本发明涉及发动机领域， 特别涉及一种双燃料柴油机燃气供气系统。 背景技术

双燃料柴油机可以实现纯柴油、柴油与燃气混 合两种工作模式，其中， 柴油与燃气混合工作模式的燃气供气方案为： 空气进入增压器→增压后的 空气进入混合器→燃气管路内的燃气进入混合 器→燃气与空气混合→燃 气混合气通过节气门控制流量→燃气混合气进 入进气管→燃气混合气进 入气缸→喷入少量柴油引燃混合气→发动机工 作。

现有的双燃料柴油机燃气供气方案的技术缺点 在于：

首先， 进柴油机前空气和燃气需要在混合器提前进行 混合， 空气和燃 气混合后再经进气管向气缸供气， 使得燃气供应响应滞后。

其次， 空气和燃气混合后再经进气管进入气缸， 燃气混合气在进入气 缸前先充满进气管， 造成气门重叠时扫气（进气门和排气门同时开 启时间 内， 进气门进入的新鲜混合气会不可避免的被直接 从排气门排出） ， 导致 燃料损失； 同时， 柴油机活塞做好功以后， 应该是从排气管排出燃烧后的 废气的， 但是由于某种故障， 排气门已经关闭， 废气无法排出， 或者说， 来不急排出废气时， 废气 "倒灌 "入充满燃气混合气的进气管内， 容易产 生回火。 发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷， 提供了一种结构紧凑合理， 燃 气供应响应速度快， 且能够避免气门重叠扫气导致燃料损失及产生 回火的双 燃料柴油机燃气供气系统。 为达到上述目的， 根据本发明提供了一种双燃料柴油机燃气供气 系统， 包括：

进气管， 布设有进气压力传感器；

泄压阻燃器， 安装在进气管的进气歧管背侧；

燃气共轨管， 固定到进气管上， 其上设置有燃气进气接头及燃气共轨管 压力传感器； 出气口设置有燃气喷射器， 所述燃气喷射器的燃气喷管伸入与 各缸对应的进气管进气歧管。

上述技术方案中， 进气管包括： 主体管及与所述主体管连通的进气歧管, 燃气共轨管通过燃气共轨管固定支架一与主体 管轴线平行布设， 燃气共轨管 固定支架一为相互垂直的折板， 折板的底板为矩形， 通过螺栓固定到主体管 的安装搭子上， 燃气共轨管通过螺栓横向固定到折板的竖板上 部； 燃气喷射 器的出气端通过软管连接燃气喷管， 燃气喷管斜插入进气歧管， 燃气喷管的 燃气喷孔位于进气歧管管腔内； 燃气喷射器与进气歧管数量一一对应， 燃气 喷射器的出气端均插装在横向布设的支撑管内 ， 支撑管固定安装在燃气共轨 管固定支架一的竖板上。

上述技术方案中， 进气管包括： 主体管及与主体管连通的进气歧管， 燃 的 盖进气道。

上述技术方案中， 燃气共轨管通过燃气共轨管固定支架二固定到 进气管 上， 燃气共轨管固定支架二为长条板状， 内段通过第一螺栓固定到进气管的 安装搭子上， 外端通过第二螺栓固定燃气共轨管。

上述技术方案中， 燃气喷射器通过燃气喷射器安装法兰固定到进 气管进 气歧管上。

上述技术方案中，燃气喷射器安装法兰与燃气 喷射器之间设置有减振垫。 上述技术方案中， 燃气喷射器安装法兰与进气管进气歧管之间设 置有 0 型密封圏。 上述技术方案中， 燃气喷孔开设在燃气喷管末端或者开设在管壁 周向。 上述技术方案中， 燃气喷孔沿所述燃气喷管的管壁周向均勾开设 。

与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果： 该双燃料柴油机燃气供气 系统结构紧凑合理， 采用燃气供气系统与进气管一体化设计， 各燃气喷管安 装在各缸对应的进气歧管上， 燃气在缸盖进气道混合， 响应速度快； 每个气 缸可以单独通过燃气喷射器， 控制燃气的开启与关闭， 进排气门同时开启的 气门重叠时间里， 关闭燃气喷射器， 消除气门重叠时间内的扫气损失； 另夕卜, 燃气喷管通过进气管并伸入到缸盖进气道，燃 气喷入进气道后直接进入气缸, 进气管内无燃气， 解决了进气管回火问题。

下面通过附图和实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与 本发明的实施例一起用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 在附图 中：

图 1为本发明实施例一的双燃料柴油机燃气供气� �统的主视结构示意 图；

图 2为本发明实施例一的双燃料柴油机燃气供气� �统的侧视结构示意 图；

图 3为本发明实施例一的双燃料柴油机燃气供气� �统的俯视结构示意 图；

图 4为本发明实施例一的双燃料柴油机燃气供气� �统的剖视结构示意 图；

图 5为本发明的双燃料柴油机燃气供气系统的 THC排放示意图； 图 6为本发明实施例二的双燃料柴油机燃气供气� �统的侧视结构示意 图； 图 7为本发明实施例二的双燃料柴油机燃气供气� �统的主视结构示意 图；

图 8为本发明实施例二的双燃料柴油机燃气供气� �统的俯视结构示意 图；

图 9为本发明实施例二的双燃料柴油机燃气供气� �统的剖视结构示意 图；

图 10为本发明实施例一的发动机各缸排温比较图� ��

图 11为本发明实施例二的发动机各缸排温比较图� ��

结合附图在其上标记以下附图标记：

1-进气管；

11-主体管；

11 1-进气管安装端法兰；

112-安装搭子；

113-进气压力传感器插口；

114-泄压阻燃器；

115-进气压力传感器；

12-进气歧管；

121-歧管安装端法兰；

2-燃气供气组件；

21-燃气共轨管；

22-燃气喷射器；

221-软管；

222-支撑管；

223-燃气喷射器安装法兰；

224-减振垫；

225-0型密封圏； 23A-燃气共轨管固定支架一;

23B-燃气共轨管固定支架二;

24-燃气进气接头；

25-燃气共轨管压力传感器；

26-燃气喷管；

261-燃气喷孔。 具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明 ， 应当理解， 此处所描 述的优选实施例仅用于说明和解释本发明， 并不用于限定本发明。

本发明的双燃料柴油机燃气供气系统结构紧凑 合理， 采用燃气供气系统 与进气管一体化设计， 各燃气喷管安装在各缸对应的进气歧管上， 燃气在缸 盖进气道混合， 燃气供应响应速度快； 每个气缸可以单独通过燃气喷射器， 控制燃气的开启与关闭， 进 气门同时开启的气门重叠时间里， 关闭燃气喷 射器， 消除气门重叠时间内的扫气损失； 另外， 燃气喷管通过进气管并伸入 到缸盖进气道， 燃气喷入进气道后直接进入气缸， 进气管内无燃气， 解决了 进气管回火问题。

实施例一：

如图 1至图 4所示， 该双燃料柴油机燃气供气系统采用燃气供气系 统与 进气管一体化设计， 能够实现柴油与燃气混合及纯柴油两种工作状 态， 其具 体结构包括： 进气管 1和布设在该进气管 1上的燃气供气组件 2。 进气管 1 的主体管进气端与增压器连接， 经增压器增压后的新鲜空气先进入进气管 1 的主体管， 然后再由与主体管连通的各个进气歧管緩沖后 ， 将空气分别导入 各个缸盖进气道， 最终进入气缸， 即进入进气管 1主体管的空气流道在进气 歧管处进行分流。 进气管 1 的进气歧管与缸盖进气道及柴油机气缸的数量 一 一对应， 燃气供气组件 2的燃气共轨管出气口数量又与进气管 1的进气歧管 一一对应， 各个燃气共轨管出气口处均设置有燃气喷射器 ， 燃气喷射器的燃 气喷管伸入与各缸对应的进气管 1的进气歧管， 当燃气供气系统开始供气时， 通过 ECU开启燃气喷射器， 燃气共轨管中保持一定稳定压力的燃气， 通过燃 气喷射器， 使一定量的燃气进入燃气喷管， 最后经过燃气喷管与进气管 1进 气歧管的空气进行混合， 进入气缸后喷入少量柴油引燃， 即可实现柴油与燃 气混合工作模式。 各燃气喷管安装在各缸对应的进气歧管上， 每个气缸可以 单独通过燃气喷射器控制燃气的开启与关闭， 进排气门同时开启的气门重叠 时间里， 单独关闭燃气喷射器， 就可以消除气门重叠时间内的扫气损失。

其中， 进气管 1包括： 横向布设的主体管 11及与主体管 11连通的进气 歧管 12 , 主体管 11 为圓柱状管件， 两端分别具有径向凸起的进气管安装端 法兰 111 , 安装端法兰的周向均布有螺栓安装孔， 主体管 11作为柴油机气缸 进气的主通道， 上游进气端与增压器连接。横向布设的主体管 11圓周侧面顶 面并排布设有安装搭子 112, 用于固定安装燃气共轨管固定支架， 并通过该 支架布设燃气供气组件 2的燃气共轨管； 安装搭子的外侧开设有进气压力传 感器插口 113 , 用于布设有进气压力传感器， 进气压力传感器是以真空管连 接进气歧管， 随着引擎不同的转速负荷， 感应主体管内的真空变化， 再从感 知器内部电阻的改变， 转换成电压信号， 在柴油与燃气混合工作状态下配合 燃气供气组件 2的燃气共轨管压力传感器监控空气压力与燃� �压力， 实现混 合工作状态的性能优化。 主体管 11圓周外侧（进气管 1的进气歧管背侧）中 部还布设有泄压阻燃器（图中未示出）， 当主体管 11内的压力达到泄压阻燃 器的开启压力时， 泄压阻燃器开启， 释放压力至进气管内压力正常， 且当主 体管 11内有火焰时， 火焰通过泄压阻燃器使得火焰被消除， 通过设置与进气 泄压熄火， 以防止混合气管炸裂。

进气歧管 12 与柴油机气缸的数量——对应， 间隔布设在圓柱状主体管

11侧向， 其进气端分别与主体管 11连通， 出气端具有矩形歧管安装端法兰 121 , 用于分别与各个气缸的缸盖进气道连接， 将进入主体管空气流道的新鲜 空气进行分流后通过各个气缸的缸盖进气道供 给气缸。进气歧管 12的侧壁开 设有燃气喷射器插入端口， 用于从底端固定燃气喷射器， 并使燃气喷射器的 燃气喷管伸入到进气歧管内部。

燃气供气组件 2具体又包括： 燃气共轨管 21及布设在燃气共轨管 21上 的燃气喷射器 22。 燃气共轨管 21作为燃气进入的主通道， 通过燃气共轨管 固定支架一 23A与主体管 11轴线平行布设， 燃气共轨管固定支架一 23A为 相互垂直的折板， 折板的底板为矩形， 通过螺栓固定到主体管 11的安装搭子 112上， 燃气共轨管 21通过螺栓横向固定到折板的竖板上部， 燃气共轨管 21 的两端分别设置有燃气进气接头 24及燃气共轨管压力传感器 25 , 燃气进气 接头 24用于与燃气管路连接， 向燃气共轨管 21 内供给燃气。 燃气共轨管压 力传感器 25 在柴油与燃气混合工作状态下配合进气压力传 感器监控空气压 力与燃气压力， 实现混合工作状态的性能优化。

燃气喷射器 22与进气歧管 12的数量一一对应， 竖直布设在燃气共轨管 21侧面， 其进气端与燃气共轨管 21的出气口连接， 出气端通过软管 221连 接有燃气喷管 26, 并通过燃气喷管 26伸入与各缸对应的进气管 1的进气歧 管， 向气缸供给燃气， 使得燃气与进气管 1进气歧管的空气进行混合， 经进 气管直接向气缸供气， 省略了进柴油机前空气和燃气需要在混合器提 前进行 混合的过程， 提高了燃气供应响应速度。 燃气喷管 26的插入口开设在进气歧 管 12与主体管 11连接处的下方， 由主体管 11斜向进气歧管 12内腔延伸， 燃气喷管 26插入该插入口 （此时软管 221环绕主体管 11布设） ， 末端伸至 进气歧管出气端即止， 使得燃气喷射器的燃气喷管出气口位于进气歧 管管腔 内， 而不伸入与进气歧管连通的各个气缸的缸盖进 气道内。 为了保持与进气 歧管 12数量一一对应的燃气喷射器 22的安装稳定性，多个燃气喷射器 22的 出气端均插装在横向布设的支撑管 222内， 支撑管 222则固定安装在燃气共 轨管固定支架一 23 A的竖板上。 燃气喷管 26的燃气喷孔（出气口） 261开设在末端， 或者开设在管壁周 向、 而将燃气喷管 26的末端封口， 当燃气喷孔 261开设在管壁周向时， 沿管 壁周向均匀布设， 数量优选为 24个， 直径为 2mm。

如图 5所示， 发动机性能试验过程， 发现该双燃料发动机的 THC (四氢 大麻酚）排放 4艮高， 在高天然气替代率的情况下尤为明显。

试验利用两种燃气喷管结构， 研究了天然气 -空气混合均勾性对 THC排 放的影响。 其中， 燃气喷管一为端面直接开口， 燃气喷管二为周向均匀开孔。 相比燃气喷管一， 燃气喷管二对应的天然气在进气道中与空气的 混合更加均 匀。试验结果表明： 两钟结构的燃气喷管，对应的 THC排放水平在低负荷下， 燃气喷管二的效果更优。

双燃料柴油机可以实现纯柴油、 柴油与燃气混合两种工作模式， 两种工 作模式的流程分别为：

柴油与燃气混合工作状态： 燃气通过管道连接到燃气进气接头 24→燃气 在燃气共轨管 21 中形成一定的稳定压力燃气→ECU控制开启燃气 喷射器 22→燃气进入燃气喷管 26→燃气从燃气喷管 26的多个燃气喷孔喷出→燃气 与进气管 1 内的空气充分混合→混合气进入气缸→喷入柴 油引燃→柴油机正 常工作。

即当燃气供气系统开始供气时， 通过 ECU开启燃气喷射器 22, 燃气共 轨管 21 中一定稳定压力的燃气， 通过燃气喷射器 22 , 使一定量的燃气进入 燃气喷管 26, 最后经过燃气喷管 26的多个燃气喷孔与空气进行混合， 进入 气缸后喷入少量柴油引燃， 实现柴油与燃气混合工作模式， 同时通过进气压 力传感器 113、 燃气共轨管压力传感器 25监控空气压力与燃气压力， 实现性 能优化。 当燃气系统停止供气， 可以正常使用纯柴油工作， 伸入进气管 1 内 的燃气喷管 26体积小， 不影响进气量， 因此燃气供气系统完全不会影响纯柴 油工作模式。

纯柴油工作状态： ECU控制关闭燃气喷射器 22→进气管 1内纯空气进入 气缸→柴油喷入气缸→柴油机正常工作。

实施例二：

在本实施例中，燃气供气组件 2的燃气喷管伸入进气歧管 12的方式与实 施例一不同， 因此， 在此主要对该不同部分进行说明， 对于上述与实施例一 相同的部分省略重复的说明， 且对与实施例一相同的部件标注相同的标号。

如图 6至图 9所示， 主体管 11圓周外侧布设有泄压阻燃器 114 (进气管 1的进气歧管背侧）和进气压力传感器 115。 燃气共轨管 21通过燃气共轨管 固定支架二 23B与主体管 11轴线平行的布设在进气歧管 12上方， 燃气共轨 管固定支架二 23B为长条板状，内段通过螺栓固定到进气管 1的安装搭子上， 外端通过螺栓与燃气共轨管 21 固定连接。 为保持燃气共轨管 21布设的稳定 性， 燃气共轨管固定支架 23为两条， 并排设置， 在外端形成两个水平燃气共 轨管固定点。

燃气共轨管 21上设置有燃气进气接头 24及燃气共轨管压力传感器 25; 燃气进气接头 24竖直布设在燃气共轨管 21—端， 用于与燃气管路连接， 向 燃气共轨管 21 内供给燃气。 燃气共轨管压力传感器 25竖直布设在燃气共轨 管 21另一端，在柴油与燃气混合工作状态下配合� ��气压力传感器监控空气压 力与燃气压力， 实现混合工作状态的性能优化。

燃气喷射器 22的进气端与燃气共轨管 21的出气口连接， 通过燃气喷射 器安装法兰 223固定到进气管 1进气歧管。 燃气喷射器安装法兰 223与燃气 喷射器 22之间设置有减振垫 224, 燃气喷射器安装法兰 223与进气管 1进气 歧管之间设置有 0型密封圏 225。 燃气喷射器 22的出气端连接有燃气喷管 26, 通过燃气喷管 26由上方竖直伸入与各缸对应的进气管 1的进气歧管， 并 使得燃气喷管 26的燃气喷孔（出气口） 261伸入与进气歧管连通的各个气缸 的缸盖进气道内向气缸供给燃气， 使得燃气与进气管 1进气歧管的空气进行 混合， 经进气管直接向气缸供气， 省略了进柴油机前空气和燃气需要在混合 器提前进行混合的过程， 提高了燃气供应响应速度。 使用一台六缸柴油机做性能试验， 发现实施例一中 （燃气喷射器的燃气 喷管出气口位于进气歧管管腔内， 而不伸入与进气歧管连通的各个气缸的缸 盖进气道内）， 发动机各缸排温相差 4艮大。 如图 10所示， 发动机运行在标定 工况,对应天然气替代率为 0、 54%和 80%时， 发动机各缸排放差异分别约为 30度、 60度和 200度。 发动机各缸排温差异在天然气替代率高时尤为 明显， 而且从第 6缸到第 1缸的各缸排温依次降低。 经分析主要原因是发动机进气 管为端面进气， 且第 6缸处于进气上游。 燃气喷射后， 天然气首先经过进气 歧管， 然后进入气道和燃烧室。 而且， 随着天然气替代率的上升， 燃气喷射 时长会超过进气门开启时长，越来越多的天然 气会停留在发动机进气歧管处。 由于空气的流动惯性， 当处于进气下游的气门开启时， 上游的天然气混合气 流向下游， 即抢气。 抢气造成第 6缸至第 1缸的天然气进气量依次减少， 引 起各缸排温依次上升， 各缸燃烧不均勾性加剧。

为避免由于抢气造成的各缸天然气进气量不均 ， 实施例二采用了将天燃 气通过燃气喷管直接引入到气道的试验方案。 图 1 1 为六缸发动机标定工况 时， 不同天然气替代率下发动机各缸排温比较图。 可见在 75%替代率下， 发 动机各缸排温差值约为 80度， 在可接受范围内。

综上， 该双燃料柴油机燃气供气系统结构紧凑合理， 采用燃气供气系统 与进气管一体化设计， 各燃气喷管安装在各缸对应的进气歧管上， 燃气在缸 盖进气道混合， 响应速度快； 每个气缸可以单独通过燃气喷射器， 控制燃气 的开启与关闭， 进排气门同时开启的气门重叠时间里， 关闭燃气喷射器， 消 除气门重叠时间内的扫气损失； 另外， 燃气喷管通过进气管并伸入到缸盖进 气道， 燃气喷入进气道后直接进入气缸， 进气管内无燃气， 解决了进气管回 火问题。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说 明， 本领域的普通技术 人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改， 或 者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的 精神和范围。