非車用天然氣發動機的製作方法

2023-06-26 20:39:46 2

本發明涉及發動機技術領域，具體是一種非車用天然氣發動機。

背景技術：

隨著全球石油、煤炭等非可再生能源的不斷枯竭，新世紀面臨的能源危機問題越發嚴重，人們正在逐漸尋找和開發諸多的新型能源。天然氣裡的硫、粉塵等有害物質含量極低，燃燒時產生的二氧化碳量也明顯少於現有主流的化石燃料，能夠極大地改善環境質量，降低全球溫室效應。

目前市面上也存在採用天然氣作為能源的發動機，但是這類發動機往往存在體積大、整體設計複雜、天然氣燃燒不充分、不穩定等缺點，影響整個機組的有效運轉，導致整機性能低下。

技術實現要素：

為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在於提供一種非車用天然氣發動機，以保障發動機穩定可靠運行，延長發動機的使用壽命。

為實現上述發明目的，本發明的發動機控制模塊連接發動機上的水溫傳感器、氧含量傳感器、進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、轉速傳感器、相位傳感器及機油壓力傳感器，水溫傳感器、氧含量傳感器、進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、轉速傳感器、相位傳感器及機油壓力傳感器分別對發動機冷卻液的實時溫度、廢氣排氣口氧含量、燃氣溫度及壓力、發動機轉速及機油壓力進行信號採集，發動機控制模塊通過運算、邏輯分析及處理，智能調節發動機的進氣量、冷卻速度、轉速及機油壓力。

所述發動機的防爆電磁閥的一端經高壓減壓器連接天然氣管道，防爆電磁閥另一端連接低壓減壓器，低壓減壓器與混合器連接，天然氣經低壓減壓後進入混合器；空氣進氣管與空氣濾清器相通，空氣濾清器與混合器連接，空氣經空氣濾清器過濾後進入混合器，混合器內設有旋轉葉片；增壓器與混合器連接，混合燃氣經增壓器增壓後進入冷卻箱，混合燃氣輸出管與冷卻箱相通，冷卻後的混合燃氣在電子節氣門的控制下經發動機缸蓋進氣口進入燃燒室；混合燃氣經火花塞點火燃燒，燃燒後廢氣通過發動機缸蓋排氣口進入水冷排氣管，水冷排氣管與增壓器連接，冷卻後的廢氣進入增壓器推動增壓器渦輪，為增壓器提供動力，增壓器與排氣歧管連接，廢氣經排氣歧管排出。

所述發動機缸蓋的廢氣排放氣道為直線通道。

所述水冷排氣管設有廢氣進氣孔、廢氣排氣孔、冷卻液出水孔及冷卻液進水孔，冷卻液進水孔位於廢氣進氣孔的對立側；廢氣進氣孔與發動機缸蓋排氣口連接，廢氣排氣孔與增壓器連接，冷卻液進水孔與水泵連接，冷卻液出水孔與冷卻箱連接。

所述冷卻箱與水泵連接；水泵分別與發動機、水冷排氣管連接；冷卻箱冷卻液經水泵後，一路流向發動機，再流回冷卻箱；另一路流向水冷排氣管，再流回冷卻箱。

所述冷卻箱與嵌在發動機內部的冷卻管道形成天然氣發電機組的冷卻系統；混合燃氣輸出管、冷卻液輸入管和混合燃氣輸入管設在冷卻箱的上部，冷卻液輸出管設於冷卻箱下部。

所述發動機控制模塊通過安裝在安裝支架上的蓄電池經電源轉換器後供電。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、通過設置各類傳感器及自動化調節，來監測整機的各項性能參數，可有效實現發動機內的混合氣體充分燃燒，保障發動機的穩定運行。

2、通過冷卻水循環冷卻排氣管內廢氣溫度，能將排氣歧管本體的溫度從650°降到200°以下，明顯降低了排氣歧管本體的溫度及所排廢氣的溫度和壓力，可延長發動機的使用壽命，顯著降低噪音及排氣阻力，提高發動機的功率。

3、通過改進缸蓋內廢氣排放氣道，減小了廢氣排放時的阻力，從而提高了發動機的功率。

附圖說明

圖1是本發明主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是本發明立體圖。

圖4是本發明的缸蓋半剖示意圖。

圖5是本發明的增壓器立體圖。

圖6是本發明氣流圖。

圖7是本發明水流圖。

圖8是本發明電路示意圖。

圖9是本發明的水冷排氣管立體圖。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，發動機36上部的防爆電磁閥29一端設有管道，用於連接天然氣管道32。天然氣經高壓減壓器33、防爆電磁閥29後流向與防爆電磁閥29另一端相連的低壓減壓器28，經低壓減壓器28減壓後流入與低壓減壓器28相連的混合器26。而空氣通過空氣進氣管27經位於發動機36上部的空氣濾清器24後流入與空氣濾清器24相連的混合器26。混合器26內設有旋轉葉片，通過攪拌將天然氣與空氣兩種氣體充分混合。天然氣與空氣經混合器26混合形成混合燃氣，混合燃氣再經增壓器19增壓後進入冷卻箱8，冷卻後在電子節氣門25的控制下經發動機缸蓋23進氣口進入燃燒室34。混合燃氣經火花塞的點火線圈2點火燃燒，燃燒後廢氣通過發動機缸蓋23排氣口進入水冷排氣管20，冷卻後進入增壓器19推動增壓器19渦輪，為增壓器19提供動力，最後經排氣歧管41排出。

本發明的發動機缸蓋23的廢氣排放氣道30由彎道改為直線通道，可增加天然氣發動機的燃燒效率，優化廢氣排放等級。

本發明的水冷排氣管20設有廢氣進氣孔42、廢氣排氣孔43、冷卻液出水孔44及冷卻液進水孔，冷卻液進水孔位於廢氣進氣孔42的對立側；廢氣進氣孔42與發動機缸蓋23排氣口連接，廢氣排氣孔43與增壓器19連接，冷卻液進水孔與水泵35連接，冷卻液出水孔44與冷卻箱8連接。通過水冷排氣管20，可直接給廢氣降溫，間接給增壓器19降溫，也間接給排氣歧管41降溫。

本發明的冷卻箱8與嵌在發動機36內部的冷卻管道共同形成整個天然氣發電機組的冷卻系統。混合燃氣輸出管22、冷卻液輸入管21和混合燃氣輸入管18均在冷卻箱8的上部引出，冷卻液輸出管11於冷卻箱8右下方引出。冷卻液管道內嵌於發動機36中，通過流動的冷卻液體為發動機36降溫；混合燃氣管道為天然氣與空氣混合氣降溫。冷卻箱8的冷卻液經水泵35後，一路流向發動機36部分，給發動機36機體降溫，再流回冷卻箱8；另一路流向水冷排氣管20，給水冷排氣管20內部氣體降溫，再流回冷卻箱8。發動機36的一部分熱量直接輻射到大氣中，一部分熱量被冷卻液帶回冷卻箱8；而冷卻箱8中的熱量一部分輻射到大氣中，一部分靠散熱器9內的風扇帶至大氣中。

混合燃氣燃燒，產生高壓，推動發動機36的活塞運動，活塞運動驅使發動機36的轉軸轉動，為與發動機36的轉軸直接或間接相連的機器帶來持續動力。

發動機控制模塊13內設怠速模式，即推動活塞運轉又不帶動轉軸轉動。怠速模式用於極低溫下給機器預熱，也用於適應低功耗輸出模式。當發動機36並沒有外接從動機器或自檢異常時，以怠速模式運轉。

本發明安裝在發動機36安裝支架12上的蓄電池通過電源轉換器37後，給發動機控制模塊13供電，線束14為從動機器控制電路供電。若將發動機控制模塊13與從動機器控制電路相連接，能實現發動機控制模塊13與從動機器控制電路數據通信。

發動機控制模塊13連接發動機36進氣端的進氣壓力傳感器4和進氣溫度傳感器5，採集壓力信號和溫度信號並進行控制。通過比較閾值，做出判斷控制防爆電磁閥29的關斷，防止混合器26溫度過高引爆的危險。

發動機控制模塊13連接電子節氣門25並對電子節氣門25進行控制，從而間接控制燃氣進氣量。當轉速偏高時，會降低進氣量，以便降低發動機36的轉速；當轉速偏低時，會增加進氣量，以便提高發動機36的轉速。

發動機控制模塊13連接發動機36上的相位傳感器10、轉速傳感器7，控制高性能點火線圈、火花塞點火時間，使發動機36獲得最佳點火提前角。

發動機控制模塊13連接發動機36排氣端的氧含量傳感器3，通過氧含量傳感器3採集氧含量信號，並調節空氣進氣量，使天然氣達到最佳燃燒比。氧含量過高，則表明進入發動機36內部的混合器中的空氣含量過多；氧含量過低，則表明空氣含量不足。

發動機控制模塊13連接置於發動機36冷卻管道內的水溫傳感器1，用於監測冷卻液的實時溫度，並通過與發動機控制模塊13相連接的水溫顯示器38指示水溫信息。發動機控制模塊13根據當前冷卻液溫度，通過控制節溫器來控制冷卻液流量，以達到適當的冷卻效果。當水溫超過閾值自動報警，防止發動機36長時間超負荷運轉產生不可逆轉的損壞。

發動機控制模塊13連接發動機36的機油壓力傳感器39並採集機油壓力信號，對整機潤滑系統進行監測和調節。

發動機控制模塊13對發動機36的進氣壓力、進氣溫度、轉速、冷卻水溫度、機油壓力等信號採集，對這些信號進行運算、邏輯分析及處理，能智能調節發動機36當前進氣量、冷卻速度、轉動速度、機油壓力，保證發動機36的持久穩定運行。若通過所採集的信號分析自檢出發動機36的某個環節異常，則發動機36自動進入怠速模式或者停止運行。

本發明圖示用於六缸發動機，本發明也可用於四缸發動機。