CN105484900A - 燃气阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃气阀(11)，该燃气阀用于导送燃气尤其通过进气通道(8)进入燃烧室(5)中，其中，所述燃气阀(11)具有喷嘴体(12)，该喷嘴体具有朝向燃烧室(5)方向取向并导送燃气射流(14a、14b)的至少两个出口通道(13a、13b)，所述出口通道的流动轴线具有不同的取向，并且，燃烧空气(10)能通过进气通道(8)导入到燃烧室(5)中。根据本发明，提供一种燃气阀(11)，通过该燃气阀改进由该燃气阀(11)导入到燃烧室(5)中的燃气与导送到燃烧室(5)中的燃烧空气(10)的混合，以减少有害的废气排放，其实现方式是，所述出口通道(13a、13b)的取向这样布置，使得燃气射流(14a、14b)在至少一个交叉点(15)上彼此相撞。

Description

燃气阀
技术领域
本发明涉及一种用于导送燃气的燃气阀，其中，该燃气阀具有一喷嘴体，该喷嘴体具有至少两个导送燃气射流的出口通道，所述出口通道的流动轴线具有不同的取向。此外，本发明涉及一种包括燃气阀和燃烧室的组件，其中，该燃气阀将燃气尤其通过一进气通道导送到该燃烧室中，其中，该燃气阀具有一喷嘴体，该喷嘴体具有至少两个取向燃烧室方向并且引导燃气射流的出口通道，所述出口通道的流动轴线具有不同的取向，并且，燃烧空气能通过所述进气通道导入到所述燃烧室中。
背景技术
这类燃气阀由WO1996/028649Al已知。该燃气阀装在以气态燃料驱动的内燃机上，并且，该内燃机具有带有活塞的气缸以及用于将燃烧空气导入到内燃机的在气缸中构成的燃烧室中的进气通道。每个进气通道具有一进气门，并且，在该进气通道的端部区域中在燃烧室外布置有燃气阀。在该燃气阀中构成燃气射流，该燃气射流以高的速度直接吹入到燃烧室中。该燃气射流间歇性地吹入并且与进气门的打开运动一致。该燃气阀具有一个或多个用于燃气的出口通道，其中，至少一个出口通道取向燃烧室中的周壁。通过将燃气射流射到周壁上，燃气射流扇形展开并且发散，包含在燃气射流中的高动能导致燃气射流与同样进入到燃烧室中的燃烧空气极好地混合。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种燃气阀，用该燃气阀能够改进通过该燃气阀引导的燃气与燃烧空气的混合。
该任务这样解决：出口通道的取向这样布置，使得燃气射流彼此相撞。燃气射流的彼此相撞使燃气射流扇形展开并发散，使得燃气与燃烧空气发生高度混合。在此，在不使用其它部件或构件的情况下达到扇形展开或者发散。这具有如下优点：远离壁地产生可燃的燃气-空气混合物，并且该燃气-空气混合物在接着点火时至少起先远离壁地燃烧，因而仅引起燃烧部位周围部件的微弱加热。
在扩展构型中，出口通道这样取向，使得射出的燃气射流具有至少一个交叉点。但是在存在多个出口通道的情况下，也可形成相互隔开间距的多个交叉点。
在本发明的扩展构型中，所述取向这样布置，使得燃气射流受燃烧空气支持地彼此相撞。在此考虑：通过出口通道射出的燃气射流可能不同地被燃烧空气偏离原始射流方向并且在出口通道纯几何取向的情况下可能不在公共相撞点上相撞。这通过受燃烧空气支持的取向来避免。在此也可考虑，燃气射流的受燃烧空气支持的彼此相撞在一定的运行范围中、例如在满载运行中发生。
在本发明的扩展构型中，至少一个出口通道具有例如取向燃烧室的断开棱边。在此同样是，通过燃气射流撞击到该断开棱边上才使燃气射流这样偏转，以致该燃气射流与另一燃气射流相撞。
在本发明的扩展构型中，至少一个出口通道具有干扰点，或者在另一扩展构型中，至少一个出口通道具有喷嘴形的几何形状。这两种变型也导致燃气射流的被限定的取向和与至少一个另外的燃气射流交叉。在此，多个影响燃气射流喷射方向的部件，如断开棱边和干扰点，可以例如这样组合，使得在不同的运行范围中得到不同的偏转和交叉点。
包括燃气阀和燃烧室的组件使得：在燃气阀布置于进气通道中的情况下，燃气射流的彼此相撞在进气通道内已经实现或在燃烧室中才实现。但该燃气阀也可这样布置，使得它以出口通道直接通到燃烧室中。根据相应的情况来选择。
在本发明的扩展构型中，存在至少一个第三出口通道，它的取向这样确定，使得该第三出口通道的燃气射流撞击到周壁上。该实施方式尤其设置为相互交叉的燃气射流的补充。此时也通过燃气射流撞击到周壁上而使燃气射流扇形展开并发散，使得产生与燃烧空气的良好混合。在此，周壁的加热比在仅射到这种周壁上的情况下小。
在本发明的扩展构型中，至少两个燃气射流在燃烧室的中心区域交叉。该构型具有的优点是，实现燃气射流的扇形展开并发散以及同时与燃烧空气混合地进入燃烧室的中心区域，使得在接着可燃混合气被点火时实现均匀的并且在中心的燃烧。
在扩展构型中，燃烧空气在与燃气射流的相撞区域中具有涡旋运动。由此达到扇形展开并发散的气体射流与燃烧空气的特别强的混匀。在本发明的扩展构型中，进气通道是涡旋通道。通过该构造，燃烧空气在流过该涡旋通道时被迫涡旋流动。在此可以补充地设置，在进气通道中布置一涡旋闸板，通过它能够根据运行状态来调节涡旋。由此得到对于燃烧空气与燃气的高度混匀的进一步的控制可能性。
在本发明的扩展构型中，燃气阀装在内燃机上。如果本发明的主题可以在用于将燃气吹入燃烧空气的任意燃气阀中应用，则优选应用在内燃机中，其中，通过该燃气阀将燃气经过进气通道或直接吹入内燃机的燃烧室中。在此，吹入的燃气与同样进入内燃机燃烧室中的燃烧空气混合，并且为了产生通过活塞传递到内燃机曲轴上的功率而燃烧。通过燃气阀的根据本发明的构型和由此引起的与燃烧空气的高度混匀，可在燃气-空气混合物燃烧时减少废气中的有害组分，从而减少可能需要后处理的排放。
本发明的其它有利构型由附图说明中得知，在附图说明中详细说明了在附图中示出的实施例。
附图说明
附图示出：
图1内燃机的气缸的进气区域的局部，具有示意性示出的本发明燃气阀，
图2根据图1的燃气阀的燃气出口区域的详细视图，
图3燃气阀的出气区域的相对于图2的一种变型。
具体实施方式
在图1中示出的内燃机局部示出气缸2的进气区域1的部分剖面。具有至少一个活塞环4的活塞3布置在气缸2中，该活塞3通过连杆与内燃机的曲轴连接并且在内燃机运行时沿着纵轴线6上下运动。燃烧室5位于气缸2的上部区域中，该燃烧室在进气门7的控制下可与进气通道8连接。进气通道8和进气门7布置在气缸盖9中，该气缸盖布置并且固定在气缸2上。进气门7由凸轮轴操纵，凸轮轴与曲轴同步旋转。在进气门7的所示打开位置中，进气通道8与燃烧室5通流连接，并且，通过进气通道8导入的燃烧空气10流入到燃烧室5中。通过燃气阀11，燃气(例如天然气或其它可燃气体)直接或间接地、受控地被带入到燃烧室中。燃气与燃烧空气10形成可燃混合气，该可燃混合气在通过例如伸入到燃烧室5中的火花塞触发点火时燃烧，并且，在进气门7然后关闭的情况下使活塞沿着纵轴线6向下运动，以产生曲轴的旋转运动。在燃烧后，活塞再向上运动，并且，燃烧过的混合气通过同样布置在气缸盖中的排气门由燃烧室排出。
燃气阀11具有喷嘴体12，在该喷嘴体中设有至少两个出口通道13a、13b。通过出口通道13a、13b，燃气射流14a、14b在通过燃气阀11计量的情况下射出，这些燃气射流在出口通道13a、13b的相应取向的作用下(必要时受到由流动的燃烧空气10引起的涡旋效应的支持)具有交叉点15。燃气射流14a、14b在交叉点15上彼此相撞并且因此扇形展开并发散。由此保证与导入的燃烧空气10的良好混匀。交叉点15可以如示出的那样与所示的出口通道13a、13b和燃气射流14a、14b共同作用地布置在进气通道8中，但也可布置在燃烧室5中。交叉点15的位置基本取决于燃气阀11的构造和燃气阀11在进气通道8中的布置。但是，燃气阀11可这样布置在气缸盖9中，使得出口通道13a、13b直接通到燃烧室5中。在该情况下，燃气阀11例如布置在进气门7和排气门之间或旁边的区域中。燃气阀11还具有例如呈电磁阀形式的计量装置17，用于将燃气导入输入管路16中并用于计量燃气。但是，计量装置17也可通过例如电磁方式运动的阀体18(图2)形成，该阀体使出口通道13a、13b相对于输入管路16闭锁或使它们与输入管路16连接。
图2示出尤其穿过燃气阀11的喷嘴体12的纵剖图。明显可见出口通道13a、13b的取向彼此的布置，使得在燃气阀11下方产生由出口通道13a、13b射出的燃气射流14a、14b的交叉点15。燃气阀11具有阀体18，输入管路16通到该阀体中。该阀体18能在燃气阀11的导向部19中例如以电磁方式运动地移位，从而可使输入管路16与出口通道13a、13b连接或相互闭锁。这样构型的燃气阀11构造得特别紧凑。
如通过箭头所示，由出口通道13a、13b射出的燃气射流14a、14b相互交叉地在交叉点15彼此相撞，该交叉点也可以是一交叉区域，并且扇形展开并发散。这样扇形展开并发散的燃气射流与燃烧空气10高度混合并且形成燃气-空气混合物，该燃气-空气混合物在点火时优化地燃烧并且因此仅产生少量的(有害的并且必要时需要后处理的)废气排放。在根据图1和2的实施例中分别示出两出口通道13a、13b。但是在本发明的范围内，燃气阀11也可具有多于两个的出口通道13a、13b，这些出口通道此外还具有多个相互隔开间距的交叉点15。
在根据图3的实施例中，出口通道13c取向周壁20。周壁20可以是进气通道8的通道壁或者是气缸2的气缸壁。由此得到射出的燃气射流14c与相应的通道壁或气缸壁的交叉点15a。这些射到通道壁或气缸壁上的燃气射流14c也扇形展开并发散。在本发明的范围内，该构型尤其可以在根据图1和2的构型上附加地应用，出于视图清晰的原因没有单独示出。

Claims (11)

1.用于导送燃气的燃气阀(11)，其中，所述燃气阀(11)具有喷嘴体(12)，该喷嘴体具有引导燃气射流(14a，14b)的至少两个出口通道(13a，13b)，所述出口通道的流动轴线具有不同的取向，其特征是，所述出口通道(13a，13b)的取向这样布置，使得所述燃气射流(14a，14b)彼此相撞。
2.如权利要求1所述的燃气阀(11)，其特征是，所述取向这样布置，使得所述燃气射流(14a，14b)具有一交叉点(15)。
3.如前述权利要求之一所述的燃气阀(11)，其特征是，所述燃气射流(14a，14b)受燃烧空气支持地彼此相撞。
4.如前述权利要求之一所述的燃气阀(11)，其特征是，至少一个出口通道(13a，13b，13c)具有断开棱边。
5.如前述权利要求之一所述的燃气阀(11)，其特征是，至少一个出口通道(13a，13b，13c)具有干扰点。
6.如前述权利要求之一所述的燃气阀(11)，其特征是，至少一个出口通道(13a，13b，13c)具有喷嘴形的几何形状。
7.包括燃气阀(11)和燃烧室的组件，其中，所述燃气阀(11)尤其通过进气通道(7)将燃气导送到所述燃烧室(5)中，其中，所述燃气阀(11)具有喷嘴体(12)，该喷嘴体具有至少两个向所述燃烧室(5)方向取向并且引导燃气射流(14a，14b)的出口通道(13a，13b)，所述出口通道的流动轴线具有不同的取向，并且，燃烧空气(10)能通过所述进气通道(7)导入到所述燃烧室(5)中，其特征是，所述至少两个燃气射流(14a，14b)的交叉点(15)布置在所述进气通道(7)或所述燃烧室(5)中。
8.如权利要求7所述的组件，其特征是，至少一个出口通道(13c)这样取向，使得该出口通道的燃气射流(14c)撞击到周壁(20)上。
9.如权利要求7或8所述的组件，其特征是，所述燃烧空气(10)在与所述燃气射流(13a，13b，13c)相撞的区域中具有涡旋运动。
10.如权利要求7至9之一所述的组件，其特征是，所述进气通道(8)是涡旋通道。
11.如权利要求7至10之一所述的组件，其特征是，所述燃气阀(11)装在内燃机上并且所述燃烧室(5)是该内燃机的一部分。
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