[實用新型]缸內直噴燃氣發動機

無效

• 申請號: 200820144696.5
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN201314256Y
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 胡春明;劉娜;李偉;趙文峰;鄭振鑫
• 申請（專利權）人: 天津內燃機研究所
• 主分類號: F02B43/00
• 分類號: F02B43/00;F02M21/02;F02B23/10;F02D43/04;F01N3/20
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司
• 代理人: 常靜彬

技術領域

本實用新型涉及發動機的技術領域，特別是一種使用壓縮天然氣作為燃料，在不同的工況下實現不同的噴射及燃燒方式，從而在確保發動機穩定功率輸出的同時極大降低尾氣排放對環境污染的缸內直噴燃氣發動機。

背景技術

發動機是提供動力的裝置，其作用是使供入其中的燃料燃燒所產生的化學能轉化為機械能從而產生動力。發動機按使用的燃料分為燃油發動機和燃氣發動機。

如今如何合理使用不可再生能源和環境保護已成為社會發展中不可或缺的一部分。燃油發動機在提供動力的過程中大量消耗石油產品，同時發動機排放的廢氣中含有的有害成分，是城市大氣污染的主要來源之一，其中主要的有害成分是一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、顆粒物質(PM)以及碳煙等。世界各國為了減少發動機尾氣中有害物質對大氣的污染，都制定了嚴格的排放法規。和燃油發動機所采用的燃料相比較，使用天然氣作為燃料可以大量地降低發動機廢氣中的各種有害成分。

現有技術的燃氣發動機在使用壓縮天然氣作為燃料時，主要采用進氣道噴射方式，但由于氣體燃料會占用一部分進氣管容積(液體燃料所占容積很小，幾乎可以忽略不計)，導致發動機充氣效率下降，直接影響到發動機的動力性。采用進氣道噴射方式的汽車在改用天然氣后功率往往會下降10％～20％左右，導致爬坡沒勁、加速響應慢等現象。與進氣道噴射方式相比，燃氣發動機采用缸內直噴技術后，可以達到提高發動機的充氣效率及恢復功率的目的。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種使用壓縮天然氣作為燃料，在不同的工況下實現不同的噴射及燃燒方式，從而在確保發動機穩定輸出功率的同時極大降低尾氣排放對環境污染的缸內直噴燃氣發動機。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

本實用新型的缸內直噴燃氣發動機，工作時采用氣體燃料，發動機采用的燃料為壓縮天然氣；其部件主要包括：燃料供給裝置，為發動機提供壓縮天然氣，以保證發動機在不同工況下都能獲得所需要的天然氣；燃料噴射裝置，與燃料供給裝置相連接，采用缸內直噴，通過多種不同的噴射方式為不同工況下的發動機提供相應的天然氣與空氣的混合氣；燃燒裝置，主要由燃燒室和火花塞構成，點燃混合氣并容納燃料燃燒，從而產生能量推動活塞為發動機的運轉提供動力；高能點火裝置，為燃燒裝置中的火花塞提供高壓脈沖，產生電火花，并在各種工況和使用條件下都能在適當的時刻產生足夠的火花能量以保證可靠而準確地點火；電子控制裝置ECU，實時接受發動機各個傳感器和其他裝置輸入的信息，經過處理后控制發動機各個執行器工作；尾氣處理裝置，通過催化劑及其載體降低發動機排出廢氣中的有害成分。

本實用新型還可以采用如下技術措施：

所述的燃料供給裝置包括：鋼瓶，用來儲存壓縮天然氣；手動截止閥，通過手動操作實現壓縮天然氣的供給和中斷；精過濾器，過濾出天然氣中的固體細粒；開關電磁閥，控制燃料供給通路的打開和關斷；壓力表，監測鋼瓶中壓縮天然氣的儲量；壓力傳感器，監測供氣管內天然氣壓力的變化；減壓調節器，將天然氣從鋼瓶內的壓力減小到噴氣閥的噴射壓力，并且壓力可調。

所述的燃料噴射裝置是通過高響應的電控噴氣閥將天然氣直接噴射到發動機氣缸內；噴氣閥將圓錐形的天然氣束直接噴向火花塞，并在火花塞周圍形成均勻的混合氣。

在燃氣發動機缸頭上，火花塞與噴氣閥相對于發動機中心軸采用非對稱設置，噴氣閥安裝在進氣門附近，而火花塞靠近排氣門處安裝，噴氣閥正對著火花塞，從噴氣閥中噴出的圓錐形燃氣束直接噴向火花塞方向。

在中小負荷工況時，采用多次脈沖噴射，即在發動機的進氣行程中，噴氣閥先將一部分天然氣分幾次噴入氣缸內，首先在氣缸內形成稀薄的均質混合氣，在發動機的壓縮行程中，當活塞接近上止點時，噴氣閥向氣缸內噴入另一部分天然氣，從而在火花塞周圍形成少量濃度較高的可燃混合氣，而在遠離火花塞的區域形成稀薄的可燃混合氣，在氣缸內部的可燃混合氣形成分層的空燃比區域，當火花塞點火時，首先在火花塞周圍的濃混合氣區域形成較強的火焰，然后迅速傳播到稀薄混合氣區域，實現分層稀薄燃燒。

在高負荷工況時，采用單次脈沖噴射，即在進氣行程中向氣缸內噴入天然氣，使天然氣在進氣流動和缸內氣流運動的作用下與空氣均勻混合，形成均質可燃混合氣，從而實現均質燃燒。

本實用新型具有的優點和積極效果是：