专利名称：分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及内燃机，特别是双燃料发动机技术领域，提供一种分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机。
二、技术背景目前，内燃机剩余燃气发电正在形成一个巨大的产业。涉及燃气发电的行业很多，例如焦化厂、煤矿、炼铁厂等等，这些企业每年产生大量的剩余可燃气体，如焦化煤气、矿井瓦斯气、高炉煤气、沼气等。用这些气体作为内燃机的燃料发电，不仅可以节约大量能源，而且可减少大气污染。目前国内使用较多的燃气机组是电点火的单燃料气体发动机，但该种机型扭矩储备小，承受不住生产企业负荷的冲击，不具备独立带工厂生产负载的能力，只能发电入大电网。众所周知，双燃料(柴油—燃气)发动机具有与柴油机相当的动力性，且一般可以进行全柴油运行，所以它可以承担独立带工厂负载的使用要求。但目前的双燃料发动机性能指标良莠不齐，有的不具备两种燃料自动转换的功能，有的燃料转换机构复杂，使用不方便；有的不能有效地解决燃气窜入排气管的问题，有的通过复杂昂贵的电控方式，使燃气进气避开气门重叠来解决，使工作过程复杂化，可靠性差。以上这些制约着双燃料发动机在剩余燃气发电市场的发展。
三
发明内容
本实用新型就是提供增压型和非增压型分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机气双调速。解决已有技术存在的单燃气发动机功率小、承载负载小和双燃料(柴油、燃气)发动机两种燃料自动转换功能差、机构复杂、控制不灵活的问题。
本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的一种分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机，由一台增压型主机及主机包括的高压油泵和柴油调速器组成，其特征在于在原增压型柴油机每个气缸的空气支管内插入一根燃气支管，燃气支管与燃气总管相连接，燃气总管上安装有燃气调压阀和燃气节流阀，燃气调压阀与增压器之间设有平衡连通管，空气支管与空气总管相连，在柴油调速器上安装一个油量止退器，止退器顶在高压油泵的齿条上，或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上，在主机上安装一个燃气调速器，其转速输入端与发动机转动部分连接，其工作输出端与燃气节流阀相连接。
一种非增压型分缸负压进双调速柴油——燃气发动机，由一台非增压型主机及其包括的高压油泵，柴油调速器，其特征在于在原非增压型柴油机每个气缸空气支管内插入一根燃气支管，燃气支管与燃气总管相连接，燃气总管上安装有燃气节流阀，在燃气节流阀的前面安装一个燃气调压阀，在燃气节流阀阀柄上通过连杆连接一个燃气调速器，燃气调速器的转速输入端与发动机的转动部分连接；在高压油泵的柴油调速器上安装一个油量止退器，止退器顶在高压油泵的齿条上，或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上。
非增压机型，是通过以下的装置来实现的一台非增压柴油机主体，它具有普通非增压柴油机的所有必要装置；还包括在原柴油机高压油泵或调速器上安装一个油量止退器，止推杆作用在高压油泵的齿条上或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上，间隔一定间距，其作用位置设置在发动机空车油量位置与断油位置之间，它的功能是在一定转速时阻止高压油泵无限制地减油，使油泵齿条退到油量某一位置就不能再退；但该油量止退器又不影响齿条减油熄火，所以一般是作用在全制式调速器的调速杠杆上；其结构可以用很多形式，如螺纹式、凸轮式等，行程和作用点位置是可以由人工调整的，试验时，调好后，出厂或正式使用时就可以不再动它了。安装一套燃气进气总管及其相应缸数的燃气进气支管，每缸的燃气进气支管插入柴油机各缸的空气进气支管内，直到缸盖进气道深处，这样可以保证在发动机换气工程中，在进气阀开启时，燃气和空气混合的时间短，尽可能在缸内混合，防止出现整个进气管充满混合气所容易造成的回火放炮，由于这些燃气体的着火范围较大，燃烧速度除沼气外都较快(因含H2)，再加上柴油的点火能量大，所以不用担心燃气与空气混合时间短而出现混合不均匀的问题；在燃气进气总管上安装一套燃气节流阀，在发动机主体上安装一套燃气调速器，其动作输出端通过连杆与燃气节流阀的阀柄连接，其转速输入端与发动机转动部分连接，发动机的转动部分包括曲轴，凸轮轴，齿轮系，高压油泵转动轴等；燃气节流阀可以用蝶阀、锥阀、闸阀等多种形式，多采用蝶阀形式；燃气调速器可以是电子式、液压式或机械式的，燃气调速器驱动燃气节流阀，通过控制燃气流量来控制发动机转速。每缸空气进气支管上装一个空气支管压力表，每缸燃气进气支管上装一个燃气支管压力表，这样为了便于读取各缸空气与燃气进气压力值，在发动机工作时把燃气压力调得比空气压力低，即采用负压进气方式。有时为了结构上的简化，以及具有了丰富的使用经验后，也可以在空气进气总管和燃气进气总管上安装压力表即可凭经验掌握各缸的进气压力，在每缸的燃气进气支管上安装一个手动截止阀，用于调整各缸的燃气压力。在气源与燃气节流阀之间有燃气调压阀，用于稳定调整燃气气源进气压力。
增压型和上述非增压机型的所有装置基本相同，只是原有增压器与燃气调压阀之间用平衡管连通，使燃气调压阀的背压为增压器出口压力。在增压器与空气进气总管之间安装空气节流阀，主要是用于在发动机调试时由人工调节空气进气压力。
工作原理描述装备有上述结构的双燃料发动机，通过一个控制柴油量的调速器(以下简称油调速器)，一个控制燃气量的调速器(以下简称气调速器)，一个油量止退器，三者相互作用可以使发动机完成两种燃料自动转换的功能。三者动作关系如下司机分别操纵两个调速器，使气调速器的设定转速比油调速器的设定转速高一个值，即有一个转速差，发动机的动力输出转速主要是由气调速器来维持。因为有这个转速差，那么油调速器控制的柴油量就会一直停留在预先设置的油量，这个预先设置的油量可以是被油量止退器限制的油量，也可以是比油量止阻退器所限油量略大的油量。当燃气气源压力不足或断绝时，发动机转速就会下降到油调速器起作用的转速，油调速器会驱动高压油泵加油，维持发动机转速稳定。油量止退器用来阻止当发动机转速不稳(如突卸负载转速冲高)时，油调速器无限制地减油，即不允许油调速器减油减到仅够维持正常点火油量以下，必须要保证正常点火所需的油量。油量止退器的作用点与齿条的位置相对应，作用点位置就是引燃油量的位置。一般情况下，把油量止退器作用点设置在空车油时量下的某一位置，而发动机的实际工作油量则通过油调速器来控制，负荷大小由气调速器来控制。
通过采用分缸负压进气，可以防止燃气特别是含H2的燃气，在发动机换气时窜入排气管的现象。因为把每个缸的燃气进气压力调得比空气进气压力低一个值，当进气阀开启时，先吸空气，再吸燃气，使燃气的进气时刻有一个滞后过程，避开了排气阀同时开启的时间；进气阀关闭时，先关燃气，再关空气，也避免了燃气倒灌空气管的问题。至于燃气压力比空气压力低的具体差值，要通过台架试验来确定。
对于增压机型，气门重叠角很大，也是同样的分缸负压进气的方式，只是燃气调压器的背压是增压器出口压力。把燃气的进气压力调得比空气的进气压力低一个值，当然这种负压进气只是相对说法，二者的压力都远大于大气压。采用这种方式同样可以使发动机达到设计的功率，因为虽然是负压进气，但只要设计的燃气进气管有足够的流通截面积，仍然能保证燃气足够的流量。在每缸燃气进气支管上各安装一个单向阀，只允许向气流进气方向流动，不允许气流向反方向流动，可以防止出现意外的空气倒窜入燃气管的现象。
本实用新型具有双燃料发动机的高热效率低排放的共有特点，动力性接近原柴油机，具有独立带工厂生产负载的能力。另外它的燃料自动转换功能和分缸负压进气的特点，结构简单，操作方便；可以使内燃机燃气发电行业产生废气发电，自成电网，节约能源，减少污染的效果。
四
图1为本实用新型非增压机型的方案结构示意图。
图2为本实用新型增压机型的方案结构示意图。
五具体实施方式
为进一步公开本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明以一台国内常见的Z12V190增压柴油机原型为例，标定转速1500r/m。本实用新型的实施方案如图2所示Z12V190柴油机主体(1)，一套燃气总管(10)，其上连接一个燃气节流蝶阀(11)，燃气总管(10)根据原柴油机气缸的布置形式也可分成两排，每排各有六根燃气支管(5)插入空气进气支管(6)中，直到吸气道深处，每个空气支管(6)上有一个压力表(7)；每个燃气支管(5)上有一个压力表(8)，一个手动截止阀(9)；燃气总管(10)前连接燃气调压阀(12)；燃气调压阀(12)通过平衡管(16)与增压器(15)连通；空气进气总管(14)与空气节流阀(17)连接；在柴油调速器(3)的后壳上安装一个油量止退器(2)；在高压油泵(4)的空余一侧安装一套与柴油调速器(3)同样规格的机械全制式燃气调速器(13)；燃气调速器(13)的工作输出端与燃气节流阀(11)连接。
该机型安装完成后，即可调试。司机开车后，空车运行，操纵油调速器(3)把发动机转速调定在全柴油工作转速，一般为1300-1500r/m，调整油量止退器(2)，使其顶端与油调速器(3)的调速杠杆刚刚接触但不受压力时，再把油量止退器(2)向后退一个行程，此时油量止退器(2)对应的齿条位置应是在断油位置与空车油量位置之间，其具体值应通过台架试验或现场试验来确定，油量止退器(2)位置确定后，将其锁紧。打开燃气阀，操纵气调速器(13)，提高气调速器(13)的控制转速，逐渐增加负荷，在全负荷或工作负荷时，把气调速器(13)的转速调定在标定转速或双燃料工作转速。发动机工作过程中负荷增减，都主要由气调速器(13)控制燃气流量来适应。此时的柴油量为空车油量或低于空车油量。若想增加柴油量的比例，如把柴油量增加到空车油量以上，把柴油调速器(3)转速调高一些或把油量止退器(2)调进一些即可。若想减少柴油量的比例，把柴油调速器(3)转速调低一些或把油量止退器(2)向后退一些。双调速系统调好后，该机已经具备了燃料自动转换功能。
在发动机运行过程中，调整空气节流阀(17)，燃气调压阀(12)，使每缸的燃气进气压力比空气进气压力低0.5Pa～50Kpa的范围，检测发动机的运转状况及排放情况，定出一个具体的压力差值。该压力差值就是以后调试发动机的依据；通过燃气负压进气，可解决排气管窜燃气问题。
权利要求1.一种分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机，由一台增压型主机及主机包括的高压油泵和柴油调速器组成，其特征在于在原增压型柴油机每个气缸的空气支管内插入一根燃气支管，燃气支管与燃气总管相连接，燃气总管上安装有燃气调压阀和燃气节流阀，燃气调压阀与增压器之间设有平衡连通管，空气支管与空气总管相连，在柴油调速器上安装一个油量止退器，止退器顶在高压油泵的齿条上，或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上，在主机上安装一个燃气调速器，其转速输入端与发动机转动部分连接，其工作输出端与燃气节流阀相连接。
2.根据权利要求1所述的分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机，其特征在于在燃气进气支管上安装有压力表，在空气进气支管上安装有压力表。
3.一种非增压型分缸负压进双调速柴油——燃气发动机，由一台非增压型主机及其包括的高压油泵，柴油调速器，其特征在于在原非增压型柴油机每个气缸空气支管内插入一根燃气支管，燃气支管与燃气总管相连接，燃气总管上安装有燃气节流阀，在燃气节流阀的前面安装一个燃气调压阀，在燃气节流阀阀柄上通过连杆连接一个燃气调速器，燃气调速器的转速输入端与发动机的转动部分连接；在高压油泵的柴油调速器上安装一个油量止退器，止退器顶在高压油泵的齿条上，或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上。
专利摘要一种增压型分缸负压进气双调速柴油——燃气发动机，由一台增压型主机及主机包括的高压油泵，柴油调速器，其特征在于在增压型原柴油机每个气缸空气支管内插入一根燃气支管，燃气支管与燃气总管相连接，燃气总管上安装有燃气调压阀和燃气节流阀，燃气调压阀与增压器之间设有平衡连通管，空气支管与空气总管相连，在空气总管上增压器的后面设有空气节流阀；在调速器上安装一个油量止退器，止退器可以作用在高压油泵的齿条上，或调速器的调速杠杆上或调速器的飞锤转轴上，隔有一定间距；在主机上安装一个燃气调速器，其转速输入端与发动机转动部分连接，其工作输出端与燃气节流阀相连接，实现分缸负压进气双调速，解决发动机功率小的问题，使其达到同等型号柴油机的动力。
文档编号F02D31/00GK2921317SQ200520085550
公开日2007年7月11日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者张嗣钊 申请人:张嗣钊