专利名称：风冷天然气发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动力工程领域中的天然气发动机技术，尤其是风冷天然气发动机。
背景技术：
目前，在石油开采中，由于油井地处偏僻旷野，且分布相当分散，需要就地使用能源提供动力，最便利的资源就是天然气(石油伴生气)，一般天然气发动机均采用水冷式冷却，在无人职守的情况下，由于冷却水的渗漏损耗以及对系统的腐蚀，不可能长期持续无人职守运行，又加上井场远离水源，所以，需要一种无水冷却的发动机。专利98102138.7《备有气体燃料改质装置的燃气发动机》(日本)，是将CO2与CH4混合，然后送入配置在排气通路上的触媒反应器，用废气的热能使其分解而变换为改质燃料，该实用新型专利虽为燃气发动机，但未采用风冷技术；中国专利《压缩天然气汽车发动机调压器》(专利号9720831406)为水冷式发动机上使用；中国专利《天然气内燃机预燃室》(专利号96248515.2)未涉及风冷技术。因此，发明一种风冷式天然气发动机以满足具有天然气资源，而又远离水源的地区使用，变得非常重要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是设计一种风冷天然气发动机，代替原有的水冷天然气发动机，解决水冷式发动机漏水和穴蚀，适应发动机作业现场远离水源，以及无人职守持续工作的需要。风冷天然气发动机，以天然气为燃料，它包括缸筒、缸盖、活塞连杆、机体、曲轴、燃料供给系统、机油冷却系统等，发动机的冷却系统为强制风冷却，冷却系统的结构为，在曲轴自由端安装有主皮带轮，主皮带轮通过三角皮带带动鼓风机皮带轮，张紧轮安装在三角皮带的内侧，并通过螺栓固定在机体上，在鼓风机空气出口处安装有风压室，风压室前后为光滑过渡，风压室通过螺栓安装在机体进气侧和气缸盖上，在气缸盖和缸筒的外表面铸有散热片。
发动机燃料供给系统主要由燃气调压阀、燃气电磁阀、空气燃气混合器、进气管系及配气机构等组成。针对预混式天然气机工作循环的特点，对配气凸轮桃形进行模拟计算，优化配气相位，以满足其工作过程的需要；进气管采用大直径圆筒结构，改善气流的稳定性，增加发动机的进气充量；天然气管路中装有调压阀，保证管路中天然气具有适当的稳定压力；进气管前安装有膜片式混合器，以保证可燃混合气以合理的空燃比进入气缸，实现缸内混合气的良好燃烧。本实用新型的燃料供给系统是这样实现的，该发动机的燃料供给系统为气气预混方式，经处理后的天然气(石油伴生气)，通过燃气调压阀，以相对稳定的设定压力，在气缸真空度的抽吸作用下，在空气燃气混合器中与空气混合，并按一定比例进入进气管，再进入气缸。
本实用新型的冷却系统是这样实现的，以曲轴前端输出为动力，通过皮带传动驱动轴流式鼓风机旋转，鼓风机吹出的冷却风在风压室内形成一定压力的冷却气流，穿过气缸盖和缸筒外壁的散热片，从发动机进气侧吹向排气侧，冷却气缸盖和缸筒，减小发动机受热件的热负荷。
发动机的机油散热器具有单独的冷却气流回路，鼓风机吹出的冷却风的一部分通过机油冷却器，直接与外界相通，与缸盖和缸筒的冷却回路互不干扰，即保证了机油的良好冷却，又不对气缸盖和缸筒的冷却产生额外负荷，整个冷却系统的冷却效率较高。
风冷天然气机具有天然气发动机的优点，燃烧产物中CO、CH及NOX等化合物明显少于传统液体燃料发动机，且不含有排气颗粒，排气烟度亦明显减少，为理想的经济环保型发动机。
风冷天然气机同时具有风冷发动机的优点，其强制风冷却方式，冷却效果受外部环境影响较小，且不需要添加冷却水，彻底解决了冷却水对机体和缸筒的穴蚀以及对发动机的各种不良浸蚀。特别适用于严寒、酷热、高地及沙漠等远离水源的场合使用，为实现发动机的无人职守和自动化运行提供了良好的保障。
风冷天然气机因为其风冷方式，简化了冷却系统的结构，减少了机体、缸盖等关键零部件因布置冷却水道而带来的困难，以及冷却管系和散热器在结构布置上的繁琐和不便，同时减小了发动机的体积，降低了发动机的重量。
发动机采用数字式点火系统，由于天然气缸内燃烧的特点，要求点火电压和点火能量均高于普通点火式发动机，保证发动机的连续可靠点火。
发动机采用数字式监控和保护系统，针对风冷发动机的特点，增设了缸盖温度高和风扇皮带断保护装置，缸盖温度高保护装置，它采用数字式控制，包括CPU控制器、缸盖温度传感器和切断式燃气电磁阀等，传感器安装在缸盖的排气侧，并通过通讯线路与CPU控制器相联，CPU控制器后接切断式燃气电磁阀，气电磁阀安装在燃气管路中。皮带断保护装置，保护开关安装在张紧轮上，并通过信号线与CPU控制器相联接，CPU控制器后接切断式燃气电磁阀，该电磁阀安装在燃气管路中。其保护功能是这样实现的，当保护信号传递给发动机电子控制系统时，该系统输出信号断开燃气电磁阀电路，切断天然气通路，迫使发动机停机。缸盖温度高保护功能可防止铝合金缸盖温度超过许用值而受损，风扇皮带断保护装置可保证发动机无冷却即停机的目的。
风冷天然气机可广泛应用于油田开采、农业排灌、小型发电机组等场含，还可作为多种特种车辆及工程机械的发动机。它尤其适用于具有天然气(石油伴生气)资源，而又远离水源的地区使用。它在严寒、酷热、高原、沙漠等恶劣环境地区使用，更能发挥其风冷方式的优势。
图1是本实用新型风冷天然气发动机的正视图；图2是本实用新型风冷天然气发动机的侧视图。
1油底壳 8气缸盖 15缸筒2主皮带轮9排气管 16调速器3张紧轮 10充电电机17风压室4鼓风机 11起动电机18风扇传动皮带5点火线圈12混合器 19机体6高压点火线 13点火传感器 20机油滤清器7火花塞 14进气管 21曲轴具体实施方式
参照图1、图2，T3120F风冷天然气发动机包括缸筒、缸盖、活塞连杆、机体、曲轴、燃料供给系统、机油冷却系统，发动机右侧布置调压阀、电磁阀、混合器12和进气管系14供给系统，以及鼓风机4和风压室17等冷却系统；发动机的冷却系统为强制风冷却，冷却系统的结构为在曲轴自由端安装有主皮带轮2，主皮带轮2通过三角皮带带动鼓风机皮带轮，张紧轮3安装在三角皮带的内侧，并通过螺栓固定在机体上，在鼓风机空气出口处安装有风压室17，风压室前后为光滑过渡，风压室17通过螺栓安装在机体进气侧和气缸盖8上，在气缸盖和缸筒15的外表面上铸有散热片。
附表1是本实用新型的风冷天然气发动机—实施例1的性能指标。附表1
权利要求1.风冷天然气发动机，它包括缸筒、缸盖、活塞、机体等，其燃料供给系统包括燃气调压阀、燃气电磁阀、空气燃气混合器、进气管系及配气机构等，其机油冷却系统具有单独的冷却气流回路，其特征是发动机的冷却系统为强制风冷却，冷却系统的结构为，在曲轴自由端安装有主皮带轮，主皮带轮通过三角皮带带动鼓风机皮带轮，张紧轮安装在三角皮带的内侧，并通过螺栓固定在机体上，在鼓风机空气出口处安装有风压室，风压室前后为光滑过渡，风压室通过螺栓安装在机体进气侧和气缸盖上。
2.根据权利要求1所述的风冷天然气发动机，其特征是在气缸盖和缸筒的外表面铸有散热片。
3.根据权利要求1所述的风冷天然气发动机，其特征是发动机安装有缸盖温度高保护装置，它采用数字式控制，包括CPU控制器、缸盖温度传感器和切断式燃气电磁阀等，传感器安装在缸盖的排气侧，并通过通讯线路与CPU控制器相联，CPU控制器后接切断式燃气电磁阀，该电磁阀安装在燃气管路中。
4.根据权利要求1所述的风冷天然气发动机，其特征是所述的风压室的形状为，前端为圆筒形结构，后端为椭圆形结构。
5.根据权利要求1所述的风冷天然气发动机，其特征是发动机安装有皮带断保护装置，保护开关安装在张紧轮上，并通过信号线与CPU控制器相联接，CPU控制器后接切断式燃气电磁阀，该电磁阀安装在燃气管路中。
专利摘要风冷天然气发动机，它包括缸筒、缸盖、活塞连杆、机体、曲轴、燃料供给系统、机油冷却系统，发动机冷却系统采取强制风冷却，它由曲轴输出为动力，带动鼓风机，在风压室内形成一定压力的冷却风流，冷却风吹过缸筒和缸盖外表面的散热片，发挥冷却作用。该发动机安装有缸盖温度和皮带断保护装置，本发明适用于远离水源，而又无人职守、具备天然气的地区使用，彻底解决了冷却水对机体的各种不良浸蚀，可广泛应用于石油开采、农业排灌、小型发电机组等场合。
文档编号F02B43/10GK2597672SQ0126237
公开日2004年1月7日 申请日期2001年10月29日 优先权日2001年10月29日
发明者陈刚田, 郭宝录, 齐志军, 李荣军, 马千里, 丛立业, 刘庆海 申请人:胜利石油管理局动力机械厂