[发明专利]一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法

说明书

本发明提供一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法，当双燃料发动机负荷低于15％时，主喷油器向缸内进行单次喷射；处于15‑50％负荷时，高压天然气喷射阀向燃烧室进行两次不等量喷射，副喷油器进行微量单次喷射；处于50‑75％负荷时，进行两次等量天然气喷射，副喷油器进行微量单次喷射；大于75％负荷时，进行单次天然气喷射，副喷油器进行微量单次喷射。根据双燃料发动机所处的工况，通过调节高压天然气喷射阀的喷射正时、喷射次数与喷射量，控制缸内混合气浓度梯度分布，实现分层燃烧与均质燃烧；通过调节主副喷油器的喷射正时控制燃烧始点，双燃料发动机在各个工况下的燃料浓度分布处于最佳状态，有利于发动机的稳定、高效率、低排放燃烧。

技术领域

本发明属于内燃机燃烧方法领域，具体涉及一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法。

背景技术

相比于其他类型发动机，双燃料发动机在使用经济性、热效率、燃烧噪声、NOx及PM排放等方面具有明显的优势；但同时还存在总燃料消耗率较高，发动机低负荷下容易失火，大负荷下容易发生爆震，天然气替代率提高受限，以及HC和CO排放较高等问题。

在优化燃烧系统方面，专利CN102996223A通过主副喷嘴喷射不同辛烷值的燃料来实现均质预混压燃，保证了较高的热效率；专利CN106870186A对双燃料发动机可能采取的燃料喷射方式进行概述，通过不同燃料喷射方式的组合来实现不同的燃烧方式。

对柴油/天然气双燃料发动机的研究表明：柴油/天然气双燃料发动机在大负荷工况时其动力性良好，达到柴油机的动力水平，PM和NOx排放下降，但可靠性下降；在小负荷工况时，HC排放增加，发动机经济性低。柴油/天然气双燃料发动机在不同负荷区域表现出来的燃烧性能和排放各有特点，而且发动机的经济性、动力性、可靠性和排放是相互矛盾的，若采用一种燃烧策略是不可能全部解决工作区域所面临的问题。

发明内容

本发明针对上述双燃料发动机在不同工况下动力性、经济性、排放性相对较差的问题，提供了一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种采用高压天然气喷射阀的双燃料发动机燃烧组织方法，有四种工作模式：

模式1.当双燃料发动机起动、怠速和负荷低于15％时，发动机处于燃油工作模式，高压天然气喷射阀和副喷油器不工作，从进气门关闭到活塞行至上止点前10-30°CA，只使用主喷油器向缸内进行单次喷射；

模式2.当双燃料发动机处于15-50％中低负荷时，发动机在燃气模式运行，从进气门关闭到活塞行至上止点前30°CA，高压天然气喷射阀向燃烧室进行两次不等量天然气喷射，同时在活塞行至上止点前15-25°CA，只使用副喷油器进行微量单次喷射，喷油量占100％负荷下整个循环燃料量的比例为1-5％；

模式3.当双燃料发动机处于50-75％中高负荷时，发动机在燃气模式运行，从进气门关闭到活塞行至上止点前60°CA高压天然气喷射阀向燃烧室进行两次等量天然气喷射，同时在活塞行至上止点前10-20°CA，只使用副喷油器进行微量单次喷射，喷油量占100％负荷下整个循环燃料量的比例为1-5％；

模式4.当双燃料发动机大于75％负荷即高负荷时，发动机在燃气模式运行，从进气门关闭到活塞行至上止点前90°CA高压天然气喷射阀向燃烧室进行单次天然气喷射，同时在活塞行至上止点前5-15°CA只使用副喷油器进行微量单次喷射，喷油量占100％负荷下整个循环燃料量的比例为1-5％。

高压天然气喷射阀在活塞行至上止点前向缸内进行高压喷射，喷射的压力为300bar。

高压天然气喷射阀的喷射提前角随着负荷增大而增大，喷油器的喷射提前角随着负荷增大而减小