CN103590952A - 带有用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置的燃气发动机，特别是火花点火燃气发动机 - Google Patents

带有用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置的燃气发动机，特别是火花点火燃气发动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置的燃气发动机，特别是火花点火燃气发动机。它用于燃烧气态的燃料空气混合物，带有至少一个伸入主燃烧室或者预燃室中的用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置。该点火装置具有高压燃气喷射器和带有热力学的屏蔽部（6）的加热元件（5）。该加热元件（5）到高压燃气喷射器（4）的距离这样选择，即借助高压燃气喷射器（4）输入的气态的燃料在加热元件（5）的区域中定义一个体积（7），在该体积中加热元件（5）可以在起动过程中主动地提供用于点燃高度压缩的气态的燃料的自行点火温度，这样该高度压缩的自行点火的气态的燃料又能够作为输入主燃烧室（1）的燃气量的点火装置。

Description

带有用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置的燃气发动机,特别是火花点火燃气发动机
本申请是于2008年12月15日提出的、名称为《带有用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置的燃气发动机，特别是火花点火燃气发动机》的中国专利申请号200810186307.X的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种带有点火装置的燃气发动机，特别是混合物压缩的火花点火燃气发动机。
背景技术
在燃气发动机中燃烧气态的燃料空气混合物，其中该气态的燃料空气混合物借助燃气发动机的至少一个点火装置点燃。在由现有技术已知的燃气发动机中该点火装置是火花塞，它或者伸入未分开的燃烧室中，或者伸入与主燃烧室分开的预燃室中并且在燃烧室或者说预燃室中点燃气态的燃料空气混合物。为了点火在此需要高的点火能量以及点火温度，它随着升高的发动机功率过度升高。由DE 102 17 996 A1公开了一种自行点火的混合物压缩的内燃机，其中气态的燃料空气混合物的点火借助点火装置实现，其中点火装置的提供点火能量的点火源直接与要点燃的燃料空气混合物或者说与要点燃的燃料空气混合物的气态环境接触。这里通过喷射提供高的点火能量，比所谓的火花塞方法时更高。因此按照这种现有技术点火装置的点火源要遭受侵蚀的条件，由此可能出现它的提前损耗。这最终引起缩短的寿命或者说缩短的维修时间间隔以及由此燃气发动机的提高的费用。
发明内容
由此出发本发明以此问题为基础，即提供一种新型的燃气发动机以及一种新型的用于燃气发动机的点火装置。该问题通过按照权利要求1的燃气发动机解决。
本发明描述了一种强制点火的，混合物压缩的，用于气态的燃料的，带有自行点火的点火装置的内燃机，即一种燃气发动机，特别是火花点火燃气发动机，它用于燃烧气态的燃料空气混合物，带有至少一个伸入主燃烧室或者预燃室中的用于点燃气态的燃料空气混合物的点火装置，其中该点火装置具有高压燃气喷射器（Hochdruckgaseinblasung）和带有热屏蔽部的加热元件，并且加热装置到高压燃气喷射器的距离被选择，从而借助高压燃气喷射器输入的气态的燃料在加热元件的区域中定义一个体积，在该体积中加热元件可以在起动过程中主动地提供一个用于点燃高度压缩的气态的燃料的自行点火温度，从而高度压缩的自行点火的气态的燃料又能够作为输入主燃烧室的燃气量的点火装置。
优选该气态的燃料在离开高压燃气喷射器时具有一个压力，它大约处在热力学过程的压缩终压力以上1.5至3倍。
优选全部设置用于工作的气态的燃料的0.2％至50％，特别是有利地0.5％至1.5％高度压缩地借助高压燃气喷射器经过点火装置。
优选全部气态的燃料的约0.5％至1.5％之间高度压缩地输入的气态的燃料导致最优的工作参数和工作特性。
在优选的第一实施例中，点火装置集成在与主燃烧室分开的预燃室中，该预燃室通过至少一个过吹口与主燃烧室连接。预燃室的体积与过吹口的整个横截面的比例优选处在50和80 cm3每cm2之间。然后预燃室的体积在压缩结束时为主燃烧室的体积的优选约0.5％至5％。
通过根据本发明预定的，预燃室体积与到主燃烧室的喷出横截面的比例产生较小的循环波动，这样出现内燃机的有利的稳定的运行。
按照本发明的另一种有利的实施方式，点火装置集成在主燃烧室中并且此时带有有点火能力的用于点火导入的混合物的体积由高度压缩地喷入的气态的燃料的辐射扩展（f(t)）确定。
附图说明
本发明优选的改进方案由从属权利要求和下面的说明给出。本发明的实施例（不限于此）参考附图接下来详细说明。图中示出：
图1：是根据本发明的燃气发动机，特别是根据本发明的点火装置的原理的极其简化的示意图。
图2：是按照本发明的第一实施例的根据本发明的燃气发动机的极其简化的示意图，以及
图3：是按照本发明的第二实施例的根据本发明的燃气发动机的极其简化的示意图。
附图标记列表
1             主燃烧室；
2             点火装置；
3             预燃室；
4             高压燃气喷射器；
5             加热元件；
5a，5b   作为分开的构件的加热元件；
6             热屏蔽部；
7             体积；
8             用于主燃料的输入。
具体实施方式
图1示出了火花点火燃气发动机的极其简化的示意图，其中点火装置2伸入该燃气发动机的未进一步示出的燃烧室中，以点燃直接输入到燃烧室中的气态的燃料空气混合物。点火装置2具有高压燃气喷射器4和带有热屏蔽部6的加热元件5，加热元件5到高压燃气喷射器4的距离这样选择，即借助高压燃气喷射器4输入的气态的燃料在加热元件5的区域中定义一个体积7，在该体积中加热元件5可以在起动过程中主动地提供用于点燃高度压缩的气态的燃料的自行点火温度。
点火通过少量气态的燃料通过高压燃气喷射器4喷射到加热元件5的热的表面的附近实现。加热元件5的这个表面在起动过程中被主动加热，其中在起动过程结束后该表面用作热存储器，它通过燃烧能量加热。该表面可以为主动的和被动的加热或者设计成一个构件5（图1的左侧示意图），或者设计成两个互相分开的构件5a，5b的形式。高压燃气喷射器4在此可以具有高压喷射阀，它设计成类似于共轨系统的喷射器方案。
在根据图2的实施例中，点火装置集成在与主燃烧室1分开的预燃室3中，该预燃室通过至少一个过吹口与主燃烧室1相连。预燃室3在此这样设计，即预燃室3的体积与过吹口的整个横截面的比例处在50和80 cm3每cm2之间。预燃室3的体积设计成在压缩结束时是主燃烧室1的体积的约0.5％至5％。
为了可燃气体的自行点火，在预燃室3中的压力快速上升，这样部分燃烧的燃气通过过吹口过吹到燃烧室1中并且在那里点燃可燃气体-空气混合物。通过预燃室3的体积与过吹口的横截面的预定的比例可以实现在预燃室3中的，带有下面的到主燃烧室1中强烈的喷出的最优的压力上升，由此实现在主燃烧室1中的可燃气体空气混合物的有利的稳定的着火（Entflammung）。
在被动的工作中加热元件5也用作为点火源，因为输入的能量通过预燃室的点火能量使点火装置2保持在自行点火温度（原理：被动的热存储器的载体）。
在按照图3的实施例中点火装置2集成在主燃烧室1中。带有能点火的用于点火导入的混合物的体积在此由辐射扩展（f(t)）确定。气态的燃料带着压力喷射到体积7中，它大约处在热力学过程的压缩终点压力以上1.5至3倍。在此全部用于工作的气态的燃料的0.2％和50％之间高度压缩地喷射到体积7中，不过优选是全部用于工作的气态的燃料的量的仅0.5％和1.5％之间。通过高压喷射器4在带有屏蔽部6的加热元件5的周围的构成的有点火能力的混合物由于通过加热元件5的热的表面提供的必要的自行点火温度而自行点火。自行点火的燃料气体用作通过直接的输入8输入到主燃烧室1中的燃气空气混合物（λ约2.2）形式的主燃料的点火装置，这样这里实现了强制点火的内燃机的原理。
在所述的实施例中高压燃气喷射器4包含高压喷射阀。该燃气阀的特征是具有可运动的阀针的针阀座，阀针通过开关装置释放针阀座和阀针之间的横截面，通过该横截面可以喷射燃气量，该燃气量通过释放的横截面和其上的压力差确定。在燃气喷射阀上的燃气压力处在热力学过程的压缩终点压力以上约1.5至3倍。

Claims (10)

1. 燃气发动机，特别是混合物压缩的火花点火燃气发动机，它用于燃烧气态的燃料空气混合物，带有至少一个伸入主燃烧室或者预燃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，所述点火装置（2）具有高压燃气喷射器（4）和带有热屏蔽部（6）的加热元件（5），并且选择加热元件（5）关于高压燃气喷射器（4）的布置，从而借助高压燃气喷射器（4）输入的气态的燃料在加热元件（5）的区域中定义一个体积（7），在该体积中加热元件（5）可以在起动过程中主动地提供用于点燃高度压缩的气态的燃料的自行点火温度，从而高度压缩的自行点火的气态的燃料又能够用作输入主燃烧室（1）的燃气量的点火装置，其中所述点火通过少量气态的燃料通过高压燃气喷射器（4）喷射到加热元件（5）的热的表面的附近而实现，其中加热元件（5）的这个表面在起动过程中被主动加热，其中在起动过程结束后该表面用作热存储器，它通过燃烧能量来加热。
2. 根据权利要求1所述的燃气发动机，其特征在于，所述气态的燃料在离开高压燃气喷射器（4）时具有大约处在热力学过程的压缩终点压力以上1.5至3倍的压力。
3. 根据权利要求2所述的燃气发动机，其特征在于，所述全部用于工作的、气态的燃料的0.2％至50％高度压缩地借助高压燃气喷射器（4）经过所述点火装置（2）。
4. 根据权利要求2所述的燃气发动机，其特征在于，所述全部用于工作的、气态的燃料的0.5％至1.5％高度压缩地借助高压燃气喷射器（4）经过所述点火装置（2）。
5. 根据权利要求1所述的燃气发动机，其特征在于，所述高压燃气喷射器（4）包含高压喷射阀。
6. 根据权利要求1所述的燃气发动机，其特征在于，所述加热元件（5）的表面可以对主动的和被动的加热的情况通过一个构件（5）设计或者设计成两个互相分开的构件（5a，5b）。
7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的燃气发动机，其特征在于，所述点火装置（2）集成在与主燃烧室（1）分开的预燃室（3）中，该预燃室通过至少一个过吹口与主燃烧室（1）连接。
8. 根据权利要求7所述的燃气发动机，其特征在于，所述预燃室（3）的体积与过吹口的整个横截面积的比例处在50和80 cm3每cm2之间。
9. 根据权利要求7和8所述的燃气发动机，其特征在于，所述预燃室（3）的体积在压缩结束时为主燃烧室（1）的体积的约0.5％至5％。
10. 根据权利要求1至6中任意一项所述的燃气发动机，其特征在于，所述点火装置（2）集成在主燃烧室（1）中，并且此时带有能点火的用于点火导入的混合物的体积（7）由高度压缩地喷入的气态的燃料的辐射扩展（f (t)）来确定。
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