一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，此发动机具有火花塞点火燃气模式和压缩着火燃油模式两种，根据发动机实际运行情况切换，发动机处于稳定工况时采用火花塞点火燃气模式，发动机处于大负荷或瞬态工况时采用压缩着火燃油模式。此发动机可以独立在火花塞点火燃气模式或压缩着火燃油模式下运行，且可根据两种模式下燃用的气体或液体燃料的性质，通过改变连杆长度优化压缩比，实现气液两相燃料的高效燃烧。本发明专利技术通过气体燃料喷射系统和液体燃料喷射系统优化控制、燃料和燃烧模式的切换和可变长度连杆的设计，实现一台发动机独立燃用气体燃料或液体燃料，通过优化燃烧过程，提高发动机的动力性、经济性和排放性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机
本专利技术涉及的是一种发动机，具体地说是气液两相燃料的发动机。
技术介绍
随着生活质量的上升和汽车的普及，目前能源消耗和环境破坏等问题逐渐严峻，化石燃料的快速消耗使替代能源的发展逐渐受到重视，如天然气和石油气等。自然界中天然气和石油气具有丰富储量，二者作为替代能源优势在于：天然气的主要成分为甲烷(CH4)，燃烧产物主要为二氧化碳和水，且天然气的碳氢比低于汽油和柴油，燃烧产生的二氧化碳量更少，有利于减缓温室效应，且天然气不含硫元素不会产生有污染性的硫氧化物；石油气的主要成分为丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丙烯(C3H6)和丁烯(C4H8)等，其辛烷值约为90～95，高于我国常用汽油(70～85)，故其不添加抗爆剂也有良好的抗爆性，可以承受更高的压缩比，提高发动机效率。燃料的多样化导致发动机的多样化，为适应不同种类燃料的性质，发动机的结构设计需相应调整。但总体来说，目前市场上的发动机基本只能燃用一到两种燃料，且可燃用两种燃料的发动机也存在一些问题，专利200820052506.7所述的天然气/汽油两用燃料的发动机，通过点火系统的设计可以实现单独燃用天然气或汽油，但其发动机压缩比固定，明显只能燃用适用压缩比接近的气液两相燃料，无法燃用适用压缩比远大于天然气的柴油；专利201721464637.1所述的小型单缸天然气/柴油双燃料发动机可以实现单独燃用柴油或用柴油引燃天然气，但其没有火花塞，明显无法只用天然气实现工作过程，所以可以燃用多种燃料的发动机具有较大的市场需求和很好的发展前景。气体燃料的反应活性低燃点高(天然气燃点650℃、石油气燃点490℃)，采用火花塞点火燃烧方式；液体燃料的反应活性高燃点低(柴油燃点270～350℃)，采用压缩着火方式。压缩比是一台发动机的重要技术参数之一，指压缩前气体容积与压缩后气体容积之比，即活塞处于上止点气缸容积与活塞处于下止点气缸容积之比，由发动机的构造决定。燃料适用的压缩比需与发动机的压缩比相匹配，发动机压缩比低于燃料适用的压缩比，燃料滞燃，不能充分燃烧做功；发动机压缩比高于燃料适用的压缩比，气缸内温度迅速升高，机器震动剧烈，容易造成发动机机械结构的破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供适用于不同燃料、可变压缩比的一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，其特征是：包括气缸壁、活塞、气缸盖，气缸壁、活塞、气缸盖组成燃烧室，气缸盖里设置进气管、排气管、火花塞、液体燃料喷射器，进气管里设置气体燃料喷射器，气体燃料喷射器连接气轨，气轨连接储气瓶，储气瓶和气轨之间设置第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、电控减压阀，液体燃料喷射器连接油轨，油轨连接油泵，油泵设置在第一油箱里，燃油压力调节器分别连接第一油箱和油轨，活塞连接连杆，连杆连接曲轴，所述连杆包括连杆小端、连杆大端和杆套，连杆小端的端部连接双面活塞并伸入至杆套内部，连杆大端伸入至杆套内部，连杆小端、双面活塞以及杆套形成液压室A，连杆大端、双面活塞以及杆套形成液压室B，液压室A连通第一高压油管，液压室B连通第二高压油管。本专利技术还可以包括：1、第一高压油管上设置第一液控单向阀，第二高压油管上设置第二液控单向阀，第一液控单向阀和第二液控单向阀连接三位四通电磁换向阀，三位四通电磁换向阀连接液压泵，液压泵设置在第二油箱里。2、发动机处于以气体燃料的火花塞点火燃烧模式下，三位四通电磁换向阀右端的电磁铁工作，液压油由液压泵泵入液压室A，液压室B内多余的液压油流回第二油箱，使双面活塞移动，连杆长度缩短，从而使得发动机压缩比处于气体燃料发动机所需压缩比。3、发动机处于以液体燃料的压缩着火模式下，三位四通电磁换向阀左端的电磁铁工作，液压油由液压泵泵入液压室B，液压室A内多余的液压油流回第二油箱，使双面活塞移动，连杆长度伸长，从而使得发动机压缩比处于液体燃料发动机所需压缩比。本专利技术的优势在于：本专利技术通过对于气液两相燃料供给系统的设计和根据气液两相燃料的理化性质不同切换燃烧方式，并通过改变连杆长度改变发动机压缩比实现气液两相燃料的最佳燃烧压缩比燃烧，和根据发动机的实际负荷情况进行小范围压缩比调节使其最佳运行，实现一台发动机可以切换模式独立燃用气体燃料或液体燃料。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为可变连杆的液压控制系统示意图；图3为高压油管的布置图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：结合图1-3，本专利技术一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，包括进气管7、排气管1、气缸盖4、气缸套9、活塞10、可变连杆11～15、曲轴16、电控单元23、信号盘17、曲轴位置传感器18、19、点火系统3、22、气体燃料喷射系统8、24～30和液体燃料喷射系统5、31～37等。此适用于气液两相燃料的可变模式发动机有火花塞点火燃气模式和压缩着火燃油模式两种，根据发动机实际运行情况切换，发动机处于稳定工况时采用火花塞点火燃气模式经济模式，发动机处于大负荷或瞬态工况时采用压缩着火燃油模式动力模式。火花塞点火燃气模式下气体燃料由安装于进气管的气体燃料喷射器喷入，与新鲜空气形成均匀混合气进入气缸，在压缩上止点前由火花塞点火燃烧做功；压缩着火燃油模式下液体燃料由安装于气缸盖的液体燃料喷射器在压缩上止点前喷入，自发着火做功。气体燃料喷射系统包括气体燃料喷射器8、气轨24、过滤器25、电控减压阀26、压力表27、高压电磁阀28、加气阀29和储气瓶30等；液体燃料喷射系统包括液体燃料喷射器5、油轨31、进油管32、滤清器33、油泵34、油箱35、压力调节器36和回油管37等。发动机处于火花塞点火燃气模式时，气体燃料由气体燃料喷射系统供给；发动机处于压缩着火燃油模式时，液体燃料由液体燃料喷射系统供给。且两套系统可以相互不干扰的独立工作，分别用于可变模式发动机的两种模式下。此可变模式发动机在两种燃烧模式下均能通过改变连杆长度改变发动机压缩比实现燃料的最佳压缩比燃烧。连杆长度由液压控制系统改变并固定，液压控制系统包括液控单向阀38、44、三位四通电磁换向阀39、压力表40、液压泵41、油箱42、顺序阀43等，通过控制液压泵的工作和三位四通电磁换向阀的流向调节液压室A和液压室B的液压油量，改变双面活塞位置，改变连杆长度从而使发动机压缩比改变到燃料所需压缩比，并通过两个液控单向阀控制液压室A和液压室B的液压油不回流，使双面活塞位置固定，保证连杆长度恒定，实现不同燃烧模式下气液两相燃料的最佳压缩比燃烧，并可根据发动机的实际负荷情况进行小范围调节，即发动机低负荷运行时，略微增大发动机压缩比，提高发动机效率，发动机高负荷运行时，略微降低发动机压缩比，避免出现爆震，损坏机器。所述的液体燃料喷射器安装于发动机气缸盖，向发动机提供高反应活性的液体燃料，如柴油等；气体燃料喷射器安装于发动机进气管，向发动机提供低反应活性的气体燃料，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，其特征是：包括气缸壁、活塞、气缸盖，气缸壁、活塞、气缸盖组成燃烧室，气缸盖里设置进气管、排气管、火花塞、液体燃料喷射器，进气管里设置气体燃料喷射器，气体燃料喷射器连接气轨，气轨连接储气瓶，储气瓶和气轨之间设置第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、电控减压阀，液体燃料喷射器连接油轨，油轨连接油泵，油泵设置在第一油箱里，燃油压力调节器分别连接第一油箱和油轨，活塞连接连杆，连杆连接曲轴，所述连杆包括连杆小端、连杆大端和杆套，连杆小端的端部连接双面活塞并伸入至杆套内部，连杆大端伸入至杆套内部，连杆小端、双面活塞以及杆套形成液压室A，连杆大端、双面活塞以及杆套形成液压室B，液压室A连通第一高压油管，液压室B连通第二高压油管。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，其特征是：包括气缸壁、活塞、气缸盖，气缸壁、活塞、气缸盖组成燃烧室，气缸盖里设置进气管、排气管、火花塞、液体燃料喷射器，进气管里设置气体燃料喷射器，气体燃料喷射器连接气轨，气轨连接储气瓶，储气瓶和气轨之间设置第一高压电磁阀、第二高压电磁阀、电控减压阀，液体燃料喷射器连接油轨，油轨连接油泵，油泵设置在第一油箱里，燃油压力调节器分别连接第一油箱和油轨，活塞连接连杆，连杆连接曲轴，所述连杆包括连杆小端、连杆大端和杆套，连杆小端的端部连接双面活塞并伸入至杆套内部，连杆大端伸入至杆套内部，连杆小端、双面活塞以及杆套形成液压室A，连杆大端、双面活塞以及杆套形成液压室B，液压室A连通第一高压油管，液压室B连通第二高压油管。


2.根据权利要求1所述的一种适用于气液两相燃料的可变模式发动机，其特征是：第一高压油管上设置第一液控单向...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立平，杨辉，宋恩哲，姚崇，王立媛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23