CN211975165U - 一种柴油甲醇双燃料发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种柴油甲醇双燃料发动机系统，涡轮机的进气口与发动机的排气管连通，涡轮机的出气口与后处理系统的进气口连通，压气机的出气口与进气节流阀的入口连通，进气节流阀的出口与发动机的进气管连通，发动机的进气管还与脱附控制阀的出口连通，脱附控制阀的入口与碳罐的出口连通，碳罐的第二入口与甲醇箱的出气口连通。在车辆冷启动过程中，ECU减小进气节流阀的开度以减少进气量，进气节流阀后产生负压；ECU开启脱附控制阀，利用进气节流阀后产生的负压，碳罐中活性炭吸附的甲醇蒸气被吸入进气管，进入气缸燃烧。本实用新型能够实现碳罐的在线脱附，减少了将碳罐拆下进行脱附带来的麻烦，既节约成本，又达到较好的脱附效果。

Description

一种柴油甲醇双燃料发动机系统

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，尤其涉及一种柴油甲醇双燃料发动机系统。

背景技术

随着节能减排要求的不断提高，如何提高发动机效率、降低排放显得日趋重要。甲醇是国际公认的高清洁环保燃料，因其来源丰富、产能高、价格低、存储运输方便、支持车辆长时间续航等优势，因而具有广泛的应用场景，成为大多数车辆的燃料优选。

然而，对于现有的柴油甲醇双燃料发动机，甲醇箱蒸发控制系统的碳罐需定期拆下进行脱附，不利于车辆长途运行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种柴油甲醇双燃料发动机系统，以减少现有技术中定期拆下碳罐进行脱附带来的麻烦。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种柴油甲醇双燃料发动机系统，包括：发动机、压气机、涡轮机、进气节流阀、碳罐、脱附控制阀、甲醇箱、油箱、后处理系统和ECU电子控制单元；

所述压气机中的叶轮与所述涡轮机中的涡轮同轴连接；

所述涡轮机的进气口与所述发动机的排气管连通，所述涡轮机的出气口与所述后处理系统的进气口连通；

所述压气机的出气口与所述进气节流阀的入口连通，所述进气节流阀的出口与所述发动机的进气管连通，所述进气节流阀的控制端与所述ECU的控制端口连接；

所述油箱与所述发动机的气缸内的燃油喷射装置连通；

所述甲醇箱的出液口与所述发动机的进气管内的甲醇喷射装置连通；

所述碳罐具有第一入口、第二入口和出口，所述碳罐的第一入口为进气口，所述碳罐的第二入口与所述甲醇箱的出气口连通，所述碳罐的出口与所述脱附控制阀的入口连通，所述脱附控制阀的出口与所述发动机的进气管连通，所述脱附控制阀的控制端与所述ECU的控制端口连接。

可选的，所述后处理系统包括：DOC氧化型催化器、DPF颗粒捕集器和SCR选择性催化还原催化器；

所述涡轮机的出气口与所述DOC的进气口连通，所述DOC的出气口与所述DPF的进气口连通，所述DPF的出气口与所述SCR的进气口连通。

可选的，所述后处理系统还包括ASC氨逃逸催化器；

所述ASC的进气口与所述SCR的出气口连通。

可选的，上述柴油甲醇双燃料发动机系统还包括：空气滤清器；

所述空气滤清器的出口与所述碳罐的第一入口连通。

可选的，上述柴油甲醇双燃料发动机系统还包括：设置于所述压气机的出气口和所述进气节流阀的入口之间的中冷器。

可选的，上述柴油甲醇双燃料发动机系统还包括：设置于所述脱附控制阀的出口和所述发动机进气管之间的单向阀。

可选的，上述柴油甲醇双燃料发动机系统还包括：设置于所述发动机排气管处的氮氧化合物传感器；

所述氮氧化合物传感器的信号输出端与所述ECU的信号采集端口连接。

由此可见，本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开的柴油甲醇双燃料发动机系统，涡轮机的进气口与发动机的排气管连通，涡轮机的出气口与后处理系统的进气口连通，压气机的出气口与进气节流阀的入口连通，进气节流阀的出口与发动机的进气管连通，发动机的进气管还与脱附控制阀的出口连通，脱附控制阀的入口与碳罐的出口连通，碳罐的第二入口与甲醇箱的出气口连通。在车辆冷启动过程中，ECU减小进气节流阀的开度以减少进气量，这使得进气节流阀后产生了负压；ECU开启脱附控制阀，利用进气节流阀后产生的负压，碳罐中活性炭吸附的甲醇蒸气被吸入进气管，最后进入气缸燃烧。本实用新型能够实现碳罐的在线脱附，减少了将碳罐拆下进行脱附带来的麻烦，既节约人力物力成本，又可以达到较好的脱附效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的后处理系统的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的后处理系统的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图；

图6为本实用新型又一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图；

图7为本实用新型又一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图。

图中，发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109、DOC1091、DPF1092、SCR1093、ASC1094、ECU电子控制单元110、空气滤清器111、中冷器112、单向阀113和氮氧化合物传感器114。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在背景技术中我们知道，甲醇是一种清洁环保燃料，来源丰富、成本低廉、存储方便、便于运输、产能高等优点使其成为在车辆考虑节能减排时优先选择的燃料。柴油甲醇双燃料发动机因热效率和动力性不低于原柴油机，因而被广泛应用。

在现有的柴油甲醇双燃料发动机中，甲醇箱蒸发控制系统不仅有益于燃料的经济性，还有益于柴油甲醇双燃料整车降低非排气碳氢(车辆的燃油系统和曲轴箱排放的碳氢化合物，不同于发动机排气中的碳氢化合物)排放。然而，甲醇箱蒸发控制系统的碳罐需定期拆下进行脱附，这给长途运行的车辆造成了不便。

为此，本实用新型提供一种柴油甲醇双燃料发动机系统，以减少现有技术中定期拆下碳罐进行脱附带来的麻烦。

如图1所示，图1为本实用新型一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图，具体结构包括：发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109和ECU电子控制单元110。

压气机102中的叶轮与涡轮机103中的涡轮同轴连接；

涡轮机103的进气口与发动机101的排气管连通，涡轮机103的出气口与后处理系统109的进气口连通；

压气机102的出气口与进气节流阀104的入口连通，进气节流阀104的出口与发动机101的进气管连通，进气节流阀104的控制端与ECU110的控制端口连接；

油箱108与发动机101的气缸内的燃油喷射装置连通；

甲醇箱107的出液口与发动机101的进气管内的甲醇喷射装置连通；

碳罐105具有第一入口、第二入口和出口，碳罐105的第一入口为进气口，碳罐105的第二入口与甲醇箱107的出气口连通，碳罐105的出口与脱附控制阀106的入口连通，脱附控制阀106的出口与发动机101的进气管连通，脱附控制阀106的控制端与ECU110的控制端口连接。

需要说明的是，甲醇箱107的出液口可以位于甲醇箱107箱体的底部，也可以位于甲醇箱107箱体的侧面。甲醇箱107的出气口可以位于甲醇箱107箱体的顶部。

车辆冷启动过程中，发动机101的废气温度较低，为了提高发动机101的废气温度，以便发动机101的废气进入后处理系统109时，后处理系统109中的催化剂能处于较佳的温度区间，以提高后处理系统109对氮氧化合物的转化效率。ECU110减小进气节流阀104的开度，这时，进气节流阀104的进气量变少，使得进气节流阀104后产生了负压。此时，开启脱附控制阀106，由于负压的作用，碳罐105中活性炭吸附的甲醇蒸气被吸入发动机101的进气管，从而实现碳罐105的脱附。

本实用新型公开的柴油甲醇双燃料发动机系统，涡轮机103的进气口与发动机101的排气管连通，涡轮机103的出气口与后处理系统109的进气口连通，压气机102的出气口与进气节流阀104的入口连通，进气节流阀104的出口与发动机101的进气管连通，发动机101的进气管还与脱附控制阀106的出口连通，脱附控制阀106的入口与碳罐105的出口连通，碳罐105的第二入口与甲醇箱107的出气口连通。在车辆冷启动过程中，ECU110减小进气节流阀104的开度以减少进气量，这使得进气节流阀104后产生了负压；ECU110开启脱附控制阀106，利用进气节流阀104后产生的负压，碳罐105中活性炭吸附的甲醇蒸气被吸入进气管，最后进入气缸燃烧。本实用新型能够实现碳罐105的在线脱附，减少了将碳罐105拆下进行脱附带来的麻烦，既节约人力物力成本，又可以达到较好的脱附效果。

涡轮机103的出气口与后处理系统109的进气口连通，具体地，请参见图2，图2为本实用新型一实施例提供的后处理系统的结构示意图。

该后处理系统109包括：DOC氧化型催化器1091、DPF颗粒捕集器1092和SCR选择性催化还原催化器1093。

涡轮机103的出气口与DOC1091的进气口连通，DOC1091的出气口与DPF1092的进气口连通，DPF1092的出气口与SCR1093的进气口连通。

发动机101废气经涡轮机103流入后处理系统109，由后处理系统109中的DOC1091、DPF1092和SCR1093依次对发动机101废气进行处理。

DOC1091氧化发动机101废气中的HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NO(一氧化氮)，将其转化为无毒无害的C0₂和H₂O等。

DPF1092利用过滤装置捕集发动机101废气中的颗粒物，净化废气。

在催化剂的作用下，SCR1093利用尿素水解产生的氨气与废气中的氮氧化合物进行还原反应，生成无害的氮气和水。

利用后处理系统109对发动机101的废气进行处理，降低发动机101废气中的氮氧化合物含量，以满足排放要求，减少发动机101废气对环境造成的污染。

本实用新型另一实施例提供的后处理系统的结构示意图，如图3所示，该后处理系统包括：DOC氧化型催化器1091、DPF颗粒捕集器1092、SCR选择性催化还原催化器1093和ASC氨逃逸催化器1094。

涡轮机103的出气口与DOC1091的进气口连通，DOC1091的出气口与DPF1092的进气口连通，DPF1092的出气口与SCR1093的进气口连通，ASC1094的进气口与SCR1093的出气口连通。

为了避免SCR1093中尿素水解产生的氨气有部分未参与反应而直接进入外界环境，造成泄漏污染，本实用新型还利用ASC1094来催化氧化未参与SCR1093反应剩余的氨气。

本实用新型另一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109、ECU电子控制单元110和空气滤清器111。

空气滤清器111的出口与碳罐105的第一入口连通。

空气从空气滤清器111进入碳罐105，与碳罐105中活性炭吸附的甲醇蒸气一起被吸入进气管，最后进入气缸燃烧。通过设置空气滤清器111，能够滤除发动机101进气中的灰尘、沙粒等颗粒物，从而减小发动机101的磨损。

本实用新型还提供一种柴油甲醇双燃料发动机系统，如图5所示，该系统包括：发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109、ECU电子控制单元110、空气滤清器111和中冷器112。

中冷器112设置于压气机102的出气口和进气节流阀104的入口之间。

中冷器112冷却经压气机102增压后的空气，降低发动机101的进气温度，减小发动机101的热负荷，避免发动机101进气温度过高导致发动机101出现损坏甚至熄火的现象。

图6所示，本实用新型又一实施例提供的柴油甲醇双燃料发动机系统，该系统包括：发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109、ECU电子控制单元110、空气滤清器111、中冷器112和单向阀113。

单向阀113设置于脱附控制阀106的出口和发动机101进气管之间。

单向阀113的作用是：使流体只能沿着一个方向流动，不允许反向倒流。

利用单向阀113使得甲醇蒸气只能由脱附控制阀106流向发动机101的进气管，而不会出现甲醇蒸气从发动机101的进气管倒流向脱附控制阀106的情况，使得脱附效果更佳。

进一步的，本实用新型又一实施例提供一种柴油甲醇双燃料发动机系统，参见图7，该系统包括：发动机101、压气机102、涡轮机103、进气节流阀104、碳罐105、脱附控制阀106、甲醇箱107、油箱108、后处理系统109、ECU电子控制单元110、空气滤清器111、中冷器112、单向阀113和氮氧化合物传感器114。

氮氧化合物传感器114设置于发动机101的排气管处，氮氧化合物传感器114的信号输出端与ECU110的信号采集端口连接。

作为一种可能的实施方式，ECU110开启脱附控制阀106后，获得氮氧化合物传感器114输出的发动机101排气的氧含量，与同一工况条件下，发动机101在纯柴油模式下正常运行且无脱附过程时的排气氧含量区间进行比较，如果当前的发动机101排气的氧含量位于该排气氧含量区间，那么ECU110关闭脱附控制阀106，对碳罐105脱附过程实现闭环控制。

需要说明的是，发动机101在纯柴油模式下正常运行且无脱附过程时的排气氧含量区间可以提前标定测量得到。

其中，发动机101的工况是指发动机101的转速和扭矩。

这里对柴油甲醇双燃料发动机的纯柴油模式和双燃料模式进行说明：

在纯柴油模式下，油箱108中的燃油流入发动机101的气缸内的燃油喷射装置，由燃油喷射装置将燃油喷射至气缸内，在活塞的作用下燃烧做功。

在双燃料模式下，油箱108中的燃油流入发动机101的气缸内的燃油喷射装置，由燃油喷射装置将燃油喷射至气缸内，在活塞的作用下燃烧做功，另外，甲醇箱107中的甲醇由出液口流入发动机101的进气管内的甲醇喷射装置，由甲醇喷射装置将甲醇喷入发动机101的进气管，在气缸的进气冲程，喷入进气管的甲醇随进气进入气缸，由燃油引燃做功。

一种可能的情况下，在发动机101怠速时，ECU110开启脱附控制阀106，启动碳罐105脱附。

另一种可能的情况下，驾驶人员根据最近一次进行碳罐105脱附的时间，确定是否要启动碳罐105脱附。

另一种可能的情况下，根据预先设定的两次进行碳罐105脱附的时间间隔，以及最近一次进行碳罐105脱附的时间，确定是否要启动碳罐105脱附。在确定需要启动碳罐105脱附的情况下，向驾驶人员发送脱附提示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，包括：发动机、压气机、涡轮机、进气节流阀、碳罐、脱附控制阀、甲醇箱、油箱、后处理系统和ECU电子控制单元；

所述压气机中的叶轮与所述涡轮机中的涡轮同轴连接；

所述涡轮机的进气口与所述发动机的排气管连通，所述涡轮机的出气口与所述后处理系统的进气口连通；

所述压气机的出气口与所述进气节流阀的入口连通，所述进气节流阀的出口与所述发动机的进气管连通，所述进气节流阀的控制端与所述ECU的控制端口连接；

所述油箱与所述发动机的气缸内的燃油喷射装置连通；

所述甲醇箱的出液口与所述发动机的进气管内的甲醇喷射装置连通；

所述碳罐具有第一入口、第二入口和出口，所述碳罐的第一入口为进气口，所述碳罐的第二入口与所述甲醇箱的出气口连通，所述碳罐的出口与所述脱附控制阀的入口连通，所述脱附控制阀的出口与所述发动机的进气管连通，所述脱附控制阀的控制端与所述ECU的控制端口连接。

2.根据权利要求1所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，所述后处理系统包括：DOC氧化型催化器、DPF颗粒捕集器和SCR选择性催化还原催化器；

所述涡轮机的出气口与所述DOC的进气口连通，所述DOC的出气口与所述DPF的进气口连通，所述DPF的出气口与所述SCR的进气口连通。

3.根据权利要求2所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，所述后处理系统还包括ASC氨逃逸催化器；

所述ASC的进气口与所述SCR的出气口连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，还包括：空气滤清器；

所述空气滤清器的出口与所述碳罐的第一入口连通。

5.根据权利要求4所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，还包括：设置于所述压气机的出气口和所述进气节流阀的入口之间的中冷器。

6.根据权利要求5所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，还包括：设置于所述脱附控制阀的出口和所述发动机进气管之间的单向阀。

7.根据权利要求6所述的柴油甲醇双燃料发动机系统，其特征在于，还包括：设置于所述发动机排气管处的氮氧化合物传感器；

所述氮氧化合物传感器的信号输出端与所述ECU的信号采集端口连接。

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