CN1871424B - 高压下将气态燃料喷入内燃机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接将气态燃料喷入内燃机燃烧室的方法。利用气态燃料的可压缩性向燃烧室提供燃料，燃料在发动机所有工况下进行喷射，并且其压力导致燃料离开喷油嘴时喷射速度超过燃烧室环境决定的当地声速。所得到的燃料喷射速度导致燃料穿过燃烧室内的激波，它们又进一步通过在燃烧室内促进扰动以及燃料与进气工质的混合从而改善燃料的燃烧，其中燃料在非预混燃烧模式下燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种直接将气态燃料喷入内燃机燃烧室以促进气态燃料燃烧的方法。
背景技术
由于气态燃料易于应用、成本低廉以及具有降低排放的潜力，所以气态燃料很久以来一直都是内燃机中液态燃料的有前途的替代品。天然气是这种气态燃料的一个实例。其他实例包括氢气、甲烷、乙烷、丙烷、LPG、丁烷和这些气态燃料的混合物，还有包括氢气、二氧化碳和甲烷其中一种或多种的气态燃料混合物，其中每种都可以合成生产。
尤其，因为柴油燃料燃烧产生较高浓度的污染物并且通常比很多气态燃料更昂贵，所以用气态燃料取代柴油提供了减少排放和降低运行成本的潜力。然而，目前遇到了挑战，即如何在使用气态燃料取代柴油的同时维持柴油机的性能包括柴油机的效率。
在柴油机中使用气态燃料时维持其性能的一种方法是当活塞位于上止点时直接将燃料喷入燃烧室，导致燃料在扩散燃烧模式下燃烧或燃料和空气部分混合的层流燃烧模式下燃烧。
任何直喷机都可从确保燃料完全、有效燃烧的技术中获益。低效燃烧会导致较高排放和降低的发动机性能。扩散模式下的燃烧通常发生在由燃料喷射限定的燃料/空气界面。即，燃料在燃烧前只有有限的机会与进气空气工质混合。因此，增加燃料暴露于空气工质的表面面积有助于促进燃烧，因为做功冲程早期允许更多的燃料燃烧。柴油机通过雾化柴油并将混合气引进燃烧室从而尝试增加空气和燃料之间的表面积以促进混合和燃烧。对气态燃料而言，是否雾化没有什么关系，然而混合对促进燃烧是重要的。柴油机的混合主要通过燃料喷射以及燃烧室几何构成与吸入燃烧室的进气工质相互作用形成的环境产生。这种混合是重要的，同样重要的是促进气态燃料直喷机中的混合。然而，申请人发现，与柴油不同，气态燃料自身的性能有助于促进混合，进而促进燃烧。
燃料质量和工质特性的变化通常会影响燃烧，也会促进燃烧。对于很多气态燃料，诸如天然气，燃料质量变化相当大。现有技术中补偿低等级燃料(低热值)的一种方法趋向于对直喷式发动机鼓励较长的喷射持续时间，并且这项技术同样也适于气态燃料。不过，长的喷射持续时间会不利地影响发动机的效率。同样的技术可应用于高废气再循环(EGR)的发动机中，从而导致同样的缺点。
一种通常控制气态燃料混合的方法和促进燃烧以调整燃料特性(低质量燃料)、进气工质特性(EGR程度)的方法是利用气态燃料的可压缩性。气态燃料的可压缩性可用来通过增强混合进而增强燃烧。作为额外的好处，人们发现气态燃料的可压缩性还可延长气态燃料发动机的功率范围。虽然以前已经使用了增压气态燃料——通常将气态燃料推入燃烧室(由此利用了气态燃料的可压缩性)，现有技术教导了可利用气态燃料的可压缩性以促进燃烧，而没有教导利用一定范围的压力。通过实例，参见：Miyake M.等人的著作“The development of high output，highly efficient gas burning diesel engines”(高输出、高效率气体燃烧柴油机的发展)，CIMAC，1983.通常，由于在全载荷下将气体推入燃烧室的需要，所以已经推动了喷射压力(因此推动了气态燃料的可压缩性)：参见美国专利5,771,857，第4栏，第39行.
美国专利6,708,905指出了有限环境下气态燃料可压缩性的益处。其公开内容提供了一种喷嘴设计，该喷嘴利用低压下气态燃料的可压缩性，在喷嘴出口将超音速气体燃料输入燃烧室，从而促进燃烧室内气态燃料的激波扰动。所公开的喷嘴设计提供了在较低压力下这种燃料流动。这种设计的缺点是，燃烧室内寻求的超音速流通常取决于气缸压力，该压力在整个发动机特性图(map)中是变化的。喷射器设计仅可在发动机特性图中的离散范围内利用超音速流的激波扰动。
类似的，Tice J.K.，等人在燃气机械会议(2003年10月，盐湖城)的“FieldTest and Development of a Low-Cost Mechanically Actuated，Enhanced MixingSystem for Emissions Reduction”(使排放减小的低成本机械致动、加强混合系统的现场实验与发展)中，讨论了通过低压喷嘴设计释放超音速气态燃料气流，类似于美国专利6,708,905中所讨论的内容。然而如上所述，这种喷射器只有有限的应用。而且，该出版物没有教导气态燃料的高压喷射，这种情况是不希望出现的，因为本技术面向为火花点火发动机形成燃料和空气均匀混合的方法。没有讨论利用柴油/压燃式发动机中的效率的高压直喷气态燃料发动机的合适方法。
本公开内容提供了一种引进气态燃料的方法，该方法利用气态燃料的高压直喷和可压缩性以在发动机特性图的范围内促进燃烧，从而实现增强的功率并且补偿气态燃料直喷式内燃机中的低燃料质量。
发明内容
本发明为气态燃料直喷内燃机提供改进的燃烧、更大的燃料质量流量和燃气动量。通过利用气态燃料的可压缩性，本公开内容提供了一种通过加强燃料的混合利用高压直喷来改善燃烧、由此通过确保更完全燃烧进一步减少排放的方法。同样，通过利用气态燃料的可压缩性，燃料质量流量和燃料动量增加将导致燃料更充分地混合，并且当燃烧室内燃烧额外的燃料时，在发动机循环中向活塞输出更大功率。
尤其，本公开内容教导了在作为喷射压力与气缸压力的压力比下将气态燃料喷入内燃机燃烧室，该压力比超过临界压力比，当超过临界压比时，燃气流在喷嘴出口处被堵塞(燃气速度为声速)并且燃气流离开喷射器后气流喷射速度变成超音速(即，未完全膨胀(under-expanded)燃气喷射)。超音速燃气速度导致燃烧室内激波扰动和混合，这样可促进燃料的燃烧。
本发明的优选实施例包括将气态燃料引入直喷内燃机的方法。该方法包括，在发动机循环过程中，选择喷射压力，用于将所述气态燃料喷入在所述发动机燃烧室的工质压力下的工质中，此喷射压力产生气态燃料喷出喷嘴的喷射速度。在整个喷射期间，该喷射速度超过工质压力下工质中气态燃料的音速。在接近或位于循环中压缩冲程完成时的喷射曲柄角处，在喷射期间，气态燃料在喷射压力下被直喷入工质。
在此外的实施例中，喷射压力优选地致使喷射速度低于最大渗透速度，燃气在该渗透速度下渗透进燃烧室将导致气态燃料与气缸和活塞其中至少之一发生干涉，它们各自部分地限定了燃烧室.该方法可以在气态燃料包括天然气、进气工质包括空气的情况下实行.在本方法的其他实施例中，喷射期间的喷射压力和工质压力的比值超过临界压比.在优选实例中，燃料是天然气，进气工质是空气和/或压力比大于2.
在本方法另外的实施例中，燃料可包括氢气，进气工质包括空气，在优选实例中，还包括从天然气、氢气、甲烷和柴油中选择至少其中之一的第二燃料，和/或与气态燃料一样。
在本方法的优选实施例中，在整个喷射期间，喷射压力是变化的。气态燃料被引入直喷内燃机。该方法包括，在发动机循环过程中，选择喷射压力，用于将喷射气态燃料喷入发动机燃烧室内工质，此喷射压力产生气态燃料离开喷嘴的喷射速度，气态燃料降速穿过(reduce through)工质内的至少一道音速屏障。在接近或位于发动机循环中压缩冲程完成时的喷射曲柄角处，喷射期间气态燃料在喷射压力下直喷进工质。
在整个喷射期间，喷射压力优选为变化的而且可在气态燃料包括天然气、进气工质包括空气的情况下实现。
本文公开了第三种方法。该方法包括，在发动机循环过程中，在发动机进气过程中，将工质引进燃烧室，并且在循环的压缩过程中，在燃烧室内将工质压缩为工质压力。在接近或位于循环中压缩过程完成时的喷射曲柄角处，在喷射期间，气态燃料在喷射压力下被直喷入工质。在整个喷射期间，喷射压力与工质压力的比值超过临界压比。临界压比在下述情况下确定，即工质中气态燃料的速度超过工质压力下的音速。直喷的气态燃料在燃烧室内被点燃。
该方法还包括根据发动机载荷、转速、进气工质压力或进气压力、进气工质温度、压缩比和进气流中的至少一个确定工质压力。在所有的发动机工况中，工质中气态燃料的速度优选地超过音速。在优选实例中，临界压比大于2。在另一实例中，燃料在非预混燃烧模式下燃烧。
附图说明
图1示出气态燃料直喷式内燃机循环中燃烧室在不同点处的5个横截面视图。图1a示出发动机循环中的进气冲程。图1b示出发动机循环中的压缩冲程。图1c示出发动机循环中的压缩冲程接近完成时燃料喷射入燃烧室。图1d示出发动机循环中做功冲程的燃料燃烧。图1e示出发动机循环中的排气冲程。
图2是在燃料压力与气缸压力的压力比下穿过喷嘴的气态燃料的质量流量的曲线图。
图3是离开喷嘴的不同距离下燃料压力与气缸压力的压力比的曲线。
图4是不同燃料喷射压力的燃料压力与气缸压力的压力比下的燃气质量流量的曲线图。
图5是表示亚音速燃气速度和超音速燃气速度的曲柄角下的热释放率的曲线图。
具体实施方式
在本方法中，用于气态燃料直喷内燃机中的气态燃料的选定喷射压力超过临界压力，在临界压力下，燃料喷出喷嘴之后的速度超过了燃烧室内工质的音速.随着燃气喷射压力增加，喷嘴内燃料密度增加并且燃流保持被堵塞，同时在喷嘴出口处保持音速.然而，出了喷嘴后，随着燃气从喷嘴开口膨胀形成燃烧室内的进气工质，燃气达到超音速.
参考图1，图中示出了一种典型的气态燃料直喷机循环中各进程的横截面剖视图。图1a提供了在方向12上通过进气管14引入燃烧室10的进气工质。同时，在进气冲程，活塞16在方向17上运动，远离喷嘴18，该喷嘴位于点火板(fire deck)中并与燃烧室10流体流通。同时示出的是排气管20。图1b说明发动机压缩冲程中活塞16在方向22上运动以将燃烧室内的工质压缩为预燃烧气缸压力。参考图1c，当活塞位于或接近上止点时，燃料24可被引入到燃烧室10。燃料24在燃气喷射压力Pg下从喷射器被引进到燃烧室10。为了该公开的目的，位于或接近上止点的燃料的喷射通常处于上止点任何一侧30度的曲柄角内。
参考图1d，紧跟着燃料24的引进，燃料燃烧，从而推动活塞16在方向25运动，如燃烧产物26所示。气态燃料可以自动点燃或通过点火源(未显示)点燃。这种点火源包括火花，比气态燃料更易于自动点火的引导(pilot)燃料(液态火花点火)，和位于燃烧室10内的热面。气态燃料的自燃通常需要高压比或高进气歧管内温度，因为很多气体燃料的自燃温度较高。
最后，参考图1e，发动机循环以排气冲程结束，其中，通过活塞16在方向28上的运动，燃烧产物26在方向30上从燃烧室被排进排气管20。
参考图2，通常，在直线100和曲线102的交点处识别出燃气压比的边界，在该边界以上，气态燃料由燃气的膨胀推动从喷嘴以超音速穿过一个或多个由喷嘴出口附近的喷射中产生的激波，并伴随有降速穿过(slowingthrough)激波的额外扰动。这是公知的激波扰动。超音速或流量相对于燃烧室流场中的当地声速进行测量。在直线100右边、沿着曲线102的范围中，一旦燃气从喷嘴释放，将导致超音速流动，当比值Rgc满足
Rgc＞Rc
时，给定气缸压力Pcyl，这里Rgc＝Pg/Pcyl＞Rc，其中燃气压力Pg提供燃气从所述喷嘴喷出来时的超音速。Rc是由图2中直线100定义的临界压比(超过它时，气流将在喷嘴出口堵塞)，对于给定的燃气密度和进气工质密度，超过临界压比，超音速流产生在燃气离开喷嘴的出口处的燃烧室内。超音速流是基于喷射的当地声速测定的。
当压比高于Rc时，燃气的出口压力远超过Pcyl，并且在喷嘴外发生喷射的残余膨胀。因此，燃气浓度的轴向衰减表现得好像它是由比目前喷嘴外径更大的源头产生的(参考Birch等人，“The Structure and Concentration Decayof High Pressure Jests of Natural Gas”(天然气高压喷射的结构和浓度衰减)，燃烧科学和技术，卷36，pp.249-261，1984)。这样，通过在气体喷出处增加压力以使得气体以超音速离开喷嘴，有效地提供了一种在发动机工况范围内扩大喷嘴直径的方法。
参考图3，示出了喷嘴200。喷嘴200和燃烧室之间的边界由直线202提供，燃气喷射边界204超过该直线示出。在本主题方法的优选实施例的这一实例中，Pg保持常数。在该喷嘴横截面视图下方，图中纵坐标为1/Rgc，横坐标为与直线202相距的距离，该图示出在燃料喷射过程中的Rgc的倒数，在常数燃气压力Pg下，曲线206为亚临界Rgc，曲线208为临界Rgc，此时Rgc＝Rc，曲线210、212为超临界Rgc。还设置了燃料中点214。
参考图4，示出了相对于Rgc的离开喷射器18的燃气质量流量。对于不同的喷射压力，提供有四条曲线。曲线250、252、254和256分别代表大于前述喷射压力的喷射压力Pg，其趋势如直线258所示.工作曲线260示出了对于给定Pcyl的在增加燃气压力的情况下对燃气质量流量的影响，Rc由曲线262示出。
参考图5，示出了不同曲柄角下的热释放率(HRR)。曲线300提供了气态燃料刚离开喷嘴时、在导致燃气为音速或亚音速的压力下、气态燃料被喷进燃烧室所得到的HRR。曲线302提供了气态燃料刚离开喷嘴时、在导致燃气为超音速的压力下、气态燃料被喷进燃烧室所得到的HRR。曲线300代表Rgc小于或等于Rc时所得的HRR。曲线302代表Rgc大于Rc时所得的HRR。
事实上，参考图4，当工作曲线260在不同压比曲线上移动时，超过Rc的Rgc示出Pg增加时所增加的燃气质量流量和动量。因此，额外的燃料能量可在给定循环中被送进燃烧室，并且对于给定曲线具有对应于超过RC的Rgc的燃气喷射压力：参见曲线250至256。如上所述，当气态燃料的质量较差时这是重要的，因为该方法通过燃料穿过喷嘴逸出并堵塞时进一步压缩燃料，从而通过增加燃料密度使得能量密度增加。
而且，参考图3，由于以曲线204为边界的喷入气体喷射24(见图1)的喷射动量的增加，在喷射中降速穿过一道或多道激波，所以对应于过量气体压力的大于Rc的Rgc被考虑用来促进混合。
优选地，在发动机的高载荷下保持关系式Rgc＞Rc。这里，由喷射动量的增加造成的质量流量和混合的增加是重要的，否则就会遇到在燃烧率和燃料质量流量率上的限制导致的能量限制。假设额外燃料允许高效地燃烧，那么增加燃料质量流量率为额外功率提供了潜力。额外的混合和动量有助于燃烧。因此，虽然在气缸压力没有处于给定循环的峰值压力的情况下、当气体压力导致超音速流动时已实现超音速流的益处，但是所教导的全部优点还没有实现。在发动机所有工况下压比超过Rc会导致快速高效的燃烧，同时在需要时将额外的能量输送给发动机。
借助实例，典型的高达30MPa的Pg与15MPa的Pcyl(Rgc大于2)一般将提供超音速流进入天然气燃料直喷式发动机内燃机所必须的压力。大多数燃烧室和发动机工况下的Pg在大多数情况下将超过10MPa。
参考图5，可见在喷射压力导致燃气以超音速离开喷嘴时的HRR会导致燃烧室内较快的热释放，这表示在燃烧室内有待燃烧的理想量的燃料被更好地混合和更快地燃烧。这有助于确保能量更好地传递至活塞，在一些情况下，将导致更完全燃烧，并伴随有相关的较少的排放，诸如CO和碳氢化合物。
能够控制所需要的Pg的喷射器是重要的。然而，不需要在喷射器本身中处理超音燃气速度，因为气流会在音速堵塞，直到离开喷嘴。喷射器内增加的压力导致喷射器中气态燃料的压缩或密度的增加。
应该考虑发动机几何特征来决定Rgc的优选范围。即，超过给定Rgc，这里Rgc＝Rmax，由于过度渗透(over-penetration)造成的燃气与燃烧室壁面的干涉会不利地影响燃烧质量。这也是喷射角的函数。再次参考燃烧室的几何特征，喷射角将有助于决定Pg的上限，该上限将导致可能不利地影响到燃烧效率的燃气和燃烧室壁面的干涉类型。通常，Rmax随着燃烧室几何特征和燃料喷射角而变化。优选地，在燃料喷射期间，Rgc应该接近Rmax，同时，燃气喷射压力应避免造成燃气与气缸壁或峰值气缸压力的任一侧上的活塞发生干涉。实现这点的一种方法是利用速率修正技术(rate shapingtechniques)在循环中控制喷射压力，使得其跟随燃烧室压力，由此以接近Rmax的超音速流引进燃料，并导致相对恒定的Rgc。
一般地，发动机控制器将考虑发动机的载荷要求(举例来说，推进压力或节流阀位置或踏板位置)，由此通过实时计算Pcyl、测量Pcyl或表示Pcyl的信号、或者在发动机校准过程中提供给控制器的基于特性图的方法确定Pcyl。随后，由所确定的Pcyl决定Pg。无论如何，在实践本公开的主题内容时，Pg将导致Rgc满足Rc＜Rgc＜Rmax。
对于给定的适合喷射燃料所用的喷嘴尺寸的载荷范围和速度条件，Pg可被控制为恒定压力。即，本领域技术人员将理解，为Pg选择的压力应确保在低载荷和/或高速度下的适当流量，从而使得喷射时间根据喷射器设计不会变得过短。本公开内容的一个目的是教导当全载荷条件下Pcyl取最大值时，超音速流可流过喷嘴和接近喷嘴。
关系式Rc＜Rgc＜Rmax优选地应该在整个喷射期间被满足，该关系式考虑发动机特性图上发动机最高载荷时达到峰值气缸压力的点。在发动机特性图的这一点上，改善的混合和增加的燃料质量流量是重要的，由于燃烧能量由质量流量和混合来补充，这有助于加速热量释放从而高效地推动活塞。
为了本公开的目的，膨胀不足的燃料喷射指代在喷嘴出口处具有音速的气态燃料喷射，其在离开喷嘴和接近喷嘴后加速到超音速，最后穿过一道或多道激波而慢下来，并产生进一步扰动并与周围流体产生相关的混合。
本公开的主题内容是针对发动机，其中燃料在接近压缩冲程的结束或做功冲程的开始时在高压下(超过10MPa)喷射。所得的燃料喷射一旦点燃，其特征是非预混燃烧模式，该模式包括扩散燃烧模式和层流燃烧模式。同样，对于很多气态燃料而言，在没有为压缩点火提供发动机压缩比的情况下，点火源是重要的。这种点火源的实例包括引导燃料点火(液态火花)或热表面点火。为了该公开的目的，压缩冲程结束或接近上止点时的喷射包括在压缩冲程或做功冲程中上止点曲柄角30度内的喷射。
在采用EGR并且进气工质包括一些预混燃料的情况下，本公开的主题内容是可操作的。同样的原理将导致上述采用超音速气态燃料气流情况下教导的优点。
为了本公开的目的，气态燃料包括但不局限于天然气、氢气、甲烷、乙烷、丙烷、LPG和丁烷及这些气态燃料的混合物。
为了本公开的目的，本主题的公开可应用于二冲程发动机和旋转循环式发动机。因此，参考上述四冲程发动机的不同阶段，即进气、压缩、做功和排气冲程包括二冲程发动机和旋转式发动机循环中相应阶段，即这种发动机的进气、压缩、做功和排气过程。
虽然本发明的详细元素，实施例和应用都已经示出和描述，但是当然可理解本发明不局限于此，因为本领域技术人员可在不脱离本公开的范围内，尤其是根据前述教导，进行改进。
Claims (20)
1.一种将气态燃料引入高压直喷内燃机的方法，所述方法包括，在所述内燃机的循环过程中，
a.选择喷射压力，从而将所述气态燃料从喷射器喷入在所述内燃机燃烧室的工质压力下的工质中，使得在所述喷射持续期间所述喷射压力与所述工质压力的比值超过临界压力比，导致燃料喷射在所述喷嘴出口具有音速，在喷射速度下膨胀超过和接近所述喷嘴，在整个所述喷射期间，所设喷射速度超过在所述工质压力下、在所述工质中的所述气态燃料的所述音速，
b.在接近或位于所述循环的压缩冲程完成时的喷射曲柄角处，在所述喷射期间、在所述喷射压力下直接将所述气态燃料喷入所述工质，
其中，所述喷射压力被选择为使得所述喷射压力与所述工质压力的所述比值低于一最大压力比，在该最大压力比下，所述燃料喷射基本上与气缸和活塞其中至少一个发生实质的干涉，所述气缸和活塞各自部分地限定所述燃烧室。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态燃料包括天然气，所述工质包括空气。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述喷射压力与所述工质压力的所述比大于2。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述气态燃料包括氢气，所述工质包括空气。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述工质包括第二燃料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二燃料从天然气、氢气、甲烷和柴油中的至少一个选择出来。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二燃料与所述气态燃料相同。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷射压力在整个所述喷射期间是变化的。
9.一种将气态燃料引入直喷式内燃机的方法，所述方法包括，在所述内燃机循环过程中，
a.选择喷射压力，从而将所述气态燃料从喷射器喷入所述内燃机燃烧室中的工质，使得在所述喷射持续期间所述喷射压力与所述工质压力的比值超过临界压力比，导致燃料喷射在超过和接近所述喷射器喷嘴时加速到超音速喷射速度，所述喷射降速穿过所述工质中的至少一道激波，
b.在接近或位于所述循环的所述压缩冲程完成时的喷射曲柄角处，在所述喷射期间、在所述喷射压力下直接将所述气态燃料喷入所述工质，
其中，所述喷射压力被选择为使得所述喷射压力与所述工质压力的所述比值低于一最大压力比，在该最大压力比下，所述燃料喷射基本上与气缸和活塞其中至少一个发生实质的干涉，所述气缸和活塞各自部分地限定所述燃烧室。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述喷射压力在所述喷射持续期间是变化的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述喷射压力超过10MPa。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述气态燃料包括天然气，所述工质包括空气。
13.一种操作直喷气态燃料内燃机的方法，所述内燃机限定有燃烧室，所述方法包括，在所述内燃机的循环过程中：
a.在所述循环的进气过程中将工质引入燃烧室，
b.在所述循环的压缩过程中将所述燃烧室内的所述工质压缩到工质压力，
c.在接近所述循环的上止点或者接近所述压缩过程完成的喷射曲柄角处，在所述喷射期间、在喷射压力下直接将气态燃料喷入所述工质，在整个所述喷射期间，所述喷射压力与所述工质压力的比值超过临界比值，在所述喷射压力导致未完全膨胀的燃料喷射加速至在所述工质内超过音速的情况下，确定所述临界比值，直接喷入所述气态燃料，所述喷射压力与所述工质压力的所述比值低于一最大压力比，在该最大压力比下，所述燃料喷射基本上与气缸和活塞其中至少一个发生实质的干涉，所述气缸和活塞各自部分地限定所述燃烧室，
d.在所述燃烧室内点燃所述直喷气态燃料。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括根据内燃机载荷、转速、节流阀位置、进气压力、进气工质温度、压缩比和进气气流中的至少一个确定所述工质压力，其中所述工质压力用于确定所述喷射压力。
15.根据权利要求13所述的方法，其中在整个用于所述内燃机的内燃机特性图中，在接近喷射所述燃料的喷射器的位置处，所述工质中所述燃料喷射的速度超过音速。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述临界比值大于2。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述喷射压力超过10MPa。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述直喷气态燃料在非预混燃烧模式下燃烧。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述直喷气态燃料在层流燃烧模式下燃烧。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述直喷气态燃料在扩散燃烧模式下燃烧。
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