[发明专利]一种天然气/柴油双燃料发动机多模式燃烧组织方法

摘要

本发明的目的在于提供一种天然气/柴油双燃料发动机多模式燃烧组织方法，天然气作为低反应活性燃料由所述的天然气低压喷射系统喷入气道，在进气道内和空气进行初步混合，再经进气阀进入气缸内；柴油作为高反应活性燃料由高压共轨燃油喷射系统直接喷入气缸内，柴油自燃后点燃天然气与空气混合气，为发动机提供动力。本发明通过高压共轨燃油喷射系统和天然气低压喷射系统的独立或协同控制，在不同工况下实现天然气/柴油双燃料发动机多模式燃烧，使得发动机运行更灵活，可以避免冷起动困难、低负荷THC排放高和高负荷爆震等问题，从而实现发动机的可靠运行和高效清洁燃烧。

主权项

1.一种天然气/柴油双燃料发动机多模式燃烧组织方法，其特征是：双燃料发动机包括气缸、气缸盖、活塞、高压共轨、气轨总成，气缸、气缸盖以及活塞形成燃烧室，气缸盖里设置进气道、排气道、喷油器，喷油器连接高压共轨，进气道里设置天然气喷射阀，天然气喷射阀连接气轨总成；(1)在起动怠速工况时，发动机采用柴油模式运行，天然气喷射阀不工作；(2)在低负荷工况时，发动机采用以柴油燃料扩散燃烧为主、天然气燃烧为辅的燃烧模式，即天然气的替代率小于50％；天然气喷射脉宽小于进气阀开启持续期，控制高压共轨燃油喷射系统的喷射次数、正时和喷射规律，实现柴油与天然气浓度的耦合分层：第一次柴油喷射的提前角大于50℃A，第二次柴油喷射正时为压缩上止点前0‑15℃A，柴油在高温高压条件下自燃并引燃缸内燃料与空气混合气，并为发动机带来主要的动力；第三次柴油喷射在上止点后，利用喷入气缸的柴油加快处于后燃阶段天然气燃料的燃烧速度，从而减少未燃碳氢及一氧化碳的排放，且缩短燃料后燃期，实现天然气的高效分层燃烧；(3)在中高负荷工况时，发动机采用以天然气预混燃烧为主的燃烧模式，此时天然气替代率为50‑90％，为了避免进气燃料残留，控制天然气喷射阀喷射正时相较于低负荷时有所提前；天然气在进气道内与空气进行初步预混合然后进入气缸，在缸内形成天然气燃料的弱浓度分层，通过控制燃油喷射次数、正时和喷油规律，实现以柴油浓度分层为主的混合气浓度和活性分层：在大于50℃A BTDC的喷油提前角范围内进行第一次喷射，进入气缸的低燃点柴油与弱分层的混合气进行混合并发生化学反应，为混合气提供反应活性成分，改善混合气的着火性能，但无法使混合气着火燃烧；在上止点进行第二次喷射，作为点火燃料，所喷柴油在压缩着火后引燃混合气；(4)在全负荷工况，发动机采用以天然气预混燃烧为主的燃烧模式，此时天然气替代率大于90％，并引入EGR，以控制NOx排放和抑制爆震；天然气喷射阀在排气阀关闭后开始喷射，且喷射脉宽大于发动机中高负荷时喷射阀喷射脉宽，使得天然气在进气道内与空气预混合后进入气缸；喷油器在进气阀关闭至压缩上止点前向缸内进行两次柴油喷射，且第一次喷射的柴油量小于第二次喷射的柴油量：控制第一次喷射正时在压缩上止点前50‑70℃A范围内，并推迟第二次喷射正时，第一次大提前角喷射的柴油与缸内的天然气‑空气混合气进行混合，为预混合气提供高反应活性成分；第二次喷射的柴油控制燃烧始点，并通过推迟喷射正时，避免天然气/柴油双燃料发动机在高负荷下爆震燃烧问题。