CN102155306A - 一种氢气汽油双燃料发动机 - Google Patents

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胡铁刚
冯海涛
郝栋
杨志勇
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Abstract

本发明提出一种氢气汽油双燃料发动机，其包括进气歧管总成、发动机本体、排气歧管总成以及供油系统；所述供油系统的终端为气道喷射喷油嘴，其布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧。其还包括一套供氢系统，所述供氢系统的终端是氢气喷嘴，所述氢气喷嘴也布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧。本发明是在传统汽油机的进气歧管气道喷射喷油器的异侧增加一套氢气喷嘴，同时增加一套发动机供氢系统，可以在发动机不同工况下有选择地使用氢气和汽油燃料，不但能减少化石燃料的使用，延长使用寿命，还能降低发动机有害排放物，能满足日益严格的汽车排放法规；同时对于氢气汽油的选择使用，还能有效抑制氢气比热值低而带来的动力不足的缺点。

Description

一种氢气汽油双燃料发动机
技术领域
本发明涉及发动机，具体是双燃料发动机。
背景技术
汽车作为化石燃料消费家族中的重要成员，对于化石燃料的过度消费、全球气候变暖负有不可推卸的责任。传统汽油机已无法满足更高排放要求，目前各国的汽车企业都在积极开发各种新型发动机，以满足日益严格的汽车排放法规。
参见图1，传统汽油机主要由发动机进气总,3、进气歧管4、发动机本体1（含缸体、缸盖等）、气道喷射喷油器2、排气歧管5、排气总管6以及三元催化器7（Three Way Catalyst，TWC）组成。其中，进、排气总管分别与进、排气歧管连接，进、排气歧管安装在发动机本体的缸盖上，喷油器安装在进气歧管上，三元催化器安装在排气总管上。传统汽油机工作时，空气经进气总管进入进气歧管后，将进气道内的燃油蒸汽带入发动机气缸内，燃油空气混合气在气缸内燃烧做功后，燃烧废气经排气歧管进入排气总管，在三元催化器内进行催化转化，并最终以达到排放标准的废气排入大气中。
在这种传统汽油机的工作过程中，由于燃油品质的区别，喷油方式的不同以及三元催化器的催化能力的限制，使得传统发动机的油耗和排放不能得到进一步的优化提升，而随着全球原油储量不断减少，传统汽油机的发展将会举步维艰。
发明内容
本发明的目的在于针对传统汽油机油耗、排放高的问题，提供一种新型氢气汽油双燃料发动机，在不改变发动机本体及排气系统，不增加发动机成本的基础上最大限度的降低发动机的油耗和排放水平。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种氢气汽油双燃料发动机，其包括进气歧管总成、发动机本体、排气歧管总成以及供油系统；所述供油系统的终端为气道喷射喷油嘴，其布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧；其特征在于：还包括一套供氢系统，所述供氢系统的终端是氢气喷嘴，所述氢气喷嘴也布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧。
本氢气汽油双燃料发动机中，同时包括了一套供油系统和一套供氢系统，进气歧管总成与发动机本体连接，使得氢气或汽油喷射进入进气歧管后与空气混合形成混合气，混合气进入气缸内燃烧做功，废气经排气系统进入到后处理系统，通过三元催化器将尾气处理掉。与传统汽油机相比有以下改进：在传统汽油机的进气歧管气道喷射喷油器的异侧增加一套氢气喷嘴（包括氢气汽油喷嘴驱动器），同时增加一套发动机供氢系统。
采用上述技术方案，在发动机不同工况下有选择的使用氢气和汽油燃料，不但能减少化石燃料的使用，延长其使用寿命，还能极大降低发动机有害排放物，能满足日益严格的汽车排放法规；同时对于氢气汽油的选择使用，还能有效抑制氢气比热值低而带来的动力不足的缺点。
附图说明
图1是背景技术中所描述的传统汽油机结构示意图；
图2是本新型氢气汽油双燃料发动机结构示意图；
图3是本氢气发动机的氢气供应系统图。
图中1-发动机、2-喷油嘴、3-氢气喷嘴、4-进气总管、5-进气歧管、6-排气歧管、7-排气总管、8-三元催化器、9-高压氢气瓶、10-电磁阀、11-一级减压阀、12-氢气压力温度传感器、13-二级减压阀、14-氢气气轨、15-阻火器。
具体实施方式
如图2、3所示，在本氢气汽油双燃料发动机中，同时包括一套供油系统和一套供氢系统，其中供氢系统由一个高压氢气瓶9，电磁阀10，一、二级减压阀11、13，阻火器15和连接管路组成。高压氢气瓶9瓶口处安装电磁阀10，电磁阀10出口通过管路与一、二级减压阀11和13相连，二级减压阀13与阻火器15相连接，阻火器15布置在氢气气轨14前端，通过管路与氢气气轨14相连，氢气气轨上安装有八个氢气喷嘴3，氢气喷嘴3安装于进气歧管5上，处于气道喷射喷油器的3异侧（就是不同侧），并通过氢气喷嘴前端的胶圈实现与进气歧管的密封。除此之外，供油系统按照常规的方式通过燃油泵和输油管路将汽油输送到气道喷射喷油器2中，ECU控制喷油嘴或是氢气喷嘴在不同工况下定时开启，从而实现氢气和汽油两种不同燃料在不同工况下的最优化选择。
当发动机处于冷启动、怠速工况时，氢气作为发动机燃料提供动力输出，由于氢气具有着火极限宽、点火能力低、火焰传播速度快等优点，足以满足发动机冷启动要求，且氢气燃烧产物只有水，因此彻底解决了排放法规中对于冷启动极为苛刻的要求；在低速中小负荷工况下，氢气具有燃烧速度快、等容度高、热效率高等优点，使得整机气耗较之汽油发动机的油耗有所降低；当发动机处于低速大负荷及高速工况时，氢气因其密度小、比热值低、充气效率差导致动力性不足，而此时采用汽油均质燃烧模式，以保证发动机的动力输出，同时可充分利用三元催化器8的高转化效率实现发动机在该工作区域的超低排放。
本新型氢气发动机的特点是：发动机使用氢气汽油双燃烧，降低了化石燃料的使用，延长了化石燃料的使用寿命；氢气发动机的燃烧产物只有水，不存在排放问题，尤其在冷启动的时候没有任何排放，能轻易满足欧洲愈加严格的排放法规；氢气燃烧速度快，等容度高，热效率高，决定了氢气发动机气耗较之传统汽油机的油耗有明显下降，经济性极佳。在中高速工况下切换到汽油模式，在满足排放的同时保证发动机强劲动力性。

Claims (3)

1.一种氢气汽油双燃料发动机，其包括进气歧管总成、发动机本体、排气歧管总成以及供油系统；所述供油系统的终端为气道喷射喷油嘴，其布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧；其特征在于：还包括一套供氢系统，所述供氢系统的终端是氢气喷嘴，所述氢气喷嘴也布置于进气歧管总成的每根进气歧管的两侧。
2.根据权利要求1所述的氢气汽油双燃料发动机，其特征在于：所述供氢系统由一个高压氢气瓶、电磁阀、一、二级减压阀、阻火器和连接管路组成；所述高压氢气瓶的瓶口处安装电磁阀，电磁阀出口通过管路与一、二级减压阀相连，二级减压阀与阻火器相连接，阻火器布置在气轨前端，通过管路与氢气气轨相连，所述氢气喷嘴安装在氢气气轨上，并对应安装在进气歧管上，处于气道喷射喷油器的异侧。
3.根据权利要求1或2所述的氢气汽油双燃料发动机，其特征在于：所述氢气喷嘴前端通过胶圈实现与进气歧管的密封。
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