CN103775191A - 内燃机的预燃室系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的预燃室系统以及具有预燃烧室系统的内燃机，所述燃烧室系统具有预燃室容积区(4)，在该预燃室容积区内，可点燃的燃料-空气混合物是可点燃的，尤其是通过能设置在预燃室系统(1)上的点火装置(6)可点燃的，预燃室系统配置有溢流通道(5)，预燃室容积区通过该溢流通道与内燃机的主燃烧室相连，预燃室容积区包括点火区域(3)和溢流区域(2)，该溢流区域通过中间壁(9)至少局部地与点火区域分隔开，在点火区域内燃料-空气混合物是可点燃的，并且溢流通道通到溢流区域中，设有空气供给管路(8)，空气、优选压缩过的空气能通过空气供给管路供给到溢流区域中。

Description

内燃机的预燃室系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的内燃机预燃室系统及一种具有这种预燃室系统的内燃机。
背景技术
在内燃机、尤其燃气发动机以基本上燃料和空气的化学计量比进行工作时，可以产生非常高的温度，这对这种发动机的废气特性不利。可以通过废气再循环来抵制这种情况。但是，这导致点火特性恶化。
在这种情况下使用被燃气充满的预燃室来进行点火首先是有问题的，而这种点火方式在大排量的稀薄燃烧发动机中被标准地解决。因为混合物确实没有空气过量，该混合物在压缩时从主燃烧室被压入到预燃室中，因此在预燃室内没有出现可良好点火的燃料-空气混合物。
在DE3506217A1中通过下面方法来绕开这个问题，即预燃室已经供给了接近化学计量比地混合的燃气。在这种情况下除了使结构费用提高之外，其缺点还在于，在预燃室的喷射阀磨损时预燃室混合物可能会逆火直到到达供给通道。这是必须要避免的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预燃室系统，该预燃室系统既使在具有显著废气再循环的大排量发动机进行化学计量比工作时，也能够使燃料-空气混合物在预燃室内良好地点火，同时没有因在燃烧室之外具有可点燃的燃料-空气混合物而导致的安全风险。
这个目的通过具有权利要求1的特征的预燃室系统或者通过具有这种预燃室系统的内燃机来实现。
通过把预燃室容积区分成一个点火区域和一个通过中间壁至少部分地与点火区域分隔开的溢流区域，以及通过空气供给管路把空气引入到溢流区域中，在压缩阶段期间，使最少的含废气的燃烧混合物从主燃烧室到达点火区域中。同时，主燃烧室气体把通过空气供给管路引入的空气压入到点火区域中，因此在那里产生了能良好地点燃的混合物。在这种方式中，可以在预燃室的点火区域内获得0.8～1.2的λ值，其中，λ值表示空气与燃料的比值，λ值为1是理想的比值、即化学计量比的比值。
在DE102008062574A1中公开了一种用于内燃机的火花塞，该火花塞具有后腔容积区域，该后腔容积区域至少部分地包围位于燃烧室侧的火花塞端部区域。但是它仅用作预燃室的容积加大部分并且不能实现本发明目的。由于缺少中间壁，因此不能防止在压缩时混合物从主燃烧室到达点火区域。
本发明的其他有利实施方式在从属权利要求中限定。
为了使通过在预燃室内点火所产生的点火火焰容易到达主燃烧室，在中间壁内可以形成连接通道，该连接通道连接点火区域和溢流区域。
为了通过吹入的空气来均匀地冷却整个预燃室，可以规定，中间壁相对于预燃室系统的纵轴线基本上形成环形，其中溢流区域基本上包围点火区域，该溢流区域和点火区域通过环形的中间壁分开。
优选一种实施方式，在该实施方式中，通过空气供给管路，可以把优选为冷却过的、内燃机的增压空气和/或优选压缩为6巴～10巴的压缩空气引入到溢流区域内。这进一步有利于使含废气的混合物有效地远离点火区域。
由于能量原因，在这种情况下可以规定，首先，从涡轮增压器供给增压空气，该增压空气典型地具有2巴～3巴的压力，然后，一旦预燃室内的压力超过增压空气的压力，就供给压缩空气。
为了精确地控制或者调节空气供给的时间段或者供给空气量，可以规定，在空气供给管路中布置阀，该阀优选地形成为电子阀。
为了使供给空气的扩散最佳化，可以规定，在溢流区域内，相对于预燃室系统的纵轴线，形成环形的环形通道，其中尤其空气供给管路通到环形通道中。为了实现使空气翻滚地流入，在这种情况下，环形的环状间隙可以形成在环形通道和溢流区域的剩余部分之间，其中相对于纵轴线沿着径向观察，环状通道具有环状通道宽度，及环状间隙具有环状间隙宽度，优选该环状间隙宽度小于环状通道宽度。
为了有足够大的容积来进行压力平衡，溢流区域的溢流容积可以形成为大于点火区域的点火容积。
可以规定，连接通道具有连接通道孔，该连接通道孔通到溢流区域中。由于它在流体力学方面是有利的，尤其优选地规定，相对于预燃室系统的纵轴线，从连接通道孔开始，溢流区域的背向点火区域的分容积小于溢流区域的剩余的剩余容积。
为了达到能够特别有针对性地流出，溢流通道的通道直径与溢流通道的通道长度的比值最大可以为0.25。因此可以规定，不仅预燃室系统的溢流通道相对于纵轴线倾斜地延伸，而且溢流通道以其通到溢流区域中的溢流通道孔相对于预燃室系统的内壁形成为基本上切向的。因此，通过压缩而流入预燃室内的燃料-空气混合物的流动背离预燃室的点火容积。
为了与此相对地保证点火火焰在溢流通道内的定向流动，可以规定，连接通道孔或者它横截面的至少一部分朝溢流通道孔的方向延伸。
附图说明
本发明的其他优点和细节参照附图后续说明来给出。图1—4示出了本发明预燃室系统的不同实施例的剖视图。
具体实施方式
在图1中首先可以看到预燃室系统1的预燃室容积区4、点火装置6、具有溢流通道孔16的溢流通道5和燃气管路7。溢流区域2通过中间壁9与点火区域3分隔开，这两个区域通过带有连接通道孔15的连接通道11相连。溢流通道5在这里与内壁17相切。环绕纵向轴线X形成环形的环形通道3通过环状间隙14与溢流区域2的剩余部分相连。空气供给管路8通到环形通道13中，该空气供给管路8不仅允许供给增压空气，而且允许供给压缩空气，压缩空气的供给借助电子阀12来调节。
图2示出了本发明的预燃室系统，在该预燃室系统中，连接通道11相对于纵轴线X倾斜地形成。此外，具有第二电子阀12，该电子阀12调节增压气体的供给。
图3示出了没有连接通道11的实施方式。
图4示出了与图2相类似的实施方式，不过溢流通道11的几何形状不同，尤其是溢流通道孔15的几何形状不同。
本发明不局限于上述实施例。例如，溢流通道可以沿着纵轴线形成在中央。在这种情况下，使连接通道孔远离溢流通道孔是有利的。通过燃气管路7也可以供给混合物、例如λ值为0.3的混合物。

Claims (17)

1.用于内燃机、尤其是用于燃气发动机的预燃室系统，所述燃烧室系统具有预燃室容积区(4)，在该预燃室容积区内，可点燃的燃料-空气混合物是可点燃的，尤其是通过能设置在预燃室系统(1)上的点火装置(6)可点燃的，预燃室系统(1)配置有溢流通道(5)，预燃室容积区(4)能通过该溢流通道与内燃机(18)的主燃烧室(10)相连，其特征在于，预燃室容积区(4)包括点火区域(3)和溢流区域(2)，该溢流区域通过中间壁(9)至少局部地与点火区域(3)分隔开，在点火区域(3)内燃料-空气混合物是可点燃的，并且溢流通道(5)通到溢流区域(2)中，设有空气供给管路(8)，空气、优选压缩过的空气能通过空气供给管路(8)供给到溢流区域(2)中。
2.根据权利要求1所述的预燃室系统，其特征在于，在中间壁(9)中形成连接通道(11)，该连接通道(11)将点火区域(3)与溢流区域(2)相连。
3.根据权利要求1或者2所述的预燃室系统，其特征在于，中间壁(9)相对于预燃室系统(1)的纵轴线(x)基本上形成环形，溢流区域(2)基本上包围点火区域(3)，该溢流区域和点火区域通过环形的中间壁(9)分开。
4.根据权利要求1—3中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，通过空气供给管路(8)，内燃机(18)的增压空气、优选冷却过的增压空气和／或压缩空气、优选压缩至6巴～10巴的压缩空气能被引入到溢流区域(2)内。
5.根据权利要求1—4中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，为了控制或者调节空气供给的时间段和／或供给空气量，在空气供给管路(8)中设置阀(12)、优选电子阀。
6.根据权利要求1—5中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，在溢流区域(2)内相对于预燃室系统(1)的纵轴线(X)形成环状的环形通道(13)，优选空气供给管路(8)通到环形通道(13)中。
7.根据权利要求6所述的预燃室系统，其特征在于，在环形通道(13)和溢流区域(2)的剩余部分之间形成环形的环状间隙(14)，相对于纵轴线(X)沿着径向观察，环状通道(13)具有环状通道宽度并且环状间隙(14)具有环状间隙宽度，优选该环状间隙宽度小于环状通道宽度。
8.根据权利要求1—7中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，溢流区域(2)的溢流容积大于点火区域(3)的点火容积。
9.根据权利要求1—8中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，连接通道(11)具有连接通道孔(15)，该连接通道孔(15)通到溢流区域(2)中。
10.根据权利要求9所述的预燃室系统，其特征在于，相对于预燃室系统(1)的纵轴线(X)，从连接通道孔(15)开始，溢流区域(2)的背向点火区域(3)的分容积小于溢流区域(2)的剩余的剩余容积。
11.根据权利要求1-10中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，溢流通道(5)的通道直径与溢流通道(5)的通道长度的比值最大为0.25。
12.根据权利要求1—11中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，预燃室系统(1)的溢流通道(5)相对于纵轴线(X)倾斜地延伸。
13.根据权利要求1—12中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，溢流通道(5)具有溢流通道孔(16)，该溢流通道孔(6)通到溢流区域(2)中。
14.根据权利要求13所述的预燃室系统，其特征在于，从溢流通道(5)开始，溢流通道孔(16)相对于预燃室系统(1)的内壁(17)基本上成切向地通到溢流区域(2)中。
15.根据权利要求1—14中至少一项所述的预燃室系统，其特征在于，从点火区域(3)开始，连接通道孔(15)指向溢流通道孔(16)的方向。
16.根据权利要求15所述的预燃室系统，其特征在于，仅仅连接通道孔(15)的横截面的一部分指向溢流通道孔(16)的方向。
17.内燃机(18)，其具有根据权利要求1—16中至少一项所述的预燃室系统(1)。
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