CN101074626A - 天然气发动机 - Google Patents

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CN101074626A CNA2006100804639A CN200610080463A CN101074626A CN 101074626 A CN101074626 A CN 101074626A CN A2006100804639 A CNA2006100804639 A CN A2006100804639A CN 200610080463 A CN200610080463 A CN 200610080463A CN 101074626 A CN101074626 A CN 101074626A
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于洪亮
王磊
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HUALING DIESEL ENGINE POWER CO Ltd WEIFANG
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HUALING DIESEL ENGINE POWER CO Ltd WEIFANG
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Abstract

本发明涉及一种动力工程领域中的天然气发动机。它包括缸体、气缸、气缸盖、活塞、燃烧室、火花塞、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给机构、润滑机构，活塞安装在气缸中，气缸盖上安装着进气道和火花塞，进气道连接着进气管，火花塞上连接着点火装置，在活塞的顶部正中带有一凹坑，该凹坑为回转体，呈圆柱体，底部的中间有一向上凸起的圆锥台。本发明利用现有的4JB1型柴油发动机通过对燃烧室的改进和火花塞的合理布置，使其适合燃烧天然气，大大节约了开发成本，提高了发动机的性能。

Description

天然气发动机
技术领域
本发明涉及一种动力工程领域中的天然气发动机。
背景技术
石油短缺和生态恶化是目前人类面临的主要问题，能源的短缺将直接影响各国经济的持续发展，而环境污染则直接威胁着人类的健康和生存。天然气是当今世界能源的重要组成部分，它与煤炭、石油并列为世界能源的三大支柱。据研究资料显示，世界已探明的石油储量，按汽车现在消耗的速度，还能支撑40-70年。而已探明的天然气储量，预计可以开采200年。
天然气是一种洁净的能源，主要成分是甲烷，燃烧后的主要生成物为二氧化碳和水，其产生的温室气体只有煤炭的1/2，是石油的2/3。天然气汽车则是以天然气作为燃料的汽车。近年来，天然气汽车在全球发展很快，在应用与运营方面比较成功。天然气汽车是一种理想的低污染车，与汽油汽车相比，它的尾气排放中CO下降约90％，HC下降约50％，NOx下降约30％，SO2下降约70％，CO2下降约23％，微粒排放可降低约40％，铅化物可降低100％。可见天然气对环境造成的污染远远小于石油和煤炭，是一种优良的汽车发动机绿色代用燃料。同时，天然气汽车的使用成本较低，比燃油汽车节约燃料费约50％。此外，与电动汽车相比，天然气汽车的续驶里程长。有关专家认为天然气汽车是目前最具有推广价值的低污染汽车。
现有的天然气汽车大都是在燃油汽车的基础上增加一套燃气装置形成的双燃料汽车，其发动机没有经过根本性的改变。从而造成燃气性能低。主要表现在动力性较低，燃用天然气与汽油相比，混合气的热值低，进气(空气)量少，分子变更系数少，动力性约下降20％。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃烧效率高、专门用于燃烧天然气的天然气发动机。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明所述的天然气发动机，它包括缸体、气缸、气缸盖、活塞、燃烧室、火花塞、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给机构、润滑机构，活塞安装在气缸中，气缸盖上安装着进气道和火花塞，进气道连接着进气管，火花塞上连接着点火装置，在活塞的顶部正中带有一凹坑，该凹坑为回转体，呈圆柱体，底部的中间有一向上凸起的圆锥台。
上述气缸的直径为90——95毫米，行程为100——105毫米，活塞的顶部的凹坑直径为60——65毫米，凹坑的顶面和底面均带有半径为5毫米的圆角，圆锥台顶面的直径为20毫米，圆锥台到凹坑顶面的距离为14毫米，圆锥台的张角为140度。
为了得到较高的点火能量，每个火花塞连接一个独立的点火线圈供电。
采用上述技术方案后，本发明利用现有的4JB1型柴油发动机通过对燃烧室的改进和火花塞的合理布置，使其适合燃烧天然气，大大节约了开发成本，提高了发动机的性能。
现有4JB1柴油机的主要技术参数如下：
型式：直列四缸、水冷、四冲程、直喷式燃烧室
缸径*行程(mm)：93*102
排量(L)：2.771
功率/转速(KW/r/min)：57/3600
扭矩/转速(N.m/r/min)：174/2000
最低燃油耗(g/KW.h)：≤218
压缩比：18.2∶1
天然气发动机的主要技术参数：
缸径*行程(mm)：93*102
排量(L)：2.771
功率/转速(KW/r/min)：35/2000
扭矩/转速(N.m/r/min)：150/1400
最低燃气消耗率(g/KW.h)：≤265
压缩比：12∶1
附图说明
图1是现有4JB1柴油机燃烧室的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明的一个实施例燃烧室的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是气缸盖火花塞部分的局部结构示意图。
具体实施方式
为了实现天然气发动机的稀薄燃烧，保证燃烧混合气在平均过量空气系数接近或超过点燃极限的情况下能够充分燃烧，我们将4JB1型柴油机改为点燃式天然气发动机，对燃烧系统、燃料供给系统、进气系统和控制系统进行相应的改进。
为了避免发动机暴震，并保证发动机有足够的缺火安全余量和整机性能，将发动机的压缩比由原来的18.2∶1调整到现在的12∶1。
考虑到现有4JB1发动机在汽缸内形成比较强的进气涡流，改进活塞1的燃烧室形状，缩短火焰传播距离，提高热效率。并将火花塞布置在汽缸盖原喷油器的位置上。
这样，本发明所述的天然气发动机，它包括缸体、气缸、气缸盖、活塞1、燃烧室、火花塞2、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给机构、润滑机构，活塞1安装在气缸中，气缸盖上安装着进气道和火花塞2，进气道连接着进气管，火花塞2上连接着点火装置，在活塞1的顶部正中带有一形成燃烧室的凹坑11，该凹坑11为回转体，呈圆柱体，底部的中间有一向上凸起的圆锥台12。
上述气缸的直径为93毫米，行程为102毫米，活塞1的顶部的凹坑11直径为62毫米，凹坑11的顶面和底面均带有半径为5毫米的圆角，圆锥台12顶面的直径为20毫米，圆锥台到凹坑顶面的距离为14毫米，圆锥台的张角为140度。
另外，在原进气系统中增加电控节气门，便于控制发动机汽缸内混合气在确定的过量空气系数下的燃烧，节气门通过步进电机控制，其开度可根据要求随意调节。节气门处设置空气旁通阀，以便于补偿和控制怠速时的空气流量。
该天然气发动机的燃料供给系统主要包括：气瓶、过滤器、切断电磁阀、减压阀等组成。这是已有的公知技术，在此不再重复。
改进后的天然气发动机由原来的压燃式改为点燃式，由于天然气的着火温度比柴油和汽油都要高，要求点火系统提供高压和高的点火能量。点火系统主要由控制器、点火线圈、高压线和火花塞组成，将火花塞2布置在原喷油器的位置上，与活塞轴线呈倾斜的夹角布置。只要在现有汽油发动机点火系统的基础上根据需要适当提高点火能量即可。
为了得到较高的点火能量，还可以将每个火花塞2由一个独立的点火线圈供电。

Claims (3)

1、一种天然气发动机，它包括缸体、气缸、气缸盖(3)、活塞(1)、燃烧室、火花塞(2)、曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给机构、润滑机构，活塞(1)安装在气缸中，其特征是：气缸盖(3)上安装着进气道和火花塞(2)，进气道连接着进气管，火花塞2上连接着点火装置，在活塞(1)的顶部正中带有一凹坑(11)，该凹坑(11)为回转体，呈圆柱状，底部的中间有一向上凸起的圆锥台(12)。
2、根据权利要求1所述的天然气发动机，其特征在于：气缸的直径为90-95毫米，行程为100-105毫米，活塞(1)的顶部的凹坑直径为60-65毫米，凹坑的顶面和底面均带有半径为5毫米的圆角，圆锥台顶面的直径为20毫米，圆锥台到凹坑顶面的距离为14毫米，圆锥台的张角为140度。
3、根据权利要求1或2所述的天然气发动机，其特征在于：每个火花塞(2)连接一个独立的点火线圈供电。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104213976A (zh) * 2014-08-19 2014-12-17 韩志玉 天然气发动机燃烧方法及使用该方法的增压天然气发动机

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