[发明专利]一种缸外喷水的天然气发动机

说明书

技术领域

本发明属于天然气发动机技术领域，涉及一种缸外喷水的天然气发动机。

背景技术

天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷、氮等组成，具有资源丰富、价格低廉等优点，被普遍认为是一种非常具有发展前景的燃料。天然气发动机是以天然气作为燃料的发动机，现有的天然气发动机大都是由柴油机或汽油机改造而来，已应用在一些新能源汽车上。

随着能源与环境问题的日益严峻，天然气发动机的污染排放问题也越来越紧迫，节能减排成为了天然气发动机的研究方向之一。天然气发动机在工作时，会产生大量热量，造成天然气发动机过热，导致进入气缸内的空气因温度过高而体积膨胀，减少了进入气缸的空气量，进而导致充气效率降低，影响了天然气发动机的热效率。同时，天然气发动机的排气温度也往往较高，长时间的高温环境会对排气部件造成不可逆的破坏。此外，天然气发动机的稀燃会导致氮氧化物(NOx)的排放量增加，对环境造成了严重污染。

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热效率高且节能环保的缸外喷水的天然气发动机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种缸外喷水的天然气发动机，该天然气发动机包括天然气发动机主体、设置在天然气发动机主体上的进气总管以及与进气总管相连通的缸外喷水机构，所述的天然气发动机主体包括天然气发动机机体、多个并列设置在天然气发动机机体上的气缸、设置在气缸上的火花塞以及与气缸的内部相连通的天然气喷射阀，所述的进气总管与气缸之间设有进气歧管，并通过进气歧管与气缸的内部相连通。缸外喷水机构中的水进入进气总管内，与空气混合后分别经各个进气歧管进入相应的气缸内。通过将水喷入进气总管内，之后引入气缸内，不仅能够降低进气温度，增加进入气缸内的空气量，而且水在气缸内的蒸发能够吸收缸内热量，进一步降低缸内温度，进而有效抑制NOx的形成。同时，引入的水也降低了排气温度。

所述的缸外喷水机构包括储水箱、与储水箱相连通的喷水器以及与喷水器电连接的控制器，所述的喷水器与进气总管相连通。在控制器的控制下，储水箱中的水经喷水器进入进气总管内。

所述的喷水器固定设置在进气总管上，并且所述的喷水器的喷嘴位于进气总管内。喷嘴能够保证喷水器中喷出的水与进气总管内的空气快速混合均匀。喷水器中的水通过喷嘴直接喷入进气总管内，与空气混合后分别进入天然气发动机主体的各个气缸中。采用直接将水喷入进气总管的方式，使天然气发动机机体无论包含几个气缸，都只需要一个喷水器即可，而毋需在每个气缸处增加一个喷水器，因而大大节省了成本。

所述的储水箱与喷水器之间设有水泵，该水泵与控制器电连接。在控制器的控制下，水泵将储水箱中的水加压后，送入喷水器中。水泵既可由电机驱动，也可以直接设置在天然气发动机主体上，由传动机构(如正时皮带)驱动。

所述的水泵与喷水器之间设有稳压阀。稳压阀能够对水压进行控制，使水压处于合适的范围内，保证工作稳定性。

所述的稳压阀上设有溢流管，该溢流管上设有溢流阀，所述的溢流管与储水箱的内部相连通。对稳压阀设定一个恒定的压力后，输出的水压便不会变化，若稳压阀内水压过高，溢流阀开启，多余的水便经溢流管流回至储水箱中，既能够起到快速稳定水压的作用，同时还能避免水的浪费。

所述的储水箱内设有过滤器，该过滤器与水泵相连通。储水箱内的水经过滤器过滤后，进入水泵中。

所述的储水箱内设有液位传感器，该液位传感器与控制器电连接。液位传感器实时监测储水箱中的液位，判断剩余水量，并即时反馈至控制器，当储水箱中的液位低于预设值时，将进行报警，以提示需要补充水，避免出现储水不足的情况。

所述的天然气发动机主体上设有转速传感器，该转速传感器与控制器电连接。转速传感器能够实时监测天然气发动机的转速，并将数据反馈至控制器中。

所述的进气总管内设有压力传感器，该压力传感器与控制器电连接。压力传感器能够实时监测进气压力，并将数据反馈至控制器中。

本发明中，各零部件可集成在天然气发动机机体上，以减小整体的占用空间。

本发明在实际应用时，控制器实时采集天然气发动机主体的转速、进气压力等数据，以判断天然气发动机的当前工况：若不需要喷水，则进行下一轮数据采集；若需要喷水，控制器自动计算所需要的喷水量和喷水时刻，然后向喷水器发出指令，使喷水器在相应时刻向进气总管内喷入相应量的水，之后控制器进行下一轮数据采集。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：