CN216142828U - 一种当量燃烧的天然气和氢气发动机 - Google Patents

一种当量燃烧的天然气和氢气发动机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，涉及发动机技术领域。一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，包括混合器，混合器左右两侧分别安装有天然气氢气进气管和空气进气管，混合器背面固定连接有进气总管，进气总管背面通过管道连通到发动机结构右侧的混合气体进气道，发动机结构正面和左侧的排气道和EGR进气道分别通过管道连通于顶部的EGR冷却器。本实用新型通过预燃室进气道、EGR进气道的分别独立设置，预燃室内部的EGR率低于主燃室的EGR率，主燃室EGR可以提高但是不会引起发动机失火和单缸循环变动增加，预燃室技术加快了燃烧速度增加了发动机热效率，主燃室EGR的提高降低了发动机排温和爆震倾向增加了发动机热效率。

Description

一种当量燃烧的天然气和氢气发动机
技术领域
本实用新型涉及发动机技术领域，具体为一种当量燃烧的天然气和氢气发动机。
背景技术
当量燃烧是指空气和燃气刚好完全燃烧，同时也意味着燃烧效率更高，燃烧室温度也越高，没有过量的空气氮氧化物的产生率也会大大减少，是目前主要的燃烧方式，EGR是指废气再循环，把发动机排出的部分废气回送到进气管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。
当量燃烧与EGR相结合，天然气发动机缸内燃烧速度缓慢、排气温度高、热负荷高、热效率低下，发动机EGR率提升后发动机燃烧不稳定、易发生失火等现象，为此，本实用新型提出一种新型的解决方案。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，包括混合器，混合器左右两侧分别安装有天然气氢气进气管和空气进气管，混合器背面固定连接有进气总管，进气总管背面通过管道连通到发动机结构右侧的混合气体进气道，发动机结构正面和左侧的排气道和EGR进气道分别通过管道连通于顶部的EGR冷却器，发动机结构包括发动机主体，发动机主体内部开设有预燃室进气道以及与其相连通的预燃烧室，还开设有与混合气体进气道、排气道和EGR进气道相连通的主燃烧室，预燃烧室与主燃烧室之间通过预燃室喷射孔连通，主燃烧室底部滑动连接有活塞。
进一步的，所述天然气氢气进气管和空气进气管固定连接于混合器的左右两侧输入端，与其内部连通，所述进气总管固定连接于混合器后端，且与其内部连通。
进一步的，所述混合气体进气道相连通的管道设置有多个，等距分布在进气总管背面，且与进气总管内部相连通。
进一步的，所述排气道和EGR进气道相连通的管道分别连接到EGR冷却器的正面输入端和底部输出端。
进一步的，所述预燃室进气道开设于混合气体进气道内壁，预燃室进气道内部滑动连接有预燃室进气阀，预燃烧室顶部通过螺纹固定连接有火花塞。
进一步的，所述EGR进气道和混合气体进气道分别开设于发动机主体左右两侧，混合气体进气道和EGR进气道内部分别滑动连接有主燃室进气阀和EGR进气阀。
进一步的，所述排气道开设于发动机主体正面，排气道内部滑动连接有主燃室排气阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)、该当量燃烧的天然气和氢气发动机，通过预燃室进气道、EGR进气道的分别独立设置，少量可燃气体由预燃室进气道进入预燃室，EGR由EGR进气道进入主燃室，预燃室内部的EGR率低于主燃室的EGR率，预燃室内部气体更加容易点燃，通过预燃室引燃主燃室，主燃室EGR可以提高但是不会引起发动机失火和单缸循环变动增加，预燃室技术加快了燃烧速度增加了发动机热效率，主燃室EGR的提高降低了发动机排温和爆震倾向增加了发动机热效率。
(2)、该当量燃烧的天然气和氢气发动机，通过混合器的设置，将空气与天然气和氢气按一定比例混合，满足当量燃烧的条件，燃烧室内燃烧效率会更高。
附图说明
图1为本实用新型的正面顶部轴测结构示意图；
图2为本实用新型的背面底部轴测结构示意图；
图3为本实用新型的预燃室内部截面示意图；
图4为本实用新型的主燃室内部截面示意图；
图5为本实用新型的排气道内部截面示意图。
图中：1、混合器；2、天然气氢气进气管；3、空气进气管；4、进气总管；5、混合气体进气道；6、发动机结构；601、发动机主体；602、预燃室进气道；603、预燃室进气阀；604、预燃烧室；605、火花塞；606、主燃室进气阀；607、EGR进气阀；608、主燃烧室；609、活塞；610、主燃室排气阀；611、预燃室喷射孔；7、排气道；8、EGR冷却器；9、EGR进气道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
如图1-5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，包括混合器1，混合器1左右两侧分别安装有天然气氢气进气管2和空气进气管3，混合器1背面固定连接有进气总管4，进气总管4背面通过管道连通到发动机结构6右侧的混合气体进气道5，发动机结构6正面和左侧的排气道7和EGR进气道9分别通过管道连通于顶部的EGR冷却器8，通过混合器1的设置，将空气与天然气和氢气按一定比例混合，满足当量燃烧的条件，燃烧室内燃烧效率会更高。
对于发动机结构6，更为具体的是，发动机结构6包括发动机主体601，发动机主体601内部开设有预燃室进气道602以及与其相连通的预燃烧室604，还开设有与混合气体进气道5、排气道7和EGR进气道9相连通的主燃烧室608，预燃烧室604与主燃烧室608之间通过预燃室喷射孔611连通，主燃烧室608底部滑动连接有活塞609，预燃室进气道602开设于混合气体进气道5内壁，预燃室进气道602内部滑动连接有预燃室进气阀603，预燃烧室604顶部通过螺纹固定连接有火花塞605，EGR进气道9和混合气体进气道5分别开设于发动机主体601左右两侧，混合气体进气道5和EGR进气道9内部分别滑动连接有主燃室进气阀606和EGR进气阀607，排气道7开设于发动机主体601正面，排气道7内部滑动连接有主燃室排气阀610，EGR通过独立的EGR进气道9进入主燃烧室608，使得预燃室进气道602内的气体不含有EGR气体，预燃室进气道602连通混合气体进气道5，使得进入预燃室进气道602的气体为当量气体。
为了本方案的顺利实施，需要进一步了解的是，天然气氢气进气管2和空气进气管3固定连接于混合器1的左右两侧输入端，与其内部连通，进气总管4固定连接于混合器1后端，且与其内部连通，混合气体进气道5相连通的管道设置有多个，等距分布在进气总管4背面，且与进气总管4内部相连通，排气道7和EGR进气道9相连通的管道分别连接到EGR冷却器8的正面输入端和底部输出端。
相比于传统的燃烧方法，当火花塞605附近的气体EGR率达到25％时，发动机易发生失火，或单缸循环变偏差超过设计值。本实用新型通过独立的EGR进气道9和预燃室进气道602，使得预燃烧室604内部的EGR率低于主燃烧室608的EGR率，预燃烧室604内部气体更加容易点燃，通过预燃烧室604引燃主燃烧室608，主燃烧室608的EGR可以提高但是不会引起发动机失火和单缸循环变动增加。
在本实施例当中，当需要发动机进行工作时，首先天然气氢气与空气在混合器1处混合，当量的混合气体经过进气总管4通过管道进入混合气体进气道5，当量混合气体经过混合气体进气道5进入预燃室进气道602，再进入预燃烧室604，进入预燃烧室604的气体在火花塞605的点燃下开始燃烧，由预燃室喷射孔611点燃主燃烧室608里的混合气体，在发动机排气冲程中，排气经过排气道7进入排气管，经过EGR冷却器8后通过EGR进气道9在进气冲程时，进入主燃烧室608。
需要说明的是，通过预燃室进气道602、EGR进气道9的分别独立设置，少量可燃气体由预燃室进气道602进入预燃室，EGR由EGR进气道9进入主燃室，预燃室内部的EGR率低于主燃室的EGR率，预燃室内部气体更加容易点燃，通过预燃室引燃主燃室，主燃室EGR可以提高但是不会引起发动机失火和单缸循环变动增加，预燃室技术加快了燃烧速度增加了发动机热效率，主燃室EGR的提高降低了发动机排温和爆震倾向增加了发动机热效率。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，包括混合器(1)，混合器(1)左右两侧分别安装有天然气氢气进气管(2)和空气进气管(3)，混合器(1)背面固定连接有进气总管(4)，进气总管(4)背面通过管道连通到发动机结构(6)右侧的混合气体进气道(5)，发动机结构(6)正面和左侧的排气道(7)和EGR进气道(9)分别通过管道连通于顶部的EGR冷却器(8)，其特征在于：发动机结构(6)包括发动机主体(601)，发动机主体(601)内部开设有预燃室进气道(602)以及与其相连通的预燃烧室(604)，还开设有与混合气体进气道(5)、排气道(7)和EGR进气道(9)相连通的主燃烧室(608)，预燃烧室(604)与主燃烧室(608)之间通过预燃室喷射孔(611)连通，主燃烧室(608)底部滑动连接有活塞(609)。
2.根据权利要求1所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述天然气氢气进气管(2)和空气进气管(3)固定连接于混合器(1)的左右两侧输入端，与其内部连通，所述进气总管(4)固定连接于混合器(1)后端，且与其内部连通。
3.根据权利要求1所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述混合气体进气道(5)相连通的管道设置有多个，等距分布在进气总管(4)背面，且与进气总管(4)内部相连通。
4.根据权利要求3所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述排气道(7)和EGR进气道(9)相连通的管道分别连接到EGR冷却器(8)的正面输入端和底部输出端。
5.根据权利要求1所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述预燃室进气道(602)开设于混合气体进气道(5)内壁，预燃室进气道(602)内部滑动连接有预燃室进气阀(603)，预燃烧室(604)顶部通过螺纹固定连接有火花塞(605)。
6.根据权利要求1所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述EGR进气道(9)和混合气体进气道(5)分别开设于发动机主体(601)左右两侧，混合气体进气道(5)和EGR进气道(9)内部分别滑动连接有主燃室进气阀(606)和EGR进气阀(607)。
7.根据权利要求1所述的一种当量燃烧的天然气和氢气发动机，其特征在于：所述排气道(7)开设于发动机主体(601)正面，排气道(7)内部滑动连接有主燃室排气阀(610)。
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