CN205876569U - 柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源动力设备领域，尤其涉及一种柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统。包括电控单元ECU和柴油发动机的气缸及进气管、第一喷油器、第二喷油器、供油油箱、第一出油管、第二出油管、第一输油泵、第二输油泵、柴油滤清器和蓄压油管。本实用新型通过ECU对每一个电磁阀和节流阀的控制实现单一控制，进而实现γ戊内酯和柴油在发动机气缸中的进油量，简单直接地对两种燃料进行综合燃烧利用，由于γ戊内酯具有较高的能量密度，可以使发动机在牺牲较小的动力性前提下降低排放，同时解决两种燃料的调和燃料分层问题。

Description

柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统

技术领域

本实用新型属于新能源动力设备领域，尤其涉及一种柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统。

背景技术

开发利用可再生能源、降低化石能源消耗比重和降低车用内燃机的排放是国内外学者研究的重点领域，特别是日益严苛的排放法规使得内燃机研究工作者加快了新能源在动力设备上的利用步伐，包括中国在内的许多国家和地区已经从国家战略角度加大对生物质能源的开发和利用。生物质能源添加于车用燃料降低排放的研究，近年来得到众多国内外学者的认可，如生物柴油、二甲醚、正丁醇、乙酰丙酸乙酯等。近年来，一种木质纤维素基γ戊内酯(GVL)逐渐进入到许多学者的视线，具有低挥发性、高沸点和高能量密度等特点，GVL可由乙酰丙酸(LA)加氢催化获得，生物质在水解条件下可生成LA，GVL具有做为一种良好的柴油添加燃料的应用潜力。然而，GVL与柴油的互溶性较差，常温条件下与柴油的溶解度低于3％，这极大的限制了GVL和柴油调和燃料的研究。因此如何直接在柴油机燃烧GVL，同时又能解决GVL与柴油的互溶性差的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃 料供给系统，本实用新型能够实现γ戊内酯在柴油机上的综合利用，并在牺牲较小动力性能的前提下降低废气排放。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，包括电控单元ECU和柴油发动机的气缸及进气管，气缸盖上设有第一喷油器，进气管上靠近气缸进气门处设有第二喷油器，所述系统还包括供油油箱，供油油箱由一体连接的主油箱和副油箱组成，主油箱的出油口通过第一出油管顺次与柴油滤清器、第一输油泵、蓄压油管及第一喷油器连接，主油箱的进油口通过第一回油管与蓄压油管连接；副油箱的出油口通过第二出油管与第二喷油器连接，副油箱的进油口通过第二回油管与第二出油管连接，且该连接处位于第二喷油器和第二输油泵之间；

所述主油箱的出、进油口处分别设有第一电磁阀和第一节流阀，副油箱的出、进油口处分别设有第二电磁阀和第二节流阀，所述ECU的输入端与传感器的输出端连接，ECU的输出端通过驱动电路分别与第一、第二电磁阀和第一、第二节流阀的输入端连接。

优选的，所述的传感器包括用于监测发动机转速的曲轴传感器、用于监测喷油正时的凸轮轴信号传感器、监测油轨压力的压力传感器和用于监测发动机负荷的油门踏板传感器。

优选的，所述第一、第二喷油器为电控直喷喷油器，ECU的输出端还分别与第一、第二喷油器的输入端连接。

优选的，所述第二喷油器的喷射持续期包含在进气门开启后 50CA～150°CA。

优选的，所述气缸为自然吸气气缸或增压进气气缸。

优选的，所述自然吸气气缸的有效压缩比≤15，增压进气气缸有效压缩比≤12。

优选的，所述副油箱的第二出油管外部设有水冷却换热管，水冷却换热管一端与车载空调的冷凝水排口连接，另一端朝向发动机外壳。

水冷却换热管的作用是对第二出油管中的γ戊内酯进行降温冷却，目的如下：柴油发动机的柴油是在气缸中直接压缩自燃，本实用新型中采用的γ戊内酯同样存在该问题，但是出于“柴油引燃γ戊内酯”的设计，所以要防止γ戊内酯先于柴油被压缩自燃，所以除了对气缸的有效压缩比进行限定之外，还通过水冷却换热管对γ戊内酯进行降温，以降低其被压缩自燃的几率。同时水冷却换热管的介质水采用车载空调外排的冷凝水，换热后直接流至柴油发动机的外壳，即合理利用了水源，也能够对发动机进行小幅度降温。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1)本实用新型通过ECU对每一个电磁阀和节流阀的控制实现单一控制，进而实现γ戊内酯和柴油在发动机气缸中的进油量：ECU接收发动机的转速和发动机的负荷信号，与设定的值进行比较，从而根据工况需求，控制第一、第二电磁阀的通、断，简单直接地对两种燃料进行综合供油并燃烧利用，由于γ戊内酯具有较高的能量密度，可以使发动机在牺牲较小的动力性前提下降低排放，同时解决两种燃料 的调和燃料分层问题；

2)为了防止γ戊内酯与空气的混合燃气进入气缸后在压缩行程中尚未结束便引发自燃并引燃柴油，本实用新型对发动机的有效压缩比较现有技术中的发动机相应减小，保证柴油在压缩自燃后引燃γ戊内酯与空气的混合燃气以降低发动机的动力牺牲和排放。

附图说明

图1为具体实施方式中所述双燃料供给系统的结构示意图；

注：图中带有箭头的线段表示信号传递和控制线路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，包括电控单元ECU和柴油发动机的气缸13及进气管，气缸盖上设有第一喷油器9，进气管上靠近气缸进气门处设有第二喷油器12，第一、第二喷油器为电控直喷喷油器；

所述系统还包括供油油箱，供油油箱由一体连接的主油箱1和副油箱3组成，主油箱1的出油口通过第一出油管顺次与柴油滤清器5、第一输油泵6、蓄压油管8及第一喷油器9连接，主油箱1的进油口通过第一回油管与第一喷油器9连接；副油箱3的出油口通过第二出油管和第二输油泵7与第二喷油器连接12，副油箱3的进油口通过 第二回油管与第二出油管连接，且该连接处位于第二喷油器12和第二输油泵7之间；第二出油管外部设有水冷却换热管14，水冷却换热管14一端与车载空调的冷凝水排口连接，另一端朝向发动机外壳。

所述主油箱的出、进油口处分别设有第一电磁阀2和第一节流阀11，副油箱的出、进油口处分别设有第二电磁阀4和第二节流阀10，所述ECU的输入端分别与监测发动机转速的曲轴传感器、监测喷油正时的凸轮轴信号传感器、监测油轨压力的压力传感器和监测发动机负荷的油门踏板传感器的输出端连接，ECU的输出端通过驱动电路分别与第一、第二电磁阀和第一、第二节流阀的输入端以及第一、第二喷油器的输入端连接。

所述第二喷油器的喷射持续期包含在进气门开启后50CA～150°CA。所述气缸为自然吸气气缸或增压进气气缸，其中自然吸气气缸的有效压缩比≤15，增压进气气缸有效压缩比≤12。

本实用新型工作时，ECU接收传感器传递的信号后，根据发动机的转速和负荷，计算喷油器的喷油正时和喷油时长：

ECU的MC9S12DG128B芯片中存储发动机各种转速和负荷对应的喷油MAP和正时MAP，当ECU接收到传感器传递的数据后，ECU查询相应的喷油MAP和正时MAP，计算喷油器的喷油正时和喷油时长。同时，ECU采用两种供油模式，即低转速小负荷供油模式和高转速大负荷供油模式，两种模式的转换取决于发动机当前工况下的转速和负荷，即设定一个发动机转速和负荷的阈值，当ECU接收的转速和负荷数据低于设定的阈值时，采用低转速小负荷供油模式，只采 用柴油供油；当ECU接收的转速和负荷数据高于设定的阈值时，采用高转速大负荷供油模式，采用柴油配合γ戊内酯供油。

例如，当柴油机在中低转速工况下运行时，此刻ECU接收的转速和负荷数据低于阈值，启动低转速小负荷供油模式：ECU查询当前转速和负荷对应的喷油MAP和正时MAP，获得柴油的喷油脉宽和喷油正时并控制第一电磁阀和第一节流阀同时开启，通过第一输油泵将柴油加入第一喷油器中，并通过第一回油管将喷油后残余的柴油回流至主油箱中。

当柴油进入到高转速大负荷工况后，此刻ECU接收的转速和负荷数据高于阈值，启动高转速大负荷供给模式：ECU根据发动机的转速和负荷信号，查询喷油MAP和正时MAP，获得柴油和γ戊内酯的喷油脉宽和喷油正时，然后控制第一、第二电磁阀和第一、第二节流阀开启，第一输油泵将柴油加入第一喷油器中，并通过第一回油管将喷油后残余的柴油回流至主油箱中，通过第二输油泵将γ戊内酯加入第二喷油器中，并通过第二回油管将喷油后残余的γ戊内酯回流至副油箱中。由于γ戊内酯的供给量随着转速和负荷的增加而增加，为保证柴油机的动力性不下降，根据工况需要提高γ戊内酯的燃油供给量。

具体的发动机转速和负荷的阈值标定，以及转速和负荷对应的喷油MAP和正时MAP，根据不同型号的发动机而改变，而具体的数据标定通过实验室对不同的发动机进行试验标定，具体标定方法为本领域技术人员公知技术，同样的，ECU对信号进行分析以及对电磁阀、 节流阀的控制方法亦为领域内公知技术，且该方法不是本实用新型的保护内容，不再赘述。以单缸柴油机举例说明：根据实验标定，其转速阈值为1300r/min,负荷阈值为70％。

Claims (7)

1.柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，包括电控单元ECU和柴油发动机的气缸及进气管，其特征在于，气缸盖上设有第一喷油器，进气管上靠近气缸进气门处设有第二喷油器，所述系统还包括供油油箱，供油油箱由一体连接的主油箱和副油箱组成，主油箱的出油口通过第一出油管顺次与柴油滤清器、第一输油泵、蓄压油管及第一喷油器连接，主油箱的进油口通过第一回油管与第一喷油器连接；副油箱的出油口通过第二出油管与第二喷油器连接，副油箱的进油口通过第二回油管与第二出油管连接，且该连接处位于第二喷油器和第二输油泵之间；

所述主油箱的出、进油口处分别设有第一电磁阀和第一节流阀，副油箱的出、进油口处分别设有第二电磁阀和第二节流阀，所述ECU的输入端与传感器的输出端连接，ECU的输出端通过驱动电路分别与第一、第二电磁阀和第一、第二节流阀的输入端连接。

2.如权利要求1所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，其特征在于，所述的传感器包括用于监测发动机转速的曲轴传感器、用于监测喷油正时的凸轮轴信号传感器、监测油轨压力的压力传感器和用于监测发动机负荷的油门踏板传感器。

3.如权利要求1所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，其特征在于，所述第一、第二喷油器为电控直喷喷油器，ECU的输出端还分别与第一、第二喷油器的输入端连接。

4.如权利要求1所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给 系统，其特征在于，所述第二喷油器的喷射持续期为在进气门开启后50℃A～150℃A。

5.如权利要求1所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，其特征在于，所述气缸为自然吸气气缸或增压进气气缸。

6.如权利要求5所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，其特征在于，所述自然吸气气缸的有效压缩比≤15，增压进气气缸有效压缩比≤12。

7.如权利要求1所述的柴油发动机的γ戊内酯及柴油双燃料供给系统，其特征在于，所述副油箱的第二出油管外部设有水冷却换热管，水冷却换热管一端与车载空调的冷凝水排口连接，另一端朝向发动机外壳。