一种用于内燃机的预燃室点火装置，包括可与内燃机的气缸盖相关联的装置主体，用于通过至少一个连接孔与气缸盖的燃烧室连通；微波点火设备，用于产生微波以使空气/燃料混合物在形成于所述装置主体内的预燃室中点火，其中，所述装置本体包括上游部分和中空下游部分或头部，上游部分构造成允许容纳和固定所述微波点火设备，中空下游或头部界定所述预燃室，可与燃烧室流体连通地相关联，下游部分设有所述至少一个连接孔。中空下游部分包括用于放大预燃室中的燃烧的装置，例如与微波点火设备相对的反射壁，该反射壁被成形为接收和集中由所述微波点火设备产生的微波和/或用于包含在预燃室内的混合物的谐振谐振腔。室内的混合物的谐振谐振腔。室内的混合物的谐振谐振腔。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的预燃室点火系统和过程
[0001]本专利技术涉及一种用于内燃机的预燃室点火装置和方法以及相关的内燃机。
技术介绍
[0002]在内燃机领域中，预燃室点火现在是众所周知的并且代表了在最近投产或目前由各种制造商开发的新发动机上采用的大有前途的技术。
[0003]被动预燃室是实现该技术最简单的方式，其主要优点在于提高了燃烧室内的燃烧速度，这有助于防止爆震现象。这意味着可以采用相对于已知解决方案更高的压缩比，从而提高整体发动机效率。
[0004]然而，被动预燃室通常遭受较高的热损失，这在低发动机负载下可能特别显着；此外，被动预燃室技术在低发动机负载条件下遭受较差的冷启动能力以及运行不稳定。
[0005]此外，已知稀薄和超稀薄燃烧可以显著提高内燃机的效率。实施稀薄和超稀薄燃烧的主要限制是空气/燃料混合物的点火质量差。高效发动机可能需要在当前火花点火系统不足的条件下点燃混合物的能力。人们早就知道，在某些发动机运行条件下，用过量空气(稀薄燃烧)稀释燃料
‑
空气混合物或使废气(通过废气再循环(EGR)阀)再循环提高了发动机燃烧效率并减少排放。也有充分的证据表明，进一步稀释最终会导致燃烧不稳定，以至于循环到循环的燃烧变化使发动机运行极其不稳定。
[0006]通过添加预燃室，可以燃烧经由多个小孔口连接到主燃室的一小部分混合物。该预燃室燃烧的高能产物然后通过所述孔口被传送到主燃室，以点燃包含在主燃室中的空气
‑
燃料负载。
[0007]然而，由于预燃室所含混合物的高度稀释，预燃室还存在可燃性差的问题；因此，已知使用带有附加汽油直喷(GDI)喷射器的主动系统通过将燃料直接喷射到预燃室中来调节预燃室中的化学计量比：然而，以这种方式，点火装置的总成本会增加。
[0008]预燃室点火的其他缺点包括当发动机和预燃室是冷的时可燃性差，即使使用主动系统，其也会由于液体燃料喷射而在预燃室壁上形成燃料膜而受到影响。通常，使用双点火系统来克服这个问题，包括燃烧室中的标准火花塞和放置在预燃室中的附加火花塞。
[0009]最后，即使使用主动布局，由于缺乏(或稀缺)氧气，通过废气再循环(EGR)进行的高混合物稀释对使用传统火花塞的预燃室中的点火是不利的。
[0010]为了克服这个问题，已知在预燃室内使用非常复杂的空气
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燃料混合物喷射器，其配备有额外的电动空气压缩机；然而，这涉及高成本和总压力限制。
技术实现思路
[0011]因此，需要解决参考现有技术提到的缺点和限制。
[0012]根据权利要求1所述的预燃室点火装置和根据权利要求20所述的预燃室点火方法满足了这一需求。
附图说明
[0013]本专利技术的进一步特征和优点将从以下本专利技术优选的、非限制性实施例的详细描述中变得更加明显，其中：
[0014]图1是包括根据本专利技术实施例的预燃室点火装置的内燃机的截面图；
[0015]图2是根据本专利技术第二实施例的预燃室点火装置的立体图；
[0016]图3是图2中预燃室点火装置从图2中箭头III方向看的仰视图；
[0017]图4是根据本专利技术的被动预燃室点火装置的截面图；
[0018]图5至图8是图4所示被动预燃室点火装置的变型实施例的截面图；
[0019]图9是根据本专利技术的主动预燃室点火装置的截面图；
[0020]图10至图13是图9所示的主动预燃室点火装置的变型实施例的截面图；
[0021]图14是根据本专利技术的设置有燃料系统和预燃室点火装置的发动机的示意图。
具体实施方式
[0022]如上所述，高度稀释或“稀薄”空气/燃料混合物的可燃性的缺乏，以及具有高压缩比的内燃机对爆震的易感性的增加，表明了使用标准内燃机解决方案的障碍。
[0023]正如我们将看到的，预燃室和微波或微波辅助等离子体点火系统是在稀薄或超稀薄燃烧中扩展操作区的潜在工具。
[0024]特别地，本专利技术考虑了两种可能的宏观解决方案：
[0025]‑
使用增强型被动预燃室，带有增强型微波点火系统且无燃料喷射器，
[0026]‑
相对于现有技术的最先进解决方案，使用主动预燃室系统，带有增强型微波点火系统和简化的燃料喷射器。
[0027]参考上述附图，根据本专利技术的用于内燃机的预燃室点火装置的总体示意图统一用4表示。
[0028]预燃室点火装置4包括装置主体8，该装置主体8可与内燃机16的气缸盖12相关联，以便通过至少一个连接孔24与所述气缸盖12的燃烧室20流体连通。
[0029]预燃室点火装置4还包括微波点火设备28，其具有天线32，该天线32构造为产生微波，该微波适于在所述装置主体8内形成的预燃室36中点燃空气/燃料混合物。
[0030]优选地，装置主体8具有沿主要延伸轴线Y
‑
Y延伸的圆柱形构造；优选地，装置主体8相对于所述主要延伸轴线Y
‑
Y是轴对称的。
[0031]装置主体8包括上游部分40和中空下游或头部44，上游部分40构造成允许容纳和附接所述微波点火设备28，中空下游或头部44界定所述预燃室36，其可关联为与所述内燃机16的所述气缸盖12的燃烧室20流体连通。为此，下游或头部44设置有所述至少一个连接孔24。
[0032]优选地，当活塞位于上止点时，预燃室36的体积小于所述气缸盖12的燃烧室20的体积的2％：以这种方式，燃烧火焰的传播可以得到充分的支持。
[0033]装置主体8的下游或头部44终止于圆柱形鼻状部，其曲率半径优选不小于所述下游部分44的直径D的10％。
[0034]优选地，装置主体8的下游或头部44具有多个连接孔24，连接孔24沿圆周C布置，圆周C的直径不大于其下游部分44的直径D的60％。
[0035]根据一个可能的实施例，装置主体8的下游部分44包括4至8个连接孔24；由于这一特征，可以将出现气穴现象的风险降至最低，并且可以更好地分布等离子体流。
[0036]优选地，所述连接孔24的直径为0.9毫米至1.3毫米：连接孔24直径的这些值被优化以防止燃烧的火焰熄灭；在不增加热损失的情况下，孔口直径及其数量的优化对于改善火焰传播是重要的。
[0037]优选地，比率L/D小于或等于0.4，其中“L”是下游部分44的长度，“D”是所述下游部分44的直径。
[0038]由于这些尺寸安排，可以将气穴现象降至最少。
[0039]优选地，界定预燃室36的下游部分44的长度L等于燃料谐振频率fr(GHz)或其整数倍(并且根据内燃机中使用的燃料而变化)。
[0040]有利地，中空下游或头部44包括用于放大预燃室燃烧36的装置48。放大装置48可以包括反射壁52，反射壁52与微波点火设备28相对并且成形为接收和集中由所述微波点火设备产生的微波，和/或可以包括用于容纳在预燃室36中的混合物的谐振腔56。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，包括：
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装置主体(8)，所述装置主体与内燃机(16)的气缸盖(12)相关联，以便通过至少一个连接孔(24)与所述气缸盖(12)的燃烧室(20)流体连通，
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配备有天线(32)的微波点火设备(28)，所述天线(32)被构造为产生适于点燃所述外壳(8)内的预燃室(36)中的空气/燃料混合物的微波，
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其中，所述装置主体(8)包括构造成允许容纳和固定所述微波点火设备(28)的上游部分(40)和界定所述预燃室(36)的中空下游部分或头部(44)，所述中空下游部分或头部(44)可与发动机(16)的所述气缸盖(12)的燃烧室(20)流体连通地相关联，所述下游部分(44)设有所述至少一个连接孔(24)，
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其中，中空下游部分(44)包括用于放大(48)预燃室(36)中的燃烧的装置，例如反射壁(52)，其与微波点火设备(28)相对并且被成形为接收和集中由所述微波点火设备(28)产生的微波和/或用于包含在预燃室(36)中的混合物的谐振腔(56)。2.根据权利要求1所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述反射壁(52)朝向所述微波点火设备(28)是凹形的。3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述反射壁(52)与多个连接孔(24)相邻，所述连接孔形成在所述装置主体(8)的下游部分(44)上，以使所述预燃室(36)与所述发动机(16)的气缸盖(12)流体连通。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，包括等离子体点火设备(60)，所述等离子体点火设备(60)在所述预燃室(36)内设有相关的电极(64)。5.根据权利要求4所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述等离子体点火设备(60)与所述微波点火设备(28)集成。6.根据权利要求4或5所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述等离子体点火设备(60)和/或所述微波点火设备(28)集成到所述装置主体(8)中。7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述微波点火设备(28)具有平面天线(68)。8.根据权利要求4至6中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述微波点火设备(28)具有与所述等离子体点火设备(60)的电极(64)重合的天线(68)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，当活塞处于上止点时，所述预燃室(36)的体积小于所述气缸盖(12)的燃烧室(20)的体积的2％。10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述装置主体(8)的下游部分(44)终止于圆柱形鼻状部，所述圆柱形鼻状部的曲率半径不小于所述下游部分(44)的直径(D)的10％。11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于内燃机(16)的预燃室点火装置(4)，其中，所述装置主体(8)的下游部分(...
【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：马瑞利欧洲公司，
类型：发明
国别省市：
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