CN101858244A - 点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法 - Google Patents

点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101858244A
CN101858244A CN201010155616A CN201010155616A CN101858244A CN 101858244 A CN101858244 A CN 101858244A CN 201010155616 A CN201010155616 A CN 201010155616A CN 201010155616 A CN201010155616 A CN 201010155616A CN 101858244 A CN101858244 A CN 101858244A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ignition
gas
spark
engine
generating means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010155616A
Other languages
English (en)
Inventor
A·格拉布迈耶
I·威尔克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel SE filed Critical MAN Diesel SE
Publication of CN101858244A publication Critical patent/CN101858244A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1004—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
    • F02B19/1014—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements design parameters, e.g. volume, torch passage cross sectional area, length, orientation, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明涉及一种点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法。所述点火系统包含：喷射装置，用来把以燃烧气体混合物为基础的点火气体射束喷入燃气发动机的气缸的预燃室中；以及点火触发装置，其具有基于热的、设置在预燃室中的点火装置，用来通过热量来形成火焰来点燃点火气体射束。本发明的特征在于，所述点火触发装置(50)还具有设置在预燃室(20)中的点火火花-发生装置(70)，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)。

Description

点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于燃气发动机的点火系统，还涉及一种配备了这种点火系统的燃气发动机，还涉及一种运行此燃气发动机的方法。
背景技术
燃气发动机是内燃机，其使用例如天然气、液化器、木炭煤气、生物气、垃圾填埋气体、瓦斯或氢气作为燃料，来代替液体燃料。燃气发动机例如使用在静止运行的设备中，用来实现力热耦合或例如作为船舶驱动装置。
对于燃气发动机来说迄今有这样的点火方法，借助此点火方法可在保持低排放的同时以较高的效率和较高的功率来运行燃气发动机。此点火方法也已知为PGI(Performance Gas Injection(高效燃气喷射))点火方法，其基础是，可燃混合气或点火气体在高压下注入燃气发动机的气缸的预燃室中，其中点火气体在形成火焰的情况下，在预燃室的炽热表面(例如预热塞)上引燃。在点火气体燃烧时，点火气体会膨胀，并通过朝向气缸的主燃烧室的连接孔使装在该处的可燃混合气点火。
由DE 102 996 A1已知这种用于燃气发动机的点火系统，其中此点火系统具有点火触发装置，此点火触发装置具有基于热的、设置在燃气发动机预燃室中的点火装置，用来通过热量形成火焰来点燃喷入预燃室中的点火气体射束。
例如在DE 10 2007 019 882A1中描述了另外一个这种点火系统。
PGI燃气发动机按现有技术只，只是基于在炽热的表面(例如炽热头)上点火。在此，此炽热头在低负载范围内主动地加热，以达到点火所需的温度。从较高的发动机负载范围起，就可以切断主动的加热，因为通过燃烧就能获得足够的能量，以保持点火所需的温度水平。
但炽热头温度的控制是非常困难的，因为一方面必须避免炽热头过热(以便不会太过影响它的耐用性和使用寿命)，但另一方面必须一直保持一定的最低温度(以便实现点火稳定性)。正是在部分负载范围内，协调是非常困难的，还由于炽热头(热点)上必要的保护措施而变得更加困难。热点上最细微的制造公差可能会改变炽热头的加热性能，使得标准温度控制不能再正确地运行。
此外，炽热头的失效会使整个燃气发动机都失效。主动加热的炽热头点火的另一缺点是，尤其对于燃气发动机的起动来说需要极高的温度，这会大大影响炽热头的稳定性。点火所需的温度水平随着燃气发动机增压压力的上升而下降。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于燃气发动机的点火系统，借助它可提高燃气发动机的工作稳定性或可靠性。此外，本发明的目的还在于，提供一种配备了这种点火系统的燃气发动机，以及提供一种运行此燃气发动机的方法。
上述目的通过按权利要求1所述的点火系统、按权利要求9所述的燃气发动机以及按权利要求10所述的方法得以实现。在各自的从属权利要求中给出了本发明的改进方案。
按本发明的第一角度，用于燃气发动机(尤其是PGI燃气发动机)的点火系统包含：喷射装置，用来把以燃烧气体混合物为基础的点火气体射束喷入燃气发动机的气缸的预燃室中；点火触发装置，它具有基于热的、设置在预燃室中的点火装置，用来通过热量形成火焰来点燃点火气体射束。按本发明的点火系统的特征在于，点火触发装置还额外具有设置在预燃室中的点火火花-发生装置，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束。
按本发明，基于热的点火装置与点火火花-发生装置相结合。其优点还在于，在燃气发动机起动时和在低负载范围内(此时只存在少量的燃烧热量)，为了基于热地点燃点火气体射束，可通过点火火花-发生装置来确保稳定地点燃点火气体射束。因此，以简单且安全的方式提高了燃气发动机的工作稳定性或可靠性，尤其在起动时及在低的至中间的发动机负载范围内。
通过点火火花-发生装置的帮助，可省略现有技术中所需的高加热温度(其用于基于热的点火装置)，这可提高基于热的点火装置的耐用性或使用寿命，因此还可改善燃气发动机的工作稳定性或可靠性。
通过按本发明的解决方案，还可解决在现有技术中出现的矛盾，即避免基于热的点火装置的过热以及保持最低温度之间的矛盾，因此可更容易地控制(尤其是闭环控制)点火系统。此外，此系统现在在制造公差方面不会再这么易受干扰，因此可简化制造并因此可节省成本。
此外，如果基于热的点火装置由于功能故障而不能运行，则点火火花-发生装置可通过它的冗余作用作为备用点火系统或后备点火系统来用。这还额外地提高了燃气发动机的可靠性。
按本发明的点火系统的实施例，基于热的点火装置具有炽热体。
由于利用炽热体来实现，即作为单独的元件，所以当基于热的点火装置过了它的使用寿命后或在损坏时，能以简单且成本划算的方式进行更换。这一方面减少了维护费，另一方面还提高了燃气发动机的工作稳定性或可靠性。按本发明的实施例，所述点火系统连同预燃室可通过安装在(例如拧在)燃气发动机的气缸盖中的构件来实现。
按本发明的点火系统的另一实施例，所述炽热体只通过燃烧气体混合物燃烧来加热。
按本发明的这一构造方案，被动加热的(只通过预燃室中的燃烧)、基于热的点火装置与点火火花-发生装置相结合。其优点是，对于高发动机负载范围来说，只被动加热的、基于热的点火装置可设计得非常有效、便利、简单且牢固。从起动直到中间发动机负载范围，可使用点火火花-发生装置。
但炽热体也可与主动加热相结合，以便能主动地闭环控制温度，因而可以更好地控制炽热体点火。
按本发明的有利构造方案，基于热的点火装置与防焰器(FlameTrap)相结合，此防焰器提供具有至少一个开口的反应室，其中充分利用了空气/燃气/废气-混合物的稀混合气曲线极限值(Lean-Stretch-Limit)以及形成化学自由基的强烈的温度依赖性(对点火是必要的)，以便实现精确的点火。
在此，通过反应室的内腔中的所述至少一个开口，在压缩冲程过程中通过适当的流动运动(在预燃室中)，可从先前燃烧冲程中汇聚到更大份额的热废气。因此，在整个压缩冲程过程中，可在反应室的内腔中实现很高的温度。在整个压缩冲程过程中，即使没有真正的燃烧，通过热的废气份额也可以在反应室的内腔中构成浓度很高的化学自由基。因此，即使没有真正的火焰前锋，通过所述至少一个开口流入反应室中的气体份额也可以被氧化，这额外提高了内腔中的温度和自由基浓度。
如果流入反应室的内腔中的混合物通过点火气体射束带到适当的点火窗中，则火焰前锋可从反应室中形成。在此，防焰器的决定性参数是内部的气体温度(至少约为1150K)、所述至少一个开口的体积和几何形状。
按本发明的点火系统的另一实施例，所述点火火花-发生装置基于电极能量产生点火火花。
本发明的这种构造方案一方面成本划算，另一方面可提供非常好控制(尤其是可闭环控制)的点火火花-发生装置。此外，本发明的这种构造方案由于借助电极能量来产生磨损少的点火火花，从而具有更高的使用寿命，并由于这种基本只需要两个火花电极的解决方案，从而更好保养。
按本发明的点火系统的另一实施例，它还具有点火电压-控制装置，它与点火火花-发生装置电连接，用于给用来产生点火火花的点火火花-发生装置提供电点火电压，其中所述点火电压-控制装置根据燃气发动机的发动机负载范围来控制点火电压的大小。
通过控制(尤其是闭环控制)点火电压的大小或强度，点火火花-发生装置可依照燃气发动机的运行状态利用所需的点火电压来运行，这通过降低火花电极上的磨损来提高使用寿命，并通过优化点火性能来提高运行稳定性。
按本发明的点火系统的实施例，所述点火电压-控制装置在起动燃气发动机时并直至所述基于热的点火装置通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置喷入的点火气体射束的温度时，给点火火花-发生装置提供点火电压，以通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束，并且，如果且只要所述基于热的点火装置通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置喷入的点火气体射束的温度，则在燃气发动机的正常运行时中断给点火火花-发生装置提供点火电压。
按本发明的这种构造方案，如果没有足够的燃烧热量用来基于热地点燃点火气体射束，才使用点火火花-发生装置。因此，可磨损少且节省地运行点火火花-发生装置，因此可提高它的使用寿命及燃气发动机的运行稳定性或可靠性，并减少保养成本。
为了确定基于热的点火装置的温度，尤其是确定炽热体的温度，基于热的点火装置可设置温度传感器。
按本发明的点火系统的实施例，所述点火电压-控制装置给点火火花-发生装置提供的电点火能在低发动机负载范围内比在中间发动机负载范围内小。
按本发明已知，在低发动机负载范围内用较少的功率就足以运行点火火花-发生装置，以便确保稳定的点火。由于点火火花-发生装置在低发动机负载范围内运行时磨损非常少，所以可显著地提高点火火花-发生装置的使用寿命。
按本发明的点火系统的另一实施例，点火火花-发生装置由电火花塞构成。
其优点还在于，火花塞作为大批量生产的产品是很便宜的并且是同新式的，并能以简单的方式进行更换。
按本发明的第二角度，提供了一种燃气发动机，其具有按本发明的上述实施例中任一项或全部所述的点火系统。
按本发明的燃气发动机因为配备了按本发明的所述实施例中任一项或全部所述的点火系统，因而也具有各自所述的优点。
按本发明的第二角度，提供了一种运行燃气发动机的方法，此燃气发动机配备了按本发明的所述实施例中任一项或全部所述的点火系统，其中喷射装置在燃气发动机的气缸的预定点火时刻将点火气体射束喷入气缸的预燃室中，其中在起动燃气发动机时并直至所述基于热的点火装置通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置喷入的点火气体射束的温度时，使用所述点火火花-发生装置，以通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束；并且，如果且只要所述基于热的点火装置在预燃室内通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置喷入的点火气体射束的温度，则在燃气发动机的正常运行中(即没有干扰地运行)，只使用所述基于热的点火装置，用来通过热量形成火焰来点燃点火气体射束。
按本发明的方法，基于热的点火装置与点火火花-发生装置相结合。其优点还在于，即使不存在足够的燃烧热量来基于热地点燃点火气体射束，也可通过点火火花-发生装置来稳定地点燃点火气体射束。因此，能以简单且安全的方式来提高燃气发动机的运行稳定性或可靠性。
通过点火火花-发生装置的帮助，可取消在现有技术中基于热的点火装置所需的高加热温度(通过主动加热)，这提高了基于热的点火装置的耐用度或使用寿命，并因此还额外地改进了燃气发动机的运行稳定性或可靠性。
通过按本发明的方法，还可解决在现有技术中出现的矛盾，即避免基于热的点火装置的过热以及保持最低温度之间的矛盾，因此可更容易地控制(尤其是闭环控制)点火系统。
此外，如果基于热的点火装置例如由于功能故障而失效，因而不能正常运行时，则点火火花-发生装置可通过它的冗余作用作为备用点火系统或后备点火系统来用。这还额外地提高了燃气发动机的可靠性。
按本发明的方法的实施例，在燃气发动机起动时，并从燃气发动机的低发动机负载范围直至包括中间发动机负载范围，可使用点火火花-发生装置，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束。
以这种方式，尤其在起动时及在低至中间的发动机负载范围内(此时只存在着微少的燃烧热量)，为了基于热地点燃点火气体射束，可通过点火火花-发生装置来稳定地点燃点火气体射束。
按本发明的方法的另一实施例，在燃气发动机的高发动机负载范围内只使用基于热的点火装置，用来通过热形成火焰来点燃点火气体射束。也就是说，在较高的发动机负载范围内(在该处存在着足够的燃烧热量)，为了基于热地点燃点火气体射束，可关闭点火火花-发生装置，而只是磨损少且成本划算地(节省电流)地借助基于热的点火装置来运行。
按本发明的方法的另一实施例，为用来产生点火火花的点火火花-发生装置提供电点火电压，其中电点火能的大小根据燃气发动机的发动机负载范围进行控制。
通过控制(尤其是闭环控制)点火电压的大小或强度，点火火花-发生装置可依照燃气发动机的运行状态利用所需的点火电压(即电点火能)来运行，这通过降低火花电极上的磨损来提高使用寿命，并通过优化点火性能来提高运行稳定性。
按本发明的方法的另一实施例，给点火火花-发生装置在低发动机负载范围内提供的点火电压或电点火能比在中间发动机负载范围内小。
如上所述，按本发明已知，在低发动机负载范围内用少量点火电压或电点火能就足以运行点火火花-发生装置，以便确保稳定的点火。由于点火火花-发生装置在低发动机负载范围内运行时磨损非常少，所以可显著地提高点火火花-发生装置的使用寿命。
附图说明
下面借助优选的实施例并参照附图描述了本发明。
图1在示意性的局部视图中示出了按本发明的实施例的燃气发动机。
附图标记列表
1   燃气发动机
10  (燃烧)气缸
11  主燃烧室
20  预燃室
21  溢流口
22  溢流口
30  点火系统
40  喷射装置
41  点火气体射束
50  点火触发装置
60  基于热的点火装置
61  防焰器
61a 内腔
61b 开口
62  炽热体
70  点火火花-发生装置
71  火花电极
72  火花电极
80  点火电压-控制装置
81  导电线路
具体实施方式
图1在示意性的视图中示出了按本发明的实施例的用PGI方法工作的燃气发动机1。此燃气发动机1具有多个燃烧气缸10，图1中只示出了它们中的一个。
每个燃烧气缸10(下面简称为气缸)具有一个预燃室20，此预燃室20具有朝向气缸10的主燃烧室11的溢流口21和22。
每个气缸10的预燃室20都设有点火系统30，借助它可点燃喷入气缸10的主燃烧室11中的燃烧气体混合物，以便触发气缸10的活塞(未示出)的作功冲程或膨胀冲程。
点火系统30分别具有一个喷射装置40，用来在高压下把以燃烧气体混合物为基础的点火气体射束41喷入气缸10的预燃室20中；还具有点火触发装置50。
点火触发装置50具有基于热的、设置在预燃室20中的点火装置60，用来通过热量来形成火焰来点燃点火气体射束41；还具有设置在预燃室20中的点火火花-发生装置70，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束41。
基于热的点火装置60具有构成为中空体的防焰器(Flame Trap)或反应室61(如开头所述的一样)，还具有构成为炽热头的炽热体62。
防焰器61由耐热的材料(例如钢材或陶瓷)制成，并具有内腔61a，其可通过至少一个大小确定(尤其是直径确定的)的开口61a进入的。
炽热体62设置得用来被动地加热，或只是通过燃烧气体混合物在预燃室20或防焰器61的内腔61a中燃烧来加热。按本发明的另一实施例，炽热体62也可构成为主动加热的元件(即设有自加热装置)。
所述点火火花-发生装置70用来基于电能产生点火火花。为此目的，设有点火电压-控制装置80，它通过导电线路81与点火火花-发生装置70电连接，用来给点火火花-发生装置70提供电点火电压，以便产生点火火花。
所述点火电压-控制装置80根据燃气发动机1的发动机负载范围来控制(尤其是闭环控制)点火电压或电点火能的大小，因此给点火火花-发生装置70在低发动机负载范围内提供的点火电压比在中间发动机负载范围内小。
按这个实施例，低发动机负载范围由发动机额定功率的约1％至约40％来定义，中间发动机负载范围由发动机额定功率的约41％至约70％来定义，高发动机负载范围由发动机额定功率的约71％至约100％来定义。在本发明的框架内，也同样可考虑有关发动机负载的其它范围划分。
按本发明的这个实施例，点火火花-发生装置70由拧在预燃室20中的电火花塞构成，因此火花塞的两个火花电极71、72伸入预燃室20中。
下面描述了按本发明的方法的实施例，用来运行配备了点火系统50的燃气发动机1。
总之，为触发燃气发动机1的气缸10的活塞的作功冲程或膨胀冲程，喷射装置40在气缸10的预定点火时刻将点火气体射束41喷入气缸10的预燃室20中。
在起动燃气发动机1时，并直至基于热的点火装置60的炽热体62通过燃烧气体混合物在预燃室20或防焰器61的内腔61a中燃烧而加热到适合稳定地点燃由喷射装置40喷入的点火气体射束41的温度的时刻，使用点火火花-发生装置70，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束41。
也就是说，点火电压-控制装置80这样进行设置，即在起动燃气发动机1时，并直至基于热的点火装置60(或它的炽热体62)通过燃烧气体混合物燃烧而加热到约1150K或877℃的、适合稳定地点燃由喷射装置40喷入的点火气体射束41的温度的时刻，给点火火花-发生装置70提供点火电压，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束41，并且，如果且只要所述基于热的点火装置60通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置40喷入的点火气体射束41的最低温度，则在燃气发动机1的正常运行中中断给点火火花-发生装置70提供的点火电压，或者使点火火花-发生装置70不工作。
为了确定基于热的点火装置60的温度，尤其是确定炽热体62的温度，基于热的点火装置60设有未示出的温度传感器，它与点火电压-控制装置80电连接。
按本发明的这个实施例，在起动燃气发动机1时以及从燃气发动机的低发动机负载范围直到包括中间发动机负载范围，使用点火火花-发生装置70，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束41。
由点火电压-控制装置80给用来产生点火火花的点火火花-发生装置70提供电点火电压，其中点火电压或电点火能的大小或强度根据燃气发动机1的相应发动机负载范围来控制，使得给点火火花-发生装置70在低发动机负载范围内提供的点火电压比在中间发动机负载范围内小。
在借助点火火花-发生装置70运行燃气发动机1时，由喷射装置40喷入预燃室20中的点火气体射束41通过火花电极71、72上的电点火火花，在形成火焰的情况下点燃。预燃室20中的气体混合物的燃烧通过溢流口20、21从预燃室20膨胀到燃气发动机1的气缸10的主燃烧室11(其与预燃室20相连)中，从而点燃位于气缸10的主燃烧室11中的空气-燃料-混合物(空气-燃气-混合物)，在其燃烧时执行位于气缸10中的活塞的作功冲程或膨胀冲程。
此外，在借助点火火花-发生装置70运行燃气发动机1时，基于热的点火装置60的炽热体62慢慢地加热到约1150K或877℃的预定温度。
此外，在燃气发动机1的压缩冲程中，由相应先前燃烧冲程导致的、未充分燃烧的、热的气体混合物进入气缸10的预燃室20中，并通过防焰器61的开口61b汇聚到它的内腔61a中。
通过由废气构成的、热的气体混合物，即使没有真正的燃烧，在防焰器61的内腔61a中也可以构成高浓度的化学自由基(以及二氧化碳)。因此，即使没有真正的火焰前锋，流入到防焰器61的内腔61a中的气体份额也能被氧化，这额外地提高了内腔61a中的温度和自由基浓度。
如果基于热的点火装置60的炽热体62通过燃烧气体混合物在预燃室20或防焰器61的内腔61a中燃烧而加热到适合稳定地点燃由喷射装置40喷入的点火气体射束41的最低温度，则在燃气发动机1的正常运行中关闭点火火花-发生装置70，然后只使用基于热的点火装置60，用来通过热量来形成火焰来点燃点火气体射束41。
也就是说，按本发明的这个实施例，在高发动机负载范围内只使用基于热的点火装置60，用来通过热量来形成火焰来点燃点火气体射束41。
在只借助基于热的点火装置60运行燃气发动机1时，在燃气发动机1的压缩冲程中，由相应先前燃烧冲程导致的、未充分燃烧的、热的气体混合物进入气缸10的预燃室20中，并通过防焰器61的开口61b汇聚到它的内腔61a中。
然后，汇聚到内腔61a中的、未充分燃烧的气体混合物借助炽热体61保持在约1150K或877℃的最低温度。
通过由废气构成的、热的气体混合物，在整个压缩循环中，即使没有真正的燃烧，在防焰器61的内腔61a中也可以构成高浓度的化学自由基(以及二氧化碳)。因此，即使没有真正的火焰前锋，流入到防焰器61的内腔61a中的气体份额也能被氧化，这额外地提高了内腔61a中的温度和自由基浓度。
未充分燃烧的气体混合物在废气浓度(二氧化碳)、Lambda、湍流和进入速度方面，具有这样的数值，即在内腔61a的外部或在开口61b内由于稀混合气曲线极限值(Lean-Stretch-Limit)会出现熄灭，因此不会从防焰器61的内腔61a中形成火焰前锋形式的化学反应。此反应(“火焰”)因此暂时继续被挡在防焰器61的内腔61a中，因此在防焰器61的内腔61a中形成近似“静止的火焰前锋”。
在与燃气发动机1的气缸10的预定点火时刻相应的时刻，喷射装置40在高压下将点火气体射束41喷入预燃室20中。因此通过防焰器61的开口61b进入的点火气体射束41的燃气气体混合物在防焰器61的内腔61a中将直到那里还未充分燃烧的气体混合物加浓，或者说来提高它的燃料份额，使得现在形成的气体混合物在现在足够热的炽热体62上点燃，并在形成火焰的情况下燃烧。
在这种形成火焰的情况下燃烧气体混合物时，通过防焰器61的开口61b从防焰器61的内腔61a中形成火焰前锋。从防焰器61的内腔61a中形成的火焰前锋在形成火焰的情况下，将位于预燃室20中的气体混合物点燃。预燃室20中的气体混合物燃烧通过溢流口20、21从预燃室20膨胀进入到燃气发动机1的气缸10的主燃烧室11(其与预燃室20相连)中，从而点燃位于气缸10的主燃烧室11中的空气-燃料-混合物，在其燃烧时执行位于气缸10中的活塞的作功冲程或膨胀冲程。
最后需注意，在按本发明的按PGI方法的燃气发动机1中，喷入预燃室20中的点火气体射束41以及喷入气缸10的主燃烧室11中的空气-燃料-混合物(空气-燃气-混合物)是以相同的气态燃料或燃气为基础的。

Claims (15)

1.一种用于燃气发动机(1)的点火系统(30)，此点火系统(30)包含：
-喷射装置(40)，用来把以燃烧气体混合物为基础的点火气体射束(41)喷入燃气发动机(1)的气缸(10)的预燃室(20)中；以及
-点火触发装置(50)，其具有基于热的、设置在预燃室(20)中的点火装置(60)，用来通过热量形成火焰来点燃点火气体射束(41)，
其特征在于，所述点火触发装置(50)还具有设置在预燃室(20)中的点火火花-发生装置(70)，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)。
2.按权利要求1所述的点火系统(30)，其中所述基于热的点火装置(60)具有炽热体(62)。
3.按权利要求2所述的点火系统(30)，其中所述炽热体(62)只通过燃烧气体混合物燃烧来加热。
4.按权利要求2所述的点火系统(30)，其中所述炽热体(62)能与主动加热相结合，以便能主动控制温度。
5.按权利要求1至3中任一项所述的点火系统(30)，其中所述点火火花-发生装置(70)基于电极能量产生点火火花。
6.按权利要求5所述的点火系统(30)，其具有与所述点火火花-发生装置(70)电连接的点火电压-控制装置(80)，用于给用来产生点火火花的点火火花-发生装置(70)提供电点火电压，其中所述点火电压-控制装置(80)用来根据燃气发动机(1)的发动机负载范围来控制点火电压或电点火能的大小。
7.按权利要求6所述的点火系统(30)，其中，所述点火电压-控制装置(80)在起动燃气发动机(1)时并直至所述基于热的点火装置(60)通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置(40)喷入的点火气体射束(41)的温度时，给点火火花-发生装置(70)提供点火电压，以通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)，并且，如果且只要所述基于热的点火装置(60)通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置(40)喷入的点火气体射束(41)的温度，则在燃气发动机(1)的正常运行时，中断给点火火花-发生装置(70)提供点火电压。
8.按权利要求6或7所述的点火系统(30)，其中所述点火电压-控制装置(8)给点火火花-发生装置(70)提供的点火电压或者电能在低发动机负载范围内比在中间发动机负载范围内小。
9.按权利要求5至7中任一项所述的点火系统(30)，其中所述点火火花-发生装置(70)由电火花塞构成。
10.燃气发动机(1)，其具有按权利要求1至9中任一项所述点火系统(30)。
11.一种运行燃气发动机(1)的方法，此燃气发动机(1)配备了按权利要求1至7中任一项所述的点火系统(30)，其中：
喷射装置(40)在燃气发动机(1)的气缸(10)的预定点火时刻将点火气体射束(41)喷入气缸(10)的预燃室(20)中；
在起动燃气发动机(1)时并直至所述基于热的点火装置(60)通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置(40)喷入的点火气体射束(41)的温度时，使用所述点火火花-发生装置(70)，以通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)；并且
如果且只要所述基于热的点火装置(60)通过燃烧气体混合物燃烧加热到适合稳定地点燃由喷射装置(40)喷入的点火气体射束(41)的温度，则在燃气发动机的正常运行中，只使用所述基于热的点火装置(60)，用来通过热量形成火焰来点燃点火气体射束(41)。
12.按权利要求11所述的方法，其中，在燃气发动机(1)起动时并从燃气发动机(1)的低发动机负载范围直至包括中间发动机负载范围，使用所述点火火花-发生装置(70)，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)。
13.按权利要求11或12所述的方法，其中在燃气发动机(1)的高发动机负载范围内，只使用所述基于热的点火装置(60)，用来通过点火火花形成火焰来点燃点火气体射束(41)。
14.按权利要求11至13中任一项所述的方法，为用来产生点火火花的点火火花-发生装置(70)提供电点火电压或点火能，其中所述点火电压的大小根据燃气发动机(1)的发动机负载范围进行控制。
15.按权利要求14所述的方法，给所述点火火花-发生装置(70)提供的点火电压或点火能在低发动机负载范围内比在中间发动机负载范围内小。
CN201010155616A 2009-04-04 2010-04-02 点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法 Pending CN101858244A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009016461A DE102009016461A1 (de) 2009-04-04 2009-04-04 Zündanordnung für einen Gasmotor, mit dieser ausgerüsteter Gasmotor und Verfahren zum Betreiben des Gasmotors
DE102009016461.8 2009-04-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101858244A true CN101858244A (zh) 2010-10-13

Family

ID=41620910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010155616A Pending CN101858244A (zh) 2009-04-04 2010-04-02 点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2010242739A (zh)
KR (1) KR101174543B1 (zh)
CN (1) CN101858244A (zh)
DE (1) DE102009016461A1 (zh)
FI (1) FI20105072A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105569858A (zh) * 2014-11-05 2016-05-11 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 起动燃气发动机的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT510869B1 (de) * 2010-12-27 2013-04-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Brennkraftmaschine
AT511866B1 (de) * 2011-08-22 2014-01-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Zündkerze für eine brennkraftmaschine
CA3096555A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Nautilus Engineering, Llc Improved systems and methods of compression ignition engines
CN115324802A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 联合汽车电子有限公司 一种预燃室双点火汽油机的扭矩控制方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991012418A1 (en) * 1990-02-06 1991-08-22 Caterpillar Inc. Fuel combustion system, method, and nozzle member therefor
JPH04109423U (ja) * 1991-03-05 1992-09-22 三菱自動車工業株式会社 メタノールエンジン
US6129069A (en) * 1996-06-22 2000-10-10 Motoren-Werke Mannheim Ag Ignition system for a gas engine
CN1453462A (zh) * 2002-04-23 2003-11-05 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 自点燃、混合压缩式内燃机及其操作方法
CN1717541A (zh) * 2002-10-02 2006-01-04 韦斯特波特研究公司 用于内燃机的炽热环点燃辅助装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57127818U (zh) * 1981-02-04 1982-08-09
JPS62129514A (ja) * 1985-11-30 1987-06-11 Isuzu Motors Ltd 内燃機関の燃焼室
US4738227A (en) * 1986-02-21 1988-04-19 Adiabatics, Inc. Thermal ignition combustion system
US4903656A (en) * 1988-12-29 1990-02-27 Yanmar Deisel Engine Co., Ltd. Gas engine
JPH0558839U (ja) * 1992-01-13 1993-08-03 孔明 仁木 内燃機関
DE4419429C2 (de) * 1994-06-03 1998-07-23 Man B & W Diesel Ag Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden gemischverdichtenden Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Anwendung des Verfahrens
JP3653819B2 (ja) * 1995-09-07 2005-06-02 いすゞ自動車株式会社 着火装置を持つ副燃焼室式ガスエンジン
DE19854776A1 (de) * 1998-06-18 1999-12-23 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Zündung eines Mehrzylinder-Hubkolbengasmotors durch Einblasen eines Zündgases
JP2000038978A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 内燃機関の点火装置
AT411287B (de) * 2001-11-20 2003-11-25 Jenbacher Ag Verbrennungsmotor
JP2003286848A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 自己着火式内燃機関
AT6290U1 (de) * 2002-06-03 2003-07-25 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben einer mit gasförmigem kraftstoff betriebenen brennkraftmaschine
AUPS280402A0 (en) * 2002-06-07 2002-06-27 Barrack Combustion Process Pty Ltd Diesel combustion enhancer & fuel conditioner
JP2005240712A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジン
DE102007019882A1 (de) 2007-04-27 2008-11-06 Man Diesel Se Zündeinrichtung für einen Gasmotor sowie Gasmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991012418A1 (en) * 1990-02-06 1991-08-22 Caterpillar Inc. Fuel combustion system, method, and nozzle member therefor
JPH04109423U (ja) * 1991-03-05 1992-09-22 三菱自動車工業株式会社 メタノールエンジン
US6129069A (en) * 1996-06-22 2000-10-10 Motoren-Werke Mannheim Ag Ignition system for a gas engine
CN1453462A (zh) * 2002-04-23 2003-11-05 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 自点燃、混合压缩式内燃机及其操作方法
CN1717541A (zh) * 2002-10-02 2006-01-04 韦斯特波特研究公司 用于内燃机的炽热环点燃辅助装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105569858A (zh) * 2014-11-05 2016-05-11 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 起动燃气发动机的方法
CN105569858B (zh) * 2014-11-05 2020-12-08 曼恩能源方案有限公司 起动燃气发动机的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100110714A (ko) 2010-10-13
KR101174543B1 (ko) 2012-08-16
FI20105072A0 (fi) 2010-01-27
FI20105072A (fi) 2010-10-05
JP2010242739A (ja) 2010-10-28
DE102009016461A1 (de) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105822460B (zh) 燃气发动机的燃气供应和点火装置
US7281514B2 (en) Glow ring ignition assist for internal combustion engine
JP5428057B2 (ja) 圧縮着火内燃機関、グロープラグ及びインジェクタ
CN107587930A (zh) 用于起动内燃机的方法
CN206221056U (zh) 内燃机
CN104956042A (zh) 静燃腔室热气体点火器
CN109441643B (zh) 微小型涡喷发动机和燃气轮机燃烧室点火装置
JP2009541644A (ja) 内燃機関
CN101858244A (zh) 点火系统、燃气发动机以及运行燃气发动机的方法
CN102245883A (zh) 用于压缩点火燃烧的内燃机和方法
JP2009144707A (ja) ガスエンジン、特にガス状の燃料・空気混合気を点火するための点火装置を備えたガスオットーエンジン
CN101852148A (zh) 应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器
WO2016041613A1 (en) Ignition system for internal combustion engines
KR20020084083A (ko) 연소 장치의 작동 방법
US7753025B2 (en) Surface ignition mechanism for diesel engines
CN108151062A (zh) 一种基于嵌入式中心等离子体炬的发动机超声速燃烧室
US20050133002A1 (en) Hydrogen combustion engine
RU2314456C1 (ru) Трубчато-кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя
RU2315911C1 (ru) Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя
CN109340017A (zh) 一种具有助燃与点火双工作模式的等离子体助燃激励器
CN203501169U (zh) 燃油供油-汽化-调压-全预混燃烧系统及包括该系统的温差发电装置
CN113574261B (zh) 用于运行内燃机的方法
RU2358146C1 (ru) Автомобильный генератор автономного тепла
RU2315912C1 (ru) Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя
JPH03202618A (ja) アルコールエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20101013