[发明专利]燃气发动机的燃气供应和点火装置

说明书

为了在吸气式燃气发动机中实现可靠、良好可控和迅速的扩散燃烧，推荐一种燃烧室喷嘴(12)，在所述燃烧室喷嘴的圆周上分布地设置多个用于热的燃烧气体的火炬通道(52)，所述火炬通道与预燃室(15)相连。

技术领域

本发明涉及一种用于燃气发动机的燃气供应和点火装置，其包括燃烧室喷嘴，多个用于主燃气的喷射通道在所述燃烧室喷嘴的圆周上分布地设置，所述喷射通道与用于主燃气的主燃气供应管路相连，并且此外在燃气供应和点火装置中设置预燃室，点火燃料供应管路通入该预燃室之中，多个用于热的燃烧气体的火炬通道在所述燃烧室喷嘴的圆周上分布地设置并且与预燃室相连.

本发明所述的燃气发动机指的是具有活塞、尤其具有往复运动活塞的内燃机，也就是活塞式发动机.

背景技术

外源点火燃气发动机的已知燃烧方法均基于这样的原理：要么在进气冲程给气缸充气的过程中将可燃混合气供应给工作腔，或者在压缩冲程期间通过喷入燃气在工作腔中形成可燃混合气.然后通过火花点火或者喷入少量自燃性液体燃料的方式点燃可燃混合气.这里当点燃的时候用于燃烧的燃料已经与燃烧用空气混合。可以直接在气缸中点燃，或者通过在预燃室中点燃的方式间接点燃.可通过火花点火方式在预燃室中点燃，这就会引起从预燃室流出到主燃室(气缸)之中的高温气体射流，使得主燃室中的可燃混合气点燃，通常湍流火焰前锋随后穿过可燃混合气.通过主燃室点火和如此实现的压力升高，在做功冲程中通过活塞完成所需的机械有用功.例如DE 10 2014 000 229 A1或者DE 196 22 945A1就公开了具有这种预燃室点火的燃气发动机.DE 10 2013 009 413 A1描述了预燃室的一种特殊实施方式.

这些行之有效并且基本上稳健的燃烧方法都有缺点：在燃空比不利的时候均有缺火或者提前点火倾向，可能会导致高的有害物质排放、很差的效率和/或极端的机械负荷.此类缺火或者提前点火均会威胁燃气发动机的安全可靠运行.快速负荷变化尤其可能会导致燃空比的上述不利变化。因此如果对负荷变化速度的要求很高，燃气发动机的使用就会受到限制。

例如US 8,800,529 B2公开了一种能克服该缺点的解决方案，该专利描述了一种吸入空气的燃烧方法，在进气冲程中吸入空气，在压缩冲程中压缩空气，并且在活塞快要到达上止点之前，才通过多孔喷嘴喷入主燃气，与压燃式柴油机喷入柴油的过程一样.由于气体具有很高的自燃温度，因此借助预喷将主燃气点燃，在预喷时将少量自燃性液态燃料喷入主燃室之中。然后主燃气的燃烧就会作为沿着主燃气射流表面进行的扩散燃烧。众所周知，使得燃烧所需的氧气经由火焰边缘扩散到火焰之中，就可以进行扩散燃烧，不必预先混合空气和燃料.火焰直接从周围环境“吸入”燃烧所需的氧气.因此朝向焰心给火焰供应的氧气越来越少，燃料在焰心中仅仅部分燃烧.但是由于该燃烧方法仅仅压缩空气，因此没有提前点火的危险.液态燃料在预喷时能非常可靠地自燃，因此可防止缺火.

EP 520 659 A1和EP 778 410 A1公开了用于这种燃烧方法的喷射阀，也称作双燃料阀.将用于喷射燃烧用气态燃料和预喷点火用液态燃料的阀同心布置在喷射阀之中.

该燃烧方法的主要缺点在于必须提供两种燃料，也就是作为主燃气的高压气体和用于预喷的柴油，并且必须设置所需的双燃料储存器和供应装置.