CN1952359B - 燃气发动机及用于一种燃气发动机的点火装置 - Google Patents

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Abstract

燃气发动机及用于一种燃气发动机的点火装置本发明涉及一种燃气发动机，特别是一种快速燃烧式燃气发动机，用于一种气态燃料-空气混合物的燃烧，它配有至少一个伸入到燃烧室(10)或预燃烧室中的点火装置(11)，该点火装置(11)用于气态燃料-空气混合物的点火。依本发明，该或每个点火装置(11)包含一个用作为点火源的加热装置(12)，其中，一个容纳装置(13)将相关加热装置(12)同要被点火的燃料-空气混合物加以分开，并且，加热装置(12)将有关容纳装置(13)的一个同要被点火的燃料-空气混合物相接触的区段(14)如此地进行加热，使得容纳装置(13)的该区段(14)具有为燃料-空气混合物的点火所需的温度。

Description

燃气发动机及用于一种燃气发动机的点火装置
技术领域
本发明涉及一种燃气发动机。此外，本发明还涉及用于燃气发动机的一种点火装置。
背景技术
在燃气发动机中，气态燃料-空气混合物被燃烧，其中，气态燃料-空气混合物利用燃气发动机的至少一个点火装置实现点火。在从现有技术所知的燃气发动机上，这种或每种点火装置都是作为火花塞设计的，这种火花塞要么伸入到一个不分部的燃烧室中，要么伸入到一个从一主燃烧室分隔出来的预燃烧室中，并点燃在燃烧室中或预燃烧室中的气态燃料-空气混合物。为了实现点火，需要很高的点火能量及点火温度，而且随着不断提高的发动机功率会超比例地升高。
DE 102 17 996 A1公开了一种燃气发动机，其上可以避免用于气态燃料-空气混合物点火的高点火能量。按照DE 102 17 996 A1，气态燃料-空气混合物的点火是利用一种点火装置来实现的，其中，点火装置的一个提供点火能量的点火源直接地与要被点火的燃料-空气混合物相接触，更确切地说，与由要被点火的气态燃料-空气混合物形成的一种气态气氛直接接触。因此按照这一现有技术，点火装置的点火源处于腐蚀性的环境之下，从而可能对其造成过早的蚀损。其结果最终是缩短该点火装置的使用寿命或缩短其使用周期，因而导致燃气发动机成本增高。
发明内容
本发明的任务是提供一种新型的燃气发动机及用于燃气发动机的一种新型点火装置。
为此，本发明提供一种燃气发动机，特别是快速燃烧式燃气发动机，用于一种气态燃料-空气混合物的燃烧，配有至少一个伸入到燃烧室中或预燃烧室中的点火装置，该点火装置用于气态燃料-空气混合物的点火，其特征在于：所述的或每个点火装置包含一个用作点火源的加热装置，其中，一个容纳装置将有关加热装置同要点火的燃料-空气混合物加以分开，以及，加热装置将相关容纳装置的一个与要点火的燃料-空气混合物相接触的区段如此地进行加热，使得容纳装置的该区段具有一个为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
依本发明，所用的这种或每种点火装置包含一个用作点火源的加热装置，其中，一个容纳装置将相关加热装置同要被点火的燃料-空气混合物加以分开，于是，加热装置如此地加热有关容纳装置的一个与要被点火的燃料-空气混合物相接触的区段，使得容纳装置的该区段具有为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
点火装置的点火源优选安置在点火装置的一个容纳装置中，其中，该容纳装置将那个作为加热装置设计的点火源同燃料-空气混合物加以分开，使得点火源最终不处于腐蚀性环境之下。点火装置的作为加热装置设计的点火源加热容纳装置的一个与要被点火的燃料-空气混合物相接触的区段，即如此地加热，使得容纳装置的该区段具有一个为燃料-空气混合物的点火所需的温度，即一种所谓的“热点温度”。由于点火源与要被点火的燃料-空气混合物的腐蚀气氛分离开，从而延长了燃气发动机的点火装置的使用寿命。
相关容纳装置的被加热区段的几何构形和/或材料优选如此地适配的，使得加热装置将该区段的朝向要被点火的燃料-空气混合物的那一个表面加热到气态燃料-空气混合物的点火所需的温度。
根据本发明的一种优选方案，这种或每种加热装置是作为电加热装置设计的，其中，电加热装置被安置在相关的套状容纳装置中，其中，一个锁紧件将相关套状容纳装置锁紧在与被加热的区段相对的一侧上；并且，一个与加热装置和锁紧件相衔接的弹簧元件将有关的加热装置压向有关套状容纳装置的待加热的区段，即压向该区段的一个背向气态燃料-空气混合物的表面。
根据本发明一种优选的替代方案，加热装置是作为激光加热装置设计的，其中，一个锁紧件将有关套状容纳装置在被加热区段相对的一侧上锁紧，依此，该锁紧件具有一个用于至少一个光导纤维的耦合单元，还有一个聚焦单元，其中，经过聚焦单元，由激光加热装置所产生的并经过这种或每种光导纤维被输入到有关容纳装置中的激光束可以聚焦在要被加热的区段上，即可以聚焦在被加热的区段的背向燃料-空气混合物的一个表面上。
本发明还提供用于一种燃气发动机，特别是用于一种快速燃烧式燃气发动机的点火装置，用以实现对一种气态燃料-空气混合物的点火，其特征在于：有一个设计成加热装置的点火源，其中，一个容纳装置将相关加热装置同待点火的燃料-空气混合物加以分开，其中，加热装置将相关容纳装置的一个与待点火的燃料-空气混合物相接触的区段如此地进行加热，使得容纳装置的该区段具有一个为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
本发明的优选方案见各项从属权利要求和下面的说明中所述。下面将参照附图对本发明的一些实施例做详细说明，但不局限于这些实施例。
附图说明
图1本发明提出的一种燃气发动机的一个简单示意图，为本发明的第一个实施例；
图2本发明提出的一种燃气发动机的一个简单示意图，为本发明的第二个实施例。
具体实施方式
图1表示一个燃气发动机，特别是一个快速燃烧式燃气发动机的简单示意图，其中，在燃气发动机的一个燃烧室10中伸入有一个点火装置11，用以对在燃烧室10中的一种气态燃料-空气混合物实现点火。在所示的实施例中，燃烧室10是作为不分部的燃烧室设计的。
然而本发明并不局限于具有不分部的燃烧室的燃气发动机。本发明更多地可用于这类燃气发动机，即具有一个从主燃烧室出来的燃烧室和一个预燃烧室的燃气发动机。在此情况下，点火装置伸入到燃气发动机的一个预燃烧室中。
图1中所示的点火装置11具有一个作为加热装置12设计的点火源，该点火源被定位在或者说安置在一个套状的容纳装置13中。容纳装置13将加热装置12并从而将点火源同燃气发动机的燃烧室10中的腐蚀性气氛加以分开。加热装置12提供为气态燃料-空气混合物的点火所需的以加热功率为形式的能源，其中，加热装置12将容纳装置13的一个区段14加热到为燃料-空气混合物的点火所需的温度。在所示的实施例中述及的由点火装置11的加热装置12所加热的区段14，指的是套状容纳装置13的一个圆盘状端部区段。
套状容纳装置13的被加热区段14的几何构形和/或材料是如此适配的，使得由加热装置12提供的加热功率足以将区段14加热到燃料-空气混合物的点火所需的温度。其中，区段14如此地被加热，使得它在其一个朝向要被点火的燃料-空气混合物的表面15上具有为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
在图1所示的实施例中，用作点火源的加热装置12是作为电阻加热装置设计的，其中，加热装置12的加热功率取决于利用一个电源16所施加到加热装置12上的电压。
如图1所示，套状容纳装置13在其一个被加热区段14的相对端部上由一锁紧件17加以锁定，其中，一个弹簧元件18支撑在锁紧件17上及加热装置12上。利用此弹簧元件18，加热装置12总是被压紧在套状容纳装置13的被加热区段14上，也就是被压向该区段的一个背向燃料-空气混合物的表面，借以平衡运转过程中加热装置12的热造成的长度变化。这样便可保证：由加热装置12可将区段14总是加热到为气态燃料-空气混合物的点火所需的温度。
图2的示意图表示本发明提出的一种燃气发动机的另一个实施例，在此，为了避免不必要的重复，对相同的部件使用相同的附图标记。
依图2所示的实施例，用作点火源的加热装置12是作为激光加热装置设计的，其中，一个由激光源19产生的激光束经过至少一个光导纤维20被传导到套状容纳装置13的被加热区段14上。套状容纳装置13的锁紧件17包含一个耦合单元21及一个聚焦单元22，其中，利用耦合单元21，可将这个或所有光导纤维20引入到容纳装置13中；利用聚焦单元22，可将由激光装置19产生的并经这个或所有光导纤维20导入到容纳装置13中的激光束聚焦到容纳装置13的被加热区段14上，即聚焦到该区段的一个背向燃料-空气混合物的表面上。激光束的能量于是将区段14的朝向要被点火的气态燃料-空气混合物的表面15加热到燃料-空气混合物的点火所需的温度。激光源19可以是这样一种激光源，它要么产生一种周期性地或脉冲式地变化的激光束，要么产生一种连续稳定的激光束。
应指出的是，采用一种作为电加热装置或作为激光加热装置设计的点火源是优选的。但也可以采用任何其它加热装置作为点火源，以之用于加热容纳装置的区段，该容纳装置将加热装置同处于燃烧室中的腐蚀性氛围加以分开。
依本发明，燃气发动机的燃烧室或预燃烧室中气态燃料-空气混合物的点火是如此实现的：由一个用作为点火源的加热装置12提供的加热功率，通过热传递从加热装置12(该加热装置12经过容纳装置13与要被点火的燃料-空气混合物加以分开)被传递到容纳装置13上，从而使区段14在其朝向燃料-空气混合物的那个表面15上具有为点火所需的温度。
通过将加热装置12同燃料-空气混合物的腐蚀性气氛加以分开，该加热装置的蚀损可降低到最小程度，从而可延长点火装置11的使用寿命。这样便可减少对燃气发动机更确切地说对这种或每种点火装置11的保养工作。
为了能够简单地将点火装置11集成到燃气发动机内，容纳装置13(其中至少部分地容纳着作为加热装置12设计的点火源)与一个燃气发动机的燃烧室的边界壁旋紧起来，为此，套状容纳装置13的外螺纹与一个内螺纹配合作用，该内螺纹被配置在燃气发动机的燃烧室10的边界壁上的一个钻孔中。这样，点火装置11便可简单地装配到燃气发动机中，即安装在燃气发动机上。
附图标记列表
10    燃烧室
11    点火装置
12    加热装置
13    容纳装置
14    区段
15    表面
16    电源
17    锁紧件
18    弹簧元件
19    激光源
20    光导纤维
21    耦合单元
22    聚焦单元

Claims (1)

1.燃气发动机，用于一种气态燃料-空气混合物的燃烧，配有至少一个伸入到燃烧室中或预燃烧室中的点火装置，该点火装置用于气态燃料-空气混合物的点火，
其特征在于：
每个所述点火装置（11）包含一个用作点火源的加热装置（12），其中，一个容纳装置（13）将有关加热装置（12）同要点火的燃料-空气混合物加以分开，以及，加热装置（12）将相关容纳装置（13）的一个与要点火的燃料-空气混合物相接触的区段（14）如此地进行加热，使得容纳装置（13）的该区段（14）具有一个为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
2．按照权利要求1所述的燃气发动机，
其特征在于：
每个所述点火装置（11）的加热装置（12）对有关套状容纳装置（13）的一个圆盘形端部区段进行加热。
3．按照权利要求1或2所述的燃气发动机，
其特征在于：
待加热的区段（14）的几何构形和/或材料是如此适配的，使得该区段（14）在其一个朝向燃料-空气混合物的表面（15）上可以加热到为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
4．按照权利要求1或2所述的燃气发动机，
其特征在于：
每个所述点火装置（11）的加热装置（12）设计成电加热装置。
5．按照权利要求4所述的燃气发动机，
其特征在于：
一个弹簧元件（18）将加热装置（12）压向有关套状容纳装置（13）的待加热的所述区段（14），即将加热装置（12）压向该区段（14）的一个背向燃料-空气混合物的表面。
6．按照权利要求5所述的燃气发动机，
其特征在于：
一个锁紧件（17）将套状容纳装置在被加热的所述区段（14）相对的一侧上锁定，其中，弹簧元件（18）连接在加热装置和锁紧件上。
7．按照权利要求1或2所述的燃气发动机，
其特征在于：
每个所述点火装置（11）的加热装置（12）设计成激光加热装置。
8．按照权利要求7所述的燃气发动机，
其特征在于：
锁紧件（17）将套状容纳装置（13）在待加热的所述区段（14）相对的一侧上锁定，其中，锁紧件（17）包含一个用于至少一个光导纤维束（20）的耦合单元（21），还包含一个聚焦单元（22），其中，经过聚焦单元（22），由激光加热装置产生的和经过每个所述光导纤维束导入到容纳装置中的激光束可以聚焦在待加热的区段（14）上，即可以聚焦在该区段（14）的背向燃料-空气混合物的一个表面上。
9．按照权利要求1或2所述的燃气发动机，
其特征在于：
容纳装置（13）是与一个主燃烧室或预燃烧室的边界壁旋紧在一起的。
10．按照权利要求1所述的燃气发动机，其特征在于，所述燃气发动机是快速燃烧式燃气发动机。 
11．用于一种燃气发动机的点火装置，用以实现对一种气态燃料-空气混合物的点火，
其特征在于：
有一个设计成加热装置（12）的点火源，其中，一个容纳装置（13）将相关加热装置（12）同待点火的燃料-空气混合物加以分开，其中，加热装置（12）将相关容纳装置（13）的一个与待点火的燃料-空气混合物相接触的区段（14）如此地进行加热，使得容纳装置（13）的该区段（14）具有一个为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
12．按照权利要求11所述的点火装置，
其特征在于：
容纳装置（13）的被加热的区段（14）的几何构形和/或材料是如此适配的，使得加热装置（12）将区段（14）的一个朝向燃料-空气混合物的表面（15）加热到为燃料-空气混合物的点火所需的温度。
13．按照权利要求11或12所述的点火装置，
其特征在于：
点火装置的加热装置（12）设计成电加热装置，其中，一个锁紧件（17）将套状容纳装置（13）在待加热的区段（14）相对的一侧上锁定；并且，一个连接在加热装置（12）和锁紧件（17）上的弹簧元件（18）将加热装置（12）压紧在有关套状容纳装置（13）的被加热区段（14）上，即将加热装置（12）压紧在该区段（14）的一个背向燃料-空气混合物的表面上。
14．按照权利要求11或12所述的点火装置，
其特征在于：
加热装置（12）是作为激光加热装置设计的，其中，一个锁紧件（17）将套状容纳装置（13）在待加热区段（14）相对的一侧上锁定；并且，锁紧件（17）包含一个用于至少一个光导纤维（20）的耦合单元（21）及一个聚焦单元（22），其中，经过聚焦单元（22），由激光加热装置所产生的并经过每个所述光导纤维束（20）导入到容纳装置（13）中的激光束可以聚焦在待加热地区段（14）上，即可以聚焦在该区段（14）的一个背向燃料-空气混合物的表面上。
15．按照权利要求11所述的点火装置，所述燃气发动机是快速燃烧式燃气发动机。
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