專利名稱：燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。(ニ)
背景技術(shù)：
眾所周知，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)是由可燃混合氣 在汽缸內(nèi)由火花塞點(diǎn)燃后爆發(fā)作功，推動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，而可燃混合氣的形成目前存在兩種方式I.外混式如Z12V190T型12缸天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)即由專用混合器在進(jìn)氣管之前將可燃?xì)馀c空氣按比例混合(體積比15: f 20:1)之后進(jìn)入進(jìn)氣管，然后按每缸進(jìn)氣門打開(kāi)，活塞下行之后，可燃混合氣進(jìn)入汽缸內(nèi)，再由活塞上行壓縮可燃混合氣，由火花塞點(diǎn)燃后推動(dòng)活塞下行作功，這種混合方式稱為外混式。它存在以下幾個(gè)問(wèn)題①耗氣量高因進(jìn)氣管內(nèi)都是可燃性混合氣，各汽缸在掃氣時(shí)(即進(jìn)、排氣門同時(shí)打開(kāi)，新鮮空氣由進(jìn)氣管直接通過(guò)進(jìn)、排氣門降溫)，可燃混合氣直接進(jìn)入到排氣管中，因這部分氣體不參與作功，所以直接導(dǎo)致浪費(fèi)。②排氣溫度過(guò)高參與掃氣的可燃混合氣在進(jìn)入到排氣管內(nèi)后，被汽缸內(nèi)排出的高溫廢氣點(diǎn)燃進(jìn)而導(dǎo)致排氣溫度過(guò)高(通常外混燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)排溫都在630° C以上)，因排氣溫度過(guò)高導(dǎo)致排氣門工作環(huán)境惡劣，大大減少排氣門的工作壽命，同時(shí)增加了燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的故障。③易造成進(jìn)氣管放炮因進(jìn)氣管內(nèi)充滿可燃混合氣，在汽缸內(nèi)進(jìn)氣門磨損漏氣后，缸內(nèi)點(diǎn)燃爆發(fā)后的火焰通過(guò)漏氣的進(jìn)氣門點(diǎn)燃整個(gè)進(jìn)氣管內(nèi)的可燃混合氣，造成進(jìn)氣管放炮，其后果是輕則損壞相關(guān)的元器件，如混合器等，重則造成人身事故。2.氣道噴射式(國(guó)外簡(jiǎn)稱MPI):這種方式的可燃混合氣在進(jìn)汽缸之前，其燃?xì)夂涂諝馐窃谶M(jìn)氣門附近混合，進(jìn)氣門打開(kāi)，活塞下行后可燃?xì)夂涂諝馔瑫r(shí)通過(guò)進(jìn)氣門，進(jìn)入到汽缸內(nèi)，之后活塞上行壓縮可燃混合氣后由火花塞點(diǎn)燃，推動(dòng)活塞下行之后經(jīng)由連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能變?yōu)闄C(jī)械能，此種方式即稱為氣道噴射式。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)氣道噴射式與外混式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)①降低耗氣量因汽缸掃氣時(shí)是由新鮮空氣來(lái)完成的掃氣任務(wù)的，所以解決了部分可燃混合氣直接進(jìn)入到排氣管中，不能參加作功而被直接燒掉的問(wèn)題，通常氣道噴射式比外混機(jī)燃?xì)庀闹辽俟?jié)省10%以上。②排氣溫度低因避免了部分可燃混合氣在排氣管內(nèi)的燃燒，所以大幅降低了排氣溫度，通常氣道噴射式比外混機(jī)排氣溫度低80° C以上，進(jìn)而改變了排氣門的工作環(huán)境，提高了排氣門的使用壽命，進(jìn)而提高了燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。以Z12V190T型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為例，通常排氣門的使用壽命比外混機(jī)延長(zhǎng)I倍。③消除了進(jìn)氣管放炮的故障隱患因氣道噴射式進(jìn)氣管內(nèi)已基本無(wú)可燃混合氣，即使進(jìn)氣門磨損造成漏氣，缸內(nèi)火焰也不會(huì)點(diǎn)燃進(jìn)氣管內(nèi)的空氣，從而避免了進(jìn)氣管放炮所造成的事故。[0013]3.目前世界上的氣道噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種①電磁噴射式它是由模擬電路或數(shù)字電路控制板發(fā)出電信號(hào)，由電磁噴射閥接受電信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)量的多少及時(shí)間早晩，向進(jìn)氣道進(jìn)氣門附近直接噴射一定量的可燃?xì)怏w，燃?xì)馀c空氣均通過(guò)進(jìn)氣門直接進(jìn)入到汽缸內(nèi)，形成可燃混合氣，經(jīng)活塞上行壓縮后，由火花塞點(diǎn)燃后推動(dòng)活塞下行進(jìn)而帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能；美國(guó)卡特皮勒公司采用此類型式的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，其原理與目前汽車所用的電子噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相類似，但是這種氣道噴射式在實(shí)際使用當(dāng)中存在如下問(wèn)題A.電信號(hào)控制抗干擾能力差，穩(wěn)定性不如外混式；B.電磁閥對(duì)可燃?xì)怏w潔凈度要求較高，如果使用的是干燥、潔凈的天然氣問(wèn)題不大，但使用焦?fàn)t煤氣、油井伴生氣、垃圾生成氣、瓦斯氣等雜質(zhì)、焦油、清油、水量較大時(shí)，電磁噴射閥就不能正常工作；C.燃?xì)鈬娚淞康膯?wèn)題因受電磁信號(hào)及電磁噴射閥控制功率的限制，電磁噴射閥不能做的過(guò)大，即燃?xì)鈬娚淞坑邢蓿@樣就限制了大型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)采用此種方式的可能，同時(shí)也限制了像低濃度的瓦斯氣、焦?fàn)t煤氣、礦石裂解氣、垃圾生成氣采用此種方式的可能。②進(jìn)氣道內(nèi)安裝凸輪軸及小氣門噴射方式將可燃?xì)饨?jīng)由進(jìn)氣管內(nèi)凸輪軸控制通過(guò)燃?xì)夤艿?、小氣門、噴管將燃?xì)鈬娚涞矫總€(gè)汽缸的進(jìn)氣門附近，經(jīng)由進(jìn)氣門進(jìn)入到汽缸內(nèi)，在進(jìn)氣門附近，空氣也與燃?xì)馔瑫r(shí)帶入汽缸，活塞上行壓縮后點(diǎn)燃爆發(fā)，推動(dòng)活塞下行，進(jìn)而帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，美國(guó)庫(kù)珀公司采用此種結(jié)構(gòu)方式，該方式存在如下問(wèn)題A.在原燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)有一套主配氣系統(tǒng)之外，又増加了一套燃?xì)鈬娚渑錃舛〞r(shí)系統(tǒng)，增加了大量傳動(dòng)部件、凸輪軸部件、搖臂部件、小氣門部件及氣門座部件，這樣就增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障率，同時(shí)帶來(lái)了噪聲的増加；B.増加了發(fā)動(dòng)機(jī)的成本；以Z12V190T型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為例，內(nèi)混機(jī)比外混機(jī)每臺(tái)售價(jià)平均高出20萬(wàn)以上。C.因進(jìn)氣管內(nèi)配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，此種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到大型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上比較困難，研制周期較長(zhǎng)，零部件制造困難。同時(shí)此種配氣系統(tǒng)受結(jié)構(gòu)限制，燃?xì)鈬娚淞客瑯佑邢?，只適合中熱值以上范圍內(nèi)燃?xì)?，如果使用低熱值氣體，尤其是甲烷含量低、一氧化碳及氫氣偏高的燃?xì)鈺r(shí)，其額定輸出功率就有較大幅度的下降，極端情況時(shí)出力只有中熱值氣體額定輸出功率的30%以下，以500KW中熱值氣體發(fā)動(dòng)機(jī)為例，許多低熱值氣體最大輸出功率只有150KW左右，這樣就造成了較低的材料利用率以及較大的資源浪費(fèi)。目前我國(guó)燃?xì)赓Y源，從氣體熱值來(lái)看，大致分為三類第一類高熱值氣體，其熱值分布為6000-8600大卡；第二類中熱值氣體，其熱值分布為2000-6000大卡；第三類低熱值氣體，其熱值分布為600-2000大卡；前面所介紹的外混式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)通常只適用于高熱值氣體，而前面所介紹的氣道噴射式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)可以使用中熱值以上的燃?xì)鈿怏w。目前從我國(guó)燃?xì)饽茉唇Y(jié)構(gòu)來(lái)看，低熱值氣體所占比例較大，如低濃度瓦斯氣、焦?fàn)t煤氣、蘭炭氣、高爐煤氣、垃圾生成氣、油頁(yè)巖氣等等，上述氣體中的很多種都在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中以燃燒方式或非燃燒方式排放掉了，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)能源。[0027]
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種熱效率高、泵氣損失小、抗爆震性能好、燃?xì)饪沙汗┙o的燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、空氣進(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、排氣門，其特征是進(jìn)氣門和排氣門的個(gè)數(shù)為多個(gè)，所有排氣門共用ー個(gè)排氣門通道，所有進(jìn)氣門對(duì)應(yīng)設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道和空氣進(jìn)氣通道，燃?xì)饣蚩扇蓟旌蠚饨?jīng)進(jìn)氣門由燃?xì)膺M(jìn)氣通道進(jìn)入汽缸，空氣經(jīng)進(jìn)氣門由空氣進(jìn)氣通道進(jìn)入汽缸。 該燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，如果進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，兩個(gè)進(jìn)氣門分別包括進(jìn)氣門一和進(jìn)氣門ニ，進(jìn)氣門一與燃?xì)膺M(jìn)氣通道相連通，進(jìn)氣門ニ與空氣進(jìn)氣通道相連通。如果進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上，其中一個(gè)或多個(gè)燃?xì)膺M(jìn)氣門與ー個(gè)或多個(gè)空氣進(jìn)氣門之間相互隔離，燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^(guò)各自的通道進(jìn)入汽缸。本發(fā)明的有益效果是該燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率高、泵氣損失小、抗爆震性能好，燃?xì)饪沙汗┙o，對(duì)氣體潔凈度要求較低、整體可靠性高，尤其適用于低熱值或超低熱值氣體，為廣泛利用低熱值氣體創(chuàng)造了良好的條件。以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明。附圖I為原有缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋的結(jié)構(gòu)不意圖。圖中，I排氣門，2排氣門通道，3進(jìn)氣門一，4進(jìn)氣門ニ，5燃?xì)膺M(jìn)氣通道，6空氣進(jìn)氣通道。
具體實(shí)施方式
附圖為本發(fā)明的ー種具體實(shí)施例。圖I中，原有的活塞式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)其進(jìn)氣系統(tǒng)分外混式與氣道噴射式，外混式是通過(guò)專用混合器先把燃?xì)馀c空氣混合好之后進(jìn)入到進(jìn)氣管內(nèi)，再通過(guò)汽缸蓋上的兩個(gè)進(jìn)氣門，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到汽缸內(nèi)參加燃燒作功的，汽缸上的兩個(gè)進(jìn)氣門共用ー個(gè)進(jìn)氣門通道，而氣道噴射式是通過(guò)電磁噴射閥或小凸輪氣門機(jī)構(gòu)通過(guò)噴射管將燃?xì)鈬娚涞狡咨w上進(jìn)氣門通道內(nèi)的兩個(gè)進(jìn)氣門附近與空氣一起進(jìn)入到汽缸內(nèi)參加燃燒作功。實(shí)施例I :圖2中，該燃?xì)狻⒖諝夥致?、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī),包括缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、空氣進(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、排氣門，進(jìn)氣門和排氣門的個(gè)數(shù)為多個(gè)，所有排氣門I共用一個(gè)排氣門通道2，所有進(jìn)氣門對(duì)應(yīng)設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道5和空氣進(jìn)氣通道6，燃?xì)饣蚩扇蓟旌蠚饨?jīng)進(jìn)氣門由燃?xì)膺M(jìn)氣通道5進(jìn)入汽缸，空氣經(jīng)進(jìn)氣門由空氣進(jìn)氣通道6進(jìn)入汽缸。進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，兩個(gè)進(jìn)氣門分別包括進(jìn)氣門一 3和進(jìn)氣門ニ 4，進(jìn)氣門一 3與燃?xì)膺M(jìn)氣通道5相連通，進(jìn)氣門ニ 4與空氣進(jìn)氣通道6相連通。實(shí)施例2 [0044]該燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上，其中一個(gè)或多個(gè)燃?xì)膺M(jìn)氣門與ー個(gè)或多個(gè)空氣進(jìn)氣門之間相互隔離，燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^(guò)各自的通道進(jìn)入汽缸。即燃?xì)饣蚩扇蓟旌蠚馀c空氣在進(jìn)入汽缸之前，其通道是相互獨(dú)立的，互不干擾。該系統(tǒng)將現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋重新設(shè)計(jì)，兩個(gè)進(jìn)氣門不再共用ー個(gè)進(jìn)氣門通道，而是每個(gè)氣門單獨(dú)使用一個(gè)進(jìn)氣通道，這樣兩個(gè)氣門一路進(jìn)空氣，另一路進(jìn)燃?xì)?，將進(jìn)氣門通道加以改造，而排氣門通道2維持不變。這種改進(jìn)，與電磁噴射閥內(nèi)混式結(jié)構(gòu)相比，它甩掉了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的電磁噴射閥及其電控系統(tǒng)，同時(shí)燃?xì)鈬娚淞颗c電磁噴射閥相比，可増加2倍以上。與進(jìn)氣道內(nèi)凸輪軸小氣門內(nèi)混式結(jié)構(gòu)相比，它甩掉了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、噪聲較大、制造成本較高的傳動(dòng)軸、小凸輪軸、小氣門、小搖臂及噴射管等部件，同時(shí)燃?xì)膺M(jìn)氣量與之相比可増加至少一倍以上，真正實(shí)現(xiàn)了缸內(nèi)直噴。
權(quán)利要求1.一種燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、空氣進(jìn)氣通道和進(jìn)氣門、排氣門，其特征是進(jìn)氣門和排氣門的個(gè)數(shù)為多個(gè)，所有排氣門共用ー個(gè)排氣門通道，所有進(jìn)氣門對(duì)應(yīng)設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道(5)和空氣進(jìn)氣通道(6)，燃?xì)饣蚩扇蓟旌蠚饨?jīng)進(jìn)氣門由燃?xì)膺M(jìn)氣通道(5)進(jìn)入汽缸，空氣經(jīng)進(jìn)氣門由空氣進(jìn)氣通道(6)進(jìn)入汽缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī),其特征是進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，兩個(gè)進(jìn)氣門分別包括進(jìn)氣門一(3)和進(jìn)氣門ニ(4)，進(jìn)氣門一(3)與燃?xì)膺M(jìn)氣通道(5)相連通，進(jìn)氣門ニ(4)與空氣進(jìn)氣通道(6)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃?xì)狻⒖諝夥致?、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī),其特征是進(jìn)氣門的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上，其中一個(gè)或多個(gè)燃?xì)膺M(jìn)氣門與ー個(gè)或多個(gè)空氣進(jìn)氣門之間相互隔離，燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^(guò)各自的通道進(jìn)入汽缸。
專利摘要本實(shí)用新型涉及燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。該燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，缸內(nèi)直噴氣體發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋上設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門，進(jìn)氣門和排氣門的個(gè)數(shù)為多個(gè)，所有排氣門共用一個(gè)排氣門通道，所有進(jìn)氣門對(duì)應(yīng)設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)氣通道和空氣進(jìn)氣通道，燃?xì)饣蚩扇蓟旌蠚饨?jīng)進(jìn)氣門由燃?xì)膺M(jìn)氣通道進(jìn)入汽缸，空氣經(jīng)進(jìn)氣門由空氣進(jìn)氣通道進(jìn)入汽缸。該燃?xì)?、空氣分路、分時(shí)、缸內(nèi)直噴進(jìn)氣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率高、泵氣損失小、抗爆震性能好，燃?xì)饪沙汗┙o，對(duì)氣體潔凈度要求較低、整體可靠性高，尤其適用于低熱值或超低熱值氣體，為廣泛利用低熱值氣體創(chuàng)造了良好的條件。
文檔編號(hào)F02F1/42GK202520431SQ20122013888
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者吳班, 由甲, 由里, 豆佳勇 申請(qǐng)人:濟(jì)南漢菱電氣有限公司