[发明专利]一种缸内多次高压直喷天然气的发动机及其分层快速燃烧方法

权利要求书

1.一种缸内多次高压直喷天然气的发动机，其特征是：包括气缸盖、气缸壁、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、高压天然气喷气阀、高压天然气供气管路、火花塞，气缸盖、气缸壁和火花塞形成燃烧室，所述燃烧室为半球形，气缸盖里设置进气道、排气道、高压天然气喷气阀、高压天然气供气管路和火花塞，高压天然气供气管路连接高压天然气喷气阀，进气道里设置进气阀，排气道里设置排气阀，高压天然气喷气阀位于进气道与火花塞之间；

火花塞中轴线与气缸的中轴线重合，高压天然气喷气阀的中轴线与火花塞的中轴线位于同一平面且夹角在30°到60°范围内，其安装位置能够保证当活塞位于上止点时高压天然气喷气阀的喷嘴轴线经过半球形燃烧室内表面的形心，利用火花塞点燃缸内混合气时，缩短火焰传播距离；

高压天然气喷气阀的喷嘴具有非轴对称多孔结构，喷嘴部分区域布置燃气喷孔，此区域位于高压天然气喷嘴的锥面上且其外法线向量与气缸盖底面外法线向量夹角为锐角。

2.一种缸内多次高压直喷天然气的发动机分层快速燃烧方法，其特征是：采用权利要求1所述的缸内多次高压直喷天然气的发动机：

(1)当天然气发动机处于低负荷工况时，高压天然气喷气阀进行单次喷射，喷射的时刻在上止点和点火前，从而在火花塞附近由近及远、由浓到稀的大浓度梯度的混合气浓度分布；

(2)当天然气发动机处于中负荷工况时，高压天然气喷气阀进行两次等量的天然气喷射，两次喷射的时刻分别为压缩阶段前期和压缩阶段中后期，从而在缸内实现中等梯度浓度分层；

(3)当天然气发动机处于高负荷工况时，高压天然气喷气阀进行二次不等量的天然气喷射，两次喷射的时刻分别为压缩阶段前期和压缩阶段中后期，且第一次喷气量大于第二次喷射，第一次喷射在压缩阶段前期且喷射量比例较大，使得天然气与气缸内的空气更充分地混合，第二次喷射使得火花塞周围形成局部浓混合气；

当活塞运行至上止点前10°CA～30°CA时，火花塞开始点火，避免由于压缩阶段点火导致的缸内气体对活塞做负功，使燃烧的主燃期位于上止点之后。