CN112282974A - 发动机及包括该发动机的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机及包括该发动机的车辆，所述发动机包括多个汽缸以及与每个汽缸对应的进气歧管、喷油嘴和燃气喷嘴；所述进气歧管连接在所述汽缸上，以与所述汽缸内的燃烧室连通；所述进气歧管上设置有燃气喷嘴接入通道和喷油嘴接入通道，所述燃气喷嘴接入通道设置在比所述喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，所述燃气喷嘴直接插置在所述燃气喷嘴接入通道中。通过在发动机的进气歧管上将喷油嘴后移从而为燃气喷嘴提供更好地安装位置，燃气喷嘴安装在进气歧管上更靠近燃烧室的位置，从而使天然气能够更快速地进入燃烧室，解决瞬态工况燃气响应慢的问题，使得天然气与空气更充分地混合，燃烧也更加充分，排放更清洁。

Description

发动机及包括该发动机的车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别涉及一种发动机及包括该发动机的车辆。
背景技术
天然气作为汽油的有效替代燃料，具有对原车改动小、使用成本低、排放清洁等特点，在出租车行业和中国西部富气省份的家用车上得到了大量客户的青睐和使用。国标GB18352.6——轻型车辆污染物排放限值及测量方法对单一气体燃料车的认定是：只能燃用某一种气体燃料(LPG或NG)的车辆，或能燃用某种气体燃料(LPG和NG)和汽油，但汽油仅用于紧急情况或发动机起动，且汽油箱容积不超过15L的车辆。针对单一气体燃料车，排放标准方面只要求使用气体燃料时满足排放限值要求即可，而对汽油排放没有要求。因此针对此种车辆，需要优先考虑车辆使用气体时的发动机性能，使用汽油时只需要满足低温起动及坡行回家功能即可。2016年国家环保部发布中国第六阶段机动车排放标准，全国已于2020年7月1日实施，部分地区在2019年7月1日已经提前实施国六排放标准。排放标准的提升对使用天然气作为燃料的车辆也提出了严格的要求，燃气系统技术的升级迫在眉睫。
一般天然气车辆都是由燃油车改造而来，出于成本和时效的考虑，在将燃油车改为天然气车辆时对原燃油机系统的结构基本不做大的改动，只进行一些局部修改或加强以匹配燃气系统，这就导致了燃气喷嘴的安装位置受限，燃气喷嘴只能安装在喷油嘴的后方或者安装在喷油嘴的对面，燃气喷嘴安装在喷油嘴的后方导致燃气喷嘴距离燃烧室较远，燃气喷嘴安装在喷油嘴的对面会导致进气方向不好，不论是距离燃烧室较远还是进气方向不好都会导致天然气不能快速进入燃烧室，瞬态工况燃气响应慢，天然气与空气混合不充分，排放难控制。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种发动机及包括该发动机的车辆，使天然气能够更快速地进入燃烧室与空气充分混合。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种发动机，所述发动机包括多个汽缸以及与每个汽缸对应的进气歧管、喷油嘴和燃气喷嘴；
所述进气歧管连接在所述汽缸上，以与所述汽缸内的燃烧室连通；
所述进气歧管上设置有燃气喷嘴接入通道和喷油嘴接入通道，所述燃气喷嘴接入通道设置在比所述喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，所述燃气喷嘴直接插置在所述燃气喷嘴接入通道中。
可选地，所述燃气喷嘴接入通道的中心线延长线指向所述燃烧室，所述燃气喷嘴沿着所述燃气喷嘴的中心线的方向气密性地直接插入所述燃气喷嘴接入通道。
可选地，所述燃气喷嘴接入通道的中心线相对于所述进气歧管的通道中心线成15度至75度地延伸。
可选地，所述燃气喷嘴接入通道相对于所述进气歧管的通道中心线成45度地延伸。
可选地，所述燃气喷嘴包括进气部和喷气部，所述进气部与燃气低压管连通，所述喷气部插置在所述燃气接入通道中。
可选地，与所述多个汽缸连接的各个进气歧管上均设置有燃气喷嘴，这些燃气喷嘴通过气轨与燃气低压管连通。
可选地，所述气轨设置有与所述燃气低压管连接的进气口以引入燃气，所述气轨上还设置有与所述燃气喷嘴相对应的出气口，所述燃气喷嘴的进气部连接在所述出气口上以通过气轨中的通道引入燃气。
可选地，所述气轨上设置有气轨连接板，所述气轨通过气轨连接板固定连接在发动机主体上。
可选地，所述燃气喷嘴为电压驱动型燃气喷嘴。
第二方面，本发明实施例还提供一种车辆，所述车辆包括如前所述的发动机。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明通过在发动机的进气歧管上将喷油嘴后移从而为燃气喷嘴提供更好的安装位置，燃气喷嘴安装在进气歧管上更靠近燃烧室的位置，具体地，进气歧管上设置有燃气喷嘴接入通道和喷油嘴接入通道，燃气喷嘴接入通道设置在比喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，燃气喷嘴直接插置在燃气喷嘴接入通道中，从而使天然气能够更快速地进入燃烧室，解决瞬态工况燃气响应慢的问题，使得天然气与空气更充分地混合，燃烧也更加充分，排放更清洁。
燃气喷嘴可以直接连接在进气歧管上，并不需要中间连接件，这样就缩短了天然气到达燃烧室的距离，进一步使天然气能够更快速地进入燃烧室。
燃气喷嘴沿着燃气喷嘴接入通道4延伸的方向插置在其中时，由燃气喷嘴喷出的天然气能够更准确地喷入燃烧室。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的发动机的立体图；
图2为根据本发明实施例的进气歧管、喷油嘴和燃气喷嘴的局部立体图；
图3为根据本发明实施例的进气歧管和燃气喷嘴的局部截面图；
图4为根据本发明实施例的燃气喷嘴和气轨的结构示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1-发动机主体；
2-进气歧管；
3-燃气喷嘴；
31-喷气管；
311-凸缘；
312-第一密封圈；
32-进气管；
321-第二密封圈；
33-中部管体；
34-插件连接管；
4-燃气喷嘴接入通道；
5-气轨；
51-进气口；
52-燃气喷嘴安装座；
523-翻边；
53-气轨连接板；
6-燃气低压管；
7-减压阀；
8-燃气过滤器；
9-喷油嘴；
10-油轨。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，本发明实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”，以图1中所示方位为基准。
图1为根据本发明实施例的发动机的立体图；图2为根据本发明实施例的进气歧管、喷油嘴和燃气喷嘴的局部立体图；图3为根据本发明实施例的进气歧管和燃气喷嘴的截面图。
如图1至图3所示，根据本发明实施例的发动机包括多个汽缸以及与每个汽缸对应的进气歧管2、喷油嘴9和燃气喷嘴3。
进气歧管2连接在汽缸上，以与汽缸内的燃烧室连通；进气歧管2上设置有燃气喷嘴接入通道4和喷油嘴接入通道，燃气喷嘴接入通道4设置在比喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，燃气喷嘴3直接插置在燃气喷嘴接入通道4中。
在本发明实施例中所涉及的燃气车辆为燃气和燃油的两用燃料车辆，但汽油仅用于紧急情况或发动机起动。在相关技术中，在将原燃油车辆改造成两用燃料车辆时，出于成本和时效的考虑，对原燃油车系统基本不做改动，虽然节约了成本和时间，但缺点也是很明显的，例如，排放难控制，性能一致性差，这些缺陷的的最大原因是燃气喷嘴的安装位置受限，从而使天然气不能快速响应进入燃烧室与空气充分混合。
为了克服相关技术中所存在的问题，根据本发明的实施例，在将燃油车辆改成两用燃料车辆时，对原燃油车辆的发动机进行了适当的改进，在发动机的进气歧管2上将喷油嘴9后移，使喷油嘴9稍微远离汽缸的燃烧室，在靠近燃烧室的位置留出足够的空间，以使燃气喷嘴3安装在更靠近燃烧室的位置，从而使天然气能够更快速地进入燃烧室，解决瞬态工况燃气响应慢的问题，使得天然气与空气更充分地混合，燃烧也更加充分，排放更清洁。
对于两用燃料车辆，由于汽油仅用于紧急情况或发动机起动，因此，即使喷油嘴9的安装位置稍微远离燃烧室，也不会对排放和整车性能造成影响。反而，由于燃气喷嘴接入通道4设置在了更靠近燃烧室的位置，使天然气能够更快速地进入燃烧室，使得整车性能和排放都得到了大大改善。
可选地，根据本发明的实施例，燃气喷嘴接入通道4的中心线延长线指向燃烧室，燃气喷嘴3沿着燃气喷嘴3的中心线的方向气密性地直接插入燃气喷嘴接入通道4。
如图3所示，燃气喷嘴接入通道4开设在进气歧管2上，且与进气歧管2成一定角度地延伸，该角度要使燃气喷嘴接入通道4刚好指向燃烧室，这样，燃气喷嘴3沿着燃气喷嘴接入通道4延伸的方向插置在其中时，由燃气喷嘴3喷出的天然气能够更加快速、准确地喷入燃烧室，使天然气能够快速进入燃烧室与空气充分混合。
可选地，根据本发明的实施例，燃气喷嘴接入通道4的中心线相对于进气歧管2的通道中心线成15度至75度地延伸，优选地，成45度地延伸。
在相关技术中，出于成本考虑一般会采用较为廉价的电流驱动型喷嘴，但是这种喷嘴的自身结构特点以及传统的安装位置受限决定了其只能通过软管安装在发动机的进气歧管2上，这也会延长天然气进去燃烧室的距离，导致天然气不能快速进入燃烧室与空气充分混合。而本发明的燃气喷嘴3可以直接连接在进气歧管2上，并不需要中间连接件，这样就缩短了天然气到达燃烧室的距离，使天然气能够更快速地进入燃烧室。
可选地，如图2至图4所示，根据本发明的实施例，燃气喷嘴3包括进气部和喷气部，进气部与燃气低压管6连通，喷气部插置在燃气接入通道中。
喷气部的末端为喷气口，沿着喷气口延伸的为喷气管31。喷气管31的外壁上设置有两圈凸缘311，在两圈凸缘311之间形成用于安装第一密封圈312的密封槽，燃气接入通道的内径与喷气管31外壁上的凸缘311所形成的最大外径大体上相等，燃气喷嘴3的喷气部插入燃气接入通道后，通过第一密封圈312进行密封，当然也可以采用其他能够达到气密性的方式。
可选地，为了使燃气喷嘴3的喷气部能够更顺畅地插入到燃气喷嘴接入通道4中，两个凸缘311的高度也可以不一致，如图3所示，可以将更靠近喷气口的那个凸缘311设置成朝向喷气口逐渐变窄的形状，这样更便于引导燃气喷嘴3插入到燃气喷嘴接入通道4中。当然，不限于上述方式，凸缘311可以设置成既便于密封又便于燃气喷嘴3的安装的任何结构形式。
如图2至图4所示，与多个汽缸连接的各个进气歧管2上均设置有燃气喷嘴3，这些燃气喷嘴3通过气轨5与燃气低压管6连通。
燃气喷嘴3的进气部包括进气管32，进气部的进气管32与喷气部的喷气管31之间设置有中部管体33，中部管体33上设置有插件连接管34，以连接电控插件。
继续参见图2至图4，气轨5设置有与燃气低压管6连接的进气口51以引入燃气，气轨5上还设置有与燃气喷嘴3相对应的出气口，燃气喷嘴3的进气部连接在出气口上以通过气轨5中的通道引入燃气。
具体地，气轨5的内部具有用于输送天然气的通道，气轨5的横截面为闭合的矩形形状；进气口51设置在气轨5的上侧壁上，燃气低压管6连接在进气口51上，燃气低压管6上连接有减压阀7和燃气过滤器8；出气口设置在气轨5的下侧壁上，出气口处设置有燃气喷嘴安装座52，该燃气喷嘴安装座52具有内部空间，以容纳燃气喷嘴3的进气部，进气部的进气管32从进气口51进入气轨5的内部通道中，进气管32与燃气喷嘴安装座52的内壁之间设置有第二密封圈321。
为了避免燃气喷嘴3在喷气的时候在燃气喷嘴安装座52中松动，燃气喷嘴安装座52沿周向设置有翻边523，中部管体33的外壁上沿周向设置有卡槽，燃气喷嘴安装座52的翻边523卡在卡槽中，以使燃气喷嘴3固定在燃气喷嘴安装座52中，而不会轻易松动。
可选地，图4所示，根据本发明实施例，气轨5上设置有气轨连接板53，气轨连接板53垂直于气轨5的长度方向，气轨连接板53可以焊接在气轨5上，也可以通过其他已知的方式连接在气轨5上，气轨5上连接有两个气轨连接板53，气轨连接板53的两个端部设置有螺栓安装孔，气轨连接板53可以通过螺栓连接在发动机主体1上(如图1所示)，当然也可以通过焊接等方式将气轨连接板53连接到发动机主体1上。
如图2所示，接入到各个进气歧管2上的喷油嘴9连接到同一条油轨10上，通过油轨10内的通道将燃料油输送到各个喷油嘴9中。
可选地，燃气喷嘴3可以采用电压驱动型燃气喷嘴3，电压驱动型燃气喷嘴3可以使燃气喷射控制更精确。
本发明实施例还提供了一种车辆，车辆包括如前所述的发动机。
该发动机包括多个汽缸以及与每个汽缸对应的进气歧管2、喷油嘴9和燃气喷嘴3。
进气歧管2连接在汽缸上，以与汽缸内的燃烧室连通；进气歧管2上设置有燃气喷嘴接入通道4和喷油嘴接入通道，燃气喷嘴接入通道4设置在比喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，燃气喷嘴3直接插置在燃气喷嘴接入通道4中。
可选地，根据本发明的实施例，燃气喷嘴接入通道4的中心线延长线指向燃烧室，燃气喷嘴3沿着燃气喷嘴3的中心线的方向气密性地直接插入燃气喷嘴接入通道4。
如图3所示，燃气喷嘴接入通道4开设在进气歧管2上，且与进气歧管2成一定角度地延伸，该角度要使燃气喷嘴接入通道4刚好指向燃烧室，这样，燃气喷嘴3沿着燃气喷嘴接入通道4延伸的方向插置在其中时，由燃气喷嘴3喷出的天然气能够更加快速、准确地喷入燃烧室，使天然气能够快速进入燃烧室与空气充分混合。
可选地，根据本发明的实施例，燃气喷嘴接入通道4的中心线相对于进气歧管2的通道中心线成15度至75度地延伸，优选地，成45度地延伸。
可选地，如图2至图4所示，根据本发明的实施例，燃气喷嘴3包括进气部和喷气部，进气部与燃气低压管6连通，喷气部插置在燃气接入通道中。
喷气部的末端为喷气口，沿着喷气口延伸的为喷气管31。喷气管31的外壁上设置有两圈凸缘311，在两圈凸缘311之间形成用于安装第一密封圈312的密封槽，燃气接入通道的内径与喷气管31外壁上的凸缘311所形成的最大外径大体上相等，燃气喷嘴3的喷气部插入燃气接入通道后，通过第一密封圈312进行密封，当然也可以采用其他能够达到气密性的方式。
可选地，为了使燃气喷嘴3的喷气部能够更顺畅地插入到燃气喷嘴接入通道4中，两个凸缘311的高度也可以不一致，如图3所示，可以将更靠近喷气口的那个凸缘311设置成朝向喷气口逐渐变窄的形状，这样更便于引导燃气喷嘴3插入到燃气喷嘴接入通道4中。当然，不限于上述方式，凸缘311可以设置成既便于密封又便于燃气喷嘴3的安装的任何结构形式。
如图2至图4所示，与多个汽缸连接的各个进气歧管2上均设置有燃气喷嘴3，这些燃气喷嘴3通过气轨5与燃气低压管6连通。
燃气喷嘴3的进气部包括进气管32，进气部的进气管32与喷气部的喷气管31之间设置有中部管体33，中部管体33上设置有插件连接管34，以连接电控插件。
继续参见图2至图4，气轨5设置有与燃气低压管6连接的进气口51以引入燃气，气轨5上还设置有与燃气喷嘴3相对应的出气口，燃气喷嘴3的进气部连接在出气口上以通过气轨5中的通道引入燃气。
具体地，气轨5的内部具有用于输送天然气的通道，气轨5的横截面为闭合的矩形形状；进气口51设置在气轨5的上侧壁上，燃气低压管6连接在进气口51上，燃气低压管6上连接有减压阀7和燃气过滤器8；出气口设置在气轨5的下侧壁上，出气口处设置有燃气喷嘴安装座52，该燃气喷嘴安装座52具有内部空间，以容纳燃气喷嘴3的进气部，进气部的进气管32从进气口51进入气轨5的内部通道中，进气管32与燃气喷嘴安装座52的内壁之间设置有第二密封圈321。
为了避免燃气喷嘴3在喷气的时候在燃气喷嘴安装座52中松动，燃气喷嘴安装座52沿周向设置有翻边523，中部管体33的外壁上沿周向设置有卡槽，燃气喷嘴安装座52的翻边523卡在卡槽中，以使燃气喷嘴3固定在燃气喷嘴安装座52中，而不会轻易松动。
可选地，图4所示，根据本发明实施例，气轨5上设置有气轨连接板53，气轨连接板53垂直于气轨5的长度方向，气轨连接板53可以焊接在气轨5上，也可以通过其他已知的方式连接在气轨5上，气轨5上连接有两个气轨连接板53，气轨连接板53的两个端部设置有螺栓安装孔，气轨连接板53可以通过螺栓连接在发动机主体1上(如图1所示)，当然也可以通过焊接等方式将气轨连接板53连接到发动机主体1上。
如图2所示，接入到各个进气歧管2上的喷油嘴9连接到同一条油轨10上，通过油轨10内的通道将燃料油输送到各个喷油嘴9中。
发动机在以天然气为燃料运行时，通过减压阀7提供燃气系统所需要的压力，天然气经由燃气过滤器8过滤后通过燃气低压管6进入气轨5，然后由燃气喷嘴3按照ECU的指令将发动机需要的天然气质量喷入到进气歧管2，进而进入到燃烧室中。
燃气喷嘴3安装在进气歧管2上更靠近燃烧室的位置，从而使天然气能够更快速地进入燃烧室，解决瞬态工况燃气响应慢的问题，有利于发动机瞬态工况的空燃比控制，使得天然气与空气更充分地混合，燃烧也更加充分，排放更清洁。
发动机在以汽油为燃料运行时，汽油进入油轨10，由喷油嘴9按照ECU的指令将发动机需要的汽油质量喷入进气歧管2，进而进入燃烧室。
对于两用燃料车辆，由于汽油仅用于紧急情况或发动机起动，因此，即使喷油嘴9的安装位置稍微远离燃烧室，也不会对排放和整车性能造成影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括多个汽缸以及与每个汽缸对应的进气歧管(2)、喷油嘴和燃气喷嘴(3)；
所述进气歧管(2)连接在所述汽缸上，以与所述汽缸内的燃烧室连通；
所述进气歧管(2)上设置有燃气喷嘴接入通道(4)和喷油嘴接入通道，所述燃气喷嘴接入通道(4)设置在比所述喷油嘴接入通道更靠近燃烧室的位置，所述燃气喷嘴(3)直接插置在所述燃气喷嘴接入通道(4)中。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴接入通道(4)的中心线延长线指向所述燃烧室，所述燃气喷嘴(3)沿着所述燃气喷嘴(3)的中心线的方向气密性地直接插入所述燃气喷嘴接入通道(4)。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴接入通道(4)的中心线相对于所述进气歧管(2)的通道中心线成15度至75度地延伸。
4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴接入通道(4)相对于所述进气歧管(2)的通道中心线成45度地延伸。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴(3)包括进气部和喷气部，所述进气部与燃气低压管(6)连通，所述喷气部插置在所述燃气接入通道中。
6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，与所述多个汽缸连接的各个进气歧管(2)上均设置有燃气喷嘴(3)，这些燃气喷嘴(3)通过气轨(5)与燃气低压管(6)连通。
7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述气轨(5)设置有与所述燃气低压管(6)连接的进气口以引入燃气，所述气轨(5)上还设置有与所述燃气喷嘴(3)相对应的出气口，所述燃气喷嘴(3)的进气部连接在所述出气口上以通过气轨(5)中的通道引入燃气。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述气轨(5)上设置有气轨连接板(53)，所述气轨(5)通过气轨连接板(53)固定连接在发动机主体(1)上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴(3)为电压驱动型燃气喷嘴(3)。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-9中任一项所述的发动机。
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