[发明专利]一种预燃室低压供气和柴油微喷引燃的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采用歧管多次喷射、预燃室低压供气和柴油微喷引燃的天然气发动机燃烧组织方法，低压喷气阀安装在每缸进气歧管，不同工况下，控制低压喷气阀的喷射次数和正时，使天然气在缸内形成不同程度的浓度梯度分布；单向供气阀安装在预燃室顶部，进气冲程向预燃室供气；喷油器倾斜安装在预燃室右上方，压缩冲程末向预燃室喷入微量柴油，柴油自燃点燃其中的混合气，高温燃气喷入主燃室引燃缸内混合气。本发明通过调节单向阀的供气压力，调整供入预燃室内天然气的量，保证不同工况下的点火稳定性，通过歧管多次喷射实现缸内稀混合气浓度分层和快速燃烧，从而提升发动机的经济性和排放性。

技术领域

本发明涉及的是一种燃烧控制方法，具体地说是天然气发动机燃烧控制方法。

背景技术

当前传统石油等资源逐渐面临枯竭，与此同时传统燃料燃烧带来的环境问题也日益得到世界各国的重视，寻找新的替代能源势在必行。天然气作为一种储量丰富、排放清洁的绿色燃料，其研究得到世界各国的广泛关注。

天然气发动机预混合进气分为进气总管单点喷射和进气歧管多点喷射，进气总管单点喷射在整个发动机循环中不间断供气，这样在气阀重叠角内会造成大量的天然气逃逸，不利于发动机的排放性能，同时进气总管喷射会占用较多的体积，导致充气效率下降，进而影响发动机的动力性能，采用进气歧管多点喷射可以避开气阀重叠角，避免天然气逃逸，同时还可以精确控制各缸燃气供应量，改善各缸燃烧的不均匀性，有利于实现空燃比精确控制，提高发动机热效率，降低氮氧化物排放。

为了更好的发挥天然气的排放优势，天然气发动机通常会在较稀的混合气下工作，但是天然气的主要成分甲烷燃点较高，燃烧过程中火焰传播速度较慢、燃烧持续期长，易产生较大的循环变动，稀混合气也容易出现失火及爆震现象，为了解决这些问题一方面可以改进点火系统，另一方面可以采用分层燃烧的燃烧组织方式。

改进点火系统方面，可以采用高能点火线圈，但这种方式点火的范围小、成本较高、维修不便，国内相关技术还不够成熟，为了保证点火的稳定性，可以采用预燃室加微喷引燃的形式，这种方式既能保证点火的稳定性，还能采用较大的压缩比，拓宽稀燃极限。

对于天然气发动机，如果燃空混合气在整个燃烧区域内都是同一性质，火焰的传播速度就较慢，燃烧过程长，后燃严重，热负荷和排温较高，且随着缸径的增加，这些问题越来越突出。采用分层燃烧系统可以加快火焰传播速度，缩短燃烧持续期，有利于改善燃烧过程，同时预燃室可以将燃烧区域分割，有利于降低热负荷。

在使用微喷引燃改进点火系统方面，有的专利对适用于微喷的喷油器进行了研究如CN107514328A，这种喷油具有喷油量小且稳定性高的特点；有的专利对微喷引燃型发动机控制系统进行了研究如CN105971746A,这种控制系统包含多个单元，可以实现燃料模式的精确切换控制；在天然气发动机供气方式方面，有的专利对多次喷射进行了研究如CN104500248A,这种多次喷射控制方法在进气门侧针对不同负荷进行不同喷射次数的控制；在天然气发动机预燃室研究方面，有的专利对预燃室供气装置进行了研究如CN105422256A，这种供气装置同时对预燃室和主燃室供气，还有专利对预燃室单向供气阀进行了研究如CN205446824U，详细介绍了适用于预燃室式的单向供气阀结构。而这些专利均未对预燃室和主燃室内混合气形成、合理组织分层燃烧以及实现稳定点火等问题进行详细研究。

发明内容

本发明的目的在于提供保证不同工况下预燃室内都能形成浓度合理的混合气，实现不同工况下缸内混合气稳定着火以及混合气快速分层燃烧的一种采用歧管多次喷射、预燃室低压供气和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：