[实用新型]缸内直喷燃气发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机的技术领域，特别是一种使用压缩天然气作为燃料，在不同的工况下实现不同的喷射及燃烧方式，从而在确保发动机稳定功率输出的同时极大降低尾气排放对环境污染的缸内直喷燃气发动机。

背景技术

发动机是提供动力的装置，其作用是使供入其中的燃料燃烧所产生的化学能转化为机械能从而产生动力。发动机按使用的燃料分为燃油发动机和燃气发动机。

如今如何合理使用不可再生能源和环境保护已成为社会发展中不可或缺的一部分。燃油发动机在提供动力的过程中大量消耗石油产品，同时发动机排放的废气中含有的有害成分，是城市大气污染的主要来源之一，其中主要的有害成分是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、颗粒物质(PM)以及碳烟等。世界各国为了减少发动机尾气中有害物质对大气的污染，都制定了严格的排放法规。和燃油发动机所采用的燃料相比较，使用天然气作为燃料可以大量地降低发动机废气中的各种有害成分。

现有技术的燃气发动机在使用压缩天然气作为燃料时，主要采用进气道喷射方式，但由于气体燃料会占用一部分进气管容积(液体燃料所占容积很小，几乎可以忽略不计)，导致发动机充气效率下降，直接影响到发动机的动力性。采用进气道喷射方式的汽车在改用天然气后功率往往会下降10％～20％左右，导致爬坡没劲、加速响应慢等现象。与进气道喷射方式相比，燃气发动机采用缸内直喷技术后，可以达到提高发动机的充气效率及恢复功率的目的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种使用压缩天然气作为燃料，在不同的工况下实现不同的喷射及燃烧方式，从而在确保发动机稳定输出功率的同时极大降低尾气排放对环境污染的缸内直喷燃气发动机。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型的缸内直喷燃气发动机，工作时采用气体燃料，发动机采用的燃料为压缩天然气；其部件主要包括：燃料供给装置，为发动机提供压缩天然气，以保证发动机在不同工况下都能获得所需要的天然气；燃料喷射装置，与燃料供给装置相连接，采用缸内直喷，通过多种不同的喷射方式为不同工况下的发动机提供相应的天然气与空气的混合气；燃烧装置，主要由燃烧室和火花塞构成，点燃混合气并容纳燃料燃烧，从而产生能量推动活塞为发动机的运转提供动力；高能点火装置，为燃烧装置中的火花塞提供高压脉冲，产生电火花，并在各种工况和使用条件下都能在适当的时刻产生足够的火花能量以保证可靠而准确地点火；电子控制装置ECU，实时接受发动机各个传感器和其他装置输入的信息，经过处理后控制发动机各个执行器工作；尾气处理装置，通过催化剂及其载体降低发动机排出废气中的有害成分。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

所述的燃料供给装置包括：钢瓶，用来储存压缩天然气；手动截止阀，通过手动操作实现压缩天然气的供给和中断；精过滤器，过滤出天然气中的固体细粒；开关电磁阀，控制燃料供给通路的打开和关断；压力表，监测钢瓶中压缩天然气的储量；压力传感器，监测供气管内天然气压力的变化；减压调节器，将天然气从钢瓶内的压力减小到喷气阀的喷射压力，并且压力可调。

所述的燃料喷射装置是通过高响应的电控喷气阀将天然气直接喷射到发动机气缸内；喷气阀将圆锥形的天然气束直接喷向火花塞，并在火花塞周围形成均匀的混合气。

在燃气发动机缸头上，火花塞与喷气阀相对于发动机中心轴采用非对称设置，喷气阀安装在进气门附近，而火花塞靠近排气门处安装，喷气阀正对着火花塞，从喷气阀中喷出的圆锥形燃气束直接喷向火花塞方向。

在中小负荷工况时，采用多次脉冲喷射，即在发动机的进气行程中，喷气阀先将一部分天然气分几次喷入气缸内，首先在气缸内形成稀薄的均质混合气，在发动机的压缩行程中，当活塞接近上止点时，喷气阀向气缸内喷入另一部分天然气，从而在火花塞周围形成少量浓度较高的可燃混合气，而在远离火花塞的区域形成稀薄的可燃混合气，在气缸内部的可燃混合气形成分层的空燃比区域，当火花塞点火时，首先在火花塞周围的浓混合气区域形成较强的火焰，然后迅速传播到稀薄混合气区域，实现分层稀薄燃烧。

在高负荷工况时，采用单次脉冲喷射，即在进气行程中向气缸内喷入天然气，使天然气在进气流动和缸内气流运动的作用下与空气均匀混合，形成均质可燃混合气，从而实现均质燃烧。

本实用新型具有的优点和积极效果是：