[发明专利]点燃内燃发动机中的空气燃料混合物的系统和方法

说明书

通过将空气燃料混合物接收为从内燃发动机的主燃烧室进入与主燃烧室相邻的封罩的引入空气燃料混合物流，在内燃发动机中点燃空气燃料混合物。封罩限定包围第一和第二点火体的第一室，并且该封罩限定邻近第一室并经由通道连接到第一室的第二室。接收在封罩中的空气燃料混合物的一部分被引导朝向第一和第二点火体之间的点火间隙，而另一部分被引导到第二室中。点火间隙中的空气燃料混合物然后被点燃，并且来自第一室中的燃烧的火焰被喷射到主燃烧室中。然后，来自第二室中的燃烧的火焰被喷射到主燃烧室中。

优先权声明

本申请要求2015年3月20日提交的美国临时申请No.62/136,171的优先权，该申请的内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种点燃内燃发动机中的空气燃料混合物的系统和方法。

背景技术

用诸如天然气的气体燃料运行的发动机通常用稀的空气燃料混合物运行，以减少诸如氮氧化物(NOx)的污染物的产生。稀的空气燃料混合物是含有超过用于燃烧的化学计量的过量空气的空气和燃料的混合物。通常，工业燃气发动机以1.85或更高的空气燃料当量比λ(拉姆达)运行，其中1.0等于化学计量。然而，随着空气燃料混合物变稀，火焰传播通过混合物的速度变慢，火焰内核的存活力受到挑战。当火焰内核不强壮，不足以快速推进火焰前锋时，这可能导致贫失火，继而可能导致非常缓慢的起燃或完全失火。

无源预燃室点火器通常用于改善点火。预燃室点火器具有在火花塞上限定预燃室的封罩，其中没有燃料进入预燃室。然而，通常，预燃室中的空燃比变得如此稀薄，使得绝热火焰温度不能支撑火焰内核，导致预燃室失火或离开预燃室的火焰骤冷。当预燃室压力高到足以导致通过预燃室的喷嘴离开的火焰以声速或近声速流动时，会产生称为声速骤冷(sonic quenching)的骤冷现象。通过使喷嘴中的火焰温度整体骤冷，预燃室几何形状可进一步加剧该问题。骤冷的最终结果是主燃烧室中的潜在失火。

发明内容

因此，根据本发明，某些方面包括用于点燃内燃发动机中的混合物的系统。该系统包括大体围绕中心纵向轴线驻留并适于联接到内燃发动机的细长塞体。第一点火体围绕塞体的端部驻留。第二点火体邻近第一点火体，以限定在第二点火体和第一点火体之间的火焰内核起始间隙。该系统包括封罩，该封罩限定包围第一和第二点火体的第一室，并且限定邻近第一室并经由通道连接到第一室的第二室。封罩包括在第一室的内部和封罩的外部之间的多个喷射孔。

根据本发明，某些方面包括点燃内燃发动机中的空气燃料混合物的方法，其中空气燃料混合物被接收为从内燃发动机的主燃烧室进入邻近主燃烧室的封罩的引入空气燃料混合物流。该封罩限定包围第一和第二点火体的第一室，并且该封罩限定邻近第一室并经由通道连接到第一室的第二室。接收在封罩中的空气燃料混合物的一部分被朝向第一和第二点火体之间的点火间隙引导，而另一部分进入第二室中。点火间隙中的空气燃料混合物被点燃，并且来自第一室中的燃烧的火焰被喷射到主燃烧室中。然后，来自第二室中的燃烧的火焰被喷射到主燃烧室中。

根据本发明，某些方面包括内燃发动机，该内燃发动机包括包含点火器的火花塞和接收火花塞的封罩。封罩限定围绕点火器的端部的第一室和邻近第一室并且流体地连接到第一室的第二室。