一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机，包括发动机，发动机包括气缸、进气系统、排气系统、燃料供给系统、点火系统以及电子控制单元；进气系统和排气系统可以是自然吸气方式，也可以在进气总管和排气总管上设置废气涡轮增压器，燃料供给系统包括燃气喷射器，燃气喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，在发动机上加装有汽油喷射系统，发动机既可以燃烧天然气也可以燃烧汽油；汽油通过汽油喷射器喷入进气道，或直接喷入气缸内；电子控制单元既控制天然气喷射，也控制汽油喷射。本实用新型专利技术除了提高燃用天然气时的动力性能、降低有害排放外，还能延长汽车每次加注燃料后的行驶里程。

Dual purpose fuel engine for natural gas single fuel vehicle

Dual fuel engine, the utility model relates to a natural gas single fuel vehicle includes an engine, the engine comprises a cylinder, intake system, exhaust system, fuel supply system, ignition system and electronic control unit; the intake system and the exhaust system can be naturally aspirated, you can also set the exhaust turbocharger on the intake manifold and the exhaust duct on the fuel supply system comprises a gas injector, a gas injector installed in the cylinder cover or the inlet manifold, the engine is additionally arranged on the fuel injection system, the engine can burn natural gas can also burn gasoline; gasoline by gasoline injector spray into the inlet, or directly injected into the cylinder; electronic control units control of gas injection control gasoline injection. The utility model can not only improve the power performance and reduce the harmful emission while burning the natural gas, but also can prolong the mileage of the vehicle after the fuel is added.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发动机
，特别涉及一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机。
技术介绍
目前汽车燃用天然气的一种方法是汽油-天然气两用燃料技术。该技术可以使汽车发动机具备同时燃用汽油和天然气的能力，即汽车上载有天然气和汽油两个燃料供应系统，汽车用同一个发动机可以选择性地燃用汽油或者天然气，发动机工作时只用一种燃料，即是汽油或者是天然气。在这种情况下，天然气从进气道（管）进入气缸，由于天然气占据气缸容积，使得进入气缸的新鲜空气量减少，在使用天然气时发动机充量系数明显降低，导致发动机输出扭矩和功率比燃用汽油时下降15%~20%。另外，汽油-天然气两用燃料发动机的各个系统和零部件都按汽油的物理化学特性设计、优化、匹配，发动机的关键设计参数如压缩比、配气定时等对天然气不是最佳，天然气抗爆性好的优势不能充分发挥，导致发动机燃用天然气时更优的热效率（燃料消耗率）潜力不能充分发挥。现有的两用燃料发动机是在汽油机的基础上，对原机不作大的改动，保留原有燃油供给系统，只是另外添加一套气体燃料供给系统。如果气体燃料短缺时，可以通过转换开关回到用汽油工作。目前市场上常见的汽油-天然气两用燃料汽车，大多是同排量的汽油车在后市场上改装的，还有一部分是原厂生产的。汽车发动机的所有系统和设计参数都是针对汽油优化的，只是另外加了一套天然气供给系统。在燃烧汽油时具有最佳的性能，而在燃烧天然气时，性能没有达到最佳，只是能够工作运行。所以这种汽车在使用天然气时，动力性能下降，经济行不佳，排放指标没有明显改善。另一方面，请参照图1所示，汽油机上装有一个汽油电子控制单元（ECU），根据对输入的各种信号的分析，控制每一个工作循环喷入的汽油量和最佳的点火时间，同时需要ECU控制怠速的稳定性。在汽油喷射时，ECU会接受到汽油正常喷射的信号，从而保持正常的工作状态。改为两用燃料发动机后，发动机采用天然气工作时，需要另外加装一个控制天然气喷射和点火的ECU，该ECU在控制天然气喷射时，每一个工作循环的喷气量是由该工况下的喷油量转换而来，而点火控制还是由汽油ECU来完成。因此，为了保证发动机的正常运转，汽油ECU必须保持正常的工作状态，对点火信号按负荷和转速变化的三维MAP图进行控制，以保证天然气与空气的混合气被正常点燃。天然气ECU电控单元同时还利用原车燃油怠速控制系统维持燃用CNG时的怠速稳定性。为了防止两用燃料发动机使用天然气时同时使用汽油，正常的汽油喷射信号需要被切断，在这种情况下，汽油ECU将判断为汽油的喷射停止，系统将处于非正常工作状态，ECU将输出非正常工作模式的控制指令。为了避免在使用天然气时出现这种不正常的现象，使汽油ECU保持在正常工作状态，必须在切断汽油喷射的同时，给汽油ECU输入模拟的汽油喷射信号，该信号由模拟器产生电喷车上一般采用闭环系统控制汽油的工作过程，相应的天然气控制系统也应采用闭环控制。在正常的情况下，天然气控制系统与汽油控制系统共用氧传感器。发动机在使用天然气时的控制过程与使用汽油时是有所差别的。在使用天然气时，氧传感器信号直接输入天然气控制系统。对于汽油ECU，如果长时间得不到氧传感器信号，ECU将判断混合气过浓或过稀，并将在内部记录故障，从而影响燃油ECU的正常工作，特别在使用汽油时，将严重影响汽油的工作过程。因此，两用燃料车普遍存在OBD（行车）报警（故障灯亮）问题，报警后车辆会发生怠速抖动，滑行熄火，喘震等故障，天然气单一燃料汽车无此故障。采用天然气单一燃料的发动机（通常用作汽车动力），所有的系统和零部件都针对天然气的物理和化学特性设计、优化、匹配，在燃用天然气或者其它以甲烷为主要成分的气体燃料（例如：煤层气、页岩气和碳氢水合物气体等）时能够大幅度提高天然气发动机的动力性能和热效率，更加有效地利用天然气和其他甲烷气体资源。但这种发动机在汽车上使用时客户通常担心该天然气汽车的行驶里程不够长；按目前的天然气（CNG）储气罐设计（50L~80L），每次加气后汽车行驶里程约为120km~200km，低于使用汽油机汽车的正常行驶里程。综上所述，现有技术存在进一步改进的必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机，发动机上配备有一套天然气供给系统，在汽车正常运行时燃用天然气，实现天然气的高效低污染燃烧，大幅度提高天然气汽车的动力性能和经济性能、降低有害排放。本技术的发动机上也配备有一套汽油供给系统（包括不大于15L的汽油油箱），在发动机低温冷启动、天然气系统出现故障或车载天然气耗尽时，电子控制单元自动切换到使用汽油状态。因此，使用本技术发动机的天然气汽车每次加注燃料后的行驶里程可以增加约一倍，基本接近常规汽油机的水平。同时，为保证安全性，本技术天然气发动机在使用汽油时，电子控制单元（ECU）根据设置的控制逻辑，控制发动机的转矩和转速，从而限制汽车车速在安全范围内。天然气和汽油两种燃料的喷射由同一个电子控制单元控制，避免出现普通两用燃料汽车普遍存在OBD报警问题。本技术发动机的所有系统和零部件都根据天然气的物理化学特性设计、优化、匹配，在使用天然气燃料是具有最佳的动力性能、经济性能和排放指标，适用于国标《GB18352.5-2013》定义的天然气单燃料汽车。本技术发动机使用一个ECU控制天然气或汽油喷射，并实现自动转换；天然气喷射采用8bar的高压喷射，是国内外目前最先进的天然气喷射系统。使用本技术发动机的天然气单一燃料汽车可以满足国V排放标准和第四阶段油耗标准，还可以大大延长每次燃料加注后的汽车行驶里程。本技术是这样实现的，提供一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机，包括发动机，所述发动机包括气缸、气缸盖、活塞、曲柄连杆机构、进气系统、排气系统、燃料供给系统、点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统和电控系统；所述进气系统包括进气总管和进气歧管，所述排气系统包括排气总管和排气歧管，所述进气系统和排气系统可以是自然吸气方式，也可以在进气总管和排气总管上设置废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器由涡轮机和压气机组成，所述涡轮机与排气总管相连接，所述压气机与进气总管相连接，所述排气总管上还设有氧传感器，所述进气系统还包括气瓶、空气滤清器以及进气门；在所述排气总管上还设有三效催化器和消音器，在所述三效催化器的前后排气总管上均设有氧传感器，所述氧传感器通过电路与所述电子控制单元相连；在所述进气系统和排气系统在安装有废气涡轮增压器的条件下，在所述进气总管上装有中冷器；所述的发动机主要使用天然气燃料，所述燃料供给系统包括天然气储气罐（气瓶）、减压阀、滤清器、气轨、燃气压力传感器、燃气管路、燃气喷射器，所述燃气喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，天然气通过所述燃气喷射器喷入进气道；在所述发动机上加装有汽油喷射系统，所述发动机既可以燃烧天然气也可以燃烧汽油；所述汽油喷射系统包括汽油喷射器、汽油油箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油油轨、汽油管路以及汽油压力传感器；所述汽油喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，每个气缸一个；汽油通过所述汽油喷射器喷入进气道，或直接喷入气缸内；所述发动机的电控系统包括一电子控制单元（ECU），所述电子控制单元既控制天然气喷射，也控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机，包括发动机，所述发动机包括气缸、气缸盖、活塞、曲柄连杆机构、进气系统、排气系统、燃料供给系统、点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统和电控系统；所述进气系统包括进气总管和进气歧管，所述排气系统包括排气总管和排气歧管，所述进气系统和排气系统可以是自然吸气方式，也可以在进气总管和排气总管上设置废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器由涡轮机和压气机组成，所述涡轮机与排气总管相连接，所述压气机与进气总管相连接，所述排气管上还设有氧传感器，所述进气系统还包括气瓶、空气滤清器和进气门；其特征在于，在所述排气总管上还设有三效催化器和消音器，在所述三效催化器的前后排气总管上均设有氧传感器，所述氧传感器通过电路与所述电子控制单元相连；在所述进气系统和排气系统在安装有废气涡轮增压器的条件下，在所述进气总管上装有中冷器；所述的发动机主要使用天然气燃料，所述燃料供给系统包括天然气储气罐（气瓶）、减压阀、滤清器、气轨、燃气压力传感器、燃气管路、燃气喷射器，所述燃气喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，每个气缸一个；天然气通过所述燃气喷射器喷入进气道；在所述发动机上加装有汽油喷射系统，所述发动机既可以燃烧天然气也可以燃烧汽油；所述汽油喷射系统包括汽油喷射器、汽油油箱、汽油泵、汽油滤清器、汽油油轨、汽油管路以及汽油压力传感器；所述汽油喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，每个气缸一个；汽油通过所述汽油喷射器喷入进气道，或直接喷入气缸内；所述发动机的电控系统包括一个电子控制单元（ECU），所述电子控制单元既控制天然气喷射，也控制汽油喷射。...

【技术特征摘要】
1.一种天然气单一燃料汽车的两用燃料发动机，包括发动机，所述发动机包括气缸、气缸盖、活塞、曲柄连杆机构、进气系统、排气系统、燃料供给系统、点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统和电控系统；所述进气系统包括进气总管和进气歧管，所述排气系统包括排气总管和排气歧管，所述进气系统和排气系统可以是自然吸气方式，也可以在进气总管和排气总管上设置废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器由涡轮机和压气机组成，所述涡轮机与排气总管相连接，所述压气机与进气总管相连接，所述排气管上还设有氧传感器，所述进气系统还包括气瓶、空气滤清器和进气门；其特征在于，在所述排气总管上还设有三效催化器和消音器，在所述三效催化器的前后排气总管上均设有氧传感器，所述氧传感器通过电路与所述电子控制单元相连；在所述进气系统和排气系统在安装有废气涡轮增压器的条件下，在所述进气总管上装有中冷器；所述的发动机主要使用天然气燃料，所述燃料供给系统包括天然气储气罐（气瓶）、减压阀、滤清器、气轨、燃气压力传感器、燃气管路、燃气喷射器，所述燃气喷射器安装在气缸盖上或者进气总管上，每个气缸一个；天然气通过所述燃气喷射器喷入进气道；在所述发动机上加装有汽油喷射系统，所述发动机既...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志玉，武得钰，施永生，闵敏，
申请(专利权)人：江苏上淮动力有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32