CZ307926B6 - Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru - Google Patents

Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru Download PDF

Info

Publication number
CZ307926B6
CZ307926B6 CZ2018-93A CZ201893A CZ307926B6 CZ 307926 B6 CZ307926 B6 CZ 307926B6 CZ 201893 A CZ201893 A CZ 201893A CZ 307926 B6 CZ307926 B6 CZ 307926B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
chamber
ignition
ignition chamber
angle
communication
Prior art date
Application number
CZ2018-93A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ201893A3 (cs
Inventor
Jiří VÁVRA
Michal Takáts
Jan Macek
Zbyněk Syrovátka
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze filed Critical České vysoké učení technické v Praze
Priority to CZ2018-93A priority Critical patent/CZ307926B6/cs
Priority to EP19158488.7A priority patent/EP3530902A1/en
Publication of CZ201893A3 publication Critical patent/CZ201893A3/cs
Publication of CZ307926B6 publication Critical patent/CZ307926B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/06—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sparking plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
    • F02B19/108—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1813—Discharge orifices having different orientations with respect to valve member direction of movement, e.g. orientations being such that fuel jets emerging from discharge orifices collide with each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Zapalovací komůrka (5, 51, 52, 53, 54) pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru zasahující alespoň čelem do hlavního spalovacího prostoru (3), ve které je uspořádáno jiskřiště (10) zapalovací svíčky (9), přičemž do zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) ústí v blízkosti jejího čela protilehlého čelu, které zasahuje do hlavního spalovacího prostoru (3), přívod (8, 81, 82) plynného paliva a její vnitřní prostor (7) je propojen alespoň dvěma komunikačními otvory (11, 111, 12, 121, 122) s hlavním spalovacím prostorem (3) válce motoru. Přitom osa (X) jedné části komunikačních otvorů (11, 111) svírá s podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) úhel (β), který je alespoň o 3° větší, než úhel (β), který svírá osa (X) druhé části komunikačních otvorů (12, 121, 122) s podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54), přičemž přívod (8, 81, 82) plynného paliva ústí do vnitřního prostoru (7) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54).

Description

Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru
Oblast techniky
Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru zasahující alespoň čelem do hlavního spalovacího prostoru, ve které je uspořádáno jiskřiště zapalovací svíčky, přičemž do zapalovací komůrky ústí v blízkosti jejího čela protilehlého čelu, které zasahuje do hlavního spalovacího prostoru přívod plynného paliva a její vnitřní prostor je propojen alespoň dvěma komunikačními otvory s hlavním spalovacím prostorem válce motoru.
Dosavadní stav techniky
Zážehový motor s konvenčním jiskrovým zapalováním, jehož jiskřiště se nachází v neděleném spalovacím prostoru, umožňuje provoz motoru se složením směsi, které se blíží stechiometrickému poměru. Při významném zředění směsi dochází k významnému zhoršování chemické účinnosti, nadměrnému obsahu nespálených uhlovodíků ve spalinách a velké mezioběhové variabilitě vedoucí až k úplnému zhroucení spalovacího procesu. Limitujícím součinitelem přebytku vzduchu pro extrémně chudou směs je λ=1,65.
Zapalovací komůrka bez přívodu paliva, například podle US 20070236122, umožňuje minimalizaci mezioběhového rozptylu, neumožňuje však provoz na extrémně zředěnou směs a zvyšuje nebezpečí samozápalů při provozu na směs, jejíž složení se blíží stechiometrickému poměru.
Je známo, že naopak zapalovací komůrka s přívodem paliva umožňuje provoz motoru na extrémně zředěnou směs, která má hodnotou součinitele přebytku vzduchu větší než T::2. Obsah oxidů dusíku v surových spalinách při takovém zředění směsi umožňuje splnění emisních limitů bez nutnosti dodatečné úpravy spalin.
U komůrky se symetrickým uspořádáním komunikačních otvorů mezi komůrkou a hlavním spalovacím prostorem dochází při doplňování náplně komůrky zředěnou směsí z hlavního spalovacího prostoru v průběhu kompresního zdvihu k náhodnému rozvíření obsahu komůrky. To ovšem negativně ovlivňuje variabilitu rozběhu spalovacího procesu s důsledkem mezioběhové variability výkonových parametrů motoru.
Zapalovací komůrka s cíleným rotačním pohybem kolem podélné osy komůrky vyvolaným tangenciálními otvory mezi komůrkou a hlavním spalovacím prostorem umožňuje řídit intenzitu turbulence a tím radiální rozvrstvení směsi. Axiální rozvrstvení směsi tímto řešením nelze ovlivnit. Je ovšem známo, že velikost energie vícebodového zapálení chudé směsi v hlavním prostoru souvisí přímo s homogenitou směsi v zapalovací komůrce v okamžiku přeskoku jiskry.
Řešení podle EP 3255744 AI se týká minimalizací mrtvého prostoru mezi ventilem řídicím přívod přídavného paliva do spalovací předkomůrky tím, že ventil alespoň hraničí s předkomůrkou.
Těleso předkomůrky je svařeno alespoň ze dvou dílů (ve znázorněném provedení ze tri dílů), zapalovací svíčka je nestandardní, středová elektroda má tvar korunky. Řešení se nezabývá tvorbou homogenní směsi, jejím prouděním v předkomůrce, ani výstupem zapalovací směsi do hlavního spalovacího prostoru. Cílem je spalování chudé směsi, tedy výše zmíněná minimalizace mrtvého prostoru mezi ventilem mezi ventilem řídicím přívod přídavného paliva a spalovací předkomůrkou tento problém zřejmě dostatečně neřeší. Komůrka je do hlavy válce zašroubovaná,
- 1 CZ 307926 B6 po utažení není definované její natočení, tudíž uspořádání spojovacích otvůrků mezi komůrkou a hlavním spalovacím prostorem musí být osově symetrické.
Podle EP 2977583 AI se do předkomůrky přivádí přídavné palivo zvláštním elektromagnetickým ventilem a dalším ventilem reagujícím na podtlak v předkomůrce, který vzniká podtlakem v hlavním spalovacím prostoru v dolní úvrati pístu. Zřejmě se nejedná o efekt dosažený příčným vírem směsi paliva vtlačovaného z hlavního spalovacího prostoru. Toto zde popsané zařízení je specificky určeno pro motor pracující v Millerově cyklu, tedy pro čtyřtaktní motor pracující s prodlouženou expanzí přeplňovaný kompresorem.
Doplněním zařízení podle předchozího dokumentu je řešení podle EP 2372142 AI, kde v tělese obklopujícím zapalovací svíčku jsou chladicí otvory. Ty mají zřejmě zabránit tvorbě sazí a vysokým teplotám v oblasti řídicího ventilu a tím jeho poruchám. Ani zde není zmíněno víření směsi v předkomůrce a jeho vliv na optimální spalování chudé směsi v hlavním spalovacím prostoru. Modifikací dvou předchozích řešení je EP 2372135 AI, který se zabývá jen dílčím prvkem, kterým je samotný řídicí ventil z dokumentu EP 2372142 AI. Zařízení podle dokumentů EP 2977583 AI, EP 237214 2 AI a EP 2372135 AI je zřejmě určeno jen pro velké motory.
Dokument US 20160276810 se týká oblasti techniky spalovacích zážehových motorů spalujících chudou směs s přebytkem vzduchu. Makroskopické proudění a víření v blízkosti jádra plamene může být příčinou jeho zhášení, tedy nekvalitního hoření. V některých případech může být z hlediska stabilního zapalování problémem ochlazování elektrod při chudé směsi.
Patentové nároky podrobně popisují určité specifické provedení, ve které je zřejmě z hlediska výše uvedeného cíle řešení oblast jiskřiště odstíněna vzhledem k proudění směsi vytlačované pístem z hlavního spalovacího prostoru. Konstrukce je složitá, přičemž nevyužívá vytvoření příčného víru v části komůrky, která je bezprostředně spojena s hlavním spalovacím prostorem komunikačními otvory. Předkomůrka je nevyplachovaná.
Řešení podle US 2012010302 AI chrání nezávislým nárokem 1 zapalovací předkomůrku, která obsahuje množství komunikačních otvorů propojujících vnitřní prostor předkomůrky s hlavním spalovacím prostorem. To je velmi obecný nekonkrétní popis většiny existujících předkomůrek, je tedy stavem techniky těchto zařízení.
Dokument US 4987868 A chrání nezávislým nárokem 1 systém průtočných mezi otvorů zapalovací předkomůrkou a hlavním spalovacím prostorem, otvory slouží pro řízenou výměnu plynů do a z pouzdra předkomůrky, toto pouzdro obklopuje jiskřiště zapalovací svíčky, přičemž průtočné otvory mají velikost, orientaci a polohu, které směrují plynné palivo a vzduch podél dráhy víření kolem elektrod zapalovací svíčky. Podle nároku 2 jsou průtočné otvory v pouzdru předkomůrky tangenciální, podle nároku 3 jsou tyto tangenciální otvory skloněny směrem nahoru. Z toho je zřejmé, že cílem není dosažení příčného víru v předkomůrce. Dokument US 4987868 popisuje nevyplachovanou předkomůrku s cílenou stratifikací směsi. Účelem použití tangenciálních otvůrků je dosažení bohatší směsi v okolí centrálně umístěné elektrody, neboť vlivem odstředivé síly se vzduch dostává na okraj a lehčí plynné palivo (metan) směřuje do středu.
Cílem vynálezu je navrhnout konstrukční uspořádání zapalovací komůrky pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém spalovacím motoru, při kterém se v zapalovací komůrce vytvoří řízené víření a jeho prostřednictvím homogenní dobře zápalná směs. Účelem navrženého zařízení je zapalování i velmi chudé směsi v hlavním spalovacím prostoru, což vyžaduje zapalovací zdroj o podstatně vyšší energetické schopnosti, než jakou má jiskra zapalovací svíčky.
-2CZ 307926 B6
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo zapalovací komůrkou pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru zasahující alespoň čelem do hlavního spalovacího prostoru, přičemž její vnitřní prostor je propojen alespoň dvěma komunikačními otvory s hlavním spalovacím prostorem válce motoru, jejíž podstatou je to, že osa jedné části komunikačních otvorů svírá s podélnou osou zapalovací komůrky úhel, který je alespoň o 3° větší, než úhel, který svírá osa druhé části komunikačních otvorů s podélnou osou zapalovací komůrky. Při tomto uspořádání vyvolají proudy chudé směsi paliva v zapalovací komůrce příčný vír, který je schopen vytvořit v podstatě homogenní dobře zápalnou směs, jejíž exotermická oxidace, iniciovaná jiskrou zapalovací svíčky generuje zapalovací energii podstatně větší, než je energie samotné jiskry. To umožňuje provoz motoru s extrémně chudou směsí při dodržení emisních a ostatních norem z hlediska ekologie.
Přívod plynného paliva ústí ve výhodném provedení do zapalovací komůrky v oblasti jiskřiště zapalovací svíčky. Tím je možné dosáhnout v oblasti elektrod zapalovací svíčky účinného vyplachování zbytkových plynů v okolí jiskřiště zapalovací svíčky.
Objasnění výkresů
Zapalovací komůrka podle vynálezu je znázorněna na obrázcích, kde je na obr. 1 osový řez horní částí válce a pístu a přivrácenou částí hlavy motoru, vedený rovinou, v níž leží podélná osa zapalovací svíčky a podélné osy sacího a výfukového ventilu, na obr. 2 schéma prvního provedení zapalovací komůrky se šikmým vstupem přívodu plynného paliva, na obr. 3 schéma druhého provedení zapalovací komůrky s vodorovným vstupem přívodu plynného paliva, který ústí do zapalovací komůrky v oblasti jiskřiště zapalovací svíčky, na obr 4 a 5 schémata zapalovací komůrky odpovídající obr. 2 a 3 s vyznačením proudnic pohybu chudé směsi vstupující do komůrky z hlavního spalovacího prostoru a proudnic pohybu plynného paliva z přívodu do zapalovací komůrky.
Příklady uskutečnění vynálezu
Na obr. 1 je v osovém řezu znázorněna horní část pístu 1, v jehož hlavě je zahloubení 2, které je součástí hlavního spalovacího prostoru 3. V hlavě 4 válce je upevněna zapalovací komůrka 5, jejíž podélná osa 6 leží v příkladném provedení v ose válce. Do vnitřního prostoru 7 zapalovací komůrky 5 ústí shora přívod 8 plynného paliva a dolní konec zapalovací svíčky 9 s jiskřištěm 10.
V dolním zaobleném čele zapalovací komůrky 5 jsou znázorněny dva průchozí komunikační otvory 11 a 12 propojující vnitřní prostor zapalovací komůrky s hlavním spalovacím prostorem 3.
V dosedací ploše hlavy 4 válce končí výfukový a sací kanál 13, 14 ventilovými sedly 15,16, do kterých dosedají talířky 17, 18 výfukového a sacího ventilu 19. 20. V dosedací rovině 21 dosedá hlava válce na neznázoměný blok motoru.
Na obr. 2 je schematicky znázorněno první příkladné provedení asymetrické zapalovací komůrky 51 podle vynálezu. V její horní části vpravo do ní ústí jiskřiště 10 zde neznázoměné zapalovací svíčky. V horní části vlevo ústí shora do zapalovací komůrky 51 přívod 81 plynného paliva, jehož osa Xp je skloněna v úhlu a vzhledem k podélné ose zapalovací komůrky 51. V dolní části zapalovací komůrky 51 vlevo je komunikační otvor 121 propojující vnitřní prostor zapalovací komůrky 51 s hlavním spalovacím prostorem 3. Osa Xi komunikačního otvoru 121 svírá s podélnou osou 6 zapalovací komůrky 51 úhel βι. V dolní části zapalovací komůrky 51 vpravo je komunikační otvor 111 propojující vnitřní prostor zapalovací komůrky 51 s hlavním spalovacím prostorem 3. Osa X2 komunikačního otvoru 111 svírá s podélnou osou 6 zapalovací komůrky 51 úhel βρ.
-3 CZ 307926 B6
Osy Χι. X?. komunikačních otvorů 121. 111, případně i osa Xp přívodu 81 plynného paliva leží ve znázorněném příkladném provedení v osové rovině zapalovací komůrky 51. V neznázoměných provedeních tomu tak není. Je totiž výhodné, když je komunikačních otvorů 111, 121 více, přičemž přívod 81 plynného paliva je zpravidla jeden. Důležitý je vzájemný sklon dvojic komunikačních otvorů 111, 121 vzhledem k podélné ose zapalovací komůrky 51. V provedení podle vynálezu je úhel fh os X2 komunikačních otvorů 111 vzhledem k podélné ose 6 zapalovací komůrky 51 alespoň o 3° větší, než úhel βι os Xi komunikačních otvorů 121. Úhel a přívodu 81 plynného paliva vzhledem k podélné ose zapalovací komůrky 51 je přitom větší než 5°.
Na obr. 3 je druhé provedení zapalovací komůrky 52 podle vynálezu. Od prvního provedení podle obr. 2 se liší pouze uspořádáním přívodu 82 plynného paliva. V tomto příkladném provedení ústí přívod 82 plynného paliva do prostoru, kterým do zapalovací komůrky 52 ústí zapalovací svíčka 9. Proud plynného paliva tak prochází kolem izolátoru zapalovací svíčky 9 a do vnitřního prostoru 7 zapalovací komůrky 52 vstupuje prostorem jiskřiště 10.
Třetí a čtvrté příkladné provedení zapalovací komůrky 5 podle vynálezu jsou znázorněna na obr. 4 a 5. Od provedení podle obr. 2 a 3 se liší konfigurací komunikačních otvorů 11. 12. Provedení zapalovacích komůrek 53 a 54 na obr. 4 a 5 se vzájemně liší pouze uspořádáním přívodu 81. 82 plynného paliva stejně jako je tomu v případě prvního a druhého provedení podle obr. 2 a 3.
Provedení podle obr. 4 a 5 jsou zvláštním uspořádáním asymetrické zapalovací komůrky 51. 52. Zapalovací komůrka 53 má komunikační otvor 111, jehož osa X2 svírá s podélnou osou 6 zapalovací komůrky 53 úhel fb podobně jako je tomu u provedení podle obr. 2. Odlišný je směr komunikačního otvoru 122. Jeho osa je totiž rovnoběžná s podélnou osou 6 zapalovací komůrky 53, tedy úhel analogický úhlu βι podle obr. 2 má velikost 0°. To matematicky odpovídá vymezení k provedení na obr. 2, neboť úhel β? komunikačních otvorů 111 vzhledem k podélné ose 6 zapalovací komůrky je alespoň o 3° větší, než úhel βι komunikačních otvorů 122.
Směr komunikačních otvorů 11, 111 vzhledem ke komunikačním otvorům 12, 121, 122 tak ve všech příkladných provedeních podle vynálezu způsobí, že proudy chudé směsi paliva vytlačované při kompresním zdvihu pístu 1 sobě přiřazenými komunikačními otvory 12 - 11 (obr. 1), 121 - 111 (obr. 2 a 3), 122- 111 (obr. 4 a 5) do zapalovací komůrky 5, 51, 52, 53, 54 s koncentrovaným plynným palivem se kříží, přičemž vytvářejí vír rotující v podstatě kolem osy Y, která je kolmá k podélné ose 6 zapalovací komůrky 5, 51. 52, 53.
Příčný vír, který proudy chudé směsi paliva vyvolávají v zapalovací komůrce 5, 51, 52, 53, je schopen vytvořit v podstatě homogenní dobře zápalnou směs, jejíž exotermická oxidace, iniciovaná jiskrou zapalovací svíčky generuje zapalovací energii podstatně větší, než je energie samotné jiskry. To umožňuje provoz motoru s extrémně chudou směsí při dodržení emisních a ostatních norem z hlediska ekologie.
Řešení s přívodem plynného paliva do zapalovací komůrky 52, 54 v oblasti elektrod zapalovací svíčky 9 lze dosáhnout účinného vyplachování zbytkových plynů v okolí jiskřiště 10 zapalovací svíčky 9.
K optimalizaci tvorby příčného víru chudé směsi lze přispět vzájemným uspořádáním komunikačních otvorů 11, 12, 111, 121, 122, případně i přívodu 8, 81 plynného paliva. Z tohoto hlediska může být výhodné, když komunikačnímu otvoru 11. 111. jehož osa X2 svírá s podélnou osou zapalovací komůrky 5, 51, 52, 53, 54 úhel β2, je přiřazen komunikační otvor 12, 121, 122, jehož osa Xi svírá s podélnou osou zapalovací komůrky 5, 51, 52, 53, 54 menší úhel βι, přičemž osy Xi. X?. této dvojice komunikačních otvorů leží ve společné rovině. Dokonalejším vířením v zapalovací komůrce se vytvoří homogenní dobře zápalná směs, což zvýší energii potřebnou k spolehlivému zapálení chudé směsi v hlavním spalovacím prostoru.
-4CZ 307926 B6
Z hlediska tvorby dobře zápalné směsi je důležitý i sklon os komunikačních otvorů 11. 111. 12. 121. 122 podle jejich polohy vzhledem k výfukovému a sacímu ventilu 19. 20. Komunikačnímu otvoru 11, 111 ležícímu mezi podélnou osou 6 a sacím ventilem 20 je přiřazen komunikační otvor 12, 121, 122 ležící mezi podélnou osou 6 a výfukovým ventilem 19 tak, že dva komunikační otvory tvoří dvojici 11-12. 111-121. 111-122. Přitom osy Xi komunikačních otvorů 12, 121, 122 ležících mezi podélnou osou 6 zapalovací komůrky 5, 51, 52, 53, 54 a výfukovým ventilem 19 svírají s dosedací rovinou 21 hlavy 4 válců úhel γ, který je větší, než je úhel δ, který svírají osy komunikačních otvorů 11. 111 ležících mezi podélnou osou 6 zapalovací komůrky 5, 51. 52. 53. 54 a sacím ventilem 20 s dosedací rovinou 21 hlavy 4 válců. Uhel mezi společnými rovinami je s výhodou v rozsahu od 0 do 120°.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (21)

1. Zapalovací komůrka (5, 51, 52, 53, 54) pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru zasahující alespoň čelem do hlavního spalovacího prostoru (3), ve které je uspořádáno jiskřiště (10) zapalovací svíčky (9), přičemž do zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) ústí v blízkosti jejího čela protilehlého čelu, které zasahuje do hlavního spalovacího prostoru, (3), přívod (8, 81, 82) plynného paliva a její vnitřní prostor (7) je propojen alespoň dvěma komunikačními otvory (11, 111, 12, 121, 122) s hlavním spalovacím prostorem (3) válce motoru, vyznačující se tím, že osa (X2) jedné části komunikačních otvorů (11, 111) svírá s podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) úhel (β2), který je alespoň o 3° větší, než úhel (βι), který svírá osa (Xi) druhé části komunikačních otvorů (12, 121, 122) s podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54).
2. Zapalovací komůrka (5, 51, 53) podle nároku 1, vyznačující se tím, že osa (Xo) přívodu (8, 81) plynného paliva svírá s podélnou osou zapalovací komůrky (5, 51, 53) úhel (a), který je větší než 5°.
3. Zapalovací komůrka (52, 54) podle nároku 1, vyznačující se tím, že přívod (82) plynného paliva ústí do zapalovací komůrky (52, 54) v oblasti jiskřiště (10) zapalovací svíčky (9).
4. Zapalovací komůrka (5, 51, 52, 53, 54) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že komunikačnímu otvoru (11, 111) je přiřazen komunikační otvor (12, 121, 122), přičemž osy dvojice vzájemně přiřazených komunikačních otvorů leží ve společné rovině, přičemž komunikační otvor (11, 111) svírá s rovinou kolmou na tuto společnou rovinu úhel (βι) a komunikační otvor (12, 121, 122) svírá s touto kolmou rovinou úhel (β2), který je větší než úhel (βι) nejméně o 3°, přičemž počet dvojic komunikačních otvorů a jim příslušejících společných rovin je větší nebo roven jedné, přičemž úhel mezi společnými rovinami může být v rozsahu od 0 do 120°.
5. Zapalovací komůrka podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že osy (Xi) komunikačních otvorů (12, 121, 122) ležících mezi podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) a výfukovým ventilem (19) svírají s dosedací rovinou (21) hlavy (4) válců úhel (γ), který je větší, než je úhel (δ), který svírají osy komunikačních otvorů (11, 111) ležících mezi podélnou osou (6) zapalovací komůrky (5, 51, 52, 53, 54) a sacím ventilem (20) s dosedací rovinou (21) hlavy (4) válců.
2 výkresy
-5 CZ 307926 B6
Seznam vztahových značek
1 píst (spalovacího motoru)
2 zahloubení ve dnu pístu
3 hlavní spalovací prostor
4 hlava válce (spalovacího motoru)
5 zapalovací komůrka (v hlavě válce)
51 asymetrická zapalovací komůrka
52 asymetrická zapalovací komůrka
53 asymetrická zapalovací komůrka
54 asymetrická zapalovací komůrka
6 podélná osa válce (spalovacího motoru)
7 vnitřní prostor (zapalovací komůrky)
8 přívod plynného paliva (do spalovací komůrky)
81 přívod plynného paliva (do spalovací komůrky) - 1. provedení
82 přívod plynného paliva (do spalovací komůrky) - 2. provedení
9 zapalovací svíčka
10 jiskriště (zapalovací svíčky)
11 komunikační otvor (mezi zapalovací komůrkou a hlavním spalovacím prostorem)
111 komunikační otvor (mezi zapalovací komůrkou a hlavním spalovacím prostorem) - 1. až 4. provedení
12 komunikační otvor (mezi zapalovací komůrkou a hlavním spalovacím prostorem)
121 komunikační otvor (mezi zapalovací komůrkou a hlavním spalovacím prostorem) - 1. a 2. provedení
122 komunikační otvor (mezi zapalovací komůrkou a hlavním spalovacím prostorem) 3. a 4. provedení
13 výfukový kanál
14 sací kanál
15 sedlo výfukového ventilu
16 sedlo sacího ventilu
17 talířek výfukového ventilu
18 talířek sacího ventilu
19 výfukový ventil
20 sací ventil
21 dosedací rovina hlavy válců
Y osa rotace příčného víru chudého paliva vstupujícího do zapalovací komůrky komunikačním otvorem a úhel mezi směrem přívodu plynného paliva a osou válce βι úhel mezi směrem vstupu komunikačního otvoru (121) a osou válce β2 úhel mezi směrem vstupu komunikačního otvoru (ll,lll)a osou válce γ úhel mezi osou komunikačního otvoru (122) ležícího mezi podélnou osou zapalovací komůrky (5, 51,52, 53, 54) a výfukovým ventilem (19) a vodorovnou rovinou (21) hlavy (4) δ úhel mezi osou komunikačního otvoru (11, 111) ležícího mezi podélnou osou zapalovací komůrky (5, 51,52, 53, 54) a sacím ventilem (20) a dosedací rovinou (21) hlavy (4).
CZ2018-93A 2018-02-23 2018-02-23 Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru CZ307926B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-93A CZ307926B6 (cs) 2018-02-23 2018-02-23 Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru
EP19158488.7A EP3530902A1 (en) 2018-02-23 2019-02-21 An ignition chamber for indirect ignition in a gas spark-ignition internal combustion piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-93A CZ307926B6 (cs) 2018-02-23 2018-02-23 Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ201893A3 CZ201893A3 (cs) 2019-08-28
CZ307926B6 true CZ307926B6 (cs) 2019-08-28

Family

ID=67686456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-93A CZ307926B6 (cs) 2018-02-23 2018-02-23 Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3530902A1 (cs)
CZ (1) CZ307926B6 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT527026B1 (de) * 2023-03-23 2024-10-15 Avl List Gmbh Vorkammereinheit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987868A (en) * 1989-05-08 1991-01-29 Caterpillar Inc. Spark plug having an encapsulated center firing electrode gap
EP2372135A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine
EP2372142A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine with bore cool holes having spark plug
US20120103302A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-03 William Attard Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
EP2977583A1 (en) * 2013-03-19 2016-01-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sub-chamber fuel supply device for gas internal combustion engine
US20160276810A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Woodward, Inc. Cap Shielded Ignition System
EP3255744A1 (de) * 2016-06-06 2017-12-13 DKT Verwaltungs-GmbH Vorkammerzündkerze

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001003753A (ja) * 1999-06-21 2001-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジンの副室システム
CN101858245A (zh) * 2010-04-28 2010-10-13 大连理工大学 大型气体燃料发动机燃烧系统
AT510869B1 (de) * 2010-12-27 2013-04-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Brennkraftmaschine
US9500118B2 (en) * 2011-09-03 2016-11-22 Prometheus Applied Technologies, Llc Method and apparatus for achieving high power flame jets while reducing quenching and autoignition in prechamber spark plugs for gas engines

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987868A (en) * 1989-05-08 1991-01-29 Caterpillar Inc. Spark plug having an encapsulated center firing electrode gap
EP2372135A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine
EP2372142A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine with bore cool holes having spark plug
US20120103302A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-03 William Attard Turbulent jet ignition pre-chamber combustion system for spark ignition engines
EP2977583A1 (en) * 2013-03-19 2016-01-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sub-chamber fuel supply device for gas internal combustion engine
US20160276810A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Woodward, Inc. Cap Shielded Ignition System
EP3255744A1 (de) * 2016-06-06 2017-12-13 DKT Verwaltungs-GmbH Vorkammerzündkerze

Also Published As

Publication number Publication date
CZ201893A3 (cs) 2019-08-28
EP3530902A1 (en) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10202891B2 (en) Precombustion chamber gas engine
IT201800004821A1 (it) Motore a combustione interna ad alte prestazioni con gestione delle emissioni migliorata e metodo di controllo di tale motore
EP3536924B1 (en) Precombustion chamber gas engine
US20200080466A1 (en) Combustion pre-chamber assemblies for an internal combustion engine
KR20180063892A (ko) 프리챔버 배열체
US5709189A (en) Controlled-ignition direct fuel injection four-cycle internal combustion engine
JP2021127706A (ja) プレチャンバを備える内燃機関
KR20170070750A (ko) 가솔린-디젤 혼합 연소 엔진
JPH0914103A (ja) 筒内噴射エンジン
EP0879943B1 (en) Cylinder direct injection spark-ignition engine
CZ307926B6 (cs) Zapalovací komůrka pro nepřímý zážeh v plynovém pístovém zážehovém spalovacím motoru
KR20210129586A (ko) 종방향 소기식 대형 엔진
US11649783B2 (en) Combustion chamber structure for internal combustion engine
KR102442441B1 (ko) 프리챔버 배열체
CA1074645A (en) Dual spark plug ignition internal combustion engine
US20240229734A9 (en) Internal Combustion Engine with Spark Plug and Prechamber Spark Plug
EP3431745A1 (en) Spark plug for an internal combustion engine
CN109578130B (zh) 具有沿进气运动方向的直接燃料喷射的内燃机
WO2024201932A1 (ja) 副燃焼室付内燃機関
WO2024201934A1 (ja) 副燃焼室付内燃機関
JP2020159238A (ja) デュアルフューエルエンジン
WO2024201935A1 (ja) 副燃焼室付内燃機関
WO2024201933A1 (ja) 副燃焼室付内燃機関
US12085009B2 (en) Internal combustion engine with spark plug and prechamber spark plug
WO2024111268A1 (ja) 副室式ガスエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20240223