燃气发动机、用于操作燃气发动机的方法和发电机组技术

在此公开了一种内燃气体发动机(2)。发动机包括汽缸装置(4)和用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机(6)。该至少一个汽缸装置(4)形成燃烧室(8)并包括用于吸入增压气体的进气装置(10)、火花塞(12)和预燃室(14)。发动机(2)包括用于压缩气态介质的第二压缩机(16)和减压器(18)。第一压缩机(6)的出口(20)布置成与第二压缩机(16)的出口(22)平行。第一压缩机(6)的出口(20)连接到预燃室(14)。第一压缩机(6)的出口(20)和第二压缩机(16)的出口(22)连接到减压器(18)。减压器(18)的出口(24)连接到进气装置(10)。

Gas engine, method for operating gas engine and generator set

An internal combustion gas engine (2) is disclosed herein. The engine comprises a cylinder device (4) and a first compressor (6) for compressing a mixture of gaseous fuel and air. The at least one cylinder device (4) forms a combustion chamber (8) and comprises an air inlet device (10), a spark plug (12) and a precombustion chamber (14) for sucking in the pressurized gas. The engine (2) includes a second compressor (16) and a pressure reducer (18) for compressing the gaseous medium. The outlet (20) of the first compressor (6) is arranged in parallel with the outlet (22) of the second compressor (16). The outlet (20) of the first compressor (6) is connected to the precombustion chamber (14). The outlet (20) of the first compressor (6) and the outlet (22) of the second compressor (16) are connected to the pressure reducer (18). The outlet (24) of the pressure reducer (18) is connected to the air inlet device (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃气发动机、用于操作燃气发动机的方法和发电机组
本专利技术涉及一种内燃气体发动机。本专利技术还涉及一种包括内燃机和发电机的发电机组。本专利技术还涉及一种用于操作内燃气体发动机的方法。
技术介绍
燃气发动机是用气态燃料(诸如例如沼气、天然气、液化石油气(LPG)或其他气体)运行的内燃机。实现具有低NOX排放的燃气发动机的一种方法是用稀燃料混合物(例如以λ≈2)运行燃气发动机。这种稀混合物不能被发动机的火花塞直接点火。替代地，布置在火花塞处的预燃室充满了较浓燃料混合物，该燃料混合物可以被火花塞点火。这继而可以点燃发动机的燃烧室中的稀燃料混合物。相应地，在燃气发动机中，浓燃料混合物必须被传导到预燃室而稀燃料混合物被传导到燃烧室，用以实现来自发动机的低NOx排放。DE19812796公开了一种燃气发动机，该燃气发动机经由由排气驱动的涡轮增压器被供应有稀混合气体供给。活塞压缩机的驱动缸连接在涡轮增压器的进口端口和出口端口之间。活塞在转换阀单元的控制下往复运动。压缩机压缩低压浓燃料混合物，用于供给发动机的燃烧室的预燃室，或用于保持在缓冲接收器中。由于稀气体混合物被用于驱动压缩机，来自涡轮增压器的稀混合物气体在燃气发动机的进气口处压力降低。JPH03275968公开了一种火花点火式燃气发动机。在低压处的燃烧气体被分开成为通向气体混合器和涡轮增压器的主流，和通向气体压缩机的辅助流。气体混合器形成低NOX燃烧所需的燃烧气体的稀混合物。气体压缩机通过燃气发动机的旋转轴驱动，并增加辅助流的压力以供应到预燃室，这需要气体供应压力高于涡轮增压器压力。在通过气体阀将压力引导进入预燃室之前，通过压力调节器将压力调节到固定差分压力。驱动气体压缩机降低燃气发动机在旋转轴处的有用功率。
技术实现思路
实现一种内燃气体发动机可以克服或至少减轻上面提到的缺点的至少一些将是有利的。具体地，期望在不降低可用发动机功率的情况下，使浓气态燃料混合物能够提供到燃气发动机的预燃室。为了更好地解决这些考虑中的一个或多个，提供了在独立的权利要求中具有限定特征的内燃气体发动机和用于操作内燃气体发动机的方法。根据一个方面，提供了一种内燃气体发动机，该内燃气体发动机包括至少一个汽缸装置和配置成用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机。该至少一个汽缸装置形成燃烧室并且包括用于将增压气体吸入燃烧室中的进气装置、火花塞和布置成与燃烧室和火花塞连接的预燃室。内燃气体发动机还包括配置成用于压缩气态介质的第二压缩机和减压器。第一压缩机的出口布置成与第二压缩机的出口平行。第一压缩机的出口连接到预燃室。第一压缩机的出口和第二压缩机的出口连接到减压器。减压器的出口连接到进气装置。由于第一压缩机的出口连接到预燃室，因此在内燃气体发动机使用期间，第一气态燃料混合物从第一压缩机被传导到预燃室。由于第一压缩机的出口和第二压缩机的出口平行布置并连接到减压器，以及由于减压器的出口连接到进气装置，因此在内燃气体发动机使用期间，第二气态燃料混合物被传导到进气装置。相应地，在内燃气体发动机使用期间，第一气态燃料混合物(其合适地是比第二气态燃料混合物更浓的气态燃料混合物)被传导到预燃室，在其处被火花塞点火，并且第二气态燃料混合物是比第一气态燃料混合物更稀的气态燃料混合物，该稀气态燃料混合物被传导到内燃气体发动机的进气装置，用以在燃烧室中的低NOX燃烧。这不需要单独的压缩机来实现，该单独的压缩机消耗来自内燃气体发动机的能量，用以将单独的浓气态燃料混合物压缩到预燃室。替代地，两个压缩机(其出口平行布置)被用来融合稀气态燃料混合物，以及将来自第一压缩机的浓气态燃料混合物的一部分导向到预燃室。稀气态燃料混合物包括浓气态燃料混合物的一部分和来自第二压缩机的气态介质。结果是，内燃气体发动机利用两个压缩机提供浓气态燃料混合物和稀气态燃料混合物，其中在内燃气体发动机中的功被利用。因此，实现了上面提到的目的。专利技术人已经认识到，通过利用第一和第二压缩机，第一压缩机压缩合适于提供到预燃室的浓气态燃料混合物，第二压缩机压缩气态介质，并且融合浓气态燃料混合物的一部分和气体介质以提供稀气体燃料混合物，可以提供内燃气体发动机中低NOX燃烧所需的两种气体燃料混合物。这不需要专门的压缩机来为预燃室供给浓气态燃料混合物。以气态燃料(诸如沼气、天然气、液化石油气(LPG)或其他气体)运行的内燃气体发动机。内燃气体发动机可以是四冲程或二冲程内燃机。火花塞布置成可点燃预燃室中的气态燃料混合物。在内燃气体发动机的操作期间，空气和气态燃料被提供到第一压缩机的入口，用于在第一压缩机中被压缩并形成气态燃料混合物。在第二压缩机中压缩的气态介质可以是空气，或者可以是比在第一压缩机中压缩的气态燃料混合物更稀的气态燃料混合物。减压器可以包括例如膨胀机和/或阀。减压器配置成降低增压气体(即到达进气装置的气态燃料混合物)的压力。进气装置可包括至少一个进气阀，该至少一个进气阀布置成密封抵靠进气阀座。取决于预燃室中的浓气态燃料混合物的成分，或在预燃室中燃烧，或雪崩激活燃烧中都可以用于点燃燃烧室内部的稀气态燃料混合物。在此，除非另有说明，否则一个部件与不同部件连接意味着这些部件流体连接，即，流体可以经由形成一个或多个用于该流体的导管的一个或多个限定空间，从一个部件传导到不同的部件。根据另一方面，提供了一种用于操作内燃气体发动机的方法。该内燃气体发动机包括至少一个汽缸装置、配置成用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机、配置成用于压缩气态介质的第二压缩机和减压器。所述至少一个汽缸装置形成燃烧室，并且其包括用于将增压气体吸入到燃烧室中的进气装置、火花塞和布置成与燃烧室和火花塞连接的预燃室。该方法包括以下步骤：-将浓气态燃料混合物从第一压缩机的出口传导到预燃室，-通过融合来自第一压缩机的出口的浓气态燃料混合物和来自第二压缩机的出口的气态介质，混合稀气态燃料混合物，-在减压器中，降低稀气态燃料混合物的压力，以及-将稀气态燃料混合物作为增压气体传导到进气装置。正如上面讨论的，在这种方式中，将浓气态燃料混合物提供到预燃室，用于在其中用火花塞点火，而稀气态燃料混合物作为增压气体提供到进气装置和燃烧室。这不需要单独的压缩机实现，该单独的压缩机消耗来自内燃气体发动机的能量，用于将单独的浓气态燃料混合物压缩到预燃室。根据另一方面，提供了一种发电机组，该发电机组包括内燃机和发电机，其中，内燃机的曲轴连接到发电机的轴。内燃机是根据在此所讨论的方面和/或实施方式中的任何一个的内燃气体发动机。发电机组利用内燃气体发动机在发电机中产生电能。因此，在此讨论的内燃气体发动机的优点在发电机组中被利用。根据实施方式，所述至少一个汽缸装置包括用于使排气从燃烧室流出的排气装置。第一压缩机可包括第一涡轮增压器，并且第二压缩机可包括第二涡轮增压器。排气装置可以连接到第一和第二涡轮增压器，用以驱动第一和第二涡轮增压器。在这种方式中，来自内燃气体发动机的排气的能量可被用于压缩气态燃料和空气混合物以及气态介质。根据实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内燃气体发动机(2)包括：至少一个汽缸装置(4)，和第一压缩机(6)，所述第一压缩机配置成用于压缩气态燃料和空气混合物，其中，/n所述至少一个汽缸装置(4)形成燃烧室(8)并包括用于将增压气体进入到燃烧室(8)中的进气装置(10)、火花塞(12)和布置成与燃烧室(8)和火花塞(12)连接的预燃室(14)，其中，/n其特征在于/n所述内燃气体发动机(2)还包括配置成压缩气态介质的第二压缩机(16)和减压器(18)，其中，/n第一压缩机(6)的出口(20)布置成与第二压缩机(16)的出口(22)平行，其中，/n第一压缩机(6)的出口(20)连接到预燃室(14)，其中，/n第一压缩机(6)的出口(20)和第二压缩机(16)的出口(22)连接到减压器(18)，并且其中，/n减压器(18)的出口(24)连接到进气装置(10)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170421 SE 1750474-71.内燃气体发动机(2)包括：至少一个汽缸装置(4)，和第一压缩机(6)，所述第一压缩机配置成用于压缩气态燃料和空气混合物，其中，
所述至少一个汽缸装置(4)形成燃烧室(8)并包括用于将增压气体进入到燃烧室(8)中的进气装置(10)、火花塞(12)和布置成与燃烧室(8)和火花塞(12)连接的预燃室(14)，其中，
其特征在于
所述内燃气体发动机(2)还包括配置成压缩气态介质的第二压缩机(16)和减压器(18)，其中，
第一压缩机(6)的出口(20)布置成与第二压缩机(16)的出口(22)平行，其中，
第一压缩机(6)的出口(20)连接到预燃室(14)，其中，
第一压缩机(6)的出口(20)和第二压缩机(16)的出口(22)连接到减压器(18)，并且其中，
减压器(18)的出口(24)连接到进气装置(10)。


2.根据权利要求1所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述至少一个汽缸装置(4)包括排气装置(26)，所述排气装置用于使排气从燃烧室(8)流出，其中，
所述第一压缩机(6)包括第一涡轮增压器(6')并且所述第二压缩机(16)包括第二涡轮增压器(16')，并且其中，
所述排气装置(26)连接到第一和第二涡轮增压器(6'、16')，用于驱动所述第一和第二涡轮增压器(6'、16')。


3.根据权利要求1或2所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述减压器(18)配置成用于提供可变减压。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述减压器(18)包括膨胀机(28)。


5.根据权利要求4所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述膨胀机(28)的输出轴(56)连接到内燃气体发动机(2)的曲轴(17)。


6.根据权利要求4所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述膨胀机(28)的输出轴(56)连接到发电机(60)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述减压器(18)包括减压阀(30)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述第一压缩机(6)的出口(20)经由第一增压空气冷却器(32)连接到所述减压器(18)，并且其中，所述第二压缩机(16)的出口(22)经由第二增压空气冷却器(34)连接到所述减压器(18)。


9.根据权利要求8所述的内燃气体发动机(2)，其中，所述第一压缩机(6)的出口(20)经由第一增压空气冷却器(32)连接到预燃室(14)。


10.根据权利要求1-7中任一项所述的内燃气体发动机(2)，其中，第一压缩机(6)的出口(20)经由共同的增压空气冷却器(33)连接到所述减压器(18)，并且其中，第二压缩机(16)的出口(22)经由所述共同的增压空气冷却器(33)连接到减压器(18)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：S·莱容，
申请(专利权)人：斯堪尼亚商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE