[發(fā)明專利]汽油天然氣雙燃料雙噴式發(fā)動(dòng)機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510119782.5
• 申請日: 2015-03-18
• 公開（公告）號: CN104806352A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂興才;錢勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: F02B69/04
• 分類號: F02B69/04;F02B75/10;F02D15/00;F02D19/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及一種可以在一個(gè)循環(huán)內(nèi)順序噴射兩種燃料的汽油天然氣雙燃料雙噴式發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的汽油機(jī)采用氣口噴射均質(zhì)充量(或者直噴分層混合氣)、低壓縮比、火花點(diǎn)燃、部分負(fù)荷下節(jié)氣門節(jié)流損失大，由于存在火焰?zhèn)鞑ザ沟没鹧媲颁h產(chǎn)生較多的氮氧化物。汽油機(jī)具有熱效率低、一氧化碳和碳?xì)渑欧鸥叩奶攸c(diǎn)。但是，由于汽油機(jī)大部分工況運(yùn)行在化學(xué)計(jì)量比條件下，采用三元催化可以得到很低的排放水平。因此，針對汽油機(jī)的主要問題是如何改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率。目前的措施主要有缸內(nèi)直噴技術(shù)和均質(zhì)壓燃技術(shù)、燃料替代技術(shù)。汽油直噴后面臨的主要問題是顆粒排放顯著上升，無法滿足未來極其嚴(yán)格的微粒質(zhì)量濃度和數(shù)量濃度的要求。而且隨著缸內(nèi)直噴汽油機(jī)小型強(qiáng)化的發(fā)展，超級爆震成為制約動(dòng)力性提升的重要障礙。而汽油均質(zhì)壓燃也面臨著火時(shí)刻控制、均質(zhì)混合氣形成、負(fù)荷范圍拓展等難題。此外，汽油機(jī)還面臨較低壓縮比和較大的泵氣損失而使得熱效率不高的問題。目前，天然氣已經(jīng)成為汽油/柴油的一種主要替代燃料。但是對于傳統(tǒng)汽油機(jī)改成的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，存在壓縮比過低、燃燒速率太慢、未燃甲烷排放過高等難題。因此，如何優(yōu)化利用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)使得內(nèi)燃機(jī)機(jī)更加高效清潔是本領(lǐng)域急待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述技術(shù)的不足，提供一種汽油天然氣雙燃料雙噴式發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)一方面可以同時(shí)使用汽油和天然氣，并且在一個(gè)循環(huán)內(nèi)順序噴射兩種燃料，另外發(fā)動(dòng)機(jī)可以采用高壓縮比(壓縮比可以高達(dá)10～15)和三元催化后處理裝置，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高熱效率和低排放的目的。迄今為止，國內(nèi)外尚未提出在一個(gè)循環(huán)內(nèi)先后順序噴射天然氣、汽油，通過火花塞點(diǎn)燃著火與燃燒控制的發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一種全新的燃燒方式。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括汽油油箱、冷卻水溫度傳感器、爆震傳感器、空氣質(zhì)量流量傳感器、進(jìn)氣管、電子節(jié)氣門、火花塞、電控汽油噴油器、排氣管、微粒捕集器、三元催化轉(zhuǎn)化器、汽油高壓油管、汽油高壓油軌、汽油高壓油泵、汽油回油管、汽油濾清器、空燃比傳感器、進(jìn)氣溫度壓力傳感器、天然氣儲氣罐、天然氣高壓截止閥、天然氣減壓閥、天然氣低壓截止閥、天然氣噴軌、電子控制單元、天然氣管路、電控天然氣噴油器,冷卻水溫度傳感器、爆震傳感器分別布置在發(fā)動(dòng)機(jī)本體上，空氣質(zhì)量流量傳感器、電子節(jié)氣門、進(jìn)氣溫度壓力傳感器分別布置在進(jìn)氣管上，火花塞、電控汽油噴油器布置在缸蓋上，微粒捕集器、三元催化轉(zhuǎn)化器、空燃比傳感器分別布置在排氣管上，汽油濾清器、汽油高壓油泵串接在汽油油箱、汽油高壓油軌之間的供油管路上，汽油回油管布置在汽油高壓油軌、汽油油箱之間，汽油高壓油軌通過汽油高壓油管與電控汽油噴油器相連接，天然氣高壓截止閥、天然氣減壓閥、天然氣低壓截止閥依次串接在天然氣儲氣罐、天然氣噴軌之間的供氣管路上，電控天然氣噴油器布置在電子節(jié)氣門后的進(jìn)氣管上，天然氣噴軌通過天然氣管路與電控天然氣噴油器相連接；電子控制單元的輸入端與各傳感器相連并接收轉(zhuǎn)速信號、曲軸轉(zhuǎn)角信號、冷卻水溫度信號、爆震傳感器信號、電子節(jié)氣門位置信號、進(jìn)氣壓力溫度信號、空氣質(zhì)量流量傳感器信號、汽油油泵信號、汽油油軌壓力溫度信號、天然氣軌壓力溫度信號、空燃比傳感器信號；電子控制單元內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的點(diǎn)火控制曲線圖，其輸出端分別與天然氣高壓截止閥、天然氣低壓截止閥、電控天然氣噴油器、電控汽油噴油器、火花塞、微粒捕集器相連接。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明中電控天然氣噴油器、電控汽油噴油器的個(gè)數(shù)均與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相同，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為10至15；在起動(dòng)、暖機(jī)和怠速運(yùn)行工況采用缸內(nèi)直噴汽油、進(jìn)氣管路不噴天然氣的方式，隨著負(fù)荷的增大，氣口噴射天然氣量逐漸增大，缸內(nèi)直噴汽油量逐漸減小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果為：本發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、暖機(jī)和怠速階段采用缸內(nèi)直噴汽油火花塞點(diǎn)燃的方式，這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)有更好的冷啟動(dòng)性能；發(fā)動(dòng)機(jī)從小負(fù)荷到全負(fù)荷的工作循環(huán)內(nèi)，逐漸增大氣口噴射天然氣量，HC和顆粒物排放會降低；利用天然氣較高的辛烷值，發(fā)動(dòng)機(jī)可采用較高的壓縮比，發(fā)動(dòng)機(jī)整體熱效率會提高；利用微粒捕集器捕集燃燒產(chǎn)生的微量碳煙，利用三元催化轉(zhuǎn)化器對燃燒生成的氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)溥M(jìn)行轉(zhuǎn)化，由于反應(yīng)發(fā)生在計(jì)量比條件下，因此具有較高的轉(zhuǎn)化效率；可以顯著節(jié)約石油資源；結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟，開發(fā)成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；