基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發動機領域，尤其涉及一種基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統。
【背景技術】
[0002]全球氣候變暖，能源短缺，使天然氣作為一種儲量豐富、高效清潔的燃料受到越來越廣泛的關注。而隨著排放法規的日益嚴格，天然氣發動機高效清潔燃燒技術的開發成為了當今世界天然氣應用技術的焦點之一。
[0003]目前，稀燃被認為是降低天然氣發動機排放的有效措施，然而，由于天然氣燃燒火焰傳播速度遠低于柴油機，特別是過量空氣系數大于1.8時，天然氣的層流火焰傳播速度極為緩慢，極易導致燃燒不穩定。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，采用外加電極電場的方式，利用電場產生的熱效應、電化學效應和離子風效應，拓展了天然氣發動機的稀燃極限，提高了火焰傳播速率，提高了發動機的效率并降低排放，提高了稀燃天然氣發動機的燃燒穩定性。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，包括天然氣供給噴射系統；
[0007]所述天然氣供給噴射系統為發動機提供不同過量空氣系數、混合均勻的天然氣和空氣混合氣；智能點火裝置按照電子控制單元ECU指令點燃氣缸內的混合氣；
[0008]空氣經過氣體循環系統進入天然氣供給噴射系統中的天然氣和空氣混合器中與天然氣混合；
[0009]氣缸套上設有環形電極，所述環形電極與燃燒室壁面形成電場；電場電源在電子控制單元ECU的控制下為環形電極施加合適的電壓，環形電極與燃燒室壁面形成交流電場，提高火焰的傳播速率。
[0010]所述天然氣供給噴射系統包括天然氣罐，所述天然氣罐通過天然氣管道連接緩沖罐，所述緩沖罐的輸出管道上依次設有天然氣減壓穩壓器、天然氣噴射模塊；所述天然氣噴射模塊通過天然氣管道與所述天然氣和空氣混合器連接；
[0011]所述天然氣噴射模塊在電子控制單元ECU的控制下噴射天然氣；
[0012]所述天然氣和空氣混合器通過進氣管連接氣缸的進氣道，所述氣缸的進氣管上設有節氣門；
[0013]所述節氣門在電子控制單元ECU的控制下控制進入氣缸的混合氣量。
[0014]所述智能點火裝置包括智能點火模塊，所述智能點火模塊的輸入端連接電子控制單元ECU的輸出端，所述智能點火模塊的輸出端連接火花塞；智能點火模塊在電子控制單元ECU的控制下為火花塞提供點火信號，以點燃混合氣體。
[0015]所述氣體循環系統包括增壓器，所述增壓器壓氣機的輸出端通過進氣管連接中冷器;
[0016]所述中冷器的輸出端通過進氣管連接天然氣和空氣混合器；
[0017]氣缸的排氣道通過排氣管連接增壓器中渦輪機的進氣口 ；
[0018]所述增壓器中渦輪機的出氣口設有排氣氧傳感器，所述排氣氧傳感器連接電子控制單元E⑶的輸入端。
[0019]所述節氣門之后、氣缸進氣道之前的進氣管內設有進氣溫度、壓力傳感器，所述進氣溫度、壓力傳感器連接電子控制單元ECU的輸入端。
[0020]所述氣缸內設有轉速傳感器，所述轉速傳感器連接電子控制單元ECU的輸入端。
[0021]所述電場電源為交流電源，交流電源控制模塊在電子控制單元ECU的控制下控制交流電源輸出電壓、頻率能變的交流電。
[0022]所述環形電極為平板型，安裝于高于活塞上止點處的氣缸套上，外環直徑小于氣缸套內徑，避免與氣缸套內壁接觸，內環直徑根據發動機結構參數確定，環形電極底部在發動機整個運行過程中與活塞始終無接觸。環形電極要保證環形面積不過于大，以免影響發動機氣流運動，環形電極的厚度應在保證可靠性和使用需要的前提下盡量薄。
[0023]所述環形電極設有兩處突出的固定位置，兩處突出的固定位置經絕緣套包裹后穿過氣缸套固定于發動機機體；所述環形電極的兩處固定位置同時也是電壓的施加位置，通過導線與電場電源相連。
[0024]適當的外加電場可以提高火焰的傳播速率，而外加電場過弱會降低本措施的有效性，外加電場過強會使燃燒不穩定，甚至導致火焰熄滅，并且電場電壓和頻率的適用范圍隨運行工況的改變而改變，因此所施加的交流電壓和頻率應在一定范圍內靈活調節，發動機的工況變化時，根據預先標定好的MAP圖，電子控制單元E⑶通過控制交流電源控制模塊控制電場電源的電壓和頻率大小，基本規律是隨著過量空氣系數的增大，所加電壓值增大，電壓頻率增大，低速低負荷工況要比高速高負荷工況應用更高的電壓及更高的頻率。
[0025]本實用新型的有益效果:
[0026]通過環形電極與燃燒室壁面形成電場，采用外加電極電場的方式，利用電場產生的熱效應、電化學效應和離子風效應，拓展天然氣發動機的稀燃極限，提高了火焰傳播速率，提高了發動機的效率并降低了排放，提高了稀燃天然氣發動機的燃燒穩定性。
【附圖說明】
[0027]圖1示出了根據本實用新型的一個實施方式的示意圖；
[0028]圖2示出了根據本實用新型的一個實施方式的外加電場布置結構圖；
[0029]圖3示出了根據本實用新型的一個實施方式的控制方法邏輯流程圖；
[0030]其中101.天然氣罐，102.緩沖罐，103.天然氣減壓穩壓器，104.天然氣噴射模塊，105.天然氣和空氣混合器，106.節氣門，107.進氣溫度、壓力傳感器，108.智能點火模塊，109.火花塞，110.環形電極，111.轉速傳感器，112.排氣氧傳感器，113.增壓器，114.交流電源控制模塊，115.交流電源，116.中冷器，117.電子控制單元E⑶，201.發動機機體，202.氣缸套，203.絕緣套。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0032]如圖1所示，基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，包括天然氣供給噴射系統；
[0033]天然氣供給噴射系統為發動機提供不同過量空氣系數、混合均勻的天然氣和空氣混合氣；智能點火裝置按照電子控制單元ECU 117指令點燃氣缸內的混合氣；空氣經過氣體循環系統進入天然氣供給噴射系統中的天然氣和空氣混合器105中與天然氣混合；氣缸套202上設有環形電極110，環形電極110與燃燒室壁面形成電場；電場電源在電子控制單元ECU 117的控制下為環形電極110施加合適的電壓，環形電極110與燃燒室壁面形成交流電場，提高火焰的傳播速率。
[0034]天然氣供給噴射系統包括天然氣罐101，天然氣罐101通過輸氣管道連接緩沖罐102，緩沖罐102的輸出管道上依次設有天然氣減壓穩壓器103、天然氣噴射模塊104 ;天然氣噴射模塊104通過天然氣管道與天然氣和空氣混合器105連接；
[0035]天然氣噴射模塊104在電子控制單元ECU117的控制下噴射天然氣；
[0036]天然氣和空氣混合器105通過進氣管連接氣缸的進氣道，氣缸的進氣管上設有節氣門106 ;節氣門106在電子控制單元E⑶117的控制下控制進入氣缸的混合氣量。
[0037]智能點火裝置包括智能點火模塊108，智能點火模塊108的輸入端連接電子控制單元ECU117的輸出端，智能點火模塊108的輸出端連接火花塞109 ;智能點火模塊108在電子控制單元ECU117的控制下為火花塞109提供點火信號，以點燃混合氣體。
[0038]氣體循環系統包括增壓器113，增壓器113壓氣機C的輸出端通過進氣管連接中冷器 116 ；
[0039]中冷器116的輸出端通過進氣管連接天然氣和空氣混合器105 ；
[0040]氣缸的出氣口通過進氣管連接增壓器113中渦輪機T的進氣口 ；
[0041]增壓器113中渦輪機T的出氣口設有排氣氧傳感器112，排氣氧傳感器112連接電子控制單元E⑶117的輸入端。
[0042]節氣門106之后、氣缸進氣道之前的進氣管內設有進氣溫度、壓力傳感器107，進氣溫度、壓力傳感器107連接電子控制單元E⑶117的輸入端。
[0043]氣缸內設有轉速傳感器111，轉速傳感器111連接電子控制單元E⑶117的輸入端。
[0044]電場電源為交流電源115，交流電源控制模塊114在電子控制單元ECU117的控制下控制交流電源115輸出電壓、頻率能變的交流電。
[0045]環形電極110為平板型，安裝于高于活塞上止點處的氣缸套202上，外環直徑小于氣缸套202內徑，避免與氣缸套202內壁接觸，環形電極110底部在發動機整個運行過程中與活塞始終無接觸。環形