CN113638824A - 一种气体燃料内燃发动机的进气方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体燃料内燃发动机的进气装置，包括气缸盖、进气总管和燃气主管，所述气缸盖与进气总管相连接且气缸盖与进气总管的连接端为连接端面，所述气缸盖上设置有第一排气阀和第二排气阀，所述气缸盖上连通有空气道和燃气道，所述空气道在气缸盖上设置有对应的空气进气门，所述燃气道在气缸盖上设置有对应的燃气进气门，所述进气总管包括空气歧管和燃气歧管，所述空气歧管内设置有第一空气气道，所述燃气歧管内设置有第一燃气气道，所述空气道与空气歧管相连通，本气体燃料内燃发动机的进气装置防止气门重叠角阶段的燃料逃逸，防止发动机气缸盖进气门前的进气总管内有燃料与空气的混合气残留，大大提高了使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及内燃发动机技术领域，具体为一种气体燃料内燃发动机的进气方法及装置。
背景技术
现有四冲程火花塞点燃式内燃发动机使用液体燃料和可燃气体燃料，利用火花塞点燃的液体燃料主要是汽油，可燃气体燃料主要是天然气、瓦斯和沼气，燃料燃烧需要通过控制空气与燃料的空燃比后在发动机气缸内利用火花点燃后燃烧做功，因此就涉及到发动机的进气方法及装置。
现有技术中，通过预混合方式对发动机供送燃气和空气的混合气体方法，存在进入发动机气缸内的燃料逃逸到排气管，造成燃料的浪费和产生多余的污染物排放，同时燃料与空气在发动机气缸盖的进气门前完成混合，发动机进气门前的进气管道内有燃料与空气形成的混合气时，存在发动机气缸盖进气门前的进气总管发生爆炸的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种气体燃料内燃发动机的进气方法及装置，防止气门重叠角阶段的燃料逃逸，防止发动机气缸盖进气门前的进气总管内有燃料与空气的混合气残留，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气体燃料内燃发动机的进气装置，包括气缸盖、进气总管和燃气主管，所述气缸盖与进气总管相连接且气缸盖与进气总管的连接端为连接端面，所述气缸盖上设置有第一排气阀和第二排气阀，所述气缸盖上连通有空气道和燃气道，所述空气道在气缸盖上设置有对应的空气进气门，所述燃气道在气缸盖上设置有对应的燃气进气门，所述进气总管包括空气歧管和燃气歧管，所述空气歧管内设置有第一空气气道，所述燃气歧管内设置有第一燃气气道，所述空气道与空气歧管相连通，所述燃气道与燃气歧管相连通，所述燃气歧管上设置有燃气喷射阀，所述燃气喷射阀与燃气主管连接用于组成第一空气气道和第一燃气气道隔离的进气通道，所述燃气喷射阀的输入端与外部控制装置的输出端电连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述气缸盖中的燃气道轴线长度小于空气道轴线长度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述空气歧管为设置在进气总管上的第二空气气道，燃气歧管为设置在进气总管上的第二燃气气道，所述第一空气气道与第一燃气气道不连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述燃气歧管上设置有燃气喷射阀接口，所述燃气喷射阀通过燃气喷射阀接口固定在燃气歧管上，且一个气缸盖的燃气道对应一个燃气喷射阀，所述燃气喷射阀上设置有燃气喷射阀门，外部控制开关通过电脉冲信号控制燃气喷射阀门的开启和关闭。
作为本发明的一种优选技术方案，所述燃气喷射阀与燃气主管之间通过挠性管连接。
一种气体燃料内燃发动机进气装置的进气方法，发动机运转时，在吸气冲程的空气进气门由打开到关闭的相位角度范围内，通过控制燃气喷射阀打开的起始相位角度，把燃气从燃气道输送到发动机气缸内，在发动机活塞往复运动作用下在气缸内完成燃气与空气的混合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述空气进气门和燃气进气门的打开相位角度相同，且均设置在发动机吸气冲程活塞的上止点前，所述空气进气门和燃气进气门的关闭相位角度相同，且均设置在发动机吸气冲程活塞的下止点。
作为本发明的一种优选技术方案，所述燃气喷射阀打开的相位角度在气缸盖上的排气门关闭后，所述燃气喷射阀关闭的相位角度在气缸盖上进气门关闭前。
作为本发明的一种优选技术方案，外部控制装置通过检测发动机上设置的曲轴转角位置基准信号，经计算发动机工作循环在吸气冲程时产生的电脉冲波形精确控制燃气喷射阀开启和关闭的相位角度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电脉冲波形与发动机运行工况通过闭环控制驱动燃气喷射阀，所述发动机运行工况包含速度调整、氮氧化物排放指标和功率调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本气体燃料内燃发动机的进气方法及装置构思巧妙，易于实施，使燃料与空气在发动机气缸内混合，避免气门重叠角阶段的燃料逃逸，避免进气歧管内有燃料与空气的混合气残留，提高燃料利用率，降低发动机尾气排放污染物，大大提高了使用安全性。
附图说明
图1为气缸盖横向切面的空气道与燃气道示例图；
图2为第一空气气道和第一燃气气道设置成隔离方法的进气方法示例图；
图3为第二空气气道和第二燃气气道设置成隔离方法1的进气方法竖向切面示例图；
图4为第二空气气道和第二燃气气道设置成隔离方法2的进气方法竖向切面示例图；
图5为控制燃气喷射阀从开启到关闭相位角度方法的示例图；
图6为控制装置实现燃气喷射阀相位角度控制方法。
图中：100气缸盖、101空气道、102燃气道、103空气进气门、104燃气进气门、105a第一排气阀、105b第二排气阀、106连接端面、200进气总管、201第一空气气道、201A第二空气气道、202第一燃气气道、202B第二燃气气道，203空气歧管、204燃气歧管、205燃气喷射阀接口、300燃气主管、301燃气歧管、302挠性管、400燃气喷射阀、401燃气喷射阀门。
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，所描述的实施例仅仅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。
实施例1：为了保证燃气与空气不能在气缸外混合，发动机气缸盖设置的进气方法如图1所示，一种气体燃料内燃发动机的进气装置，包括气缸盖100、进气总管200和燃气主管300，气缸盖100与进气总管200相连接且气缸盖100与进气总管200的连接端为连接端面106，气缸盖100上设置有第一排气阀105a和第二排气阀105b，气缸盖100上连通有空气道101和燃气道102，空气道101在气缸盖100上设置有对应的空气进气门103，所述燃气道102在气缸盖100上设置有对应的燃气进气门104，实现了气缸盖100上空气道101只能进入空气，燃气道102只能进入燃气，保证了空气进气门103和燃气进气门104前的管道内没有燃料与空气形成的混合气，避免了发生爆炸的风险，进一步的，气缸盖100中的燃气道102轴线长度小于空气道101轴线长度，能缩短燃气流过燃气道102进入发动机气缸内的时间，使燃气经过燃气道102充入气缸内的摩擦阻力减小，提高了燃气进入气缸内的充气效率。
为了保证燃气与空气不能在气缸盖100前混合，如图2所示，进气总管200包括空气歧管203和燃气歧管204，空气歧管203内设置有第一空气气道201，燃气歧管204内设置有第一燃气气道202，如图3所示，空气道101与空气歧管203相连通，燃气道102与燃气歧管301相连通，燃气歧管301上设置有燃气喷射阀400，燃气喷射阀400与燃气主管300连接用于组成第一空气气道201和第一燃气气道202隔离的进气通道，燃气喷射阀400的输入端与外部控制装置的输出端电连接，燃气歧管204上设置有燃气喷射阀接口205，燃气喷射阀400通过燃气喷射阀接口205固定在燃气歧管301上，且一个气缸盖100的燃气道102对应一个燃气喷射阀400，燃气喷射阀400上设置有燃气喷射阀门401，外部控制开关通过电脉冲信号控制燃气喷射阀门401的开启和关闭，例如四缸发动机有四个第一燃气气道202，相对应有四个第一燃气气道202设置四个燃气喷射阀接口205，保证了燃料能通过相对应独立的第一燃气气道202供给到发动机的各个气缸内，空气歧管203为设置在进气总管200上的第二空气气道201A，燃气歧管204为设置在进气总管200上的第二燃气气道202B，第一空气气道201与第一燃气气道202不连通，避免发生爆照的风险。
为了实现燃气与空气在进入发动机气缸内混合，如图3所示，气缸盖100上连通有空气道101和燃气道102，进气总管200包括空气歧管203和燃气歧管204，气缸盖100的连接端面106与进气总管200连接后，空气道101与空气歧管203上的空气气道201相通，燃气道102与燃气歧管204上的第一燃气气道202相通，在燃气歧管204上的第一燃气气道202另一端设置的燃气喷射阀接口205上安装燃气喷射阀400，再通过挠性管302连接燃气喷射阀400与燃气主管300上的燃气歧管301后，进气总管200中的空气经过空气歧管203上的空气气道201进入气缸盖100上空气进气门103前的空气道101内，燃气主管300中的燃气经过燃气歧管301和挠性管302进入到燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401前，完成空气气道与燃气气道隔离的进气装置，避免了发动机进气总管200内存在混合气引起爆炸的危险；在图3中，燃气主管300是设置在进气总管200外部的一条燃气管路，燃气歧管204是燃气主管300上的支管，相应的，一个燃气喷射阀400通过一路挠性管302与燃气主管300上的燃气歧管204连接，多个燃气喷射阀400通过多路挠性管302与燃气主管上的燃气歧管204连接，保证了多缸发动机的每个气缸能有独立的燃气通路。
如图5所示，空气进气门103与燃气进气门104的开启到关闭相位角度相同，发动机活塞随曲轴旋转向上运动达到曲轴转角0°时对应活塞上止点，向下运动达到曲轴转角180°时对应活塞下止点，活塞由曲轴转角0°运动到曲轴转角180°的过程完成吸气工作；吸气工作过程中，空气进气门103与燃气进气门104开启相位角度在活塞运动到上止点前对应曲轴转角690°时同时开启，关闭相位角度在活塞运动到下止点对应曲轴转角180°时同时关闭，使发动机进排气门驱动机构程度简单易于实施，空气进气门103与燃气进气门104对应曲轴转角180°时同时关闭，避免了发动机活塞随曲轴旋转向上运动进入压缩工作时造成缸内混合气逆流，保证了空气进气门103和燃气进气门104前的管道内没有燃料与空气形成的混合气，避免了进气总管200发生爆炸的风险，优选地，空气进气门103与燃气进气门104对应曲轴转角180°时同时关闭使气缸内能进入最大充气量提高发动机功率，可选地，空气进气门103与燃气进气门104对应曲轴转角小于180°并大于燃气喷射阀400关闭相位角150°时同时关闭，例如设置为对应曲轴转角160°时同时关闭，同样能避免缸内混合气逆流，同时对燃气喷射阀400的工作不产生影响。
进排气门重叠角吹扫气缸内废气时，使气缸内吸入更多新鲜空气保证缸内燃料燃烧更加充分，如图5所示，在发动机排气冲程，进气门在活塞运动到上止点前690°曲轴转角位置开启，排气门打开状态持续到活塞上止点后30°曲轴转角位置关闭，在690°～30°之间的曲轴转角范围内存在进排气门重叠角，在此过程，活塞随曲轴旋转向上运动推送气缸内废气进入排气管，进气总管200中有压力的空气进入气缸内携带缸内废气进入排气管完成吹扫缸内废气工作，为了避免现有气体燃料发动机利用进排气门重叠角吹扫气缸内废气时出现的燃料逃逸问题，本发明提供了图5所示的方法，保证利用进排气门重叠角吹扫气缸内废气过程避免燃料逃逸，图3所示的空气进气门103与燃气进气门104在活塞运动到上止点前对应曲轴转角690°时同时开启，此时进气总管200中的空气经过第二空气气道201A和气缸盖100上空气道101通过空气进气门103进入气缸内，此时燃气进气门104处于开启状态，燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401处于关闭状态，燃气主管300中的燃气经过燃气歧管301和挠性管302进入到燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401前不能进入到气缸内，保证了吹扫气缸内废气工作过程没有燃气进入到排气管，利用进排气门重叠角完成吹扫气缸内废气工作，避免了燃料逃逸到排气管中的问题，解决了产生多余的污染物排放问题。
图3所示的燃气喷射阀400的开启相位角在排气门关闭后对应曲轴转角45°时开启后，此时燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401开启，燃气喷射阀门401前的燃气经过燃气歧管204上的燃气气道202和气缸盖100上燃气道102通过燃气进气门104进入气缸内，当进入发动机气缸内的燃气量达到发动机运行需求量后，燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401在燃气进气门104关闭前对应的曲轴转角关闭，例如燃气进气门104对应曲轴转角180°时关闭，设置燃气喷射阀400对应曲轴转角150°时关闭，停止向气缸内供给燃气，已经进入气缸内的燃气与空气在活塞向下运动产生的气流扰动作用下完成混合形成混合气，保证了第二空气气道201A内没有燃气，保证了第二燃气气道202B内没有空气，实现了燃气与空气缸内混合，提高了燃料的利用率。
为了准确判断曲轴转角0°对应吸气冲程起始的活塞上止点，保证燃气喷射阀400只能在吸气冲程喷射燃料，控制装置实现燃气喷射阀400相位角度基本控制方法如图6所示，为了容易理解，结合图6通过示例控制装置完成一个燃气喷射阀驱动进行示例性描述，图6中：t1-喷射阀启动阶段、t2-喷射阀调整阶段、t3-喷射阀工作阶段、h1-喷射阀启动脉冲频率、h2-喷射阀调整频率、h3-喷射阀工作频率、U1-发动机曲轴位置基准信号1、U2-发动机曲轴位置基准信号2、U3-发动机曲轴旋转角度信号、C1-控制装置计算的活塞上止点、C2-控制装置计算的喷射阀开启相位角度、C3-控制装置计算的喷射阀关闭相位角度；
曲轴转角信号U1是发动机上设置在曲轴转角0°后对应曲轴转角600°位置跟随曲轴旋转比率成2:1的位置基准信号，控制装置程序中设定U1值为600用于判断发动机1个工作循环的开始，当发动机由曲轴转角0°旋转到600°转角位置时，U1由对应的曲轴转角0°旋转到300°转角位置时发生一个脉冲信号，相应的是，发动机曲轴旋转720°完成1个工作循环，U1跟随旋转360°发生一次位置基准信号，以此信号为基准在U1继续旋转60°对应曲轴继续旋转120°后曲轴转角为720°/0°对应排气冲程结束与吸气冲程起始的活塞上止点；
曲轴转角信号U2是发动机上设置在曲轴转角0°后对应曲轴转角300°位置跟随曲轴旋转比率成1:1的位置基准信号，当发动机由曲轴转角0°旋转到300°转角位置时，U2由对应的曲轴转角0°旋转到300°转角位置时发生1次脉冲信号，以此信号为基准在曲轴继续旋转60°位置对应活塞上止点，相应的是，发动机曲轴旋转720°完成一个工作循环，U2跟随曲轴旋转720°分别在曲轴转角300°位置和曲轴转角660°位置发生2次位置基准信号，包含第一次曲轴转角300°位置在曲轴转角180°～360°的压缩冲程，包含第二次曲轴转角660°位置在曲轴转角540°～720°的排气冲程，在曲轴继续旋转60°后曲轴转角为720°/0°对应排气冲程结束与吸气冲程起始的活塞上止点，相应的，控制装置程序中设定U2值为660用于计算发动机一个工作循环中吸气冲程起始，利用U2信号实现发动机转速计算，U2跟随曲轴旋转一个圆周360°产生一次位置基准信号，例如，发动机每分钟1200转时，U2同样每分钟产生1200次信号传送到控制装置，相应的，发动机旋转一个圆周经过500ms，通过控制装置程序的高速时钟运算功能，能容易得到发动机实际转速；
发动机曲轴旋转角度信号U3是设置跟随曲轴旋转比率成1:1的多个脉冲信号，发动机由曲轴转角0°旋转360°转角，U3由对应的曲轴转角0°旋转360°转角发生多个脉冲信号，本实施例中，曲轴旋转360°发生360个脉冲信号，相应的是，U3发生一个脉冲信号对应曲轴旋转1°转角，控制装置程序中设定U3值为360用于计算发动机曲轴旋转的角度；
以一种发动机应用实施例结合图3、图5对图6进行详细说明，发动机运行时曲轴旋转运动，控制装置检测U1、U2、U3信号，当曲轴转角到达600°位置时，U1位置基准信号传送到控制装置，程序把U1位置基准信号作为发动机一个工作循环开始的起点，程序随发动机曲轴旋转继续检测，当程序判断到以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于60个，计算得到曲轴转角到达660°位置，与此同时，设置在曲轴转角660°位置的第一次U2位置基准信号传送到控制装置，U1信号计算值与U2信号检测值同步得到曲轴转角到达660°位置，判断到曲轴转角在540°～720°之间的排气冲程即将进入吸气冲程，此时发动机气缸盖100上的第一排气阀105a和第二排气阀105b处于打开阶段，空气进气门103和燃气进气门104即将在U3脉冲计算个数等于90个的曲轴转角690°位置打开，程序随发动机曲轴旋转继续检测，当程序判断到以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于120个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于60个的条件时，得到发动机曲轴转角到达0°位置的计算结果如图6中C1阶段所示，此时发动机气缸盖100上空气进气门103和燃气进气门104处于打开阶段，第一排气阀105a和第二排气阀105b处于即将关闭的进排气门重叠角阶段进行吹扫气缸内废气工作，相应的，控制装置不发出燃气喷射阀400驱动电脉冲波形，保证燃气喷射阀400不能打开，实现了利用空气吹扫气缸内废气的进气方法，达到了吹扫气缸内废气阶段避免燃气逃逸到排气管的目的；
进一步地，程序随发动机曲轴旋转继续检测，当程序判断到以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于150个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于90个的条件时，得到发动机曲轴转角到达30°位置的计算结果，满足曲轴转角0°～180°之间在吸气冲程条件，此时发动机气缸盖100上的第一排气阀105a和第二排气阀105b关闭，发动机吹扫气缸内废气工作完成，此时发动机气缸盖100上空气进气门103和燃气进气门104处于打开阶段，进气总管200中的空气经过空气歧管203上的第二空气气道201A和气缸盖100上空气道101通过空气进气门103进入气缸内，此时燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401处于关闭状态，燃气主管300中的燃气经过燃气歧管301和挠性管302进入到燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401前不能进入到气缸内；
进一步地，程序随发动机曲轴旋转继续检测，当程序判断到以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于165个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于105个的条件时，得到发动机曲轴转角到达45°位置的计算结果如图6中C2阶段所示，满足曲轴转角0°～180°之间的吸气冲程条件，此时发动机气缸盖100上空气进气门103和燃气进气门104处于打开阶段，进气总管200中的空气经过空气歧管203上的第二空气气道201A和气缸盖100上空气道101通过空气进气门103进入气缸内，在此过程中燃气进气门104处于开启状态，满足向发动机气缸内供给燃料条件，控制装置启动燃气喷射阀驱动控制示例如图6中C3阶段的电脉冲波形所示；
设置喷射阀启动脉冲频率h1用于克服燃气喷射阀400启动阻力保证燃气喷射阀门401快速打开，设置以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于180个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于120个的条件时，喷射阀启动阶段t1在计算得到的曲轴转角60°位置完成喷射阀启动过程控制，相应的，喷射阀启动脉冲频率h1根据燃气喷射阀400启动阻力特性设置，燃气喷射阀400启动阻力大时设置喷射阀启动脉冲频率h1高，燃气喷射阀400启动阻力小时设置喷射阀启动脉冲频率h1低；
设置喷射阀调整频率h2用于调整喷射阀稳定性避免燃气喷射阀门401启动后进入工作阶段时发生不稳定问题，设置以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于200个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于140个的条件时，喷射阀调整阶段t2在计算得到的曲轴转角80°位置完成喷射阀稳定性调整过程控制，进一步地，通过设置改变喷射阀调整频率h2结合设置改变喷射阀调整阶段t2的U3脉冲个数同样能达到解决不稳定的问题；相应的，喷射阀调整频率h2根据燃气喷射阀400弹性特性设置，燃气喷射阀400弹性大时设置喷射阀调整频率h2高，燃气喷射阀400弹性小时设置喷射阀调整频率h2低；
设置喷射阀工作频率h3用于控制燃气喷射阀门401开启程度保证进入发动机气缸内的燃气量满足发动机运行需求，发动机运行过程通过调整转速满足运行工况，例如转速升高需要燃气量多，转速降低需要燃气量少，为了保证燃气量跟随转速改变，控制装置通过计算发动机转速控制燃气喷射阀400的电脉冲波形进行闭环控制，相应的，设置喷射阀工作频率h3低时燃气喷射阀门401开启程度小，进入发动机气缸内的燃气量少使发动机转速低，对应的，设置喷射阀工作频率h3高时燃气喷射阀门401开启程度大，进入发动机气缸内的燃气量多使发动机的转速高，实例中设置以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于270个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于210个的条件时，喷射阀工作阶段t3在计算得到的曲轴转角150°位置控制燃气喷射阀关闭，保证了燃气量满足发动机运行需求；
进一步地，通过设置改变喷射阀工作频率h3增加结合设置改变喷射阀工作阶段t3的U3脉冲个数减少，对应的，通过设置改变喷射阀工作频率h3降低结合设置改变喷射阀工作阶段t3的U3脉冲个数增加，同样能达到控制燃气喷射阀门401开启程度的目的；
进一步地，设置以U1位置基准信号为起点的U3脉冲最大个数少于300个，同时满足以U2位置基准信号为起点的U3脉冲最大个数少于240个的条件，保证了燃气喷射阀400关闭相位角在燃气进气门104关闭相位角对应曲轴转角180°内；
进一步地，喷射阀工作阶段t3和喷射阀工作频率h3通过动态设置完成闭环控制，例如发动机实际转速低于需求转速时，程序根据转速反馈值计算得到差值后设定曲轴转角160°关闭，通过延长喷射阀工作阶段t3时间推迟关闭相位角增加燃气量使发动机实际转速达到需求转速；
进一步地，通过延长喷射阀工作阶段t3时间推迟关闭相位角达到曲轴转角180°不能达到需求转速时，程序根据转速反馈值计算得到差值后设定喷射阀工作频率h3增加，通过提高燃气喷射阀门401开启程度增加燃气量使发动机实际转速达到需求转速，控制装置通过控制燃气喷射阀的电脉冲波形，同样能实现功率闭环控制和氮氧化物闭环控制；
进一步地，程序随发动机曲轴旋转继续检测，例如程序判断到以U1位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于720个时，以U2位置基准信号为起点的U3脉冲个数等于300个，得到发动机曲轴转角到达600°位置的计算结果，满足曲轴转角540°～720°之间排气冲程条件，此时燃气喷射阀400内的燃气喷射阀门401处于关闭状态，曲轴转角信号U1是发动机上设置在曲轴转角0°后对应曲轴转角600°位置的位置基准信号，控制装置程序中设定U1值为600用于判断发动机1个工作循环的开始，此后发动机重新进入新的工作循环，保证了发动机的连续运行，通过控制装置发出电脉冲信号驱动的燃气喷射阀，解决了机械装置控制燃气喷射量引起的设置复杂问题。
实施例2：与实施例1的不同之处在于，燃气喷射发400选用插入式燃气喷射阀，为了有利于安装插入式燃气喷射阀，图3中的燃气主管300可以设置进气总管200上第二空气气道201A，燃气歧管204为设置在进气总管200上的第二燃气气道202B，组成整体隔离结构进气总管200如图4所示，多路第二燃气气道202B对应安装多个插入式燃气喷射阀，一个插入式燃气喷射阀内的喷射阀门前与燃气主管300连通，多个插入式燃气喷射阀内的喷射阀门前与燃气主管300连通，进一步地，在气缸盖100的连接面106与进气总管200连接后，空气道101与空气歧管203上的空气气道201相通，燃气道102与燃气歧管204上的燃气气道202相通，把插入式燃气喷射阀安装到整体隔离结构进气总管200上的燃气喷射阀安装孔205内后，进气总管200中的空气经过空气歧管203上的空气气道201进入气缸盖100上空气进气门103前的空气道101内，燃气主管300中的燃气在插入式燃气喷射阀内的喷射阀门前完成空气气道与第二燃气气道202B隔离的进气装置，避免了发动机进气总管200内存在混合气引起爆炸的危险。
实施例3：与实施例1的不同之处在于，为了避免设置异步开启的进气门造成发动机结构复杂，保证发动机进排气门驱动机构程度简单易于实施，优选地，发动机气缸盖100上空气进气门103和燃气进气门104利用机械驱动机构实现相位角同步控制，可选地，采用液电机构完成进排气门相位角同步开启和关闭具有同样的效果，利用机械驱动机构实现空气进气门103和燃气进气门104开启和关闭的相位角控制时，为了保证燃气喷射阀400的开启和关闭相位角在燃气进气门104开启到关闭的相位角内准确完成动作，燃气喷射阀400通过控制装置输出电脉冲波形驱动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种气体燃料内燃发动机的进气装置，包括气缸盖(100)、进气总管(200)和燃气主管(300)，所述气缸盖(100)与进气总管(200)相连接且气缸盖(100)与进气总管(200)的连接端为连接端面(106)，其特征在于：所述气缸盖(100)上设置有第一排气阀(105a)和第二排气阀(105b)，所述气缸盖(100)上连通有空气道(101)和燃气道(102)，所述空气道(101)在气缸盖(100)上设置有对应的空气进气门(103)，所述燃气道(102)在气缸盖(100)上设置有对应的燃气进气门(104)，所述进气总管(200)包括空气歧管(203)和燃气歧管(204)，所述空气歧管(203)内设置有第一空气气道(201)，所述燃气歧管(204)内设置有第一燃气气道(202)，所述空气道(101)与空气歧管(203)相连通，所述燃气道(102)与燃气歧管(301)相连通，所述燃气歧管(301)上设置有燃气喷射阀(400)，所述燃气喷射阀(400)与燃气主管(300)连接用于组成第一空气气道(201)和第一燃气气道(202)隔离的进气通道，所述燃气喷射阀(400)的输入端与外部控制装置的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种气体燃料内燃发动机的进气装置，其特征在于：所述气缸盖(100)中的燃气道(102)轴线长度小于空气道(101)轴线长度。
3.根据权利要求1所述的一种气体燃料内燃发动机的进气装置，其特征在于：所述空气歧管(203)为设置在进气总管(200)上的第二空气气道(201A)，燃气歧管(204)为设置在进气总管(200)上的第二燃气气道(202B)，所述第一空气气道(201)与第一燃气气道(202)不连通。
4.根据权利要求1所述的一种气体燃料内燃发动机的进气装置，其特征在于：所述燃气歧管(204)上设置有燃气喷射阀接口(205)，所述燃气喷射阀(400)通过燃气喷射阀接口(205)固定在燃气歧管(301)上，且一个气缸盖(100)的燃气道(102)对应一个燃气喷射阀(400)，所述燃气喷射阀(400)上设置有燃气喷射阀门(401)，外部控制开关通过电脉冲信号控制燃气喷射阀门(401)的开启和关闭。
5.根据权利要求1所述的一种气体燃料内燃发动机的进气装置，其特征在于：所述燃气喷射阀(400)与燃气主管(300)之间通过挠性管(302)连接。
6.一种如权利要求1所述的一种气体燃料内燃发动机进气装置的进气方法，其特征在于：发动机运转时，在吸气冲程的空气进气门(103)由打开到关闭的相位角度范围内，通过控制燃气喷射阀(400)打开的起始相位角度，把燃气从燃气道(102)输送到发动机气缸内，在发动机活塞往复运动作用下在气缸内完成燃气与空气的混合。
7.根据权利要求6所述的一种气体燃料内燃发动机的进气方法，其特征在于：所述空气进气门(103)和燃气进气门(104)的打开相位角度相同，且均设置在发动机吸气冲程活塞的上止点前，所述空气进气门(103)和燃气进气门(104)的关闭相位角度相同，且均设置在发动机吸气冲程活塞的下止点。
8.根据权利要求6所述的一种气体燃料内燃发动机的进气方法，其特征在于：所述燃气喷射阀(400)打开的相位角度在气缸盖(100)上的排气门关闭后，所述燃气喷射阀(400)关闭的相位角度在气缸盖(100)上进气门关闭前。
9.根据权利要求6所述的一种气体燃料内燃发动机的进气方法，其特征在于：外部控制装置通过检测发动机上设置的曲轴转角位置基准信号，经计算发动机工作循环在吸气冲程时产生的电脉冲波形精确控制燃气喷射阀(400)开启和关闭的相位角度。
10.根据权利要求9所述的一种气体燃料内燃发动机的进气方法，其特征在于：所述电脉冲波形与发动机运行工况通过闭环控制驱动燃气喷射阀(400)，所述发动机运行工况包含速度调整、氮氧化物排放指标和功率调整。
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