CN112443389B - 用于借助于燃料蒸发器对预燃腔主动扫气的燃料供应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于利用气态的燃料(K)对汽油机式地运行的内燃机(30)的至少一个预燃腔(32)进行主动扫气的燃料供应系统(100)，其中，所述内燃机(30)包括至少一个主燃烧腔(31)，该主燃烧腔与所述至少一个预燃腔(32)至少在燃料侧处于连接。设置成，在所述至少一个预燃腔(32)上游布置有蒸发器(11)。

Description

用于借助于燃料蒸发器对预燃腔主动扫气的燃料供应系统
技术领域
本发明涉及一种用于利用燃料蒸汽或燃料蒸汽/空气-混合物对汽油机式地运行的内燃机的预燃腔(Vorkammer)进行主动扫气的燃料供应系统。
背景技术
文献CH 683 938 A5和DE 692 28 131 T2形成这种类型的现有技术，在这些文献中如下地公开了预燃腔或预燃腔式的区域。文献WO 2019/068484 A1和DE 10 2004 043143 A1阐述了由预燃腔火花塞把燃料供应到预燃腔中。在文献WO 2019/068484 A1中公开了利用至少包括燃料和空气的新鲜气体来对预燃腔进行扫气，从而在点火时刻在预燃腔中容纳有能点燃的燃料-空气-混合物。
发明内容
本发明的目的在于，构造一种用于对汽油机式地运行的内燃机的预燃腔进行主动扫气的燃料供应系统和一种相关的方法。
本发明的出发点是一种用于利用气态的燃料对汽油机式地运行的内燃机的至少一个预燃腔进行主动扫气的燃料供应系统，其中，内燃机包括至少一个主燃烧腔，该主燃烧腔与至少一个预燃腔至少在燃料侧处于连接。
根据本发明设置成，在该至少一个预燃腔的上游布置有蒸发器。
优选地设置成，在第一实施形式中，燃料供应系统的蒸发器布置在供给泵(Speisepumpe)与该至少一个预燃腔之间，该供给泵用于仅给至少一个预燃腔供应以气态的燃料，其中，燃料供应系统还包括高压泵，该高压泵用于仅给至少一个主燃烧腔供应以液态的燃料。
在第二实施形式中优选地设置成，蒸发器包括在高压泵与至少一个预燃腔之间用于给至少一个预燃腔供应以气态的燃料，其中，高压泵还用于给至少一个主燃烧腔供应以液态的燃料，从而在高压泵下游从通到至少一个主燃烧腔的供应管路分支出通到蒸发器的供应管路。
在多个可行的优选的实施方案中，根据本发明设置成，用于蒸发液态燃料的蒸发器设有加热装置，或者与用于供应热量的加热装置处于连接。
在一优选的实施方案中设置成，蒸发器设有单独的加热装置。
在另一优选的实施方案中设置成，蒸发器耦入到内燃机的预加热装置中用于冷启动。
在另一优选的实施方案中设置成，蒸发器以热交换器-实施方案来构造，其中，热量被内燃机的冷却水取出并供应给蒸发器。
在一优选的设计方案变体中，燃料供应系统构造成使得在蒸发器与至少一个预燃腔之间布置调节混合阀(Regelmischventil)，经由该调节混合阀可给在蒸发器中蒸发的气态燃料供应另一种气态的流体(尤其空气)，从而能够以有利的方式可选地按可预设的混合比例给至少一个预燃腔供应未混合的气态燃料或燃料蒸汽/空气-混合物。
根据本发明的方法的主要方面在于，在使用所述燃料供应系统的情况下利用气态的燃料对汽油机式地运行的内燃机的至少一个预燃腔进行主动扫气，其中，该内燃机包括至少一个主燃烧腔，该主燃烧腔至少在燃料侧与该至少一个预燃腔处于连接，其中根据本发明设置成，在把燃料供应给至少一个预燃腔之前，液态的燃料在蒸发器中蒸发，并且未混合地或者与空气混合地供应给这个预燃腔，该蒸发器布置在该至少一个预燃腔上游。
附图说明
下面借助相关附图阐述本发明。其中：
图1示意性地示出一种用于借助在预燃腔上游的燃料蒸发器利用燃料蒸汽或燃料蒸汽/空气-混合物对内燃机(尤其汽油机式的内燃机)的预燃腔进行主动扫气的燃料供应系统。
具体实施方式
根据本发明，依照图1提出用于借助气态的汽油-燃料对为每个气缸Zn布置的预燃腔32进行主动扫气的燃料蒸发器11在汽油机式的内燃机30的燃料供应系统100内部的布置，其中，经由与每个气缸Zn相关联的节拍阀(Taktventil)13进行节拍式地把在燃料蒸发器11中蒸发的气态燃料Kgasf吹入到相应的预燃腔32中。
根据本发明，该方法特征大体在于一个或多个预燃腔32的主动扫气，该扫气根据本发明利用在燃料蒸发器11中蒸发的气态燃料Kgasf执行。
气态燃料Kgasf借助每个外部点火设备32A在相应的预燃腔32中主动地点燃，如图1中同样示意性地阐明的那样。
对于每个循环，经由节拍阀13给相应的主动式预燃腔32供应借助于外部点火设备32A被点燃的点火腔(预燃腔)充气。
随后借助于在相应的预燃腔32中产生的反应性的燃烧着的一个或多个气体射束(火焰)对主燃烧室充气进行点燃，所述气体射束从相应的预燃腔32离开到主燃烧室或者说主燃烧腔31中。
在经点燃的点火腔(预燃腔)充气燃尽之后，重新供应和点燃点火腔(预燃腔)充气，从而在相应的预燃腔32中的现存的剩余气体主动地从相应的预燃腔32被扫气到主燃烧腔31中，其中，先前描述的过程在内燃机30的运行中相应地重复。
借助于点火腔(预燃腔)充气在预燃腔32中产生的反应性的燃烧着的气体射束(火焰)因而经由至少一个开口(图1中未详细示出)进入到内燃机30的主燃烧腔31中，并且点燃供应给相应的主燃烧腔31的主燃烧充气。
为了利用气态燃料Kgasf(燃料蒸汽)或燃料蒸汽/空气-混合物Kgasf’对主动的预燃腔32进行扫气，根据本发明以油箱1中的液态燃料Kfl为出发点，该液态燃料优选由电机冷却水(在热交换器-实施方案中)或者由用于冷启动的预加热装置或单独的加热装置对燃料蒸发器11进行电加热。燃料蒸发器11经由供应管路10a(参见图1)被供给以来自油箱1的液态燃料Kfl。
图1中示意性地示出在上述示范性的实施方案之一中的相应的加热装置11c，并且用附图标记11c标出。
在第一实施形式中，由供给泵10把液态燃料Kfl供应给燃料蒸发器11，根据本发明，该供给泵产生点火腔(预燃腔)充气的吹入压力的所需要的压力水平。
在燃料蒸发器11内部，液态燃料Kfl蒸发，因而以气态相Kgasf存在，并且经由供应管路10a供应给前置于预燃腔32的节拍阀13。
燃料蒸汽Kgasf从燃料蒸发器11中被吸出，并且在一设计方案变体中未混合地供应给燃料供应系统100的吹入系统，尤其供应给节拍阀13。
在另一设计方案变体中，燃料蒸汽Kgasf经由调节混合阀12与气态的流体尤其空气混合，从而形成空气-燃料蒸汽-混合物Kgasf’，其中，调节混合阀12在供应管路11a中布置在燃料蒸发器11与节拍阀13之间。
因此有利地存在如下可行方案：视设计方案变体而定，把纯的燃料蒸汽Kgasf，或者借助于调节混合阀12(尤其空气经由供应管路11b供应给该调节混合阀)把燃料/空气-混合物Kgasf’吹入到主动的一个或多个预燃腔32中。
为了使得蒸发器11中的燃料蒸汽Kgasf在易挥发成分方面不变得过于贫乏，在反馈管路10b中布置有反馈阀(Rueckfuehrventil)14用于将可预设量的液态燃料Kfl反馈到油箱1中。
根据附图中的图示，反馈阀14可以构造成超压阀，或者也可以构造成节拍阀。
所描述的做法和所描述的系统的主要优点在于，相比于把已经气态地存在的燃料压缩到预燃腔32中的所需压力水平，通过给蒸发器100供应以液态燃料Kfl需要明显更少的用于供给泵10的驱动能量。
在引入相应的点火腔(预燃腔)充气的时刻为了对预燃腔32进行扫气，在预燃腔32中需要的压力须高于在主燃烧腔31中的主燃烧室充气的压力。
与所示不同地，在第一实施形式的一变体中，供给泵10也可以适宜地在燃料供应系统100的高压泵20之前取出液态燃料Kfl，从而油箱1无需用于供给泵10的单独的接口(Anschluss)。
图1补充地示出高压泵20，液态燃料Kfl从油箱1中经由供应管路20a借助于该高压泵经由喷射阀21引导至内燃机30的主燃烧室31，以便主燃烧腔31中的液态燃料Kfl释放出或喷射一个或多个主燃烧腔充气。
根据图1，多余的液态燃料Kfl经由反馈管路20b被引导回至油箱1，根据图1在该反馈管路中布置有量控制阀20c。
在第二实施形式中可行的是，用于供应给燃料蒸发器11的液态燃料Kfl根据图1经由供应管路20d在高压泵20下游被取出，其中，那么可以省去附加的供给泵10。
在根据图1的该设计方案变体中，在供应管路20d中布置有相应的压力调节阀20e，该压力调节阀把高压泵20的压力相应地降低至燃料蒸发器11的可预设的蒸发器压力，因而减压。
燃料供应系统100被设定成实施根据本发明的用于借助燃料蒸发器利用燃料蒸汽或燃料蒸汽/空气-混合物对汽油机的主动式预燃腔进行扫气的方法。为了该目的，燃料供应系统(100)尤其包括至少一个控制设备(电机控制器)，在该控制设备中存储有用于实施该方法的计算机可读的程序算法，且必要时存储所需要的特性曲线族。控制设备控制和调节在上面提到的可操控且可调节的组件。
根据本发明的燃料供应系统100可以是与具有提高的贫油运行能力的气体燃烧方法相组合地使用的燃料供应-和点火系统的一部分。
作为用于内燃机30、尤其气体内燃机的油箱1中的液态燃料Kfl，液态天然气当前成为焦点。设置成，构造带有预燃腔32和主燃烧腔31的气体内燃机，并且使气体内燃机关联有之前阐述的燃料供应系统。换句话说，燃料供应系统100和所述方法涉及液态燃料Kfl(尤其涉及液态汽油)而且在气体内燃机中使用时涉及液态气体(尤其天然气)，其以液态形式储备在燃料供应系统100的油箱1中。
已知的是，利用纯气态的燃料Kgasf的点火腔(预燃腔)充气对预燃腔进行扫气。本发明提出一种借助于集成的燃料蒸发器11的解决方案，该解决方案与燃料供应系统的所阐述的组件一起确保提供未混合的气态燃料或燃料蒸汽/空气-混合物Kgasf、Kgasf’，以便在燃料供应系统100内部引起对一个或多个预燃腔32的扫气。
附图标记清单：
100 燃料供应系统
1 油箱
10 供给泵
10a 供应管路
10b 反馈管路
11 燃料蒸发器
11a 供应管路
11b 供应管路
11c 加热装置
12 调节混合阀
13 节拍阀
14 反馈阀
20 高压泵
20a 供应管路
20b 反馈管路
20c 量控制阀
20d 供应管路
20e 量控制阀
21 喷射阀
30 内燃机
Zn 气缸
31 主燃烧腔
32 预燃腔
32A 外部点火设备
K 燃料
Kfl 液态燃料
Kgasf 气态燃料
Kgasf’ 燃料蒸汽/空气-混合物。

Claims (9)

1.用于利用气态的燃料(K)对汽油机式地运行的内燃机(30)的至少一个预燃腔(32)进行主动扫气的燃料供应系统(100)，其中，所述内燃机(30)包括至少一个主燃烧腔(31)，其与所述至少一个预燃腔(32)至少在燃料侧处于连接，其中，在所述至少一个预燃腔(32)的上游布置有蒸发器(11)，且其中所述蒸发器(11)包括在高压泵(20)与所述至少一个预燃腔(32)之间，用于给所述至少一个预燃腔(32)供应以气态的燃料(Kgasf、Kgasf’)，其中，所述高压泵(20)还用于给所述至少一个主燃烧腔(31)供应以液态的燃料(Kfl)，从而在所述高压泵(20)的下游从通到所述至少一个主燃烧腔(31)的供应管路(20a)分支出通到所述蒸发器(11)的供应管路(20e)。
2.根据权利要求1所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，所述蒸发器(11)布置在供给泵(10)与所述至少一个预燃腔(32)之间，所述供给泵用于仅供应给所述至少一个预燃腔(32)以气态的燃料(Kgasf、Kgasf’)，其中，所述燃料供应系统(100)还包括高压泵(20)，其用于仅供应给所述至少一个主燃烧腔(31)以液态的燃料(Kfl)。
3.根据权利要求1所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，用于蒸发液态的燃料(Kfl)的所述蒸发器(11)设有加热装置(11c)，或者与用于热量供应的加热装置(11c)处于连接。
4.根据权利要求3所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，所述蒸发器(11)设有单独的加热装置。
5.根据权利要求3所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，所述蒸发器(11)耦入到所述内燃机(30)的预加热装置中用于冷启动。
6.根据权利要求3所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，所述蒸发器(11)以热交换器-实施方案来构造，其中，热量被所述内燃机(30)的冷却水取出并供应给所述蒸发器(11)。
7.根据权利要求1或2所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，在所述蒸发器(11)与所述至少一个预燃腔(32)之间布置有调节混合阀(12)，经由所述调节混合阀可给在所述蒸发器(11)中蒸发的所述气态的燃料(Kgasf)供应另一种气态的流体，从而按可预设的比例给所述至少一个预燃腔(32)供应未混合的气态的燃料(Kgasf)或燃料蒸汽/空气-混合物(Kgasf’)。
8.根据权利要求7所述的燃料供应系统(100)，其特征在于，所述另一种气态的流体是空气。
9.用于利用气态的燃料(K)对汽油机式地运行的内燃机(30)的至少一个预燃腔(32)进行主动扫气的方法，其中，所述内燃机(30)包括至少一个主燃烧腔(31)，所述主燃烧腔至少在燃料侧与所述至少一个预燃腔(32)处于连接，其中，在把燃料供应给所述至少一个预燃腔(32)之前液态的燃料(Kfl)在蒸发器(11)中蒸发，所述蒸发器布置在所述至少一个预燃腔(32)的上游，且其中所述蒸发器(11)包括在高压泵(20)与所述至少一个预燃腔(32)之间，用于给所述至少一个预燃腔(32)供应以气态的燃料(Kgasf、Kgasf’)，其中，所述高压泵(20)还用于给所述至少一个主燃烧腔(31)供应以液态的燃料(Kfl)，从而在所述高压泵(20)的下游从通到所述至少一个主燃烧腔(31)的供应管路(20a)分支出通到所述蒸发器(11)的供应管路(20e)。
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