[實用新型]一種發動機燃氣供給系統

有效

• 申請號: 201520550879.7
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN204851477U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 高秀;陳文;李昕
• 申請（專利權）人: 山東中拓新能源有限公司
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于燃氣發動機技術領域，具體涉及一種發動機燃氣供給系統。

背景技術

燃氣發動機是可燃氣體通過燃氣供給系統進入發動機氣缸，由火花塞點燃，燃燒產生熱能推動活塞運行實現做功的一種內燃動力裝置。可燃氣體與其燃燒所需的空氣混合形成可燃混合氣的結構方式稱為燃氣供氣型式，基本可分為外混式和內混式兩種類型。

外混式指可燃氣體在空氣進氣系統管道內經由氣體混合器與空氣混合，形成可燃混合氣后進入進氣管送入氣缸內進行燃燒做功的形式。外混式供氣型式可保持氣體混合均勻，使發動機平穩運行。但由于該系統工作時進氣管內始終充滿可燃混合氣，所以存在以下問題：

(1)排氣溫度高氣門重疊期間，部分可燃的混合氣排入排氣管中燃燒造成排氣溫度高，同時，排氣溫度高使灼熱點增多，增大了爆燃幾率，限制了功率的進一步提高。

(2)排氣門磨損大及火花塞壽命短由于外混式缸蓋、活塞、拍氣門和火花塞等處承受熱負荷，且溫度高，降低了這些零部件的耐磨性和壽命。

(3)易回火放炮進氣管中始終充滿著可燃混合氣，當進氣門因磨損而關閉不嚴或因積炭堆積過多形成灼熱點時，都會引起回火放炮的發生，易造成對設備甚至是操作人員人身的安全隱患。

內混式是指將可燃氣體直接送入氣缸蓋進氣道內與空氣在進氣門附近混合，進氣門打開后可燃混合氣進入燃燒室內進行燃燒的形式。對于內混式燃氣供給系統來說，空氣與可燃氣體分別進入燃燒室，因而可采用較大的氣門重疊角，實現較理想的掃氣過程，有效地降低熱負荷；可燃混合氣只存在于進氣門和氣缸內，從而有效杜絕了回火放炮現象，工作安全可靠。

根據燃氣進氣控制系統不同燃氣供給系統類型又分為機械式和電控式兩種。專利CN1699730A《一種燃氣內燃機空氣與燃氣在缸內混合燃燒的方法》采用機械式控制，在進氣道內設置凸輪軸等小氣門配氣機構，燃氣經燃氣總管、燃氣支管、各缸的小氣門配氣機構和燃氣噴射管送至各氣缸的進氣門口與空氣一起進入氣缸內混合經火花塞點火燃燒。該方式存在如下問題：發動機配有主配氣系統和與缸數相同的小配氣機構，增加了大量傳動部件，設備制造成本大幅增加，同時增大了發動機的故障率。

電控式內混供氣原理與目前汽車所用的電子噴射發動機相類似，燃氣與空氣噴射到進氣道進氣門附近，各氣體的噴射時間和噴射量由進氣道上的電磁噴射閥控制。

電磁閥對使用環境要求較高，如要求氣體干燥、潔凈，周圍干擾信號相對較弱等。而實際使用過程中，由于氣體中含有相當量的水汽、焦油、固含物等雜質，周圍環境干擾信號強等問題的存在，使得電磁閥的控制穩定性差，甚至造成電噴閥不斷損壞不斷更換疲于應付的局面，嚴重影響發動的使用效率。

前述燃氣發動機多用于甲烷含量較高的天然氣、煤層氣等，而對于高含氫氣體(如焦爐煤氣、煉化尾氣等)發電技術研究起步較晚，規模較小。

高含氫氣體與天然氣的燃燒性質有較大的差別。氫氣與空氣混合，火焰傳播速度比甲烷與空氣混合物快很多，甲烷的最大火焰傳播速度是37.3cm/s，氫氣的最大火焰傳播速度是291～310cm/s，其點火能量僅為15.1～20.0μJ，而一般火化塞的點火能量不低于50mJ，點火持續時間不低于0.5ms，點火能量比氫氣大3300倍以上。因此，點火后，氫氣立即燃燒。高含氫氣體的燃燒持續時間短，點火時幾乎沒有滯燃期。另外著火濃度極限(體積百分數)范圍為4.2％-74.2％，是甲烷的3倍。這些性質決定了高含氫氣體燃料的易燃易爆性。普通燃氣發動機對高含氧氣體燃料的適應性較差，進氣管回火、排氣管放炮等問題非常嚴重。特別是大功率發動機，如果沒有有效的技術手段，安全問題非常突出。

勝利油田勝動機械曾采用電噴內混法對高含氫煤氣進行發電試驗，有效避免放炮現象，但由于電噴閥使用壽命短、數量多，電噴閥消耗量大，運行費用高。改為電控外混后，仍存在控制繁瑣等問題。

發明內容

為適合當前該領域的發展需求，彌補現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種適用于以燃氣，尤其是高含氫氣體為燃料的缸內直噴混合進氣發動機燃氣供給系統。