[發明專利]一種缸內外冷水混合雙噴射的天然氣發動機結構

有效

• 申請號: 201711144675.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107905917B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 鄧俊;吳志軍;吳靜濤;康哲;胡宗杰;李理光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02M25/028
• 分類號: F02M25/028;F02M25/03
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 譚磊

本發明涉及一種缸內外冷水混合雙噴射的天然氣發動機結構，包括天然氣發動機機體、進氣歧管及排氣歧管、天然氣噴射器、設置在天然氣發動機機體內的火花塞、設置在天然氣發動機機體內的缸內噴水器、與缸內噴水器相連通的高壓水泵單元、設置在進氣歧管中的缸外噴水器、與缸外噴水器相連通的低壓水泵單元、分別與天然氣噴射器、火花塞、缸內噴水器、高壓水泵單元、缸外噴水器及低壓水泵單元電連接的電子控制器。與現有技術相比，本發明在缸內和進氣歧管處設置兩個噴水器，可以達到同時提高動力性、經濟性和排放特性的目的，既能提高天然氣發動機熱效率、升功率，降低氮氧化物的排放，又能有效抑制爆震。

技術領域

本發明屬于內燃機技術領域，涉及一種缸內外冷水混合雙噴射的天然氣發動機結構。

背景技術

天然氣是全球儲量最大的清潔能源，具有資源豐富，排放污染低、價格低廉等優點，被認為是一種非常具有發展前景的燃料，很多人認為是繼煤、石油之后的世界上第三大能源。近年來，隨著水力壓裂技術和水平鉆井技術的發展與成熟，可開采的天然氣儲量迅速增長，將對我國的能源發展格局產生重要影響。由于天然氣燃燒后生成的CO₂和PM很少，因此又被稱為“清潔燃料”。

對于火花點火的天然氣發動機而言，傳統的稀燃模式氣缸內的混合氣體在燃燒時釋放大量的熱量，使氣缸內的氣體溫度升高，壓強增大，混合氣體在高溫高壓且氧氣含量較濃的情況下，反應生成有害的氮氧化物(NO_x)。同時，氣缸內氣體在高溫高壓狀態下容易發生爆震，抑制了發動機的性能。因此，近階段技術路線朝向噴水技術方向發展，其特點在于利用缸內噴入的冷水吸收熱量，從而降低溫度，抑制低速大負荷時的爆震和超級爆震的產生，可以進一步提高諸如壓縮比、點火提前角在內的內燃機參數，改善熱效率。缸內噴水技術得到了學術界與工業界的廣泛關注，如德國寶馬汽車集團、德國博世集團、韓國現代汽車集團及日本豐田汽車集團在內的多家研究機構都開始對缸內噴水技術進行優化研究。但現有的天然氣發動機存在技術瓶頸，易于發生爆震和產生一定量的氮氧化物，限制了內燃機熱效率、升功率的進一步提高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種既能提高天然氣發動機熱效率、升功率，降低氮氧化物的排放，又能有效抑制爆震的缸內外冷水混合雙噴射的天然氣發動機結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種缸內外冷水混合雙噴射的天然氣發動機結構，該結構包括天然氣發動機機體、設置在天然氣發動機機體上的進氣歧管及排氣歧管、天然氣噴射器、設置在天然氣發動機機體內的火花塞、設置在天然氣發動機機體內的缸內噴水器、與缸內噴水器相連通的高壓水泵單元、設置在進氣歧管中的缸外噴水器、與缸外噴水器相連通的低壓水泵單元、分別與天然氣噴射器、火花塞、缸內噴水器、高壓水泵單元、缸外噴水器及低壓水泵單元電連接的電子控制器。

所述的低壓水泵單元包括水箱、設置在水箱中的低壓水泵、與低壓水泵相連通的低壓水軌、將低壓水軌與缸外噴水器相連通的低壓水管。

所述的缸外噴水器的進水口通過第一低壓水管與低壓水軌連接，缸外噴水器的回水口通過第二低壓水管與低壓水泵連接。

所述的低壓水泵將水壓加至0.3-1MPa再輸送至低壓水軌。

所述的高壓水泵單元包括與低壓水泵相連通的高壓水泵、與高壓水泵相連通的高壓水軌、將高壓水軌與缸內噴水器相連通的高壓水管。

所述的缸內噴水器的進水口通過第一高壓水管與高壓水軌連接，缸內噴水器的回水口通過第二高壓水管與高壓水泵連接。

所述的高壓水泵將水加壓至35MPa后再輸送至高壓水軌。

所述的天然氣噴射器包括設置在天然氣發動機機體內的缸內天然氣噴射器或設置在進氣歧管上的缸外天然氣噴射器中的一種或兩種。