CN102691603B - 一种缸内直喷油气共用喷射装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种缸内直喷油气共用喷射装置及其控制方法，包括控制装置，油阀驱动装置，气阀驱动装置，油阀，气阀，供油道和供气道，其中，所述括控制装置连接至油阀驱动装置和气阀驱动装置并对其进行控制，所述油阀驱动装置连接至油阀并控制其开闭，所述气阀驱动装置连接至气阀并控制其开闭，所述油阀设置在供油道上，所述气阀设置在供气道上。
Description
技术领域
本发明涉及一种缸内直喷油气共用喷射装置及其控制方法。
背景技术
在发展和应用天然气发动机的过程中，最关键的技术是天然气供气方式，它在很大程度上影响发动机的动力性、经济性、安全可靠性以及排放指标。为了提高天然气发动机的热效率和动力性能，充分利用天然气作为清洁燃料的优点，针对天然气发动机的不同问题，国内外研究人员开发了众多不同的改进措施，在一定程度上提高了天然气发动机的性能。其中，天然气高压缸内直喷技术最为引人瞩目，成为研究的热点。
目前CNG发动机，通常是燃气（天然气）和空气在进气歧管或进气阀处混合后，被吸入燃烧室，然后高能火花点火或者柴油机引燃。这种进气方式造成充气效率降低，压缩比降低，造成燃料热效率和动力性能下降。
天然气缸内直喷技术能够使发动机充分利用天然气作为优质清洁燃料的特点，并使燃气发动机具有与柴油机相当的热效率和高的平均有效压力。从充气效率角度来看，缸内高压喷射对于空气充量几乎没有影响，克服了缸外进气道喷射充气效率降低的缺点，为进一步完善发动机的各项性能提供了极为有利的条件。另外，天然气火焰温度比柴油低，这样就会使NOX的排放降低，颗粒排放也会减少，碳烟形成的趋势远远小于柴油燃料，碳烟颗粒的排放也因而较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缸内直喷油气共用喷射装置及其控制方法，实现天然气发动机高效燃烧。在压缩行程上止点前，先喷入引燃油，并在高温下着火，引燃随后高压喷入的天然气，天然气一边与空气混合一边燃烧，从而形成类似柴油机的扩散燃烧过程。
具体技术方案如下：
一种缸内直喷油气共用喷射装置，包括控制装置，油阀驱动装置，气阀驱动装置，油阀，气阀，供油道和供气道，其中，所述括控制装置连接至油阀驱动装置和气阀驱动装置并对其进行控制，所述油阀驱动装置连接至油阀并控制其开闭，所述气阀驱动装置连接至气阀并控制其开闭，所述油阀设置在供油道上，所述气阀设置在供气道上。
进一步地，还包括一种油气共用喷射阀，其用于向外喷射油气，所述供油道和供气道均通向该油气共用喷射阀。
进一步地，所述供油道位于油气共用喷射阀上方一侧，呈一定角度向下倾斜向油气共用喷射阀供油，所述供气道位于油气共用喷射阀上方的另一侧，呈一定角度向下倾斜向油气共用喷射阀供气。
进一步地，所述油阀为一挡片，其设置在供油道的出口，当其在油阀驱动装置的作用下挡住或离开供油道时，供油道闭合或开启；所述气阀为一挡片，其设置在供气道的出口，当其在气阀驱动装置的作用下挡住或离开供气道时，供气道闭合或开启。
进一步地，所述控制装置为一控制轴，所述油阀驱动装置为一油阀驱动凸轮，所述气阀驱动装置为一气阀驱动凸轮，油阀驱动凸轮和气阀驱动凸轮安装在控制轴上，当控制轴逆时针转动，驱动油阀凸轮，打开油阀，当控制轴顺时针转动，驱动气阀凸轮，打开气阀。
进一步地，所述供油道为汽油或柴油的燃油管道，所述供气道为天然气管道。
进一步地，所述油阀和气阀均是单向阀。
进一步地，所述控制轴的转速可调，所述驱动凸轮形状可调。
上述缸内直喷油气共用喷射装置的控制方法，进一步地，采用如下步骤：
（1）在发动机的压缩行程上止点前，先喷入引燃油；
（2）引燃油在高温下着火；
（3）高压喷入天然气；
（4）天然气被步骤（2）中的引燃油火焰引燃；
（5）发动机引入空气；
（6）天然气一边与空气混合一边燃烧。
进一步地，通过改变控制轴转速和驱动凸轮形状达到改变进气和进油量。
与目前现有技术相比，本发明提高了CNG发动机的热效率，NO、HC排放降低。
（1）本发明提供一种简单的控制油气方式，并能通过改变控制凸轮形状和控制轴运转角度达到改变供气/供油量。
（2）能适合多种缸内直喷机使用，多种燃料使用。
（3）结构简单，制造成本低。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图中：
油气共用喷射阀1、控制轴2、油阀驱动凸轮3、气阀驱动凸轮4、油阀5、气阀6、供油道7、供气道8
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
参照图1，缸内直喷油气共用喷射装置包括1、油气共用喷射阀 2、控制轴 3、油阀驱动凸轮 4、气阀驱动凸轮 5、油阀 6、气阀 7、燃油管道 8、天然气管道，油阀驱动凸轮3和气阀驱动凸轮4安装在控制轴2上，油阀5和气阀6是单向阀只能向图中箭头方向开启。当控制轴2逆时针转动，驱动油阀凸轮3，打开油阀5，燃油管道7开始喷油，当控制轴2顺时针转动时，驱动气阀凸轮4，打开气阀6，燃气管道8开始供气。通过改变控制轴2转速和驱动凸轮形状实现改变进气和进油量。
该缸内直喷油气共用喷射装置，在压缩行程上止点前，先喷入引燃油，并在高温下着火，引燃随后高压喷入的天然气，天然气一边与空气混合一边燃烧，从而形成类似柴油机的扩散燃烧过程。因而发动机可以采用比较高的压缩比；由于以扩散燃烧为主，因而可以通过混合气质调节方式适应发动机负荷变化，改善了传统天然气发动机中小负荷性能。由于天然气的扩散燃烧为主，因而具有无可见烟度排放，同时具有与柴油机相当的CO和HC排放性能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种缸内直喷油气共用喷射装置，其特征在于，包括控制装置，油阀驱动装置，气阀驱动装置，油阀，气阀，供油道，供气道和油气共用喷射阀，其中，
所述控制装置连接至油阀驱动装置和气阀驱动装置并对其进行控制，其为一控制轴，且控制轴的转速可调；
所述油阀驱动装置为一油阀驱动凸轮，连接至油阀并控制其开闭，驱动凸轮形状可调；
所述气阀驱动装置为一气阀驱动凸轮，连接至气阀并控制其开闭，驱动凸轮形状可调；
所述油阀驱动凸轮和气阀驱动凸轮安装在控制轴上，当控制轴逆时针转动，驱动油阀凸轮，打开油阀，当控制轴顺时针转动，驱动气阀凸轮，打开气阀；
所述油阀是单向阀，设置在供油道上，其为一挡片，其设置在供油道的出口，当其在油阀驱动装置的作用下挡住或离开供油道时，供油道闭合或开启；
所述气阀是单向阀，设置在供气道上，其为一挡片，其设置在供气道的出口，当其在气阀驱动装置的作用下挡住或离开供气道时，供气道闭合或开启；
所述供油道为汽油或柴油的燃油管道；
所述供气道为天然气管道；
所述油气共用喷射阀用于向外喷射油气，所述供油道和供气道均通向该油气共用喷射阀，所述供油道位于油气共用喷射阀上方一侧，呈一定角度向下倾斜向油气共用喷射阀供油，所述供气道位于油气共用喷射阀上方的另一侧，呈一定角度向下倾斜向油气共用喷射阀供气。
2.如权利要求1所述缸内直喷油气共用喷射装置的控制方法，其特征在于，采用如下步骤：
（1）在发动机的压缩行程上止点前，先喷入引燃油；
（2）引燃油在高温下着火；
（3）高压喷入天然气；
（4）天然气被步骤（2）中的引燃油火焰引燃；
（5）发动机引入空气；
（6）天然气一边与空气混合一边燃烧。
3.如权利要求2所述缸内直喷油气共用喷射装置的控制方法，其特征在于，通过改变控制轴转速和驱动凸轮形状达到改变进气和进油量。
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