[发明专利]一种缸内外冷水混合双喷射的天然气发动机结构

说明书

本发明涉及一种缸内外冷水混合双喷射的天然气发动机结构，包括天然气发动机机体、进气歧管及排气歧管、天然气喷射器、设置在天然气发动机机体内的火花塞、设置在天然气发动机机体内的缸内喷水器、与缸内喷水器相连通的高压水泵单元、设置在进气歧管中的缸外喷水器、与缸外喷水器相连通的低压水泵单元、分别与天然气喷射器、火花塞、缸内喷水器、高压水泵单元、缸外喷水器及低压水泵单元电连接的电子控制器。与现有技术相比，本发明在缸内和进气歧管处设置两个喷水器，可以达到同时提高动力性、经济性和排放特性的目的，既能提高天然气发动机热效率、升功率，降低氮氧化物的排放，又能有效抑制爆震。

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，涉及一种缸内外冷水混合双喷射的天然气发动机结构。

背景技术

天然气是全球储量最大的清洁能源，具有资源丰富，排放污染低、价格低廉等优点，被认为是一种非常具有发展前景的燃料，很多人认为是继煤、石油之后的世界上第三大能源。近年来，随着水力压裂技术和水平钻井技术的发展与成熟，可开采的天然气储量迅速增长，将对我国的能源发展格局产生重要影响。由于天然气燃烧后生成的CO₂和PM很少，因此又被称为“清洁燃料”。

对于火花点火的天然气发动机而言，传统的稀燃模式气缸内的混合气体在燃烧时释放大量的热量，使气缸内的气体温度升高，压强增大，混合气体在高温高压且氧气含量较浓的情况下，反应生成有害的氮氧化物(NO_x)。同时，气缸内气体在高温高压状态下容易发生爆震，抑制了发动机的性能。因此，近阶段技术路线朝向喷水技术方向发展，其特点在于利用缸内喷入的冷水吸收热量，从而降低温度，抑制低速大负荷时的爆震和超级爆震的产生，可以进一步提高诸如压缩比、点火提前角在内的内燃机参数，改善热效率。缸内喷水技术得到了学术界与工业界的广泛关注，如德国宝马汽车集团、德国博世集团、韩国现代汽车集团及日本丰田汽车集团在内的多家研究机构都开始对缸内喷水技术进行优化研究。但现有的天然气发动机存在技术瓶颈，易于发生爆震和产生一定量的氮氧化物，限制了内燃机热效率、升功率的进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既能提高天然气发动机热效率、升功率，降低氮氧化物的排放，又能有效抑制爆震的缸内外冷水混合双喷射的天然气发动机结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种缸内外冷水混合双喷射的天然气发动机结构，该结构包括天然气发动机机体、设置在天然气发动机机体上的进气歧管及排气歧管、天然气喷射器、设置在天然气发动机机体内的火花塞、设置在天然气发动机机体内的缸内喷水器、与缸内喷水器相连通的高压水泵单元、设置在进气歧管中的缸外喷水器、与缸外喷水器相连通的低压水泵单元、分别与天然气喷射器、火花塞、缸内喷水器、高压水泵单元、缸外喷水器及低压水泵单元电连接的电子控制器。

所述的低压水泵单元包括水箱、设置在水箱中的低压水泵、与低压水泵相连通的低压水轨、将低压水轨与缸外喷水器相连通的低压水管。

所述的缸外喷水器的进水口通过第一低压水管与低压水轨连接，缸外喷水器的回水口通过第二低压水管与低压水泵连接。

所述的低压水泵将水压加至0.3-1MPa再输送至低压水轨。

所述的高压水泵单元包括与低压水泵相连通的高压水泵、与高压水泵相连通的高压水轨、将高压水轨与缸内喷水器相连通的高压水管。

所述的缸内喷水器的进水口通过第一高压水管与高压水轨连接，缸内喷水器的回水口通过第二高压水管与高压水泵连接。

所述的高压水泵将水加压至35MPa后再输送至高压水轨。

所述的天然气喷射器包括设置在天然气发动机机体内的缸内天然气喷射器或设置在进气歧管上的缸外天然气喷射器中的一种或两种。