專利名稱：一種高壓縮比的甲醇發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發(fā)動機，具體地說涉及一種高壓縮比的甲醇發(fā)動機，其是在柴油 發(fā)動機基礎上改造成點燃式甲醇發(fā)動機，其保留了壓燃式發(fā)動機高壓縮比的特性，屬內(nèi)燃 機技術領域。
背景技術：
國內(nèi)甲醇汽車研發(fā)始于二十世紀七十年代末，山西省通過近30年的研發(fā)示范，推 廣甲醇燃料工作已從“試驗示范階段”進入到“產(chǎn)業(yè)化推廣階段”。從燃料持續(xù)供應、燃油經(jīng) 濟性、安全性、環(huán)保性、輸配系統(tǒng)、技術可靠性等方面綜合比較，業(yè)內(nèi)人士普遍認為煤制甲醇 是極具前途的替代燃料，實踐也證明，它是最符合中國國情、能夠?qū)嵭幸?guī)?；行娲那?潔能源，是我國能源與汽車工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的客觀要求和必然趨勢。目前，國內(nèi)外甲醇發(fā)動機的開發(fā)應用大部分在中小型汽油機基礎上改進完成，而 汽油機的壓縮比大都在8 11范圍內(nèi)，多數(shù)裝配在轎車及微型、中型客車上，致使以汽油機 為基礎的甲醇發(fā)動機的使用范圍沒有覆蓋中、重型以上車輛，至今尚無貨車用甲醇發(fā)動機 產(chǎn)品，不利于甲醇汽車的整體推進和發(fā)展。因此，自20世紀80年代以來，國內(nèi)外在高壓縮 比壓燃式柴油機上使用醇醚替代燃料進行了大量的研究，主要有以下幾個方面(1)利用熱面助燃法在柴油發(fā)動機上實現(xiàn)純甲醇壓燃燃燒德國和我國的某些大學、美國底特律柴油機公司、德國大眾汽車公司等機構對此 進行了研究，研究中發(fā)現(xiàn)該技術需要特殊設計的電熱塞，以保證發(fā)動機有合適的壽命。但該 技術十分復雜，在現(xiàn)有柴油機上應用難度較大。(2)甲醇中加入4-5%的著火改善劑直接在柴油發(fā)動機上壓燃燃燒該技術由南非及聯(lián)邦德國在6缸非增壓直噴柴油機上試驗，國內(nèi)也做過類似試 驗，但由于著火改善劑成本太高以及燃料噴射系統(tǒng)磨損等原因，尚未能實用。(3)甲醇和柴油的乳化油壓燃燃燒本技術國內(nèi)外研究較多，由于甲醇和柴油的性質(zhì)相差較大，乳化油不穩(wěn)定等問題 未能解決，因此，該技術只停留在研究水平。(4)柴油引燃進氣吸入甲醇的壓燃技術該技術上世紀80年代某大學進行了較為詳細的研究，但由于存在甲醇摻燒替代 率低和甲醇噴射與高壓油泵的泵油控制技術等問題，未能進行實際運用。總之，就目前來講，利用柴油機壓燃甲醇燃料的技術尚不成熟。實驗證明，壓縮比 高時，甲醇的熱效率好，因此，有必要提供一種由柴油發(fā)動機而形成的高壓縮比的甲醇發(fā)動 機。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是在原柴油發(fā)動機的基礎上，通過改變發(fā)動機的點火方式即由 壓燃式改為點燃式，實現(xiàn)了更好地發(fā)揮甲醇燃料特性的高壓縮比的甲醇發(fā)動機。[0014]本實用新型的技術方案是這樣的一種高壓縮比的甲醇發(fā)動機，該發(fā)動機是由柴油發(fā)動機改裝而成，包括柴油機缸蓋1、氣缸套、位于氣缸套內(nèi)的活塞、與所述活塞連接的連 桿以及通過所述連桿與活塞連接的曲軸、進氣歧管、飛輪盤以及飛輪殼；其特征在于在柴 油噴油器安裝孔7位置上設置火花塞安裝孔7#，將火花塞安裝在火花塞安裝孔7#內(nèi)；在所 述柴油機缸蓋1上設有甲醇燃料噴油器安裝孔10，其內(nèi)安裝有甲醇燃料噴油器；在所述進 氣歧管上設置油軌安裝位置，用于安裝油軌；在所述飛輪盤16上設置正時信號孔17 ；在所 述飛輪殼18上設置曲軸位置傳感器安裝孔19，用于安裝曲軸位置傳感器。在上述方案中，所述柴油機缸蓋1上還具有用于側(cè)面安裝進氣歧管的螺栓凸臺4、 多個缸蓋螺栓孔3以及與所述螺栓凸臺4相鄰的兩個螺栓孔3之間還具有一加強筋5，所述 甲醇燃料噴油器安裝孔10設置在所述加強筋5的大致中間位置。在上述方案中，所述油軌安裝位置位于進氣歧管第一段13上，兩個或以上油軌安 裝螺孔15位于進氣歧管第一段上，且分別在進氣歧管與進氣彎連接平面14的兩側(cè)。在所述甲醇燃料噴油器安裝孔10上還設有定位套12，用以固定噴油器。在上述方案中，在所述飛輪殼18上還設有曲軸位置傳感器安裝定位孔20。采用本實用新型的甲醇發(fā)動機，可使甲醇發(fā)動機的壓縮比提高到14 19，甲醇燃 料最低消耗率降低至400 480g/kW-h,提高了熱效率，使甲醇發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排 放性都得到了大大提高，填補了國內(nèi)空白。

圖1為柴油發(fā)動機缸蓋的俯視圖；圖2為本實用新型對圖1所示缸蓋改進后的缸蓋俯視圖；圖3為圖2所示缸蓋中噴油器安裝位置剖視圖；圖4為圖3所示噴油器安裝位置增加定位套后的示意圖；圖5為圖2所示缸蓋中火花塞安裝孔剖視圖；圖6為柴油發(fā)動機進氣歧管上增加油軌安裝位置的示意圖；圖7為柴油發(fā)動機飛輪盤上增加正時信號孔位置示意圖；圖8為圖7中A向視圖的放大圖；圖9為柴油發(fā)動機飛輪殼上增加曲軸位置傳感器安裝孔位置示意圖；圖10為圖9中的A向視圖。
具體實施方式
下面將參照附圖對本實用新型進行詳細說明。附圖1-10中，1為柴油機缸蓋；2為氣門安裝孔；3為缸蓋螺栓孔；4為側(cè)面安裝進 氣歧管用的螺栓凸臺；5為缸蓋螺栓孔3之間的一加強筋；6為碗形堵塞孔；7為柴油噴油器 安裝孔；8為搖臂固定孔；9為挺柱孔;7#為火花塞安裝孔；10為改后的噴油器安裝孔；11 為缸蓋進氣道；12為噴油器定位套；13為進氣歧管第一段；14為進氣歧管第一段與進氣彎 連接的平面；15為在進氣歧管第一段上增加的油軌安裝螺孔；16為飛輪盤；17為飛輪盤上 增加的信號孔；18為飛輪殼；19為增加的曲軸位置傳感器安裝孔；20為曲軸位置傳感器安 裝定位孔。[0032]圖1示出了原柴油機缸蓋結(jié)構的俯視圖(從缸蓋頂面看)。如圖1所示，噴油器安 裝在柴油噴油器安裝孔7處，缸蓋1通過多個缸蓋螺栓孔3固定在缸體(圖中未示出)上。 氣門安裝在氣門安裝孔2中，搖臂通過搖臂固定孔8來固定。碗型堵塞孔6是砂型鑄造時 的出砂口，該碗型堵塞孔6在使用時用一碗型堵塞(圖中未示出)密封以免泄漏。在兩個 螺栓孔3之間還具有一加強筋5，該加強筋5附近還有一為側(cè)面安裝進氣歧管用的螺栓凸臺 4。柴油機燃料為缸內(nèi)直噴式，氣體與燃料在缸內(nèi)混合后通過活塞上行壓縮而壓燃混合氣。圖2為本實用新型對圖1所示缸蓋改進后的缸蓋俯視圖。改裝后的甲醇發(fā)動機與 汽油機一樣均為點燃式發(fā)動機，吸入缸內(nèi)的是空氣與燃料的混合氣，活塞上行壓縮混合氣 后由位于缸內(nèi)的火花塞點燃混合氣?？紤]到火花塞優(yōu)化布置和原缸蓋結(jié)構，在圖2中兩螺 栓孔3之間的加強筋5的大約中部位置增加一個甲醇燃料噴油器安裝孔10，甲醇燃料噴油 器安裝孔10與進氣道11相通，以使燃料能與氣體混合更均勻；柴油噴油器安裝孔7改為火 花塞安裝孔7#，將火花塞(圖中未示出)安裝在火花塞安裝孔7#內(nèi)。圖3示出了圖2所示缸蓋中噴油器安裝位置剖視圖；其中，甲醇燃料噴油器安裝在 改后的甲醇燃料噴油器安裝孔10內(nèi)，安裝孔10與缸蓋進氣道11相連通。圖4為圖3所示噴油器安裝位置增加定位套后的示意圖；從圖3可以看出，噴油器 安裝孔相對氣道有一定的角度，噴油器與安裝孔10為非整圓柱面接觸，故增加一定位套12 以增大其接觸面積并起到固定噴油器的作用。圖5為圖2所示缸蓋中火花塞安裝孔剖視圖。其中7#為火花塞安裝孔。圖6為柴油發(fā)動機進氣歧管上增加的油軌安裝位置的示意圖。由于柴油機上無油 軌，而點燃式發(fā)動機均是通過進氣量來調(diào)節(jié)噴油量，因而在原柴油機上增加了裝有油壓調(diào) 節(jié)器的油軌(圖中未示出)。為了更好的穩(wěn)固噴油器，而在進氣歧管上的適當位置增加了 固定油軌的螺紋孔15。附圖標記13為進氣歧管第一段；14為進氣歧管第一段與進氣彎連 接的平面。兩個油軌安裝螺孔15位于進氣歧管第一段上，且分別在進氣歧管與進氣彎連接 平面14的兩側(cè)。兩個油軌安裝螺孔15之間的距離為A。右側(cè)(圖6的右側(cè))油軌安裝螺 孔15距離進氣歧管第一段13側(cè)面的距離為D，而左側(cè)(圖6的左側(cè))油軌安裝螺孔15距 離進氣歧管第一段13側(cè)面的距離為B。上述距離B和D是根據(jù)實際安裝情況及進氣歧管 外形來確定的，可相同，也可不同。油軌安裝螺孔15的數(shù)量至少為兩個，例如可以是2個、3 個或4個等等。)圖7為柴油發(fā)動機飛輪盤上增加正時信號孔位置示意圖。其中16為飛輪盤。如圖 所示，正時記號基準線也就是第一個正時信號孔的中心線與正時信號中心線也就是第二個 正時信號孔中心線之間的夾角為a°，也就是說每相鄰兩個正時信號孔之間的夾角為a°。 一般飛輪盤上信號孔夾角為60孔/齒均布計算，即360° /60，實際打孔/齒為相連的58 孔/齒即60孔/齒缺2孔/齒(相連)。根據(jù)發(fā)動機電控原理，曲軸位置傳感器取信號位 置為飛輪盤上缺齒位置，根據(jù)活塞缸在上止點時取信號計算得出缺齒的具體角度位置。圖8為圖7中A向視圖的放大圖；圖中示出了在飛輪盤上增加的正是信號孔17。圖9為柴油發(fā)動機飛輪殼上增加曲軸位置傳感器安裝孔位置示意圖。由于柴油發(fā)動機為壓燃式發(fā)動機，其不存在點火正時問題。而甲醇發(fā)動機為點燃式發(fā)動機，需要控制點 火正時，而點火正時是通過曲軸位置傳感器反饋信號給電控單元ECU，由電控單元ECU控制 的。而原柴油機飛輪殼18上無需安裝曲軸位置傳感器，因此為了適應點火正時的需要，在飛輪殼18上增加了曲軸位置傳感器安裝孔19，用于安裝曲軸位置傳感器。同時為了保證曲 軸位置傳感器的正確安裝，在飛輪殼18上還設置了曲軸位置傳感器安裝定位孔20。圖10為圖9中A向視圖。其中示出了曲軸位置傳感器安裝孔19和曲軸位置傳感 器安裝定位孔20。通過上述改變，使得壓燃式的柴油發(fā)動機成為了點燃式的甲醇發(fā)動機，該甲醇發(fā) 動機的壓縮比可達到14 19，甲醇燃料最低消耗率降低至400 480g/kW *h。與柴油汽車 相比，甲醇汽車具有低噪音，無黑煙污染的特點，可以輕松達到國III排放限值。與其它甲 醇發(fā)動機相比，具有良好的動力性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。該款大馬力重型甲醇發(fā)動機的研發(fā)， 即符合國情省情，又符合我國的替代能源政策，填補了國內(nèi)空白。本實用新型的具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構 思和技術方案進行的各種非實質(zhì)性改進，或未經(jīng)改進將本實用新型直接運用于甲醇發(fā)動機 的各種研發(fā)中，均在本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種高壓縮比的甲醇發(fā)動機，該發(fā)動機是由柴油發(fā)動機改裝而成，包括柴油機缸蓋(1)、氣缸套、位于氣缸套內(nèi)的活塞、與所述活塞連接的連桿以及通過所述連桿與活塞連接的曲軸、進氣歧管、飛輪盤(16)以及飛輪殼(18)；其特征在于在柴油噴油器安裝孔(7)位置上設置火花塞安裝孔(7#)，將火花塞安裝在火花塞安裝孔(7#)內(nèi)；在所述柴油機缸蓋(1)上設有甲醇燃料噴油器安裝孔(10)，其內(nèi)安裝有甲醇燃料噴油器；在所述進氣歧管上設置油軌安裝位置，用于安裝油軌；在所述飛輪盤(16)上設置正時信號孔(17)；在所述飛輪殼(18)上設置曲軸位置傳感器安裝孔(19)，用于安裝曲軸位置傳感器。
2.如權利要求1所述的甲醇發(fā)動機，其特征在于，所述柴油機缸蓋(1)上還具有用于側(cè) 面安裝進氣歧管的螺栓凸臺(4)、多個缸蓋螺栓孔(3)以及與所述螺栓凸臺(4)相鄰的兩個 螺栓孔(3)之間還具有一加強筋(5)，所述甲醇燃料噴油器安裝孔(10)設置在所述加強筋 (5)的大致中間位置。
3.如權利要求1所述的甲醇發(fā)動機，其特征在于，所述油軌安裝位置位于進氣歧管第 一段(13)上，兩個或以上油軌安裝螺孔(15)位于進氣歧管第一段上，且分別在進氣歧管與 進氣彎連接平面(14)的兩側(cè)。
4.如權利要求1所述的甲醇發(fā)動機，其特征在于，在所述甲醇燃料噴油器安裝孔(10) 上還設有定位套(12)，用以固定噴油器。
5.如權利要求1-4之一所述的甲醇發(fā)動機，其特征在于，在所述飛輪殼(18)上還設有 曲軸位置傳感器安裝定位孔(20)。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓縮比的甲醇發(fā)動機，其由柴油發(fā)動機改裝而成，包括缸蓋(1)、進氣歧管、飛輪盤以及飛輪殼；在柴油噴油器安裝孔(7)位置上設置火花塞安裝孔(7#)；在缸蓋的適當位置設有甲醇燃料噴油器安裝孔(10)；在進氣歧管上設有油軌安裝位置；在飛輪盤(16)上設置正時信號孔(17)；在飛輪殼(18)上設置曲軸位置傳感器安裝孔(19)。采用本實用新型，甲醇發(fā)動機的壓縮比可提高到14～19，甲醇燃料最低消耗率降低至400～480g/kW·h，大大提高了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和降低排放。
文檔編號F02M55/02GK201568140SQ20092027616
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權日2009年12月9日
發(fā)明者劉書萍, 崔文青, 張?zhí)烀? 樊宏彪, 韓文杰 申請人:一汽靖燁發(fā)動機有限公司