[发明专利]一种适用于多点喷射系统的天然气发动机气缸盖总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于多点喷射系统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系统。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系统，另外加装一套气体燃料供给系统。这样既可以用原有的燃油供给系统，也可以用现有的气体燃料供给系统，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系统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。燃料供给与控制系统不同，发动机的性能也有所不同，特别是排放性能差别明显。