一种用于双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统技术方案

本实用新型专利技术属于发动机燃烧技术领域，公开了一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统，主要包括试验缸高压气体燃料供给单元、高压气路检测保护单元、高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构，和发动机试验缸喷气单元；其中高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构中包括气体燃料压力调压组件，其与燃油共轨装置连通，实现了燃油压力对气体燃料压力实时传导，简化了试验缸内供气稳压调节模式。本实用新型专利技术将气体燃料压力控制与燃油控制关联，用成熟的燃油压力控制技术对气体燃料压力进行调解，灵活控制双燃料试验燃烧边界条件及喷射过程涉及的相关参数，实现了进气的压力、温度、组分的简捷控制，提高了实验效率，降低了研究成本。

A high pressure gas fuel supply system for a single cylinder engine test platform of a dual fuel engine

【技术实现步骤摘要】
一种用于双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统
本技术属于发动机燃烧
，具体涉及一种双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统。
技术介绍
在全世界范围内，能源消费持续快速增长，以石油为代表的能源危机问题日益突出。同时这些自然资源的大量使用所带来的污染物，还给大气环境和城市环境带来了巨大的生态环境问题。以柴油机为例，柴油机的排放产物以NOx和PM为主，这些有害排放物对大气环境的危害表现在形成光化学烟雾、酸雨、以及造成全球范围的温室效应。在能源、环境和(贵金属)资源的多重压力下，国际对于发动机行业的污染排放要求日益严苛，实现发动机的高效清洁燃烧成为研究焦点。而气体燃料作为一种清洁能源在能源消耗结构中占有越来越大的比重，气体燃料发动机的问世大大改善了发动机的能源消耗问题以及污染排放问题。但是据研究分析目前以气体燃料作为唯一燃料的气体发动机与传统发动机相比热效率低将近10％。而双燃料发动机的出现，在保证了与传统发动机相近的可靠性与高热效率的同时，兼顾了发动机的经济性与环保性。有试验研究证实，双燃料工况下发动机烟度基本达到了“零排放”，在重负荷附近NOx的排放比原机降低近65％。双燃料发动机的发展成为了传统发动机向气体发动机转变的过渡期技术，在未来几十年内将占据主要市场地位。对于双燃料发动机的技术研究是目前国内外科研院所，企业与高校发动机领域研究的热点。在双燃料发动机领域研究中，燃料供给系统的设计是气体燃料/柴油机双燃料发动机设计的核心。其中，气体燃料供给系统作为双燃料发动机的燃料供给系统中相当重要的一部分，在很大程度上影响着发动机的工作状态，尤其是发动机的燃烧过程。因此设计可靠、高效、智能化的气体燃料供给系统对于双燃料发动机的研究起着至关重要的基础保障作用。目前关于供给系统的研究主要在气体发动机领域，针对于柴油机改造的单缸双燃料发动机试验平台所需要的气体燃料供给系统并无涉及，双燃料单缸机试验平台所要求的气体燃料供给系统最主要的要求是保证试验过程中燃烧边界条件的稳定与控制，如果气量控制不稳定，会导致热效率变化波动大，燃烧效果分析精度差；同时，气体燃料管路作为发动机高危附属管路，在试验过程中需要保持持续的状态监控，因此对系统的灵活性、可控性、安全性和燃料供给各参数的稳定性方面都有较高要求。需要研发出一种可简便控制双燃料燃烧试验中气体燃料压力的控制方法，以解决双燃料燃烧边界条件的稳定与控制，特别是气体燃料燃烧边界条件的稳定与控制。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统。其目的是实现发动机的双燃料供给的同时，可以保证双燃料燃烧边界条件的稳定与控制，特别是气体燃料燃烧边界条件的稳定与控制，保证双燃料发动机单缸机试验平台供给系统的可靠性与安全性。本技术采用技术方案如下：一种双燃料发动机单缸机试验平台的高压试验缸气体燃料供给系统，应用于双燃料发动机单缸机试验平台中；双燃料发动机单缸机试验平台包括连接有测功机模块的多缸发动机，以及数据采集系统和发动机控制系统；所述多缸发动机的动力来源为并行安装的空气模块和燃油模块；还包括与所述多缸发动机中的一个作为试验缸的缸体连接的试验缸动力模块、与所述多缸发动机中其它的作为拖动缸的缸体相连接的拖动缸动力模块；所述拖动缸动力模块连接到所述拖动缸，包括并行安装的所述空气模块和燃油模块，即采用所述多缸发动机的动力；所述试验缸动力模块连接到所述试验缸，包括并行安装的试验缸空气模块、试验缸双燃料供给模块，为所述试验缸提供空气和燃料；其中所述试验缸双燃料供给模块包括并行安装的试验缸燃油供给模块和试验缸高压气体燃料供给模块，为所述试验缸提供所述燃料；所述试验缸燃油供给模块中包括发动机燃油共轨装置；所述试验缸高压气体燃料供给模块包括依次串接的高压气体燃料供给单元、高压气路检测保护单元、高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构、发动机试验缸喷气单元，所述发动机试验缸喷气单元连接到所述试验缸；其中，所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构连接所述发动机燃油共轨装置，接受所述发动机燃油共轨装置的实时压力传导；所述数据采集系统采集所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构的气压，传输给所述发动机控制系统，并回传所述发动机控制系统输出的定时、定量的喷气反馈控制信号给所述发动机试验缸喷气单元；所述数据采集系统采集高压气路检测保护单元中的气体参数数据，传输至所述发动机控制系统，用于判断高压试验缸气体燃料供给系统状态。所述高压气体燃料供给单元包括依次连接的高压气体燃料源、连接至所述高压气路检测保护单元的高压气体燃料调控集成装置、末端有与外界连通的排气通道的高压气体燃料排气集成装置；所述高压气体燃料排气集成装置与所述高压气体燃料调控集成装置双向连通，并连接所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构的回路。所述高压气路检测保护单元包括依次连接的气动截止阀、阻火器、气耗仪；所述数据采集系统实时检测和采集所述气耗仪中高压气体流量及消耗数据，传输给所述发动机控制系统。所述燃油/气体燃料联动控制稳压机构包括依次连接于燃油压力引入主通道上的柱塞、压缩弹簧、弹簧调节旋钮；所述燃油压力引入主通道通入来自所述燃油共轨装置的燃油；在所述燃油压力引入主通道的侧壁上位于所述柱塞工作行程起始段有气体燃料排气通道，连接至所述高压气体燃料调控集成装置；所述柱塞工作行程中间段有气体燃料进入试验缸通道，连接至所述发动机试验缸喷气单元；所述压缩弹簧的工作行程中有气体燃料入口通道，与所述气耗仪连接；所述柱塞；长度大于所述气体燃料排气通道与气体燃料进入试验缸通道水平方向的最大距离。所述发动机试验缸喷气单元为气体燃料喷射阀，由所述发动机控制系统控制所述气体燃料喷射阀开启和关闭时刻，实现对气体燃料进入所述试验缸定时、定量的控制。所述气体燃料喷射阀为电磁阀。与现有技术相比，本技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本技术中所述的双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统的气体燃料稳压单元，相比于现有的气体燃料供给系统，创造性地将燃油压力控制引入至气体压力控制过程当中，将复杂的气体燃料压力控制与简单的燃油压力控制相关联，简化了进入气缸前的气体压力控制方式；这种气体压力控制实时与燃油压力控制联动，实现了在复杂的气体燃料压力控制领域借用成熟的燃油压力控制技术。这种方式的灵活性、可靠性、稳定性都有很高的保证，进一步确保了双燃料燃烧边界条件的稳定。(2)本技术中所述的双燃料发动机单缸机试验平台的高压气体燃料供给系统采用模块化处理，实际应用中可以大幅度降低系统复杂程度，系统的维护保养十分便捷。(3)本技术涉及的气路监测与保护单元，能够通过实时监测管路气体流量进行状态判断；一旦出现异常状况，气动截止阀会立即动作切断气体往发动机的供给管路，同时阻火器可以防止管内回火向高压气体燃料段蔓延；并且气耗仪有对气体燃料供给系统管路进行气体流动状态监测的功能，同时进行气体燃料消耗记录，为试验提供气体燃料消本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统，应用于双燃料发动机单缸机试验平台中；双燃料发动机单缸机试验平台包括连接有测功机模块(5)的多缸发动机(M)，以及数据采集系统和发动机控制系统；所述多缸发动机(M)的动力来源为并行安装的空气模块(1)和燃油模块(3)；/n其特征在于：/n还包括与所述多缸发动机(M)中的一个作为试验缸的缸体连接的试验缸动力模块、与所述多缸发动机(M)中其它的作为拖动缸的缸体相连接的拖动缸动力模块；/n所述拖动缸动力模块连接到所述拖动缸，包括并行安装的所述空气模块(1)和燃油模块(3)，即采用所述多缸发动机(M)的动力；/n所述试验缸动力模块连接到所述试验缸，包括并行安装的试验缸空气模块(2)、试验缸双燃料供给模块(6)，为所述试验缸提供空气和燃料；其中所述试验缸双燃料供给模块(6)包括并行安装的试验缸燃油供给模块(4)和试验缸高压气体燃料供给模块(7)，为所述试验缸提供所述燃料；所述试验缸燃油供给模块(4)中包括发动机燃油共轨装置(402)；所述试验缸高压气体燃料供给模块(7)包括依次串接的高压气体燃料供给单元(701)、高压气路检测保护单元(702)、高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)、发动机试验缸喷气单元(704)，所述发动机试验缸喷气单元(704)连接到所述试验缸；其中，所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)连接所述发动机燃油共轨装置(402)，接受所述发动机燃油共轨装置(402)的实时压力传导；所述数据采集系统采集所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)的气压，传输给所述发动机控制系统，并回传所述发动机控制系统输出的定时、定量的喷气反馈控制信号给所述发动机试验缸喷气单元(704)；所述数据采集系统采集高压气路检测保护单元(702)中的气体参数数据，传输至所述发动机控制系统，用于判断高压试验缸气体燃料供给系统状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统，应用于双燃料发动机单缸机试验平台中；双燃料发动机单缸机试验平台包括连接有测功机模块(5)的多缸发动机(M)，以及数据采集系统和发动机控制系统；所述多缸发动机(M)的动力来源为并行安装的空气模块(1)和燃油模块(3)；
其特征在于：
还包括与所述多缸发动机(M)中的一个作为试验缸的缸体连接的试验缸动力模块、与所述多缸发动机(M)中其它的作为拖动缸的缸体相连接的拖动缸动力模块；
所述拖动缸动力模块连接到所述拖动缸，包括并行安装的所述空气模块(1)和燃油模块(3)，即采用所述多缸发动机(M)的动力；
所述试验缸动力模块连接到所述试验缸，包括并行安装的试验缸空气模块(2)、试验缸双燃料供给模块(6)，为所述试验缸提供空气和燃料；其中所述试验缸双燃料供给模块(6)包括并行安装的试验缸燃油供给模块(4)和试验缸高压气体燃料供给模块(7)，为所述试验缸提供所述燃料；所述试验缸燃油供给模块(4)中包括发动机燃油共轨装置(402)；所述试验缸高压气体燃料供给模块(7)包括依次串接的高压气体燃料供给单元(701)、高压气路检测保护单元(702)、高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)、发动机试验缸喷气单元(704)，所述发动机试验缸喷气单元(704)连接到所述试验缸；其中，所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)连接所述发动机燃油共轨装置(402)，接受所述发动机燃油共轨装置(402)的实时压力传导；所述数据采集系统采集所述高压燃油/气体燃料联动控制稳压机构(703)的气压，传输给所述发动机控制系统，并回传所述发动机控制系统输出的定时、定量的喷气反馈控制信号给所述发动机试验缸喷气单元(704)；所述数据采集系统采集高压气路检测保护单元(702)中的气体参数数据，传输至所述发动机控制系统，用于判断高压试验缸气体燃料供给系统状态。


2.根据权利要求1所述的双燃料发动机单缸机试验平台高压气体燃料供给系统，其特征在于：所述高压气体燃料供给单元(701)包括依次连接的高压气体燃料源(7011)、连...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏万华，刘亚龙，邬斌扬，毋波，王聪，刘一泽，张志强，邱俊松，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12