[發(fā)明專利]用于燃氣發(fā)動機的點火裝置和燃氣發(fā)動機及其運行方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010129287.X
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN101907028A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·多姆伯格;A·格拉布邁耶;M·塔謝克;I·威爾克
• 申請（專利權(quán)）人: 曼柴油機歐洲股份公司
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30;F02D41/04;F02B43/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于燃氣發(fā)動機的點火裝置，還涉及一種配備了這種點火裝置的燃氣發(fā)動機，還涉及一種運行此燃氣發(fā)動機的方法。

背景技術(shù)

燃氣發(fā)動機是內(nèi)燃機，其使用例如天然氣、液化器、木煤氣、生物氣、垃圾填埋氣體、瓦斯或氫氣作為燃料，來代替液體燃料。燃氣發(fā)動機例如應(yīng)用在靜止運行的設(shè)備中，用來實現(xiàn)熱力耦合或作為船舶驅(qū)動。

迄今燃氣發(fā)動機的點火方法可在保持低排放的同時以較高的效率和較高的功率來運行燃氣發(fā)動機。此點火方法也已知為PGI(PerformanceGas?Injection)點火方法，其基礎(chǔ)是，燃燒氣體混合氣或點火氣體在高壓下注入燃氣發(fā)動機的氣缸的預(yù)燃室中，其中點火氣體例如在預(yù)燃室的熾熱表面(例如熾熱塞)上引燃。在點火氣體燃燒時，點火氣體會膨脹，并通過朝向氣缸主燃燒室的連接孔使裝在該處的燃燒氣體混合氣點火。

目前的PGI點火方法應(yīng)用了恒定的供氣壓力，用于點火氣體的噴入，其中只在點火氣體噴射的持續(xù)時間內(nèi)調(diào)節(jié)點火氣體量。產(chǎn)生的問題是，燃氣發(fā)動機的運行范圍因此非常窄，因為點火時刻不能令人滿意地與不同的運行狀態(tài)相適應(yīng)(例如提前)。其原因是，在較大壓差范圍內(nèi)的噴射是以壓縮曲線進行的，噴射時刻的細微變動對預(yù)燃室中的時間上的混合物形成也會產(chǎn)生巨大的影響。

因此，在點火時刻提前的情況下，未調(diào)節(jié)的噴射范圍(即點火氣體壓力和噴射持續(xù)時間都是恒定的)可能非常快地在預(yù)燃室中導(dǎo)致暫時Lambda(過量空氣系數(shù))小于1(Lambda＜＜1)。由此，預(yù)燃室中的反應(yīng)非常緩慢，其中只要由于預(yù)燃室中的初步反應(yīng)很微弱，從而延遲了主燃燒室中的燃燒，那么不是所有的點火氣體都在預(yù)燃室中氧化，因此剩余的部分會留在預(yù)燃室中。

此外，在Lambda小于1(Lambda＜＜1)時，在預(yù)燃室中的反應(yīng)或火焰前鋒也可以通過極端的增壓層(在例如熾熱塞或熾熱表面的范圍內(nèi)過油)來熄滅。未燃燒的燃燒氣體成份在相應(yīng)濃度時在下一次壓縮沖程中可能會導(dǎo)致提前點火，并因此導(dǎo)致主燃燒室中的燃燒中斷。在噴射條件不變的情況下，這樣的點火中斷通常是“自立的(selbsterhaltend)”，即預(yù)燃室不能再有序地點火。這樣的狀況可能會導(dǎo)致整個燃氣發(fā)動機的關(guān)機或故障，并可能導(dǎo)致發(fā)動機的損壞。

因此，由于目前的PGI點火方法在改變點火時刻的情況下容易導(dǎo)致點火中斷，所以它是有局限的。但可變化的點火時刻、尤其是將點火時刻提前對改善燃氣發(fā)動機的效率是很重要的，因為由此可以使燃燒重心繼續(xù)往上死點(OT)的方向上移動。

由DE?102?17?996?A1已知一種燃氣發(fā)動機，其中可燃氣體-空氣-混合物的燃燒是在燃氣發(fā)動機的氣缸的預(yù)燃室中的預(yù)熱棒的熾熱表面上進行的。

在DE?196?21?297?C1中描述了燃氣發(fā)動機的點火油噴射裝置的開環(huán)控制/閉環(huán)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種用于燃氣發(fā)動機的點火裝置，點火時刻借助它可在更大的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化，尤其以更大的程度相對于OT提前。此外，本發(fā)明的目的還在于，提供一種配備了這種點火裝置的燃氣發(fā)動機，以及提供一種運行此燃氣發(fā)動機的方法。

上述目的通過按權(quán)利要求1所述的點火裝置、按權(quán)利要求8所述的燃氣發(fā)動機、按權(quán)利要求10所述的方法得以實現(xiàn)。在各自的從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的改進方案。

按本發(fā)明的第一角度，提供一種用于燃氣發(fā)動機的點火裝置，其中點火裝置包含：噴射裝置，用來把以燃燒氣體混合物為基礎(chǔ)的點火氣體射束噴入燃氣發(fā)動機的氣缸的預(yù)燃室中；點火氣體射束-控制裝置，用來釋放和阻斷朝噴射裝置的氣體輸送；壓力控制系統(tǒng)，用來控制用于噴射裝置的燃燒氣體混合物的氣體壓力。按本發(fā)明，所述壓力控制系統(tǒng)設(shè)置用于根據(jù)燃氣發(fā)動機的發(fā)動機負載和根據(jù)燃氣發(fā)動機的氣缸的點火時刻來調(diào)整氣體壓力。

借助按本發(fā)明構(gòu)成的點火裝置，可明顯擴大燃氣發(fā)動機的運行范圍，因此點火時刻也是可以變化的(尤其也可以提前)，并因此可實現(xiàn)更高的效率。

這尤其通過以下方式得以實現(xiàn)，即按本發(fā)明的壓力控制系統(tǒng)根據(jù)燃氣發(fā)動機的發(fā)動機負載和根據(jù)點火時刻來控制點火氣體的氣體壓力。因此，一方面可按照發(fā)動機負載來給點火氣體提供足夠的氣體壓力，另一方面可平衡由于點火時刻變動而產(chǎn)生的氣體壓力誤差(點火氣體的氣體壓力太高或太低)。

因此，例如在點火時刻被提前的情況下，能可靠地排除點火氣體的燃氣過量(例如暫時的Lambda太小)。換句話說，點火裝置把Lambda保持在可靠或最佳的范圍內(nèi)(例如提前點火)，因此安全地避免燃燒中斷。因此，能避免燃氣發(fā)動機的關(guān)閉或停止，并能可靠地避免可能的發(fā)動機損壞。