CN109339943A - 一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统 - Google Patents

一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双燃料发动机燃烧系统领域，具体涉及一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧系统。其结构包括：高压燃气喷射阀，进气门，喷油器，排气门，气缸盖，气缸，活塞，凸台，凹坑，本发明利用滚流燃烧室的特殊结构，使得高压燃气喷射阀喷出的燃气在滚流运动的作用下与空气充分混合，并在喷油时刻形成喷油嘴附近浓而周围稀的混合气分层。且本发明还采用缸内高压直喷技术和微喷引燃技术，针对发动机不同的运行工况,灵活得调节燃气与燃气喷射规律，从而实现双燃料发动机缸内燃料高效清洁燃烧，满足燃料经济性和排放法规要求。

Description

一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧 系统
技术领域
本发明涉及双燃料发动机燃烧系统领域，具体涉及一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧系统。
背景技术
近年来，内燃机行业在推动社会经济迅速发展和人类社会进步的同时，也加剧了能源危机和环境污染问题，寻找合适的替代能源是内燃机的主要发展方向之一。天然气以其储量丰富，价格低廉，燃烧清洁，成为一种较为理想的内燃机代替燃料。然而由于天然气的主要成分是甲烷，其在燃烧过程中火焰传播速度较慢，容易在做功行程中燃烧不充分，影响了发动机的性能。
目前，大部分双燃料发动机是由柴油机改造而来的，多为ω型燃烧室，采用的燃料供给方式也大多为进气道喷射预混方式，其燃烧特点是采用少量或微量柴油经压缩着火后引燃天然气混合气。这种燃烧系统虽能进行柴油引燃天然气的燃烧过程，但在微引燃工况下，常因点火能量的不足出现哑火现象，无法充分发挥出双燃料发动机低耗能低排放的优势。
公开号CN204041263 U的专利提供了一种GDI发动机活塞7燃烧室的结构，该专利是在活塞顶面设计了一环形凸台和一中间凹槽，保证了燃气和空气的混合更均匀，提高了空气的利用率，从而提高了发动机输出功率，并且降低了排放，但该发明中活塞顶面结构机加成本高，制造困难，不适于广泛应用。公开号CN 207111228 U涉及一种带有对称球形预燃室船用双燃料发动机燃烧室，该发明为在气缸盖的中部设置有两个球形预燃室，且每个预燃室都与一个柴油喷油嘴相对应，利用明火点燃缸内混合气，从而提高点火能量，减少哑火现象的出现，但该种燃烧室没有考虑混合气分层的问题，发动机在运行过程中缸内混合气会存在大量局部过浓或者过稀的区域，影响天然气火焰传播的稳定性。
本专利设计的滚流燃烧室可以促进缸内燃气和空气充分混合和分层，提高燃气利用率。且本发明还采用缸内高压直喷技术和微喷引燃技术，针对发动机不同的运行工况,灵活得调节燃气与燃气喷射规律，从而实现双燃料发动机缸内燃料高效清洁燃烧，满足燃料经济性和排放法规要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题而提供一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧系统。
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题而提供一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其结构包括：高压燃气喷射阀1，进气门2，喷油器3，排气门4，气缸盖5，气缸6，活塞7，凸台8，凹坑9，所述的滚流燃烧室是由气缸盖5上的帐篷形凹坑9，气缸和凸起活塞7顶面所围成的空间，所述的活塞7顶面一侧设置有一半锥形凸台8，凸台8锥面角度与缸盖上蓬形凹坑9锥面角度相同，活塞7顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑9，凹坑9壁面与凸台8锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下与空气充分混合，同时根据发动机的运行状况控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层，所述的高压燃气喷射阀1安装在气缸盖5内，位于进气门2的右侧，其中心位置轴线与气缸盖5下表面呈空间25°--35°，所述的滚流燃烧室便于四气门布置，使喷油器3安装在燃烧室中央，即缸盖内排气门4和进气门2的中间，且其中心轴线与水平面成75°-80°，喷油器3喷出的柴油分布在燃烧室的中心，喷油器3具有多孔结构，喷孔直径为0.15-0.25mm，所述的喷油器3的孔数和孔径根据发动机的功率进行匹配，所述的高压燃气喷射阀1具有单孔喷嘴结构，控制系统针对发动机不同的运行工况，灵活得控制高压燃气喷射阀1的喷射次数，喷射正时和喷射持续期，在气缸内形成不同浓度的混合气分层。所述的喷油器3为多孔喷油器3，喷油器3上的多个喷孔呈现出轴对称布置，喷油器3的工作过程为：
(1)在气体模式时，液压系统和燃油喷射控制系统控制喷油器3喷射微量柴油，引燃缸内混合气；
(2)当气体模式出现故障时，发动机切换到柴油模式，燃油喷射控制系统延长喷油器3喷射持续期，增大柴油喷射量，以保证汽车或船舶在30％负荷下可以继续运行。
所述的燃气喷射控制系统包括传感器和主控芯片，在发动机进气和压缩过程中，传感器检测发动机进气道内空气的温度和压力，冷却液温度，转速，节气门开度，燃气供给管路内燃气的温度和压力，同时结合上止点信号、点火提前角等信息，由主控芯片产生控制信号，再由控制信号产生方波信号，方波信号作为高压燃气喷射阀1开关的控制信号控制调节燃料供给模式。
燃气喷射控制系统的控制方案分为以下两个方面：
(1)当发动机处于低负荷时，高压燃气喷射阀1在压缩冲程中进行单次喷气，在压缩上止点附近喷射，喷气到压燃的时间短且缸内气体压力高，天然气和空气混合被限制在缸内局部区域，在喷油时刻燃烧室内可以形成喷油嘴附近浓而周围稀的分层混合气；
(2)当发动机处于中高负荷时，高压燃气喷射阀1在进气和压缩过程中进行两次喷气，且两次燃料喷射比为3:5，天然气和空气混合时间长，混合气接近均质状态，在喷油时刻呈现出多点同时着火的现象，而无火焰传播放热的过程，进而使得燃烧过程中，缸内温度梯度较低。
本发明的有益效果和技术特点在于：
本发明利用滚流燃烧室的特殊结构，使得高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流运动的作用下与空气充分混合，并在喷油时刻形成喷油嘴附近浓而周围稀的混合气分层。且本发明还采用缸内高压直喷技术和微喷引燃技术，针对发动机不同的运行工况,灵活得调节燃气与燃气喷射规律，从而实现双燃料发动机缸内燃料高效清洁燃烧，满足燃料经济性和排放法规要求。
附图说明
图1为带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧系统总体结构示意图。
图2(a)为活塞结构侧视图。
图2(b)为活塞结构俯视图。
图3为喷油器结构示意图。
图4为喷油器喷油嘴结构示意图。
图5为柴油模式下，喷油器喷射柴油后在缸内形成的混合气示意图。
图6(a)为缸内高压燃气喷射阀在低负荷工况的喷射规律作用下，在气缸内形成的不同尺度分层混合气示意图。
图6(b)为缸内高压燃气喷射阀在中高负荷工况的喷射规律作用下，在气缸内形成的不同尺度分层混合气示意图。
图7为缸内高压燃气喷射阀在中高负荷下第一次和第二次燃气喷射的质量比例示意图(3:5)。
具体实施方法
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明提供的是一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其结构包括：高压燃气喷射阀1、进气门2、喷油器3、排气门4、气缸盖5、气缸和活塞7等。所述的滚流燃烧室是由气缸盖5上的帐篷形凹坑9，气缸和凸起活塞7顶面所围成的空间。所述的活塞7顶面一侧设置有一半锥形凸台8，凸台8锥面角度与缸盖上帐蓬形凹坑9锥面角度相同，在发动机运行过程中，凸台8可与蓬形凹坑9形成一个挤气空间，挤流加强缸内滚流运动，进而提高缸内湍流水平。活塞7顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑9，凹坑9壁面与凸台8锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下能够与空气的充分混合，同时根据发动机的运行状况可控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层。控制喷油器3的喷射正时和引燃喷射量适时引燃燃气与空气的混合气，并实现高效清洁燃烧。本发明采用缸内高压直喷、滚流燃烧室结构和微喷引燃技术，针对发动机不同的运行工况,灵活得调节燃气与燃气喷射规律，从而实现双燃料发动机缸内燃料高效清洁燃烧，满足燃料经济性和排放法规要求。
一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其结构包括：高压燃气喷射阀1，进气门2，喷油器3，排气门4，气缸盖5，气缸6，活塞7。所述的滚流燃烧室是由气缸盖5上的帐篷形凹坑9，气缸和凸起活塞7顶面所围成的空间。所述的活塞7顶面一侧设置有一半锥形凸台8，凸台8锥面角度与缸盖上蓬形凹坑9锥面角度相同，在发动机运行过程中，凸台8可与蓬形凹坑9形成一个挤气空间，挤流加强缸内滚流运动，进而提高缸内湍流水平。活塞7顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑9，凹坑9壁面与凸台8锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下能够与空气充分混合，同时根据发动机的运行状况可控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层。控制喷油器3的喷射正时和引燃喷射量适时引燃燃气与空气的混合气，并实现高效清洁燃烧。所述的高压燃气喷射阀1安装在气缸盖5内，位于进气门2的右侧，其中心位置轴线与气缸盖5下表面呈空间25°--35°，以确保高压喷射阀喷出的高速射流冲向活塞7半球形凹坑9的中间。所述的滚流燃烧室便于四气门布置，使喷油器3安装在燃烧室中央，即缸盖内排气门4和进气门2的中间，且其中心轴线与水平面成75°-80°，这种安装方式便于喷油器3喷出的柴油分布在燃烧室的中心，进而可以缩短火焰传播距离,提高天然气燃烧速率。喷油器3具有多孔结构，喷孔直径为0.15-0.25mm。所述的喷油器3的孔数和孔径根据发动机的功率进行匹配，以保证小油量喷射精度。在气体模式下，燃油喷射控制系统控制喷油器3喷射微量柴油，引燃缸内混合气；当气体模式出现故障时，发动机切换到柴油模式，燃油喷射控制系统延长喷油器3喷射持续期，增大柴油喷射量，以保证汽车或船舶在30％负荷下可以继续运行，而不至于使发动机突然间失去动力。所述的高压燃气喷射阀1具有单孔喷嘴结构，控制系统针对发动机不同的运行工况，灵活得控制高压燃气喷射阀1的喷射次数，喷射正时和喷射持续期，在气缸内形成不同浓度的混合气分层。所述的喷油器3为多孔喷油器3，喷油器3上的多个喷孔呈现出轴对称布置。当发动机处于低负荷时，高压燃气喷射阀1在压缩冲程中进行单次次喷气，在接近上止点附近喷射，由于缸内气体压力高且天然气和空气混合被限制在缸内局部区域，在喷油时刻燃烧室内可以形成喷油嘴附近浓而周围稀的分层混合气；当发动机处于中高负荷时，高压燃气喷射阀1在进气和压缩过程中进行两次喷气，天然气和空气混合时间长，在喷油时刻燃烧室内呈现多点同时着火的现象，使得燃烧过程中，缸内温度梯度较低，减少了NOx的排放。
所述的燃气喷射控制系统包括传感器和主控芯片。在发动机进气和压缩过程中，传感器检测发动机进气道内空气的温度和压力，冷却液温度，转速，节气门开度，燃气供给管路内燃气的温度和压力，同时结合上止点信号、点火提前角等信息，由主控芯片产生控制信号，再由控制信号产生方波信号，方波信号作为高压燃气喷射阀1开关的控制信号灵活得控制调节燃料供给模式，实现燃气在缸内多次直喷并快速燃烧技术。
如图1所示，为本发明基于滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统结构示意图，包括高压燃气喷射阀1，进气门2，喷油器3，排气门4，气缸盖5，气缸6，活塞7。所述的滚流燃烧室是由气缸盖5上的帐篷形凹坑9，气缸和凸起活塞7顶面所围成的空间。所述的活塞7顶面一侧设置有一半锥形凸台8(如图2(a)和图2(b)所示)，凸台8锥面角度与缸盖上蓬形凹坑9锥面角度相同，在发动机运行过程中，凸台8可与蓬形凹坑9形成一个挤气空间，挤流加强缸内滚流运动，进而提高缸内湍流水平。活塞7顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑9，凹坑9壁面与凸台8锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下能够与空气充分混合，同时根据发动机的运行状况可控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层。控制喷油器3的喷射正时和引燃喷射量适时引燃燃气与空气的混合气，并实现高效清洁燃烧。所述的高压燃气喷射阀1安装在气缸盖5内，位于进气门2的右侧，其中心位置轴线与气缸盖5下表面呈空间25°--35°，以确保高压喷射阀喷出的高速射流冲向活塞7半球形凹坑9的中间。所述的高压燃气喷射阀1具有单孔喷嘴结构，控制系统针对发动机不同的运行工况，灵活得控制高压燃气喷射阀1的喷射次数，喷射正时和喷射持续期，在气缸内形成不同浓度的混合气分层。所述的滚流燃烧室便于四气门布置，使喷油器3可以安装在燃烧室中央，即缸盖内排气门4和进气门2的中间，且其中心轴线与水平面成75°-80°，这种安装方式便于喷油器3喷出的柴油分布在燃烧室的中心，进而可以缩短火焰传播距离,提高天然气燃烧速率。
如图3所示，所述的喷油器3具有多孔结构，喷孔直径为0.15-0.25mm，喷油嘴上的多个喷孔呈现出轴对称分布。所述的喷油器3的孔数和孔径根据发动机的功率进行匹配，以保证小油量喷射精度。(如图4所示)。在发动机不同工作模式下，喷油器3的工作过程为：
(1)在气体模式时，液压系统和燃油喷射控制系统控制喷油器3喷射微量柴油，引燃缸内混合气。
(2)当气体模式出现故障时，发动机切换到柴油模式，如图5所示，燃油喷射控制系统延长喷油器3喷射持续期，增大柴油喷射量，以保证汽车或船舶在30％负荷下可以继续运行，而不至于使发动机突然间失去动力，发生事故。
所述的燃气喷射控制系统包括传感器和主控芯片。在发动机进气和压缩过程中，传感器检测发动机进气道内空气的温度和压力，冷却液温度，转速，节气门开度，燃气供给管路内燃气的温度和压力，同时结合上止点信号、点火提前角等信息，由主控芯片产生控制信号，再由控制信号产生方波信号，方波信号作为高压燃气喷射阀1开关的控制信号灵活得控制调节燃料供给模式，实现燃气在缸内多次直喷并快速燃烧技术。
燃气喷射控制系统具体的控制方案如下：
(1)当发动机处于低负荷时，如图6(a)所示，高压燃气喷射阀1在压缩冲程中进行单次喷气，在压缩上止点附近喷射。由于喷气到压燃的时间短且缸内气体压力高，天然气和空气混合被限制在缸内局部区域，在喷油时刻燃烧室内可以形成喷油嘴附近浓而周围稀的分层混合气，提高初始火焰形成的稳定性；
(2)当发动机处于中高负荷时，如图6(b)和图7所示，高压燃气喷射阀1在进气和压缩过程中进行两次喷气，且两次燃料喷射比为3:5。由于天然气和空气混合时间长，混合气接近均质状态，在喷油时刻呈现出多点同时着火的现象，而无火焰传播放热的过程，进而使得燃烧过程中，缸内温度梯度较低，避免了局部高温和局部过浓区，降低了NOx的排放。
综上所述，本发明利用滚流燃烧室的特殊结构，使得高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流运动的作用下与空气充分混合并有效分层。且采用缸内高压直喷技术和微喷引燃技术，针对发动机不同的运行工况,灵活得调节燃气与燃气喷射规律，从而实现双燃料发动机缸内燃料高效清洁燃烧，满足燃料经济性和排放法规要求。
本发明燃烧系统结构包括高压燃气喷射阀1，进气门2，喷油器3，排气门4，气缸盖5，气缸6，活塞7。所述的滚流燃烧室是由气缸盖5上的帐篷形凹坑9，气缸和凸起活塞7顶面所围成的空间。所述的活塞7顶面一侧设置有一半锥形凸台8，凸台8锥面角度与缸盖上蓬形凹坑9锥面角度相同，在发动机运行过程中，凸台8可与蓬形凹坑9形成一个挤气空间，挤流加强缸内滚流运动，进而提高缸内湍流水平。活塞7顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑9，凹坑9壁面与凸台8锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀1喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下能够与空气充分混合，同时根据发动机的运行状况可控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层。控制喷油器3的喷射正时和引燃喷射量适时引燃燃气与空气的混合气，并实现高效清洁燃烧。所述的高压燃气喷射阀1安装在气缸盖5内，位于进气门2的右侧，其中心位置轴线与气缸盖5下表面呈空间25°--35°，以确保高压喷射阀喷出的高速射流冲向活塞7半球形凹坑9的中间。所述的滚流燃烧室便于四气门布置，使喷油器3可以安装在燃烧室中央，即缸盖内排气门4和进气门2的中间，且其中心轴线与水平面成75°-80°，这种安装方式便于喷油器3喷出的柴油分布在燃烧室的中心，进而可以缩短火焰传播距离,提高天然气燃烧速率。喷油器3具有多孔结构，喷孔直径为0.15-0.25mm。所述的喷油器3的孔数和孔径根据发动机的功率进行匹配，以保证小油量喷射精度。在气体模式下，液压系统和燃油喷射控制系统控制喷油器3喷射微量柴油，引燃缸内混合气；当气体模式出现故障时，发动机切换到柴油模式，燃油喷射控制系统延长喷油器3喷射持续期，增大柴油喷射量，以保证汽车或船舶在30％负荷下可以继续运行，而不至于使发动机突然间失去动力。所述的高压燃气喷射阀1具有单孔喷嘴结构，控制系统针对发动机不同的运行工况，灵活得控制高压燃气喷射阀1的喷射次数，喷射正时和喷射持续期，在气缸内形成不同浓度的混合气分层。
所述的喷油器3多孔喷油器3，喷油器3上的多个喷孔呈现出轴对称布置。
当发动机处于低负荷时，高压燃气喷射阀1在压缩冲程中进行单次喷气，在接近上止点附近喷射，由于喷气到点火时间短且缸内气体压力高，天然气和空气混合被限制在缸内局部区域，在喷油时刻燃烧室内可以形成喷油嘴附近浓而周围稀的分层混合气；当发动机处于高负荷时，高压燃气喷射阀1在进气和压缩过程中进行两次喷气，天然气和空气混合时间长，在喷油时刻燃烧室内呈现多点同时着火的现象，使得燃烧过程中，缸内温度梯度较低，减少了NOx的排放。
所述的燃气喷射控制系统包括传感器和主控芯片。在发动机进气和压缩过程中，传感器检测发动机进气道内空气的温度和压力，冷却液温度，转速，节气门开度，燃气供给管路内燃气的温度和压力，同时结合上止点信号、点火提前角等信息，由主控芯片产生控制信号，再由控制信号产生方波信号，方波信号作为高压燃气喷射阀1开关的控制信号灵活得控制调节燃料供给模式，实现燃气在缸内多次直喷并快速燃烧技术。

Claims (5)

1.一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其结构包括：高压燃气喷射阀(1)，进气门(2)，喷油器(3)，排气门(4)，气缸盖(5)，气缸(6)，活塞(7)，凸台(8)以及凹坑(9)，其特征在于：所述的滚流燃烧室是由气缸盖(5)上的帐篷形凹坑(9)，气缸(6)和凸起活塞(7)顶面所围成的空间，所述的活塞(7)顶面一侧设置有一半锥形凸台(8)，凸台(8)锥面角度与缸盖上蓬形凹坑(9)锥面角度相同，活塞(7)顶面另一侧为一个倾斜的半球形凹坑(9)，凹坑(9)壁面与凸台(8)锥面圆滑相接，高压燃气喷射阀(1)喷出的燃气在滚流燃烧室的特殊结构和滚流运动综合作用下与空气充分混合，同时根据发动机的运行状况控制缸内直喷天然气的喷射正时和喷射次数，形成不同梯度的混合气浓度分层，所述的高压燃气喷射阀(1)安装在气缸盖(5)内，位于进气门(2)的右侧，其中心位置轴线与气缸盖(5)下表面呈空间25°-35°，所述的滚流燃烧室便于四气门布置，使喷油器(3)安装在燃烧室中央，即缸盖内排气门(4)和进气门(2)的中间，且其中心轴线与水平面成75°-80°，喷油器(3)喷出的柴油分布在燃烧室的中心，喷油器(3)具有多孔结构，喷孔直径为0.15-0.25mm，所述的喷油器(3)的孔数和孔径根据发动机的功率进行匹配，所述的高压燃气喷射阀(1)具有单孔喷嘴结构，控制系统针对发动机不同的运行工况，灵活得控制高压燃气喷射阀(1)的喷射次数，喷射正时和喷射持续期，在气缸(6)内形成不同浓度的混合气分层。
2.根据权利要求1所述一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其特征在于：所述的喷油器(3)为多孔喷油器(3)，喷油器(3)上的多个喷孔呈现出轴对称布置。
3.一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机的燃烧方法，其特征在于，喷油器(3)的工作过程为：
(1)在气体模式时，液压系统和燃油喷射控制系统控制喷油器(3)喷射微量柴油，引燃缸内混合气；
(2)当气体模式出现故障时，发动机切换到柴油模式，燃油喷射控制系统延长喷油器(3)喷射持续期，增大柴油喷射量，以保证汽车或船舶在30％负荷下继续运行。
4.根据权利要求3所述的一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其特征在于：所述的燃气喷射控制系统包括传感器和主控芯片，在发动机进气和压缩过程中，传感器检测发动机进气道内空气的温度和压力，冷却液温度，转速，节气门开度，燃气供给管路内燃气的温度和压力，同时结合上止点信号、点火提前角等信息，由主控芯片产生控制信号，再由控制信号产生方波信号，方波信号作为高压燃气喷射阀(1)开关的控制信号控制调节燃料供给模式。
5.根据权利要求4所述的一种带有滚流燃烧室的天然气缸内直喷双燃料发动机燃烧系统，其特征在于，燃气喷射控制系统的控制方案分为以下两个方面：
(1)当发动机处于低负荷时，高压燃气喷射阀(1)在压缩冲程中进行单次喷气，在压缩上止点附近喷射，喷气到压燃的时间短且缸内气体压力高，天然气和空气混合被限制在缸内局部区域，在喷油时刻燃烧室内形成喷油嘴附近浓而周围稀的分层混合气；
(2)当发动机处于中高负荷时，高压燃气喷射阀(1)在进气和压缩过程中进行两次喷气，且两次燃料喷射比为3:5，天然气和空气混合时间长，混合气接近均质状态，在喷油时刻呈现出多点同时着火的现象，而无火焰传播放热的过程，缸内温度梯度较低。
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