CN103122792B - 用于车辆的双燃料发动机 - Google Patents

Abstract

一种双燃料发动机，该双燃料发动机装配有发动机体、多个进气分支管、缓冲罐和空气滤清器。每个进气分支管具有包括倾斜部分和弯曲部的长度。弯曲部位于发动机体的侧面并且在一端连接到倾斜部分，在另一端连接到进气分支管的下游端。倾斜部分相对于发动机体的水平部分倾斜地从弯曲部延伸到进气分支管的上游端，从而在缓冲罐和发动机体的上部之间限定出空间，该空间大到足以使得能够将汽缸盖罩安装到发动机体的上部以及从发动机体的上部卸下汽缸盖罩。

Description

用于车辆的双燃料发动机

技术领域

本发明总体上涉及用于以两种类型燃料运行的车辆的双燃料发动机，其中一种燃料是液体燃料，另一种燃料是气体燃料。

背景技术

设计为以两种类型燃料运行的双燃料发动机是已知的用于机动车辆的内燃机，其中一种燃料是液体燃料，如汽油，另一种燃料是气体燃料，如压缩天然气(CNG)。典型的一个这种双燃料发动机装配有气体燃料喷射装置和气体燃料管，该气体燃料喷射装置设置在汽缸盖罩上，汽缸盖罩安装在发动机体的顶部，该气体燃料管将气体燃料喷射装置的气体燃料喷射器与进气歧管连接在一起。该气体燃料管在液体燃料喷射装置的下方延伸。

例如，日本特开2010-242559号公报公开了这种类型的双燃料发动机。

然而，上面所述的气体燃料喷射装置和气体燃料管布置在汽缸盖罩的顶部上的结构具有下面讨论的缺点。从发动机体上卸下汽缸盖罩需要以下步骤：拆下液体燃料喷射装置；将进气歧管与气体燃料喷射装置分开；拆下气体燃料喷射装置；以及将气体燃料管与进气歧管分开。因此发动机的组装或拆卸十分不便。

另外，气体燃料喷射装置位置靠近进气歧管。因此，连接在气体燃料喷射装置和进气歧管之间的气体燃料管的总长度很短。因此，难以弯曲气体燃料管以布置它们并将它们连结到发动机。

此外，气体燃料喷射装置安装在汽缸盖罩的顶部上方，使得它显著突出到汽缸盖罩外部。因此，作用在车辆上的外力的施加可导致气体燃料喷射装置和外围装置之间的物理干扰。

此外，当空气滤清器设置在发动机上方时，它可能干扰从汽缸盖罩显著突出的气体燃料喷射装置。因此，空气滤清器的体积受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于车辆的双燃料发动机，其被设计为确保体积增大的空气滤清器容易组装，并且/或者保护气体燃料喷射装置不受施加到该车辆的外力的影响。

根据本发明的一个方面，提供一种双燃料发动机，其安装在诸如机动车的车辆中。所述双燃料发动机包括：(a)发动机体，其具有汽缸体、连接到该汽缸体的上方的汽缸盖、以及可拆卸地设置在该汽缸盖的上部的汽缸盖罩；(b)多个进气分支管，在其下游端连结到所述发动机体的侧面，与所述发动机体中的进气路径连通；(c)缓冲罐，其接合到每个所述进气分支管的上游端，并且在所述发动机体的上下方向隔着所述汽缸盖罩的可拆卸的空间配置于所述汽缸盖的上方；(d)空气滤清器，其与所述缓冲罐连通；(e)液体燃料喷射装置，其配置于所述发动机体与所述进气分支管之间的空间，用于将液体燃料喷射到所述发动机体中；(f)多个气体燃料管，其每一个以其第一端连结到所述多个进气分支管中的一个的位于所述下游端附近的部分；以及(g)气体燃料喷射装置，其装配有多个气体燃料喷射器，每个气体燃料喷射器与所述多个气体燃料管中的一个的第二端相连接。

其中每个所述进气分支管具有倾斜部分和弯曲部，所述弯曲部在与该进气分支管的下流端靠近的中间部从所述汽缸盖的侧部向旁侧延伸，朝向所述缓冲罐向斜上方弯曲，所述倾斜部分的从所述进气分支管的上游端到所述弯曲部的部分从所述上游端朝向所述弯曲部向斜下方倾斜，在该倾斜部的正上方配置有所述空气滤清器，所述气体燃料喷射装置设置于在所述缓冲罐和所述空气滤清器之间的空隙中，且所述气体燃料喷射器位于所述进气分支管的所述上游端附近，所述气体燃料喷射器以所述气体燃料管所连接的顶端部的轴线通过所述弯曲部的方式倾斜配置，所述气体燃料管沿着所述多个进气分支管配置。

在该实施方式的优选模式中，所述空气滤清器设置在所述进气分支管的倾斜部分的上方。所述气体燃料喷射装置设置在所述缓冲罐和所述空气滤清器之间的空隙中。所述气体燃料喷射器位于所述进气分支管的上游端附近。所述气体燃料管分别沿着所述进气分支 管延伸。所述液体燃料喷射装置设置于在所述发动机体和所述进气分支管之间限定的空间中。

每个所述气体燃料喷射器相对于所述发动机体的水平方向以给定的角度倾斜，以具有连结到一个所述气体燃料管中并且面对一个所述进气分支管的弯曲部的头部。

所述气体燃料喷射器和所述气体燃料管在所述进气分支管的排列方向上交替设置。

所述气体燃料喷射装置和所述空气滤清器固定到所述缓冲罐。

所述发动机体设计成以所述进气分支管面对所述车辆的后部的方式安装在车辆中。

上述结构提高了双燃料发动机组装的容易性，使得所述空气滤清器能够具有增大的体积，并且在外力施加到该双燃料发动机时起到在物理上保护该气体燃料喷射装置的作用。

附图说明

通过以下对本发明优选实施方式的详细描述及附图，将会更充分地理解本发明，然而，该详细描述及附图不应当被理解为把本发明局限于该特定实施方式，而仅是为了说明及理解本发明。

在附图中：

图1是示出根据本发明实施方式的双燃料发动机的侧视图；

图2是示出图1的双燃料发动机的后侧的后视图；

图3是图1的双燃料发动机的平面图；以及

图4是示出图1的双燃料发动机的重要部分的局部平面图。

具体实施方式

参照附图，在这些附图中，相同的附图标记表示相同的部分，特别参照图1，在图1中示出根据本发明实施方式的双燃料发动机1。注意，为了简化图示，每个附图示意性地示出双燃料发动机1的各部分，而不论它们的真实尺寸或者它们之间的比例。

发动机的外形结构

如图1中清晰示出的，双燃料发动机1安装于在机动车辆前部2中形成的发动机舱3中。双燃料发动机1基本上包括发动机体4、进 气歧管5、排气歧管6、空气滤清器7、液体燃料喷射装置8、多个气体燃料管(即，空心管)9和气体燃料喷射装置11。气体燃料喷射装置11装配有多个气体燃料喷射器10B。

发动机体

发动机体4包括汽缸体12、安装在汽缸体12上的汽缸盖13、设置在汽缸盖13上的汽缸盖罩14、形成在汽缸体12下方的下曲柄轴箱15和布置在下曲柄轴箱15下方的油底壳16(也称为油盘)。

下曲柄轴箱15可旋转地支持或支撑曲轴17。汽缸体12中形成有多个汽缸(未示出)，活塞(未示出)在汽缸中垂直往复。每个活塞的垂直往复运动被传送并转换为曲轴17的旋转运动。

汽缸盖13中形成有多个进气路径18，空气经由进气路径18进入到汽缸体12的汽缸中。汽缸盖13中还形成有多个排气路径19，废气经由排气路径19从汽缸排出。另外，汽缸盖13具有安装在汽缸上方的进气阀门和排气阀门(未示出)，以打开或关闭进气路径18和排气路径19。

阀门机构(未示出)安装在汽缸盖13的顶部。该阀门机构工作来在给定的定时控制进气阀门和排气阀门的操作。汽缸盖罩14使用诸如螺栓等的紧固机构可拆卸地固定到汽缸盖13的顶部。通常通过从汽缸盖13拆卸汽缸盖罩14来实现维护，如修理或调节阀门机构和其它部件。

进气歧管

如图1中所示，进气歧管5包括多个进气分支管51和缓冲罐52。缓冲罐52位于汽缸盖罩14上方，与其距离为L。距离L是缓冲罐52的下表面和汽缸盖罩14的上表面之间的垂直间隔，并且被选择为使得在与缓冲罐52没有任何物理干扰的情况下能够从汽缸盖13上拆除汽缸盖罩14或者将汽缸盖罩14安装到汽缸盖13。换句话说，距离L被确定为使得在缓冲罐52和汽缸盖罩14(即，发动机体4的上部)之间产生工作空间S1，工作空间S1的体积大到使得例如装配工人能够在与缓冲罐52没有任何物理干扰的情况下将汽缸盖罩14从汽缸盖13上卸下来。可以沿着从缓冲罐52的横截面的中心垂直延伸的线 来定义距离L。

从图1可以看到，汽缸盖罩14的拆卸使得能够从箭头A表示的方向视觉感知或者擦洗或者维护安装在汽缸盖13上的阀门机构(例如包括凸轮轴)。

如图4中清晰示出的，进气分支管51在其上游端51A与缓冲罐52的出口连通。如该图中所示，进气分支管51垂直延伸，并且在缓冲罐52的长度方向上(即，该图中的横向方向)相互之间以给定的间隔D1排列。间隔D1是相邻的两个进气分支管51的纵向中心线之间的距离。在图1和图2中可以看到，进气分支管51在其下游端51B还分别连接到在汽缸盖13的侧壁中形成的入口并且与进气路径18连通。在本实施方式中，进气歧管5的进气分支管51被设置为在发动机舱3中从发动机体4向后延伸。 

每个进气分支管51具有由上游部分、下游部分和中间部分组成的给定长度。中间部分是弯曲的(下面也将其称为弯曲部51C)并且位置距下游端51B比距上游端51A更近。每个进气分支管51的弯曲部51C位于发动机体4(即，发动机头13和汽缸盖罩14)的旁侧，并且被制成为引导进气分支管51从汽缸盖13的侧壁在水平方向上(即，该车辆的纵向方向上)延伸，向上倾斜到缓冲罐52。换句话说，弯曲部51C被形成为将进气分支管51限定为基本上U形的形状，并且将进气分支管51的下游部分和上游部分连接在一起。下游部分从汽缸盖13的侧壁中的入口基本上水平地延伸(即，向该车辆的后方)。上游部分从汽缸盖13后方倾斜向前延伸到缓冲罐52的出口。如图1中所示，进气分支管51的上游部分是倾斜部分51D，其从上游端51A倾斜向下向该车辆的后方延伸。换句话说，倾斜部分51D相对于发动机体4的水平方向以给定的角度(大于零)延伸，从而在缓冲罐52和发动机体4的上部之间产生工作空间S1。

从以上讨论明显看出，每个进气分支管51不是从汽缸盖13的侧面直接延伸到缓冲罐52，而是绕过汽缸盖13的侧面。在图1和图3中清楚地示出，排气歧管6连结到汽缸盖13的前侧，该前侧与连结到进气歧管5的后侧相对。 

液体燃料喷射装置

如图1和图2中所示，液体燃料喷射装置8设置在进气分支管51、汽缸盖13和汽缸盖罩14的排列当中。液体燃料喷射装置8包括液体燃料输送管8A和连结到液体燃料输送管8A并且相互之间以给定的间隔排列的多个液体燃料喷射器8B。

当双燃料发动机1安装在发动机舱3中时，液体燃料输送管8A在进气分支管51排列方向上，即在该车辆的横向方向上(即，宽度方向)延伸。每个液体燃料喷射器8B安装在汽缸盖13的壁中，并且工作来向对应的一个进气路径18中喷射诸如汽油的液体燃料。

在图2中可以看到，液体燃料喷射装置8的液体燃料输送管8A连结到液体燃料箱8C，液体燃料箱8C中存储液体燃料。当安装在该车辆中的控制器，如发动机电子控制单元，进入液体燃料喷射模式时，它向每个液体燃料喷射器8B输出控制信号，以将从液体燃料箱8C输送来的液体燃料喷射到双燃料发动机1的燃烧室内。

从上面的讨论清楚地看到，液体燃料喷射装置8设置在由进气分支管51、汽缸盖13和汽缸盖罩14的排列所限定的腔室中。可以建议的是，通过选择每个进气分支管51的弯曲部51C的曲率(例如，曲率半径)，来设定该腔室的尺寸。

空气滤清器

如图1和图2中所示，与缓冲罐52连通的空气滤清器7设置在进气分支管51的倾斜部分51D的正上方。空气滤清器7在倾斜部分51D的整个长度上延伸。如上所述，倾斜部分51D倾斜向下向弯曲部51C延伸，从而在弯曲部51C上方产生空间，该空间高度更大足以容纳空气滤清器7。空气滤清器7具有安装板7A，该安装板7A形成在其靠近缓冲罐52的边缘上。安装板7A通过螺栓20固定到缓冲罐52。

与现有技术的结构不同，空气滤清器7被设置为与气体燃料喷射装置11无任何干扰。因此，空气滤清器7的尺寸或体积可以比传统空气滤清器的尺寸或体积更大。

气体燃料喷射装置

如图1、2和4中所示，气体燃料喷射装置11装配有气体燃料输 送管10A、气体燃料喷射器10B和气体燃料箱10C。在图4中可以看到，气体燃料输送管10A被设置为平行于穿过与缓冲罐52相连接的进气分支管51的上游端51A延伸的线。气体燃料输送管10A通过(未示出的)管连结到气体燃料箱10C。气体燃料箱10C存储气体燃料，如压缩天然气(CNG)。

如图4中所示，气体燃料喷射器10B连结到气体燃料输送管10A。气体燃料喷射器10B沿着气体燃料输送管10A的长度(即，在该车辆的横向方向上)相互之间以给定的间隔D2排列，并且与气体燃料输送管10A的出口连通。相邻的两个气体燃料喷射器10B之间的间隔D2与相邻的两个进气分支管51的上游端51A之间的间隔D1基本相等。气体燃料喷射器10B和进气分支管51的上游端51A在进气分支管51的排列方向上(即，该车辆的横向方向)交替布置。 

在图1中可以看到，装配有气体燃料喷射器10B和气体燃料输送管10A的气体燃料喷射装置11设置在空气滤清器7和缓冲罐52之间的空隙S2中。在图1和图4中清楚示出，每个气体燃料喷射器10B位于一个进气分支管51的上游端51A附近，在相邻的两个上游端51A(即，倾斜部分51D)之间或者在一个上游端51A的侧面上。进气分支管51的倾斜部分51D的这种布局避免了当外力作用在该车辆上时，气体燃料喷射装置11中硬度较低的气体燃料喷射器10B与安装在该车辆中的发动机1的部件或外围装置的强烈的直接干扰。特别地，发动机1起到物理保护气体燃料喷射装置11的作用。

如图1中所示，每个气体燃料喷射器10B具有顶端(即，头部)，该顶端用作连接到一个气体燃料管9的出口10D，并且相对于垂直方向倾斜取向，也就是说，相对于发动机体4的水平方向以给定的角度倾斜，以使出口10D面对对应的一个进气分支管51的弯曲部51C。换句话说，每个气体燃料喷射器10B的出口10D具有穿过进气分支管51的弯曲部51C或者在其附近延伸的中心线或轴线。

如图1和图3中所示，气体燃料喷射装置11具有例如由支架制成的安装构件10E。安装构件10E通过使用螺栓21固定到缓冲罐52，以将气体燃料输送管10A和气体燃料喷射器10B保持在一起。 

如图1、2和4中所示，每个气体燃料管9在其端部9A连结到对应的一个进气分支管51的下游端51B附近的部分，并且在其端部9B连结到对应的一个气体燃料喷射器10B的出口10D。如图1中所示，气体燃料管9沿着进气分支管51延伸。

当需要以气体燃料运行发动机1时，如上所述，该车辆的控制器向气体燃料喷射装置11的每个气体燃料喷射器10B输出控制信号，以将气体燃料喷射到一个进气分支管51中。

如上所述，发动机1被设计为使得进气歧管5和空气滤清器7不与气体燃料喷射装置11物理干扰，从而使得进气歧管5的进气分支管51的长度增大，并且与传统结构相比，还便于体积增大的空气滤清器7的安装。还可以增大空气滤清器7的体积，以降低对其中空气吸入的阻力。

如上所述，气体燃料喷射装置11设置在缓冲罐52和空气滤清器7之间，从而使气体燃料喷射装置11的安装构件10E和空气滤清器7的安装板7A二者能够固定到缓冲罐52。缓冲罐52占据发动机1的上部，因此提高了空气滤清器7和气体燃料喷射装置11的安装容易性。

气体燃料喷射装置11定位在缓冲罐52和空气滤清器7之间还消除了装配工人在从发动机体4上拆除汽缸盖罩14时卸下气体燃料喷射装置11(即，气体燃料输送管10A和气体燃料喷射器10B)和气体燃料管9的需要。这促进在发动机体4的上部和缓冲罐52之间的工作空间S1中安装或拆卸汽缸盖罩14的容易性，从而进一步提高发动机1的组装容易性。

与传统结构相比，通过在气体燃料喷射器10B和进气分支管51的下游端51B之间沿着进气分支管51的增加的长度布设气体燃料管9，实现了气体燃料管9总长度的增加。这促进装配工人曲折或弯曲气体燃料管9以使它们与气体燃料喷射器10B和进气分支管51的下游端51B接合的容易性。

气体燃料管9总长度的增加还促进了在狭窄的发动机舱3内在发动机体4周围布设气体燃料管9或者将气体燃料管9安装到发动机体4的容易性，从而进一步增加发动机1的组装容易性。

气体燃料管9总长度的增加使得能够由柔性相对低的材料制成气体燃料管9而不会牺牲在发动机体4周围布设气体燃料管9或者将气体燃料管9安装到发动机体4的容易性，即发动机1的装配作业性。这还使得气体燃料管9能够由耐用性和硬度比传统气体燃料管高的材料形成。

如上所述，每个气体燃料喷射器10B布设在一个进气分支管51的上游端51A附近，在相邻的两个上游端51A(即，倾斜部51D)之间或者在一个上游端51A的侧面上。气体燃料喷射器10B相对于进气分支管51的倾斜部分51D的这种布局避免了当外力作用于该车辆时，气体燃料喷射装置11中硬度较低的气体燃料喷射器10B与安装在该车辆中的发动机1的部件或者外围装置的强烈的直接干扰。特别地，发动机1起到物理上保护气体燃料喷射装置11的作用。

通过螺栓20将空气滤清器7固定到缓冲罐52的安装板7A的使用促进了将空气滤清器7安装到缓冲罐52或者从缓冲罐52上拆卸空气滤清器7的容易性。 

每个气体燃料喷射器10B相对于垂直方向以给定的角度倾斜，使得所述出口(即，头部)10D连结到一个气体燃料管9并且面对对应的一个进气分支管51的弯曲部51C。这使装配工人能够在气体燃料管9接合到出口10D时，从图1中的箭头B指示的方向，视觉感知气体燃料喷射器10的出口10D，从而导致把气体燃料管9安装到发动机1的容易性提高。另外，通过沿着进气分支管51的倾斜部分51D的上侧移动气体燃料管9的上部，实现了气体燃料管9与气体燃料喷射器10B的出口10D的平稳接合。这也提高了气体燃料管9安装到发动机1的容易性，即发动机1的组装容易性。

如上所述，将气体燃料输送管10A和气体燃料喷射器10B保持在一起的气体燃料喷射装置11的支架状安装构件10E通过螺栓21装配到缓冲罐52，从而促进气体燃料喷射装置11安装到缓冲罐52的容易性。 

如上所述，进气分支管51(即，倾斜部分51D)的倾斜取向使所述空间扩展大到足以容纳空气滤清器7。进气分支管51相互之间 以给定的间隔排列，以产生起到物理上保护气体燃料喷射装置11(即，气体燃料喷射器10B)的作用的空隙。

尽管已经根据优选实施方式公开了本发明以便于更好地理解本发明，但是应当理解，在不偏离本发明的原理的情况下，本发明可以用各种方式来体现。因此，本发明应当被理解为包括在不偏离所附权利要求中给出的本发明的原理的情况下的所有可能的实施方式以及对能够体现的所示实施方式的修改。

例如，气体燃料管9沿着进气分支管51的侧面布设，然而，气体燃料管9还可以设置成距发动机体4比距进气分支管51的侧面稍微更近，也就是说，穿过进气分支管51和发动机体4之间的空间。

发动机1安装在发动机舱3中，进气歧管5位于发动机1的后侧，面向车辆的后部，但是也可以以另一种取向设置在发动机舱3中。

液体燃料喷射装置8设置在进气分支管51和发动机体4之间的空间中，但是也可以布置在该空间的外部。

Claims (4)

1.一种用于车辆的双燃料发动机，包括：

发动机体，其具有汽缸体、连接到该汽缸体的上方的汽缸盖、以及可拆卸地设置在该汽缸盖的上部的汽缸盖罩；

多个进气分支管，在其下游端连结到所述发动机体的侧面，与所述发动机体中的进气路径连通；

缓冲罐，其接合到每个所述进气分支管的上游端，并且在所述发动机体的上下方向隔着所述汽缸盖罩的可拆卸的空间配置于所述汽缸盖的上方；

空气滤清器，其与所述缓冲罐连通；

液体燃料喷射装置，其配置于所述发动机体与所述进气分支管之间的空间，用于将液体燃料喷射到所述发动机体中；

多个气体燃料管，其每一个以其第一端连结到所述多个进气分支管中的一个的位于所述下游端附近的部分；以及

气体燃料喷射装置，其装配有多个气体燃料喷射器，每个气体燃料喷射器与所述多个气体燃料管中的一个的第二端相连接，

其中每个所述进气分支管具有倾斜部分和弯曲部，所述弯曲部在与该进气分支管的下流端靠近的中间部从所述汽缸盖的侧部向旁侧延伸，朝向所述缓冲罐向斜上方弯曲，所述倾斜部分的从所述进气分支管的上游端到所述弯曲部的部分从所述上游端朝向所述弯曲部向斜下方倾斜，

在该倾斜部的正上方配置有所述空气滤清器，

所述气体燃料喷射装置设置于在所述缓冲罐和所述空气滤清器之间的空隙中，且所述气体燃料喷射器位于所述进气分支管的所述上游端附近，

所述气体燃料喷射器以所述气体燃料管所连接的顶端部的轴线通过所述弯曲部的方式倾斜配置，所述气体燃料管沿着所述多个进气分支管配置。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机，其中所述气体燃料喷射器和所述气体燃料管在所述进气分支管的排列方向上交替设置。

3.根据权利要求1所述的双燃料发动机，其中所述气体燃料喷射装置和所述空气滤清器固定到所述缓冲罐。

4.根据权利要求1所述的双燃料发动机，其中所述发动机体设计成以所述进气分支管面对所述车辆的后部的方式安装在车辆中。