[发明专利]一种柴油引燃式天然气发动机燃烧系统及燃烧方法

说明书

本发明的目的在于提供一种柴油引燃式天然气发动机燃烧系统及燃烧方法，包括发动机、柴油柜、天然气储气罐、高压共轨、低压气轨，所述发动机包括气缸盖、气缸、活塞，气缸盖里分别设置进气道、排气道、喷油器、预燃室，喷油器位于预燃室上方，进气道里安装多级喷气阀，柴油柜通过高压共轨连接喷油器，天然气储气罐通过低压气轨连接多级喷气阀。本发明能够通过控制多级喷气阀进行多次多级燃气喷射，实现燃气量的精确控制，在气缸内形成不同充量和分层状态的混合气，满足发动机不同负荷工况要求；通过调整预燃室多个连接通道位置与主燃室结构相匹配，实现整个燃烧室内混合气多点分层燃烧，提高发动机动力性，经济性和排放性能。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机燃烧系统及燃烧方法，具体地说是双燃料发动机燃烧系统及燃烧方法。

背景技术

天然气具有资源丰富、价格低廉、燃烧热值高和排放污染低等特点，是一种具有广泛应用前景的代用燃料。柴油引燃式天然气发动机是解决船舶柴油机排放问题和提高燃料经济性的重要途径。常规的柴油引燃式天然气发动机燃气供给方式一般采用缸外多点供气方式，即在进气歧管安装天然气喷气阀，通过电控单元ECU控制天然气喷气阀进行多点顺序喷射，这种燃气供给方式对缸内混合气空燃比控制精确度不高，并且会降低充气效率，降低发动机的输出功率，由于缺乏对混合气空燃比的有效控制和采用单一的燃料喷射策略，往往造成发动机在中小负荷时存在有效效率低、燃料经济性差、碳氢排放高等问题，在大负荷时存在发动机工作粗暴等问题。另一种燃气供给方式为天然气缸内直喷，缸内直喷天然气供给方式是在压缩冲程活塞运动到接近上止点附近时将天然气以一定的压力直接喷人气缸内，这种供气方式避免了缸外供气引起的充气效率低和燃气损失，同时可以实现更精确的燃气喷射量。但是缸内直喷天然气与空气的混合程度较低，使得缸内混合气浓度不均匀，影响缸内燃烧过程。

公开号CN104121102B涉及一种微量柴油引燃直喷天然气发动机燃料供给系统及控制方法，通过电控系统根据发动机的工况分别控制主喷天然气和引燃柴油压力及供给量。公开号CN105298671A涉及一种发动机微柴油引燃天然气当量空燃比燃烧系统及控制方法，通过在发动机排气管道上安装排气净化装置和检测排气成分的传感器，利用预先标定的脉谱图和传感器反馈信号控制柴油和天然气的喷射时间、喷射量和喷射脉宽。以上专利均没有涉及通过优化燃气喷射策略，组织合理的缸内混合气浓度分层状态，通过优化燃烧系统的结构匹配，达到改善缸内混合气燃烧，提高热效率的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现燃气量的精确控制，在气缸内形成不同充量和分层状态的混合气，满足发动机不同负荷工况要求的一种柴油引燃式天然气发动机燃烧系统及燃烧方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种柴油引燃式天然气发动机燃烧系统，其特征是：包括发动机、柴油柜、天然气储气罐、高压共轨、低压气轨，所述发动机包括气缸盖、气缸、活塞，气缸盖、气缸和活塞构成主燃室，气缸盖里分别设置进气道、排气道、喷油器、预燃室，进气道里设置进气阀，排气道里设置排气阀，喷油器位于预燃室上方，进气道里安装多级喷气阀，柴油柜通过高压共轨连接喷油器，天然气储气罐通过低压气轨连接多级喷气阀。

本发明一种柴油引燃式天然气发动机燃烧系统还可以包括：

1、预燃室通过连接通道与主燃室相通，所述连接通道包括主通道和旁通道，旁通道的数量至少为一个，主通道的中心轴线与气缸中心轴线共线，并与活塞顶面垂直。

2、主通道长径比为1-1.5，旁通道长径比为2-2.5，旁通道与气缸中心轴线夹锐角45°-70°。

3、多级喷气阀包括至少两个燃气喷射阀。

本发明一种柴油引燃式天然气发动机燃烧方法，其特征是：