[发明专利]气缸装置以及相关方法

说明书

本发明涉及预燃室底部部分、预燃室、气缸装置、用于混合气体和空气并且点燃预燃室中的气体‑空气混合物的方法以及用于更换预燃室的方法。一种内燃机的气缸的预燃室的预燃室底部部分(1)包括具有竖直轴(3)的点火室下部(2)和用于将点火室下部(2)与主燃烧室连接的管道(4)，管道(4)包括至少一个管道纵轴(5)。管道(4)的进口(6)被形成为使得竖直轴(3)相对于管道纵轴(5)具有倾斜角(A)，并且进口(6)偏心布置以使得能在点火室中形成滚流运动。管道(4)包括至少一个出口(7)，出口(7)被布置成使得气体‑空气混合物束能形成为相对于竖直轴(3)不对称地分布。进口(6)处的边缘(8)被设计为圆滑边缘。

技术领域

本发明涉及预燃室底部部分、预燃室、气缸装置、用于混合气体和空气并且点燃预燃室中的所述气体-空气混合物的方法以及用于更换预燃室的方法。

背景技术

预燃室尤其用于所谓的稀薄燃烧发动机，在稀薄燃烧发动机中需要强大的点火源。在这种情况下，使用预燃室来提供用于点燃主燃烧室中的稀薄气体混合物的高能量。在预燃室中，通过喷射适当的燃料(所述燃料在过量空气中反应并且在超过特定压力和温度条件下进行自燃)或者通过电热塞或火花塞与通过在预燃室中直接添加正确量的气体而可得到的本地理想配比的空气-气体混合物的结合，可点燃来自主燃烧室的稀薄基本空气-气体混合物。预燃室的形状取决于实际点火方法。带或不带电热塞的引燃燃料点火可提供比传统火花预燃室点火系统高的点火能量。这要求通常将引入预燃室的基本空气-气体燃料混合物与待喷射引燃燃料的混合物快速且可重复的混合。尽管多种预燃室布置是已知的，但它们不能够同时满足上述要求。

US 5,293,851公开了一种包括预燃室的气体发动机的燃烧系统。预燃室通过简单的管道连接到主燃烧室。管道没有在流动方面进行优化并且包括通向预燃室的陡边，这造成寿命短并导致正供应到气缸中的气体-空气混合物的分布差，尤其是在诸如轮船发动机的大型发动机的情况下。

在DE 197 03 309中，公开了由两个部分制成的预燃室。预燃室是对称构成的，使得经过管道的流动将导致比有限的滚流运动更多的涡流。

WO 2009/109694公开了用于奥拓循环的预燃室布置，该预燃室布置包括用于将被点燃的气体-空气混合物对称分布在气缸燃烧室中的数个开口。这种预燃室往往会由于使开口之间的小金属桥受损的高温而频繁更换包括开口的部件。

发明内容

因此，本发明的目的是避免现有技术的缺陷并且形成预燃室底部部分、预燃室、气缸装置、用于混合气体和空气并且点燃气体-空气混合物的方法以及用于更换预燃室底部部分的方法，所述预燃室底部部分具有进入主燃烧室中的气体-空气混合物的优化入口和优化寿命。

该目的是通过用于内燃机的气缸的预燃室的预燃室底部部分来实现的，该预燃室底部部分包括具有竖直轴的点火室下部，用于点燃气体-空气混合物。预燃室底部部分包括管道，用于将点火室下部与气缸的主燃烧室连接。管道包括至少一个管道纵轴，并且通向点火室下部的管道的进口被形成为使得竖直轴相对于管道纵轴具有倾斜角。进口被偏心布置以使得在点火室中能形成滚流运动。管道包括至少一个出口(优选地，确切地说是一个出口)，出口被布置成使得气体-空气混合物束能形成为相对于竖直轴不对称地分布。进口处的边缘被设计为圆滑边缘。

这种预燃室底部部分造成气体和空气的优化分布，因此，造成预燃室中和气缸的主燃烧室中的优化点火。此外，预燃室底部部分的寿命延长。

管道纵轴可被布置成相对于竖直轴成大致0.1°至80°的角度，优选地相对于竖直轴成10°至45°的角度，最优选地相对于所述竖直轴成16°至30°的角度。

这种管道造成点火室中的气体-空气混合物的最佳不对称分布和优化滚流运动。

被点燃的气体-空气混合物束可从所述出口被引入所述主燃烧室，仅仅在径向环绕所述竖直轴最大成180°且与竖直轴轴向成90°的球心角体内。