CN106150689B - 一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，旨在提供一种结构简单、制作成本低，经济性优势明显且易于推广普及的100%甲醇发动机。它包括进气歧管总成，火花塞及甲醇燃料共给系统，所述进气歧管总成包括若干与发动机各缸体一一对应连通的进气歧管，将柴油发动机中的柴油喷油器安装孔设置为火花塞安装孔，所述火花塞设置在火花塞安装孔内；所述甲醇燃料共给系统包括甲醛油轨，设置在各进气歧管上的甲醇喷油器安装孔及设置在甲醇喷油器安装孔内的甲醇喷油器，所述甲醛油轨通过连接管道与甲醇喷油器相连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲醇发动机，具体涉及一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机。
背景技术
目前甲醇被公认为是非常有前途的内燃机代用环保、清洁燃料之一。汽油的汽化潜热约为310kj/kg，而甲醇燃料汽化潜热约为1167kj/kg，是汽油的3.7倍左右。多年来的实践证明，使用较汽油、柴油更清洁的替代燃料是车辆节约能源和减少排放污染的现实的、可行的途径。目前，使用甲醇的机动车辆主要采用基于汽油机而实现的汽油/甲醇两用燃料发动机，而在商用车领域主要表现为基于柴油机的柴油和甲醇的混燃发动机技术；目前这种系统不但结构、系统复杂，而且经济性优势不明显难以推广普及。由于甲醇相对于其他燃料在来源、动力、成本及续驶里程等方面具有相对优势，有利于市场推广；因而如何开发一种能100%使用甲醇的发动机，并且结构简单、制作成本低，经济性优势明显且易于推广普及是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其具有结构简单、制作成本低，经济性优势明显且易于推广普及的特点。
本发明的技术方案是：
一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，包括进气歧管总成，火花塞及甲醇燃料共给系统，所述进气歧管总成包括若干与发动机各缸体一一对应连通的进气歧管，将柴油发动机中的柴油喷油器安装孔设置为火花塞安装孔，所述火花塞设置在火花塞安装孔内；所述甲醇燃料共给系统包括甲醛油轨，设置在各进气歧管上的甲醇喷油器安装孔及设置在甲醇喷油器安装孔内的甲醇喷油器，所述甲醛油轨通过连接管道与甲醇喷油器相连通。
本方案的100%甲醇发动机首次提出以柴油机作为基础机，改造为100%甲醇发动机，并且仅在进气歧管等系统添加甲醇燃油导轨的情况下，通过采用各缸喷嘴独立燃油控制的标定策略均衡各缸的空燃比有效地解决动力性和经济性和排放性的平衡问题。本方案的100%甲醇发动机具有结构简单、制作成本低，经济性优势明显且易于推广普及的特点。
作为优选，所述甲醇燃料共给系统还包括甲醇燃料油箱及用于抽吸甲醇燃料的甲醇燃料油泵，所述甲醛油轨的一端与甲醇燃料油泵的出口连接，另一端封闭。
作为优选，基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11-12之间。传统的汽油/甲醇发动机，压缩比最高为10.5，而本发明可以使压缩比提高到11以上使得甲醇的经济性更加优化。
作为优选，基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11.5。
作为优选，甲醛油轨安装在进气歧管上。
作为优选，甲醇喷油器安装孔为圆孔，所述甲醇喷油器的喷油嘴呈圆柱状，且该喷油嘴插设在甲醇喷油器安装孔内；所述进气歧管总成还包括总进气管，各进气歧管连通总进气管与对应的发动机缸体；所述甲醇喷油器安装孔内侧面设有第一密封圈安装槽及第二密封圈安装槽，所述第一密封圈安装槽内设有实心密封圈，所述第二密封圈安装槽内的充气密封圈，该充气密封圈内设有环形充气腔，充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的充排气嘴，所述充排气嘴通过导气管道与所述总进气管相连通；还包括压力转换装置，所述甲醇喷油器安装孔内侧面还设有第三密封圈安装槽，所述第三密封圈安装槽内的第二充气密封圈，该第二充气密封圈内设有环形充气腔，第二充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的第二充排气嘴；
所述压力转换装置包括转换缸体；所述转换缸体的内腔呈阶梯状，转换缸体的内腔由相互连通的第一腔体及第二腔体构成，且第一腔体的横截面积大于第二腔体的横截面积；所述第一腔体内设有适配的第一活塞体，第二腔体内设有适配的第二活塞体，且第一活塞体与第二活塞体之间通过第一连接杆相连接，所述转换缸体上靠近第一活塞体的一端开口，靠近第二活塞体的一端封闭；
所述第一腔体内侧面上设有第一限位块，且第一限位块与第二活塞体位于第一活塞体相对两侧，所述第二腔体设有可使第一活塞体抵靠在第一限位块上的预紧压缩弹簧，且预紧压缩弹簧与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧；
所述转换缸体外侧面上设有与第一腔体相连通的第一连接口，且第一连接口位于第一活塞体与第二活塞体之间；转换缸体外侧面上设有与第二腔体相连通的第二连接口，且第二连接口与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧；所述第一连接口通过第二导气管道与所述总进气管相连通，所述第二充排气嘴通过第三导气管道与所述第二连接口相连接。
在甲醇发动机工作过程中进气歧管内的气压会发生较大的波动，通常来说在发动机低负荷时进气歧管内的气压为负压；而在中高负荷时进气歧管内的气压为正压。由于在甲醇发动机工作过程中进气歧管内的气压会发生较大的波动，这容易导致甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间的密封不良，导致气体泄漏或外界气体进入的问题，严重影响发动机正常工作。本方案针对这一问题进行改进，有效解决因甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间的密封不良，导致气体泄漏或外界气体进入的问题；不论进气歧管内的气压为负压，还是正压，或者压力大还是真空度大，都不会产生气体泄漏或外界气体进入的问题。
作为优选，第二腔体内侧面上设有第二限位块，且第二限位块位于第二活塞体与第二连接口之间。
作为优选，第一密封圈安装槽，第二密封圈安装槽及第三密封圈安装槽依次排列分布，且第一密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的外端口，第三密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的内端口。
本发明的有益效果是：具有结构简单、制作成本低，经济性优势明显且易于推广普及的特点。
附图说明
图1是本发明的实施例1中的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机的一种结构示意图。
图2是图1中A-A处的局部剖面结构示意图。
图3是图2中B处的局部放大图。
图中：柴油发动机1，进气歧管总成2、总进气管21、进气歧管22，醇燃料共给系统3、甲醛油轨31、甲醇喷油器32、喷油嘴32a、甲醇喷油器安装孔33，第一密封圈安装槽4，第二密封圈安装槽5，第三密封圈安装槽6，压力转换装置7、转换缸体71、第一腔体72、第一连接口73、第二腔体74、第二连接口75、预紧压缩弹簧76、第二限位块77、第二活塞体78、第一连接杆79、第一活塞体710、第一限位块711，第三导气管道8，第一导气管道9，第二导气管道10，实心密封圈11，第一充气密封圈12，第二充气密封圈13。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1：如图1、图2所示，一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机包括进气歧管总成2，火花塞及甲醇燃料共给系统3。本发明的100%甲醇发动机是在柴油发动机1基础上改进而成的。将柴油发动机中的柴油喷油器安装孔设置为火花塞安装孔。火花塞设置在火花塞安装孔内。
进气歧管总成包括总进气管21及若干与发动机各缸体一一对应连通的进气歧管22。各进气歧管连通总进气管与对应的发动机缸体。
甲醇燃料共给系统3包括甲醇燃料油箱，用于抽吸甲醇燃料的甲醇燃料油泵，甲醛油轨31，设置在各进气歧管上的甲醇喷油器安装孔33及设置在甲醇喷油器安装孔内的甲醇喷油器32。甲醛油轨安装在进气歧管上。甲醛油轨的一端与甲醇燃料油泵的出口连接，另一端封闭。甲醛油轨通过连接管道与甲醇喷油器相连通。
基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11-12之间。本实施例中基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11.5。
本实施例中的100%甲醇发动机工作时，甲醇经过燃料油泵将带有一定压力的甲醇带入甲醛油轨中，根据电控系统的指令各甲醇喷油器喷出一定质量的甲醇，进入进气歧管与压缩空气混合，在发动机的进气门打开后，混合气进入气缸内；接着进气门关闭，进入压缩行程，在此行程中，甲醇电控系统根据实际工况进行点火，完成化学能到机械能的转变。
实施例2：本实施例中的其余结构参照实施例1，其不同之处在于：
如图1、图2、图3所示，一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机还包括压力转换装置7。甲醇喷油器安装孔33为圆孔。甲醇喷油器的喷油嘴32a呈圆柱状，且该喷油嘴插设在甲醇喷油器安装孔内。
甲醇喷油器安装孔内侧面设有第一密封圈安装槽4、第二密封圈安装槽5及第三密封圈安装槽6。第一密封圈安装槽，第二密封圈安装槽及第三密封圈安装槽依次排列分布，且第一密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的外端口，第三密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的内端口。第一密封圈安装槽内设有实心密封圈11。
第二密封圈安装槽内的第一充气密封圈12。该第一充气密封圈内设有环形充气腔。第一充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的第一充排气嘴。第一充排气嘴通过第一导气管道9与总进气管21相连通。
第三密封圈安装槽内的第二充气密封圈13。该第二充气密封圈内设有环形充气腔。第二充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的第二充排气嘴。
压力转换装置包括转换缸体71。转换缸体的内腔呈阶梯状。转换缸体的内腔由相互连通的第一腔体72及第二腔体74构成，且第一腔体的横截面积大于第二腔体的横截面积。第一腔体内设有适配的第一活塞体710。第二腔体内设有适配的第二活塞体78，且第一活塞体与第二活塞体之间通过第一连接杆79相连接。转换缸体上靠近第一活塞体的一端开口，靠近第二活塞体的一端封闭。第一腔体内侧面上设有第一限位块711，且第一限位块与第二活塞体位于第一活塞体相对两侧。第二腔体内侧面上设有第二限位块77。第二限位块位于第一活塞体与第二活塞体的同一侧。第二腔体设有可使第一活塞体抵靠在第一限位块上的预紧压缩弹簧76，且预紧压缩弹簧与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧。
转换缸体外侧面上设有与第一腔体相连通的第一连接口73，且第一连接口位于第一活塞体与第二活塞体之间。转换缸体外侧面上设有与第二腔体相连通的第二连接口75，且第二连接口与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧。第二限位块位于第二活塞体与第二连接口之间。第一连接口通过第二导气管道10与总进气管21相连通。第二充排气嘴通过第三导气管道8与第二连接口相连接。
在甲醇发动机工作过程中：
若进气歧管内的气压为正压：由于第一充排气嘴通过第一导气管道与总进气管相连通，则此时第一充气密封圈膨胀，进而保证充第一气式密封圈在甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间形成可靠的密封；并且第一充气密封圈内的气压随进气歧管内的气压的增大而增加，因而随着进气歧管内的气压的增大第一充气密封圈的密封效果也随之提高，保证甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间的密封。有效解决因甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间的密封不良，导致气体泄漏或外界气体进入的问题。
若进气歧管内的气压为负压：由于第一活塞体与第二活塞体之间的转换缸体内腔通过第二导气管道与总进气管相连通，并且第一活塞体的横截面积大于第二活塞体的横截面积；此时第一活塞体与第二活塞体之间的气压减小，从而使第二活塞体往第二限位块方向移动，从而将转换缸体内的气体通过第三导气管道压入第二充气密封圈的环形充气腔内，使第二充气密封圈膨胀，进而保证充第二气式密封圈在甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间形成可靠的密封；并且第二充气密封圈内的气压随进气歧管内的真空度的增大而增加，因而随着进气歧管内的真空度的增大第二充气密封圈的密封效果也随之提高，保证甲醇喷油器安装孔与甲醇喷油器之间的密封。
Claims (8)
1.一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，包括进气歧管总成（2），火花塞及甲醇燃料共给系统（3），所述进气歧管总成包括若干与发动机各缸体一一对应连通的进气歧管（22），其特征是，将柴油发动机中的柴油喷油器安装孔设置为火花塞安装孔，所述火花塞设置在火花塞安装孔内；
所述甲醇燃料共给系统包括甲醛油轨（31），设置在各进气歧管上的甲醇喷油器安装孔及设置在甲醇喷油器安装孔内的甲醇喷油器（32），所述甲醛油轨通过连接管道与甲醇喷油器相连通；
所述甲醇喷油器安装孔为圆孔，所述甲醇喷油器的喷油嘴呈圆柱状，且该喷油嘴插设在甲醇喷油器安装孔内；所述进气歧管总成还包括总进气管（21），各进气歧管连通总进气管与对应的发动机缸体；
所述甲醇喷油器安装孔内侧面设有第一密封圈安装槽（4）及第二密封圈安装槽（5），所述第一密封圈安装槽内设有实心密封圈（11），所述第二密封圈安装槽内的第一充气密封圈（12），该第一充气密封圈内设有环形充气腔，第一充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的第一充排气嘴，所述第一充排气嘴通过第一导气管道（9）与所述总进气管相连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，所述甲醇燃料共给系统还包括甲醇燃料油箱及用于抽吸甲醇燃料的甲醇燃料油泵，所述甲醛油轨的一端与甲醇燃料油泵的出口连接，另一端封闭。
3.根据权利要求1所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11-12之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，基于柴油发动机的100%甲醇发动机的压缩比为11.5。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，所述甲醛油轨安装在进气歧管上。
6.根据权利要求1所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，还包括压力转换装置（7），所述甲醇喷油器安装孔内侧面还设有第三密封圈安装槽（6），所述第三密封圈安装槽内的第二充气密封圈（13），该第二充气密封圈内设有环形充气腔，第二充气密封圈上设有与环形充气腔相连通的第二充排气嘴；
所述压力转换装置包括转换缸体（71）；所述转换缸体的内腔呈阶梯状，转换缸体的内腔由相互连通的第一腔体（72）及第二腔体（74）构成，且第一腔体的横截面积大于第二腔体的横截面积；所述第一腔体内设有适配的第一活塞体（710），第二腔体内设有适配的第二活塞体（78），且第一活塞体与第二活塞体之间通过第一连接杆（79）相连接，所述转换缸体上靠近第一活塞体的一端开口，靠近第二活塞体的一端封闭；
所述第一腔体内侧面上设有第一限位块（711），且第一限位块与第二活塞体位于第一活塞体相对两侧，所述第二腔体设有可使第一活塞体抵靠在第一限位块上的预紧压缩弹簧（76），且预紧压缩弹簧与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧；
所述转换缸体外侧面上设有与第一腔体相连通的第一连接口（73），且第一连接口位于第一活塞体与第二活塞体之间；转换缸体外侧面上设有与第二腔体相连通的第二连接口（75），且第二连接口与第一活塞体位于第二活塞体相对两侧；所述第一连接口通过第二导气管道（10）与所述总进气管相连通，所述第二充排气嘴通过第三导气管道（8）与所述第二连接口相连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，所述第二腔体内侧面上设有第二限位块（77），且第二限位块位于第二活塞体与第二连接口之间。
8.根据权利要求6所述的一种基于柴油发动机的100%甲醇发动机，其特征是，所述第一密封圈安装槽，第二密封圈安装槽及第三密封圈安装槽依次排列分布，且第一密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的外端口，第三密封圈安装槽靠近甲醇喷油器安装孔的内端口。
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