[发明专利]一种缸外冷水缸内热水混合双喷射的天然气发动机结构

说明书

本发明涉及一种缸外冷水缸内热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、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、换热器、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，本发明利用缸内喷入的热水迅速汽化，吸收热量，降低燃烧上止点附近缸内的温度，抑制爆震的产生，同时加热水的热量来自于换热器对尾气能量的回收，实现燃烧过程中的做功工质增加，减少热量的损失，提高天然气发动机的热效率。

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，涉及一种缸外冷水缸内热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、是由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(NOx)，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，而且气缸排出的尾气大约带走了气缸三分之一的热量，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可有效提高天然气发动机热效率、升功率，抑制爆震的缸外冷水缸内热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：

一种缸外冷水缸内热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、设置在低压水泵单元与高压水泵单元之间的换热器、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。

所述的排气歧管穿过换热器，该换热器吸收排气歧管中的尾气热量，对进入高压水泵单元的水进行加热。

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第一低压水管。

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第一高压水管。

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。