[发明专利]一种天然气发动机燃烧系统及控制方法

说明书

本发明的目的在于提供一种天然气发动机燃烧系统及控制方法，包括发动机、储气罐，所述发动机包括气缸盖、气缸、活塞，气缸盖、气缸以及活塞之间形成浴盆型燃烧室，气缸盖里设置进气道、排气道、火花塞、高压燃气喷射阀，进气道里安装进气阀，排气道里安装排气阀，储气罐通过气体加压装置连接第一气轨，储气罐通过调压器连接第二气轨，第一气轨连接高压燃气喷射阀，第二气轨连接喷气阀组，喷气阀组的出气通道的出口位于进气道里。本发明在稀燃燃烧方式时，通过控制喷气阀组的喷射级数、喷射定时和喷射脉宽以及高压燃气喷射阀喷射定时和喷射脉宽，能够实现缸内可燃混合气浓度分层，提高点火的稳定性，扩展稀燃天然气发动机的潜力。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机系统及控制方法，具体地说是天然气发动机及其控制方法。

背景技术

天然气是一种清洁、高效的优质能源，天然气发动机可以达到较高的热效率和较低的NOX排放。目前天然气发动机燃气供给方式可分为缸外进气和缸内进气两类，缸外进气方式包括总管进气和歧管进气。由于总管进气式天然气发动机的天然气与空气是在总管内混合形成一定配比的可燃混合气，再进入各个气缸进行燃烧做功，使得进气总管始终存在混合气，一旦出现火源，存在发生爆炸的危险；同时，由于总管进气会出现各缸进气不均匀性，使得此类发动机无法精确控制各缸的空燃比。歧管进气式天然气发动机通常在进气歧管根部或者气缸盖的进气道上安装燃气喷射阀，天然气能够定时定量地喷入与各个气缸相连接的进气歧管或进气道内，可以实现空燃比的单缸控制。

稀薄燃烧技术是提高发动机动力性、经济性和排放性能的有效措施，采用稀薄燃烧方式，通过加大空气量，有效降低排气温度并减少爆震的危险，并通过增压技术等方式可以有效的提高发动机的效率。但是，传统的稀薄燃烧方式存在以下问题：对于总管进气式或歧管进气式天然气发动机，天然气和空气的混合气进入气缸，在气缸内进一步混合后仍然存在非均匀混合气，存在混合气过稀的情况，这会影响火花塞点火的稳定性。为了提高点火的稳定性，通常采用分层燃烧的方式，通过将气缸内混合气浓度由浓到稀自然分层，使得火花塞周围聚集浓混合气，燃烧室其它大部分区域形成稀薄混合气，保证发动机在任何工况下点火的稳定性，着火后引燃燃烧室内稀薄混合气。这种分层燃烧方式往往要求在燃烧室整个范围内形成大范围且高分层度的混合气，使得在发动机转速较低或负荷较大的情况下，浓区混合气得不到充足的氧气，造成燃烧不完全，CO排放量增加，而且火花塞附近混合气过浓会出现失火的现象。此外，稀薄混合气的浓度低于混合气的平均浓度，会引起未燃HC的排放量增加。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现发动机在不同负荷工况时燃气流量和空燃比灵活并精确控制的一种天然气发动机燃烧系统及控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种天然气发动机燃烧系统，其特征是：包括发动机、储气罐，所述发动机包括气缸盖、气缸、活塞，气缸盖、气缸以及活塞之间形成浴盆型燃烧室，气缸盖里设置进气道、排气道、火花塞、高压燃气喷射阀，进气道里安装进气阀，排气道里安装排气阀，储气罐通过气体加压装置连接第一气轨，储气罐通过调压器连接第二气轨，第一气轨连接高压燃气喷射阀，第二气轨连接喷气阀组，喷气阀组的出气通道的出口位于进气道里。

本发明一种天然气发动机燃烧系统还可以包括：

1、喷气阀组包括至少两个喷气阀，喷气阀均安装在阀块上，且共用一个出气通道。

2、高压燃气喷射阀倾斜安装在气缸盖上，火花塞安装在气缸盖中央。

本发明的优势在于：本发明能够根据发动机不同负荷工况灵活调节燃气流量供给，可以实现空燃比的单缸精确控制，有利于提高发动机热效率，降低排放。特别地在稀燃燃烧方式时，通过控制喷气阀组的喷射级数、喷射定时和喷射脉宽以及高压燃气喷射阀喷射定时和喷射脉宽，能够实现缸内可燃混合气浓度分层，提高点火的稳定性，扩展稀燃天然气发动机的潜力，提高天然气发动机动力性、经济性和排放性能。

附图说明