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CN101922360A - 一种天然气发动机 - Google Patents

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Wuxi Kipor Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种由柴油发动机改装而成的天然气发动机。该天然气发动机包括柴油机体，柴油机体上设置有传感系统，其特征在于：空滤进气管与混合器管相连，用于通入空气；低压天然气源依次通过燃气切断阀、压力调节阀、比例阀与混合器管相连，用于通入天然气；混合器管与电子节气门相连，电子节气门通过进气管与燃烧室相连通，混合气由此通入燃烧室内；火花塞的一端伸入燃烧室内，另一端连接点火线圈，点火线圈通过点火控制器ECU控制；各传感器与点火控制器ECU相连并传输信号，点火控制器ECU控制燃料比例阀和电子节气门。本发明对柴油发动机的气缸盖、燃烧室、进气系统、燃烧供给系统和点火系统进行适当改进，能满足日益严格的排放要求。

Description

一种天然气发动机
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体地说是涉及一种由柴油发动机改装而成的天然气发动机。
背景技术
在现有技术中，发动机的燃料主要以汽油与柴油为主，但目前随着石油资源的枯竭、短缺、环境污染和全球气候日益变暖等一系列问题日益突出，世界各国都把节能、减少污染物等放在首位，并且制订了日益严格的节能和排放法规，目前柴油机与汽油机的燃油系统与增压系统将难以满足未来的排放法规要求，为寻求发动机的高效清洁燃烧，必须对燃油系统与增压系统进行改进，像汽油机需通过增加三元催化剂；柴油机需要采用先进的电控高压燃油喷射技术、先进的增压中冷技术、先进的燃烧控制技术、先进的后处理技术等，需要把他们组合起来应用，才能满足严格的排放法规。而这些先进的手段和装置的应用需要花费很大的人力、物力和财力，需要复杂的匹配开发过程，成本高，装置也很昂贵。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种由柴油发动机改装而成的天然气发动机，该发动机改装简单，不耗费很大的人力、物力和财力，能够满足节能环保的要求，并且开发周期较短。
按照本发明提供的技术方案，所述天然气发动机由柴油发动机改装而成，包括柴油机体，柴油机体上设置有传感系统，其特征在于还包括有进气系统、燃料供给系统、点火系统、传感系统和点火控制器ECU；
进气系统安装在发动机气缸盖一侧，进气系统包括空滤进气管和进气管，空滤进气管用于通入空气，进气管与发动机的燃烧室相连通；
燃料供给系统包括低压天然气源、燃气切断阀、压力调节阀、比例阀、混合器管和电子节气门，低压天然气源与燃气切断阀相连，燃气切断阀与压力调节阀相连，压力调节阀与比例阀相连，比例阀与混合器管一个进口相连，混合器管上的另一个进口与进气系统中的空滤进气管相连，混合器管的出口连接电子节气门，电子节气门与进气系统中的进气管相连；
点火系统包括点火线圈和火花塞，火花塞安装在发动机气缸盖上，火花塞的一端伸入燃烧室内，火花塞的另一端连接点火线圈，点火线圈设置在进气管下面，点火线圈通过导线与点火控制器ECU相连；
传感系统中的各传感器通过导线与点火控制器ECU相连并传输信号，点火控制器ECU与燃料供给系统中的比例阀和电子节气门分别相连并传输指令，通过比例阀控制燃气进入混合器管的流量，通过电子节气门控制控制混合气进入气缸的流量。
作为本发明的进一步改进，所述空滤进气管与混合器管之间连接有导流板，导流板位于混合器管内的面上设有圆弧状凸起。
作为本发明的进一步改进，所述进气管与电子节气门之间连接有稳压管。
作为本发明的进一步改进，所述气缸盖采用平底气缸盖，气缸内的活塞顶部相对火花塞的中心位置设有一凹坑形燃烧室。
作为本发明的进一步改进，所述凹坑形燃烧室为圆柱形回转体结构。
作为本发明的进一步改进，所述传感系统包括曲轴转角传感器、凸轮轴转角传感器、曲轴转速传感器、进气温度压力传感器、水温传感器、氧传感器、机油压力传感器和机油温度传感器。
本发明与现有技术相比，优点在于：
(1)、本发明通过对现有柴油发动机的气缸盖、活塞燃烧室、进气系统、燃烧供给系统和点火系统进行适当的改进，使其成为一种能燃烧天然气的发动机，能满足日益严格的排放要求；而且改装方便，不需要花费很大的人力、物力和财力。
(2)、本发明通过在电子节气门与进气管之间设置稳压管，有效提高了各缸进气分配均匀性，减少了发动机各缸空燃比的变化，降低了燃烧循环变动率，改善了发动机的燃料消耗和排放水平。
(3)、本发明的进气系统在空气进入混合器管之前设置有导流板，导流板能够增强了空气与燃气的混合，有利于混合气的充分燃烧。
(4)、本发明的燃烧室结构巧妙合理，具有良好的工艺性，燃烧室全部机加工而成，有精确的形状和容积，能使天然气达到了最佳的压缩燃烧比和更加精确的点火时间，满足天然气发动机的燃烧要求。
(5)、本发明的燃烧供给系统、点火系统通过点火控制器ECU控制，可以有效的控制发动机在各种状态下的运行状况。
附图说明
图1为本发明的整机侧视图。
图2为本发明的整机正视图。
图3为本发明的整机剖视图。
图4为本发明燃烧室的位置结构示意图。
图5为图4中活塞的顶部俯视图。
图6为本发明的进气系统示意图。
图7为本发明的空气导流板示意图。
图8为图7的结构剖视图
图9为本发明的燃料供给系统示意图。
图10为本发明的点火系统示意图。
附图标记说明：1-气缸盖、2-燃烧室、3-进气系统、3a-空滤进气管、3b-导流板、3c-稳压管、3d-进气管、4-燃料供给系统、4a-燃气切断阀、4b-压力调节阀、4c-气管、4d-比例阀、4e-气管、4f-混合器管、4g-电子节气门、5-点火系统、5a-点火线圈、5b-高压线、5c-火花塞、6a-曲轴转角传感器、6b-凸轮轴转角传感器、6c-曲轴转速传感器、6d-进气温度压力传感器、6e-水温传感器、6f-氧传感器、6g-机油压力传感器、6h-机油温度传感器。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图所示，本发明是由柴油发动机改装而成，改装部分主要是发动机的气缸盖1、活塞燃烧室2、进气系统3、燃料供给系统4和点火系统5；其中，进气系统3主要由空滤进气管3a、空气导流板3b、稳压管3c和进气管3d组成；燃料供给系统4主要由低压天然气源、燃气切断阀4a、压力调节阀4b、气管4c、比例阀4d、气管4e、混合器管4f和电子节气门4g组成；点火系统5主要由点火线圈5a、高压线5b和火花塞5c组成。
如图1～图10所示，进气系统3安装在发动机的气缸盖1一侧，进气系统3中的空滤进气管3a用于通入空气，空滤进气管3a通过空气导流板3b与燃料供给系统4中混合器管4f的一个进口相连，从空滤进气管3a中进入的空气通过空气导流板3b上开设的气孔进入混合器管4f内；燃料供给系统4中的低压天然气源与燃气切断阀4a相连，燃气切断阀4a与压力调节阀4b直接相连，压力调节阀4b通过气管4c与比例阀4d相连，比例阀4d通过气管4e与混合器管4f的另一个进口相连，作为燃料的天然气通入混合器管4f后与空气混合均匀，混合器管4f的出口连接电子节气门4g，电子节气门4g与进气系统3中的稳压管3c相连，稳压管3c与进气管3d相连，进气管3d与发动机的燃烧室2a相连通，混合气由此进入燃烧室2内；所述点火系统5中的火花塞5c安装在发动机气缸盖1上，火花塞5c的一端伸入燃烧室2内，火花塞5c的另一端通过高压线5b连接点火线圈5a，每个火花塞5c与点火线圈5a单独连接供电；点火线圈5a设置在进气管3d下面，点火线圈5a通过导线与点火控制器ECU相连；传感系统中的各传感器通过导线与点火控制器ECU相连并传输信号，点火控制器ECU与燃料供给系统4中的比例阀4d和电子节气门4g分别相连并传输指令，通过比例阀4d控制燃气进入混合器管4f的流量，通过电子节气门4g控制控制混合气进入气缸的流量。
如图4、图5所示，所述气缸盖1采用平底气缸盖1，活塞安装在气缸中，在活塞顶部相对火花塞5c的中心位置设有一凹坑形燃烧室2，该凹坑形燃烧室2为圆柱形回转体结构，具有较好的工艺性，燃烧室2全部机加工而成，有精确的形状和容积，燃烧室2表面光滑、紧凑，压缩比可提高到12，能使天然气达到了最佳的压缩燃烧比，精确的点火时间，能够满足天然气发动机的燃烧要求。
如图6所示，在混合器管4f和进气管3d中间连接有稳压管3c，混合器管4f中充分混合后的混合气首先通过电子节气门4g控制流量，然后进入稳压管3c内，稳压管3c是为了提高各缸进气分配均匀性，减少发动机各缸空燃比的变化，降低燃烧循环变动率，改善了发动机的燃料消耗和排放水平。
如图7～图9所示，所述空气导流板3b位于混合器管4f内的面上设有圆弧状凸起，这种结构的导流板可以使进入混合器管4f内的空气与作为燃料的天然气充分混合，有助于混合气的充分燃烧。
本发明的工作过程及工作原理如下：
发动机启动时，空气经由空滤进气管3a进入混合器管4f内，低压天然气从燃气切断阀4a进入，通过压力调节阀4b调节压力，然后经由比例阀4d进入混合器管4f内，空气和作为燃料的天然气在混合器管4f中充分混合，然后经由电子节气门4g控制进入量进入稳压管3c、进气管3d进入发动机各气缸的燃烧室2内；在上述过程中，发动机上的各传感器(包括安装在曲轴前端的曲轴转角传感器6a、安装在齿轮室盖上的凸轮轴转角传感器6b、安装在飞轮壳上的曲轴转速传感器6c、安装在稳压管3c上的进气温度压力传感器6d、安装在出水口座上的水温传感器6e、安装在排气管上的氧传感器6f、安装在机体主油道上的机油压力传感器6g和机油温度传感器6h。分别通过导线与点火控制器ECU相连，各传感器实时感应检测发动机的状况并传输信号给点火控制器ECU，点火控制器ECU对发动机做出综合判断，确定发动机最适宜的进气量，通过信号转换，发送指令给与其相连的比例阀4d和电子节气门4g，通过比例阀4d控制天然气进入混合器管4f的流量，通过电子节气门4g控制控制混合气进入气缸的流量，从而使发动机具有很好的动力性和排放；点火线圈5a也通过点火控制器ECU控制，点火控制器ECU根据各传感器传输来的信号，对发动机的状况做出综合判断，确定发动机最适宜的点火提前角，然后通过点火线圈5a实现发动机点火。

Claims (6)

1.一种天然气发动机，其由柴油发动机改装而成，包括柴油机体，柴油机体上设置有传感系统，其特征在于还包括有进气系统(3)、燃料供给系统(4)、点火系统(5)、传感器系统和点火控制器(ECU)；
进气系统(3)安装在发动机气缸盖(1)一侧，进气系统(3)包括空滤进气管(3a)和进气管(3d)，空滤进气管(3a)用于通入空气，进气管(3d)与发动机的燃烧室(2)相连通；
燃料供给系统(4)包括低压天然气源、燃气切断阀(4a)、压力调节阀(4b)、比例阀(4d)、混合器管(4f)和电子节气门(4g)，低压天然气源与燃气切断阀(4a)相连，燃气切断阀(4a)与压力调节阀(4b)相连，压力调节阀(4b)与比例阀(4d)相连，比例阀(4d)与混合器管(4f)一个进口相连，混合器管(4f)上的另一个进口与进气系统(3)中的空滤进气管(3a)相连，混合器管(4f)的出口连接电子节气门(4g)，电子节气门(4g)与进气系统(3)中的稳压管(3c)相连；
点火系统(5)包括点火线圈(5a)和火花塞(5c)，火花塞(5c)安装在发动机气缸盖(1)上，火花塞(5c)的一端伸入燃烧室(2)内，火花塞(5c)的另一端连接点火线圈(5a)，点火线圈(5a)设置在进气管(3d)下面，点火线圈(5a)通过导线与点火控制器(ECU)相连；
传感器系统中的传感器通过导线与点火控制器(ECU)相连并传输信号，点火控制器(ECU)与燃料供给系统(4)中的比例阀(4d)和电子节气门(4g)分别相连并传输指令，通过比例阀(4d)控制燃气进入混合器管(4f)的流量，通过电子节气门(4g)控制控制混合气进入气缸的流量。
2.如权利要求1所述的天然气发动机，其特征还在于：所述空滤进气管(3a)与混合器管(4f)之间连接有导流板(3b)，导流板(3b)位于混合器管(4f)内的面上设有圆弧状凸起。
3.如权利要求1所述的天然气发动机，其特征还在于：所述进气管(3d)与电子节气门(4g)之间连接有稳压管(3c)。
4.如权利要求1所述的天然气发动机，其特征还在于：所述气缸盖(1)采用平底气缸盖(1)，气缸内的活塞顶部相对火花塞(5c)的中心位置设有一凹坑形的燃烧室(2)。
5.如权利要求4所述的天然气发动机，其特征还在于：所述凹坑形的燃烧室(2)为圆柱形回转体结构。
6.如权利要求1所述的天然气发动机，其特征还在于，所述传感系统包括安装在曲轴前端的曲轴转角传感器(6a)、安装在齿轮室盖上的凸轮轴转角传感器(6b)、安装在飞轮壳上的曲轴转速传感器(6c)、安装在稳压管(3c)上的进气温度压力传感器(6d)、安装在出水口座上的水温传感器(6e)、安装在排气管上的氧传感器(6f)、安装在机体主油道上的机油压力传感器(6g)和机油温度传感器(6h)。
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