CN1312392C - 灵活燃料发动机低排放燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

灵活燃料发动机低排放燃烧系统，主要包括：主齿轮、转速传感器、两个油泵及其调速器、油门位置传感器、电控单元、变频器、电动机、压缩机、稳压箱、扫气口、排气口、喷油器、气缸。本发明由发动机扫、排气系统、柴油和代用燃料双喷射系统组成，采用可变扫气压力的扫气系统，可根据发动机工况决定的扫气压力来控制内部废气再循环的量；发动机采用双喷射系统，一个喷射柴油，一个可以灵活选择不同的代用燃料进行喷射，降低发动机排放；利用两个油泵，方便地调整它们的供油提前角，实现分段喷射，这些措施保证在着火前形成准均质混合气，实现快速低温压燃燃烧，大幅降低NOX和颗粒排放，提高热效率，保证灵活燃料发动机具有低排放的特点。

Description

灵活燃料发动机低排放燃烧系统
技术领域
本发明涉及的是一种灵活燃料发动机燃烧系统，特别是一种灵活燃料发动机低排放燃烧系统，属于内燃机技术领域。
背景技术
柴油机一般使用柴油作为燃料，是热效率最高的发动机，一直受到人们的高度重视。经过几代人的努力，传统柴油机燃烧系统已发展得比较完善。但近些年世界石油资源的不足导致石油价格的大幅波动及各国的排放法规日益严厉，对柴油机的代用燃料和低排放燃烧研究提出了新的挑战。甲醇、乙醇、二甲醚等燃料是近年来新出现的发动机代用燃料。
国内外关于代用燃料作为压燃式发动机燃料的技术大都是在传统柴油机上经过燃油系统的局部改装，用代用燃料对柴油进行替代。已有技术中，文献“柴油机燃用二甲醚时采用废气再循环降低NO排放”(西安交通大学学报2000年7月第34卷第7期，作者：王贺武等)介绍了直喷式单缸柴油机使用二甲醚为燃料时，基本采用原发动机的燃烧系统和喷油系统，喷油系统中柱塞直径和喷孔直径加大；采用外部废气再循环，废气需冷却，这种方式不适于实际发动机的应用。另外，该技术只燃用一种燃料，不能燃烧使用最广泛的柴油。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种灵活燃料发动机低排放燃烧系统，采用两个油泵，一个油泵可以喷射甲醇、乙醇、二甲醚等代用燃料，一个油泵喷射柴油，柴油既作为燃料又作为引燃剂，采用可变扫气系统提供可变内部废气再循环(EGR)量，并通过调整两个油泵的不同喷油时刻的措施，在着火之前形成准均质混合气，实现低温压燃燃烧，具有极低的NOx和颗粒排放、高热效率的优点。
本发明主要包括：发动机曲轴、排气口、扫气口、柴油喷油器、代用燃料喷油器、进气管、稳压箱、压缩机、电动机、变频器、代用燃料高压油管、柴油高压油管、柴油油箱、柴油滤清器、柴油油泵、柴油油泵调速器、柴油油门位置传感器、电控单元、代用燃料油门位置传感器、代用燃料油泵调速器、代用燃料油泵、代用燃料滤清器、代用燃料油箱、代用燃料油泵传动齿轮、主齿轮、转速传感器、柴油油泵传动齿轮、发动机气缸，柴油油箱通过柴油滤清器与柴油油泵进口相通，柴油油泵上装有柴油油泵调速器，柴油油泵出口通过柴油高压油管与柴油喷油器进口连接，它们构成柴油喷射系统。代用燃料油箱通过代用燃料滤清器与代用燃料油泵进口相同，代用燃料油泵上装有代用燃料油泵调速器，代用燃料油泵通过代用燃料高压油管与代用燃料喷油器进口连接，它们构成代用燃料喷射系统。柴油喷油器和代用燃料喷油器的出口与发动机气缸相通，主齿轮与发动机曲轴轴联接后再分别与代用燃料油泵传动齿轮和柴油油泵传动齿轮啮合，代用燃料油泵传动齿轮和柴油油泵传动齿轮分别与代用燃料油泵和柴油油泵轴联接。在主齿轮上安装有转速传感器，在柴油油泵调速器和代用燃料油泵调速器上分别安装有柴油油门位置传感器和代用燃料油门位置传感器，转速传感器、柴油油门位置传感器和代用燃料油门位置传感器分别与电控单元输入端电连接；电控单元输出端通过变频器与电动机电连接；电动机与压缩机皮带连接；压缩机出口与稳压箱进口连接，传感器采集的转速和油门位置信号传到电控单元，电控单元再通过变频器控制电动机的转速，电动机带动压缩机，压缩机将压缩空气压缩进稳压箱，稳压箱中压缩空气的压力由电动机的转速决定。稳压箱出口通过进气管与扫气口相通，扫气口和排气口布置在发动机气缸底端的壁面上，排气口与大气相通。扫气口为圆形，与水平方向成55度角，共5个，排气口为矩形，水平方向布置，共3个，它们构成发动机的扫、排气系统。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明采用可变扫气压力的扫气系统，该系统根据发动机工况来决定扫气压力，从而控制内部EGR量；发动机采用双喷射系统，一个喷射柴油，一个可以灵活选择不同的清洁代用燃料进行喷射，降低发动机排放；利用两个油泵，可以方便地调整它们的供油提前角，实现分段喷射，这些措施保证在着火前形成准均质混合气，实现快速低温压燃燃烧，大幅降低NOx和颗粒排放，提高热效率，保证灵活燃料发动机具有低排放的特点。
附图说明
图1为本发明燃烧系统结构示意图
图中，1为发动机曲轴、2为排气口、3为扫气口、4为柴油喷油器、5为代用燃料喷油器、6为进气管、7为稳压箱、8为压缩机、9为电动机、10为变频器、11为代用燃料高压油管、12为柴油高压油管、13为柴油油箱、14为柴油滤清器、15为柴油油泵、16为柴油油泵调速器、17为柴油油门位置传感器、18为电控单元、19为代用燃料油门位置传感器、20为代用燃料油泵调速器、21为代用燃料油泵、22为代用燃料滤清器、23为代用燃料油箱、24为代用燃料油泵传动齿轮、25为主齿轮、26为转速传感器、27为柴油油泵传动齿轮、28为发动机气缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示，本发明主要包括：发动机曲轴1、排气口2、扫气口3、柴油喷油器4、代用燃料喷油器5、进气管6、稳压箱7、压缩机8、电动机9、变频器10、代用燃料高压油管11、柴油高压油管12、柴油油箱13、柴油滤清器14、柴油油泵15、柴油油泵调速器16、柴油油门位置传感器17、电控单元18、代用燃料油门位置传感器19、代用燃料油泵调速器20、代用燃料油泵21、代用燃料滤清器22、代用燃料油箱23、代用燃料油泵传动齿轮24、主齿轮25、转速传感器26、柴油油泵传动齿轮27、发动机气缸28。柴油油箱13通过柴油滤清器14与柴油油泵15进口相通，在柴油油泵15上装有柴油油泵调速器16，柴油油泵15出口通过柴油高压油管12与柴油喷油器4进口连接，柴油喷油器4与代用燃料喷油器5的出口与发动机气缸28相通，它们构成柴油喷射系统。代用燃料油箱23通过代用燃料滤清器22与代用燃料油泵21进口相通，在代用燃料油泵21上装有代用燃料油泵调速器20，代用燃料油泵21出口通过代用燃料高压油管11与代用燃料喷油器5进口连接，它们构成代用燃料喷射系统。主齿轮25与发动机曲轴1轴联接后再分别与代用燃料油泵传动齿轮24和柴油油泵传动齿轮27啮合，代用燃料油泵传动齿轮24和柴油油泵传动齿轮27分别与代用燃料油泵21和柴油油泵15轴联接。在主齿轮25上安装有转速传感器26，在柴油油泵调速器16和代用燃料油泵调速器20上分别安装有柴油油门位置传感器17和代用燃料油门位置传感器19。转速传感器26、柴油油门位置传感器17和代用燃料油门位置传感器19分别与电控单元18输入端电连接，电控单元18输出端通过变频器10与电动机9电连接，电动机9与压缩机8皮带连接，压缩机8的出口与稳压箱7进口相连接，稳压箱7出口通过进气管6与扫气口3相通。扫气口3和排气口2布置在发动机气缸28底端的壁面上，扫气口3为圆形，与水平方向成55度角，共5个，排气口2为矩形，水平方向布置，共3个，它们构成发动机的扫、排气系统，排气口2与大气相通。
发动机气缸28的直径为150毫米，冲程为225毫米，有效压缩比为15，连杆长为450毫米，稳压箱7容积为0.6立方米，扫气口3直径为30毫米，排气口2高为63毫米，宽为32毫米，扫气口3在下止点前58.2度开，在下止点后58.2度关，排气口2在下止点前71度开，在下止点后71度关，发动机额定功率为24.5千瓦，扭矩为312牛米。转速传感器26记录发动机的转速，柴油油门位置传感器17和代用燃料油门位置传感器19分别记录柴油和代用燃料油门位置，这三个信号决定发动机的工况，它们采集的信号传到电控单元18，电控单元18内部写进与发动机低排放工况对应的最佳电动机9转速，因为电动机9转速决定扫气压力，扫气压力决定内部EGR量，故最佳内部EGR量可由发动机工况决定。电控单元18通过变频器10控制电动机9的转速。

Claims (2)

1、一种灵活燃料发动机低排放燃烧系统，包括：发动机曲轴(1)、柴油喷油器(4)、进气管(6)、柴油高压油管(12)、柴油油箱(13)、柴油滤清器(14)、柴油油泵(15)、柴油油泵调速器(16)、柴油油泵传动齿轮(27)、发动机气缸(28)，其特征在于还包括排气口(2)、扫气口(3)、代用燃料喷油器(5)、稳压箱(7)、压缩机(8)、电动机(9)、变频器(10)、代用燃料高压油管(11)、柴油油门位置传感器(17)、电控单元(18)、代用燃料油门位置传感器(19)、代用燃料油泵调速器(20)、代用燃料油泵(21)、代用燃料滤清器(22)、代用燃料油箱(23)、代用燃料油泵传动齿轮(24)、主齿轮(25)、转速传感器(26)，柴油油箱(13)通过柴油滤清器(14)与柴油油泵(15)进口相通，在柴油油泵(15)上装有柴油油泵调速器(16)，柴油油泵(15)出口通过柴油高压油管(12)与柴油喷油器(4)进口连接，柴油喷油器(4)与代用燃料喷油器(5)的出口与发动机气缸(28)相通，代用燃料油箱(23)通过代用燃料滤清器(22)与代用燃料油泵(21)进口相通，在代用燃料油泵(21)上装有代用燃料油泵调速器(20)，代用燃料油泵(21)出口通过代用燃料高压油管(11)与代用燃料喷油器(5)进口连接，主齿轮(25)与发动机曲轴(1)轴联接后再分别与代用燃料油泵传动齿轮(24)和柴油油泵传动齿轮(27)啮合，代用燃料油泵传动齿轮(24)和柴油油泵传动齿轮(27)分别与代用燃料油泵(21)和柴油油泵(15)轴联接，在主齿轮(25)上安装有转速传感器(26)，在柴油油泵调速器(16)和代用燃料油泵调速器(20)上分别安装有柴油油门位置传感器(17)和代用燃料油门位置传感器(19)，转速传感器(26)、柴油油门位置传感器(17)和代用燃料油门位置传感器(19)分别与电控单元(18)输入端电连接，电控单元(18)输出端通过变频器(10)与电动机(9)电连接，电动机(9)与压缩机(8)皮带连接，压缩机(8)的出口与稳压箱(7)进口相连接，稳压箱(7)出口通过进气管(6)与扫气口(3)相通，扫气口(3)和排气口(2)布置在发动机气缸(28)底端的壁面上，排气口(2)与大气相通。
2、根据权利要求1所述的灵活燃料发动机低排放燃烧系统，其特征还在于扫气口(3)为圆形，与水平方向成55度角，共5个，排气口(2)为矩形，水平方向布置，共3个。
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