CN106870174A - 一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机 - Google Patents

一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，涉及车辆技术领域。所述用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机包括发动机本体；燃油供油***，所述燃油供油***与所述发动机本体连接；燃气供气***，所述燃气供气***与所述发动机本体连接；和单一车辆电子控制单元，分别与所述燃油供油***与所述燃气供气***线束连接，用于控制所述燃油供油***与所述燃气供气***；其中，所述发动机本体包括活塞及进气歧管，所述活塞的工作顶面设置为凸面。通过本发明，可有效提高燃气燃烧效率，使用户使用成本最大化降低。

Description

一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机。
背景技术
在日益严格的CO2排放法规要求及石油供应愈发依赖进口的背景下，国内急需寻找道路交通的代用燃料。目前，燃气作为一种新能源作为代用燃料正日益受到用户的青睐，其不仅使用成本只有燃油的40％左右，而且能在一定程度上降低CO2排放并缓解燃油使用压力，因此，越来越多的车辆厂商正致力于开发燃气发动机。
目前常见的开发方法是在发动机进气歧管上再增加一套供气***，即储气罐中的压缩天然气经高压减压阀、过滤器、低压减压阀后通过橡胶管连到进气歧管的各支管上，进气量通过控制阀来控制，而对发动机本体的设计不作任何改动。
但是该技术方案并未实现最大化降低用户使用成本的目的,仍有潜力进一步减低油耗和排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其在使用燃气提供动力时，相对于普通燃油发动机，能够有效提高燃气的燃烧效率，充分实现最大化降低用户使用成本的目的。
特别地，本发明提供了一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，包括：
发动机本体；
燃油供油***，所述燃油供油***与所述发动机本体连接；
燃气供气***，所述燃气供气***与所述发动机本体连接；和
单一车辆电子控制单元，分别与所述燃油供油***与所述燃气供气***线束连接，用于控制所述燃油供油***与所述燃气供气***；
其中，所述发动机本体包括活塞及进气歧管，所述活塞的工作顶面设置为凸面。
进一步地，所述燃油供油***包括顺次连接的燃油箱、第一连接管路、油轨和燃油喷嘴，所述单一车辆电子控制单元与所述燃油喷嘴线束连接。
进一步地，所述燃油喷嘴安装在所述进气歧管处，通过所述燃油喷嘴连接所述发动机本体与所述燃油供油***，同时向所述发动机本体提供燃油。
进一步地，所述燃油箱的容积不超过15L。
进一步地，所述燃气供气***包括顺次连接的燃气罐、第二连接管路、气轨和燃气喷嘴，所述单一车辆电子控制单元与所述燃气喷嘴线束连接。
进一步地，所述燃气喷嘴安装在所述进气歧管处，通过所述燃气喷嘴连接所述发动机本体与所述燃气供气***，同时向所述发动机本体提供燃气。
进一步地，当使用所述燃油供油***供油以使车辆运行且发动机处于高负荷情况下，车辆的发动机控制单元自动减小所述发动机本体的节气门开度以降低扭矩和功率，降低爆震风险。
进一步地，当使用所述燃油供油***供油以使车辆运行且发动机处于高负荷情况下，车辆的发动机控制单元自动推迟点火角以抑制发动机爆震。
进一步地，采用所述燃油供油***供油以启动所述车辆并使所述车辆运行，并且当供油时间超过第一阈值时，所述单一车辆电子控制单元自动控制所述燃气供气***供气以使车辆继续运行；
可选地，所述第一阈值为2分钟至8分钟之间的任一值。
进一步地，所述发动机本体还包括温度传感器，所述温度传感器位于所述进气歧管处，并与所述单一车辆电子控制单元线束连接，用于检测进气歧管周围温度，当燃油耗尽或者使用燃油燃烧无法启动车辆，同时所述单一车辆电子控制单元接收到所述进气歧管周围温度大于第二阈值时，自动控制所述燃气供气***供气以使车辆运行或启动车辆；
可选地，所述第二阈值为10℃；
可选地，当所述单一车辆电子控制单元检测到所述燃气供气***中的燃气含量低于第三阈值时，其自动控制所述燃油供油***供油以使车辆继续行驶；
可选地，所述第三阈值为5％。
本发明的有益效果是：
1)通过将活塞的工作顶面设置为凸面来提高发动机压缩比，充分利用燃气高辛烷值的特性，达到了提高燃气燃烧效率的目的，使用户使用成本最大化降低，同时在使用燃油作为动力时，通过减小节气门开度或推迟点火角降低发动机动力输出以避免爆震，达到了燃油正常工作的目的，在有效实现两种燃料均能正常使用的目的同时又能最大化节约使用成本；
2)使用单一车辆电子控制单元控制燃油供油***与燃气供气***，有效简化了控制电路，同时使用燃气喷嘴代替橡胶管喷气，大幅度提高了喷气量控制的精确度，也因此降低了油耗，改善了尾气排放，有效提高了燃油的经济性。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：
图1是按照本发明一个实施例的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机的原理示意图。
具体实施方式
图1是按照本发明一个实施例的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机的原理示意图，如图1所示，一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其一般性的可以包括发动机本体10、燃油供油***20、燃气供气***30和单一车辆电子控制单元40(简称ECU)。所述燃油供油***20与所述燃气供气***30分别与所述发动机本体10相连接，以向所述发动机本体10提供燃油或/和燃气。所述燃油供油***20与所述燃气供气***30分别与所述单一车辆电子控制单元40线束连接，以利用所述车辆电子控制单元40控制所述燃油供油***20与所述燃气供气***30。其中，所述发动机本体10包括活塞(图中未示出)及进气歧管101，所述活塞的工作顶面设置为凸面。在这里，所述燃油可以为汽油，所述燃气可以为天然气。
通过将活塞的工作顶面设置为凸面，减小了发动机燃烧室的容积，也就增大了发动机的压缩比，此时发动机压缩比可以达到至少12，当使用燃气作为车辆运行动力时，相比于普通燃油发动机，该发动机充分利用了燃气高辛烷值的特性，使燃气的燃烧效率显著提高，因此降低了油耗，改善了尾气排放，使用户获得了最优的经济性和最低的使用成本。
此外，使用燃气作为车辆运行动力时，相比于普通燃油发动机，该发动机的高压缩比有效补偿了燃气充量系数降低带来的动力性损失，因而该具有高压缩比的燃气专用发动机可以达到甚至优于原普通燃油发动机的低端扭矩，而其最大扭矩、最大功率与原普通燃油发动机相比虽约有5％-10％的降低，但是相对于在普通燃油发动机处直接使用燃气作为动力来运行汽车，使得其最大扭矩和最大功率均下降15％左右，使用该具有高压缩比的燃气专用发动机还是具有一定的优势。
具体说来，所述燃油供油***20可以包括顺次连接的燃油箱201、第一连接管路202、油轨203和燃油喷嘴204，燃油箱201中的燃油经过第一连接管路202和油轨203到达燃油喷嘴204，再通过开启燃油喷嘴204进入发动机本体10中。同时，所述单一车辆电子控制单元40与所述燃油喷嘴204线束连接，通过所述单一车辆电子控制单元40控制所述燃油喷嘴204的开启与闭合来达到向发动机本体10输送燃油或停止输送燃油的目的。
更具体的，所述燃油喷嘴204安装在所述进气歧管101处，通过所述燃油喷嘴204连接所述发动机本体10与所述燃油供油***20，同时向所述发动机本体10提供燃油。
此外，由于所述用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机优先使用燃气作为动力驱动车辆运行，只有在某些特殊的情况下才使用燃油来驱动车辆运行，因此，不需要准备大容积的燃油箱201，一般的，根据实际运行情况，所述燃油箱201的容积不超过15L即可。
相应的，所述燃气供气***30可以包括顺次连接的燃气罐301、第二连接管路302、气轨303和燃气喷嘴304，燃气罐301中的燃气经过第二连接管路302和气轨303到达燃气喷嘴304，再通过开启燃气喷嘴304进入发动机本体10中。同时，所述单一车辆电子控制单元40与所述燃气喷嘴304线束连接，通过所述车辆电子控制单元40控制所述燃气喷嘴304的开启与闭合来达到向发动机本体10输送燃气或停止输送燃气的目的。
更具体的，所述燃气喷嘴304安装在所述进气歧管101处，通过所述燃气喷嘴304连接所述发动机本体10与所述燃气供气***30，同时向所述发动机本体10提供燃气。
在这里，本发明采用燃气喷嘴304代替橡胶管喷气，大幅度提高了喷气量控制的精确度，也因此降低了油耗，改善了尾气排放，有效提高了燃油的经济性；同时使用单一车辆电子控制单元40控制燃油供油***20与燃气供气***30，有效简化了控制电路。
由于本发明提供的发动机具有高压缩比，因此当发动机处于中低负荷情况下，并且采用燃油作为动力驱动车辆运行时，相对于普通燃油发动机，其可以得到充分的燃烧，获得更优的燃油经济性；而当发动机处于高负荷情况下，并且采用燃油作为动力驱动车辆运行时，有可能带来爆震的危险，所以，所述发动机本体10还包括节气门(图中未示出)，车辆发动机控制单元会自动减小节气门开度以降低扭矩和功率或者自动推迟点火角以抑制发动机爆震。虽然其动力性降低，但是足以保证用户的正常使用，并且相较于背景技术中提及的普通燃油发动机，综合而言具有更优的经济性。
如前所述，虽然所述用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机优先使用燃气作为动力驱动车辆运行，但是当车辆碰到某些特殊情况时，就需要停止使用燃气作为动力驱动车辆，而改用燃油来作为动力使车辆运行，在这些情况下，车辆能够做到自动切换。如在本发明一个实施例中，当单一车辆电子控制单元40检测到燃气罐301中的燃气含量低于第二阈值，由于燃气将要耗尽，所以所述单一车辆电子控制单元40会自动控制所述燃油供油***20供油以使车辆继续行驶，在这里，所述第二阈值可以为5％。
相对地，在某些情况下，如燃油耗尽或者燃油燃烧无法启动的情况下，就需要采用燃气供气使车辆运行。具体说来，所述发动机本体10还可以包括温度传感器(图中未示出)，所述温度传感器位于所述进气歧管101处，并与所述单一车辆电子控制单元40线束连接，用于检测进气歧管周围温度，当燃油耗尽或者使用燃油燃烧无法启动车辆，同时所述单一车辆电子控制单元40接收到所述进气歧管101周围温度大于第二阈值时，自动控制所述燃气供气***30供气以使车辆运行或启动车辆，在这里，所述第二阈值可以为10℃；
在其他实施例中，由于燃气属于气体燃料，其对发动机处的气门、气门座圈等零部件没有润滑作用，因此长期使用燃气作为动力，有可能造成严重的零部件磨损而导致发动机损坏，为避免此种情况的发生，规定每次发动机启动都使用燃油，同时让车辆运行，并且运行一定时间后(可以为2分钟至8分钟之间的任一值)自动切换成燃气供气***30供气以供车辆继续运行。通过这样的设置，就可以充分避免发动机的的损坏。
此外，除了采用单一车辆电子控制单元40自动实现燃油和燃料切换之外，由于其他所需，还可以在整车中控台上布置按键供客户手动切换燃料，这也进一步完善了设计的合理性。
综上所述，本发明的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，一方面可以充分利用燃气的高辛烷值，在以压缩燃气为主要燃料时能够获得最优的经济性和最低的使用成本，另一方面还可以在某些特殊情况下自动或者手动切换成燃油，并且在发动机高负荷情况下也能够正常工作，有效实现了最大化降低用户使用成本的目的。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，包括：
发动机本体；
燃油供油***，所述燃油供油***与所述发动机本体连接；
燃气供气***，所述燃气供气***与所述发动机本体连接；和
单一车辆电子控制单元，分别与所述燃油供油***与所述燃气供气***线束连接，用于控制所述燃油供油***与所述燃气供气***；
其中，所述发动机本体包括活塞及进气歧管，所述活塞的工作顶面设置为凸面。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述燃油供油***包括顺次连接的燃油箱、第一连接管路、油轨和燃油喷嘴，所述单一车辆电子控制单元与所述燃油喷嘴线束连接。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述燃油喷嘴安装在所述进气歧管处，通过所述燃油喷嘴连接所述发动机本体与所述燃油供油***，同时向所述发动机本体提供燃油。
4.根据权利要求2或3所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述燃油箱的容积不超过15L。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述燃气供气***包括顺次连接的燃气罐、第二连接管路、气轨和燃气喷嘴，所述单一车辆电子控制单元与所述燃气喷嘴线束连接。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述燃气喷嘴安装在所述进气歧管处，通过所述燃气喷嘴连接所述发动机本体与所述燃气供气***，同时向所述发动机本体提供燃气。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，当使用所述燃油供油***供油以使车辆运行且发动机处于高负荷情况下，车辆的发动机控制单元自动减小所述发动机本体的节气门开度以降低扭矩和功率，降低爆震风险。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，当使用所述燃油供油***供油以使车辆运行且发动机处于高负荷情况下，车辆的发动机控制单元自动推迟点火角以抑制发动机爆震。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，采用所述燃油供油***供油以启动所述车辆并使所述车辆运行，并且当供油时间超过第一阈值时，所述单一车辆电子控制单元自动控制所述燃气供气***供气以使车辆继续运行；
可选地，所述第一阈值为2分钟至8分钟之间的任一值。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的高压缩比压缩燃气专用发动机，其特征在于，所述发动机本体还包括温度传感器，所述温度传感器位于所述进气歧管处，并与所述单一车辆电子控制单元线束连接，用于检测进气歧管周围温度，当燃油耗尽或者使用燃油燃烧无法启动车辆，同时所述单一车辆电子控制单元接收到所述进气歧管周围温度大于第二阈值时，自动控制所述燃气供气***供气以使车辆运行或启动车辆；
可选地，所述第二阈值为10℃；
可选地，当所述单一车辆电子控制单元检测到所述燃气供气***中的燃气含量低于第三阈值时，其自动控制所述燃油供油***供油以使车辆继续行驶；
可选地，所述第三阈值为5％。
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