本发明属于多燃料发动机控制，具体涉及一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统。
背景技术：
1、氨的能量密度大(是液氢的1.5倍)、易液化(常温下0.9mpa)、易存储和运输(普通液化钢瓶即可)，同时氨完全燃烧后产生氮气和水，属于零碳燃料，氨作为发动机替代燃料有着巨大潜力，对实现碳中和有着重要的意义。
2、由于氨的诸多优势，近年来氨发动机成为近年来的研究热点。由于氨的自燃温度高、点火能量大，燃烧速度慢，因此纯氨发动机难于着火燃烧，研究表明，纯氨点燃需要点火能量是汽油机的57倍，压燃则需要压缩比大于35，这两个条件以目前的技术和条件均达不到。因此，纯氨发动机不能着火，需采用高活性燃料引燃，如柴油、汽油、二甲醚、氢气等。
3、目前的氨发动机技术主要包括氨氢融合技术和氨柴双燃料发动机技术。氨氢融合技术是将氨气裂解成氢气，通过氢气的高活性引燃氨气，提高燃烧效率。然而，氨的裂解技术难度大、成本高以及氨裂解氢的速度慢等挑战。而柴油机具有高功率密度，采用柴油作为氨的引燃剂，对发动机改动较小，相对容易实现，并且能够安全高效地运行。
4、由于氨的存储都是基于液态存储，液氨自然气化速度慢，难以实现氨柴发动机高替代率、高负荷燃烧。因此需要提高氨的气化速度，解决氨柴发动机燃料供给问题。
5、目前的氨柴发动机研究处于起步阶段，关于氨燃料的具体供给与喷射方式尚不明确，大部分研究表明，氨燃料是通过液氨罐出口经过减压阀后在进气管加装阀门来控制氨气喷射。但是该供给方式局限于发动机短时间运行，长时间运行则氨的供应不足。有研究表明，长时间运行时需要停机等待液氨气化。也有研究表明，氨柴双燃料模式下，在氨气供应不足时，发动机则采用纯柴油模式，等氨气的压力提升后再喷射氨，这样的方式导致氨的替代率极低，氨的燃烧受限。
技术实现思路
1、本发明意在提供一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，以解决氨柴双燃料发动机燃料高替代率、高负荷燃烧工况下持续安全地氨柴双燃料的供给和控制问题。
2、为了达到上述目的，本发明的方案为：一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，包括供给系统、喷射系统和控制系统：
3、供给系统，包括柴油供给系统和氨气供给系统，氨气供给系统包括液氨储存装置、气化装置和减压阀，由导热材料制成，气化装置包覆在液氨储存装置外，气化装置用于对储氨装置进行加热；
4、喷射系统，包括氨气共轨、柴油共轨、柴油喷嘴和用于安装在发动机进气道的氨气喷嘴，氨气喷嘴安装在氨气共轨上，氨气共轨通过减压阀与液氨储存装置的出气口连接，柴油喷嘴安装在柴油共轨上；
5、控制系统，包括ecu、设置在氨气共轨上的第一压力传感器、设置在柴油共轨上的第二压力传感器、设置在氨气喷嘴上的氨气喷嘴电磁阀和设置在柴油喷嘴上的柴油喷嘴电磁阀，控制系统的控制策略为：
6、ecu根据发动机的功率需求，解算出氨气体积气量和柴油体积油量，ecu结合第一压力传感器所获取的实际氨气轨压插值氨气喷气脉宽map得到氨气喷嘴电磁阀的打开时间t1，ecu结合第二压力传感器所获取的实际柴油轨压插值柴油喷油脉宽map得到柴油喷嘴电磁阀的打开时间t2，在t2时段内ecu通过控制柴油喷嘴的主喷、预喷、后喷三个阶段的喷油map来将目标总柴油体积油量在当前轨压下喷入气缸中，其中t1的起始时刻至少在发动机到达上止点前360°曲轴转角之前。
7、本方案的工作原理及有益效果在于：
8、通过气化装置热传导式热传递，高效地促使液氨快速气化，满足氨柴双燃料发动机高替代率、高负荷燃烧，解决氨柴发动机的氨气供给问题。
9、并且，氨气喷射量是ecu通过控制map来控制氨气喷嘴电磁阀的通电时间，以实现不同工况下的喷射量控制。柴油喷射量是ecu通过控制主喷、预喷、后喷map来控制柴油喷嘴电磁阀的通电时间，以实现多次喷射的油量控制。氨气与柴油采用双燃料ecu集成控制，可以实现氨气-柴油喷射时刻的精准配合，以实现高效燃烧。
10、通过将氨气喷嘴设置在进气道，氨气与进气预混合，混合更充分。t1的起始时刻至少在发动机到达上止点前360度曲轴转角之前，能够进一步保障氨柴混合充分，保障氨柴充分燃烧从而进一步保障高替代率、高负荷燃烧。
11、可选地，气化装置包括水浴式气化结构，水浴式气化结构包括循环水箱、冷却水箱和水泵，液氨储存装置设置在循环水箱内，循环水箱与液氨储存装置之间存在间隙；循环水箱上设有循环水进水口和循环水出水口，水泵的进水口连通发动机出水口，水泵的出水口的连接有流量控制阀，流量控制阀的出水口连通循环水进水口，流量控制阀的溢流口连通冷却水箱，循环水出水口连通冷却水箱的进水口，冷却水箱的出水口连通发动机进水口。利用发动机排出的热水的热量实现液氨的气化，并且通过流量控制阀控制循环水箱内的温度，从而控制液氨气化速度，进而控制氨气压力。纯柴油模式下，关闭流量控制阀即可停止液氨气化。
12、可选地，气化装置包括电热毯式气化结构，包括包裹在液氨储存装置外侧的电加热毯，电加热毯的加热功率由功率控制器控制。
13、可选地，氨气喷嘴包括氨气喷嘴控制阀、喷嘴底座、卡扣、o型密封圈，卡扣用于将氨气喷嘴卡扣连接在氨气共轨上，喷嘴底座用于安装在发动机的进气歧管上，喷嘴控制阀两端分别连通氨气共轨和喷嘴底座，o型密封圈安装在喷嘴控制阀与氨气共轨和喷嘴底座的连接处。
14、可选地，供给系统还包括稳压罐，稳压罐设置在液氨储存装置和减压阀之间。
15、可选地，液氨储存装置上还安装有第三压力传感器和温度传感器，第三压力传感器和温度传感器与ecu信号连接。用于监测液氨储存装置内的压力和温度，同时用于判断液氨的容量。
16、可选地，还包括控温系统，控温系统设置在液氨储存装置与气化装之间，控温系统包括滑移层和贴附层，滑移层和贴附层均由气凝胶制成，贴附层用于贴附在液氨储存装置的外侧，滑移层滑动连接在贴附层远离液氨储存装置的一侧，滑移层一侧设有用于驱动滑移层相对于贴附层往复运动的驱动机构，滑移层上阵列有若干第一导热体，第一导热体贯穿滑移层，贴附层上阵列有若干第二导热体，第二导热体贯穿贴附层，相邻第一导热体之间的间距不小于第二导热体的宽度。气化装置的温度通常都在50℃～110℃之间，在整个温度范围内液氨的气化速率较快，不管是水浴式气化结构还是电热毯式气化结构，由于其余热量较多，在液氨储存装置压力过高需要紧急停止气化时，气化装置的余热还能继续缓慢放热，例如温度只能缓慢地从90℃讲到25℃，温度徐降带来的问题是可能出现压力过载的危险情况。通过本控温系统，可利用气凝胶隔热，利用滑移层相对于贴附层的移动，仅通过让第一导热体与第二导热体接触来实现热量传递，从而可迅速切断热量传递，可迅速大幅降温，避免了紧急停止气化时可能出现的压力过载的情况。而且，可以通过驱动机构控制滑移层的位移量来控制第一导热体与第二导热体的接触面积：热传导定律：q＝-ka(dt/dx)(其中q表示单位时间内通过物体的热量，k是热导率，a是热传导面积，dt/dx是温度梯度)，从而精准控制导热的热量，继而实现液氨气化速率的精准可控。再者，当出现车辆着火、气化装置失控等导致液氨储存装置外温度急剧升高时，可通过驱动机构让第一导热体与第二导热体相互完全错开，并且利用气凝胶隔热的特性，阻隔热量从气化机构向液氨储存装置传递，从而有效保护液氨储存装置，避免其发生爆炸。
17、可选地，第一导热体在往复运动方向上等间距设置，第二导热体与第一导热体间隔设置时，第二导热体与第一导热体在往复运动方向上的间距逐渐变化。不管是水浴式气化结构还是电热毯式气化结构，液氨储存装置的整个侧壁都参与液氨的气化，气化时沸腾通常比较剧烈，产生相对较高的噪音和震动，而由于氨气的消耗相对于气化反应速率低很多，因此气化是间歇性地，液氨储存装置和气化装置都容易产生反复的温度冲击，产生疲劳，影响使用寿命。而采用方案，随着驱动机构的驱动可仅让部分第一导热体与第二导热体贴触，而且还可控制导热体的接触面积，使得液氨储存装置局部被传热，从而仅在较小的范围发生液氨气化，使得氨气的消耗与气化反应速率协调一致，大幅降低了噪音和震动的同时，还大幅降低了温度冲击频次，大幅延长液氨储存装置和气化装置的使用寿命。
1.一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：包括供给系统、喷射系统和控制系统：
2.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：气化装置包括水浴式气化结构，水浴式气化结构包括循环水箱、冷却水箱和水泵，液氨储存装置设置在循环水箱内，循环水箱与液氨储存装置之间存在间隙；循环水箱上设有循环水进水口和循环水出水口，水泵的进水口连通发动机出水口，水泵的出水口的连接有流量控制阀，流量控制阀的出水口连通循环水进水口，流量控制阀的溢流口连通冷却水箱，循环水出水口连通冷却水箱的进水口，冷却水箱的出水口连通发动机进水口。
3.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：气化装置包括电热毯式气化结构，包括包裹在液氨储存装置外侧的电加热毯，电加热毯的加热功率由功率控制器控制。
4.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：氨气喷嘴包括氨气喷嘴控制阀、喷嘴底座、卡扣、o型密封圈，卡扣用于将氨气喷嘴卡扣连接在氨气共轨上，喷嘴底座用于安装在发动机的进气歧管上，喷嘴控制阀两端分别连通氨气共轨和喷嘴底座，o型密封圈安装在喷嘴控制阀与氨气共轨和喷嘴底座的连接处。
5.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：供给系统还包括稳压罐，稳压罐设置在液氨储存装置和减压阀之间。
6.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：液氨储存装置上还安装有第三压力传感器和温度传感器，第三压力传感器和温度传感器与ecu信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：还包括控温系统，控温系统设置在液氨储存装置与气化装之间，控温系统包括滑移层和贴附层，滑移层和贴附层均由气凝胶制成，贴附层用于贴附在液氨储存装置的外侧，滑移层滑动连接在贴附层远离液氨储存装置的一侧，滑移层一侧设有用于驱动滑移层相对于贴附层往复运动的驱动机构，滑移层上阵列有若干第一导热体，第一导热体贯穿滑移层，贴附层上阵列有若干第二导热体，第二导热体贯穿贴附层，相邻第一导热体之间的间距不小于第二导热体的宽度。
8.根据权利要求7所述的一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统，其特征在于：第二导热体与第一导热体间隔设置时，第二导热体与第一导热体在往复运动方向上的间距逐渐变化。
