专利名称：车用天然气空调发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天然气发动机，特别是一种驱动空调器的车用天然气空调发动机。
背景技术：
市场石油价格不断攀升，天然气价格低廉，并且我国西部地区天然气资源极为丰 富，我国广州、重庆等地区以压缩天然气(CNG)作为发动机燃料已是一种趋势。广州、重庆 等地所处多为山区，大巴车爬坡时主机带空调压缩机动力不足，迫切需要一种同主机燃料 相同的车用天然气空调发动机。200610095093. 6公开了一种以燃气发动机为动力的独立式空调机组，如图1所 示，包括发动机101和压缩机，发动机101的输出轴通过皮带和皮带轮与压缩机输入轴相 连，其特征是所述发动机101与混合器103之间的管路上串接有节流阀104，燃气储气装 置105与混合器103之间的管路上依次串接有气燃气电磁阀106、调压阀107及动力阀108， 点火线圈109与发动机101之间的线路上安装有信号感应夹010，该信号感应夹010通过导 线与气量显示开关111的信号输入脚相连，气量显示开关111的控制信号输出脚通过导线 与气燃气电磁阀106相连。所述燃气储气装置105与气燃气电磁阀106之间的管路上连接 有滤清器115，滤清器115与燃气储气装置105之间设有手动截止阀116。上述燃气发动机，是在柴油机的基础上改装设计的单点喷射燃气发动机，燃气供 给系统比较复杂，设有增压器和混合器，燃气与空气在混合器混合后经增压器增压成高压 燃气，经节气阀(或称节气门)进入汽缸。另外，单点喷射的发动机存在空燃比控制不够精 确，排放标准较差。另外，高压气瓶中的液态天然气，在经过减压阀减压膨胀气化的过程中吸收大量 汽化热，会造成管道结冰，堵塞气路，需要设置加热器对膨胀过程的燃气进行加热。现有市面上的天然气空调机组所用发动机还采用化油器的汽油机。化油器发动机 由于工作原理和结构等原因，环保性差，运转不稳定，可靠性差。发动机工作时，外界空气在 汽缸吸力下经空气滤清器过滤后进入汽缸。空气流经喉管处时由于截面变小流速增加而导 致压力下降，形成一定的真空度。天然气就在该真空度的作用下从主喷管喷入进气道内，喷 出的天然气被高速气流混合成混合气进入汽缸。无混合器和增压器，燃料供给装置结构简 单，它的最大缺点是不能精确控制混合气的浓度，造成燃烧不完全，废气中有害成分增加， 不符合当今环保的严格要求。另外，由于喉管的存在，使进气阻力增加。还存在着各缸分配 天然气不均勻，易产生气阻和结冰等现象。如何将采用化油器的汽油机改装成用于空调机的燃气发动机，使其既具有结构简 单的供气系统，又具有环保性好，运转稳定，可靠性高的特点，是当前汽车发动机行业迫切 需要解决的难题之一。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种燃气供给系统简单的车用天然气空调发动机。本实用新型所提供的车用天然气空调发动机是由如下技术方案来实现的。一种车用天然气空调发动机，包括具有进出水管的发动机机体、燃气供给系统和控制系统，其中所述燃气供给系统是通过管路依序连接的燃气高压储气罐、高压截止阀、减 压器、过滤器、燃气气轨所组成，所述燃气气轨对应于发动机的汽缸数量设有相应数量的输 出接管，所述燃气气轨的各输出接管分别连接各燃气喷嘴，所述燃气喷嘴固设于气缸进气 歧管上；所述减压器为具有加热水套的减压器，所述减压器加热水套的进水管连接所述发 动机机体的出水管，所述减压器加热水套的出水管连接所述发动机机体的进水管。除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可进一步补充如下技术内容。所述的车用天然气空调发动机，其中所述燃气气轨包括一进气管、对应于发动机 的汽缸数量的燃气电磁阀及输出接管，所述进气管通过进气支管分别连接所述各个燃气电 磁阀的进气口，所述各个燃气电磁阀的出气口分别连接所述各个输出接管；所述燃气电磁 阀的控制线圈连接所述控制系统。所述的车用天然气空调发动机，其中所述控制系统包括设于机体出水管上的水温 传感器、设于进气管上的进气压力温度传感器、设于排气管上的氧传感器、设于齿轮室的曲 轴转速传感器和微机控制器，所述水温传感器、进气压力温度传感器、氧传感器、曲轴转速 传感器连接所述微机控制器，所述微机控制器通过读取各传感器信号来计算，并对燃气温 度、压力、进气歧管压力、冷却液温度、瞬态响应和闭环控制进行修正，精确控制燃气气轨的 多点顺序喷射及正时点火，保证发动机各种工况获得低燃气消耗量和低排放。所述的车用天然气空调发动机，其中所述微机控制器设有自学习功能模块。所述的车用天然气空调发动机，其中所述微机控制器上设有故障诊断接口。所述的车用天然气空调发动机，其中所述燃气喷嘴压接于气缸进气歧管上。本实用新型的优点在于1、本实用新型的车用天然气空调发动机燃气供给系统简单，整个系统由燃气喷 嘴、燃气气轨、减压器、过滤器、截止阀、高压储气罐及高低压管路等部件组成。并采用微机 控制的多点顺序燃气电喷系统，根据发动机的负荷，喷嘴在发动机的进气门处定时喷入所 需的燃气量。2、本实用新型的车用天然气空调发动机用于空调机组，一般发动机的暖风水管将 不再需要。将一般发动机由汽缸体的进出水管导出的用于连接暖风机的进出水管连接到减 压阀上，采用具有加热水套的减压器，利用被汽缸体加热的水对天然气进行加热，无需另外 增设加热器。3、本实用新型的车用天然气空调发动机采用微机控制多点顺序电喷，因此空燃比 的控制精确，可以根据正时进行喷油，对喷油量、喷油时刻进行精确控制，所以排放标准更 高，更经济省油。4、本实用新型的车用天然气空调发动机采用微机控制燃气电喷系统，不论在任何 环境条件和发动机处于何种工况下都能精确地控制混合气的浓度、使燃气得到完全充分的 燃烧。这大大降低了废气中有害成分的含量，还使发动机具有优良的燃烧经济性。电喷燃气发动机的微计算机通过读取发动机的各种传感器信号来计算，并进行各种修正(燃气温度、压力、进气歧管压力、冷却液温度、瞬态响应和闭环控制修正等)，进行精确的多点顺序 喷射。保证发动机各种工况获得低燃气消耗量和低排放。5、可靠性好本实用新型的车用天然气空调发动机的微机控制燃气电喷系统具有 自学习功能，随着发动机长时间运转，发动机和系统会出现磨损，系统基本上无需调整(除 了简单的减压器设置外)或特殊的维护，控制系统具备自适应控制策略(学习控制)，保证 性能。6、运转稳定本实用新型的车用天然气空调发动机的微机控制燃气电喷系统采用 多点顺序喷射，精确控制燃气喷射量，发动机运转稳定。7、故障判断简单本实用新型的车用天然气空调发动机的微机控制燃气电喷系统 设有故障诊断接口，故障判断简单。为对本实用新型的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附 图详细说明如下。
图1是现有以燃气发动机为动力的独立式空调机组中的燃气发动机的结构原理 示意图。图2是本实用新型车用天然气空调发动机的结构原理示意图。图3是本实用新型车用天然气空调发动机的结构示意图。图4是本实用新型车用天然气空调发动机中的减压器与气缸体进出水管的连接 及燃气气轨连接的结构示意图。图5是本实用新型车用天然气空调发动机中的燃气气轨结构图。图6是燃气气轨的放大侧剖视图。
具体实施方式
请参阅图2、图3、图4所示，本实用新型所提供的一种车用天然气空调发动机，包 括具有进出水管11、12的发动机机体1、燃气供给系统和控制系统，其中所述燃气供给系统 是通过管路依序连接的燃气高压储气罐2、高压截止阀3、减压器4、过滤器5、燃气气轨6所 组成，所述燃气气轨6对应于发动机机体1的汽缸9的数量设有相同数量的设有燃气电磁 阀的输出接管61，所述燃气气轨6的输出接管61连接燃气喷嘴7，所述燃气喷嘴7固设于 进气缸进气歧管8上；燃气高压储气罐2中的高压液态天然气通过高压截止阀3进入减压 器4，减压器将高压气体减压到高于进气歧管压力IOOkPa的压力，减压气化膨胀的天然气 经过滤器5滤除杂质后进入燃气气轨6，当某发动机气缸进入吸气冲程，进气阀门打开时， 燃气气轨6的相应输出接管在燃气电磁阀的控制下定时定量向燃气喷嘴7喷入高压燃气， 高压燃气在进气歧管8内与空气混合进入汽缸。所述空气经空气过滤器20进入进气管21， 所述进气管21内设有由油门脚踏板控制的空气阀门22。本实用新型的燃气供给系统中，无 混合器和增压器，供气系统的结构较现有技术简单。采用微机控制气轨燃气电磁阀实现多 点顺序喷射，精确控制燃气喷射量，发动机运转稳定，降低燃气消耗量和废气排放。请参阅图4所示，所述减压器4为具有加热水套的减压器，所述减压器4的加热水套的进水管41连接所述发动机机体的出水管12，所述减压器加热水套的出水管42连接所 述发动机机体的进水管11，构成循环水路，被发动机缸体加热的水由出水管12通过管道进 入减压器4的加热水套，在水套中与气化膨胀的天然气进行热交换，被冷却的水由加热水 套的出水管42流回发动机机体的进水管11，在不增设任何附加加热器的条件下，解决了高 压液态天然气在膨胀气化的过程中吸收大量汽化热造成管道结冰堵塞气路的问题。请参阅图5、图6所示，所述燃气气轨6包括一进气管62、对应于发动机的汽缸数 量的多个燃气电磁阀63及多个输出接管61，所述进气管62通过多个支管64分别连接所述 多个燃气电磁阀63的进气口，所述多个燃气电磁阀63的出气口分别连接所述多个输出接 管61 ；所述燃气电磁阀的控制线圈连接所述控制系统。请参阅图2所示，本实用新型所述的车用天然气空调发动机中的控制系统，还包 括设于发动机机体出水管12上的水温传感器13、设于进气管上的进气压力温度传感器14、 设于排气管19上的氧传感器15、设于齿轮室的曲轴转速传感器16和微机控制器17，所述 水温传感器13、进气压力温度传感器14、氧传感器15、曲轴位置传感器16连接所述微机控 制器17，所述微机控制器17通过读取各传感器信号来计算，并对燃气温度、压力、进气歧管 压力、冷却液温度、瞬态响应和闭环控制进行修正，精确控制燃气气轨的多点顺序喷射及正 时点火，保证发动机各种工况获得低燃气消耗量和低排放。所述微机控制器设有自学功能模块。随着发动机长时间运转，发动机和系统会出 现磨损，系统基本上无需调整(除了简单的减压器设置外)或特殊的维护，控制系统具备自 适应控制策略(学习控制)，保证性能，提高了发动机的工作可靠性好。所述微机控制器上设有故障诊断接口 18，故障判断简单。所述燃气喷嘴压接于气缸进气歧管上，即采用过盈配合的方法，将燃气嘴固定在 进气歧管上。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种车用天然气空调发动机，包括具有进出水管的发动机机体、燃气供给系统和控制系统，其特征在于所述燃气供给系统是通过管路依序连接的燃气高压储气罐、高压截止阀、减压器、过滤器、燃气气轨所组成，所述燃气气轨对应于发动机的汽缸数量设有相应数量的输出接管，所述燃气气轨的各输出接管分别连接各燃气喷嘴，所述燃气喷嘴固设于气缸进气歧管上；所述减压器为具有加热水套的减压器，所述减压器加热水套的进水管连接所述发动机机体的出水管，所述减压器加热水套的出水管连接所述发动机机体的进水管。
2.根据权利要求1所述的车用天然气空调发动机，其特征在于所述燃气气轨包括一进 气管、对应于发动机的汽缸数量的燃气电磁阀及输出接管，所述进气管通过进气支管分别 连接所述各个燃气电磁阀的进气口，所述各个燃气电磁阀的出气口分别连接所述各个输出 接管；所述燃气电磁阀的控制线圈连接所述控制系统。
3.根据权利要求1所述的车用天然气空调发动机，其特征在于所述控制系统包括设于 发动机机体出水管上的水温传感器、设于进气管上的进气压力温度传感器、设于排气管上 的氧传感器、设于齿轮室的曲轴转速传感器和微机控制器，所述水温传感器、进气压力温度 传感器、氧传感器、曲轴转速传感器连接所述微机控制器。
4.根据权利要求3所述的车用天然气空调发动机，其特征在于所述微机控制器上设有 故障诊断接口。
5.根据权利要求1所述的车用天然气空调发动机，其特征在于所述燃气喷嘴压接于气 缸进气歧管上。
专利摘要本实用新型涉及一种天然气发动机，特别是一种车用天然气空调发动机，包括机体、燃气供给系统和控制系统，所述燃气供给系统是通过管路依序连接的燃气高压储气罐、高压截止阀、减压器、过滤器、燃气气轨，所述燃气气轨设有与汽缸等量的输出接管，所述燃气气轨的输出接管分别连接各燃气喷嘴，所述燃气喷嘴固设于气缸进气歧管的下体；所述减压器具有加热水套，所述减压器加热水套的进水管连接所述发动机机体的出水管，所述减压器加热水套的出水管连接所述发动机机体的进水管。燃气供给系统简单；并采用微机控制的多点顺序燃气电喷系统，保证发动机各种工况获得低燃气消耗量和低排放；利用被汽缸体加热的水对天然气进行加热，无需另设加热器。
文档编号F02M21/02GK201568160SQ20092022285
公开日2010年9月1日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者李元华, 杜曦, 杨宏声 申请人:北京福田环保动力股份有限公司