CN104500215B - 气体燃料活塞发动机及其进气系统 - Google Patents

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Abstract

一种气体燃料活塞发动机进气系统,包括空气通道、气体燃料通道、气缸的空气进气门和气体燃料进气门。空气通道用以输送压缩空气。气体燃料通道与空气通道相互独立,所述气体燃料通道用以输送压缩气体燃料。空气进气门和气体燃料进气门相互独立。空气进气门与空气通道流体连接以将所述压缩空气导入气缸。气体燃料进气门与气体燃料通道流体连接以将压缩气体燃料导入气缸,使得导入的压缩空气和压缩气体燃料在气缸内混合。

Description

气体燃料活塞发动机及其进气系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种气体燃料活塞发动机,特别是涉及气体燃料活塞发动机的进气系统。背景技术
[0002] 在现有的气体燃料活塞机中,气体燃料和空气一般是混合后进行压缩,然后通过进气总管将压缩的燃料/空气混合气分配给各气缸。为了提高效率,总是想提高混合气的压缩比,但过高的压缩比使得混合气容易在进气总管中发生爆炸的危险。而且,沿进气总管的长度方向,混合不均匀,因此进入每个气缸的气体燃料浓度也会不一样。发明内容
[0003] 有鉴于此,本文提出一种能解决至少一个上述问题的气体燃料活塞发动机进气系统。
[0004] 本文还提出一种能解决至少一个上述问题的气体燃料活塞发动机。
[0005] 本文提出一种气体燃料活塞发动机进气系统,包括空气通道、气体燃料通道、气缸的空气进气门和气体燃料进气门。空气通道用以输送压缩空气。气体燃料通道与空气通道相互独立,所述气体燃料通道用以输送压缩气体燃料。空气进气门和气体燃料进气门相互独立。空气进气门与空气通道流体连接以将所述压缩空气导入气缸。气体燃料进气门与气体燃料通道流体连接以将压缩气体燃料导入气缸,使得导入的压缩空气和压缩气体燃料在气缸内混合。
[0006] 在一个实施例中,所述压缩空气具有第一压缩比,所述压缩气体燃料具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
[0007] 在一个实施例中,所述进气系统包括与所述空气通道流体连接的空气压缩机和与所述气体燃料通道流体连接的气体燃料压缩机,所述空气压缩机用以提供所述压缩空气, 所述气体燃料压缩机用以提供所述压缩气体燃料。
[0008] 本文提出一种气体燃料活塞发动机进气系统,包括气缸的空气进气门和体燃料进气门。空气进气门构造成用以接收具有第一压缩比的压缩空气并将所述压缩空气导入所述气缸。气体燃料进气门构造成用以接收具有第二压缩比的压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所述气缸。第一压缩比与第二压缩比不同。压缩空气和压缩气体燃料只有在被导入到气缸内才混合。
[0009] 本文提出一种气体燃料活塞发动机,包括一个或多个气缸,每个气缸包括相互独立的空气进气门和气体燃料进气门。空气进气门用以接收压缩空气并将所述压缩空气导入所述气缸。气体燃料进气门用以接收压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所述气缸。 压缩空气和压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸内才混合。
[0010] 在一个实施例中,气体燃料活塞发动机包括空气压缩机、空气通道、气体燃料压缩机、气体燃料通道。空气压缩机用以提供压缩空气。空气通道与空气压缩机流体连接以接收所述压缩空气。空气通道与每个气缸的空气进气门流体连接。气体燃料压缩机用以提供压缩气体燃料。气体燃料通道与气体燃料压缩机流体连接以接收压缩气体燃料,气体燃料通道与每个气缸的气体燃料进气门流体连接。
[0011] 在一个实施例中,所述压缩空气具有第一压缩比,所述压缩气体燃料具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
[0012] 在一个实施例中,所述气体燃料活塞发动机包括增压器。增压器包括透平和压气机。透平接收气体燃料活塞发动机的尾气以被尾气驱动旋转。压气机与透平驱动连接使得透平在旋转时带动压气机旋转以提供压缩空气。
[0013] 在一个实施例中,所述气体燃料活塞发动机包括增压器,所述增压器包括透平、第一压气机和第二压气机。透平接收气体燃料活塞发动机的尾气以被尾气驱动旋转。第一压气机与所述透平驱动连接使得所述透平在旋转时带动所述第一压气机旋转以提供所述压缩空气。第二压气机与气体燃料源流体相通,所述第二压气机与所述透平驱动连接使得所述透平在旋转时带动所述第二压气机旋转以提供所述压缩气体燃料。
[0014] 在一个实施例中,所述第一压气机具有第一压缩比,所述第二压气机具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
[0015] 综上所述,本文提供了一种气体燃料活塞发动机及其进气系统,其压缩空气和压缩气体燃料在气缸外是相互独立的,只有在气缸内才混合,因此不会在气缸外部产生爆炸的危险。同时,导入每个气缸的燃料气体和空气的比值是相同的,即燃料浓度是一样的,消除了现有技术中燃料浓度随着进气总管产生变化的问题。而且,压缩空气与气体燃料是分别单独压缩的,因此可具有不同的压缩比。因此,通过选择适当的不同压缩比,可达成最佳燃料组合。附图说明
[0016] 图1是气体燃料活塞发动机进气系统的一个实施例的简化示意图。
[0017] 图2是气体燃料活塞发动机进气系统的另一个实施例的简化示意图
[0018] 图3是气体燃料活塞发动机的一个实施例的简化示意图。
[0019] 图4是气体燃料活塞发动机的另一个实施例的简化示意图。具体实施方式
[0020] 在详细描述实施例之前,应该理解的是,本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且,应当理解,本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途,不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、 “具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是,当描述 “一个某元件”时,本发明并不限定该元件的数量为一个,也可以包括多个。
[0021] 图1是燃料活塞发动机进气系统的一个实施例的简化示意图。气体燃料活塞发动机进气系统包括气缸10的空气进气门12和气体燃料进气门14。空气进气门12构造成用以接收压缩空气并将压缩空气导入所述气缸10。气体燃料进气门14构造成用以接收压缩气体燃料并将压缩气体燃料导入气缸10。气缸10还具有排气门16,构造成用以排出废气。虽然图1 画出了一个空气进气门12,一个气体燃料进气门14和两个排气门16,但它们的数量和位置可以根据实际情况进行选择。
[0022] 压缩空气和压缩气体燃料只有在被导入到气缸10内才混合。由于在气缸外部,压缩空气和压缩气体燃料是相互独立的,因此不会在气缸外部产生爆炸的危险。
[0023] 压缩空气具有第一压缩比,而压缩气体燃料具有不同的第二压缩比。空气与气体燃料可以具有不同的压缩比,因此通过选择适当的不同压缩比,达成最佳燃料组合。空气与气体燃料是相互独立的,这使得具有不同的压缩比成为可能。[〇〇24]图2是燃料活塞发动机进气系统的另一个实施例的简化示意图。气体燃料活塞发动机进气系统20包括空气通道22、气体燃料通道24、一个或多个气缸26的空气进气门28和气体燃料进气门30。空气通道22用以输送压缩空气。气体燃料通道24与空气通道22相互独立,用以输送压缩气体燃料。空气进气门28和气体燃料进气门30相互独立。空气进气门28与空气通道22流体连接以将所述压缩空气导入气缸26。气体燃料进气门30与气体燃料通道24 流体连接以将压缩气体燃料导入气缸26,使得导入的压缩空气和压缩气体燃料在气缸20内混合。气缸26还具有一个或多个排气门32。这些进气门28、30和排气门的32数量和位置也不受限制。
[0025] 类似于前述实施例,由于在气缸外部,压缩空气和压缩气体燃料是相互独立的,因此不会在气缸外部产生爆炸的危险。同时,导入每个气缸26的燃料气体和空气的比值是相同的,即燃料浓度是一样的,消除了现有技术中燃料浓度随着进气总管产生变化的问题。
[0026] 而且,压缩空气具有第一压缩比,而压缩气体燃料具有不同的第二压缩比。空气与气体燃料可以具有不同的压缩比,因此通过选择适当的不同压缩比,达成最佳燃料组合。空气与气体燃料是相互独立的,这使得具有不同的压缩比成为可能。[〇〇27]如图2,空气压缩机A与空气通道22流体连接,用以提供所述压缩空气。气体燃料压缩机F与所述气体燃料通道24流体连接,用以提供所述压缩气体燃料。因此,空气压缩机A和气体燃料压缩机F可具有不同的压缩比以分别提供具有不同压缩比的空气和气体燃料。 [〇〇28]图3是气体燃料活塞发动机的一个实施例的简化示意图。气体燃料活塞发动机40 包括一个或多个气缸42 (图中只显示一个),每个气缸42包括相互独立的空气进气门44和气体燃料进气门46。空气进气门44用以接收压缩空气并将所述压缩空气导入所述气缸42。气体燃料进气门48用以接收压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所述气缸42。压缩空气和压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸42内才混合。气缸42还具有排气门48,用以排出废气。同样,这些进气门42、46和排气门48的数量和位置不受限制。[〇〇29] 在所示的实施例中,气体燃料活塞发动机40包括增压器50。增压器50包括透平52 和压气机54。透平52接收气体燃料活塞发动机40的排气门48排出的尾气以被尾气驱动旋转。压气机54通过转轴56与透平54驱动连接,压气机54通过空气通道58流体连接至空气进气门44,因此,透平52在旋转时带动压气机54旋转以通过空气进气门44向气缸42提供压缩空气。因此,在此实施例中,增压器的压气机54即作为前述实施例中的空气压缩机A。压缩气体燃料可以利用其它的气体压缩机进行压缩,并通过气体燃料通道60经由气体燃料进气门 46注入气缸42。压缩空气和压缩气体燃料在气缸42外相互独立,只能在气缸42内混合,因此不会产生爆炸危险,消除了燃料气体浓度沿进气方向不均匀的情况,同时燃料和空气可具有不同的压缩比以得到最佳燃料空气组合。[〇〇3〇]图4是气体燃料活塞发动机的一个实施例的简化示意图。图4的气体燃料活塞发动机70包括一个或多个气缸72 (图中只显示一个),每个气缸72包括相互独立的空气进气门74 和气体燃料进气门76。空气进气门74用以接收压缩空气并将所述压缩空气导入所述气缸 72。气体燃料进气门76用以接收压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所述气缸72。压缩空气和压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸72内才混合。气缸72还具有排气门78,用以排出废气。同样,这些进气门72、76和排气门78的数量和位置不受限制。[〇〇31] 在图4的实施例中,气体燃料活塞发动机70包括增压器80,所述增压器80包括透平 82、第一压气机84和第二压气机86。透平82接收气体燃料活塞发动机70排气门78的尾气以被尾气驱动旋转。第一压气机84和第二压气机86都通过转轴87与透平82驱动连接。第一压气机84通过空气通道88连接至气缸72的压缩空气进气门74,第二压气机86通过气体燃料通道90连接至气缸72的气体燃料进气门76。透平82在旋转时带动第一压气机84旋转以提供所述压缩空气。第二压气机86与气体燃料源流体相通,透平82在旋转时带动第二压气机86旋转以提供所述压缩气体燃料。因此,在这个实施例中,第一压气机84作为空气压缩机使用, 第二压气机86作为燃料气体压缩机使用,这两个压气机可具有不同的压比,因此可提供具有不同压缩比的压缩空气和压缩燃料气体。
[0032] 可以理解的是,在图3和图4的实施例中,压缩空气和压缩燃料气体可以如图2那样通过空气通道和气体燃料通道分配给各气缸。因此,气体燃料活塞发动机可包括空气压缩机(例如,增压器的压气机)、空气通道、气体燃料压缩机(增压器的另一个压气机或其它压缩机)、气体燃料通道。空气压缩机用以提供压缩空气。空气通道与空气压缩机流体连接以接收所述压缩空气。空气通道与每个气缸的空气进气门流体连接。气体燃料压缩机用以提供压缩气体燃料。气体燃料通道与气体燃料压缩机流体连接以接收压缩气体燃料,气体燃料通道与每个气缸的气体燃料进气门流体连接。压缩空气具有第一压缩比,压缩气体燃料具有第二压缩比,第一压缩比可与第二压缩比不同。
[0033] 在上述实施例中,都是以气体燃料和空气具有不同的压缩比来描述的。实际上,根据实际需求,它们也可以具有相同的压缩比。
[0034] 综上所述,本文提供了一种气体燃料活塞发动机及其进气系统,其压缩空气和压缩气体燃料在气缸外是相互独立的,只有在气缸内才混合,因此不会在气缸外部产生爆炸的危险。同时,导入每个气缸的燃料气体和空气的比值是相同的,即燃料浓度是一样的,消除了现有技术中燃料浓度随着进气总管产生变化的问题。而且,压缩空气与气体燃料是分别单独压缩的,因此可具有不同的压缩比。因此,通过选择适当的不同压缩比,可达成最佳燃料组合。
[0035] 本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此,本发明的范围是由所附的权利要求, 而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种气体燃料活塞发动机进气系统,其特征在于,所述进气系统包括:空气通道,所述空气通道用以输送压缩空气;气体燃料通道,所述气体燃料通道与所述空气通道相互独立,所述气体燃料通道用以 输送压缩气体燃料;气体燃料压缩机,所述气体燃料压缩机与所述气体燃料通道流体连接,用以提供所述 压缩气体燃料;气缸的空气进气门和气体燃料进气门,所述空气进气门和气体燃料进气门相互独立, 所述空气进气门与所述空气通道流体连接以将所述压缩空气导入所述气缸,所述气体燃料 进气门与所述气体燃料通道流体连接以将所述压缩气体燃料导入所述气缸,使得所述导入 的压缩空气和压缩气体燃料在所述气缸内混合。
2.如权利要求1所述的气体燃料活塞发动机进气系统,其特征在于,所述压缩空气具有 第一压缩比,所述压缩气体燃料具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
3.如权利要求1所述的气体燃料活塞发动机进气系统,其特征在于,所述进气系统包括 与所述空气通道流体连接的空气压缩机,所述空气压缩机用以提供所述压缩空气。
4.一种气体燃料活塞发动机进气系统,其特征在于,所述进气系统包括:气缸的空气进气门,所述空气进气门构造成用以接收具有第一压缩比的压缩空气并将 所述压缩空气导入所述气缸;气缸的气体燃料进气门,所述气体燃料进气门构造成用以接收具有第二压缩比的压缩 气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所述气缸,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同, 所述压缩空气和所述压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸内才混合;以及气体燃料压缩机,所述气体燃料压缩机与所述气缸的气体燃料进气门流体连接,用以 提供所述压缩气体燃料。
5.—种气体燃料活塞发动机,包括一个或多个气缸,其特征在于:每个气缸包括相互独 立的空气进气门和气体燃料进气门,所述空气进气门用以接收压缩空气并将所述压缩空气 导入所述气缸,所述气体燃料进气门用以接收压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所 述气缸,所述压缩空气和所述压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸内才混合,所述气体 燃料活塞发动机包括气体燃料压缩机和气体燃料通道,所述气体燃料压缩机用以提供所述 压缩气体燃料,所述气体燃料通道与所述气体燃料压缩机流体连接以接收所述压缩气体燃 料,所述气体燃料通道与每个气缸的所述气体燃料进气门流体连接。
6.如权利要求5所述的气体燃料活塞发动机,其特征在于,所述气体燃料活塞发动机包 括:空气压缩机,所述空气压缩机用以提供所述压缩空气;空气通道,所述空气通道与所述空气压缩机流体连接以接收所述压缩空气,所述空气 通道与每个气缸的所述空气进气门流体连接。
7.如权利要求5所述的气体燃料活塞发动机,其特征在于,所述压缩空气具有第一压缩 比,所述压缩气体燃料具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
8.如权利要求5所述的气体燃料活塞发动机,其特征在于,所述气体燃料活塞发动机包 括增压器,所述增压器包括:透平,所述透平接收所述气体燃料活塞发动机的尾气以被所述尾气驱动旋转;以及压气机,所述压气机与所述透平驱动连接使得所述透平在旋转时带动所述压气机旋转 以提供所述压缩空气。
9.一种气体燃料活塞发动机,包括一个或多个气缸,其特征在于:每个气缸包括相互独 立的空气进气门和气体燃料进气门,所述空气进气门用以接收压缩空气并将所述压缩空气 导入所述气缸,所述气体燃料进气门用以接收压缩气体燃料并将所述压缩气体燃料导入所 述气缸,所述压缩空气和所述压缩气体燃料只有在被导入到所述气缸内才混合,所述气体 燃料活塞发动机包括增压器,所述增压器包括:透平,所述透平接收所述气体燃料活塞发动机的尾气以被所述尾气驱动旋转;第一压气机,所述第一压气机与所述透平驱动连接使得所述透平在旋转时带动所述第 一压气机旋转以提供所述压缩空气;以及第二压气机,所述第二压气机与气体燃料源流体相通,所述第二压气机与所述透平驱 动连接使得所述透平在旋转时带动所述第二压气机旋转以提供所述压缩气体燃料。
10.如权利要求9所述的气体燃料活塞发动机,其特征在于,所述第一压气机具有第一 压缩比,所述第二压气机具有第二压缩比,所述第一压缩比与所述第二压缩比不同。
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