[发明专利]气态燃料燃烧

说明书

在内燃机中，气态燃料在第一次喷射中通过预燃烧室喷射到燃烧室中，以与燃烧室中的空气混合。该预燃烧室具有喷孔，该喷孔在预燃烧室和燃烧室之间流体连通。然后，经混合的气态燃料和空气从燃烧室摄取到预燃烧室中并且点燃。在第二次喷射中，将气态燃料喷射到预燃烧室中，并且在第二次喷射的情形下，将经点燃的气态燃料和空气通过喷孔从预燃烧室中排出并且作为火焰射流进入燃烧室，该火焰射流以气态燃料为芯部。

优先权要求

本申请要求2015年10月29日提交的美国专利申请第14/927,327的优先权，该申请的内容以参见的方式纳入本文。

背景技术

本文的概念涉及一种用于内燃机的气态燃料燃烧。

由于天然气的低成本，而推行将天然气用作发动机燃料。例如，相对于柴油燃料，天然气是单位能量成本较低的燃料。为了利用天然气的较低成本，许多发动机确切地设计成基于天然气来运行。此外，最初设计成使用柴油燃料的一些发动机能改装成使用天然气来作为燃料。

柴油发动机具有高压缩比并且使用压缩点火来点燃柴油燃料充料。通常利用火花塞来点燃天然气。然而，尤其是在贫燃操作状况下，来自火花塞的点燃能量并不总是有效地以高压缩比点燃天然气。例如，直接喷射的天然气的高速率趋于熄灭正发展的火焰核心。为了解决该问题，一些系统放弃火花塞并且使用柴油燃料来作为引燃燃料。换言之，这些系统在压缩循环的早期喷射小量柴油燃料作为引燃燃料，该小量柴油材料通过压缩而自动点燃。然后，喷射天然气且该天然气通过燃烧引燃燃料而点燃。然而，使用柴油作为引燃燃料的天然气系统需要两个燃料系统和相关联的管道、存储件、喷射器等等，而这会增大成本、尺寸、复杂度并且使得改装困难。

附图说明

图1是内燃机系统的一部分的示意侧剖视图；

图2是示例发动机系统的示意图；

图3是发动机循环的时序图；

图4A-4D是内燃机的一部分在发动机循环期间的按序剖视图；以及

图5示出实施多个点燃事件的示例燃烧的放热率的视图。

在各附图中相似的附图标记指示相似的部件。

具体实施方式

图1示出示例内燃机系统100的一部分的剖视图。示例发动机系统100包括内燃机101，该内燃机是往复式发动机并且包括缸盖102、缸体122以及活塞104。活塞104位于气缸内部，该气缸限定在缸体122内部。活塞104被承载，以使得活塞在发动机运行期间在气缸内部往复运动，且该活塞的运动驱动曲柄(未示出)，而曲柄的运动驱动活塞104。主燃烧室106是位于气缸内部缸盖102和活塞104之间的容积，并且由缸体122界定。图1是气缸中一个活塞104的剖视图。然而，发动机101可在气缸中包括一个、两个或更多个类似的活塞104，该活塞联接于曲柄。

示例内燃机101包括空气进气通道108和排气通道112，该空气进气通道具有进气阀110，而该排气通道具有排气阀114。通道108、112在缸盖102中邻近于主燃烧室106，且阀110、114形成主燃烧室106的壁的一部分。进气阀110打开以接纳空气，且燃料喷射器125操作以喷射燃料，从而在主燃烧室106中形成空气/燃料混合物。在燃烧之后，排气阀114打开以从主燃烧室106中排出燃烧残留物并且将这些燃烧残留物排放到排气通道112中。虽然本文的概念在这里相对于往复式内燃机进行描述，但这些概念也可适用于其它内燃机构造。