CN207554189U - 一种混合燃烧的双燃料发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合燃烧的双燃料发动机，包括发动机总成、燃气系统和燃油系统，燃油系统包括高压油泵、高压油轨、喷油器总成、传感器组和燃油控制单元，燃气系统包括燃气混合器、喷嘴气轨总成、喷嘴驱动器和燃气控制单元，燃气混合器包括置入到进气接管内的圆管式的混合器壳体、插入到混合器壳体内的混合气管、对接于混合气管的燃气接管、以及用于密封对接燃气接管和混合气管的密封圈，混合气管两侧设计有便于燃气与新鲜空气充分混合的出气孔。本实用新型通过两个系统的同步运行，在保证发动机总成的动力情况下，可达到降低燃油消耗率、提升发动机总成排放水平的目的。

Description

一种混合燃烧的双燃料发动机

技术领域

本实用新型涉及柴油发动机生产技术领域，具体指的是一种混合燃烧的双燃料发动机。

背景技术

柴油发动机自诞生以来，历经多年的变更，新技术不断应用，包括高压共轨、EGR控制、后处理系统等，针对国五、国六及燃油消耗率等法规升级，柴油发动机的发展更专注于排放升级、降低油耗的方向。

现有的柴油发动机已经达到国五排放要求，但随着国六排放法规、第三阶段油耗法规的限制，单一的柴油燃烧技术面临较大的挑战。在高功率、低油耗、高排放的要求下，压燃式的柴油发动机通过提升喷油压力、稀薄燃烧技术开发、后处理系统开发等技术路线，要满足法规要求比较困难。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术的上述不足，提出了一种混合燃烧的双燃料发动机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种混合燃烧的双燃料发动机，包括发动机总成、燃气系统和燃油系统，所述发动机总成具有进气接管和排气管，所述燃油系统包括高压油泵、设置在发动机总成上的并与高压油泵连接的高压油轨、连接于高压油轨并给发动机总成内部喷油的喷油器总成、用于检测发动机总成工作的传感器组和可以控制喷油量的燃油控制单元，所述燃气系统包括设置在进气接管上的燃气混合器、连接于燃气混合器的喷嘴气轨总成、用于喷嘴气轨总成的喷嘴驱动器、用于控制喷嘴驱动器的燃气控制单元，所述燃气混合器包括置入到进气接管内的圆管式的混合器壳体、插入到混合器壳体内的混合气管、对接于混合气管的燃气接管、以及用于密封对接燃气接管和混合气管的密封圈，所述混合气管两侧设计有便于燃气与新鲜空气充分混合的出气孔。

优选地，进气接管上安装有空气流量计、增压器和电子节气门，所述排气管上设有分支回流到进气接管的废气回气管，废气回气管上安装所述EGR阀和EGR冷却器；所述燃气混合器设置在空气流量计和电子节气门之间。

优选地，所述排气管上安装有用于处理废气的后处理系统，后处理系统包括DPF总成和DOC总成，所述DPF总成上装配有用于监测DPF总成前后通道的尾气压力差压差传感器，DPF总成和DOC总成之间设有后排温传感器，所述增压器和DOC总成之间设置有用于监测后处理系统的尾气温度的前排温传感器和用于监测后处理系统的尾气氧含量的氧传感器，所述进气接管上位于电子节气门后段部分上设有用于监测发动机进气的温度和压力值的进气温度的压力传感器，所述发动机总成的顶部设有用于监测凸轮轴相位位置的凸轮轴位置传感器，且所述发动机总成的缸体内还设有用于监测曲轴转速信号的曲轴转速传感器，该发动机总成的缸体上设有用于监测发动机的水温信号的水温传感器，所述差压差传感器、后排温传感器、前排温传感器、压力传感器、氧传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴转速传感器和水温传感器组成所述传感器组，该所述传感器组将检测的数据发送对接于燃油控制单元，该燃油控制单元通过检测数据对应控制EGR阀的开度以及喷油器总成的喷油量。

优选地，所述燃气系统还包括安装在喷嘴气轨总成进气前端的燃气过滤器以及用于给喷嘴气轨总成调节燃气压力的减压器总成，所述燃气控制单元控制连接于所述减压器总成。

优选地，所述进气接管上还安装有中冷器。

本实用新型主要由发动机总成、燃油系统、燃气系统三部分组成。

燃油系统、燃气系统装配在发动机总成上，发动机总成配置有EGR阀、EGR冷却器和增压器总成。增压器总成为可变截面涡轮增压器结构，有增压压力的空气通过中冷器后再进入发动机总成内。燃油系统包括高压油泵、高压油轨、喷油器总成、传感器及燃油控制单元。喷油器总成装配在发动机顶部、燃烧室中心，由燃油控制单元控制其喷油时间及喷油量。传感器包括电子节气门、空气流量计、压差传感器、后排温传感器、前排温传感器、氧传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度压力传感器、水温传感器、曲轴转速传感器；电子节气门装配在发动机进气管上，通过燃油控制单元控制其开度，有调节进气速率、增加涡流比的作用；空气流量计装配在空气滤清器后面、发动机进气管前面，目的在于检测发动机的进气量。凸轮轴位置传感器、曲轴转速传感器装配在发动机总成上，由燃油控制单元根据这两个传感器的同步信号启动发动机总成；曲轴转速传感器主要作用为检测发动机转速。压差传感器、后排温传感器、前排温传感器、氧传感器装配在后处理系统上，用于监测发动机总成的排放状态。后处理系统包括DPF总成、DOC总成两部分。燃气系统包括喷嘴驱动器、减压器总成、燃气混合器及燃气控制单元，由燃气控制单元根据空气流量计、曲轴转速传感器的信号来控制燃气喷射时间和喷气量。燃气混合器包括进气接管、密封圈、混合气管、混合器壳体四部分，混合气管两侧设计有出气孔，便于燃气与空气充分混合。

与现有技术相比，本实用新型以燃油系统为主控制系统，燃油控制单元通过各个传感器信号控制发动机启动、运行及排放状态，燃气系统为辅助系统，燃气控制单元通过空气流量计和曲轴转速信号控制燃气的喷射时间和喷射量，通过两个系统的同步运行，在保证发动机总成的动力情况下，可达到降低燃油消耗率、提升发动机总成排放水平的目的。

附图说明

图1为本实用新型的安装示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的燃油系统控制示意图；

图4为本实用新型的燃气系统控制示意图；

图5为本实用新型的燃气混合器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对实用新型进行详细的说明。

如图1至5所示，本实用新型提出的混合燃烧的双燃料发动机，包括发动机总成1、燃气系统2和燃油系统3，发动机总成1具有进气接管31和排气管35，燃油系统3包括高压油泵15、设置在发动机总成上的并与高压油泵15连接的高压油轨4、连接于高压油轨4并给发动机总成内部喷油的喷油器总成13、用于检测发动机总成工作的传感器组和可以控制喷油量的燃油控制单元26，燃气系统2包括设置在进气接管上的燃气混合器29、连接于燃气混合器29的喷嘴气轨总成6、用于喷嘴气轨总成6的喷嘴驱动器27、用于控制喷嘴驱动器27的燃气控制单元30，燃气混合器29包括置入到进气接管31内的圆管式的混合器壳体34、插入到混合器壳体34内的混合气管33、对接于混合气管33的燃气接管36、以及用于密封对接燃气接管36和混合气管33的密封圈32，混合气管两侧设计有便于燃气与新鲜空气充分混合的出气孔。

进气接管31上安装有空气流量计14、增压器12和电子节气门5，排气管35上设有分支回流到进气接管31的废气回气管，废气回气管上安装EGR阀10和EGR冷却器9；燃气混合器29设置在空气流量计14和电子节气门5之间。

排气管上安装有用于处理废气的后处理系统11，后处理系统11包括DPF总成17和DOC总成19，DPF总成17上装配有用于监测DPF总成前后通道的尾气压力差压差传感器16，DPF总成17和DOC总成19之间设有后排温传感器18，增压器12和DOC总成19之间设置有用于监测后处理系统的尾气温度的前排温传感器20和用于监测后处理系统的尾气氧含量的氧传感器21，进气接管上位于电子节气门后段部分上设有用于监测发动机进气的温度和压力值的进气温度的压力传感器23，发动机总成的顶部设有用于监测凸轮轴相位位置的凸轮轴位置传感器22，且发动机总成的缸体内还设有用于监测曲轴转速信号的曲轴转速传感器25，该发动机总成1的缸体上设有用于监测发动机的水温信号的水温传感器24，差压差传感器16、后排温传感器18、前排温传感器20、压力传感器23、氧传感器21、凸轮轴位置传感器22、曲轴转速传感器25和水温传感器24组成传感器组，该传感器组将检测的数据发送对接于燃油控制单元26，该燃油控制单元26通过检测数据对应控制EGR阀10的开度以及喷油器总成13的喷油量。

燃气系统2还包括安装在喷嘴气轨总成6进气前端的燃气过滤器7以及用于给喷嘴气轨总成6调节燃气压力的减压器总成28，燃气控制单元30控制连接于减压器总成28。进气接管上还安装有中冷器8。

具体分析：

1.参照图1，本专利设计方案包括：发动机总成1、燃气系统2、燃油系统3，燃气系统2和燃油系统3装配在发动机总成1上。

2.参照图2，EGR阀10、EGR冷却器9、增压器12装配在发动机总成1上，发动机燃烧废气从发动机总成排气管通过EGR阀10、EGR冷却器9后进入发动机进气接管；新鲜空气通过空气流量计14后进入增压器总成12，再通过中冷器8后进入发动机进气接管；发动机燃烧废气通过后处理系统11后排入大气中。

3.喷油器总成13装配在发动机总成1的顶部、燃烧室中心，高压油轨4和高压油泵15装配在发动机总成1上；电子节气门5装配在发动机进气接管上。

4.喷嘴气轨总成6和燃气过滤器7装配在发动机总成1上，燃气通过喷嘴气轨总成6和燃气过滤器7后喷射到发动机进气接管内。

5.参照图3，后处理系统11包括DPF总成17、DOC总成19。

6.压差传感器16装配在DPF总成17上，用于监测DPF总成17前后通道的尾气压力差。

7.后排温传感器18装配在DPF总成17、DOC总成19之间，前排温传感器20装配在DOC总成19、增压器总成12之间，用于监测后处理系统11的尾气温度。

8.氧传感器21装配在DOC总成19、增压器总成12之间，用于监测后处理系统11的尾气氧含量。

9.进气温度压力传感器23装配在发动机进气接管上、电子节气门5后面，用于监测发动机进气的温度和压力值。

10.凸轮轴位置传感器22装配在发动机总成1的顶部，用于监测凸轮轴相位位置；曲轴转速传感器25装配在发动机总成1的缸体上，用于监测曲轴转速信号；水温传感器24装配在发动机总成1的缸体上，用于监测发动机的水温信号。

11.EGR阀10与燃油控制单元26连接，由燃油控制单元26控制EGR阀10的开度。

12. 燃油控制单元26内储存有发动机控制程序，通过以上各个传感器信号控制发动机启动、运行及排放状态。

13.参照图4，燃气混合器29装配在发动机进气接管上、电子节气门5前面，燃气电控单元30通过空气流量计14、曲轴转速传感器25的信号控制喷嘴驱动器27、减压器总成28、燃气过滤器7的工作状态，喷嘴驱动器27驱动喷嘴气轨总成6工作，通过喷嘴驱动器27将燃气喷射到燃气混合器29内，最后进入发动机总成1内。

14. 参见图5，燃气混合器29包括燃气接管36、密封圈32、混合气管33、混合器壳体34四部分，混合气管两侧设计有出气孔，便于燃气与新鲜空气充分混合。

15.综上所述，燃油系统3为主控制系统，燃油控制单元26内储存有控制程序，通过凸轮轴位置传感器22和曲轴转速传感器25的同步信号控制发动机总成1的启动工况；通过曲轴转速传感器25、进气温度压力传感器23、空气流量计14、电子节气门5的信号，控制增压器总成12、高压油泵15、高压油轨4和喷油器总成13的工作状态，维持发动机总成1的正常运行工况；通过EGR发10、压差传感器16、后排温传感器18、前排温传感器20、氧传感器21来监测发动机总成1的尾气排放状态，相应的调整发动机总成1的运行工况，以满足排放要求；

燃气系统2为辅助系统，燃气控制单元30内储存有控制程序，通过空气流量计14、曲轴转速传感器25的信号控制喷嘴气轨总成6的喷气时间和喷气量；

通过燃气系统2和燃油系统3的协同标定，使得燃气控制单元30和燃油控制单元26的控制程序达到协调、同步，以柴油为主燃料、燃气为辅燃料，通过柴油的压燃来点燃燃气，能保证发动机总成1的动力参数，同时降低柴油消耗率、提升发动机排放水平。

上述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种混合燃烧的双燃料发动机，包括发动机总成(1)、燃气系统(2)和燃油系统(3)，所述发动机总成(1)具有进气接管(31)和排气管(35)，所述燃油系统(3)包括高压油泵(15)、设置在发动机总成上的并与高压油泵(15)连接的高压油轨(4)、连接于高压油轨(4)并给发动机总成内部喷油的喷油器总成(13)、用于检测发动机总成工作的传感器组和可以控制喷油量的燃油控制单元(26)，其特征在于：所述燃气系统(2)包括设置在进气接管上的燃气混合器(29)、连接于燃气混合器(29)的喷嘴气轨总成(6)、用于喷嘴气轨总成(6)的喷嘴驱动器(27)、用于控制喷嘴驱动器(27)的燃气控制单元(30)，所述燃气混合器(29)包括置入到进气接管(31)内的圆管式的混合器壳体(34)、插入到混合器壳体(34)内的混合气管(33)、对接于混合气管(33)的燃气接管(36)、以及用于密封对接燃气接管(36)和混合气管(33)的密封圈(32)，所述混合气管两侧设计有便于燃气与新鲜空气充分混合的出气孔。

2.如权利要求1所述的混合燃烧的双燃料发动机，其特征在于：所述进气接管(31)上安装有空气流量计(14)、增压器(12)和电子节气门(5)，所述排气管(35)上设有分支回流到进气接管(31)的废气回气管，废气回气管上安装有EGR阀(10)和EGR冷却器(9)；所述燃气混合器(29)设置在空气流量计(14)和电子节气门(5)之间。

3.如权利要求2所述的混合燃烧的双燃料发动机，其特征在于：所述排气管上安装有用于处理废气的后处理系统(11)，后处理系统(11)包括DPF总成(17)和DOC总成(19)，所述DPF总成(17)上装配有用于监测DPF总成前后通道的尾气压力差压差传感器(16)，DPF总成(17)和DOC总成(19)之间设有后排温传感器(18)，所述增压器(12)和DOC总成(19)之间设置有用于监测后处理系统的尾气温度的前排温传感器(20)和用于监测后处理系统的尾气氧含量的氧传感器(21)，所述进气接管上位于电子节气门后段部分上设有用于监测发动机进气的温度和压力值的进气温度的压力传感器(23)，所述发动机总成的顶部设有用于监测凸轮轴相位位置的凸轮轴位置传感器(22)，且所述发动机总成的缸体内还设有用于监测曲轴转速信号的曲轴转速传感器(25)，该发动机总成(1)的缸体上设有用于监测发动机的水温信号的水温传感器(24)，所述差压差传感器(16)、后排温传感器(18)、前排温传感器(20)、压力传感器(23)、氧传感器(21)、凸轮轴位置传感器(22)、曲轴转速传感器(25)和水温传感器(24)组成所述传感器组，该所述传感器组将检测的数据发送对接于燃油控制单元(26)，该燃油控制单元(26)通过检测数据对应控制EGR阀(10)的开度以及喷油器总成(13)的喷油量。

4.如权利要求1所述的混合燃烧的双燃料发动机，其特征在于：所述燃气系统(2)还包括安装在喷嘴气轨总成(6)进气前端的燃气过滤器(7)以及用于给喷嘴气轨总成(6)调节燃气压力的减压器总成(28)，所述燃气控制单元(30)控制连接于所述减压器总成(28)。

5.如权利要求1所述的混合燃烧的双燃料发动机，其特征在于：所述进气接管上还安装有中冷器(8)。