一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统技术方案

本实用新型专利技术的目的在于提供一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统，包括天然气罐、混合器、燃烧室、空气总管，燃烧室的进气门处设置进气总管，燃烧室的排气门处设置排气道，燃烧室顶部安装柴油喷嘴，天然气罐连通天然气通道的进口，天然气通道的出口连通混合器，混合器通过混合气进气道连通进气总管，空气总管的尾端分成第一支管和第二支管，在第一支管连通混合器，第二支管连通进气总管。本实用新型专利技术避免了在换气过程中混合气被直接扫入空气中，避免了燃料的浪费和环境的破坏。

【技术实现步骤摘要】


本技术涉及的是一种双燃料发动机，具体地说是船用预混合式双燃料发动机。

技术介绍

随着排放法规逐渐严格和石油供给矛盾的日趋突出，传统柴油机在船舶运输业上的应用面临越来越大的挑战。不少国家开始研究应用于传统发动机的代用燃料。其中，天然气因为发热量高、排放清洁、储量大等特点而受到广泛关注。
天然气的常压着火温度约600-650℃，远高于柴油(280℃左右)，难以直接通过压燃方式着火燃烧，同时，船用天然气发动机的缸径大等特点使得点火方式难以实现，就需要微量柴油来提供点火能量，即双燃料发动机。在压缩行程末期高压喷入的柴油会在燃烧室内形成大量火核，均匀地点燃周围可燃混合气，并迅速扩散。同时缸内的过量空气系数少，使得NOx等有害气体的排放明显低于同等功率的柴油机。
对于天然气与空气进气道混合的船用双燃料发动机，由于混合气进气道较长，天然气和空气在进气道中混合后进入燃烧室，在进气门关闭之后，会将部分天然气与空气的混合气关在进气道中，燃烧结束，这部分混合气在换气阶段被直接扫入大气，天然气对臭氧层具有较大的破坏作用，这样不仅造成了燃料的浪费，而且带来环境的破坏。在现已有的进气道预混合技术中，上述缺陷是不可避免的。

技术实现思路

本技术的目的在于提供能够解决换气过程中将进气道内残留的混合气直接扫入大气所造成环境破坏、资源浪费问题的船用双燃料发动机燃料供给系统。
本技术的目的是这样实现的：
本技术一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统，其特征是：包括天然气罐、混合器、燃烧室、空气总管，燃烧室的进气门处设置进气总管，燃烧室的排气门处设置排气道，燃烧室顶部安装柴油喷嘴，天然气罐连通天然气通道的进口，天然气通道的出口连通混合器，天然气通道进口处安装安全阀，天然气通道出口处安装天然气通入量控制阀，混合器通过混合气进气道连通进气总管，混合气进气道与进气总管的连接处设置单向阀，空气总管的尾端分成第一支管和第二支管，在空气总管、第一支管以及第二支管的连接处设置控制空气总管与第一支管或空气总管与第二支管连通的节流阀，第一支管连通混合器，第二支管连通进气总管。
本技术还可以包括：
1、在燃料进入过程，节流阀将空气总管和第一支管连通，并同时断开空气总管和第二支管，来自天然气罐的天然气与来自空气总管的空气在混合器内形成混合气进入燃烧室；在换气阶段，节流阀将空气总管和第二支管连通，并同时断开空气总管和第一支管，来自空气总管的空气经第二支管进入燃烧室。
本技术的优势在于：
1、通过将传统的单一进气道分为混合气进气道与空气进气道，避免了在换气过程中混合气被直接扫入空气中，避免了燃料的浪费和环境的破坏。
2、根据发动机运转工况，通过ECU控制节流阀、天然气通入量控制阀，实现空气、天然气的通入量，进而实现天然气更加充分、经济地燃烧。
附图说明
图1为本技术的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本技术做更详细地描述：
结合图1，天然气罐1连接天然气通道3，天然气通道3连接天然气与空气混合器5；在天然气通道3进口处安装安全阀2，出口处安装天然气通入量控制阀4；空气总管11由节流阀12分成上下两支管，一支称之为空气进气道13，通向进气门15上部，在进气门15上部约8cm与混合气进气道6汇聚；另一支向上连接混合器5；混合气出口连接混合气进气道6，混合气进气道6在进气门15上部约8cm与空气进气道13汇聚成总管连接进气门15，通向燃烧室16；在混合气进气道6出口处安装单向阀14；在燃烧室16顶部气缸盖中央安装柴油喷嘴7；单向阀14、节流阀12、天然气通入量控制阀4均接入ECU控制箱10，ECU控制箱10安装于机体上。
如图1所示，在燃料进入过程，节流阀12由ECU控制向下开动，与天然气在混合器5中形成混合气，经混合气进气道6进入燃烧室16；进气门15关闭，活塞17向上运动，在接近上止点附近，ECU控制箱控制柴油喷嘴7喷入引燃柴油，完成燃烧过程。换气阶段，节流阀12由ECU向上完全开启，空气经空气进气道12进入燃烧室，随着排气门的开启关闭，完成换气过程，该过程不会将残留于混合器5与混合气进气道6中的天然气直接扫入空气中，有利于节约能源，降低天然气对空气造成的污染。
进气过程中ECU控制的节流阀向下开启，空气流向混合器，天然气经过天然气流量控制阀进入混合器与空气进行混合，形成的混合气经过单向阀、进气门进入燃烧室；进气门关闭后，当活塞接近上止点附近时，ECU控制柴油喷嘴喷入适量燃油进入燃烧室，点燃燃烧室的混合气。
在发动机换气过程中，ECU控制的节流阀向上开启，天然气流量控制阀关闭，单向阀关闭。空气直接经空气进气道、进气门进入燃烧室，完成换气过程。
引燃柴油喷嘴设置在所述燃烧室气缸盖的中间位置。
本技术一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统，主要包括天然气罐1、由ECU控制的节流阀12、由ECU控制的柴油喷嘴7、混合气进气道6、空气进气道13、ECU控制箱10、天然气与空气混合器5、单向阀14、安全阀2、空气总管11、天然气流量控制阀4、天然气通道3。
将混合气进气道6与空气进气道13隔开，包含两条进气通道；燃料进入时，ECU控制节流阀12向下开启，将空气进气道13断开，空气与天然气在混合器5中混合后经混合气进气道6进入燃烧室；换气过程中，ECU控制节流阀12向上开启，空气经空气进气道13进入燃烧室。
节流阀12、天然气通入量控制阀4、单向阀12、柴油喷嘴7的控制由ECU控制箱10根据发动机工作情况控制。
ECU控制箱10控制的单向阀14只允许混合气通过，不允许燃烧室16中的气体向上流动。
ECU控制箱10控制的天然气流量控制阀4可以根据发动机工作的实际情况，控制通入的天然气量。
ECU控制箱10控制的节流阀12可以根据通入的天然气量调整上下开度，用以满足天然气混合燃烧的需要。
ECU控制箱10控制的柴油喷嘴7可根据进入的天然气量确定喷入的引燃柴油量。
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【技术保护点】
一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统，其特征是：包括天然气罐、混合器、燃烧室、空气总管，燃烧室的进气门处设置进气总管，燃烧室的排气门处设置排气道，燃烧室顶部安装柴油喷嘴，天然气罐连通天然气通道的进口，天然气通道的出口连通混合器，天然气通道进口处安装安全阀，天然气通道出口处安装天然气通入量控制阀，混合器通过混合气进气道连通进气总管，混合气进气道与进气总管的连接处设置单向阀，空气总管的尾端分成第一支管和第二支管，在空气总管、第一支管以及第二支管的连接处设置控制空气总管与第一支管或空气总管与第二支管连通的节流阀，第一支管连通混合器，第二支管连通进气总管。

【技术特征摘要】
1.一种可以避免天然气换气损失的船用双燃料发动机燃料供给系统，其特
征是：包括天然气罐、混合器、燃烧室、空气总管，燃烧室的进气门处设置进
气总管，燃烧室的排气门处设置排气道，燃烧室顶部安装柴油喷嘴，天然气罐
连通天然气通道的进口，天然气通道的出口连通混合器，天然气通道进口处安
装安全阀，天然气通道出口处安装天然气通入量控制阀，混合器通过混合气进
气道连通进气总管，混合气进气道与进气总管的连接处设置单向阀，空气总管
的尾端分成第一支管和第二支管，在空气总管、第一支管以及第二支管的连接

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宇，王奎，向拉，贲虹凯，孙化东，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23