燃气发动机的燃气供应和点火装置制造方法及图纸

用于燃气发动机(1)的燃气供应和点火装置，所述燃气发动机具有燃烧室喷嘴(12)，在所述燃烧室喷嘴中设有一定数量用于主燃气的喷射通道(37)，并且喷射通道(37)与用于主燃气且其中设置有主燃气阀(21)的主燃气供应管(24)连接，并且在燃烧室喷嘴(12)中还设置有一定数量用于热的燃烧气体的火焰通道(52)，并且火焰通道(52)与燃气供应和点火装置(10)中的预燃室(15)连接，点火燃料供应管(17)通入到预燃室(15)中，并且在点火燃料供应管(17)中设置有预燃室阀(18)，为了能够完全相互独立地精确且尤其是迅速控制主燃气和用于预燃室的点火燃料的喷射时刻、喷射持续时间以及喷射量，不仅主燃气阀(21)而且预燃室阀(18)构造为电气操纵的、电子控制的阀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于燃气发动机的燃气供应和点火装置，所述燃气发动机具有燃烧室喷嘴，在所述燃烧室喷嘴中设置一定数量用于主燃气的喷射通道，并且喷射通道与用于主燃气的主燃气供应管连接，在燃烧室喷嘴中设置一定数量用于热的燃烧气体的火焰通道，并且火焰通道与燃气供应和点火装置中的预燃室连接，点火燃料供应管通入到预燃室中，并且在点火燃料供应管中设置有预燃室阀，所述预燃室阀被构造为电气操纵的、电子控制的阀.此外，本专利技术还涉及一种用于运行燃气发动机的方法，在所述方法中，在压缩冲程期间在燃气发动机的气缸中压缩空气或者空气/废气混合物，并且将压缩的空气压入到预燃室中，将点火燃料送入到预燃室中以用于形成空气/点火燃料混合物，在压缩冲程结束之前将主燃气送入到气缸的主燃室中，并且将预燃室中的空气/点火燃料混合物点燃，由此热的燃烧气体从预燃室流入到主燃室中，并且在那里将喷入的主燃气点燃.按照本专利技术的意义，所述燃气发动机指的是具有活塞、尤其是具有往复运动活塞的内燃机、亦即活塞式发动机。
技术介绍
外源点火燃气发动机的已知燃烧方法均基于如下原理：要么在进气冲程中填充气缸期间将可燃混合物供应给工作腔，要么在压缩冲程期间通过喷入燃气在工作腔中形成可燃混合物.然后通过火花点火或者喷入少量自燃性液体燃料的方式点燃可燃混合物.这里当点燃的时候，用于燃烧的燃料已经与燃烧用空气混合.可以直接在气缸中点燃，或者通过在预燃室中点燃的方式间接点燃.可通过火花点火方式在预燃室中点燃，这就会引起从预燃室排出到主燃室(气缸)中的热气体射流，所述热气体射流使主燃室中的可燃混合物点燃，通常湍流火焰前锋随后穿过可燃混合物.通过主燃室中点火和如此实现的压力升高，在作功冲程中借助活塞完成所需的机械有用功.这些非常行之有效并且基本上稳健的燃烧方法都有缺点：在燃空比不利的时候均有断火或者提前点火倾向，其可能会导致太高的有害物质排放、差的效率和/或者极端的机械负荷.此类断火或者提前点火均会威胁燃气发动机的安全且可靠运行.快速负荷变化尤其可能会导致燃空比的上述不利变化.由此在对负荷变化速度的要求高时，燃气发动机的使用就会受到限制。例如US8,800,529B2中公开了一种能克服该缺点的解决方案，其中描述了一种吸入空气的燃烧方法，在进气冲程中吸入空气，在压缩冲程中压缩空气，并且在活塞快要到达上止点之前，才通过多孔喷嘴喷入主燃气，与压燃式柴油机喷入柴油的过程类似.由于气体具有很高的自燃温度，因此借助所谓的控制喷射将主燃气点燃，在控制喷射时将少量自燃性液态燃料喷入到主燃室中.然后，主燃气的燃烧就会作为沿着主燃气射流表面进行的扩散燃烧进行.已知地，使得燃烧所需的氧气经由火焰边缘扩散到火焰中，就可以进行扩散燃烧，而不必预先混合空气和燃料.火焰直接从紧邻的环境“吸入”氧气来燃烧.因此，朝向焰心给火焰供应的氧气越来越少，并且燃料在焰心中仅仅部分燃烧.但是由于该燃烧方法仅仅压缩空气，因此没有提前点火的危险.通过液态燃料在控制喷射时能非常可靠地自燃而防止断火.从EP520659A1和EP778410A1已知一种用于这种燃烧方法的喷射阀，也称作双燃料阀.在喷射阀中同心地设置有用于喷射燃烧周气态燃料和控制喷射来点火用的液态燃料的各阀.该燃烧方法的主要缺点在于必须提供两种燃料，也就是作为主燃气的高压气体和用于控制喷射的柴油，并且设置为此所需的双燃料储存器和供给装置.US2,799,255A描述了一种吸入空气的外源点火的燃气发动机，所述燃气发动机使用天然气并且根据扩散燃烧法工作.为了让燃气发动机能够在所有负荷范围内安全且可靠地点火，其中避免断火和提前点火，设有通过流动通道与气缸室或气缸中的主燃室连接的预燃室.在压缩期间压缩气缸中的空气，同时将压缩空气送入到预燃室中.在压力下将燃料送入到预燃室中，燃料与压缩空气在预燃室中混合.应这样确定在预燃室中燃料和空气的混合比例，使得燃料/空气混合物不会自行点火。在压缩冲程结束之前，以相应负荷所需的量将气态主燃料送入到主燃室中。然后在压缩冲程快要结束之前，借助火花塞将预燃室中的燃料/空气混合物点燃.热的燃烧气体经由流动通道流入到主燃室中.将气态主燃料流对准该气流，从而使得主燃料与压缩空气湍流混合，并且由此点燃主燃料/空气混合物。主燃料/空气混合物以扩散燃烧法的形式沿着火焰前锋燃烧.在US2,799,255A中借助凸轮驱动机构以机械强制控制方式来控制将燃料送入到预燃室中以及将主燃料送入到主燃室中.再次，凸轮轴操纵曲柄，所述曲柄作用于燃料阀和主燃料阀的阀挺杆，其中，阀挺杆也通过曲柄强制同步.以此确定燃料或主燃料的供应量，所产生的燃料/空气混合物和主燃料/空气混合物同样如此.但是无法可靠防止由于压缩发热引起的自燃.同样无法杜绝由于预燃室中过于稀薄的混合物引起的断火.如果供应质量变化的燃料或者主燃料，则尤其可能是问题的，例如天然气的天然燃料完全可能有这种情况.在US2,799,255A中改善这种情况的方式仅仅是改变燃料和/或者主燃料的压力来实现所需的匹配.由于压力调节的固有惯性，在负荷快速变化期间可能无法以足够快的速度来跟踪喷射，因此尤其在负荷快速变化时不能保证可靠点火.DE102014000229A1也描述了一种利用扩散燃烧方法的燃气发动机.但是在其中只能通过针阀元件间接控制主燃室中燃烧用的主燃料量，控制阀在针阀元件的低压侧上操纵所述针阀元件.因此更难控制主燃气的喷射量和主燃室中的燃烧.
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，按照本专利技术，一方面规定，在主燃气供应管中设置主燃气阀，所述主燃气阀构造为电气操纵的、电子控制的阀，并且除了预燃室阀之外也将主燃气阀构造为电气操纵的、电子控制的阀。这一方面能实现，完全相互独立地精确而且尤其是也迅速地控制主燃气和用于预燃室的点火燃料的喷射时刻、喷射持续时间以及喷射量。以此，一方面能够对主燃气和/或者点火燃料的变化特性迅速作出反应，而另一方面以此也可以将喷射匹配于不同的负荷状况.这尤其也能实现在负荷迅速变化时保证可靠点火和优化燃烧。本专利技术所述的燃气供应和点火装置不仅可用于四冲程燃气发动机，而且也可用于二冲程燃气发动机.但通过使用电气操纵的、电子控制的阀也可以实现一种特别有利的点火方法.再次，可在点燃预燃室中的空气/点火燃料混合物之前，再次将点火燃料送入到预燃室中，以便加浓(auffetten)预燃室中的空气/点火燃料混合物.通过所述多重喷射，利用第一次喷射在预燃室中产生非常稀薄的、肯定不会自行点燃的空气/点火燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于燃气发动机(1)的燃气供应和点火装置，所述燃气发动机具有燃烧室喷嘴(12)，在所述燃烧室喷嘴中设有一定数量用于主燃气的喷射通道(37)，并且喷射通道(37)与用于主燃气的主燃气供应管(24)连接，并且在燃烧室喷嘴(12)中还设有一定数量用于热的燃烧气体的火焰通道(52)，并且火焰通道(52)与燃气供应和点火装置(10)中的预燃室(15)连接，其中，点火燃料供应管(17)通入到预燃室(15)中，并且在点火燃料供应管(17)中设置有预燃室阀(18)，其中，所述预燃室阀(18)构造为电气操纵的、电子控制的阀，其特征在于，在主燃气供应管(24)中设置有主燃气阀(21)，所述主燃气阀构造为电气操纵的、电子控制的阀，并且在具有其中设置的主燃气阀(21)的主燃气供应管(24)和喷射通道(37)之间设置有机械式压差操纵阀(25)，所述机械式压差操纵阀受到主燃气的压力控制，并且封闭或阻断喷射通道(37)。

【技术特征摘要】
2015.01.07 AT A50006/20151.用于燃气发动机(1)的燃气供应和点火装置，所述燃气发动机具有燃烧室喷嘴(12)，
在所述燃烧室喷嘴中设有一定数量用于主燃气的喷射通道(37)，并且喷射通道(37)与用于
主燃气的主燃气供应管(24)连接，并且在燃烧室喷嘴(12)中还设有一定数量用于热的燃烧
气体的火焰通道(52)，并且火焰通道(52)与燃气供应和点火装置(10)中的预燃室(15)连
接，其中，点火燃料供应管(17)通入到预燃室(15)中，并且在点火燃料供应管(17)中设置有
预燃室阀(18)，其中，所述预燃室阀(18)构造为电气操纵的、电子控制的阀，其特征在于，在
主燃气供应管(24)中设置有主燃气阀(21)，所述主燃气阀构造为电气操纵的、电子控制的
阀，并且在具有其中设置的主燃气阀(21)的主燃气供应管(24)和喷射通道(37)之间设置有
机械式压差操纵阀(25)，所述机械式压差操纵阀受到主燃气的压力控制，并且封闭或阻断
喷射通道(37)。
2.根据权利要求1所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，在燃烧室喷嘴(12)的周边
上分布地设置多个用于热的燃烧气体的火焰通道(52)，所述火焰通道与预燃室(15)连接。
3.根据权利要求1或2所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，喷射通道(37)和火焰
通道(52)沿周向方向交替并排设置。
4.根据权利要求2或3所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，喷射通道(37)和火焰
通道(52)的入口区域基本上设置在燃烧室喷嘴(12)的相同轴向位置上。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，喷射通道
(37)和火焰通道(52)的入口区域沿径向定向。
6.根据权利要求1所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，在燃气供应和点火装置
(10)中设置有环形的预燃室槽(50)，所述预燃室槽通过预燃室管道(51)与预燃室(15)连
接，并且火焰通道(52)通入到所述预燃室槽中。
7.根据权利要求1所述的燃气供应和点火装置，其特征在于，机械式阀(25)构造为阀挺
杆(30)，所述阀挺杆在一个轴向端部上具有第一柱塞(31)并且具有与第一柱塞(31)轴向间
隔开的第二柱塞(32)，其中，所述第一柱塞(31)通过杆(33)与第二柱塞(32)连接，并且在第
一柱塞(31)上设有柱塞密封面(36)，所述柱塞密封面与燃气供应和点火装置(10)中的阀密
封面(41)密封地配...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·肯策尔，G·科格勒，P·施泰因吕克，
申请(专利权)人：贺尔碧格压缩机技术控股有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT