[发明专利]一种天然气发动机燃烧组织方法及装置

说明书

一种天然气发动机燃烧组织方法及装置涉及内燃机燃烧方法领域，具体涉及一种天然气发动机燃烧组织方法及装置。一种天然气发动机装置包括第一低压燃气喷射阀、第二低压燃气喷射阀、进气门、主进气道、长进气道、短进气道、火花塞、气缸盖、第一弯曲喷管、第二弯曲喷管和半球形燃烧室。一种天然气发动机燃烧组织方法，根据发动机不同工况，独立控制第一低压燃气喷射阀和第二低压燃气喷射阀的喷气量和喷气规律，促使缸内形成一定浓度梯度的分层混合气；控制火花塞适时点燃缸内的分层混合气，缩短半球形燃烧室内火焰传播距离。实现天然气发动机的分层快速燃烧，有效提高了天然气发动机点火和工作的稳定性。

技术领域

本发明涉及内燃机燃烧方法领域，具体涉及一种天然气发动机燃烧组织方法及装置。

背景技术

天然气具有着火性差、火焰传播速度慢等问题,在天然气发动机上，必须合理组织发动机缸内天然气的浓度分布来优化天然气发动机缸内的燃烧过程，从而实现高效低排放燃烧。

目前,大部分天然气发动机采用单进气道内喷射天然气的供气方式。为了改善采用这种供气方式的天然气发动机的燃烧性能，部分专利如CN104500248A提出了在进气道内多次喷射天然气的方法，根据发动机的不同负荷，在进气道内提供不同浓度梯度的混合气进入气缸，实现一定程度的分层燃烧，但多次喷射反而延长了天然气进入缸内的时间，会降低发动机的进气效率，导致进气残留，且缸内混合气的分层有大量随机性，容易导致较大燃烧循环变动。

为了进一步改善天然气发动机的燃烧性能，一些天然气发动机采用螺旋气道供气或者双气道供气，加强了混合气进入缸内的横向大尺度流动，但这类天然气发动机通常是在进气道内安装一套供气装置，在采用双气道进气时，天然气进入各气道是随机的，导致不同气道间的进气效率、混合气进入缸内的扩散方向都会存在差异，更不能适当的控制缸内混合气的分层效果。

发明内容

本发明的目的在于提供分层快速燃烧与工作稳定的一种天然气发动机燃烧组织方法及装置。

一种天然气发动机燃烧组织方法，包括以下步骤：

(1)根据发动机不同工况，独立控制第一低压燃气喷射阀和第二低压燃气喷射阀的喷气量和喷气规律，实现第一低压燃气喷射阀和第二低压燃气喷射阀的同时喷射、间隔喷射、顺序喷射、交替喷射，利用喷射形式变化所实现的双进气道内气体燃料进入缸内时间和流动特性的差异、双进气道内燃气浓度分布的不均匀性，促使缸内形成一定浓度梯度的分层混合气；

(2)控制火花塞适时点燃缸内的分层混合气，缩短半球形燃烧室内火焰传播距离。

步骤(1)中，第一低压燃气喷射阀和第二低压燃气喷射阀的相位差不能超过40°CA，且两者的喷气持续期要始终位于进气门开启后20°CA到进气门关闭前80°CA间。

步骤(1)中，第一低压燃气喷射阀和第二低压燃气喷射阀的喷气次数为1到2次。

步骤(1)中，喷气规律包括喷气正时、喷气持续期、喷气次数。

一种天然气发动机装置，包括第一低压燃气喷射阀、第二低压燃气喷射阀、进气门、主进气道、长进气道、短进气道、火花塞、气缸盖、第一弯曲喷管、第二弯曲喷管和半球形燃烧室，发动机每缸具有双直进气道、双喷气阀和双喷管结构，主进气道末端分成长进气道和短进气道，对应每缸的进气管上装有两个低压喷气阀为第一低压燃气喷射阀及第二低压燃气喷射阀，第一低压燃气喷射阀与第一弯曲喷管相连，第一弯曲喷管的另一端延伸至长进气道内，第二低压燃气喷射阀与第二弯曲喷管相连，第二弯曲喷管的另一端延伸至短进气道内，第一弯曲喷管和第二弯曲喷管均具有单孔结构，喷气方向为喷管出口截面的法线方向。

主进气道采用弯曲壁面结构。

长进气道和短进气道均为直进气道。

本发明的有益效果在于：