一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣發(fā)動機制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是極具發(fā)展?jié)摿Φ膬?nèi)燃機替代燃料，它的利用不僅能減輕對石油的過度依賴，同時可以緩解環(huán)境污染及溫室效應(yīng)問題。包括中國在內(nèi)的許多國家均開展了天然氣發(fā)動機的研宄開發(fā)工作，裝備天然氣發(fā)動機的汽車已經(jīng)在較大范圍進(jìn)行了應(yīng)用。然而，天然氣發(fā)動機往往存在循環(huán)波動較大、發(fā)動機運行不穩(wěn)定影響性能的問題，這主要是由于以下兩方面造成的:一方面是由于天然氣燃燒速率較慢，容易造成燃燒過程不穩(wěn)定，使得發(fā)動機循環(huán)波動較大，甚至個別工況容易失火，導(dǎo)致未燃碳?xì)渑欧旁龆啵M(jìn)而造成油耗升高。另一方面，缸內(nèi)可燃混合氣的制備過程對發(fā)動機的燃燒過程有重要的影響，在采用化學(xué)計量空燃比情況下，天然氣與空氣在缸內(nèi)的混合均勻性對發(fā)動機的燃燒速度及效率有重要影響，混合氣越均勻，越利于火焰?zhèn)鞑ィM(jìn)而提高燃燒效率及穩(wěn)定性。傳統(tǒng)汽油機屬于氣液混合，液態(tài)汽油經(jīng)噴油器噴入進(jìn)氣道或者直接噴入氣缸，液態(tài)燃油的慣性將會對周圍的氣體產(chǎn)生擾動，利于燃油與空氣的混合。但是天然氣與空氣的混合過程屬于氣氣混合，不存在液態(tài)燃油貫穿過程的動量傳輸，混合過程更困難。
[0003]綜上所述，可以從改善天然氣與空氣的混合過程及促進(jìn)天然氣燃燒速度兩方面來改善天然氣發(fā)動機性能。研宄表明，合理組織缸內(nèi)氣流增強缸內(nèi)渦流比、滾流比能夠改善可燃混合氣的形成過程，同時隨之增強的缸內(nèi)湍流能夠促進(jìn)混合氣的燃燒速度，增強燃燒效率及穩(wěn)定性。現(xiàn)有技術(shù)中增強缸內(nèi)氣流運動的方法較多，采用切向氣道或者螺旋氣道可提高缸內(nèi)的渦流水平，但是會造成缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜；在進(jìn)氣道安裝渦流閥或滾流閥也可提高缸內(nèi)的渦流及滾流水平，但是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差等缺點。傳統(tǒng)的雙進(jìn)氣道發(fā)動機的兩個進(jìn)氣門通常采用相同的凸輪驅(qū)動并同時開啟，這樣同時開啟的情況下，發(fā)動機兩個氣道產(chǎn)生的渦流運動互相抵消，綜合效果是缸內(nèi)渦流運動較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，構(gòu)建一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法，上述天然氣發(fā)動機包括
氣缸、與氣缸相連的進(jìn)氣道和排氣道、發(fā)動機控制單元，設(shè)于第一進(jìn)氣道中的第一進(jìn)氣門，還包括設(shè)于第二進(jìn)氣道中的第二進(jìn)氣門
設(shè)于排氣道中的排氣門，上述方法包括:通過發(fā)動機控制單元單獨控制每個上述進(jìn)氣門，實現(xiàn)進(jìn)氣門不同時開啟或同時開啟，以及不同氣門升程，以充分利用兩個氣道產(chǎn)生渦流運動的能力增強缸內(nèi)氣流運動水平，進(jìn)而加速天然氣與空氣的混合過程。
[0006]進(jìn)一步地，上述方法步驟具體包括:第一步、在發(fā)動機進(jìn)氣上止點后，通過發(fā)動機控制單元控制，第一進(jìn)氣門優(yōu)先開啟，第二進(jìn)氣門關(guān)閉，氣體通過氣道進(jìn)入氣缸形成繞Z軸旋轉(zhuǎn)的渦流，且由于進(jìn)氣門并未開啟，氣缸內(nèi)還會形成繞X軸旋轉(zhuǎn)的滾流。
[0007]第二步、第一進(jìn)氣門開啟一定角度β后，通過發(fā)動機控制單元控制，第二進(jìn)氣門開啟，使第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門開啟角度不同或相同，以形成相應(yīng)的升程差，并繼續(xù)形成并增強繞Z軸旋轉(zhuǎn)的渦流及繞X軸旋轉(zhuǎn)的滾流。
[0008]第三步、發(fā)動機完成進(jìn)氣增強混合過程。
[0009]第四步，混合器經(jīng)過壓縮、燃燒過程后，在排氣過程經(jīng)排氣門，通過排氣道排出廢氣完成一個工作循環(huán)。
[0010]進(jìn)一步地，或上述方法步驟具體包括:第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門同時開啟，氣門升程不同，第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門開啟角度不同。
[0011]本發(fā)明所提供的一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法，通過單獨控制各進(jìn)氣門的開啟相位及氣門升程，即可實現(xiàn)增強缸內(nèi)氣流運動及促進(jìn)混合氣形成的目的，可使缸內(nèi)渦流比有明顯增強，可使缸內(nèi)繞X軸的滾流比有明顯增強，可使缸內(nèi)湍流脈動速度有明顯增強，可根據(jù)不同需求及不同工況，對兩個進(jìn)氣門推遲開啟角度及氣門升程實時控制。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的進(jìn)氣門升程曲線圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的渦流比圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的繞X軸滾流比。
[0016]圖5本發(fā)明的湍流脈動速度。
【具體實施方式】
[0017]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0019]實施例1
在本實施例中，結(jié)合附圖，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]請參見附圖，本發(fā)明構(gòu)建一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法，所述天然氣發(fā)動機包括氣缸6、與氣缸6相連的進(jìn)氣道3和排氣道7、發(fā)動機控制單元，所述氣門控制系統(tǒng)包括如下。
[0021]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，構(gòu)建一種增強天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣流運動的方法，所述天然氣發(fā)動機包括氣缸6、與氣缸相連的進(jìn)氣道3和排氣道7、發(fā)動機控制單元，設(shè)于第一進(jìn)氣道3中的第一進(jìn)氣門I，還包括設(shè)于第二進(jìn)氣道4中的第二進(jìn)氣門2
設(shè)于排氣道7中的排氣門5，所述方法包括:通過發(fā)動機控制單元單獨控制每個所述進(jìn)氣門，實現(xiàn)進(jìn)氣門不同時開啟或同時開啟，以及不同氣門升程，以充分利用兩個氣道產(chǎn)生渦流運動的能力增強缸內(nèi)氣流運動水平，進(jìn)而加速天然氣與空氣的混合過程。
[0022]實施例2非同時開啟，不同升程
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述方法步驟具體包括:第一步、在發(fā)動機進(jìn)氣上止點后，通過發(fā)動機控制單元控制，第一進(jìn)氣門I優(yōu)先開啟，第二進(jìn)氣門2關(guān)閉，氣體通過氣道3進(jìn)入氣缸6形成繞Z軸旋轉(zhuǎn)的渦流，且由于進(jìn)氣門2并未開啟，氣缸6內(nèi)還會形成繞X軸旋轉(zhuǎn)的滾流。
[0023]第二步、第一進(jìn)氣門I開啟一定角度β后，通過發(fā)動機控制單元控制，第二進(jìn)氣門2開啟，使第一進(jìn)氣門I和第二進(jìn)氣門2開啟角度不同，以形成相應(yīng)的升程差，并繼續(xù)形成并增強繞Z軸旋轉(zhuǎn)的渦流及繞X軸旋轉(zhuǎn)的滾流。
[0024]第三步、發(fā)動機完成進(jìn)氣增強混合過程。
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