專利名稱：一種高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說(shuō)涉及一種高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其是在柴油發(fā)動(dòng)
機(jī)基礎(chǔ)上改造成點(diǎn)燃式甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其保留了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)高壓縮比的特性，屬內(nèi)燃機(jī)技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)甲醇汽車研發(fā)始于二十世紀(jì)七十年代末，山西省通過(guò)近30年的研發(fā)示范，推
廣甲醇燃料工作已從"試驗(yàn)示范階段"進(jìn)入到"產(chǎn)業(yè)化推廣階段"。從燃料持續(xù)供應(yīng)、燃油經(jīng)
濟(jì)性、安全性、環(huán)保性、輸配系統(tǒng)、技術(shù)可靠性等方面綜合比較，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為煤制甲醇
是極具前途的替代燃料，實(shí)踐也證明，它是最符合中國(guó)國(guó)情、能夠?qū)嵭幸?guī)?；行娲那?br> 潔能源，是我國(guó)能源與汽車工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求和必然趨勢(shì)。
目前，國(guó)內(nèi)外甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)應(yīng)用大部分在中小型汽油機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)完成，而
汽油機(jī)的壓縮比大都在8 11范圍內(nèi)，多數(shù)裝配在轎車及微型、中型客車上，致使以汽油機(jī)
為基礎(chǔ)的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的使用范圍沒(méi)有覆蓋中、重型以上車輛，至今尚無(wú)貨車用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)
產(chǎn)品，不利于甲醇汽車的整體推進(jìn)和發(fā)展。因此，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在高壓縮
比壓燃式柴油機(jī)上使用醇醚替代燃料進(jìn)行了大量的研究，主要有以下幾個(gè)方面 (1)利用熱面助燃法在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)純甲醇?jí)喝既紵?德國(guó)和我國(guó)的某些大學(xué)、美國(guó)底特律柴油機(jī)公司、德國(guó)大眾汽車公司等機(jī)構(gòu)對(duì)此 進(jìn)行了研究，研究中發(fā)現(xiàn)該技術(shù)需要特殊設(shè)計(jì)的電熱塞，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)有合適的壽命。但該 技術(shù)十分復(fù)雜，在現(xiàn)有柴油機(jī)上應(yīng)用難度較大。
(2)甲醇中加入4-5%的著火改善劑直接在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上壓燃燃燒 該技術(shù)由南非及聯(lián)邦德國(guó)在6缸非增壓直嘖柴油機(jī)上試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)也做過(guò)類似試
驗(yàn)，但由于著火改善劑成本太高以及燃料噴射系統(tǒng)磨損等原因，尚未能實(shí)用。
(3)甲醇和柴油的乳化油壓燃燃燒 本技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究較多，由于甲醇和柴油的性質(zhì)相差較大，乳化油不穩(wěn)定等問(wèn)題 未能解決，因此，該技術(shù)只停留在研究水平。
(4)柴油引燃進(jìn)氣吸入甲醇的壓燃技術(shù) 該技術(shù)上世紀(jì)80年代某大學(xué)進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，但由于存在甲醇摻燒替代
率低和甲醇噴射與高壓油泵的泵油控制技術(shù)等問(wèn)題，未能進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。 總之，就目前來(lái)講，利用柴油機(jī)壓燃甲醇燃料的技術(shù)尚不成熟。實(shí)驗(yàn)證明，壓縮比
高時(shí)，甲醇的熱效率好，因此，有必要提供一種由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而形成的高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在原柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火方式即由壓燃 式改為點(diǎn)燃式，實(shí)現(xiàn)了更好地發(fā)揮甲醇燃料特性的高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)是由柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)改裝而成，包括柴油機(jī)缸蓋1、氣缸套、位于氣缸套內(nèi)的活塞、與所述活塞連接的連桿以 及通過(guò)所述連桿與活塞連接的曲軸、進(jìn)氣歧管、飛輪盤以及飛輪殼；其特征在于在柴油噴 油器安裝孔7位置上設(shè)置火花塞安裝孔7#，將火花塞安裝在火花塞安裝孔7#內(nèi)；在所述柴 油機(jī)缸蓋1上設(shè)有甲醇燃料噴油器安裝孔IO，其內(nèi)安裝有甲醇燃料噴油器；在所述進(jìn)氣歧 管上設(shè)置油軌安裝位置，用于安裝油軌；在所述飛輪盤16上設(shè)置正時(shí)信號(hào)孔17 ;在所述飛 輪殼18上設(shè)置曲軸位置傳感器安裝孔19，用于安裝曲軸位置傳感器。 在上述方案中，所述柴油機(jī)缸蓋1上還具有用于側(cè)面安裝進(jìn)氣歧管的螺栓凸臺(tái)4、 多個(gè)缸蓋螺栓孔3以及與所述螺栓凸臺(tái)4相鄰的兩個(gè)螺栓孔3之間還具有一加強(qiáng)筋5，所述 甲醇燃料噴油器安裝孔10設(shè)置在所述加強(qiáng)筋5的大致中間位置。 在上述方案中，所述油軌安裝位置位于進(jìn)氣歧管第一段13上，兩個(gè)或以上油軌安 裝螺孔15位于進(jìn)氣歧管第一段上，且分別在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣彎連接平面14的兩側(cè)。
在所述甲醇燃料噴油器安裝孔10上還設(shè)有定位套12，用以固定噴油器。
在上述方案中，在所述飛輪殼18上還設(shè)有曲軸位置傳感器安裝定位孔20。
采用本發(fā)明的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，可使甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比提高到14 19，甲醇燃料最 低消耗率降低至400 480g/kW *h，提高了熱效率，使甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性 都得到了大大提高，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。


圖1為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的俯視圖；圖2為本發(fā)明對(duì)圖1所示缸蓋改進(jìn)后的缸蓋俯視圖；圖3為圖2所示缸蓋中噴油器安裝位置剖視圖；圖4為圖3所示噴油器安裝位置增加定位套后的示意圖；圖5為圖2所示缸蓋中火花塞安裝孔剖視圖；圖6為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上增加油軌安裝位置的示意圖；圖7為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪盤上增加正時(shí)信號(hào)孔位置示意圖；圖8為圖7中A向視圖的放大圖；圖9為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼上增加曲軸位置傳感器安裝孔位置示意10為圖9中的A向視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 附圖1-10中，1為柴油機(jī)缸蓋；2為氣門安裝孔；3為缸蓋螺栓孔；4為側(cè)面安裝進(jìn) 氣歧管用的螺栓凸臺(tái)；5為缸蓋螺栓孔3之間的一加強(qiáng)筋；6為碗形堵塞孔；7為柴油噴油器 安裝孔；8為搖臂固定孔；9為挺柱孔；7#為火花塞安裝孔；10為改后的噴油器安裝孔；11 為缸蓋進(jìn)氣道；12為噴油器定位套；13為進(jìn)氣歧管第一段；14為進(jìn)氣歧管第一段與進(jìn)氣彎 連接的平面；15為在進(jìn)氣歧管第一段上增加的油軌安裝螺孔；16為飛輪盤；17為飛輪盤上 增加的信號(hào)孔；18為飛輪殼；19為增加的曲軸位置傳感器安裝孔；20為曲軸位置傳感器安
裝定位孔。
圖l示出了原柴油機(jī)缸蓋結(jié)構(gòu)的俯視圖(從缸蓋頂面看)。如圖l所示，噴油器安 裝在柴油噴油器安裝孔7處，缸蓋1通過(guò)多個(gè)缸蓋螺栓孔3固定在缸體(圖中未示出)上。 氣門安裝在氣門安裝孔2中，搖臂通過(guò)搖臂固定孔8來(lái)固定。碗型堵塞孔6是砂型鑄造時(shí) 的出砂口，該碗型堵塞孔6在使用時(shí)用一碗型堵塞(圖中未示出)密封以免泄漏。在兩個(gè) 螺栓孔3之間還具有一加強(qiáng)筋5，該加強(qiáng)筋5附近還有一為側(cè)面安裝進(jìn)氣歧管用的螺栓凸臺(tái) 4。柴油機(jī)燃料為缸內(nèi)直噴式，氣體與燃料在缸內(nèi)混合后通過(guò)活塞上行壓縮而壓燃混合氣。
圖2為本發(fā)明對(duì)圖1所示缸蓋改進(jìn)后的缸蓋俯視圖。改裝后的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油 機(jī)一樣均為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，吸入缸內(nèi)的是空氣與燃料的混合氣，活塞上行壓縮混合氣后由 位于缸內(nèi)的火花塞點(diǎn)燃混合氣。考慮到火花塞優(yōu)化布置和原缸蓋結(jié)構(gòu)，在圖2中兩螺栓孔 3之間的加強(qiáng)筋5的大約中部位置增加一個(gè)甲醇燃料噴油器安裝孔10，甲醇燃料噴油器安 裝孔10與進(jìn)氣道11相通，以使燃料能與氣體混合更均勻；柴油噴油器安裝孔7改為火花塞 安裝孔7#，將火花塞(圖中未示出)安裝在火花塞安裝孔7#內(nèi)。 圖3示出了圖2所示缸蓋中噴油器安裝位置剖視圖；其中，甲醇燃料噴油器安裝在
改后的甲醇燃料噴油器安裝孔10內(nèi)，安裝孔10與缸蓋進(jìn)氣道11相連通。 圖4為圖3所示噴油器安裝位置增加定位套后的示意圖；從圖3可以看出，噴油器
安裝孔相對(duì)氣道有一定的角度，噴油器與安裝孔10為非整圓柱面接觸，故增加一定位套12
以增大其接觸面積并起到固定噴油器的作用。 圖5為圖2所示缸蓋中火花塞安裝孔剖視圖。其中7#為火花塞安裝孔。
圖6為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上增加的油軌安裝位置的示意圖。由于柴油機(jī)上無(wú)油 軌，而點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)均是通過(guò)進(jìn)氣量來(lái)調(diào)節(jié)噴油量，因而在原柴油機(jī)上增加了裝有油壓調(diào) 節(jié)器的油軌(圖中未示出)。為了更好的穩(wěn)固噴油器，而在進(jìn)氣歧管上的適當(dāng)位置增加了 固定油軌的螺紋孔15。附圖標(biāo)記13為進(jìn)氣歧管第一段；14為進(jìn)氣歧管第一段與進(jìn)氣彎連 接的平面。兩個(gè)油軌安裝螺孔15位于進(jìn)氣歧管第一段上，且分別在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣彎連接 平面14的兩側(cè)。兩個(gè)油軌安裝螺孔15之間的距離為A。右側(cè)(圖6的右側(cè))油軌安裝螺 孔15距離進(jìn)氣歧管第一段13側(cè)面的距離為D，而左側(cè)(圖6的左側(cè))油軌安裝螺孔15距 離進(jìn)氣歧管第一段13側(cè)面的距離為B。上述距離B和D是根據(jù)實(shí)際安裝情況及進(jìn)氣歧管 外形來(lái)確定的，可相同，也可不同。油軌安裝螺孔15的數(shù)量至少為兩個(gè)，例如可以是2個(gè)、3 個(gè)或4個(gè)等等。) 圖7為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪盤上增加正時(shí)信號(hào)孔位置示意圖。其中16為飛輪盤。如圖 所示，正時(shí)記號(hào)基準(zhǔn)線也就是第一個(gè)正時(shí)信號(hào)孔的中心線與正時(shí)信號(hào)中心線也就是第二個(gè) 正時(shí)信號(hào)孔中心線之間的夾角為a。，也就是說(shuō)每相鄰兩個(gè)正時(shí)信號(hào)孔之間的夾角為a。。 一般飛輪盤上信號(hào)孔夾角為60孔/齒均布計(jì)算，即360° /60，實(shí)際打孔/齒為相連的58 孔/齒即60孔/齒缺2孔/齒(相連)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控原理，曲軸位置傳感器取信號(hào)位 置為飛輪盤上缺齒位置，根據(jù)活塞缸在上止點(diǎn)時(shí)取信號(hào)計(jì)算得出缺齒的具體角度位置。
圖8為圖7中A向視圖的放大圖；圖中示出了在飛輪盤上增加的正是信號(hào)孔17。
圖9為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼上增加曲軸位置傳感器安裝孔位置示意圖。由于柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，其不存在點(diǎn)火正時(shí)問(wèn)題。而甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，需要控制點(diǎn) 火正時(shí)，而點(diǎn)火正時(shí)是通過(guò)曲軸位置傳感器反饋信號(hào)給電控單元ECU，由電控單元ECU控制 的。而原柴油機(jī)飛輪殼18上無(wú)需安裝曲軸位置傳感器，因此為了適應(yīng)點(diǎn)火正時(shí)的需要，在
5飛輪殼18上增加了曲軸位置傳感器安裝孔19，用于安裝曲軸位置傳感器。同時(shí)為了保證曲 軸位置傳感器的正確安裝，在飛輪殼18上還設(shè)置了曲軸位置傳感器安裝定位孔20。
圖10為圖9中A向視圖。其中示出了曲軸位置傳感器安裝孔19和曲軸位置傳感 器安裝定位孔20。 通過(guò)上述改變，使得壓燃式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)成為了點(diǎn)燃式的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，該甲醇發(fā) 動(dòng)機(jī)的壓縮比可達(dá)到14 19，甲醇燃料最低消耗率降低至400 480g/kW *h。與柴油汽車 相比，甲醇汽車具有低噪音，無(wú)黑煙污染的特點(diǎn)，可以輕松達(dá)到國(guó)III排放限值。與其它甲 醇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。該款大馬力重型甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)， 即符合國(guó)情省情，又符合我國(guó)的替代能源政策，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。 本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù) 方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明直接運(yùn)用于甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的各種研發(fā) 中，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝而成，包括柴油機(jī)缸蓋(1)、氣缸套、位于氣缸套內(nèi)的活塞、與所述活塞連接的連桿以及通過(guò)所述連桿與活塞連接的曲軸、進(jìn)氣歧管、飛輪盤(16)以及飛輪殼(18)；其特征在于在柴油噴油器安裝孔(7)位置上設(shè)置火花塞安裝孔(7#)，將火花塞安裝在火花塞安裝孔(7#)內(nèi)；在所述柴油機(jī)缸蓋(1)上設(shè)有甲醇燃料噴油器安裝孔(10)，其內(nèi)安裝有甲醇燃料噴油器；在所述進(jìn)氣歧管上設(shè)置油軌安裝位置，用于安裝油軌；在所述飛輪盤(16)上設(shè)置正時(shí)信號(hào)孔(17)；在所述飛輪殼(18)上設(shè)置曲軸位置傳感器安裝孔(19)，用于安裝曲軸位置傳感器。
2. 如權(quán)利要求l所述的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述柴油機(jī)缸蓋(1)上還具有用于側(cè) 面安裝進(jìn)氣歧管的螺栓凸臺(tái)(4)、多個(gè)缸蓋螺栓孔(3)以及與所述螺栓凸臺(tái)(4)相鄰的兩個(gè) 螺栓孔(3)之間還具有一加強(qiáng)筋(5)，所述甲醇燃料噴油器安裝孔(10)設(shè)置在所述加強(qiáng)筋 (5)的大致中間位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述油軌安裝位置位于進(jìn)氣歧管第 一段(13)上，兩個(gè)或以上油軌安裝螺孔(15)位于進(jìn)氣歧管第一段上，且分別在進(jìn)氣歧管與 進(jìn)氣彎連接平面(14)的兩側(cè)。
4. 如權(quán)利要求l所述的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述甲醇燃料噴油器安裝孔(10) 上還設(shè)有定位套(12)，用以固定噴油器。
5. 如權(quán)利要求l-4之一所述的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述飛輪殼(18)上還設(shè)有 曲軸位置傳感器安裝定位孔(20)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓縮比的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，其由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝而成，包括缸蓋(1)、進(jìn)氣歧管、飛輪盤以及飛輪殼；在柴油噴油器安裝孔(7)位置上設(shè)置火花塞安裝孔(7#)；在缸蓋的適當(dāng)位置設(shè)有甲醇燃料噴油器安裝孔(10)；在進(jìn)氣歧管上設(shè)有油軌安裝位置；在飛輪盤(16)上設(shè)置正時(shí)信號(hào)孔(17)；在飛輪殼(18)上設(shè)置曲軸位置傳感器安裝孔(19)。采用本發(fā)明，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可提高到14～19，甲醇燃料最低消耗率降低至400～480g/kW·h，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排放。
文檔編號(hào)F02B23/10GK101793191SQ20091025072
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者劉書萍, 崔文青, 張?zhí)烀? 樊宏彪, 韓文杰 申請(qǐng)人:一汽靖燁發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司