本发明涉及一种柴油发动机双燃料系统及其控制方法，包括：乳化油箱，内置搅拌装置，用于储存和搅拌乳化油；乳化油供油泵，用于为乳化油箱内的乳化油向柴油发动机供应提供动力；供油三通阀，该供油三通阀分别与柴油箱、柴油发动机和所述供油泵相通；回油三通阀，该回油三通阀分别与柴油箱、柴油发动机和所述乳化油箱连通；根据发动机状况，借助供油三通阀向发动机选择供应柴油或者乳化油；借助回油三通阀，选择控制回油回到柴油箱或者乳化油箱，防止柴油发动机的乳化油回油进入柴油箱。本发明具有能实时转换乳化油和柴油；能防止柴油发动机的乳化油回油进入柴油箱以及系统结构简单等效果。