[发明专利]一种天然气发动机燃烧控制方法

说明书

本发明的目的在于提供一种带有高低压气体喷射和微喷柴油的天然气发动机燃烧控制方法，根据发动机不同工况下缸内混合气的分层情况，及时控制引燃柴油的喷射正时，保证缸内混合气充分、稳定的燃烧。喷入的引燃柴油量固定为5％，其具体控制方式如下：在高负荷工况下，缸内直喷喷油器的开启范围为活塞运行到上止点前5°CA～10°CA期间，保证高负荷下发动机缸内燃烧的稳定性。在中低负荷工况下，缸内直喷喷油器的开启范围为活塞运行到上止点前10°CA～20°CA，使低负荷下发动机缸内燃烧的更充分。本发明通过控制天然气发动机的喷气正时和喷射次数来反向控制发动机不同负荷下缸内混合气的浓度分布，从而提高发动机的工作效率。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机燃烧控制方法，具体地说是天然气发动机燃烧控制方法。

背景技术

天然气是一种非常适合作为传统内燃机替代燃料的新型能源。因此,天然气发动机以其优良的经济性为公众知晓。虽然天然气发动机使用经济、排放清洁, 但天然气的主要成分是甲烷,其燃点比汽油和柴油都高,表现在燃烧过程中,就是火焰传播速度相对较慢,容易造成天然气在做功行程中燃烧不充分,而改变发动机缸内天然气的浓度分布,可以有效地改善天然气发动机缸内的燃烧效果。

目前,大部分天然气发动机是在进气道内安装一套天然气供气装置，采用进气道内单次喷射天然气的控制策略,这种方式下为了改善天然气发动机的燃烧性能，部分专利如CN104500248A采用了在进气道内多次喷射天然气的方法，但采用进气道多次喷射的方法，受气流的运动影响，在混合气进入气缸后，会形成大量混合气局部过浓或过稀的区域，无法完全保证混合气整体呈现上浓下稀的分布，为了尽量避免受气流运动的影响而导致的混合气随机分层的情况，以 MAN公司为代表，有少部分天然气发动机采用缸内高压直喷的方法单次向气缸内喷入天然气，通过对喷气时刻和点火时刻的配合控制，缩短燃气在缸内的扩散时间，保证在点火时，缸内混合气整体呈现上浓下稀的分布，而国内这种缸内直喷燃料技术目前多应用在双燃料发动机或者汽油机中，如专利 CN105041512A、CN1455079A；尽管缸内直喷能有效降低气流运动的影响，但是缸内单次直喷的控制方法无法实现缸内多尺度的分层快速燃烧，也无法适时调整符合发动机当前工况下的混合气浓度梯度，仍然存在天然气燃烧不完全的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供实现天然气发动机在不同工况下的分层快速燃烧，提高发动机的效率并降低排放的一种带有高低压气体喷射和微喷柴油的天然气发动机燃烧控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有高低压气体喷射和微喷柴油的天然气发动机燃烧控制方法，其特征是：

天然气发动机包括气缸套、气缸盖，气缸盖位于气缸套上方，气缸套里设置活塞，活塞与气缸盖之间为燃烧室，进气歧管和排气歧管均连通燃烧室，进气管与燃烧室相通处设置进气阀，排气管与燃烧室相通处设置排气阀，气缸盖里分别设置缸内直喷喷油器、缸内高压直喷喷气阀，缸内直喷喷油器和缸内高压直喷喷气阀的头部伸入至燃烧室里，进气歧管里设置低压燃气喷射阀；

在高负荷工况下，低压燃气喷射阀在发动机进气阶段进气阀开启后10℃A 向进气道内单次喷射天然气，由低压燃气喷射阀喷射的天然气质量占发动机每循环消耗的天然气总量的比例≧60％；在进气阀关闭至活塞运行到上止点前30° CA期间，缸内直喷喷气阀分别在曲轴转角560℃A～600℃A区间和650℃A～ 690℃A区间进行一共两次的等量天然气喷射，由缸内直喷喷气阀喷射的天然气质量占发动机每循环消耗的天然气总量的比例≦40％；缸内直喷喷油器的开启范围为活塞运行到上止点前5℃A～10℃A期间；

在中低负荷工况下，缸内高压直喷喷气阀只进行单次喷射，低压燃气喷射阀不工作；高压直喷喷气阀的喷气时刻为活塞运行至上止点前120℃A，由缸内直喷喷气阀喷射的天然气质量占发动机每循环消耗的天然气总量的比例为 100％；缸内直喷喷油器的开启范围为活塞运行到上止点前10℃A～20℃A期间。