CN101294536B - 用于煤气发动机的点火装置以及煤气发动机 - Google Patents

用于煤气发动机的点火装置以及煤气发动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于煤气发动机、特别是用于火花点火煤气机的点火装置以及煤气发动机，点火装置用于点燃气态的燃料-空气混合物，其中所述点火装置(11)包括用作点火源的加热装置(12)，其中套筒状的容纳装置(13)将所述相应的加热装置(12)与待点燃的燃料-空气混合物分开，和其中所述加热装置(12)对所述相应的容纳装置(13)的与所述待点燃的燃料-空气混合物接触的区段(14)进行加热，从而所述容纳装置的该区段具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度。本发明的加热装置(12)包括至少一个用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构(17)。

Description

用于煤气发动机的点火装置以及煤气发动机
技术领域
本发明涉及一种用于煤气发动机的点火装置。本发明还涉及一种煤气发动机。
背景技术
在煤气发动机中燃烧气态的燃料-空气混合物，其中气态的燃料-空气混合物借助于煤气发动机的至少一个点火装置被点燃。在由现有技术已知的煤气发动机中，所述或每个点火装置都是火花塞，该火花塞或者伸入到不可分的燃烧室中，或者伸入到与主燃烧室分开的预燃烧室中，并且气态的燃料-空气混合物在燃烧室中或者在预燃烧室中点燃。在这种情况下点燃需要高的点燃能量以及点燃温度。
由DE 10217996A1已知一种煤气发动机，其中可以实现用于点燃气态的燃料-空气混合物的高的点燃能量。在DE 10217996A1中，借助于点火装置对气态的燃料-空气混合物进行点燃，其中点火装置的提供点燃能量的点火源直接地与待点燃的燃料-空气混合物或由待点燃的燃料-空气混合物构成的气态的空气接触。因此根据该现有技术，点火装置的点火源遭受到腐蚀性的环境，由此会产生点火源的过早磨损。这最终导致煤气发动机的寿命缩短或服务时间缩短，由此导致煤气发动机的高成本。
由至今尚未公开的DE 102005050435.3已知一种具有至少一个伸入到燃烧室中或者伸入到预燃烧室中的点火装置的煤气发动机，其中所述或每个点火装置都包括用作点火源的加热装置，其中套筒状的容纳装置将相应的加热装置与待点燃的燃料-空气混合物分开，且其中加热装置对相应的容纳装置的与待点燃的燃料-空气混合物接触的区段进行加热，从而容纳装置的该区段具有对于点燃燃料-空气混合物必需的温度。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种用于煤气发动机的新型点火装置以及一种新型的煤气发动机。
根据本发明的第一方面，所述目的通过根据权利要求1的点火装置得以实现。据此，点火装置包括至少一个用于使得待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构。
其中根据本发明的第一方面，利用点火装置的至少一个机构来使得待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定。由此延长待点燃的燃料-空气混合物在点火装置上的停留时间，并有助于待点燃的燃料-空气混合物的点燃。
根据本发明的第二方面，所述目的通过根据权利要求8的点火装置得以实现。据此，在容纳装置的外壁上开设有至少一个槽，该槽减少具有对于燃料-空气混合物的点燃必需的温度的区段的散热。
其中通过本发明的第二方面，由加热装置提供的具有对于燃料-空气混合物的点燃必需的温度的区段所需要的加热功率集中在该区段中，因为该区段的散热被减少。由此同样有助于待点燃的燃料-空气混合物的点燃。
根据本发明的第三方面，所述目的通过根据权利要求11的点火装置得以实现。据此，对加热装置和容纳装置的尺寸和热膨胀系数进行设计，从而为了在接通加热装置的情况下将燃料-空气混合物点燃而在加热装置和容纳装置之间产生压配合和过渡配合，并且在燃料-空气混合物被点燃且加热装置断开的情况下在加热装置和容纳装置之间至少产生一种间隙配合。
利用本发明的第三方面确保，在煤气发动机工作时在已经点燃燃料-空气混合物的情况下消除在加热装置和容纳装置之间的压配合和过渡配合，并且在加热装置和容纳装置之间形成间隙配合，从而在燃料-空气混合物被点燃且加热装置断开的情况下加热装置与容纳装置解藕。由此未加热的加热装置在煤气发动机工作时被热卸载和机械卸载，从而该未加热的加热装置受到的磨损较小，因此延长了寿命。
上述对煤气发动机的点火装置的三种设计可以或者本身单独使用，或者与本发明的对点火装置的其它设计中的至少一种相结合地使用。
替代于第三方面，按照权利要求15，根据本发明的第四方面，对加热装置和容纳装置的尺寸和热膨胀系数进行设计，从而无论为了在加热装置接通的情况下将燃料-空气混合物点燃，还是在燃料-空气混合物被点燃且加热装置断开的情况下，都在加热装置和容纳装置之间产生间隙配合。
附图说明
本发明的优选的改进可由下面的说明得到。下面对照附图详细说明本发明的实施例，但并不限于这些实施例。图中示出：
图1为根据本发明的第一实施例的本发明的煤气发动机的非常示意性的视图；
图2为根据本发明的第二实施例的本发明的煤气发动机的非常示意性的视图；
图3为根据本发明的第三实施例的本发明的煤气发动机的非常示意性的视图；
图4为根据本发明的第四实施例的本发明的煤气发动机的非常示意性的视图；和
图5为根据本发明的第五实施例的本发明的煤气发动机的非常示意性的视图；
具体实施方式
图1为煤气发动机、特别是火花点火煤气机的非常示意性的视图，其中点火装置11伸入到煤气发动机的燃烧室10中，以便点燃气态的位于燃烧室10中的燃料-空气混合物。在所示实施例中，燃烧室10是不可分的燃烧室。然而本发明并不限于具有不可分的燃烧室的煤气发动机。更确切地说，本发明也可以用于具有可分的由主燃烧室和预燃烧室构成的燃烧室的煤气发动机。在这种情况下，点火装置于是伸入到煤气发动机的预燃烧室中。
图1中所示的点火装置11具有加热装置12，该加热装置定位在或设置在套筒状的容纳装置13中。容纳装置13将加热装置12与煤气发动机的燃烧室10中的腐蚀性气体隔开或分开，由此将点火源与该腐蚀性气体隔开或分开。加热装置12提供对于点燃气态的燃料-空气混合物所需要的加热功率形式的能量，其中加热装置12将容纳装置13区段加热到对于点燃燃料-空气混合物所必需的温度。在本实施例中，被点火装置11的加热装置12加热的区段是套筒状的容纳装置13的盘状的区段14以及套筒状的容纳装置13的下部的圆筒状的区段。
对套筒状的容纳装置13的待加热的区段14的几何尺寸和/或材料进行适配调整，从而由加热装置12提供的加热功率足以将区段14加热到对于点燃燃料-空气混合物所必需的温度。其中对区段14进行加热，从而该区段在面向待点燃的燃料-空气混合物的表面15上具有对于点燃燃料-空气混合物所必需的温度。
在图1的实施例中，用作点火源的加热装置12是电阻加热装置，其中加热装置12的加热功率取决于借助电压源16施加到加热装置12上的电压。作为替代方案，加热装置也可以是激光加热装置或感应加热装置。
因此通过如下方式对煤气发动机的燃烧室中的或预燃烧室中的气态的燃料-空气混合物进行点燃，即由加热装置12提供的加热功率通过热量传递从加热装置12-其通过容纳装置13与待点燃的燃料-空气混合物分开-传递到容纳装置13上，从而至少区段14，特别是整个容纳装置13在面向燃料-空气混合物的表面15上具有对于点燃必需的温度。
通过加热装置12与燃料-空气混合物的腐蚀性气体的分开，减小了该加热装置的磨损，由此可以延长点火装置11的寿命。因此可以减少对煤气发动机的或者对所述或每个点火装置11的维修工作。
为了简单地将点火装置11内置到煤气发动机中，其中至少逐段地容纳有设计成加热装置12的点火源的容纳装置13与邻接煤气发动机的燃烧室的壁螺钉连接，为此套筒状的容纳装置13的外螺纹与配设给在煤气发动机的与燃烧室10邻接的壁上的孔的内螺纹相配合。因此可以采用简单的方式将点火装置11内置到煤气发动机中或者安装在该煤气发动机上。
为了便于将待点燃的燃料-空气混合物点燃，在具有对于点燃必需的温度的区段的区域中对有待点燃的气态的燃料-空气混合物进行稳定。由此延长了待点燃的燃料-空气混合物在点火装置上的停留时间，且便于将待点燃的燃料-空气混合物点燃。
在图1的实施例中，容纳装置13的区段14在构造用作稳定区的凹口17的情况下相对于容纳装置13的下面的端部18回置(zurückversetzt)。
因此凹口17提供了一种用于使得待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构，从而在具有对于点燃必需的温度的区段的区域中延长了待点燃的燃料-空气混合物在点火装置上的停留时间。
其中根据本发明的另一方面，对加热装置12以及容纳装置13的尺寸和热膨胀系数进行设计，从而为了在接通加热装置13的情况下将燃料-空气混合物点燃而在加热装置12和容纳装置13之间产生压配合和过渡配合。由此确保为了将燃料-空气混合物点燃而进行从加热装置12到容纳装置13的区段14上的有效的热量传递。相反，在燃料-空气混合物被点燃且加热装置12断开的情况下，在加热装置12和容纳装置13之间的压配合和过渡配合由于容纳装置13和加热装置12的不同的热膨胀系数而引起被消除，从而在燃料-空气混合物被点燃且加热装置12断开的情况下在加热装置12和容纳装置13之间至少产生一种间隙配合。
在燃料-空气混合物未被点燃的情况下，加热装置12的外直径略大于容纳装置13的内直径。相反，容纳装置13的热膨胀系数大于加热装置12的热膨胀系数。
在电机运行时，在燃料-空气混合物被点燃且加热装置12断开的情况下，通过在加热装置12和容纳装置13之间的压配合或过渡配合的消除，加热装置12与容纳装置13解藕，由此产生一种热流开关，通过该热流开关减小了加热装置12的热负荷以及机械负荷。因此可以延长点火装置的寿命。
作为替代方案，对加热装置12以及容纳装置13的尺寸和热膨胀系数的设计也可以使得，无论为了在加热装置12接通的情况下将燃料-空气混合物点燃，还是在燃料-空气混合物被点燃且加热装置12断开的情况下，都在加热装置12和容纳装置13之间产生间隙配合。
图2示出了对图1的实施例的有益的改进，其中在图2的实施例中，在容纳装置13的外壁19上开设有多个槽20。这些槽20减少了区段14的对由加热装置12导入到区段14中的热量的散热。由此确保加热装置12所施加的加热功率不会被容纳装置13的待加热的区段14导出。因此便于将待点燃的燃料-空气混合物点燃。
因此通过在容纳装置13的外壁19的区域中的槽20，可以限定地调节沿着容纳装置13的温度分布。此外通过这些槽20可以确定容纳装置13的热容。这些槽20与容纳装置13的具有对于点燃燃料-空气混合物必需的温度的区段14相邻地开设到容纳装置13的外壁19中。
图3示出本发明的另一实施例，其中图3的实施例与图1的实施例的区别在于，在图3的实施例中，用于使得待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构由屏蔽套管21提供，该屏蔽套管将加热装置12的套管状的容纳装置13包围，从而一方面在构造用于待点燃的燃料-空气混合物的稳定区23的情况下容纳装置13的待由加热装置12加热的区段14相对于屏蔽套管21的端部22置，另一方面屏蔽套管21的内壁24与容纳装置13的外壁19相间隔。与图2的实施例一致，在图3的实施例中同样可以在容纳装置13的外壁19上开设至少一个槽20，以便减少容纳装置13的待加热的区段14的散热。
其中图4和5示出了本发明的其它实施例，其中在图4的实施例中将图2和3的实施例相结合。根据图4，图2的点火装置11设置在图3的屏蔽套管21中。在图5的实施例中，屏蔽套管21是根据图1的点火装置11的容纳装置13的整体组成部件。
附图标记列表
10    燃烧室
11    点火装置
12    加热装置
13    容纳装置
14    区段
15    表面
16    电压源
17    凹口
18    端部
19    外壁
20    槽
21    屏蔽套管
22    端部
23    稳定区
24    内壁

Claims (15)

1.用于煤气发动机的点火装置，用于点燃气态的燃料-空气混合物，其中所述点火装置包括用作点火源的加热装置，其中套筒状的容纳装置将所述相应的加热装置与待点燃的燃料-空气混合物分开，和其中所述加热装置对所述相应的容纳装置的与所述待点燃的燃料-空气混合物接触的区段进行加热，从而所述容纳装置的该区段具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度，其特征在于至少一个用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构(17；23)。
2.如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，所述至少一个用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构(17；23)都延长了所述待点燃的气态的燃料-空气混合物在具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的区段的区域中的停留时间。
3.如权利要求1或2所述的点火装置，其特征在于，所述容纳装置(13)的具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的区段(14)在构造用作稳定区的凹口(17)的情况下相对于所述容纳装置(13)的端部(18)回置。
4.如权利要求3所述的点火装置，其特征在于，所述凹口(17)提供了用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构。
5.如权利要求1或2所述的点火装置，其特征在于，所述容纳装置(13)被屏蔽套管(21)包围，从而一方面所述容纳装置(13)的具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的区段(14)在构造稳定区的情况下相对于所述屏蔽套管(21)的端部(22)回置，另一方面所述屏蔽套管(21)的内壁(24)与所述容纳装置(13)的外壁(19)相间隔。
6.如权利要求3所述的点火装置，其特征在于，所述容纳装置(13)被屏蔽套管(21)包围，从而一方面所述容纳装置(13)的具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的区段(14)在构造稳定区的情况下相对于所述屏蔽套管(21)的端部(22)回置，另一方面所述屏蔽套管(21)的内壁(24)与所述容纳装置(13)的外壁(19)相间隔。
7.如权利要求5所述的点火装置，其特征在于，所述屏蔽套管(21)提供了用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构。
8.如权利要求6所述的点火装置，其特征在于，所述屏蔽套管(21)提供了用于使得所述待点燃的气态的燃料-空气混合物稳定的机构。
9.如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，在所述容纳装置(13)的外壁(19)上开设有至少一个槽(20)，这些槽减少了具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的所述区段(14)的散热。
10.如权利要求9所述的点火装置，其特征在于，在所述套筒状的容纳装置(13)的圆筒状的外壁(19)上开设有多个槽(20)，即这些槽与所述容纳装置(13)的具有对于点燃所述燃料-空气混合物必需的温度的所述区段(14)相邻。
11.如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，对所述加热装置(12)和所述容纳装置(13)的尺寸和热膨胀系数进行设计，从而为了在接通加热装置(12)的情况下将燃料-空气混合物点燃而在所述加热装置(12)和所述容纳装置(13)之间产生压配合或过渡配合，而在燃料-空气混合物被点燃且加热装置(12)断开的情况下在所述加热装置(12)和所述容纳装置(13)之间至少产生一种间隙配合。
12.如权利要求11所述的点火装置，其特征在于，在燃料-空气混合物未被点燃的情况下，所述加热装置(12)的外直径略大于所述容纳装置(13)的内直径。
13.如权利要求11或12所述的点火装置，其特征在于，所述容纳装置(13)的热膨胀系数大于所述加热装置(12)的热膨胀系数。
14.如权利要求1所述的点火装置，其特征在于，对所述加热装置(12)和所述容纳装置(13)的尺寸和热膨胀系数进行设计，从而无论为了在加热装置(12)接通的情况下将燃料-空气混合物点燃，还是在燃料-空气混合物被点燃且加热装置(12)断开的情况下，都在所述加热装置(12)和所述容纳装置(13)之间产生间隙配合。
15.煤气发动机，用于点燃气态的燃料-空气混合物，具有至少一个伸入到燃烧室或预燃烧室中的用于点燃气态的燃料-空气混合物的点火装置，其特征在于，所述或每个点火装置都按照权利要求1至8中的任一项和/或按照权利要求9至10中的任一项和/或按照权利要求11至13中的任一项或按照权利要求14来设计。
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