用于点燃以气体运行的内燃机的气体混合物的点火装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于点燃以气体运行的内燃机的气体混合物的点火装置，其用于点燃在借助气体运行的内燃机的主燃烧室(11)中的气体混合物，其中，点火装置(1)具有壳体(2)，其带有构造成预燃室(4)的内部凹部(3)与提供点火火花的、用于点燃在预燃室(4)中的气体混合物的装置(6)，并且壳体(2)具有用于点火火焰从预燃室(4)穿透到主燃烧室(11)中的溢流孔(10)以用于点燃在主燃烧室(11)中的气体混合物，并且内部凹部(3)具有朝溢流孔(10)的方向上在截面方面加宽的区域(8)。
【专利说明】用于点燃以气体运行的内燃机的气体混合物的点火装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于点燃在借助气体运行的内燃机的主燃烧室中的气体混合物的点火装置，其中，点火装置具有壳体，其带有构造成预燃室的内部凹部与提供点火火花的、用于点燃在预燃室中的气体混合物的装置，并且壳体具有用于点火火焰(Zilndfackel)从预燃室穿透到主燃烧室中的溢流孔以用于点燃在主燃烧室中的气体混合物。
【背景技术】
[0002]为了降低有害物质排放，燃气马达通常作为贫燃马达(Magermotor)利用很高的过量空气来运行，从而为了可靠地点燃贫的混合物而使得这种马达需要引火(Initialzilndung)，其扩散到主燃烧室中，亦即如此进行，即在气体混合物在主燃烧室中开始点燃之前，引火并未熄灭。
[0003]为了可靠地点燃和提供引火,燃气马达可具有用作点火放大器(ZUndverstjirker)的预燃室，并且引火从预燃室扩散到主燃烧室中。在此，预燃室在吸气行程期间利用设置成用于燃烧的气体来冲刷，并且在主燃烧室中的压缩行程的情况下将燃烧用空气冲刷到预燃室中，并且在此与气体一起被压缩，从而使得可燃的混合物出现在预燃室中。在预燃室中存在布置成提供点火火花的装置，点火火花然后最终在预燃室中引起气体混合物的燃烧。在预燃室中扩散的焰锋通过溢流孔从预燃室朝主燃烧室的方向上离开且在此点燃贫式混合物(Magergemisch)以便在主燃烧室中引起燃烧。
[0004]借助文献DE 10 2007 015 036 Al已经已知用于气体混合物的激光点火系统。其具有预燃室，在该预燃室中，可燃的气体混合物借助激光光束点燃，激光光束辐射到加热到所需要的点火温度上的吸收体上(AbsorberkSrper)。在此,在预燃室中发生点火,并且焰锋朝前部的预燃室(其具有小于本来的预燃室的直径的直径)的方向上扩散。
[0005]溢流孔以前部的预燃室为起点朝主燃烧室的方向上伸延，并且焰锋可通过该溢流孔朝在主燃烧室中的可燃的混合物的方向上扩散，以便在此引起主室燃烧的点燃。
[0006]自该申请起还已经已知类似的点火装置。已经显示出预燃室经受很高的热和机械的负载，因为溢流孔伸延通过的壳体壁在扫气过程期间利用燃气来冷却，而在主燃烧室中的压缩行程的情况下和尤其在预燃室中的引火期间出现壁的明显的温度上升。
[0007]因此，点火装置的壳体壁不仅在温度方面而且在交替的压应力和拉应力方面经受交变负荷，且因此经受极大的交变应力。还已经显示出:由于引火的在超音速范围中扩散的焰锋，在焰锋穿过溢流孔时出现节流效应。
[0008]由于焰锋的很高的流速，溢流孔的有效直径变小，因为在穿过溢流孔期间出现点火火焰截面的收缩。作为腐蚀、氧化和侵蚀的结果，该效应导致预燃室在溢流孔的区域中的损耗，从而使得由此利用气体运行的内燃机的维护花费上升。
【发明内容】
[0009]基于此，本发明的目的在于排除所描述的缺点、如此改进点火装置，S卩，一方面实现在主燃烧室中的气体混合物的高效和可靠的点火，并且另一方面可减少点火装置的损耗且可因此减少由此引起的维护花费。
[0010]为了解决该目的，本发明具有在权利要求1中说明的特征，本发明的有利的设计方案在其他的权利要求中进行了说明。
[0011]本发明提供了一种用于点燃在借助气体运行的内燃机的主燃烧室中的气体混合物的点火装置，其中，点火装置具有壳体，其带有构造成预燃室的内部凹部与提供点火火花的、用于点燃在预燃室中的气体混合物的装置，并且壳体具有用于点火火焰从预燃室穿透到主燃烧室中的溢流孔以用于点燃在主燃烧室中的气体混合物，其中，内部凹部具有朝溢流孔的方向上在截面方面加宽的区域。
[0012]因此，本发明提供有点火放大器，其具有预燃室，该预燃室带有用于引火的火焰从预燃室穿透到主燃烧室中的溢流孔，其中，溢流孔位于预燃室的区域中，该区域具有大于预燃室的前置区段的截面面积，引火的火焰在其路径上朝溢流孔的方向上通过该区域。
[0013]由于在截面方面加宽的区域，点火火焰的火焰的在朝主燃烧室的方向上穿过溢流孔时的速度虽然降低，但并未降低到如此程度，即不再发生在主燃烧室中的气体混合物的可靠的点燃。但速度的降低具有很大优点:在溢流孔的相同的开口直径的情况下，相比于已知的点火放大器的有效的截面面积，溢流孔的用于点火火焰的穿透的有效的截面面积更大。由此减少影响点火火焰的节流效应，并且在溢流孔的区域中出现预燃室的机械和热负载的降低，从而该预燃室与已知的点火装置的预燃室相比具有明显延长的使用寿命。
[0014]加宽引起在溢流孔之间的孔间距增加，并且由此增加在预燃室的内部凹部中的溢流孔的进入孔之间的连接部(Steg)的宽度。在壳体在溢流孔的区域中的外围在其他情况下保持不变的情况下，与已知的点火装置的壳体的外围相比，变大的连接部宽度又引起更好地引开通过点火火焰和在主燃烧室中的燃烧产生的热。
[0015]由此可在壳体处在溢流孔的区域中有效地应对形成裂纹的风险。这种裂纹在壳体的外围变大的情况下由于由热引起的应力的不允许的上升而产生，此外，外围的变大导致点火火焰在穿过壳体时的路程的延长且由此导致热损耗的提高，这将又在主燃烧室中的点火可靠性方面导致不利。
[0016]根据本发明的一种改进方案设置成加宽的区域具有以柱状区段为起点的锥状加宽的、带有底部的内部凹部，在该底部之上布置有很大程度上沿径向向外延伸的多个孔，其穿过壳体的外壁。
[0017]因此，加宽部可以很大程度上柱状的区段为起点构造成截锥状，从而使得溢流孔布置成处在截锥的基部的区域中。
[0018]类似地，该区域可具有以柱状区段为起点的内部凹部，其外轮廓构造成球形帽状，在其球形帽状外面处布置有很大程度上沿径向向外延伸的孔，该孔穿过壳体的外壁。在这种实施方式中，很大程度上柱状的区段与球形帽状的内部凹部一起形成类似于倒转的菌形部(Pilz)的结构，该菌形部(Pilz)以柱状区段为起点具有朝溢流孔在截面方面加宽的区域。
[0019]根据本发明的一种改进方案设置成构造成溢流孔的孔以不同于相对于柱状区段的纵向中轴线成直角的角度来布置。在此，溢流孔的取向优选如此选择，即，点火火焰在通过溢流孔时经历朝布置在主燃烧室中的活塞的向下运动的方向上的脉冲。由此将点火火焰朝在主燃烧室中的即使在贫式运行中也可燃的气体混合物的方向上导引。
[0020]根据本发明的一种改进方案还设置成加宽的区域具有这样的内径，其相应于柱状区段的内径的大约I至1.5倍，优选大约1.1至1.4倍，优选大约1.2至1.3倍。
[0021]由此，相比于在已知的点火装置的溢流孔之间的连接部宽度，可取决于具有加宽的区域的壳体区域的外径将壳体壁在溢流孔之间的连接部宽度提高到直至3倍的值。由此可明显改善通过连接部的热传导，并且与在已知的点火装置的预燃室中的燃烧压力相比，通过形成预燃室的壳体的内部凹部的更大的体积可将预燃室中的燃烧压力在保持相同的点火稳定性的情况下减小大约15%。
[0022]根据本发明的一种改进方案还设置成内部凹部在提供点火火花的装置的区域中在截面方面很大程度上构造成柱状、并且具有大于联接到其处的柱状区域的内径的内径，该柱状区域然后转变成加宽的区域。
[0023]由此实现在预燃室中在例如可称成火花塞的区域中形成可燃的混合物，在点火之后出现的焰锋从带有更大直径的区域(其还被称为预燃室腹部(Vorka_erbauch))进入到带有更小的直径的柱状区段(其还被称为预燃室颈部(Vorkammerhals))中，并且从此处最后进入到加宽的区域中，在该区域中焰锋的速度降低，然后焰锋从此处以点火火焰的形式通过溢流孔离开到主燃烧室中。
[0024]根据本发明的一种改进方案还设置成形成预燃室的壳体具有纵向延伸的柱状外形，其带有沿着壳体的纵向延伸部至少分区段变化的外径。由此可提供产生内部凹部的轮廓的、在壁厚方面朝降低的裂纹风险的方向上优化的壳体形状，这引起根据本发明的点火装置的很长的运行使用寿命。
[0025]最后，根据本发明同样还设置成在邻近主燃烧室的溢流孔的排出孔的外缘之间的间距大约为壳体在溢流孔的区域中的截面宽度的0.13至0.15倍。这种配置以有利的方式引起大的连接部宽度，其使得能够实现热从连接部的区域通过热传导最优的排出，其又对根据本发明的点火装置的运行使用寿命有好处。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面借助附图进一步阐述本发明。在唯一的附图中显示了根据本发明的点火装置的一种实施方式的示意性的纵向截面图示。
[0027]参考标号列表 I点火装置
2壳体 3内部凹部 4预燃室 5预燃室腹部 6火花塞 7预燃室颈部 8加宽的区域 9底部 10溢流孔 11主燃烧室 12连接部。
【具体实施方式】
[0028]点火装置I具有示意性地示出的壳体2，其由于壳体2的分区段变化的外径带有沿着壳体2的纵向延伸部分区段变化的外轮廓。由此可提供考虑到在点火装置I的运行期间作用到壳体上的热和机械负载(其导致相应的部件应力)的壳体形状。在此，壳体相当普遍地具有纵向延伸部，其在最大的壳体直径的区域中大于横向延伸部。
[0029]壳体具有内部凹部3，其具有不同配置的三个区段且构造成预燃室4。预燃室4具有预燃室腹部5，在其中布置有火花塞6以用于点燃在预燃室4中的气体混合物。
[0030]预燃室4在未进一步示出的燃气马达的主燃烧室的吸气行程期间通过同样未进一步示出的阀利用气体来冲刷，以便在紧接着的压缩行程期间在预燃室4中提供可燃的混合物。由火花塞6导入的引火引起沿着预燃室腹部5朝预燃室颈部7的方向上扩散的焰锋。
[0031]预燃室颈部7构造为很大程度上柱状的区段并且从预燃室腹部5来看转变到在截面方面加宽的区域8中，其在示出的实施方式中构造为带有底部9的构造成锥状的加宽部。
[0032]在底部9之上设置有均匀分布在锥状加宽的区域8的周围处的溢流孔10，焰锋可通过该溢流孔从预燃室4以点火火焰的形式扩散到主燃烧室中，以便在此点燃气体混合物。
[0033]通过在截面方面加宽的区域8实现:与在已知的点火装置的溢流孔10之间的间距相比，在溢流孔10之间的间距A可变大到3倍。由此，在相邻的溢流孔10之间的连接部12具有促进散热的宽度，这又引起可在连接部12中明显降低由热和机械负载诱导的应力。
[0034]虽然引火的焰锋的速度在从预燃室颈部7至加宽的区域8的路径上由于加宽的截面面积下降，但同时由很高的气体速度引起的、负面影响点火火焰在主燃烧室中的点火效率的节流效应也降低，从而使得点火稳定性保持得同样很高。但通过点火火焰在穿过溢流孔时的更低的速度减小点火火焰磨蚀地作用到尤其溢流孔10的孔边缘上，这又引起点火装置I的运行使用寿命上升且降低其维护花费。
[0035]此外，关于本发明的上述在细节方面未进一步阐述的特征，明确地参考相应的视图。
【权利要求】
1.一种点火装置(I)，其用于点燃在借助气体运行的内燃机的主燃烧室(11)中的气体混合物，其中，所述点火装置(I)具有壳体(2)，其带有构造成预燃室(4)的内部凹部(3)与提供点火火花的、用于点燃在所述预燃室(4)中的气体混合物的装置￠)，并且所述壳体(2)具有用于点火火焰从所述预燃室⑷穿透到所述主燃烧室(11)中的溢流孔(10)以用于点燃在所述主燃烧室(11)中的气体混合物，其特征在于，所述内部凹部(3)具有朝所述溢流孔(10)的方向上在截面方面加宽的区域(8)。
2.根据权利要求1所述的点火装置(1)，其特征在于，所述区域(8)具有以柱状区段(7)为起点的锥状加宽的、带有底部(9)的内部凹部，在该底部之上布置有很大程度上沿径向向外延伸的多个孔，其穿过所述壳体(2)的外壁。
3.根据权利要求1所述的点火装置(I)，其特征在于，所述区域(8)具有以柱状区段为起点的内部凹部，其外轮廓构造为球形帽状，在其帽状外面处布置有很大程度上沿径向向外延伸的孔，其穿过所述壳体(2)的外壁。
4.根据权利要求2或3所述的点火装置(I)，其特征在于，所述孔以不同于相对于所述柱状区段(7)的纵向中轴线为直角的角度来布置。
5.根据上述权利要求中任一项所述的点火装置(I)，其特征在于，所述加宽的区域(8)具有这样的内径，其相应于所述柱状区段(7)的内径的大约I至1.5倍，优选大约1.1至1.4倍，优选大约1.2至1.3倍。
6.根据上述权利要求中任一项所述的点火装置(I)，其特征在于，所述内部凹部(3)在提供点火火花的装置￠)的区域中在截面方面很大程度上构造成柱状，带有大于转变成所述加宽的区域(8)的区段的内径的内径。
7.根据上述权利要求中任一项所述的点火装置(I)，其特征在于，所述壳体(2)具有纵向延伸的柱状外形，其带有沿着所述壳体(2)的纵向延伸部至少分区段地变化的外径。
8.根据上述权利要求中任一项所述的点火装置(I)，其特征在于，在邻近所述主燃烧室(12)的溢流孔(10)的排出孔的外缘的间距大约为所述壳体(2)在所述溢流孔(10)的区域中的截面宽度的0.13至0.15倍。
【文档编号】F02B19/12GK104234817SQ201410246254
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】施托尔 S., 伦茨 M. 申请人:曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司