[发明专利]一种双燃料发动机燃烧系统及燃烧方法

说明书

本发明涉及双燃料发动机燃烧方法领域，特别地涉及一种带有双针阀喷油器和气体高压直喷的双燃料发动机燃烧系统及燃烧方法。燃烧系统包括进气道、进气门、排气道、排气门、主供油系统、副供油系统、双针阀喷油器、缸内直喷喷气阀、ω形燃烧室、双针阀喷油器大流量主喷油器、双针阀喷油器小流量副喷油器、双针阀喷油器大针阀和双针阀喷油器小针阀，本发明发动机在双模式下根据不同的负荷工况，灵活采用不同燃料喷射策略，提高实际工况的适应性；能够实现发动机气体模式和柴油模式快速灵活切换；同时在气体模式下，通过调节缸内直喷喷气阀天然气喷射量和喷射正时等参数，实现缸内混合气浓度梯度分布，实现分层燃烧，提高发动机整体性能。

技术领域

本发明涉及双燃料发动机燃烧方法领域，特别地涉及一种带有双针阀喷油器和气体高压直喷的双燃料发动机燃烧系统及燃烧方法。

背景技术

能源短缺和环境污染问题仍然是人们关注的热门话题。柴油机因热效率高、输出扭矩大而广泛应用在重型车和船舶上。随着船舶保有量的增大，对柴油等化石能源的需求也日益增加。此外，柴油机排放的氮氧化物和颗粒物对环境和人体健康具有巨大的危害，开发清洁高效的柴油机替代能源成为国内外研究学者的首要任务。

天然气的主要成分是甲烷，由于天然气燃烧清洁、高效，而且价格低廉，与空气混合容易、燃烧完全，排放污染低等特点，成为最具有潜力的柴油替代燃料。柴油/天然气双燃料发动机可以达到与同排量柴油机相当的动力性能，并且可以获得更好的排放性能。

目前，大部分柴油/天然气双燃料发动机是在柴油机基础上改装而来，双燃料发动机结构上一般保留原有柴油机的喷油器，在气缸盖上加装一个小流量柴油喷油器，用于在气体模式下向缸内供给少量柴油。这存在两个问题：一是需要在气缸盖上布置两个安装孔，气缸盖面积一定，增加了气缸盖的损耗；二是在气体模式发生故障或启动、怠速工况时，需要切换为柴油模式，由于柴油和天然气的供给方式不同，当两种模式发生切换时，会引起发动机波动，同时两个喷油器也要进行切换，会产生切换延时，影响发动机工作稳定性。

此外，传统的柴油/天然气双燃料发动机运行在柴油模式时，发动机柴油供给系统在压缩冲程接近上止点时将柴油喷入气缸，柴油与空气在气缸内部混合。发动机燃烧过程取决于油气的混合速率和扩散燃烧控制，化学反应速率远高于油气混合及扩散速率，柴油雾化质量差，混合气容易形成局部过浓区，导致发动机排放性能恶劣。同时，单一的柴油供给方式也无法灵活适应发动机负荷的变化。传统的柴油/天然气双燃料发动机运行在气体模式时，也存在由于发动机负荷工况的变动而带来的发动机热效率低，HC排放高以及爆震问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有双针阀喷油器和气体高压直喷的双燃料发动机燃烧系统。

本发明的目的在于提供一种带有双针阀喷油器和气体高压直喷的双燃料发动机燃烧方法。

燃烧系统包括进气道1、进气门2、排气道3、排气门4、主供油系统5、副供油系统6、双针阀喷油器7、缸内直喷喷气阀8、ω形燃烧室9、双针阀喷油器大流量主喷油器10、双针阀喷油器小流量副喷油器11、双针阀喷油器大针阀12和双针阀喷油器小针阀13，ω形燃烧室9位于燃烧系统中心部位，ω形燃烧室9正上方安装有双针阀喷油器7，双针阀喷油器7与主供油系统5和副供油系统6相连，双针阀喷油器7左右两侧为进气门2和排气门4，进气门2与进气道1相连，进气道1将ω形燃烧室9与外界大气相连通，进气门2闭合时，进气道1阻塞，进气门2开放时，进气道1与外界大气导通，排气门4与排气道3相连，排气门4闭合时，排气道3阻塞，排气门4开放时，排气道3将ω形燃烧室9与外界大气导通，进气道1、进气门2与排气道3、排气门4对称分布，进气道1处安装有缸内直喷喷气阀8，双针阀喷油器7包括双针阀喷油器大流量主喷油器10、双针阀喷油器小流量副喷油器11、双针阀喷油器大针阀12和双针阀喷油器小针阀13，双针阀喷油器大流量主喷油器10、双针阀喷油器大针阀12所构成的大流量喷油器与双针阀喷油器小流量副喷油器11、双针阀喷油器小针阀13所构成的小流量喷油器并列安装。