CN1717541B - 辅助点燃内燃机燃烧室内的燃料的方法和装置及内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明披露的是一种炽热件，其优选呈环的形状，帮助在内燃机中使用的燃料的点燃和燃烧。在发动机运行期间，燃料喷射阀将多个燃料射流直接喷射到燃烧室中，以便将燃料射流对准炽热件附近，以使得炽热件帮助将每个燃料射流中的燃料点燃。炽热件由耐高温材料制成，且能包括催化材料以进一步促进燃烧。除了通过在燃烧室内由燃料的燃烧产生的热量进行被动加热之外，炽热件还可以被主动加热，例如通过电流。

Description

辅助点燃内燃机燃烧室内的燃料的方法和装置及内燃机

技术领域

本公开涉及一种帮助用来驱动内燃机的燃料的点燃和燃烧的装置。

背景技术

与用柴油作为燃料的相同发动机比较，当用来给内燃机提供动力时，包括气体燃料的代替柴油的燃料能相当大地减少污染物的排放，气体燃料例如是天然气、氢、乙烷和这些气体燃料的混合物。当用气体燃料作为柴油机的燃料时，污染物如氮氧化物(NO_X)、微粒物质(PM)和二氧化碳(CO₂)能减少，该减少量取决于在其它变量中选择的燃料。此外，柴油机能用气体燃料作为燃料且仍然保持使用柴油燃料时获得的性能。例如，在高压下直接喷射到柴油机燃烧室中的气体燃料能输出的性能比得上向柴油机供给柴油燃料的情况。

许多气体燃料和一些非柴油的液体燃料的自燃性比柴油低，由此，当同样的环境能自动点燃柴油时，气缸内的条件可能不会提供自燃的必需环境，因而，需要一种帮助点燃的方法以确保点燃气体燃料。

喷射引燃燃料是触发直接喷射量的气体燃料如天然气的点燃一种方法。通常，当活塞在上止点附近时，少量的柴油在燃烧室内被加到压缩的进气中，柴油自燃，然后喷射主要量的气体燃料，这种量的气体燃料被燃烧的引燃燃料所点燃。

该方法需要一个第二或更多的自燃燃料源，因而，这种系统需要单独的引燃燃料存储器和专门的燃料喷射阀设计以及管路系统，该管路系统除了管理主燃料流动之外还要管理柴油引燃燃料的流动。在燃烧室内燃烧的柴油产生柴油排放物，与不采用柴油引燃燃料时存在的水平相比，该柴油排放物导致较高的NO_X、CO₂和PM水平。

另外，也能采用热表面或电热塞点燃来起燃直接喷射到压缩的进气中的气体燃料。这里，通常，电热塞从火力板(fire deck)突出到燃烧室中一段小的距离，能将喷射到燃烧室中的几个燃料射流中的一个对准电热塞，以触发该燃料射流的燃烧。一旦被点燃，在致力于点燃其它燃料射流的过程中，该燃料射流又使火焰传播到整个燃烧室。

关于该方法的问题之一在于电热塞是燃烧室内的点状热源，因而，首先被点燃的燃料射流将火焰传播到整个燃烧室要花费时间，额外的紊流可能有帮助，但其可能是不完全的。从电热塞移开最远的气体可能不会被点燃或可能不会完全燃烧。照此，由于不完全燃烧，发动机可能以较低的效率工作，输出较小的功率。而且，较高百分比的未燃烧燃料能导致碳氢化合物(HC)的排放增加，参见：Mueller C.J.and Musculus，M.P.，“GlowPlug Assisted Ignition and Combustion of Methanol in an Optical DI DieselEngine”，SAE paper 2001-01-2004。

也能使用火花点火，然而，象电热塞一样，火花点火在燃烧室内的一点处点燃火焰，该火焰传播到整个燃烧室，因而，用该方法的燃烧可能也是不完全的。

针对上述问题存在一种需要以改进发动机效率和减少发动机排放。

发明内容

本公开在燃烧室内引入一炽热件，其帮助点燃气体燃料和与柴油相比具有较高自燃温度的其它燃料。通过为每个燃料射流而不是一个燃料射流或燃烧室的一个区域提供点燃辅助，炽热件起燃(initiating combustion)或帮助起燃，这帮助在整个燃烧室中实现完全燃烧。

提供了一种方法用来在内燃机燃烧室内辅助点燃燃料，该方法包括在活塞的进气冲程期间将进气引入到燃烧室中，并在活塞的压缩冲程期间对进气进行压缩，将多个在空间上不同的燃料射流直接引入到燃烧室中，至少两个不同的燃料射流被引到炽热件附近或炽热件(glow member)上，炽热件具有一可被加热的表面，以帮助将燃料点燃。即，通过每一个燃料射流引入的燃料的至少一部分被引向燃烧室内接近炽热件的被加热表面的相应位置，以便炽热件提供的热量帮助将燃料点燃，该燃料在燃烧室内燃烧。在优选方法中，具有被加热表面的炽热件可以是环形形状。

炽热件可以仅仅通过燃烧的热量来加热或用一加热件提供的额外热量来加热，该加热件例如通过一电流供能。一优选方法包括将炽热件加热到至少1200℃的温度。

该方法还可以包括逐步降低所述发动机的电气系统的电压，以便将较低的电压应用到炽热件的加热电路。例如，发动机的电气系统通常以至少12伏特的电压工作，但在优选方法中，施加到用于炽热件的加热件的电路的电压可以逐步降低到小于或等于2伏特。使用较低的电压的优点是它允许采用具有较低电阻率的材料，这在选择加热件材料上可提供更多的灵活性或具有更高的热质量，更高的热质量能使得在发动机运行期间的温度波动减小。具有较大质量的加热件在恶劣的工作条件下也可能是更加耐用的，恶劣的工作条件通常存在于发动机的燃烧室内。在优选方案中，对于具有多个燃烧室和在每个燃烧室中具有一个炽热件的发动机，降压变压器被提供给每个炽热件，加热件形成各个降压变压器的次级电路。

与没有催化剂存在的条件相比，将催化涂层放在炽热件上来创造可在较低温度下将燃料点燃的条件。该方法的优点是将炽热件加热到较低温度这可改善炽热件的耐用性，所述炽热件可以包括一环。

一种优选装置包括布置在内燃机燃烧室内用来帮助其中燃料的燃烧的炽热件，炽热件提供可加热表面，该可加热表面定位成帮助点燃多个在空间上不同的直接喷射到燃烧室中的燃料射流，炽热件的优选形状是圆环。

炽热件可以具有包括催化材料的表面，催化材料可以包括贵金属，作为优选的例子，贵金属可以是铂。

炽热件可连接到电源以引导电流通过炽热件，电流能加热炽热件。该装置还可以包括用来降低施加到加热电路的电压的变压器。车辆通常使用基于至少12伏特电压的电气系统，施加到炽热件加热电路的电压例如能减小到小于或等于2伏特。通过减小电压，电阻也能减小，允许具有较大热质量的更厚、更耐用的加热件或允许选择具有较低电阻率的材料。炽热件可能在发动机循环期间受到冷却，例如，当相对冷的进气被引入燃烧室时。较大的热质量允许炽热件保留更多的热量，因此在炽热件的表面温度上具有较少的变化。在该实施方式的优选方案中，对于具有多个燃烧室和在每个燃烧室中具有一个炽热件的发动机，降压变压器被提供给每个炽热件，且每个炽热件的加热件是降压变压器的次级电路。

在一些实施方式中，炽热件能被加热到至少1200℃的温度。

本发明另一个方面提供一种内燃机，包括由气缸、布置在气缸中的活塞和火力板限定的燃烧室，在发动机运行期间，活塞在气缸内在上止点和下止点之间往复运动，火力板覆盖气缸的与活塞相对的一端。发动机还包括燃料喷射阀，其能将多个在空间上不同的燃料射流直接喷射到燃烧室中。并且，炽热件提供了一热表面，该热表面相对于燃料喷射阀如此定位，使得来自所述多个燃料射流中每一个的一定量燃料可被炽热件加热。

炽热件的热表面可以环形形状提供。

发动机可以构造成使得所述多个燃料射流中的每一个直接冲击在炽热件上。

炽热件可以包括催化材料，催化材料可以包括贵金属，在优选实施方式中，贵金属可以是铂。

炽热件可以包括提供电流以加热炽热件的阳极和阴极。发动机还能包括变压器，用来将电流的电压从发动机电气系统提供的电压逐步降低到可施加于炽热件的较低电压。如前述实施方式中那样，施加到炽热件的电压可以小于或等于2伏特。

炽热件还能确定一孔口和一容器，孔口允许一定量进气流入和流出容器，当发动机运行时，一部分进气能在压缩冲程期间流入容器中并积聚在其中，炽热件对保持在容器中的该部分进气进行加热，在作功冲程期间，被加热部分的进气可以从容器流过孔口并作为被加热的“进气射流”流回到燃烧室中。

在一些实施方式中，发动机还包括障碍物，其布置在燃烧室内，位于燃料喷射阀和炽热件之间。在该实施方式中，通过多个燃料射流引入到燃烧室中的燃料的至少一部分冲击到障碍物上以产生燃料涡流，炽热件定位在当发动机运行时产生燃料涡流的空间中。越接近燃料喷射阀，燃料射流中的燃料的速度越大，如果炽热件的位置较靠近燃料喷射阀，可能希望减慢被引向炽热件的燃料，以便它有更大的点燃机会。该方案的优点是障碍物起到减慢燃料作用，涡流中的燃料能在较长的时间内保留在炽热件附近。障碍物连接到火力板。在一个实施方式中，障碍物可以是弹簧夹。炽热件可以连接到障碍物上，用于结构上支承。

发动机可以包括喷射阀套管，喷射阀套管限定了一开口，用来接收和支承可安装在其中的燃料喷射阀。障碍物可以是套管的一部分，其延伸到火力板之外以便它突出到燃烧室内。在另一方实施方式中，障碍物可连接到喷射阀套管上。

障碍物可以包括催化材料，与在不存在催化材料的情况下将燃料点燃所需的温度相比，该催化材料帮助在较低温度下将燃料点燃。催化材料可以包括贵金属，在优选实施方式中，贵金属是铂。

本发明另一个方面提供了一种内燃机，包括气缸、布置在气缸内的活塞，其中在发动机运行期间，活塞在气缸内在上止点和下止点之间往复运动，一火力板覆盖气缸的相对于活塞的一端，气缸、活塞和火力板基本上限定燃烧室。发动机包括燃料喷射阀，燃料喷射阀包括多个孔口，孔口设置成穿过燃料喷射阀的喷嘴，喷嘴从火力板突出以允许孔口中的每一个以在空间上不同的燃料射流的方式将燃料引入燃烧室中。炽热件定位成从火力板悬挂下来，且相对于燃料喷射阀如此定位，使得所述多个燃料射流中的每一个都将在其被引入到燃烧室时冲击到炽热件上。

本发明的又一个实施方式提供了一种发动机，包括气缸、布置在气缸中的活塞，其中在发动机运行期间，活塞在气缸内在上止点和下止点之间往复运动，还包括一火力板，气缸、活塞和火力板基本上限定燃烧室。还包括燃料喷射阀，其中燃料喷射阀包括至少两个孔口。包括阀套管(valvesleeve)，其确定一支承空间和第一端，第一端从火力板突出到燃烧室中。喷射阀布置在支承空间中，其中每个孔口都能够引导燃料射流经过套管进入燃烧室。炽热件固定在一夹子周围，该夹子固定到第一端且定位在第一端上，以使得一部分燃料射流在喷射到燃烧室中时冲击到夹子上，引起燃料涡流。炽热件定位在夹子上以使得涡流冲击炽热件。

在优选实施方式中，引入到燃烧室中的燃料是气体燃料。

下面讨论本发明其它方面和本发明具体实施例的特征。

附图说明

在表示本发明非限制性实施例的图中：

图1A和1B表示第一实施例的燃烧室的两个视图，其中炽热件固定到燃烧室的火力板，图1A表示示范本主题炽热件的优选位置的燃烧室的俯视图，图1B表示横穿图1A中所示的线A-A的燃烧室的横截面侧视图，表示连接到火力板的炽热件；

图2A和2B表示第二实施例，其中炽热件固定到活塞，图2A表示第二实施方式的俯视图，图2B表示横穿图2A中所示的线B-B的第二实施方式的横截面侧视图；

图3A、3B和3C表示炽热件的第三实施方式的三个视图，图3A表示连接到夹子的环的横截面侧视图，夹子又连接到容纳燃料喷射阀的喷射器套管，图3B表示图3A的圆圈部分的特写，其具有从燃料喷射阀喷射的燃料射流的轮廓，图3C表示炽热件和夹子的分解图。

具体实施方式

提供了一个炽热件，其帮助燃料的点燃和燃烧，其中所述燃料在压燃式柴油发动机中通常发现的条件下难以自燃。披露的方法和装置帮助在燃烧室内点燃更多的燃料。

在此讨论的实施方式中，燃烧室通过活塞的进气冲程积聚进气且通过活塞的压缩冲程对该进气进行压缩。当活塞在作功冲程开始时处于上止点或上止点附近时对实施方式进行说明。作为例子，在发动机循环中，大约在该点处，在燃烧室内将气体燃料喷射到压缩的进气中。在大量的考虑因素中，应该将喷射的时间安排成允许燃料被点燃和燃烧以驱动作功冲程。

参考图1A和1B，示出了环形的炽热件54，其连接到火力板63。

在俯视图中描绘出进气门50和排气门52的轮廓的情况下，示出了本主题公开的第一实施例。炽热件54和燃料喷射阀56的喷嘴布置在燃烧室60内，虚线描绘出燃料射流58的大体形状。在图1B中，活塞62在燃烧室60内处于上止点或上止点附近，图1B的侧视图除示出立柱65以外还示出了火力板63，炽热件54支承在立柱65上。

注意，示出了燃料射流58，其演示了燃烧室内的典型喷射形状。图1A和1B表示燃料射流58被怎样引向炽热件54附近，以便可通过炽热件对燃料射流58中的燃料的至少一部分进行加热以帮助将燃料点燃。

参考图1B，示出了固定到火力板63上的炽热件54。在该第一实施例中，炽热件54设置成与火力板63具有一个距离并具有一个提供热表面区域的圆周，该热表面区域帮助每个燃料射流58的点燃和燃烧。就是说，优选地，在从燃料喷射阀56喷射到燃烧室中之后不久，每个燃料射流58都将冲击到炽热件54的上表面上，炽热件54又将热量至少给予燃料射流58提供的燃料中的一些，帮助起燃这些燃料射流。就是说，由于炽热件54优选地近似以燃料喷射阀为中心，所以每个燃料射流与炽热件54互相作用，优选地冲击炽热件54，使得它更容易点燃。燃烧较少依赖火焰传播来点燃和燃烧全部燃料，因而，能实现更完全的燃烧。

本公开物构想了一种燃料喷射阀，其将至少两个在空间上不同的燃料射流引入到燃烧室中。就是说，燃料喷射阀具有多个喷嘴孔口，每个孔口都提供一个燃料射流的来源点以将燃料引入到燃烧室中。每个喷嘴孔口都能引导一燃料射流，该燃料射流在空间上不同于来源于其它喷嘴孔口的燃料射流。通常，燃料射流从喷射阀顶端散开到燃烧室的不同部分，以将燃料提供给燃烧室的所有部分，帮助尽可能多地使用进气。

假定喷射压力和喷射阀喷嘴孔口尺寸相同并且在喷射阀顶端周围的燃料射流形状的对称性近似相等，则呈以喷射阀为中心的环形的优选炽热件方案允许每个燃料射流大约在同时冲击到炽热件上。然而，环的尺寸可以变化以处理不对称的射流形状。就是说，通常更加优选地，环具有这样的位置、形状和尺寸，即它处于从喷射阀引导的每个燃料射流的路径中。

作为例子，炽热件54的几何机构的尺寸范围可以如下提供：

D＝(0.2-0.35)*B

d＝(0.1-0.25)*B

h＝(0.01-0.1)*B

其中D是环的外径，d是环的内径，h是支承立柱的高度，B是气缸的直径。

在优选实施例中，环的直径和环与火力板的距离选择成帮助确保炽热件暴露于燃烧环境，以在燃烧室内的燃烧活动期间帮助炽热件积聚热量。同时，炽热件54的位置足够靠近燃料射流以便能帮助点燃。

如本领域技术人员所了解的，应该当心以确保具有较大直径的炽热件没有影响到进气门50和排气门52，允许这些气门在发动机运行期间根据需要打开。

能够“被动地”或“主动地”对炽热件的该第一实施例加热。如在此定义的，被动加热的炽热件由在发动机循环之间保留热量的材料构成。燃烧室内的温度在发动机运行期间波动，例如当在进气冲程期间引入相对冷的进气时，温度下降，在压缩冲程期间温度增加，在作功冲程期间当燃料燃烧时，温度甚至上升得更多。被动加热的炽热件由充当“吸热器”的材料制成。在起动后的首先几个循环期间变热之后，尤其如材料的热保持性和吸热性以及燃烧环境所确定的那样，被动加热炽热件能在随后的燃烧活动之间将温度保持在希望的范围内。就是说，特定燃料的燃烧环境将使燃烧室和被动加热的炽热件变热，炽热件保留的热量允许它保持一表面温度，该表面温度足够热以帮助将冲击到炽热件54上的燃料射流58的至少一部分点燃。在该方案中，燃料将由于冲击炽热件而点燃和燃烧，或比别样的情况更容易点燃和燃烧。在所述别样的情况下，虽然除了披露的炽热件之外，可以使用另外的点燃辅助策略，但披露的炽热件将燃料点燃所需的能量较少。

如果发动机停止运转很长时间，仅仅被动加热的炽热件将会冷却，因而，在炽热件不能提供热量来帮助点燃时，被动加热的炽热件需要额外的点燃辅助。因而，作为例子，可以使用起动点燃辅助装置如电热塞、火花塞或引燃燃料来帮助起燃气体燃料，直到燃烧室和炽热件变热为止。然而，一旦发动机“变热”，炽热件会将一些热量给予燃料射流。取决于燃烧室内的温度和引燃燃料的类型，来自其它点燃辅助设备的辅助量将可以减小或消除。

发动机控制器可以监测如碳氢化合物排放、循环到循环的燃烧可变性和负载等事物，以帮助确保燃料的点燃、燃料的完全燃烧和起动点燃辅助如引燃燃料或传统电热塞的减少或消除。

制作炽热件54的优选材料通常是具有合适耐久性的耐高温材料，以经受住燃烧室内的环境。炽热件54由能经受住燃烧室内的热条件和应力的材料制成。作为例子，一些合适的材料包括考虑用于电热塞和电热塞防护的那些材料，这些材料能用催化材料覆盖，如铂或其它贵金属。美国专利US6076493教导了这种用于在燃烧室中使用的电热塞防护的材料的使用和制备。

在披露的实施例中，点燃辅助优选地由一炽热件提供，该炽热件可以在压缩冲程结束附近的时刻或燃料喷射到燃烧室内的作功冲程开始附近的时刻，将温度保持在给定进气的温度之上。

注意，所示活塞碗的形状表明典型的活塞碗设计，这种为了供给柴油的发动机而研制的设计目的是促进燃烧室内的紊流。就电热塞辅助点燃发动机而言，紊流帮助促进燃烧传播到整个燃烧室。由于在使用本主题教导的场合较少需要燃烧室内的火焰传播，所以燃烧室内的这种紊流增强几何结构的重要性可能小于没有使用本主题教导的情况。

如已经提及的，图1A和1B中所示的炽热件还可以是主动加热的。主动加热炽热件定义为这样一种炽热件，其不完全依赖从燃烧室内吸收热量来存储热能。作为例子，能通过使电流流过炽热件本身或通过设置在炽热件内的加热电路来给炽热件加热。

作为附加特征，在此所述的炽热件的实施例中的任一个还能包括一个或多个设置在被动加热炽热件或主动加热炽热件的主体内的容器，若干孔口能在炽热件容器(多个)和燃烧室之间提供连通。在进气冲程期间引入到燃烧室中的进气的一部分能在进气冲程和随后的压缩冲程期间积聚在这种容器(多个)内，流入到这种容器(多个)中的进气由变热的炽热件包围。在作功冲程开始时，变热的进气由于燃烧室的膨胀而排出到燃烧室中，变热的进气和由于其再次进入燃烧室而引起的紊流进一步向燃料提供点燃辅助。

能采用已知的方法来将炽热件安装在燃烧室内。例如，如本领域技术人员能理解的那样，在每个实施例中，用合适的螺钉、螺栓、焊接法或其它已知方法来连接炽热件都是合适的。

参考图2A和2B，提供了第二实施例。在该实施例中，被动炽热件92通过立柱93固定到活塞90，还是将燃料射流94描绘为喷射到燃烧室96中，燃烧室96由活塞90部分地确定。图2A示出了进气门98和排气门100的位置。尽管所示实施例采用四气门方案(两个进气门和两个排气门)，但可以在具有不同数量的进气门和排气门的情况下使用炽热件92。所示实施例还示出了具有中央定位的燃料喷射阀102的燃烧室，燃料射流94来源于燃料喷射阀102。

第二实施例大体上以与第一实施例相同的方式工作，然而，由于该第二实施例示出的炽热件连接到活塞90而不是连接到火力板105，所以炽热件92仅仅在活塞处于上止点或上止点附近时直接接触燃料射流58，因而，对于该实施例优选地，在上止点附近喷射燃料。

此外，该实施例在将主动加热系统应用于炽热件时具有较少的灵活性，因为炽热件连接到活塞，所以提供主动系统所需的电力更加困难。

参考图3，提供了第三实施例，其中示出了主动炽热件。炽热件200连接到支承件202，支承件202又连接到喷射阀套管204，示出了安装在喷射阀套管204内部的燃料喷射阀206，示出了具有燃料射流210的喷射阀喷嘴孔口208。示出了在支承件202附近或之外产生的燃料涡流212，支承件202充当至少一部分燃料射流的路径中的障碍物，正极电源线214和负极电源线216也被示出。火力板218限定燃烧室的一个边界，喷射阀206从该边界突出。

在主动加热炽热件200的该优选实施例中，支承件202连接到喷射阀套管204的一端部上，该端部延伸到火力板218下方且突出到燃烧室中。炽热件200如所示地连接到支承件202，支承件202也突出到燃烧室中。当控制器命令燃料喷射阀206打开时，一些燃料喷射到燃烧室中，至少一部分燃料射流210冲击到支承件202上产生燃料涡流212，燃料涡流212在炽热件200附近在支承件202周围再循环。主动加热炽热件200通过经由导线214和216的电流进行加热，因而，由于燃料涡流在炽热件200附近，所以在燃料涡流被加热后不久，就造成点燃。由于炽热件200和支承件202的环形状，所以来自每一个喷嘴孔口208的每一个射流210都将产生燃料涡流212，燃料涡流212能使燃料靠近炽热件200，导致将来自每个涡流的每个燃料射流点燃，包含在每个燃料射流中的燃料的燃烧也得到帮助。此外，炽热件200相对较小，这导致与较大的主动炽热件相比，加热炽热件200所需的电力减少。

尽管可以将支承件202和位置炽热件200移动到燃料射流210的路径中，但将炽热件直接定位在燃料射流210的路径中可能抑制燃烧。由于燃料射流210由燃料喷射阀206以非常高的速度驱动，所以燃料可能被驱动越过炽热件200而没有被点燃。因而，支承件202允许形成燃料的涡流，该涡流被以相对低的速度引向炽热件，且它被允许点燃火焰并将火焰传播到每个燃料射流210。

对于该实施例，环应该由可以由电力加热到900℃到1700℃范围内的温度的材料制成，优选的温度范围在900℃和1200℃之间。能经受住燃烧室内的条件的材料是已知的。例如，合适的材料包括Si₃N₄复合材料。另外，支承件202能用作促进点燃的热催化剂，它能由吸热材料制成，如上面关于第一和第二实施例的被动炽热件讨论的材料。当用支承件202作为被动炽热件时，一旦被加热，它就能帮助减小主动炽热件200上的负载。

披露的被动加热炽热件和主动加热炽热件的实施例能用于四冲程发动机和两冲程发动机。

传统的电热塞在燃烧室内的一点处用热表面帮助将燃料点燃，本装置和方法采用提供一热表面的炽热件，该热表面与由燃料喷射阀的设计规定的燃料喷射形状共同作用，将点燃和燃烧辅助提供给燃烧室的一个以上的区域。因而，将点燃和燃烧辅助提供给多个在空间上不同的燃料射流的热表面几何形状也落入本公开内。由于许多燃料喷射阀将相对一致的喷射形状提供给大体为圆柱形的燃烧室的许多区域，所以环形的炽热件是合宜的实施例。然而，在燃料喷射阀对该喷射形状提供变化的场合，能修改热表面或“炽热件”的形状和定位。因而，如本领域技术人员所能理解的，炽热件可以是“C”形的，或可以具有其它形状以匹配燃料喷射阀的设计。

对本公开来说，打算用气体燃料作为用来驱动发动机的燃料，然而，如上面建议的，大体上能适应许多比柴油更难自燃的燃料，这些燃料在本公开的范围内也被预料到，如本领域技术人员所能理解的。因而，在涉及气体燃料的场合，本公开将这种燃料预计为天然气、甲烷、乙烷、丁烷、丙烷和其它气态烃类燃料以及氢与包含这些气体燃料中的一种或多种的其它燃料。并且，取决于发动机设计，一些可能需要点燃辅助的液体燃料如甲醇也能受益。大多数这种燃料将在某种程度上受益于披露的炽热件，或一般地说，受益于在燃烧室中找到的热表面几何形状。

比例成形(rate shaping)也能用于本公开的上下文中以帮助将燃料点燃。燃料更多地暴露于炽热件，能在作功冲程期间或作功冲程开始需要时帮助点燃，其中炽热件本质上在点燃之前点着(priming)燃料。

尽管已经示出和描述了本公开的具体元件、实施例和应用，但当然应该了解，本公开不局限于这些，因为在不背离本公开范围的情况下，特别是根据前述教导，本领域技术人员能作出各种改变。

Claims (28)

1.一种辅助点燃内燃机燃烧室内的燃料的方法，所述方法包括：

a.在活塞的进气冲程期间将进气引入到所述燃烧室中，所述活塞部分地限定所述燃烧室，

b.在所述活塞的压缩冲程期间对所述进气进行压缩，

c.将所述燃料的多个在空间上不同的燃料射流直接喷射到所述燃烧室中，

d.引导所述多个在空间上不同的燃料射流中的至少两个接近炽热件，所述炽热件在所述燃烧室内的至少两个位置处辅助所述燃料点燃，所述至少两个位置中的每一个对应于所述多个空间上不同的燃料射流中的所述至少两个的每一个，

e.点燃并燃烧所述燃烧室内的燃料。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述炽热件呈环的形状。

3.如权利要求1所述的方法，其中通过电流加热所述炽热件。

4.如权利要求3所述的方法，还包括将所述炽热件加热到至少1200℃的温度。

5.如权利要求3所述的方法，还包括逐步降低所述发动机的电气系统的电压，以便将较低的电压施加到所述炽热件。

6.如权利要求5所述的方法，其中施加到所述炽热件的电压小于或等于2伏特。

7.如权利要求1所述的方法，还包括用催化涂层覆盖所述炽热件。

8.一种内燃机，包括：

a.燃烧室，其由下列元件确定：

气缸；

布置在所述气缸中的活塞，在所述发动机运行期间，所述活塞在气缸内在上止点和下止点之间往复运动；

火力板，火力板覆盖所述气缸的相对于所述活塞的一端，

b.燃料喷射阀，所述燃料喷射阀能将燃料的多个在空间上不同的燃料射流直接喷射到所述燃烧室中，

c.包括热表面的炽热件，该热表面相对于所述燃料喷射阀如此定位，使得来自所述多个燃料射流中至少两个燃料射流的燃料可在所述燃烧室内的至少两个位置处被所述炽热件加热。

9.如权利要求8所述的内燃机，其中所述炽热件呈环的形状。

10.如权利要求8所述的内燃机，其中所述多个燃料射流直接冲击到所述炽热件上。

11.如权利要求8所述的内燃机，其中所述炽热件包括催化材料。

12.如权利要求11所述的内燃机，其中所述催化材料是贵金属。

13.如权利要求11所述的内燃机，其中所述贵金属是铂。

14.如权利要求8所述的内燃机，其中所述炽热件包括能够提供电流以加热所述炽热件的阳极和阴极。

15.如权利要求14所述的内燃机，还包括用来逐步降低来自所述发动机电气系统的电流的电压的变压器，以便能够将较低的电压施加到所述炽热件。

16.如权利要求15所述的内燃机，其中所述变压器能够将施加到所述炽热件的电压逐步降低到小于或等于2伏特。

17.如权利要求15所述的内燃机，其中用于所述炽热件的加热电路用作所述变压器的次级电路。

18.如权利要求8和14中任一项所述的内燃机，其中所述炽热件限定了一孔口和一容器，所述容器能够在压缩冲程期间积聚和加热一定量的进气，所述孔口能够在作功冲程期间将所述一定量进气的进气射流从所述孔口引入所述燃烧室中。

19.如权利要求8和14中任一项所述的内燃机，还包括障碍物，其布置在所述燃烧室内，位于所述燃料喷射阀和炽热件之间，由此通过所述多个燃料射流引入燃烧室的所述燃料的至少一部分冲击到所述障碍物上，产生燃料涡流，其中所述炽热件定位在当发动机运行时产生所述燃料涡流的空间中。

20.如权利要求18所述的内燃机，其中所述障碍物连接到所述火力板上。

21.如权利要求19所述的内燃机，其中所述障碍物是弹簧夹。

22.如权利要求19所述的内燃机，其中所述炽热件连接到所述障碍物，用于在结构上支承。

23.如权利要求19所述的内燃机，还包括喷射阀套管，喷射阀套管限定了一开口，用来接收和支承可安装在其中的所述燃料喷射阀，其中所述障碍物可连接到所述喷射阀套管上。

24.如权利要求19所述的内燃机，其中所述障碍物包括催化材料。

25.如权利要求24所述的内燃机，其中所述催化材料是贵金属。

26.如权利要求25所述的内燃机，其中所述贵金属是铂。

27.如权利要求19所述的内燃机，还包括喷射阀套管，喷射阀套管限定了一开口，用来接收和支承可安装在其中的所述燃料喷射阀，其中所述障碍物由一套管端部提供，该套管端部延伸到所述火力板之外且延伸到所述燃烧室中。

28.如权利要求8所述的内燃机，其中所述燃料是气体燃料。

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