[发明专利]一种采用主副喷油器和歧管多次喷射的双燃料发动机燃烧组织方法

说明书

本发明属于内燃机燃烧技术领域，具体涉及一种采用主副喷油器和歧管多次喷射的双燃料发动机及其燃烧组织方法。双燃料发动机包括活塞，气缸套，气缸盖，主、副喷油器，歧管低压燃气喷射装置等；主喷油器安装在气缸盖中心，改变其喷油脉宽可控制低负荷时柴油喷射比例；副喷油器倾斜安装在气缸盖上，在中高负荷时微喷柴油，在上止点附近柴油自燃后引燃天然气；歧管低压燃气喷射阀安装在每缸进气歧管上，中高负荷时，控制低压喷气阀的喷射次数和正时，使缸内形成合理的混合气浓度分布。本发明通过柴油引燃保证不同工况下点火稳定性，不同工况下采用不同的油气喷射策略，使缸内实现油气合理分布以达到良好的燃烧效果，从而提升发动机的经济性和排放性。

技术领域

本发明属于内燃机燃烧技术领域，具体涉及一种采用主副喷油器和歧管多次喷射的双燃料发动机及其燃烧组织方法。

背景技术

柴油/天然气双燃料发动机可以运行两种燃料模式，经济性高，改装费用一般比直接使用气体燃料发动机的成本低。同时，双燃料最大的优点在于可同时降低NOx和PM排放，在传统的柴油机中这是很难实现的。相关试验表明，双燃料发动机NOx排放低于柴油机水平，在中低负荷可减少50％左右，同时双燃料发动机的颗粒物排放可比柴油机降低近70％，效果比较显著。

另一方面，双燃料发动机热效率虽然高于火花点燃式发动机，但低于柴油机。与火花点火式发动机相比，柴油自燃易于实现多点着火，混合气燃烧较为迅速，天然气允许在较大压缩比条件下工作，可提高发动机的热效率。但是，由于气道喷射天然气，发动机充气效率降低，因此双燃料发动机的热效率在总体上低于柴油机水平，而在大负荷时基本与柴油机相当。双燃料发动机的天然气替代率会影响缸内燃烧状况，尤其在中低负荷时，较高的天然气替代率将导致燃烧恶化，甚至出现发动机失火、循环变动加剧等现象。同时和火花塞点燃式天然气发动机相比，由于柴油作为着火源在燃烧室内分布范围广泛，因此天然气着火能量增加，提高了天然气的着火稳定性和燃烧速率进而提高了发动机的动力性和热效率。

在改进双燃料发动机喷油方式方面，有的专利通过设置预设值来调节喷油量如CN105020073A，该专利在控制系统中通过预设喷油量和喷油正时，实现不同负荷下降低排放、改善燃烧的目的；有的专利对双燃料发动机可能采取的燃料喷射方式进行概述如CN106870186A，该专利通过不同燃料喷射方式的组合来实现不同的燃烧方式。在改善燃烧系统方面，有的专利通过主副喷嘴喷射不同辛烷值的燃料来实现均质预混压燃如CN102996223A，该专利提供了一种柴油机预混合燃烧系统，可保证较高的热效率；有的专利对包含可切换式喷油器的燃烧系统进行了研究如CN204402678U，该专利所涉及的燃烧系统包括多套燃料供给装置，通过可切换式喷油器和相应的控制系统改变工作模式，以实现不同工况下燃烧模式的切换。而这些专利均未考虑何种工况下使用哪种燃烧模式、如何在主燃室内组织混合气形成和高效低排放燃烧，以及未提出如何改善气体模式下发动机稳定点火等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有较好动力性、经济性和排放性的采用主副喷油器和歧管多次喷射的双燃料发动机。

一种采用主副喷油器和歧管多次喷射的双燃料发动机，包括活塞、气缸套、气缸盖、副喷油器、主喷油器、进气阀、歧管低压燃气喷射装置、进气道、燃烧室；燃烧室由活塞上表面、气缸套周壁以及气缸盖下表面组成；主副喷油器安装在气缸盖内，主喷油器位于气缸盖中心，其轴线与气缸轴线重合，副喷油器安装在气缸盖右侧，轴线与气缸盖下表面所成角度为30-70°；歧管低压燃气喷射阀安装在每缸进气歧管上，进气冲程排气阀关闭至进气阀关闭期间向缸内供气。

所述主喷油器为多孔大流量喷油器，副喷油器为小流量喷油器，两个喷油器相互独立工作，副喷油器的最大流量只有主喷油器的最大流量的1-5％。

所述主喷油器喷孔数目为6-8个，副喷油器的多个喷孔在喷嘴的一侧布置，喷出多个油束。

所述燃烧室采用半球形结构。