專利名稱：燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和各種柴油機(jī)改用天然氣燃料的改造技術(shù)， 具體涉及一種燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)用引進(jìn)技術(shù)而制造的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)均采用在進(jìn)氣管內(nèi)混合器式燃料供給方式，經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐證明存在如下不足1.由于氣體燃料占用了 10% —15%進(jìn)氣管容積，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)下降而引起功率下降；2.部分燃料因氣門疊開而逸出，造成燃料浪費(fèi)和排出廢氣有害物質(zhì)增多；3.發(fā)動(dòng)機(jī)提速緩慢，導(dǎo)致重載和爬坡時(shí)運(yùn)行速度降低；4.因點(diǎn)火能量偏低(相對(duì)于天然氣燃燒速度緩慢特性而言)而導(dǎo)致燃料燃燒速度緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度偏高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于針對(duì)上述不足之處，采用全新技術(shù)加以設(shè)計(jì)改進(jìn)，提供一種燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，使之更加符合節(jié)能環(huán)保要求。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，采用的燃料為壓縮天然氣，包括燃料供給裝置，燃料噴射裝置，燃燒裝置，電子控制器；本實(shí)用新型的要點(diǎn)是燃?xì)鈬娚溲b置采用高壓直噴，相匹配有單體雙花高能點(diǎn)火系統(tǒng)以及水冷廢氣渦輪增壓機(jī)構(gòu)，它與燃料供給裝置相連接；燃燒裝置主要由燃燒室和火花塞構(gòu)成，所述的火花塞為單體雙花火花塞；燃料供給裝置為燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮天然氣，由以下部件依次連接組成—?dú)馄?，一氣瓶電磁閥，一管匯，管匯的一支聯(lián)接至壓力表，依次連接壓力傳感器、電子控制器E⑶；管匯的另一支聯(lián)接單向閥和增壓泵，該增壓泵以壓縮空氣為動(dòng)力源來(lái)執(zhí)行增壓任務(wù)；再依次連接流量計(jì)、手動(dòng)截止閥、精過濾器、潤(rùn)滑濾器盒、高壓電磁閥、壓力調(diào)節(jié)器；潤(rùn)滑濾氣盒4 為解決因天然氣中缺少潤(rùn)滑成分運(yùn)動(dòng)機(jī)件過度磨損而設(shè)置，內(nèi)裝用納米技術(shù)制造具有一定分散揮發(fā)性的固體潤(rùn)滑材料壓制而成的蜂窩式濾芯，利用壓縮天然氣的壓力將潤(rùn)滑材料送至燃料供給噴射執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦表面，延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命，改善活塞上部與缸壁間的潤(rùn)滑，應(yīng)定期更換。高壓電磁閥由管線與氣體分配器相連接，安裝在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管的后端面上， 連接壓力調(diào)節(jié)器管線從燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管中穿過；電子控制器ECU實(shí)時(shí)接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器組輸入的信息，經(jīng)過處理后控制發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行器工作。電子控制器ECU安裝在燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)面。單體雙花火花塞安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上，與耐高溫材料制造的噴嘴并列設(shè)置， 且直通于缸內(nèi)，單體雙花火花塞靠近排氣門處或在原柴油機(jī)噴油器孔內(nèi)安裝。燃?xì)鈬娚溲b置上的電控噴氣閥和高壓點(diǎn)火線圈由支架安裝在缸蓋的上方和進(jìn)氣管的側(cè)面。各種傳感器的安裝位置為凸輪軸位置傳感器裝在凸輪軸信號(hào)盤附近，轉(zhuǎn)速/上止點(diǎn)傳感器裝在飛輪殼附近，機(jī)油壓力傳感器裝在機(jī)油主油道上，爆震傳感器裝在缸蓋上， 車速傳感器裝在變速箱輸出軸上，氧傳感器裝在消音器上，水溫傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋出水管上，油門踏板傳感器裝在踏板上，溫度/壓力傳感器裝在氣體分配器上。本實(shí)用新型的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，取消了傳統(tǒng)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用的減壓器、混合器和電子調(diào)壓器等部件，減少了對(duì)國(guó)外核心技術(shù)的依賴，使CNG發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本大幅度降低，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁的前提下，取得節(jié)省燃料等經(jīng)濟(jì)效益和排放物清潔達(dá)標(biāo)的環(huán)保效益，極具推廣使用價(jià)值。

附圖為本實(shí)用新型燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中1氣瓶，2氣瓶電磁閥，3管匯，4壓力表，5壓力傳感器，6單向閥，7增壓泵電磁閥，8增壓泵，9車用壓縮空氣罐，10流量計(jì)，11手動(dòng)截止閥，12精過濾器，13潤(rùn)滑濾器盒， 14高壓電磁閥，15壓力調(diào)節(jié)器，16氣體分配器，17 二位四通閥，18氣體分配器溫度/壓力傳感器，19工作缸，20工作缸電磁閥，21電控噴氣閥，22噴嘴，23單體雙花火花塞，24高壓點(diǎn)火線圈，25凸輪軸位置傳感器，26轉(zhuǎn)速/上止點(diǎn)傳感器，27機(jī)油壓力傳感器，28消音器，29 氧傳感器，30. E⑶，31儀表盤，32點(diǎn)火開關(guān)，33蓄電池，34油門踏板，35油門踏板傳感器，36 車速傳感器，37變速箱，38水溫傳感器，39冷卻水散熱器，40爆震傳感器，41燃?xì)鈬娚浒l(fā)動(dòng)機(jī)，42診斷接口。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是以現(xiàn)有的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)加以改造設(shè)計(jì)，其采用的部件都是現(xiàn)有的和市售的產(chǎn)品。附圖所示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖，凡本領(lǐng)域技術(shù)人員參照附圖和說(shuō)明書記載的內(nèi)容均可了解本實(shí)用新型的原理及結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)采用的燃料為壓縮天然氣，，包括有燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)41，燃料噴射裝置，燃料供給裝置，燃燒裝置，電子控制器等部分。 本實(shí)用新型的要點(diǎn)是燃?xì)鈬娚溲b置采用高壓直噴，相匹配有單體雙花高能點(diǎn)火系統(tǒng)以及水冷廢氣渦輪增壓機(jī)構(gòu)，它與燃料供給裝置相連接；燃燒裝置主要由燃燒室和火花塞構(gòu)成，其火花塞為單體雙花火花塞23與高壓點(diǎn)火線圈M配合使用。燃料供給裝置為燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮天然氣，由以下部件依次連接組成一氣瓶 1，一氣瓶電磁閥2，一管匯3，管匯3的一支聯(lián)接至壓力表4，依次連接壓力傳感器5、電子控制器(ECU) 30 ；管匯3的另一支聯(lián)接單向閥6和增壓泵電磁閥7及增壓泵8。該增壓泵8以壓縮空氣罐9中的壓縮空氣為動(dòng)力源來(lái)執(zhí)行CNG增壓任務(wù)；再依次連接流量計(jì)10、手動(dòng)截止閥
11、精過濾器12、潤(rùn)滑濾器盒13、高壓電磁閥14、壓力調(diào)節(jié)器15。高壓電磁閥14由管線與氣體分配器16相連接，安裝在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管的后端面上，連接壓力調(diào)節(jié)器管線從燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管中穿過；合理利用氣體膨脹后產(chǎn)生的吸熱能。電子控制器(EOT) 30實(shí)時(shí)接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器組輸入的信息，經(jīng)過處理后控制燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行器工作。其工作過程如下燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)使用適合燃?xì)馓攸c(diǎn)的鋁基活塞，其頂部燃燒室為開放式平底淺盆狀燃燒室，活塞環(huán)和氣門等部件均采用耐高溫和抗腐蝕金屬材料制成。把氣缸壓縮比調(diào)整到12. 5 1-13 1之間，原有安裝噴油器的位置安裝單體雙花火花塞23，并在缸蓋上安裝天然氣噴嘴22，利用圖1和圖2及圖3所示各種部件和電子控制裝置及傳感器組，組成一個(gè)高精度的閉環(huán)式燃料供給噴射和燃燒控制系統(tǒng)，確保燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和安全運(yùn)行。打開點(diǎn)火開關(guān)32，蓄電池33給發(fā)動(dòng)機(jī)各用電部位供電，高壓電磁閥14打開后通過管線經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器15向氣體分配器16供氣，達(dá)到規(guī)定壓力后停止供氣。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)32擰到起動(dòng)位置時(shí)，起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，ECU30根據(jù)凸輪軸位置傳感器25和其它傳感器組所反饋回來(lái)的脈沖信號(hào)，經(jīng)過整理和計(jì)算后適時(shí)發(fā)出噴氣和點(diǎn)火指令。發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和怠速時(shí)實(shí)行短脈沖單次噴射，給發(fā)動(dòng)機(jī)提供少量較濃的混合氣。在氣溫低于_5°C時(shí)，ECU30根據(jù)水溫傳感器38脈沖信號(hào)啟動(dòng)加濃程序，使發(fā)動(dòng)機(jī)能順利起動(dòng)和維持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)數(shù)。當(dāng)氣體分配器16中的燃?xì)庖蛳亩鴫毫档偷揭?guī)定壓力(設(shè)計(jì)規(guī)定壓力為
12.5Mpa)以下時(shí)，高壓電磁閥14立即向氣體分配器16供氣，確實(shí)保證氣體分配器16中燃?xì)鈮毫ο鄬?duì)穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)，使電控噴氣閥21和噴嘴22工作時(shí)天然氣噴量保持高度精確性，誤差率控制在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。氣體分配器16的出口處安裝有以壓縮空氣罐9中壓縮空氣為動(dòng)力源由E⑶30和溫度/壓力傳感器18控制的自動(dòng)斷氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)一二位四通閥17。其作用是在燃?xì)夤?yīng)管線意外斷裂和燃?xì)鈮毫Τ^設(shè)計(jì)規(guī)定值降低和升高時(shí)，壓縮空氣經(jīng)工作缸電磁閥20推動(dòng)工作缸19關(guān)閉二位四通閥17，切斷燃?xì)夤?yīng)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)安全。在燃料供給系統(tǒng)中對(duì)N只CNG氣瓶(1)中的壓縮天然氣實(shí)行壓差管理方式即在第1只氣瓶中的CNG壓力因消耗而降低到規(guī)定壓力(12.5Mpa)以下時(shí)，第2只氣瓶的電磁閥⑵在ECU(30)的控制下開啟經(jīng)管匯(3)向供氣管線補(bǔ)充壓力。當(dāng)1、2兩只氣瓶?jī)?nèi)壓力都降低到規(guī)定壓力以下時(shí)，燃?xì)庠鰤罕?8)在ECU (30)和溫度/壓力傳感器(18)控制下開始工作，將1、2號(hào)CNG氣瓶(1)內(nèi)剩余的壓縮天然氣抽出并加到規(guī)定壓力沖入供氣管線，當(dāng) 1、2號(hào)氣瓶?jī)?nèi)剩余壓力到達(dá)0.5Mpa時(shí)，1、2號(hào)氣瓶電磁閥⑵關(guān)閉。增壓泵⑶停止工作同時(shí)ECU(30)控制3號(hào)氣瓶電磁閥(2)開啟向供氣管線供氣。燃料供給系統(tǒng)在此種循環(huán)管理模式下連續(xù)工作，最大限度的合理利用瓶裝壓縮天然氣的壓力能。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘后， E⑶30自動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升到lOOOr/min — llOOr/min待溫，水溫達(dá)到60°C后可以工作， 80°C—90°C時(shí)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。操作者通過油門踏板34和油門踏板傳感器35控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下突然放松油門踏板34時(shí)，ECU (30)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)41實(shí)行倒拖斷油管理，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)降低到設(shè)計(jì)規(guī)定速度時(shí)恢復(fù)供油。爆震傳感器40向ECU(30)傳遞點(diǎn)火提前角工作信息，ECU(30)據(jù)此優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在良好的狀態(tài)下運(yùn)行。診斷接口 42用來(lái)檢查和監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況。燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)中小負(fù)荷時(shí)采取先導(dǎo)噴射、預(yù)噴和主噴相結(jié)合的方式進(jìn)行供氣，給發(fā)動(dòng)機(jī)提供經(jīng)濟(jì)性突出的稀薄混合氣。在高速、大功率運(yùn)行和突然加速的情況下采用先導(dǎo)噴射、預(yù)噴、主噴和付噴相結(jié)合的供氣方式給發(fā)動(dòng)機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)混合氣或稍濃混合氣，在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力需求的同時(shí)，滿足經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行指標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，采用的燃料為壓縮天然氣，包括燃料供給裝置，燃料噴射裝置，燃燒裝置，電子控制器；其特征在于1)燃?xì)鈬娚溲b置采用高壓直噴，相匹配有單體雙花高能點(diǎn)火系統(tǒng)以及水冷廢氣渦輪增壓機(jī)構(gòu)，它與燃料供給裝置相連接；2)燃燒裝置主要由燃燒室和火花塞構(gòu)成，所述的火花塞為單體雙花火花塞；3)燃料供給裝置為燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮天然氣，由以下部件依次連接組成一氣瓶，一氣瓶電磁閥，一管匯，管匯的一支聯(lián)接至壓力表，依次連接壓力傳感器、電子控制器ECU ；管匯的另一支聯(lián)接單向閥和增壓泵，該增壓泵以壓縮空氣為動(dòng)力源來(lái)執(zhí)行增壓任務(wù)；再依次連接流量計(jì)、手動(dòng)截止閥、精過濾器、潤(rùn)滑濾器盒、高壓電磁閥、壓力調(diào)節(jié)器；所述的高壓電磁閥由管線與氣體分配器相連接，安裝在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管的后端面上，連接壓力調(diào)節(jié)器管線從燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出水管中穿過；所述的電子控制器ECU實(shí)時(shí)接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器組輸入的信息，經(jīng)過處理后控制發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)執(zhí)行器工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的單體雙花火花塞安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上，與耐高溫材料制造的噴嘴并列設(shè)置，且直通于缸內(nèi)，單體雙花火花塞靠近排氣門處或在原柴油機(jī)噴油器孔內(nèi)安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于燃?xì)鈬娚溲b置上的電控噴氣閥和高壓點(diǎn)火線圈由支架安裝在缸蓋的上方和進(jìn)氣管的側(cè)面，應(yīng)避免相互干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的電子控制器ECU安裝在燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述傳感器組各部件的安裝位置為凸輪軸位置傳感器裝在凸輪軸信號(hào)盤附近，轉(zhuǎn)速/上止點(diǎn)傳感器裝在飛輪殼附近， 機(jī)油壓力傳感器裝在機(jī)油主油道上，爆震傳感器裝在缸蓋上，車速傳感器裝在變速箱輸出軸上，氧傳感器裝在消音器上，水溫傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋出水管上，油門踏板傳感器裝在踏板上，溫度/壓力傳感器裝在氣體分配器上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采用全新技術(shù)設(shè)計(jì)改進(jìn)，使之更加符合節(jié)能環(huán)保要求的燃?xì)庵眹姲l(fā)動(dòng)機(jī)。采用的燃料為壓縮天然氣，包括燃料供給裝置，燃料噴射裝置，燃燒裝置，電子控制器等。燃?xì)鈬娚溲b置采用高壓直噴，與燃料供給裝置相連接。燃燒裝置由燃燒室和火花塞構(gòu)成，采用了單體雙花火花塞的高能點(diǎn)火系統(tǒng)。在ECU控制下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況需要進(jìn)行缸內(nèi)高壓直噴和雙點(diǎn)燃燒，提高了燃料的利用率，大幅度降低了排放氣體中的有害成份，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。
文檔編號(hào)F02D43/00GK202091033SQ20112010803
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者劉洪久, 周玉福, 張亞杰, 張德寶, 李長(zhǎng)明, 潘麗 申請(qǐng)人:李長(zhǎng)明, 遼寧正豐實(shí)業(yè)有限公司