预燃室制造技术

本发明专利技术涉及一种预燃室。预燃室(9)包括用于点燃燃气‑空气混合物的点火室12和用于将点火室(12)与气缸的主燃烧室(21)连接的管道(4)。该预燃室(12)包括壳体(11)，该壳体具有一个集成的、并且优选自给自足的冷却组件(28)。气缸装置可以包括正好一个预燃室(9)，其中，管道(4)包括第一管道部分(13)，该第一管道部分(13)具有通向点火室(12)的管道(4)的入口开口(6)，第一管道部分(13)具有第一纵向轴线(5)。点火室纵向轴线(3)具有相对于第一纵向轴线(5)的倾斜度。入口开口(6)偏心地布置，使得在点火室中可形成翻滚流动运动。本发明专利技术还涉及一种气缸装置。

Pre combustion chamber

【技术实现步骤摘要】
预燃室
本专利技术涉及一种用于内燃发动机的气缸的预燃室，涉及一种气缸装置以及一种用于将燃气-空气混合物从预燃室供给到内燃发动机的燃烧室的方法。
技术介绍
大缸径、稀薄运行的燃气发动机通常包括预燃室组件，以便确保发动机中的点火过程。预燃室包括预燃室容积，该预燃室容积经由小的孔口与气缸的主燃烧室流体连通。预燃室尤其在需要强力点火源的所谓的稀薄燃烧发动机中使用。在这种情况下，预燃室用于提供用于点燃主燃烧室中的稀薄燃气混合物的高能量。在预燃室中，来自主燃烧室的基本稀薄的空气-燃气混合物可以或者通过喷射合适的燃料而点燃，该燃料在过量空气中反应并在超过一定压力和温度条件下自燃，或者借助于电热塞或火花塞与局部化学计量的空气-燃气混合物结合而点燃，该局部化学计量的空气-燃气混合物可以通过在预燃室中直接添加适量的燃气而获得。预燃室的形状取决于实际的点火方法。具有或不具有电热塞的引燃燃料点火可以提供比传统的火花预燃室点火系统更高的点火能量。这些要求通常是快速的且可重复地混合被引入到预燃室中的基本空气-燃气燃料混合物和要喷射的引燃燃料。尽管已知有许多预燃室布置，但它们不能同时满足上述要求。气体燃料和空气的混合物的点燃产生了被引入主燃烧室中的燃烧燃料的前部。预燃室组件经受高温，尤其是在采用涡轮增压器且发动机以高功率密度水平运行的情况下。特别地，一些最高温度发生在内燃发动机的运行期间。因此，预燃室的使用寿命是内燃发动机的寿命的关键因素。例如如在DE1020140116911中所公开的，预燃室可以至少部分地布置在气缸盖中的开口中，其中提供了基本上包围预燃室系统的冷却腔，使得冷却流体可以与预燃室的外表面接触。另外，预燃室可以具有孔，这些孔与冷却腔流体接触，例如如在US201767356中所公开的。然而，当要移除或更换预燃室时，首先必须移除冷却流体，并且必须确保冷却腔相对于气缸容积是封闭的。必须施加密封件，这使得预燃室的组装变得复杂。US5,293,851公开了一种用于包括预燃室的燃气发动机的燃烧系统。预燃室通过简单的管道连接到主燃烧室。该管道不是流动优化的，并且包括到预燃室的尖锐边缘，这导致短的寿命周期和供给到气缸中的燃气-空气混合物的不良分布，尤其是在大型发动机的情况下，例如船用发动机。在EP2975237中公开了流动优化的预燃室，该预燃室被设计成具有软边缘。在DE19703309中公开了由两个部件制造的预燃室。预燃室对称地构造，使得穿过管道的任何流动将导致涡流，而不只是导致限定的翻滚流动运动。WO2009/109694公开了一种奥托循环的预燃室装置，该预燃室装置包括若干开口，用于将点燃的燃气-空气混合物对称地分布在气缸燃烧室中。由于高温破坏了开口之间的小的金属桥，这种预燃室易于频繁更换包括开口的部分。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是避免现有技术的缺点，并创造一种预燃室和一种气缸装置，其中，预燃室可以相对于气缸装置最佳地布置，并且其中，提供了最佳的寿命。该目的通过用于点燃燃气-空气混合物的用于内燃发动机的气缸的预燃室来实现，该预燃室包括用于点燃燃气-空气混合物的点火室和用于将点火室与气缸的主燃烧室连接的管道。优选地，存在正好一个管道。该预燃室包括具有集成的、并且优选自给自足的冷却组件的壳体。“自给自足”是指冷却独立于气缸。因此，如果将预燃室从气缸移除或者没有完全组装到气缸，冷却仍然是可能的。例如，可以在冷却组件和冷却流体源以及冷却流体空腔之间直接建立流体连接，而在冷却流体和气缸的部分之间没有任何接触。优选地，冷却组件相对于气缸是封闭的。在优选实施方式中，壳体包括至少一个冷却通道。优选地，通道的直径是局部壁厚的0.2至0.8倍。水或油可以用作冷却流体。多个冷却通道可布置在壳体中。冷却通道适于冷却流体的通过，尤其是冷却液体，例如水。至少一个冷却通道具有用于与冷却流体源流体连接的入口和用于与冷却流体槽流体连接的出口。冷却流体源和冷却流体槽可由相同的冷却流体贮存器建立。优选地，预燃室包括正好一个冷却流体入口和正好一个冷却流体出口。预燃室的包括管道的部分通常被称为预燃室的下部分。当预燃室组装好时，预燃室的下部分定位在气缸的盖中或衬套中。指向远离下部分的部分被称为预燃室的上部分。通常，上部分的至少一部分从气缸盖或衬套突出。优选地，冷却流体入口和冷却流体出口布置在预燃室的上部分中，该上部分指向远离预燃室的布置有管道的部分。优选地，冷却流体入口和冷却流体出口布置在两部分式预燃室的上部分中。该至少一个冷却通道可以仅布置在两部分式预燃室的上部分中。优选地，冷却通道布置在两部分式预燃室的上部分和下部分中。因此，冷却流体可以直接供应到预燃室而不流动穿过气缸的任何部分或沿着气缸的任何部分流动。该预燃室，特别是至少该预燃室的下部分，可以通过3D打印工艺或粉末冶金工艺形成。该预燃室可以由镍基材料制成，例如KFS99或NiCr50。在有利的实施例中，预燃室的壳体包括内壳体和用于保持冷却流体靠近内壳体的外壳。外壳优选地由金属板制成。外壳可由耐腐蚀合金、Co-Cr合金或Ni-Cr合金制成，例如Nimonic80A或NICR50。所用的材料可以是EP227572B1中公开的合金。冷却通道可以位于内壳体和外壳之间。例如，管可以布置在内壳体和外壳之间的空间中。或者，壳体和外壳之间的空间可以被冷却剂穿过。本专利技术的目的还通过一种气缸装置来实现，该气缸装置包括燃烧气缸和如上所述的预燃室。优选地，该气缸装置可以用于大型船用发动机。根据本专利技术的大型船用发动机是一种内燃发动机，该内燃发动机的气缸具有至少为100mm的内径，优选为200mm。发动机优选地是二冲程十字头发动机。发动机可以是柴油发动机或双燃料发动机。本专利技术的目的还通过一种气缸装置来实现，该气缸装置优选地如上所述，优选地用于大型船用发动机，该气缸装置包括燃烧气缸和用于点燃燃气-空气混合物的预燃室。根据本专利技术，在预燃室(优选地为预燃室的下部分)和燃烧气缸(优选地为燃烧气缸的盖和/或衬套)之间存在连接，该连接允许预燃室和燃烧气缸之间的直接热量传递。因此，热量可以从预燃室的壳体和/或外壳直接传递到气缸的盖和/或衬套。另外，热量可以通过集成的冷却系统被引导离开预燃室。气缸可包括冷却系统，例如布置在衬套和/或盖中的冷却通道，该冷却通道促进热量的去除。优选地，在预燃室和燃烧气缸之间存在压配合连接。优选地，在预燃室和燃烧气缸之间的接触面主要形成为圆形气缸，其中半径和长度之间的比率为0.5至2，特别地是1。因此，接触面具有足够大的区域以提供适当的热量传递。至少预燃室的下部分和气缸的衬套和/或盖包括金属或由金属制成。因此，热量可以被传递到接触区域以及离开接触区域，尤其是如果存在热量梯度。例如在气缸的冷却系统中，可以通过冷却剂提供促进从预燃室到气缸的热量传递的热量梯度。在气缸装置的有利实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于点燃燃气-空气混合物的、用于内燃发动机的气缸(20)的预燃室(9)，所述预燃室(9)包括：用于点燃所述燃气-空气混合物的点火室(12)以及用于将所述点火室(12)与所述气缸(20)的主燃烧室(21)连接的管道(4)，/n其特征在于，所述预燃室(12)包括壳体(11)，所述壳体(11)具有集成的、并且优选为自给自足的冷却组件(28)。/n

【技术特征摘要】
20180904 EP 18192359.01.一种用于点燃燃气-空气混合物的、用于内燃发动机的气缸(20)的预燃室(9)，所述预燃室(9)包括：用于点燃所述燃气-空气混合物的点火室(12)以及用于将所述点火室(12)与所述气缸(20)的主燃烧室(21)连接的管道(4)，
其特征在于，所述预燃室(12)包括壳体(11)，所述壳体(11)具有集成的、并且优选为自给自足的冷却组件(28)。


2.根据权利要求1所述的预燃室(9)，其中，所述壳体包括至少一个冷却通道(22)，所述冷却通道具有优选为一个冷却通道入口(31)以及优选为一个冷却通道出口(32)，其中所述冷却通道入口(31)和所述冷却通道出口(32)特别地布置在所述预燃室(9)的上部分(2)中。


3.根据权利要求1或2所述的预燃室(9)，其中，所述壳体(11)包括内壳体(23)和外壳(24)，所述外壳(24)优选地由金属板制成，用于保持冷却流体靠近内壳体(23)。


4.一种气缸装置(30)，所述气缸装置(30)包括燃烧气缸(20)和根据前述权利要求中任一项所述的预燃室(9)。


5.一种气缸装置(30)，优选地为根据权利要求4所述的气缸装置，所述气缸装置(30)包括燃烧气缸(20)和用于点燃燃气-空气混合物的预燃室(9)，
其特征在于，在所述预燃室(9)和所述燃烧气缸(20)之间存在连接，优选地在所述预燃室(9)的下部分(1)和所述燃烧气缸(20)的盖(17)和/或衬套(18)之间存在连接，这允许直接热量传递，所述连接优选地为压配合连接。


6.根据权利要求4或5所述的气缸装置(30)，其中，所述预燃室(9)包括具有点火室纵向轴线(3)的、用于点燃所述燃气-空气混合物的点火室(12)和用于将所述点火室(12)与所述气缸(20)的主燃烧室(21)相连接的管道(4)，其中，所述管道(4)包括第一管道部分(13)，所述第一管道部分(13)具有通向所述点火室(12)的所述管道(4)的入口开口(6)，所述第一管道部分(13)具有第一纵向轴线(5)，并且
其中，所述点火室纵向轴线(3)具有相对于所述第一纵向轴线(5)的倾斜度，
并且所述入口开口(6)偏心地布置，使得在点火室(12)中能够形成翻滚流动运动，
其中，所述管道(4)包括优选地正好一个出口开口(7)，所述出口开口布置成使得能够形成燃气-空气混合物束，并且其中，所述管道(4)包括第二管道部分(19)，所述第二管道部分包括第二纵向轴线(14)，所述第二纵向轴线相对于所述第一纵向轴线(5)和所述点火室纵向轴线(3)倾斜。


7.一种气缸装置(30)，优选地为根据权利要求4至6中任一项所述的气缸装置，所述气缸装置(30)包括燃烧气缸和用于点燃燃气-空气混合物的正好一个预燃室(9)，
所述预燃室(9)包括具有点火室纵向轴线(3)的、用于点燃所述燃气-空气混合物的点火室(12)，以及
用于将所述点火室(2)与所述燃烧气缸的主燃烧室相连接的管道(4)，
其中，所述管道(4)包括第一管道部分(13)，所述第一管道部分具有通向所述点火室(12)的所述管道(4)的入口开口(6)，所述第一管道部分(13)具有第一纵向轴线(5)，并且
其中，所述点火室纵向轴线(3)具有相对于所述第一纵向轴线(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·伊姆哈斯里，M·奥特，安德里亚斯·卡雷利，A·汉夫林，K·拉斯，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH