一种具有内直喷结构的甲醇发动机及其控制方法与流程

本技术涉及甲醇发动机领域，特别涉及一种具有内直喷结构的甲醇发动机及其控制方法。

背景技术：

1、甲醇发动机是一种燃用甲醇替代燃料的发动机，相较于燃油发动机(汽油发动机、柴油发动机)来说，其在经济性和排放性上均具有较为显著的优点，因此甲醇发动机被广泛应用于矿用、商用机械设备上，来提供动力输出。

2、现有技术中的甲醇发动机在使用过程中，其燃料供给系统通常设置在进气管道内，将用于甲醇燃料喷射的喷嘴安装在进气管道内，在进气过程中完成对燃料的雾化喷射，使得甲醇燃料在进气管道内就与进气气流发生混合，一同进入至气缸内进行点燃做功，由于进气管道与气缸内还具有一定的距离，采用该方式进行燃料供给，使得预先喷入的燃料在进气管道内混合输送时会产生一定的损耗，一方面导致燃料浪费，另一方面会导致燃料混合不够充分均匀，影响燃料被点燃后的做功效率。

3、为此，提出一种具有内直喷结构的甲醇发动机及其控制方法来解决上述现有技术中存在的一些问题，以提升甲醇发动机燃料利用率以及做功效率。

技术实现思路

1、本技术目的在于提升甲醇发动机燃料利用率以及做功效率，相比现有技术提供一种具有内直喷结构的甲醇发动机及其控制方法，包括气缸体和发动机控制器，气缸体的内部上方开设有竖直设置的气缸，气缸体的内部下方开设有与气缸相连通的曲轴箱，气缸的内部滑动安装有活塞，且活塞的下端转动连接有连杆，曲轴箱的内部转动安装有横向设置的曲轴，连杆的下端延伸至曲轴箱内部，并转动连接在曲轴上；

2、气缸体的顶部固定安装有覆盖在气缸上方的气缸盖，且气缸盖的内部开设有与气缸相连通的进气门和排气门，进气门和排气门的内部均滑动安装有气门，气缸盖上还安装有延伸至气缸内部的火花塞和喷嘴，气门的上端安装有用于控制其上下移动的凸轮机构，气缸体的外侧固定安装有主油泵，且主油泵的出油口与喷嘴相连通，主油泵的进油口上连通有供油管。

3、通过将气门直接安装在气缸的内部，可以在气缸的内部直接进行甲醇燃料的雾化喷射，有利于避免甲醇燃料在进气管中喷射带来的损耗，并且在气缸内直接进行喷射，配合进气以及压缩形成中气流扰动带来的混合，可以更加直接地提升甲醇燃料与气体混合均匀性，进而在一定程度上提升了甲醇燃料燃烧效率，有利于降低甲醇发动机启用过程中对燃料损耗，燃料燃烧充分，且有效提升其做功效率，更加经济环保。

4、进一步，进气门和排气门均设置有两个，两个进气门和两个排气门分别对称开设在气缸盖的内部左右两侧。

5、进一步，喷嘴同样设置有两个，两个喷嘴分别安装在对称设置的两个进气门中间位置，以及对称设置的两个排气门中间位置，火花塞安装在气缸盖内部中间位置处，并与气缸的顶部圆心相对应。

6、进一步，喷嘴的下端设置为偏向气缸顶部圆心倾斜的结构。

7、进一步，活塞的顶部开设有与多个气门对应设置的凹槽，且凹槽的底部设置与其对应方向上气门底部相平行，气门的底部设置有向上凹陷的弧形槽口。

8、可选的，还包括固定覆盖在气缸盖顶部的顶盖，气缸盖的顶部一侧开设有与两个进气门相连通的进气腔，气缸盖的顶部另一侧开设有与两个排气门相连通的排气腔，顶盖的顶部固定安装有进气管和排气管，且进气管和排气管分别连通至进气腔和排气腔内部，进气管和排气管向同一侧方向延伸，并呈螺旋型结构相互缠绕。

9、进一步，进气管和排气管的外端壁上共同固定有多个并排设置的导热盘。

10、可选的，两个喷嘴之间固定连通有位于顶盖顶部的预热油管，且预热油管的中间位置连通有t型管，顶盖的顶部还固定安装有与主油泵对称设置的辅助油泵，t型管的另外两端分别与主油泵的出油口以及辅助油泵的进油口相连通，且连通处均安装有单向阀，辅助油泵的出油口连通有暂存箱，暂存箱的底部与供油管相连通，且连通处同样安装有单向阀。

11、进一步，供油管的外侧固定包裹有位于主油泵和暂存箱之间的防护套，且防护套的内部安装有电加热丝，供油管位于防护套内部一段的内端壁上环绕固定有多个竖直设置的金属片a，预热油管的外端壁上安装有多个并排固定在顶盖顶部的金属片b。

12、一种具有内直喷结构的甲醇发动机的控制方法，当该甲醇发动机处于进气行程时，发动机控制器计算出单次燃烧所需的甲醇量，计为单位燃料量，凸轮机构控制进气门内的气门向下移动，使得进气门开启，同步的活塞位于气缸内部自上向下移动进行吸气操作，活塞自气缸内上止点移动至总行程1/2处时，发动机控制器控制主油泵通电启动，通过喷嘴将50％单位燃料量的甲醇以雾化的形式喷入至气缸内，喷入的甲醇通过发动机缸体内温度先行预热，在活塞自总行程1/2处移动至气缸内下止点位置时，发动机控制器控制主油泵将剩余50％单位燃料量的甲醇再次以雾化的形式喷入气缸内，形成甲醇燃料的二次喷入混合。

13、相比于现有技术，本技术的优点在于：

14、(1)本技术通过将气门直接安装在气缸的内部，可以在气缸的内部直接进行甲醇燃料的雾化喷射，有利于避免甲醇燃料在进气管中喷射带来的损耗，并且在气缸内直接进行喷射，配合进气以及压缩形成中气流扰动带来的混合，可以更加直接地提升甲醇燃料与气体混合均匀性，进而在一定程度上提升了甲醇燃料燃烧效率，有利于降低甲醇发动机启用过程中对燃料损耗，燃料燃烧充分，且有效提升其做功效率，更加经济环保。

15、(2)通过设置有两个进气门和两个排气门，可以有效提升单个气缸启用过程中内部进气效率以及废气排放效率，在一定程度上提升了该甲醇发动机运行过程中的稳定高效性。

16、(3)通过将两个喷嘴延伸至气缸的内部，可以在气缸的内部两侧同时进行甲醇燃料的雾化喷射操作，有利于提升燃料喷射均匀性，进一步提升燃料在气缸内混合的均匀充分性，更加有效地提升气缸内燃料燃烧效率，通过将火花塞设置在中间位置处，可以自中间位置进行燃料点火操作，燃点居中，有利于保障活塞被推动做功平顺性，有利于降低爆震概率。

17、(4)通过将喷嘴的下端设置为偏向气缸圆形位置倾斜结构，可以更加有效地提升雾化燃料喷出后的集中性，有利于进一步提升燃料混合均匀性，以及被点燃后的燃烧均匀性。

18、(5)通过将凹槽开设在活塞的顶部，并将弧形槽口开设在气门的底部，可以改变压缩形成中气流被推动方向，进而有效提升甲醇燃料与进气混合的效果，同时凹槽的存在可以为气门的活动提供一定空间，改善燃烧室内容积，进而有效提升该甲醇发动机的做功效率。

19、(6)通过将进气管和排气管呈螺旋型结构进行相互交缠，可以通过排放的高温废气对进气进行预先加热操作，提高进气温度，进而有效提升气缸内燃烧效率。

20、(7)通过将多个并排设置的导热盘固定安装在进气管和排气管的外端壁之间，在一定程度上提升了进气管和排气管之间的结构连接强度，同时还可以有效增强进气管和排气管之间的热传导面积，有利于提升高热尾气对进气预加热的效率。

21、(8)通过将辅助油泵的进油口与t型管的一端连通，使得该甲醇发动机在启动前，可以通过辅助油泵将喷嘴、预热油管以及t型管内残存的燃料进行抽除，避免残余燃料数量计量不准对该装置启动时单次燃料喷射量的计算造成干扰，有利于提升该发动机燃料喷射量的控制精准性。

22、(9)通过将安装有电加热丝的防护套包裹在供油管的外侧，可以在该装置启动时的燃料喷射时对燃料进行预加热，提升燃料初始温度，提升其燃烧效率，同时，通过设置有金属片b用于传递气缸内燃料燃烧时产生的热量，有利于在发动机正常运行过程中关闭电加热丝，既可以实现对燃料的预加热，还可以节约能源。

23、(10)通过在活塞由上止点移动至其总行程1/2处时进行首次燃料喷射，并在活塞移动至下止点位置时进行二次燃料喷射，分次喷射形成单位燃料的喷射，可以借助气缸内进气气流的扰动增强两次燃料喷射的混合效果，进而进一步提升燃料与进气混合的均匀充分性，有利于提升燃料在气缸内燃烧的效率。