一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)燃機(jī)，具體地說是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著內(nèi)燃機(jī)在車輛工程、船舶工程的廣泛應(yīng)用，其帶來的生態(tài)環(huán)境污染和石油資源緊缺成為當(dāng)前世界各國(guó)亟待解決的問題。不少國(guó)家開始研究應(yīng)用于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的代用燃料。其中，天然氣因?yàn)榘l(fā)熱量高、排放清潔及儲(chǔ)量豐富等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。
[0003]對(duì)于船用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，由于缸徑大，火焰?zhèn)鞑r(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，容易發(fā)生遠(yuǎn)端爆燃，一般采用稀薄燃燒(Φ&>1)方式以降低爆燃的可能性。但當(dāng)混合氣較稀時(shí)，燃燒速率降低，甚至可能發(fā)生火焰淬熄或部分工作循環(huán)不發(fā)火的現(xiàn)象，導(dǎo)致燃料消耗率上升，碳?xì)浠衔?HC)排放急劇增加。
[0004]為了解決上述問題，有研究者提出采用帶有預(yù)燃室的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)天然氣的分層燃燒，即在預(yù)燃室這一較小范圍內(nèi)形成過濃混合氣，而在主燃室這一較大范圍內(nèi)形成稀薄混合氣，在實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒的同時(shí)降低發(fā)生爆燃的可能性。但是目前的預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)為了形成不同濃度的混合氣，一般采用兩套燃料供給裝置，分別向預(yù)燃室和主燃室供給燃料，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制過程較為復(fù)雜，且成本高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供僅依靠一套燃料供給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分層燃燒的一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，其特征是:包括集氣腔、天然氣儲(chǔ)氣瓶、壓縮氣缸、工作氣缸，所述工作氣缸包括預(yù)燃室和主燃室，預(yù)燃室包括預(yù)燃室內(nèi)壁和預(yù)燃室外壁，預(yù)燃室外壁位于預(yù)燃室內(nèi)壁外部，預(yù)燃室外壁外部為主燃室，預(yù)燃室里設(shè)置天燃?xì)鈬娮旌突鸹ㄈ?，預(yù)燃室內(nèi)壁上設(shè)置內(nèi)壁連通管道，預(yù)燃室外壁上設(shè)置外壁連通管道，預(yù)燃室內(nèi)壁連接可控制其相對(duì)于預(yù)燃室外壁旋轉(zhuǎn)從而使得內(nèi)壁連通管道和外壁連通管道相通或斷開的電磁閥，集氣腔進(jìn)口端設(shè)置節(jié)氣門，集氣腔出口端分別連通主燃室和混合器，混合器分別連通天然氣儲(chǔ)氣瓶和壓縮氣缸，壓縮氣缸連通天然氣噴嘴。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、所述工作氣缸處于進(jìn)氣沖程時(shí)，壓縮氣缸處于壓縮沖程。
[0010]2、壓縮氣缸內(nèi)混合氣的燃空當(dāng)量比大于1。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0012]1、通過預(yù)燃室通道向主燃室供應(yīng)天然氣，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)組只有一套燃料供給裝置，在實(shí)現(xiàn)天然氣分層燃燒的前提下降低了建造成本。
[0013]2、天然氣與空氣的濃混合氣在經(jīng)過壓縮氣缸后，壓力、溫度升高，在預(yù)燃室內(nèi)更易被點(diǎn)燃，降低了點(diǎn)火能量，可提高火花塞壽命。
[0014]3、通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)型預(yù)燃室實(shí)現(xiàn)了混合氣濃度的分區(qū)，燃空當(dāng)量比的控制更加精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為預(yù)燃室結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0018]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，包括兩種不同的氣缸和一種旋轉(zhuǎn)開關(guān)型預(yù)燃室；氣缸包括工作氣缸4和壓縮氣缸5 ;預(yù)燃室包括固定的外壁、可旋轉(zhuǎn)內(nèi)壁、天然氣噴嘴、電火花塞和連接通道。在工作氣缸的缸蓋上設(shè)有預(yù)燃室，而壓縮氣缸的缸蓋上無預(yù)燃室；壓縮氣缸的排氣閥通過管道與工作氣缸預(yù)燃室內(nèi)的噴嘴連接，噴嘴上設(shè)電磁閥以控制噴射時(shí)刻。壓縮氣缸內(nèi)無燃燒現(xiàn)象，僅對(duì)混合氣進(jìn)行壓縮加熱。需通過相位控制，使氣缸5的壓縮沖程與氣缸4的進(jìn)氣沖程相對(duì)應(yīng)。
[0019]預(yù)燃室外壁12固定在氣缸蓋上，而內(nèi)壁11可旋轉(zhuǎn)。外壁12和內(nèi)壁11上均設(shè)有連接通道，當(dāng)內(nèi)、外壁通道對(duì)應(yīng)時(shí)，預(yù)燃室與主燃室連通。內(nèi)壁11受電磁閥控制，可通過旋轉(zhuǎn)動(dòng)作控制預(yù)燃室與主燃室的通斷關(guān)系。
[0020]氣缸組分為工作氣缸和壓縮氣缸，通過節(jié)氣門與天然氣流量閥控制壓縮氣缸內(nèi)的燃空當(dāng)量比大于1。工作氣缸的缸蓋上設(shè)置有預(yù)燃室，而壓縮氣缸的缸蓋上無預(yù)燃室。工作氣缸的進(jìn)氣閥通過進(jìn)氣歧管與集氣腔連接，而壓縮氣缸的進(jìn)氣閥與混合器連接。壓縮氣缸的排氣閥通過管道與工作氣缸預(yù)燃室內(nèi)的噴嘴連接，噴嘴上設(shè)電磁閥以控制噴射時(shí)刻。
[0021]預(yù)燃室壁面分為內(nèi)外壁，外壁固定在氣缸蓋上，內(nèi)壁可旋轉(zhuǎn)，預(yù)燃室下部圓弧形部位的底部設(shè)有連接通道。內(nèi)壁受電磁閥控制，可實(shí)現(xiàn)預(yù)燃室與主燃室的連通、隔絕。
[0022]火花塞的點(diǎn)火端設(shè)置在所述預(yù)燃室的中間位置。
[0023]空氣經(jīng)節(jié)氣門1進(jìn)入集氣腔2，集氣腔2與工作氣缸4、混合器7連接。天然氣由儲(chǔ)氣罐8供應(yīng)，通過閥3控制其流量，進(jìn)入混合器7后與空氣混合均勻，然后進(jìn)入壓縮氣缸
5。通過節(jié)氣門1和流量控制閥3控制進(jìn)入壓縮氣缸5的混合氣的燃空當(dāng)量比大于1。壓縮氣缸5中無點(diǎn)火裝置，僅對(duì)混合氣進(jìn)行壓縮加熱，5中排氣閥通過管道與工作氣缸4的預(yù)燃室6連接，并通過相位控制使壓縮氣缸5的壓縮行程與工作氣缸4的進(jìn)氣行程相對(duì)應(yīng)。
[0024]如圖2所示，預(yù)燃室包括天然氣噴嘴9，火花塞10，旋轉(zhuǎn)內(nèi)壁11，固定外壁12和連接通道13。其中內(nèi)壁11和外壁12上均設(shè)有連接通道，當(dāng)內(nèi)、外壁通道對(duì)應(yīng)時(shí)，預(yù)燃室與主燃室連通。內(nèi)壁11受電磁閥控制，可通過旋轉(zhuǎn)動(dòng)作控制預(yù)燃室與主燃室的通斷關(guān)系。當(dāng)工作氣缸4處于進(jìn)氣沖程時(shí)，壓縮氣缸5正好處于壓縮沖程，通過電磁閥控制天然氣噴嘴9開啟，同時(shí)旋轉(zhuǎn)內(nèi)壁11使預(yù)燃室與主燃室連通，濃混合氣在氣缸5的高壓作用下，通過連接通道13進(jìn)入主燃室，并與空氣混合以形成稀混合氣。當(dāng)工作氣缸4的進(jìn)氣閥關(guān)閉后，同時(shí)關(guān)閉天然氣噴射閥9和主、預(yù)燃室之間的連接通道13，對(duì)預(yù)燃室內(nèi)的濃混合氣和主燃室內(nèi)的稀混合氣進(jìn)行分層隔離。當(dāng)工作氣缸4中活塞到達(dá)上止點(diǎn)附近時(shí)，通過控制電火花塞10點(diǎn)火，同時(shí)通過電磁閥旋轉(zhuǎn)內(nèi)壁11，打開主、預(yù)燃室之間的連接通道13，使預(yù)燃室內(nèi)的火焰進(jìn)入主燃室，引燃天然氣/空氣均質(zhì)稀混合氣。主燃室內(nèi)火焰以預(yù)燃室為中心向外擴(kuò)散，有利于充分發(fā)揮稀薄燃燒的優(yōu)勢(shì)，抑制爆震，降低天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)污染。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，其特征是:包括集氣腔、天然氣儲(chǔ)氣瓶、壓縮氣缸、工作氣缸，所述工作氣缸包括預(yù)燃室和主燃室，預(yù)燃室包括預(yù)燃室內(nèi)壁和預(yù)燃室外壁，預(yù)燃室外壁位于預(yù)燃室內(nèi)壁外部，預(yù)燃室外壁外部為主燃室，預(yù)燃室里設(shè)置天燃?xì)鈬娮旌突鸹ㄈ?，預(yù)燃室內(nèi)壁上設(shè)置內(nèi)壁連通管道，預(yù)燃室外壁上設(shè)置外壁連通管道，預(yù)燃室內(nèi)壁連接可控制其相對(duì)于預(yù)燃室外壁旋轉(zhuǎn)從而使得內(nèi)壁連通管道和外壁連通管道相通或斷開的電磁閥，集氣腔進(jìn)口端設(shè)置節(jié)氣門，集氣腔出口端分別連通主燃室和混合器，混合器分別連通天然氣儲(chǔ)氣瓶和壓縮氣缸，壓縮氣缸連通天然氣噴嘴。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，其特征是:所述工作氣缸處于進(jìn)氣沖程時(shí)，壓縮氣缸處于壓縮沖程。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，其特征是:壓縮氣缸內(nèi)混合氣的燃空當(dāng)量比大于1。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種適用于預(yù)燃室式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單套燃料供給系統(tǒng)，包括集氣腔、天然氣儲(chǔ)氣瓶、壓縮氣缸、工作氣缸，所述工作氣缸包括預(yù)燃室和主燃室，預(yù)燃室包括預(yù)燃室內(nèi)壁和預(yù)燃室外壁，預(yù)燃室外壁位于預(yù)燃室內(nèi)壁外部，預(yù)燃室外壁外部為主燃室，預(yù)燃室里設(shè)置天燃?xì)鈬娮旌突鸹ㄈA(yù)燃室內(nèi)壁上設(shè)置內(nèi)壁連通管道，預(yù)燃室外壁上設(shè)置外壁連通管道，預(yù)燃室內(nèi)壁連接可控制其相對(duì)于預(yù)燃室外壁旋轉(zhuǎn)從而使得內(nèi)壁連通管道和外壁連通管道相通或斷開的電磁閥，集氣腔進(jìn)口端設(shè)置節(jié)氣門，集氣腔出口端分別連通主燃室和混合器，混合器分別連通天然氣儲(chǔ)氣瓶和壓縮氣缸，壓縮氣缸連通天然氣噴嘴。本發(fā)明僅依靠一套燃料供給系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)分層燃燒。
【IPC分類】F02D19/02, F02B19/12, F02M21/02, F02B19/16
【公開號(hào)】CN105422256
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510939040
【發(fā)明人】丁宇, 向拉, 王奎, 賁虹凱, 孫化東
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日