CN105134401A - 一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，属于天然气发动机技术领域；包括与进气歧管集成一体的气缸盖本体，其特征在于：还包括燃气喷射导管、燃气喷射导管过渡接头、气轨、燃气喷嘴、燃气喷嘴压板和气轨固定螺栓，在所述的与进气歧管集成一体的气缸盖本体上设计加工出与气缸数目相同的安装法兰，在安装法兰的顶部设计加工出螺纹孔，使气轨固定螺栓同时穿过燃气喷嘴压板的光孔、气轨的光孔和燃气喷射导管过渡接头的光孔来实现三者的安装固定；同时在安装法兰的顶部设计加工出燃气喷射导管过渡接头的安装孔，用于为燃气喷射导管过渡接头提供安装孔及密封面；所述的燃气喷嘴安装到气轨的安装孔上并通过燃气喷嘴压板固定。

Description

一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成

技术领域

本发明涉及一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，属于天然气发动机技术领域。

背景技术

随着世界范围内汽车保有量的激增，石油供需矛盾不断加剧，同时汽车的有害排放物给人类及其生存环境造成严重的危害，促使世界各国在制定各种严格的车辆排放法规来规范汽车的生产和使用的同时，开始大力发展代用燃料汽车。天然气因其具有清洁、储量大、热值高、排污低、使用经济性好等方面的优势，天然气汽车迅速发展起来，且汽车改装、天然气储运及加气站建设的全套技术也日趋成熟。

我国是一个石油资源短缺的国家，却是亚太地区最大的石油消费国，原油对外依存度逐年提高，影响到我国的能源安全。据国家环保总局公布的数据，2012年我国机动车尾气排放在城市大气污染中的分担率将达到60％左右。因此，发展新能源汽车，对解决我国石油资源相对贫乏、环境污染严重等难题是十分必要的。

近年来，我国加大了新能源汽车的研发力度，天然气汽车的研究和开发在我国迅速兴起。用天然气作为汽车燃料，不仅可以节约宝贵的石油资源，降低燃料费用，而且作为一种“清洁燃料”，可以大大降低环境污染。

天然气汽车的核心是车用天然气发动机，车用天然气发动机技术的发展过程大致经历了三个阶段：

第一阶段是20世纪60年代以前。这个阶段天然气汽车在前苏联、意大利等少数国家和地区有所发展，主要目的是以气代油，节约能源。这一时期的技术研究主要是参照液体燃料发动机技术解决车辆的驾驶性能，如起动性、运行可靠性等，尽量缩小与液体燃料发动机的各种性能差距，特别是动力性差距。此时开发的是用于化油器汽车的混合器式天然气发动机装置。

第二阶段是20世纪60年代以后到90年代初。这个阶段的主要目的是解决汽车尾气排放污染问题。由于天然气汽车比汽、柴油车的排放污染少，许多国家都大力推广天然气汽车。技术上主要是进一步降低有害排放物，先后开发了用于开环控制供气的化油器式汽车及开环控制的电喷供气装置，开发出了较为环保的比第一代先进的天然气汽车。

第三阶段是20世纪90年代以后。由于汽油机进行了技术改进，排放污染也大大减少，天然气汽车优势不明显，从而促进了天然气汽车产业对发动机进行改造，开发出更先进的闭环电子控制、电子数字控制、单点与多点电喷、高压直喷的燃气供给***。特别是1995年以后，在车用天然气发动机上采用了理论空燃比反馈控制、稀薄燃烧等新技术，使车用天然气发动机效率、经济性，排放性和动力性都有极大的提高，车用天然气发动机技术发生了质的飞跃。

车用天然气发动机与常规发动机的差异主要在燃料供给方式上，其技术途径有以下三种：

(1)两用燃料发动机

两用燃料技术主要在点燃式发动机上应用。在汽油机的基础上，保留原有的燃油供给***，另外加装一套气体燃料供给***。这样既可以用原有的燃油供给***，也可以用现有的气体燃料供给***，但发动机工作时只能用一种燃料。目前两用燃料发动机气体燃料供给形式有两大类，即缸外供气和缸内供气。缸外供气形式主要包括进气道混合器预混合供气和缸外进气门处喷射供气；缸内供气形式主要有缸内高压喷射供气和低压喷射供气。

(2)双燃料发动机

双燃料技术主要在压燃式发动机上应用。气体燃料通过少量喷入的柴油压燃后引燃，也就是说发动机工作时要用两种燃料。双燃料发动机气体燃料供气方式主要有两种，即缸内直接喷射和缸外供气。缸外供气存在两种形式：进气管混合器供气和进气支管喷射。根据引燃油量的多少，双燃料发动机还可分为常规双燃料发动机和微引燃天然气发动机。

(3)单燃料发动机

单燃料发动机是指仅使用天然气作为发动机燃料而不再用其他燃料的发动机。根据车用天然气的物化特性进行设计和优化单燃料车用天然气发动机的结构，通过增强缸内紊流、提高压缩比、调整点火参数等措施，充分满足天然气的燃烧要求，从而获得更好的动力性、经济性及排放性。天然气发动机的燃料供给与控制***也经历了混合器机械控制式、混合器机电控制式、电控单点喷射式、电控多点喷射式等阶段。燃料供给与控制***不同，发动机的性能也有所不同，特别是排放性能差别明显。

以前电控天然气发动机主要采用天然气电控单点喷射式供气，天然气集中供到混合器，空气和天然气在混合器内混合后沿进气歧管流入气缸。该种形式的发动机的动态响应较差，不能对各缸进气量进行精确控制。现在的电控天然气发动机主要采用天然气电控多点喷射式供气，供气部件能够对各缸进气量进行精确控制，该种形式的发动机动态响应灵敏。但是，现有技术的电控多点喷射式发动机的供气装置结构复杂，维修困难，密封环节多，经常出现天然气泄漏。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，将供气装置与气缸盖总成一体化设计，简化结构、减少密封环节，减少天然气泄漏。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，包括与进气歧管集成一体的气缸盖本体，其特征在于：还包括燃气喷射导管、燃气喷射导管过渡接头、气轨、燃气喷嘴、燃气喷嘴压板和气轨固定螺栓，在所述的与进气歧管集成一体的气缸盖本体上设计加工出与气缸数目相同的安装法兰，在安装法兰的顶部设计加工出螺纹孔，使气轨固定螺栓同时穿过燃气喷嘴压板的光孔、气轨的光孔和燃气喷射导管过渡接头的光孔来实现三者的安装固定；同时在安装法兰的顶部设计加工出燃气喷射导管过渡接头的安装孔，用于为燃气喷射导管过渡接头提供安装孔及密封面；所述的燃气喷嘴安装到气轨的安装孔上并通过燃气喷嘴压板固定。

优选地，所述的燃气喷射导管过渡接头3的与安装孔101b接触的部位至少设计加工出一个密封圈槽32；与气轨4接触的上端面至少设计加工出一个密封圈槽31。

优选地，所述的燃气喷嘴5与气轨4的安装孔41接触的部位至少设计加工出一个密封圈槽52。

优选地，所述的气轨4的每一个安装孔41与公共进气孔40都通过分进气孔43连通。

本发明具有如下优点：(1)将供气装置与气缸盖总成一体化设计，简化结构、减少密封环节，减少天然气泄漏。(2)每缸布置一个独立的燃气喷射导管把天然气直接喷射到螺旋进气道进气口，这种混合方式防止天然气与空气过早混合，保证了各缸燃气分配的均匀性，有效控制空燃比，降低循环变动。(3)安装于此种结构气缸盖上的天然气供气装置拆装便捷，维修方便。

附图说明

图1为本发明的与进气歧管集成一体的气缸盖外形图。

图2为本发明的气缸盖总成的外形结构图。

图3为本发明的气缸盖总成的剖视图。

图4为本发明的供气装置的结构示意图。

图5为本发明的气轨的结构示意图。

图6为本发明的气轨的主视图。

图7为本发明的气轨的A-A部位的剖视图。

图8为本发明的燃气喷射导管的结构示意图。

图9为本发明的燃气喷射导管过渡接头的结构示意图。

图10为本发明的燃气喷嘴的结构示意图。

图11为本发明的燃气喷嘴压板的结构示意图。

图12为本发明的燃气喷射导管与燃气喷射导管过渡接头的装配结构示意图。

图13为本发明的燃气喷射导管、燃气喷射导管过渡接头和密封圈的装配结构的图片。

图14为本发明的燃气喷嘴与密封圈的装配结构的图片。

图15为本发明的供气装置的供气过程的图片。

图16为本发明的供气装置在电控多点喷射***中的工作原理图(不带发动机)。

其中附图标记汇总表示为：1-气缸盖总成；101-安装法兰；101a-螺纹孔；101b-安装孔；2-燃气喷射导管；3-燃气喷射导管过渡接头；31-密封圈槽；32-密封圈槽；33-光孔；3a、3b-密封圈；4-气轨；40-公共进气孔；41-(燃气喷嘴)安装孔；42-光孔；43-分进气孔；5-燃气喷嘴；51-固定凹槽；52-密封圈槽；53-密封圈槽；54-进气孔；5a-燃气喷嘴压板压紧位置；5b-密封圈；6-燃气喷嘴压板；61-光孔；62-压紧端；7-气轨固定螺栓。

具体实施方案

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方案。

实施例：

如图1～图4所示，一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，包括与进气歧管集成一体的气缸盖本体1，其特征在于：还包括燃气喷射导管2、燃气喷射导管过渡接头3、气轨4、燃气喷嘴5、燃气喷嘴压板6和气轨固定螺栓7，在所述的与进气歧管集成一体的气缸盖本体1上设计加工出与气缸数目相同的安装法兰101，在安装法兰101的顶部设计加工出螺纹孔101a，使气轨固定螺栓7同时穿过燃气喷嘴压板6的光孔61、气轨4的光孔42和燃气喷射导管过渡接头3的光孔33来实现三者的安装固定；同时在安装法兰101的顶部设计加工出燃气喷射导管过渡接头3的安装孔101b，用于为燃气喷射导管过渡接头3提供安装孔及密封面；所述的燃气喷嘴5安装到气轨4的安装孔41上并通过燃气喷嘴压板6固定。

参见图5，为本发明的气轨的结构示意图，安装孔41的数目与发动机的气缸数目相同。参见图6为本发明的气轨的主视图。参见图7为本发明的气轨的A-A部位的剖视图，每一个安装孔41与公共进气孔40都通过分进气孔43连通。参见图8、图9和图12，燃气喷射导管2的一端与燃气喷射导管过渡接头3相应的孔配合安装，可以采用过盈配合也可以采用焊接的方式保证连接的强度并确保密封性。参见图9，在密封圈槽32中安装密封圈后与气缸盖本体1的安装孔101b配合，在密封圈槽31中安装密封圈后再安装气轨4；参见图10，在密封圈槽52、53中装配上密封圈后，将燃气喷嘴5装配到气轨4上的(燃气喷嘴)安装孔41上，后使用燃气喷嘴压板6固定(需要注意燃气喷嘴5的方向，保证燃气能够从气轨4的公共进气孔40进入燃气喷射导管2)，每个燃气喷嘴5的两边各使用一个气轨固定螺栓7(参见图4)，使气轨固定螺栓7同时穿过燃气喷嘴压板6的光孔61、气轨4的光孔42和燃气喷射导管过渡接头3的光孔33来实现三者的安装固定。参见图13，是该分总成安装上密封圈后的图片，颜色更深的3a、3b指示的部位为密封圈。参见图14，为燃气喷嘴5分总成安装上密封圈后的图片，5b指示的部位为密封圈，5a指示的部位为燃气喷嘴压板6的压紧位置。

气轨4的公共进气孔40两端，一端连接燃气进气接头，另一端连接压力传感器接头。

如图15所示，为本发明的供气装置的供气过程。燃气由气轨4的公共进气孔40进入，通过气轨4的分进气孔43进入燃气喷嘴5的内部，在统一信号的控制下，按照时序要求通过燃气喷射导管2将天然气直接喷射到螺旋进气道进气口。

如图16所示，为本发明的供气装置(天然气发动机气缸盖总成的一部分)在电控多点喷射***中的工作原理图(不带发动机)。整车起动后，ECU驱动电控截止阀打开，燃气从气瓶经过高压滤清器进入减压器，减压到设定压力后进入气轨4的公共进气孔40；燃气喷嘴5由ECU直接驱动，采用顺序喷射方式，将燃气经过镶嵌在气缸盖本体1上的燃气喷射导管2引入进气气门前端，形成可燃混合气，进入气缸燃烧。

本发明采用一体化设计，简化结构、减少密封环节，减少天然气泄漏。每缸布置一个独立的燃气喷射导管2把天然气直接喷射到螺旋进气道进气口，这种混合方式防止天然气与空气过早混合，保证了各缸燃气分配的均匀性，有效控制空燃比，降低循环变动。安装于此种结构气缸盖上的天然气供气装置拆装便捷，维修方便。

Claims (5)

1.一种适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，包括与进气歧管集成一体的气缸盖本体(1)，其特征在于：还包括燃气喷射导管(2)、燃气喷射导管过渡接头(3)、气轨(4)、燃气喷嘴(5)、燃气喷嘴压板(6)和气轨固定螺栓(7)，在所述的与进气歧管集成一体的气缸盖本体(1)上设计加工出与气缸数目相同的安装法兰(101)，在安装法兰(101)的顶部设计加工出螺纹孔(101a)，使气轨固定螺栓(7)同时穿过燃气喷嘴压板(6)的光孔(61)、气轨(4)的光孔(42)和燃气喷射导管过渡接头(3)的光孔(33)来实现三者的安装固定；同时在安装法兰(101)的顶部设计加工出燃气喷射导管过渡接头(3)的安装孔(101b)，用于为燃气喷射导管过渡接头(3)提供安装孔及密封面；所述的燃气喷嘴(5)安装到气轨(4)的安装孔(41)上并通过燃气喷嘴压板(6)固定。

2.根据权利要求1所述的适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，其特征在于：所述的燃气喷射导管过渡接头(3)的与安装孔(101b)接触的部位至少设计加工出一个密封圈槽(32)；与气轨(4)接触的上端面至少设计加工出一个密封圈槽(31)。

3.根据权利要求1或2所述的适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，其特征在于：所述的燃气喷嘴(5)与气轨(4)的安装孔(41)接触的部位至少设计加工出一个密封圈槽(52)。

4.根据权利要求1或2所述的适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，其特征在于：所述的气轨(4)的每一个安装孔(41)与公共进气孔(40)都通过分进气孔(43)连通。

5.根据权利要求3所述的适用于多点喷射***的天然气发动机气缸盖总成，其特征在于：所述的气轨(4)的每一个安装孔(41)与公共进气孔(40)都通过分进气孔(43)连通。