[发明专利]一种天然气发动机燃烧组织方法

说明书

本发明的目的在于提供一种多次喷射和预燃室低压供气及柴油微喷引燃的天然气发动机燃烧组织方法，单向供气阀在进气冲程向预燃室喷射天然气；高压天然气喷射阀向缸内多次直接喷射天然气，在不同发动机负荷下缸内形成不同浓度梯度的混合气分层；预燃室位于气缸盖中间，喷油器在压缩上止点附近向预燃室内喷射少量柴油，柴油自燃并引燃预燃室内混合气，高温燃气从预燃室喷出点燃缸内混合气。通过调节单向供气阀内的压力控制预燃室内的天然气浓度；通过调节高压天然气喷射阀的喷射次数和喷射量，实现对缸内混合气浓度梯度的控制；通过调节预燃室柴油喷射量和喷射正时，实现不同工况下天然气发动机可靠点火和高效率、低排放燃烧。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机燃烧控制方法，具体地说是天然气发动机燃烧控制方法。

背景技术

近几年来，随着石油等燃料的枯竭，世界各国都在研究寻找可替代传统燃料的新能源。天然气储量丰富，价格低廉，具有高效清洁的优点，因此受到了世界各国的重视。天然气虽然天然气具有高效清洁，价格低廉的优点，但由于天然气的燃点比汽油、柴油等燃料要高，导致点燃天然气所需的能量较高，火焰传播速度相对较低，从而降低了发动机的燃烧效率，影响发动机的排放性与动力性。

大型天然气发动机都安装有预燃室，大部分通过火花塞点燃预燃室内的天然气形成高温燃气来引燃主燃室内的混合气。但是由于天然气发动机在不同工况下时着火稳定性差以及火焰传播速度慢，因此通过改变缸内天然气的浓度分布是改善天然气燃烧效率的有效手段之一。

为了实现缸内混合气的充分燃烧，提高发动机性能，芬兰Wartsila公司、挪威Trondheim大学等都采用过缸内直喷式天然气发动机，通过将天然气直接喷入气缸形成较浓的混合气分布。这类天然气发动机提高了天然气发动机的热效率，易于实现对稀薄燃烧和燃烧过程的控制，提高动力性。但是高压单次喷射无法实现不同工况下缸内的混合气多梯度的分层燃烧，仍然存在燃烧不充分的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供实现不同工况下天然气发动机可靠点火和高效率、低排放燃烧的一种采用天然气缸内高压多次喷射和预燃室低压供气及柴油微喷引燃的天然气发动机燃烧组织方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种采用天然气缸内高压多次喷射和预燃室低压供气及柴油微喷引燃的天然气发动机燃烧组织方法，其特征是：天然气发动机包括气缸壁、气缸盖，气缸盖位于气缸壁上方，气缸壁里设置活塞，活塞与气缸盖之间为主燃室，进气歧管连通主燃室，进气管与主燃室相通处设置进气阀，气缸盖里分别设置喷油器、高压天然气喷射阀、单向供气阀，预燃室通过连通通道连通主燃室，喷油器安装在预燃室上方，高压天然气喷射阀的喷口位于主燃室上方，单向供气阀出口连通预燃室；

检测天然气发动机工况，根据天然气发动机不同工况，实行不同控制策略：

(1)天然气发动机处于低负荷工况时，高压天然气喷射阀在上止点前60-90℃A向主燃室进行单次天然气喷射，柴油喷射正时在上止点前15-25℃A，单向供气阀的压力调节为5-6bar；

(2)天然气发动机处于中等负荷工况时，高压天然气喷射阀在上止点前60-90℃A向主燃室进行二次等量的天然气喷射，第二次喷射时间为上止点前60℃A，柴油喷射正时在上止点前10-20℃A，单向供气阀的压力调节为6-8bar；

(3)天然气发动机处于高负荷工况时，高压天然气喷射阀在上止点前60-90℃A向主燃室进行三次不等量的天然气喷射，使天然气随着活塞向上运动，在缸内形成距喷气阀由近及远、由浓到稀的小梯度分层混合气，柴油喷射正时在上止点前5-15℃A，单向供气阀的压力调节为8-10bar。