一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机
阅读：206发布：2020-08-01
专利汇可以提供一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种叉车柴油 发动机 改装的燃气发动机，包括 柴油发动机 、柴油发动机 活塞 、柴油发动机缸盖、 火花塞 和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气 燃料 供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖上加工有 螺纹 型 喷油器 孔，所述火花塞和点火线圈安装在所述的柴油发动机缸盖的螺纹型喷油器孔内。，下面是一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机专利的具体信息内容。
1.一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖上加工有螺纹型喷油器孔，所述火花塞和点火线圈安装在所述的柴油发动机缸盖的螺纹型喷油器孔内。
2.如权利要求1所述的一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，其特征在于，所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
3.如权利要求1或2所述的一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机其特征在于，还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
4.一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖有钻孔，在非整体式柴油机的缸盖钻孔中嵌入具有螺纹的铜套，所述火花塞和点火线圈安装在所述具有螺纹的铜套内。
5.如权利要求4所述的一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，其特征在于，所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
6.如权利要求4或5所述的一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，其特征在于，还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机
技术领域
背景技术
[0002] 目前，普遍认识是柴油机为压燃技术，燃气机是点燃技术，两种产品的应用技术为完全不可替换的。而本发明解决了这些柴油机高排放企业的一种出路，将该柴油发动机变更为实际可控制的电子控制式燃气机，进一步的是可以实现双燃料发动机的研发及推广(汽油与LPG、汽油与CNG、汽油与LNG等等)，特别适宜那些老旧机型的国营企业、农用、工程机械用柴油发动机公司产品升级改造，具有极其重要的商业价值。同时，根据英国石油公司(British Petroleum)公司1999年的统计数据，全世界现已探明的天然气储量大约为145万亿M3，或者说为1366亿吨当量石油。就热能上说，天然气储备接近于石油储备(石油储备为1410亿吨)。根据2000年世界天然气和石油的需求状况，天然气还够用63年，石油还够用41年。因此，天然气在全球能源储备上的重要作用不言而喻。如果近几十年能把天然气用作汽车燃料，就会极大地拓宽稳定的汽车动力能源的来源，以防止液态燃料的不足。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机。
[0004] 一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖上加工有螺纹型喷油器孔，所述火花塞和点火线圈安装在所述的柴油发动机缸盖的螺纹型喷油器孔内。
[0005] 优选的是，所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
[0006] 优选的是，还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
[0007] 根据本实用新型的另一方案，还提供了一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机：
[0008] 一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖有钻孔，在非整体式柴油机的缸盖钻孔中嵌入具有螺纹的铜套，所述火花塞和点火线圈安装在所述具有螺纹的铜套内。
[0009] 优选的是，所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
[0010] 优选的是，还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
[0011] 本实用新型打破了现有技术形态下，柴油机与燃气机不可变通的传统理论，同时在柴油荒的背景下，工程叉车的柴油改气的尤为重要，也是切实可行的，例如：叉车行业的柴油机变更为燃气发动机，则一台柴油机销售给叉车主机厂的价格是6800RMB左右，而一套国四方案的柴油排放控制技术的产品售价在20000RMB以上，基本是柴油机本体的3倍，严重的影响低排放柴油机的销售；柴油机改燃气机的技术花费在柴油机企业来说花费不大，总体增加成本依据排放要求而定。如果是实现柴油改燃气机，国二排放要求，对他们来说，增加成本在7000RMB左右。
[0012] 因此，与现有技术相比的优点如下：
[0013] 1、符合国家的节能减排政策，降低碳颗粒物的排放，对环保有利；2、与其他柴油控制技术相比较，燃气电喷的花费不高和技术简单可行；3、动力大：采用柴油机改造技术而成的燃气机发动机，动力和扭矩秉承了柴油机的特性，发动机改造后动力性不低于同型的柴油机，更适合需求大动力的用户；4、寿命长：有利于改善发动机的润滑状况。因燃烧时极少积碳，润滑状态好可延长发动机的使用寿命一倍以上，同时也使机油的使用时间延长，降低发动机的维护费用；5、噪音低：由于压缩比降低，不易发生爆震现象，能明显降低柴油发动机的噪声；6、柴油荒：能够彻底解决柴油荒的问题，使叉车这种物流设备更好不受约束的为中国物流界使用。附图说明
[0014] 图1为一种柴油叉车发动机的侧面图；
[0015] 图2为图1所示的柴油叉车发动机改造后的燃气叉车发动机的侧面图，显示了发动机本体的改型设计部分；
[0016] 图3为图1所示的柴油叉车发动机改造后的燃气叉车发动机的侧面图，显示了发动机电子控制系统的组成部分；
[0017] 图4为柴油缸盖基础上改型加装火花塞的燃气机缸盖示意图
[0018] 图5为原柴油机活塞的剖视图；
[0019] 图6为根据本实用新型的一种实施方式的柴油机活塞改造后形成的的燃气机活塞的剖视图。
[0020] 图中编号说明：
[0021] 气缸盖体1，火花塞孔2，原柴油活塞3，柴油缸盖4，柴油高压喷嘴5，柴油高压燃油泵6，柴油机(改造后的燃气机)7，燃气系统(预混合方式)8，燃气活塞9，燃气缸盖10，柴油高压燃油泵堵头11，发动机电脑12，电子油门13(将拉索控制变更为CAN总线布置的信号源)，发动机线束14，燃气点火用火花塞15，另一个电子油门(控制发动机转速和气门开度)16，水温感应塞17，转速传感器18、信号盘19、高压线20。
具体实施方式
[0023] 本实用新型提供了一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖上加工有螺纹型喷油器孔，所述火花塞和点火线圈安装在所述的柴油发动机缸盖的螺纹型喷油器孔内。
[0024] 对柴油机的供给系统进行改造，移除原柴油供给系统，加装一套燃气燃料供给系统；在柴油机的活塞中央开孔，即沿活塞杆方向从活塞头开始铣削孔，一直铣削至活塞杆的远离活塞头的一端附近为止，最终在柴油机的活塞中央形成纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为U型或直口碗型；对柴油机的缸盖进行改造，将柴油机的缸盖上的喷油器孔进行扩孔，扩孔后加工出螺纹以形成为火花塞孔，在火花塞孔中安装火花塞和点火线圈；
[0025] 其中，所述柴油机的活塞中央形成的非贯通孔的容积满足以下条件：最终非贯通孔的容积和原柴油机的燃烧室容积之和为改造出的燃气发动机的燃烧室容积，原柴油机的气缸总容积与改造出的燃气发动机的燃烧室容积之比应当满足燃气发动机的压缩比范围，即已知原柴油机参数：
[0026] 缸径D 活塞行程l 压缩比ε
[0027] 1.原柴油机，活塞到下止点时，单个气缸燃烧室容积为V1
[0028] 活塞到上止点时，单个气缸燃烧室容积为V2
[0029]
[0030]
[0031] 则
[0032] 2.活塞改型后，新压缩比为ε’(压缩比变小)
[0033] 活塞到下止点时，单个气缸燃烧室容积为V1’
[0034] 活塞到下止点时，单个气缸燃烧室容积为V2’
[0035]
[0036]
[0037] 则
[0038] 则活塞燃烧坑容积变化为：
[0039]
[0040] 3.测量原柴油机活塞燃烧坑容积为V0
[0041] 则新活塞燃烧坑体积应为：V0’V0+ΔV。
[0042] 如图1所示，图1为一种柴油叉车发动机的侧面图。在图1中，柴油机7的柴油活塞3的活塞顶部为ω型、浅盆型、球型、u型下凹，柴油缸盖4设置在气缸本体的上方，柴油高压喷嘴5设置在柴油缸盖4上，而柴油高压燃油泵6设置在气缸体内，是柴油供给系统的重要组成部分。
[0043] 如图2所示，图2为图1所示的柴油叉车发动机改造后的燃气叉车发动机的侧面图，显示了发动机本体的改型设计部分。在图2中，柴油机(改造后的燃气机)7的汽缸盖中安装有燃气燃料供给系统(预混合方式)8，也就是燃气点火系统；柴油机缸盖4去除油嘴变更为火花塞孔，从而改造出的燃气机缸盖10；燃气机活塞9是在原柴油机活塞3的基础上改造的，具体而言就是将原柴油机活塞顶部加大下凹深度，将原来柴油机的ω型、浅盆型、球型等均变更为直口碗型或者U型；去除柴油高压燃油泵6。
[0044] 如图3所示，图3为图1所示的柴油叉车发动机改造后的燃气叉车发动机的侧面图，显示了燃气发动机电子控制系统的组成部分。图3中的发动机电脑12用于控制发动机的电子系统，并且与电子油门13相连，电子油门13将拉索控制变更为CAN总线布置的信号源。发动机线束14将各个部件连接起来。燃气点火用火花塞15设置在气缸盖上。另一个电子油门(控制发动机转速和气门开度)16用于控制发动机转速和气门开度；水温感应塞17用于进行测量。电子控制系统中还包括转速传感器18、信号盘19和高压线20。
[0045] 所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
[0046] 还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
[0047] 根据本实用新型的另一方案，还提供了一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机：
[0048] 一种叉车柴油发动机改装的燃气发动机，包括柴油发动机、柴油发动机活塞、柴油发动机缸盖、火花塞和点火线圈，其特征在于，还包括一套燃气燃料供给系统，所述的柴油发动机活塞中央有纵向非贯通孔，其中所述非贯通孔的形状为直口碗型或U型；所述的柴油发动机缸盖有钻孔，在非整体式柴油机的缸盖钻孔中嵌入具有螺纹的铜套，所述火花塞和点火线圈安装在所述具有螺纹的铜套内。
[0049] 优选的是，所述的燃气燃料供给系统中包括比例式混合器或燃气喷轨。
[0050] 优选的是，还包括加装的单独一套电控的燃气点火系统，所述电控的燃气点火系统中包括带有车载自动诊断系统OBD功能的汽车专用单片机ECU；所述电控的燃气点火系统安装在原柴油机缸盖内，并且移除原柴油供给系统，包括移除原柴油机的柴油高压燃油泵。
[0051] 对柴油机的缸盖进行改造，在柴油机的缸盖钻孔，在非整体式柴油机中的缸盖钻孔中嵌入具有螺纹的铜套，以形成为火花塞孔，在火花塞孔中安装火花塞和点火线圈；如图4所示，气缸盖体1上加装了火花塞孔2。
[0052] 其中，所述柴油机的活塞中央形成的非贯通孔的容积满足以下条件：最终非贯通孔的容积和原柴油机的燃烧室容积之和为改造出的燃气发动机的燃烧室容积，原柴油机的气缸总容积与改造出的燃气发动机的燃烧室容积之比应当满足燃气发动机的压缩比范围。
[0053] 对柴油机活塞的改造如图5和图6所示，图5为原柴油机活塞的剖视图；图6为根据本实用新型的一种实施方式的柴油机活塞改造后形成的的燃气机活塞的剖视图。
[0054] 本实用新型产品的结构，由3大部分组成：机体改造部分；燃气共轨系统；电控及点火系统。将柴油发动机本体做修改，将火花塞取代安装在原柴油喷嘴位置，并更改活塞、降低压缩比，更加适宜燃气工作；然后，加装一套燃气供给系统；最后，需要一套电控ECU的点火及控制策略系统。这样，一台柴油机就变更为了一台先进的电喷燃气机。
[0056] 因此，针对柴油机的结构原理按照燃气发动机的需求进行重塑，这就是柴油改气方案的实施原理，电控系统的控制系统原理电路图见图四。
[0057] 具体实施设计改型的方案和工艺步奏如下：
[0058] 柴油机改造为电喷燃气机，它的具体结构方案的设计改动包括改型设计原柴油缸盖为燃气缸盖(参见图四)、变动柴油活塞(缸盖底面是平的，活塞顶部下凹(ω型、浅盆型、球型、u型))为燃气活塞(参见图五)；同时增加燃气供给系统、ECU电控系统、火花塞、高压线、点火线圈等。
[0059] 具体实施如下：移除原柴油机活塞，变更为燃气机活塞，目的是降低压缩比，更加适宜燃气工作。柴油的压缩比是16～24，但燃气一般只有7～13，所以压缩比必须下降。但柴油机的燃烧室与燃气极大不同，为了实现燃烧室体积增大的目的，只有在原柴油活塞的基础上挖削成为直口碗型或者U型。燃气活塞的设计匹配原则是：实现更快和更充分的燃烧、缩短火焰传播距离以降低爆震倾向。
[0060] 压缩比的设计是所有硬体设计中最为重要的，一般的方案是依据燃气的性质：LPG、CNG、沼气的不同，初步设计一个基准，然后围绕基准值设计多组甚至十几组压缩比，依次在发动机测功机上检验，同种条件下，最高动力、最低排温的压缩比确定为裸机的最后配置。
[0061] 移除原柴油机缸盖，变更安装有火花塞的燃气缸盖，火花塞一般装在原柴油喷嘴位置，目的是可以电子点火。一般做法是利用原柴油缸盖，将原喷油器孔通过扩孔、加工螺纹改为火花塞孔，安装火花塞及点火线圈；如果喷油器嘴不是一体式结构的，需要设计在缸盖上镶铜套结构，安装燃气火花塞，这样就变更为点燃式构造。如果是一体式结构的就直接加工安装螺纹。
[0062] 移除原柴油供给系统的同时加装一套燃气系统，包括用于精确调整燃料的比例式混合器或者燃气喷轨。
[0063] 单独加装一套电喷的燃气点火系统，包括带有OBD功能的ECU，用于发动机的机内燃气喷射量的控制和控制尾气排放。
[0064] 更换机油，放掉原先的柴机油，更换为燃气专用机油。
[0065] 最后，针对性的做好各项发动机台架整机性能的ECU电脑标定，程序步奏如下：
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