一種天然氣發動機的製作方法

2023-06-11 15:57:26 6

專利名稱：一種天然氣發動機的製作方法
技術領域：
本發明屬於發動機技術領域，具體地說是涉及一種由柴油發動機改裝而成的天然 氣發動機。
背景技術：
在現有技術中，發動機的燃料主要以汽油與柴油為主，但目前隨著石油資源的枯 竭、短缺、環境汙染和全球氣候日益變暖等一系列問題日益突出，世界各國都把節能、減少 汙染物等放在首位，並且制訂了日益嚴格的節能和排放法規，目前柴油機與汽油機的燃油 系統與增壓系統將難以滿足未來的排放法規要求，為尋求發動機的高效清潔燃燒，必須對 燃油系統與增壓系統進行改進，像汽油機需通過增加三元催化劑；柴油機需要採用先進的 電控高壓燃油噴射技術、先進的增壓中冷技術、先進的燃燒控制技術、先進的後處理技術 等，需要把他們組合起來應用，才能滿足嚴格的排放法規。而這些先進的手段和裝置的應用 需要花費很大的人力、物力和財力，需要複雜的匹配開發過程，成本高，裝置也很昂貴。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中的不足之處，提供一種由柴油發動機改裝而成 的天然氣發動機，該發動機改裝簡單，不耗費很大的人力、物力和財力，能夠滿足節能環保 的要求，並且開發周期較短。按照本發明提供的技術方案，所述天然氣發動機由柴油發動機改裝而成，包括柴 油機體，柴油機體上設置有傳感系統，其特徵在於還包括有進氣系統、燃料供給系統、點火 系統、傳感系統和點火控制器ECU ；進氣系統安裝在發動機氣缸蓋一側，進氣系統包括空濾進氣管和進氣管，空濾進 氣管用於通入空氣，進氣管與發動機的燃燒室相連通；燃料供給系統包括低壓天然氣源、燃氣切斷閥、壓力調節閥、比例閥、混合器管和 電子節氣門，低壓天然氣源與燃氣切斷閥相連，燃氣切斷閥與壓力調節閥相連，壓力調節閥 與比例閥相連，比例閥與混合器管一個進口相連，混合器管上的另一個進口與進氣系統中 的空濾進氣管相連，混合器管的出口連接電子節氣門，電子節氣門與進氣系統中的進氣管 相連；點火系統包括點火線圈和火花塞，火花塞安裝在發動機氣缸蓋上，火花塞的一端 伸入燃燒室內，火花塞的另一端連接點火線圈，點火線圈設置在進氣管下面，點火線圈通過 導線與點火控制器E⑶相連；傳感系統中的各傳感器通過導線與點火控制器ECU相連並傳輸信號，點火控制器 ECU與燃料供給系統中的比例閥和電子節氣門分別相連並傳輸指令，通過比例閥控制燃氣 進入混合器管的流量，通過電子節氣門控制控制混合氣進入氣缸的流量。作為本發明的進一步改進，所述空濾進氣管與混合器管之間連接有導流板，導流 板位於混合器管內的面上設有圓弧狀凸起。
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作為本發明的進一步改進，所述進氣管與電子節氣門之間連接有穩壓管。作為本發明的進一步改進，所述氣缸蓋採用平底氣缸蓋，氣缸內的活塞頂部相對 火花塞的中心位置設有一凹坑形燃燒室。作為本發明的進一步改進，所述凹坑形燃燒室為圓柱形迴轉體結構。作為本發明的進一步改進，所述傳感系統包括曲軸轉角傳感器、凸輪軸轉角傳感 器、曲軸轉速傳感器、進氣溫度壓力傳感器、水溫傳感器、氧傳感器、機油壓力傳感器和機油 溫度傳感器。本發明與現有技術相比，優點在於(1)、本發明通過對現有柴油發動機的氣缸蓋、活塞燃燒室、進氣系統、燃燒供給系 統和點火系統進行適當的改進，使其成為一種能燃燒天然氣的發動機，能滿足日益嚴格的 排放要求；而且改裝方便，不需要花費很大的人力、物力和財力。(2)、本發明通過在電子節氣門與進氣管之間設置穩壓管，有效提高了各缸進氣分 配均勻性，減少了發動機各缸空燃比的變化，降低了燃燒循環變動率，改善了發動機的燃料 消耗和排放水平。(3)、本發明的進氣系統在空氣進入混合器管之前設置有導流板，導流板能夠增強 了空氣與燃氣的混合，有利於混合氣的充分燃燒。(4)、本發明的燃燒室結構巧妙合理，具有良好的工藝性，燃燒室全部機加工而成， 有精確的形狀和容積，能使天然氣達到了最佳的壓縮燃燒比和更加精確的點火時間，滿足 天然氣發動機的燃燒要求。(5)、本發明的燃燒供給系統、點火系統通過點火控制器ECU控制，可以有效的控 制發動機在各種狀態下的運行狀況。


圖1為本發明的整機側視圖。圖2為本發明的整機正視圖。圖3為本發明的整機剖視圖。圖4為本發明燃燒室的位置結構示意圖。圖5為圖4中活塞的頂部俯視圖。圖6為本發明的進氣系統示意圖。圖7為本發明的空氣導流板示意圖。圖8為圖7的結構剖視9為本發明的燃料供給系統示意圖。圖10為本發明的點火系統示意圖。附圖標記說明1-氣缸蓋、2-燃燒室、3-進氣系統、3a_空濾進氣管、3b_導流板、 3c-穩壓管、3d-進氣管、4-燃料供給系統、4a-燃氣切斷閥、4b_壓力調節閥、4c_氣管、 4d-比例閥、4e-氣管、4f-混合器管、4g-電子節氣門、5-點火系統、5a_點火線圈、5b_高壓 線、5c-火花塞、6a-曲軸轉角傳感器、6b-凸輪軸轉角傳感器、6c-曲軸轉速傳感器、6d_進 氣溫度壓力傳感器、6e_水溫傳感器、6f-氧傳感器、6g-機油壓力傳感器、6h-機油溫度傳感
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具體實施例方式下面本發明將結合附圖中的實施例作進一步描述如圖所示，本發明是由柴油發動機改裝而成，改裝部分主要是發動機的氣缸蓋1、 活塞燃燒室2、進氣系統3、燃料供給系統4和點火系統5 ；其中，進氣系統3主要由空濾進氣 管3a、空氣導流板3b、穩壓管3c和進氣管3d組成；燃料供給系統4主要由低壓天然氣源、 燃氣切斷閥4a、壓力調節閥4b、氣管4c、比例閥4d、氣管4e、混合器管4f和電子節氣門4g 組成；點火系統5主要由點火線圈5a、高壓線5b和火花塞5c組成。如圖1 圖10所示，進氣系統3安裝在發動機的氣缸蓋1 一側，進氣系統3中的 空濾進氣管3a用於通入空氣，空濾進氣管3a通過空氣導流板3b與燃料供給系統4中混合 器管4f的一個進口相連，從空濾進氣管3a中進入的空氣通過空氣導流板3b上開設的氣孔 進入混合器管4f內；燃料供給系統4中的低壓天然氣源與燃氣切斷閥4a相連，燃氣切斷閥 4a與壓力調節閥4b直接相連，壓力調節閥4b通過氣管4c與比例閥4d相連，比例閥4d通 過氣管4e與混合器管4f的另一個進口相連，作為燃料的天然氣通入混合器管4f後與空氣 混合均勻，混合器管4f的出口連接電子節氣門4g，電子節氣門4g與進氣系統3中的穩壓管 3c相連，穩壓管3c與進氣管3d相連，進氣管3d與發動機的燃燒室2a相連通，混合氣由此 進入燃燒室2內；所述點火系統5中的火花塞5c安裝在發動機氣缸蓋1上，火花塞5c的一 端伸入燃燒室2內，火花塞5c的另一端通過高壓線5b連接點火線圈5a，每個火花塞5c與 點火線圈5a單獨連接供電；點火線圈5a設置在進氣管3d下面，點火線圈5a通過導線與點 火控制器ECU相連；傳感系統中的各傳感器通過導線與點火控制器ECU相連並傳輸信號，點 火控制器ECU與燃料供給系統4中的比例閥4d和電子節氣門4g分別相連並傳輸指令，通 過比例閥4d控制燃氣進入混合器管4f的流量，通過電子節氣門4g控制控制混合氣進入氣 缸的流量。如圖4、圖5所示，所述氣缸蓋1採用平底氣缸蓋1，活塞安裝在氣缸中，在活塞頂 部相對火花塞5c的中心位置設有一凹坑形燃燒室2，該凹坑形燃燒室2為圓柱形迴轉體結 構，具有較好的工藝性，燃燒室2全部機加工而成，有精確的形狀和容積，燃燒室2表面光 滑、緊湊，壓縮比可提高到12，能使天然氣達到了最佳的壓縮燃燒比，精確的點火時間，能夠 滿足天然氣發動機的燃燒要求。如圖6所示，在混合器管4f和進氣管3d中間連接有穩壓管3c，混合器管4f中充 分混合後的混合氣首先通過電子節氣門4g控制流量，然後進入穩壓管3c內，穩壓管3c是 為了提高各缸進氣分配均勻性，減少發動機各缸空燃比的變化，降低燃燒循環變動率，改善 了發動機的燃料消耗和排放水平。如圖7 圖9所示，所述空氣導流板3b位於混合器管4f內的面上設有圓弧狀凸 起，這種結構的導流板可以使進入混合器管4f內的空氣與作為燃料的天然氣充分混合，有 助於混合氣的充分燃燒。本發明的工作過程及工作原理如下發動機啟動時，空氣經由空濾進氣管3a進入混合器管4f內，低壓天然氣從燃氣 切斷閥4a進入，通過壓力調節閥4b調節壓力，然後經由比例閥4d進入混合器管4f內，空 氣和作為燃料的天然氣在混合器管4f中充分混合，然後經由電子節氣門4g控制進入量進入穩壓管3c、進氣管3d進入發動機各氣缸的燃燒室2內；在上述過程中，發動機上的各傳 感器(包括安裝在曲軸前端的曲軸轉角傳感器6a、安裝在齒輪室蓋上的凸輪軸轉角傳感器 6b、安裝在飛輪殼上的曲軸轉速傳感器6c、安裝在穩壓管3c上的進氣溫度壓力傳感器6d、 安裝在出水口座上的水溫傳感器6e、安裝在排氣管上的氧傳感器6f、安裝在機體主油道上 的機油壓力傳感器6g和機油溫度傳感器6h。分別通過導線與點火控制器ECU相連，各傳感 器實時感應檢測發動機的狀況並傳輸信號給點火控制器ECU，點火控制器ECU對發動機做 出綜合判斷，確定發動機最適宜的進氣量，通過信號轉換，發送指令給與其相連的比例閥4d 和電子節氣門4g，通過比例閥4d控制天然氣進入混合器管4f的流量，通過電子節氣門4g 控制控制混合氣進入氣缸的流量，從而使發動機具有很好的動力性和排放；點火線圈5a也 通過點火控制器ECU控制，點火控制器ECU根據各傳感器傳輸來的信號，對發動機的狀況做 出綜合判斷，確定發動機最適宜的點火提前角，然後通過點火線圈5a實現發動機點火。
權利要求
一種天然氣發動機，其由柴油發動機改裝而成，包括柴油機體，柴油機體上設置有傳感系統，其特徵在於還包括有進氣系統(3)、燃料供給系統(4)、點火系統(5)、傳感器系統和點火控制器(ECU)；進氣系統(3)安裝在發動機氣缸蓋(1)一側，進氣系統(3)包括空濾進氣管(3a)和進氣管(3d)，空濾進氣管(3a)用於通入空氣，進氣管(3d)與發動機的燃燒室(2)相連通；燃料供給系統(4)包括低壓天然氣源、燃氣切斷閥(4a)、壓力調節閥(4b)、比例閥(4d)、混合器管(4f)和電子節氣門(4g)，低壓天然氣源與燃氣切斷閥(4a)相連，燃氣切斷閥(4a)與壓力調節閥(4b)相連，壓力調節閥(4b)與比例閥(4d)相連，比例閥(4d)與混合器管(4f)一個進口相連，混合器管(4f)上的另一個進口與進氣系統(3)中的空濾進氣管(3a)相連，混合器管(4f)的出口連接電子節氣門(4g)，電子節氣門(4g)與進氣系統(3)中的穩壓管(3c)相連；點火系統(5)包括點火線圈(5a)和火花塞(5c)，火花塞(5c)安裝在發動機氣缸蓋(1)上，火花塞(5c)的一端伸入燃燒室(2)內，火花塞(5c)的另一端連接點火線圈(5a)，點火線圈(5a)設置在進氣管(3d)下面，點火線圈(5a)通過導線與點火控制器(ECU)相連；傳感器系統中的傳感器通過導線與點火控制器(ECU)相連並傳輸信號，點火控制器(ECU)與燃料供給系統(4)中的比例閥(4d)和電子節氣門(4g)分別相連並傳輸指令，通過比例閥(4d)控制燃氣進入混合器管(4f)的流量，通過電子節氣門(4g)控制控制混合氣進入氣缸的流量。
2.如權利要求1所述的天然氣發動機，其特徵還在於所述空濾進氣管(3a)與混合器 管(4f)之間連接有導流板(3b)，導流板(3b)位於混合器管(4f)內的面上設有圓弧狀凸 起。
3.如權利要求1所述的天然氣發動機，其特徵還在於所述進氣管(3d)與電子節氣門 (4g)之間連接有穩壓管(3c)。
4.如權利要求1所述的天然氣發動機，其特徵還在於所述氣缸蓋(1)採用平底氣缸 蓋(1)，氣缸內的活塞頂部相對火花塞(5c)的中心位置設有一凹坑形的燃燒室(2)。
5.如權利要求4所述的天然氣發動機，其特徵還在於所述凹坑形的燃燒室(2)為圓 柱形迴轉體結構。
6.如權利要求1所述的天然氣發動機，其特徵還在於，所述傳感系統包括安裝在曲軸 前端的曲軸轉角傳感器(6a)、安裝在齒輪室蓋上的凸輪軸轉角傳感器(6b)、安裝在飛輪殼 上的曲軸轉速傳感器(6c)、安裝在穩壓管(3c)上的進氣溫度壓力傳感器(6d)、安裝在出水 口座上的水溫傳感器(6e)、安裝在排氣管上的氧傳感器(6f)、安裝在機體主油道上的機油 壓力傳感器(6g)和機油溫度傳感器(6h)。
全文摘要
本發明涉及一種由柴油發動機改裝而成的天然氣發動機。該天然氣發動機包括柴油機體，柴油機體上設置有傳感系統，其特徵在於空濾進氣管與混合器管相連，用於通入空氣；低壓天然氣源依次通過燃氣切斷閥、壓力調節閥、比例閥與混合器管相連，用於通入天然氣；混合器管與電子節氣門相連，電子節氣門通過進氣管與燃燒室相連通，混合氣由此通入燃燒室內；火花塞的一端伸入燃燒室內，另一端連接點火線圈，點火線圈通過點火控制器ECU控制；各傳感器與點火控制器ECU相連並傳輸信號，點火控制器ECU控制燃料比例閥和電子節氣門。本發明對柴油發動機的氣缸蓋、燃燒室、進氣系統、燃燒供給系統和點火系統進行適當改進，能滿足日益嚴格的排放要求。
文檔編號F02D41/26GK101922360SQ20101011702
公開日2010年12月22日 申請日期2010年1月28日 優先權日2010年1月28日
發明者肖亨琳 申請人:無錫開普動力有限公司