力调控活塞；37、LNG增压压力控制组件；38、液压马达回油管。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统(简称发动机系统)，该发动机系统包括LNG罐1、柴油箱12、柴油轨13、高压柴油泵14、高压直喷天然气发动机15、高压天然气轨16、同心双轴针喷射器17、涡轮增压器21、缓冲罐截止阀28、缓冲罐29、发动机电控单元30、天然气温度传感器31、天然气压力传感器32和LNG汽化器34；
所述高压直喷天然气发动机15上设置有同心双轴针喷射器17和涡轮增压器21；高压天然气轨16和柴油轨13均与同心双轴针喷射器17连通；柴油箱12通过柴油管路与柴油轨13连通，柴油管路上设置有高压柴油泵14；LNG汽化器34的出口通过气体高压管路与高压天然气轨16连通，气体高压管路上设置有天然气温度传感器31和天然气压力传感器32；缓冲罐29通过缓冲罐管路与气体高压管路连通，缓冲罐管路上设置有缓冲罐截止阀28；按照气体流动方向，缓冲罐29位于天然气温度传感器31和天然气压力传感器32的后方，用于对天然气的压力进行初步的缓冲，吸收天然气压力调整时的波动能量，减少压力波动，使得供气压力更加平稳；高压直喷天然气发动机15与液压油加压泵11内的旋转部件连接，为液压油加压泵11内的旋转部件的旋转提供动力；
其特征在于，该发动机系统包括LNG增压及增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元27；
所述LNG增压及增压压力调控装置包括内接式齿轮泵2、驱动轴3、活塞油腔回油阀4、活塞油腔回油管5、液压马达回油阀6、液压马达7、液压马达进油阀8、活塞油腔进油管9、液压马达进油管10、液压油加压泵11、天然气压力传感器32、活塞油腔进油阀33、LNG压力传感器35、压力调控活塞36、LNG增压压力控制组件37和液压马达回油管38；
所述内接式齿轮泵2设置在LNG罐1内，其进LNG口与LNG罐1连通，出LNG口通过液体高压管路与LNG汽化器34的进口连通，液体高压管路上设置有LNG压力传感器35；内接式齿轮泵2的进LNG口与出LNG口通过回流管路连接，为了在泄压时形成回流，回流管路上设置有LNG增压压力控制组件37；压力调控活塞36与LNG增压压力控制组件37装配一体，共同实现LNG增压压力调节的作用；
优选地，所述LNG增压压力控制组件37为弹簧阀；弹簧阀内的弹簧的一端与压力调控活塞36接触或者固定，另一端设置有阀杆；阀杆设置于内接式齿轮泵2的进LNG口与出LNG口的回流管路中，用于通断管路，实现增压功能。
液压油加压泵11的主出油管通过三通分为活塞油腔进油管9和液压马达进油管10；活塞油腔进油管9的末端与压力调控活塞36的进口连通，其上设置有活塞油腔进油阀33；液压马达进油管10的末端与液压马达7的进口连通，其上设置有液压马达进油阀8；液压油加压泵11的主回油管通过三通分为活塞油腔回油管5和液压马达回油管38；活塞油腔回油管5的末端与压力调控活塞36的出口连通，其上设置有活塞油腔回油阀4；液压马达回油管38的末端与液压马达7的出口连通，其上设置有液压马达回油阀6；液压油加压泵11加压后的液压油通过液压马达进油管10输送到液压马达7；液压马达7的动力输出通过驱动轴3与内接式齿轮泵2的动力输入连接，带动内接式齿轮泵2工作，实现LNG的加压；
所述氨热解装置包括液氨储存箱18、液氨泵19、氨热解机构20、氨热解气储存罐22、氨热解气压力传感器23、氨热解气截止阀24、氨热解气流量调节阀25和氨热解气/空气混合器26；
液氨储存箱18通过液氨输运管路与氨热解机构20连通，液氨输运管路上设置有液氨泵19；氨热解机构20通过管路与氨热解气储存罐22连通；氨热解气储存罐22通过气体输运管路与氨热解气/空气混合器26连通，气体输运管路上按照气体流动方向依次设置有氨热解气截止阀24和氨热解气流量调节阀25；氨热解气储存罐22上设置有氨热解气压力传感器23，实时监控氨热解气储存罐22内的压力，判断氨热解气的存储量；氨热解气/空气混合器26通过涡轮增压器21与高压直喷天然气发动机15的进气管路连通；氨热解机构20中产生的氨热解气经过流量调节后进入氨热解气/空气混合器26与新鲜空气混合，成为发动机进气，经过涡轮增压器21的压气机增压后进入高压直喷天然气发动机15，在高压直喷天然气发动机15的燃烧系统中完成燃烧后，经过涡轮增压器21的涡轮端后，再经过氨热解机构20，给氨热解机构20中的氨催化热解反应供热后排出；
所述氨热解装置电控单元27分别与液氨泵19、氨热解机构20、氨热解气压力传感器23、氨热解气截止阀24和氨热解气流量调节阀25通讯连接；
所述发动机电控单元30分别与内接式齿轮泵2、活塞油腔回油阀4、液压马达回油阀6、液压马达进油阀8、氨热解装置电控单元27、缓冲罐截止阀28、天然气温度传感器31、天然气压力传感器32、活塞油腔进油阀33和LNG压力传感器35通讯连接。
优选地，所述氨热解机构20包括液氨汽化器、催化反应器、电加热器和温度传感器；催化反应器内设置有催化剂；将液氨通过液氨汽化器汽化后，在催化反应器内通过催化剂的作用在一定温度下热解为氨热解气，通过温度传感器和电加热器实现温度的精确控制；热解液氨的热量一部分来自于发动机尾气余热，一部分来自于电加热器提供的热量，是否启动电加热器以及以多大功率进行电加热取决于温度传感器对催化热解实时温度的测量值。所述氨热解气为氢气和氮气的混合气；氢气可以促进甲烷的缸内氧化；所述催化剂可采用氢氧化钾改性钌，该物质在450℃时即可实现氨的较完全热解。
优选地，氨热解气储存罐22用于储存氨热解机构20经过氨催化热解过程后得到的氨热解气；
优选地，氨热解气截止阀24用于控制气体输运管路的开闭；氨热解气流量调节阀25为可电动调节的蝶阀，用于根据高压直喷天然气发动机15的运行工况调整从氨热解气储存罐22中流出的氨热解气的流量。
优选地，氨热解气/空气混合器26用于将氨热解气和空气充分混合，形成均匀的氨热解气/空气混合气体。
优选地，发动机电控单元30采用ECU；氨热解装置电控单元27采用ACU，用于根据高压直喷天然气发动机15的工况和氨热解气储存罐22的压力控制氨热解气的流量。
本发明同时提供了一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制；
所述燃气供给过程是：高压直喷天然气发动机15启动后，液压油加压泵11加压后的液压油通过液压马达进油管10输送到液压马达7；液压马达7的动力输出通过驱动轴3与内接式齿轮泵2的动力输入连接，带动内接式齿轮泵2工作，将LNG罐1中的LNG稳定加压后输送至LNG汽化器34中，高压直喷天然气发动机15为LNG汽化器34提供LNG汽化的热量，在LNG汽化器34中由高压液态LNG汽化成气态的高压天然气，通过气体高压管路输送至高压直喷天然气发动机15；
燃气供给过程的控制是：发动机电控单元30根据高压直喷天然气发动机15的运行工况实时调整LNG的增压压力和流量，实时监控实时调整，使得高压直喷天然气发动机15工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量下，降低系统功率消耗；燃气供给过程的控制包括LNG增压压力的控制和LNG流量的控制：
LNG增压压力的控制：发动机电控单元30通过油门位置判断高压直喷天然气发动机15的实时负荷，实时分别采集LNG压力传感器35和天然气压力传感器32测量的压力值，并与发动机电控单元30内预先设置的最佳喷射压力进行对比，调整LNG增压压力控制组件37中弹簧的预紧力，进而控制LNG增压压力；当需要增大LNG的增压压力时，增加活塞油腔进油阀33的开度且减小活塞油腔回油阀4的开度，压力调控活塞36油腔中的油量增加，推动压力调控活塞36向压紧LNG增压压力控制组件37中弹簧的方向移动，增加弹簧的预紧力，进而增大回流管路导通所需的力；当需要减小LNG的增压压力时，发动机电控单元30减小活塞油腔进油阀33的开度且增加活塞油腔出油阀4的开度，压力调控活塞36油腔中的油量减少，推动压力调控活塞36向放松LNG增压压力控制组件37中弹簧的方向移动，减小弹簧的预紧力，进而减小回流管路导通所需的力；使得高压直喷天然气发动机15工作在最佳的LNG增压压力下；
LNG流量的控制：发动机电控单元30实时采集高压直喷天然气发动机15的转速和油门位置，对LNG的需求量进行计算，实时采集内接式齿轮泵2的转速以及LNG压力传感器35和天然气压力传感器32测量的压力值；通过内接式齿轮泵2的转速为主、LNG压力传感器35和天然气压力传感器32测量的压力值为辅的方式判断LNG流量值，根据需要调整内接式齿轮泵2的转速；当流量偏低需要增大LNG流量时，发动机电控单元30增大液压马达进油阀8的开度且减小液压马达回油阀6的开度，增大液压马达7的转速，进而增大内接式齿轮泵2的转速；当流量偏高需要减小LNG流量时，发动机电控单元30减小液压马达进油阀8的开度且增大液压马达回油阀6的开度，降低液压马达7的转速，进而降低内接式齿轮泵2的转速；使得高压直喷天然气发动机15工作在最佳的LNG流量下。
所述氨热解装置的控制方法是：根据高压直喷天然气发动机15的运行工况(即转速、负荷、排气温度等信息)调整氨热解装置的液氨流量、氨热解机构20内部温度以及氨热解气供应流量，在氨热解气压力传感器23测量的压力值满足要求的前提下，使得进入高压直喷天然气发动机15的进气系统的氨热解气的总量满足要求且降低功率消耗；氨热解装置的控制具体是：
高压直喷天然气发动机15启动后，发动机电控单元30将高压直喷天然气发动机15的实时运行工况传递给氨热解装置电控单元27，氨热解装置电控单元27根据高压直喷天然气发动机15的实时运行工况和氨热解气压力传感器23测量的压力值来判断是否启动氨热解装置来进行氨催化热解过程和/或氨热解气供应过程；氨热解装置电控单元27内预先设置压力最低限值和最高限值以及氨热解气供应过程的启动范围；氨热解气供应过程启动范围通过前期试验确定；
当高压直喷天然气发动机15的负荷不在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器23测量的压力值未超过最低限值时，氨热解装置电控单元27启动氨热解装置进行氨催化热解过程，不进行氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机15的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器23测量的压力值未超过最低限值时，氨热解装置电控单元27启动氨热解装置进行氨催化热解过程，不进行氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机15的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器23测量的压力值超过最低限值但未超过最高限值时，氨热解装置电控单元27启动氨热解装置进行氨催化热解过程和氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机15的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器23测量的压力值超过最高限值时，氨热解装置电控单元27启动氨热解装置进行氨热解气供应过程，不进行氨催化热解过程；
所述氨催化热解过程是：氨热解装置电控单元27启动对氨热解机构20内部温度的监控；如果氨热解机构20内部温度高于氨催化热解温度，则不启动氨热解机构20的电加热器；否则，根据氨热解机构20内部温度与氨催化热解温度的差值计算氨热解机构20的电加热器的功率，启动氨热解机构20的电加热器；氨热解机构20内部温度达到氨催化热解温度后，氨热解装置电控单元27发出信号启动液氨泵19，将液氨储存箱18中的液氨向氨热解机构20输送；液氨在氨热解机构20内催化热解为氨热解气，存储到氨热解气储存罐22中；氨热解装置电控单元27实时监控氨热解机构20内部温度，并对氨热解机构20的电加热器的功率进行实时调控。
所述氨热解气供应过程(启动向高压直喷天然气发动机15的进气系统供应氨热解气的过程)是：氨热解装置电控单元27控制氨热解气截止阀24打开，并控制氨热解气流量调节阀25根据高压直喷天然气发动机15的运行工况调整到适当开度，氨热解气通过氨热解气截止阀24后，通过氨热解气流量调节阀25进行流量调整后进入氨热解气/空气混合器26中与空气混合，混合气进入高压直喷天然气发动机15的气缸中参与燃烧。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，该发动机系统包括LNG罐、柴油箱、柴油轨、高压柴油泵、高压直喷天然气发动机、高压天然气轨、同心双轴针喷射器、涡轮增压器、缓冲罐截止阀、缓冲罐、发动机电控单元、天然气温度传感器、天然气压力传感器和LNG汽化器；
其特征在于，该发动机系统包括LNG增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元；
所述LNG增压压力调控装置包括内接式齿轮泵、驱动轴、活塞油腔回油阀、活塞油腔回油管、液压马达回油阀、液压马达、液压马达进油阀、活塞油腔进油管、液压马达进油管、液压油加压泵、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀、LNG压力传感器、压力调控活塞、LNG增压压力控制组件和液压马达回油管；
所述内接式齿轮泵设置在LNG罐内，其进LNG口与LNG罐连通，出LNG口通过液体高压管路与LNG汽化器的进口连通，液体高压管路上设置有LNG压力传感器；内接式齿轮泵的进LNG口与出LNG口通过回流管路连接，回流管路上设置有LNG增压压力控制组件；压力调控活塞与LNG增压压力控制组件装配一体，共同实现LNG增压压力调节的作用；液压油加压泵的主出油管通过三通分为活塞油腔进油管和液压马达进油管；活塞油腔进油管的末端与压力调控活塞的进口连通，其上设置有活塞油腔进油阀；液压马达进油管的末端与液压马达的进口连通，其上设置有液压马达进油阀；液压油加压泵的主回油管通过三通分为活塞油腔回油管和液压马达回油管；活塞油腔回油管的末端与压力调控活塞的出口连通，其上设置有活塞油腔回油阀；液压马达回油管的末端与液压马达的出口连通，其上设置有液压马达回油阀；液压马达的动力输出通过驱动轴与内接式齿轮泵的动力输入连接；
所述氨热解装置包括液氨储存箱、液氨泵、氨热解机构、氨热解气储存罐、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀、氨热解气流量调节阀和氨热解气/空气混合器；
液氨储存箱通过液氨输运管路与氨热解机构连通，液氨输运管路上设置有液氨泵；氨热解机构通过管路与氨热解气储存罐连通；氨热解气储存罐通过气体输运管路与氨热解气/空气混合器连通，气体输运管路上设置有氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀；氨热解气储存罐上设置有氨热解气压力传感器，实时监控氨热解气储存罐内的压力；氨热解气/空气混合器通过涡轮增压器与高压直喷天然气发动机的进气管路连通；高压直喷天然气发动机给氨热解机构的氨催化热解反应供能；
所述氨热解装置电控单元分别与液氨泵、氨热解机构、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀通讯连接；
所述发动机电控单元分别与内接式齿轮泵、活塞油腔回油阀、液压马达回油阀、液压马达进油阀、氨热解装置电控单元、缓冲罐截止阀、天然气温度传感器、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀和LNG压力传感器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述高压直喷天然气发动机上设置有同心双轴针喷射器和涡轮增压器；高压天然气轨和柴油轨均与同心双轴针喷射器连通；柴油箱通过柴油管路与柴油轨连通，柴油管路上设置有高压柴油泵；LNG汽化器的出口通过气体高压管路与高压天然气轨连通，气体高压管路上设置有天然气温度传感器和天然气压力传感器；缓冲罐通过缓冲罐管路与气体高压管路连通，缓冲罐管路上设置有缓冲罐截止阀；按照气体流动方向，缓冲罐位于天然气温度传感器和天然气压力传感器的后方；高压直喷天然气发动机与液压油加压泵内的旋转部件连接，为液压油加压泵内的旋转部件的旋转提供动力。
3.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述LNG增压压力控制组件为弹簧阀；弹簧阀内的弹簧的一端与压力调控活塞接触或者固定，另一端设置有阀杆；阀杆设置于内接式齿轮泵的进LNG口与出LNG口的回流管路中，用于通断管路，实现增压功能。
4.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，气体输运管路上按照气体流动方向依次设置氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀。
5.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述氨热解机构包括液氨汽化器、催化反应器、电加热器和温度传感器；催化反应器内设置有催化剂；将液氨通过液氨汽化器汽化后，在催化反应器内通过催化剂的作用热解为氨热解气，通过温度传感器和电加热器实现温度的精确控制。
6.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，发动机电控单元采用ECU；氨热解装置电控单元采用ACU。
7.一种权利要求1-6任一所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制；
燃气供给过程的控制是：发动机电控单元根据高压直喷天然气发动机的运行工况实时调整LNG的增压压力和流量，使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量下；
氨热解装置的控制是：根据高压直喷天然气发动机的运行工况调整氨热解装置的液氨流量、氨热解机构内部温度以及氨热解气供应流量，在氨热解气压力传感器测量的压力值满足要求的前提下，使得进入高压直喷天然气发动机的进气系统的氨热解气的总量满足要求。
8.根据权利要求7所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，燃气供给过程的控制包括LNG增压压力的控制和LNG流量的控制；
LNG增压压力的控制：发动机电控单元通过油门位置判断高压直喷天然气发动机的实时负荷，实时分别采集LNG压力传感器和天然气压力传感器测量的压力值，并与发动机电控单元内预先设置的最佳喷射压力进行对比，调整LNG增压压力控制组件中弹簧的预紧力，进而控制LNG增压压力；当需要增大LNG的增压压力时，增加活塞油腔进油阀的开度且减小活塞油腔回油阀的开度，压力调控活塞油腔中的油量增加，推动压力调控活塞向压紧LNG增压压力控制组件中弹簧的方向移动，增加弹簧的预紧力，进而增大回流管路导通所需的力；当需要减小LNG的增压压力时，发动机电控单元减小活塞油腔进油阀的开度且增加活塞油腔出油阀的开度，压力调控活塞油腔中的油量减少，推动压力调控活塞向放松LNG增压压力控制组件中弹簧的方向移动，减小弹簧的预紧力，进而减小回流管路导通所需的力；使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力下；
LNG流量的控制：发动机电控单元实时采集高压直喷天然气发动机的转速和油门位置，对LNG的需求量进行计算，实时采集内接式齿轮泵的转速以及LNG压力传感器和天然气压力传感器测量的压力值；通过内接式齿轮泵的转速为主、LNG压力传感器和天然气压力传感器测量的压力值为辅的方式判断LNG流量值，根据需要调整内接式齿轮泵的转速；当需要增大LNG流量时，发动机电控单元增大液压马达进油阀的开度且减小液压马达回油阀的开度，增大液压马达的转速，进而增大内接式齿轮泵的转速；当需要减小LNG流量时，发动机电控单元减小液压马达进油阀的开度且增大液压马达回油阀的开度，降低液压马达的转速，进而降低内接式齿轮泵的转速；使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG流量下。
9.根据权利要求7所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，氨热解装置的控制具体是：高压直喷天然气发动机启动后，发动机电控单元将高压直喷天然气发动机的实时运行工况传递给氨热解装置电控单元，氨热解装置电控单元根据高压直喷天然气发动机的实时运行工况和氨热解气压力传感器测量的压力值来判断是否启动氨热解装置来进行氨催化热解过程和/或氨热解气供应过程；氨热解装置电控单元内预先设置压力最低限值和最高限值以及氨热解气供应过程的启动范围；氨热解气供应过程启动范围通过前期试验确定；
当高压直喷天然气发动机的负荷不在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器测量的压力值未超过最低限值时，氨热解装置电控单元启动氨热解装置进行氨催化热解过程，不进行氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器测量的压力值未超过最低限值时，氨热解装置电控单元启动氨热解装置进行氨催化热解过程，不进行氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器测量的压力值超过最低限值但未超过最高限值时，氨热解装置电控单元启动氨热解装置进行氨催化热解过程和氨热解气供应过程；
当高压直喷天然气发动机的负荷在氨热解气供应过程的启动范围内且氨热解气压力传感器测量的压力值超过最高限值时，氨热解装置电控单元启动氨热解装置进行氨热解气供应过程，不进行氨催化热解过程。
10.根据权利要求9所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，所述氨催化热解过程是：氨热解装置电控单元启动对氨热解机构内部温度的监控；如果氨热解机构内部温度高于氨催化热解温度，则不启动氨热解机构的电加热器；否则，根据氨热解机构内部温度与氨催化热解温度的差值计算氨热解机构的电加热器的功率，启动氨热解机构的电加热器；氨热解机构内部温度达到氨催化热解温度后，氨热解装置电控单元发出信号启动液氨泵，将液氨储存箱中的液氨向氨热解机构输送；液氨在氨热解机构内催化热解为氨热解气，存储到氨热解气储存罐中；氨热解装置电控单元实时监控氨热解机构内部温度，并对氨热解机构的电加热器的功率进行实时调控；
所述氨热解气供应过程是：氨热解装置电控单元控制氨热解气截止阀打开，并控制氨热解气流量调节阀根据高压直喷天然气发动机的运行工况调整到适当开度，氨热解气通过氨热解气截止阀后，通过氨热解气流量调节阀进行流量调整后进入氨热解气/空气混合器中与空气混合，混合气进入高压直喷天然气发动机的气缸中。
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