專利名稱：二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機混合燃料控制領(lǐng)域，尤其涉及一種二甲醚、天然氣(頁巖氣、煤層氣)混燃發(fā)動機的燃料供給控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓燃式發(fā)動機一般使用柴油作為燃料，由于其熱效率高，一直受到人們的高度重視。但是它排放的有害炭煙和氮氧化合物很高，人們采取很多技術(shù)措施來降低其排放，都很難同時將他們降低。二甲醚(DME)作為一種新興的清潔代用燃料，具有很高的十六烷值，其分子結(jié)構(gòu)中無C-C鍵，霧化性能好，具有優(yōu)良的壓縮性，因此非常適合壓燃式發(fā)動機。加之其來源廣泛、沸點較低、可使發(fā)動機具有良好的冷啟動性能，燃燒時不會產(chǎn)生黑煙，不含硫，因此二甲醚替代柴油可降低氮氧化物排放，實現(xiàn)無煙燃燒，是理想的壓燃式發(fā)動機的潔凈燃料。天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。在常壓下，冷卻至約_162°C時，則由氣態(tài)變成液態(tài)，稱為液化天然氣(LNG)，熱值約為9200大卡/m3，它存在于油田和天然氣田、煤層，是較為安全的燃氣之一。由于二甲醚在理化性質(zhì)上和柴油的差異，使得柴油發(fā)動機直接燃用二甲醚存在諸多問題，影響發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性。而在二甲醚-柴油混合燃料發(fā)動機中，二甲醚的低熱值，加上在系統(tǒng)中的替代率不高，只能達到10%左右，需要在發(fā)動機進氣道上做增氧改造，使得二甲醚-柴油發(fā)動機的熱效率及經(jīng)濟性也不高，推廣的價值不大?，F(xiàn)有的柴油-天然氣雙燃料發(fā)動機則在柴油發(fā)動機上增加一套柴油、天然氣配給控制機構(gòu)，其雖然對柴油發(fā)動機改動較少、易于實現(xiàn)，但在運轉(zhuǎn)過程中天然氣進入發(fā)動機時，擠壓了進氧空間，降低了燃燒性，天然氣、柴油約有10%的熱效率被浪費。再者，現(xiàn)有的柴油、天然氣雙燃料發(fā)動機對柴油和天然氣兩種燃料之間的配比控制精度不高，不能適應(yīng)各種復雜工況的要求，因此發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性以及尾氣排放難以達到較高的水平。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提出一種二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其可以在保持原發(fā)動機的壓燃模式下，實現(xiàn)發(fā)動機經(jīng)濟、環(huán)保、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其包括:E⑶、發(fā)動機，以及相對于發(fā)動機設(shè)置且與E⑶控制連接的多個噴油閥，其還包括分別與發(fā)動機連通設(shè)置的二甲醚供氣系統(tǒng)及天然氣供氣系統(tǒng)，該二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的二甲醚儲罐及流量傳感器，該流量傳感器一端與ECU通信連接，流量傳感器另一端分別與多個噴油閥連通設(shè)置；所述天然氣供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的燃氣儲罐、電磁閥、控流閥及混合器，該電磁閥及控流閥均與ECU電性連接，該混合器一端與空氣相連通，混合器另一端與發(fā)動機連通設(shè)置。[0007]其中，所述二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)還包括連通設(shè)置的第一濾清器及增壓泵，該第一濾清器一端與二甲醚儲罐連通設(shè)置，增壓泵一端與流量傳感器連通設(shè)置。本實用新型的二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)還包括一泄壓閥，該泄壓閥一端連通設(shè)置于第一濾清器與增壓泵之間，另一端連通設(shè)置于增壓泵與流量傳感器之間。進一步地，所述流量傳感器與多個噴油閥之間還連通設(shè)置有一穩(wěn)壓罐。本實用新型中，所述的噴油閥前端設(shè)有噴油嘴，該噴油嘴尖端伸入設(shè)置于發(fā)動機內(nèi)。具體的，所述天然氣供氣系統(tǒng)的電磁閥與控流閥之間還依次連通設(shè)置有減壓器及第二濾清器，該電磁閥與減壓器之間設(shè)有第一壓力傳感器，該減壓器與第二濾清器之間設(shè)有第二壓力傳感器。再者，所述天然氣供氣系統(tǒng)的混合器通過一空氣進氣道與空氣相連通，該混合器與空氣進氣道之間設(shè)有一渦輪增壓器。此外，所述發(fā)動機一端通過一排氣道與空氣相連通，該發(fā)動機與排氣道之間依次設(shè)有排氣溫度傳感器及寬域氧傳感器，該寬域氧傳感器與混合器均通過渦輪增壓器與空氣相連通。更進一步地，所述發(fā)動機內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器及曲軸傳感器，所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、排氣溫度傳感器、寬域氧傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器及曲軸傳感器均與ECU通信連接。本實用新型中，所述E⑶還與一油門位置傳感器通信連接。本實用新型的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其適用范圍廣，可使用在車用、船用、柴油發(fā)電機組等多領(lǐng)域；其可以在保持原發(fā)動機的壓燃模式下，只增加一套數(shù)控供氣系統(tǒng)，不僅彌補了天然氣燃燒時供氧不足的問題，又彌補了二甲醚燃燒時熱值不高的問題，使發(fā)動機在功效性、經(jīng)濟性上得到最大限度的提高；同時，其通過對發(fā)動機在各種條件下的實際燃料消耗進行實時監(jiān)測，以該燃料消耗作為控制參數(shù)進行精確控制，從而確保發(fā)動機在各種情況下均能實現(xiàn)二甲醚和天然氣供給配比、燃料總耗的精確控制，最終達到穩(wěn)定發(fā)動機動力、提高燃油經(jīng)濟性、降低尾氣排放的目的。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。如圖1所示，本實用新型提供一種二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其包括:E⑶10、發(fā)動機20，以及相對于發(fā)動機20設(shè)置且與E⑶10控制連接的多個噴油閥31，其還包括分別與發(fā)動機20連通設(shè)置的二甲醚供氣系統(tǒng)及天然氣供氣系統(tǒng)。本實用新型可使用在車用、船用、柴油發(fā)電機組等多領(lǐng)域，其采用二甲醚與天然氣雙燃料混燃方式，在發(fā)動機燃燒過程中，因二甲醚自帶34.8%的氧，進入發(fā)動機20與天然氣混合后，相互彌補，使二甲醚彌補了天然氣燃燒時供氧不足的問題，天然氣彌補了二甲醚燃燒時熱值不高的問題，混燃較為充分，比全柴油運行按目前市價可降低燃料成本成本35%以上。同時，由于二甲醚無C-C鍵，只有C-O和C-H鍵，且含氧量高，因此，燃燒后生成的微粒小，發(fā)動機能承受較高的排氣循環(huán)率，徹底解決了傳統(tǒng)柴油機不能同時降低顆粒和氮氧化合物排放的矛盾。本實用新型中，所述二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的二甲醚儲罐30 (上方為氣相，下方為液相)及流量傳感器32，該流量傳感器32 —端與ECUlO通信連接，流量傳感器32另一端分別與多個噴油閥31連通設(shè)置；所述天然氣供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的燃氣儲罐40、電磁閥41、控流閥42及混合器43，該電磁閥41及控流閥42均與E⑶10電性連接。該混合器43—端與空氣相連通，混合器43另一端與發(fā)動機20連通設(shè)置。所述E⑶10為該控制系統(tǒng)的運算中心，其在發(fā)動機20運行時，可以采集流量傳感器32處的二甲醚流量信號，或者采集噴油閥31開啟的頻率脈寬信號，根據(jù)ECUlO內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)進行運算、處理、判斷，將運算的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?，并輸出信號指令，通過對噴油閥31、電磁閥41及控流閥42進行控制，完成發(fā)動機在所需功率下的運行過程。其中，所述二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)還包括連通設(shè)置的第一濾清器33及增壓泵34，該第一濾清器33 —端與二甲醚儲罐30連通設(shè)置，增壓泵34 —端與流量傳感器32連通設(shè)置。該第一濾清器33可以濾除將要進入發(fā)動機20內(nèi)的二甲醚中的有害雜質(zhì)，以減少氣缸、活塞、活塞環(huán)、氣門及氣門座的早期磨損。同時，由于固二甲醚的氣化壓力會隨溫度的升高而升高，因此需安裝增壓泵，而為了防止設(shè)備或管道內(nèi)壓力過大發(fā)生意外，本實用新型還在二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有一泄壓閥35，該泄壓閥35 —端連通設(shè)置于第一濾清器33與增壓泵34之間，另一端連通設(shè)置于增壓泵34與流量傳感器32之間。當設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過泄壓閥35設(shè)定壓力時，即自動開啟泄壓，保證設(shè)備和管道內(nèi)介質(zhì)壓力在設(shè)定壓力之下，保護設(shè)備和管道。再者，本實用新型在所述流量傳感器32與多個噴油閥31之間還連通設(shè)置有一穩(wěn)壓罐36，該穩(wěn)壓罐36的設(shè)置，可以進一步的確保設(shè)備和管道內(nèi)壓力的動態(tài)平衡。本實用新型中，所述的噴油閥31前端設(shè)有噴油嘴21，該噴油嘴21尖端伸入設(shè)置于發(fā)動機20內(nèi)。在本實用新型具體實施例中，所述噴油閥31與噴油嘴21的數(shù)量均為6個，該多個噴油閥31與噴油嘴21的設(shè)置，可以在同等量油的情況下，可縮短噴射的時間，便于燃料和空氣更多的時間去混合；同時，多噴油閥31與噴油嘴21可達到更細的油霧，便于燃料和空氣混合，提高燃燒的質(zhì)量，確保動力的充沛和節(jié)油。由于純二甲醚的潤滑性極差，在發(fā)動機20上運行一段時間后，發(fā)動機20磨損嚴重。因此作為本實用新型的一種選擇性實施例，可以在二甲醚儲罐30灌裝時加入一定量的潤滑添加劑，以改善發(fā)動機的磨損情況。進一步的，本實用新型中天然氣供氣系統(tǒng)的電磁閥41與控流閥42之間還依次連通設(shè)置有減壓器44及第二濾清器45，該電磁閥41與減壓器44之間設(shè)有第一壓力傳感器46，該減壓器44與第二濾清器45之間設(shè)有第二壓力傳感器47。其中，該第一壓力傳感器46為一高壓傳感器，其用于對經(jīng)過電磁閥41后的高壓天然氣進行壓力檢測；該第二壓力傳感器47為一低壓傳感器，其用于對經(jīng)過減壓器44減壓后的低壓天然氣進行壓力檢測。再者，本實用新型的天然氣供氣系統(tǒng)的混合器43通過一空氣進氣道51與空氣相連通，該混合器43與空氣進氣道51之間設(shè)有一渦輪增壓器48。此外，所述發(fā)動機20 —端通過一排氣道52與空氣相連通,該發(fā)動機20與排氣道52之間依次設(shè)有排氣溫度傳感器22及寬域氧傳感器23，該寬域氧傳感器23與混合器43均通過渦輪增壓器48與空氣相連通。更進一步地，所述發(fā)動機20內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器24、水溫傳感器25及曲軸傳感器26，所述第一壓力傳感器46、第二壓力傳感器47、排氣溫度傳感器22、寬域氧傳感器23、轉(zhuǎn)速傳感器24、水溫傳感器25及曲軸傳感器26均與E⑶10通信連接。作為本實用新型的一種具體實施例，所述E⑶10還與一油門位置傳感器27通信連接。本實用新型的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)在具體應(yīng)用中，二甲醚依次通過二甲醚儲罐30、第一濾清器33、增壓泵34、泄壓閥35、流量傳感器32、穩(wěn)壓罐36、噴油閥31，經(jīng)噴油嘴21進入發(fā)動機20。該過程中，既可以由流量傳感器32來對E⑶10輸出信號，或者，還可以由噴油閥31的開啟頻率、脈寬信號對ECUlO輸出信號。而天然氣則依次由燃氣儲罐30、電磁閥41、第一壓力傳感器46、減壓器44、第二壓力傳感器47、第二濾清器45、控流閥42，由混合器43與空氣在空氣進氣道51且在渦輪增壓器48后混合，從而進入發(fā)動機20。在上述工作過程中，最大的難度就是發(fā)動機20運行中對二甲醚和天然氣配比供給的控制。在本實用新型中，ECUlO在發(fā)動機20運行時，可以采集流量傳感器32處的二甲醚流量信號或者噴油閥31開啟的頻率脈寬信號，以對噴油閥31、電磁閥41及控流閥42進行控制，從而可確保發(fā)動機在各種情況下均能實現(xiàn)二甲醚和天然氣供給配比、燃料總耗的精確控制，最終達到穩(wěn)定發(fā)動機動力、提高燃油經(jīng)濟性、降低尾氣排放的目的。在本實用新型具體實施例中，所述ECUlO可以通過采集二甲醚流量信號或者噴油閥31開啟的頻率脈寬信號，同時結(jié)合油門位置傳感器27處的油門位置信號、轉(zhuǎn)速傳感器24處的轉(zhuǎn)速信號、寬域氧傳感器23處的氧傳感器信號、水溫傳感器25處的發(fā)動機溫度信號、排氣溫度傳感器22處的排溫信號、曲軸傳感器26處的發(fā)動機曲軸信號、第一壓力傳感器46處的燃氣高壓信號、第二壓力傳感器47燃氣低壓信號，利用上述輸入信號確定發(fā)動機20當前工況的燃氣供給及進氣量等信息，通過基本數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)修正程式對當前各工況負荷、轉(zhuǎn)速進行比較計算，輸出正確的指令信息控制噴油閥31、電磁閥41及控流閥42，從而控制發(fā)動機20有合適的燃氣流量以得到各工況下的理想的目標空燃比。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，包括E⑶、發(fā)動機，以及相對于發(fā)動機設(shè)置且與ECU控制連接的多個噴油閥，其特征在于，還包括分別與發(fā)動機連通設(shè)置的二甲醚供氣系統(tǒng)及天然氣供氣系統(tǒng)，該二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的二甲醚儲罐及流量傳感器，該流量傳感器一端與ECU通信連接，流量傳感器另一端分別與多個噴油閥連通設(shè)置；所述天然氣供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的燃氣儲罐、電磁閥、控流閥及混合器，該電磁閥及控流閥均與ECU電性連接，該混合器一端與空氣相連通，混合器另一端與發(fā)動機連通設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)還包括連通設(shè)置的第一濾清器及增壓泵，該第一濾清器一端與二甲醚儲罐連通設(shè)置，增壓泵一端與流量傳感器連通設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)還包括一泄壓閥，該泄壓閥一端連通設(shè)置于第一濾清器與增壓泵之間，另一端連通設(shè)置于增壓泵與流量傳感器之間。
4.如權(quán)利要求3所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述流量傳感器與多個噴油閥之間還連通設(shè)置有一穩(wěn)壓罐。
5.如權(quán)利要求4所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述噴油閥前端設(shè)有噴油嘴，該噴油嘴尖端伸入設(shè)置于發(fā)動機內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述天然氣供氣系統(tǒng)的電磁閥與控流閥之間還依次連通設(shè)置有減壓器及第二濾清器，該電磁閥與減壓器之間設(shè)有第一壓力傳感器，該減壓器與第二濾清器之間設(shè)有第二壓力傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述天然氣供氣系統(tǒng)的混合器通過一空氣進氣道與空氣相連通，該混合器與空氣進氣道之間設(shè)有一渦輪增壓器。
8.如權(quán)利要求7所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機一端通過一排氣道與空氣相連通，該發(fā)動機與排氣道之間依次設(shè)有排氣溫度傳感器及寬域氧傳感器，該寬域氧傳感器與混合器均通過渦輪增壓器與空氣相連通。
9.如權(quán)利要求8所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器及曲軸傳感器，所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、排氣溫度傳感器、寬域氧傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器及曲軸傳感器均與ECU通信連接。
10.如權(quán)利要求9所述的二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其特征在于，所述E⑶還與一油門位置傳感器通信連接。
專利摘要本實用新型涉及發(fā)動機混合燃料控制領(lǐng)域，具體公開了一種二甲醚天然氣混燃發(fā)動機燃料供給控制系統(tǒng)，其包括ECU、發(fā)動機，以及多個噴油閥，其還包括分別與發(fā)動機連通設(shè)置的二甲醚供氣系統(tǒng)及天然氣供氣系統(tǒng)，二甲醚供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的二甲醚儲罐及流量傳感器，流量傳感器一端與ECU通信連接，流量傳感器另一端分別與多個噴油閥連通設(shè)置；天然氣供氣系統(tǒng)內(nèi)包括有連通設(shè)置的燃氣儲罐、電磁閥、控流閥及混合器，電磁閥及控流閥均與ECU電性連接，混合器一端與空氣相連通，混合器另一端與發(fā)動機連通設(shè)置。本實用新型采用二甲醚與天然氣雙燃料混燃方式，可以在保持原發(fā)動機的壓燃模式下，實現(xiàn)發(fā)動機經(jīng)濟、環(huán)保、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
文檔編號F02D19/10GK202970916SQ201220667370
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者周繼光, 鄒曉明 申請人:周繼光, 鄒曉明