內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī),其具有:至少一個預(yù)燃室,所述預(yù)燃室與用于向預(yù)燃室供應(yīng)燃料的預(yù)燃室供應(yīng)管連接,至少一個主燃燒室,其中,主燃燒室中的燃料能通過從所述至少一個預(yù)燃室轉(zhuǎn)入到所述至少一個主燃燒室的點(diǎn)火火舌點(diǎn)燃,所述點(diǎn)火火舌通過燃料在預(yù)燃室中的點(diǎn)燃而產(chǎn)生,其中,為了降低在預(yù)燃室供氣與所述至少一個主燃燒室之間的壓差,在預(yù)燃室供應(yīng)管上設(shè)置有至少一個閥,所述閥借助開環(huán)或閉環(huán)控制裝置根據(jù)表征由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的功率的改變的參量而能得到開環(huán)或閉環(huán)控制,和/或借助所述閥,通過預(yù)燃室供應(yīng)管而指向所述至少一個預(yù)燃室的預(yù)燃室燃料流能至少部分地引出到與所述至少一個預(yù)燃室分開的容積中。
【專利說明】
內(nèi)燃機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的內(nèi)燃機(jī)W及一種具有權(quán)利要求10 前序部分特征的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 下面參照驅(qū)動發(fā)電機(jī)的固定式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的示例來描述現(xiàn)有技術(shù).該固定式燃?xì)?發(fā)動機(jī)一般有10至24個(在多數(shù)情況下為偶數(shù)個)氣缸,它們各自用一個預(yù)燃室點(diǎn)燃。
[0003] 在此當(dāng)然希望內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)盡可能恒定,因?yàn)樵谂c內(nèi)燃機(jī)禪聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)的情 況下,轉(zhuǎn)數(shù)改變會轉(zhuǎn)化為頻率偏差.在DIN ISO 8528-5中規(guī)定了關(guān)于最大頻率偏差具有哪 些質(zhì)量等級。
[0004] 因此,當(dāng)出現(xiàn)較大的負(fù)荷變化時便出現(xiàn)困難.那么采取不同的措施,W便防止內(nèi)燃 機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)改變。
[0005] 例如,在所謂的單機(jī)運(yùn)行時出現(xiàn)運(yùn)種情況。
[0006] 例如,若從發(fā)電機(jī)獲得的功率突然急劇縮小(所謂的甩負(fù)荷,英文:load re jection),則必須防止內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)提高.運(yùn)可W通過降低輸送給內(nèi)燃機(jī)的能量或者例 如通過關(guān)閉節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn).運(yùn)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣歧管(intake manifold)內(nèi)壓力相對快速的 下降.
[0007] 在猛烈甩負(fù)荷時,通過用于預(yù)燃室供氣的壓力調(diào)節(jié)不能足夠迅速地跟上進(jìn)氣歧管 (in化ke manifold)中的運(yùn)樣快速的壓力下降。
[000引不準(zhǔn)確的預(yù)燃室燃?xì)馀淞繒?dǎo)致不穩(wěn)定的燃燒特性并且由此導(dǎo)致有缺陷的點(diǎn)火 特性和爆燃。在預(yù)燃室供氣系統(tǒng)中在此出現(xiàn)的在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)燃室系統(tǒng)與氣缸進(jìn)氣歧管 (intake manifold)之間不利的壓差可能引起有缺陷的點(diǎn)火特性和爆燃。它由此使按照規(guī) 定的安全標(biāo)準(zhǔn)難W維持。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明的目的是:提供一種內(nèi)燃機(jī)W及用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法,其在甩負(fù)荷時能 減小安全風(fēng)險。
[0010] 在內(nèi)燃機(jī)方面,所述目的通過權(quán)利要求1的特征得W實(shí)現(xiàn)。在方法方面,所述目的 通過權(quán)利要求10的特征得W實(shí)現(xiàn)。
[0011] 運(yùn)通過W下方式得W實(shí)現(xiàn),即,為了減少在預(yù)燃室供氣與至少一個主燃燒室(4)之 間的壓差,在預(yù)燃室供應(yīng)管上設(shè)置有至少一個閥,所述閥借助開環(huán)或閉環(huán)控制裝置根據(jù)一 個表征由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的功率的變化的參量而能開環(huán)或閉環(huán)控制,和/或借助所述閥,通過該 預(yù)燃室供應(yīng)管指向至少一個預(yù)燃室的預(yù)燃室燃料流至少部分地被引入與該至少一個預(yù)燃 室分開的容積。
[0012] 通過根據(jù)本發(fā)明的閥可W較快地調(diào)整預(yù)燃室供應(yīng)中的壓力相對內(nèi)燃機(jī)主燃燒室 供應(yīng)中的壓力的壓力比,由此使得點(diǎn)火缺陷特性和爆燃變得很不可能。附加地獲得甩負(fù)荷 時內(nèi)燃機(jī)的對轉(zhuǎn)數(shù)的改進(jìn)的調(diào)節(jié)。
[0013] 優(yōu)選可W向至少一個主燃燒室輸送空氣和燃料的混合物.可W向至少一個預(yù)燃室 輸送優(yōu)選燃料,其中,混合物在至少一個預(yù)燃室中通過與來自所述至少一個主燃燒室的混 合物混合才獲得.但同樣可W設(shè)想:也向至少一個預(yù)燃室輸送燃料-空氣混合物。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選可W應(yīng)用在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)中。本發(fā)明優(yōu)選可W應(yīng)用在固定式內(nèi)燃機(jī)中. 按照本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選可W有10至24個(在多數(shù)情況下是偶數(shù)個)氣缸作為主燃燒室. [00 1引其它有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。
[0016] 在此可W規(guī)定:與至少一個預(yù)燃室分開的容積是內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管(intake manifold).因?yàn)樵谶\(yùn)種實(shí)施方式中,在該預(yù)燃室供應(yīng)中過剩的燃料可W直接輸送給內(nèi)燃機(jī) 的進(jìn)氣歧管(intake manifold),所W運(yùn)能夠?qū)崿F(xiàn)特別快速地對壓力比的平衡.但是作為將 壓力引出到進(jìn)氣歧管的替代或補(bǔ)充,同樣可W設(shè)置有通入周圍環(huán)境的開口。
[0017] 內(nèi)燃機(jī)中的將燃料-空氣混合物輸送向至少一個主燃燒室的部分稱為進(jìn)氣歧管 (intake manifold)。
[0018] 在一種實(shí)施方式中,可W通過打開至少一個閥將預(yù)燃室燃料流引出到與該至少一 個預(yù)燃室分開的容積中,在該實(shí)施方式中優(yōu)選可W規(guī)定:所述至少一個閥是止回閥。為了在 進(jìn)氣歧管(intake manifold)與預(yù)燃室供應(yīng)之間維持一定的壓差,在此還可W應(yīng)用彈黃加 載的閥、尤其止回閥。
[0019] 在運(yùn)種實(shí)施方式中,所述閥還可W設(shè)計為受到開環(huán)或閉環(huán)控制的閥。
[0020] 在第二實(shí)施方式中可W規(guī)定:通過預(yù)燃室供應(yīng)管指向至少一個預(yù)燃室的預(yù)燃室燃 料流可W通過至少部分地、優(yōu)選完全關(guān)閉至少一個閥來限制或阻攔。
[0021] 優(yōu)選可W規(guī)定:至少一個閥借助開環(huán)或閉環(huán)裝置根據(jù)負(fù)荷變化的值能得到開環(huán)或 閉環(huán)控制.所述負(fù)荷變化的、尤其是甩負(fù)荷的值可W W不同方式提供給開環(huán)或閉環(huán)控制裝 置.如果內(nèi)燃機(jī)與發(fā)電機(jī)連接,該發(fā)電機(jī)自己向一個或多個用電設(shè)備供電,那么甩負(fù)荷可W 直接在該用電設(shè)備上得到確認(rèn)并且通知開環(huán)或閉環(huán)控制裝置。
[0022] 但是因?yàn)橐话氵\(yùn)種類型的內(nèi)燃機(jī)都配備有傳感器W用于檢測不同的測量值,所W 還可W規(guī)定,開環(huán)或閉環(huán)控制裝置自己計算負(fù)荷變化的、尤其是甩負(fù)荷的數(shù)值。
[0023] 可W規(guī)定:在預(yù)燃室供應(yīng)管中,優(yōu)選在至少一個閥的背向至少一個預(yù)燃室的那側(cè) 設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥或壓力控制閥。在此特別優(yōu)選地規(guī)定:設(shè)置有進(jìn)行比較的壓力控制閥,該 壓力控制閥經(jīng)由膜片和呼吸管而與內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管(intake manifold)連接。
[0024] 但同樣可W設(shè)想,根據(jù)本發(fā)明的閥與壓力調(diào)節(jié)閥或壓力控制閥集成設(shè)計并且允許 由開環(huán)或閉環(huán)控制裝置進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制。
【附圖說明】
[0025] 參照唯一的附圖和與此相關(guān)的【附圖說明】可W清楚看出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié).
[0026] 該圖象征性地示出按照本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)1。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 內(nèi)燃機(jī)1具有氣缸,其中設(shè)置有主燃燒室4.然而為了清晰起見只示出兩個主燃燒 室4.在運(yùn)種實(shí)施方式中,其中每個主燃燒室4都通過預(yù)燃室2點(diǎn)燃。同樣為了清晰起見,運(yùn)只 在其中一個主燃燒室4中畫出.
[0028] 按照本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)1的在此描述的實(shí)施方式可W用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)W發(fā)電.為了 清晰起見,運(yùn)也沒有畫出.內(nèi)燃機(jī)1 一般可W與任意的負(fù)荷連接。
[0029] 存在燃料源用W提供燃料F。由此出發(fā)存在第一分支,該第一分支基本上由預(yù)燃室 供應(yīng)管3構(gòu)成并且用來向至少一個預(yù)燃室2供能。第二分支基本上由主混合物供應(yīng)管15構(gòu) 成。在主混合物供應(yīng)管15開始處設(shè)置有混合物預(yù)加工裝置14,在其中由燃料F和空氣A制成 混合物.該混合物然后被輸送向滿輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)16。再往后,在主混合物供應(yīng)管15中設(shè) 置有混合物冷卻器17W及節(jié)流閥19.主混合物供應(yīng)管15通入進(jìn)氣歧管(intake manifold) 7,由該進(jìn)氣歧管向主燃燒室4供給被壓縮的、被冷卻的燃料-空氣混合物。
[0030] 燃料儲罐后面、在預(yù)燃室供應(yīng)管3中設(shè)置有進(jìn)行比較的壓力控制閥8.該壓力控制 閥經(jīng)由呼吸管9而與主混合物供應(yīng)管15或進(jìn)氣歧管(intake mani化Id)7連接。壓力控制閥8 有彈黃加載的膜片,從而將預(yù)燃室供應(yīng)管3中的壓力控制在相對主混合物供應(yīng)管15或者進(jìn) 氣歧管(intake manifold)7具有限定的壓差的壓力上.相對用于氣缸的供應(yīng)對預(yù)燃室供氣 中的壓力進(jìn)行選擇,至少在較大的負(fù)荷變化出現(xiàn)的時刻是如此.
[0031] 在運(yùn)個實(shí)施例中,壓力控制閥8是純機(jī)械性質(zhì)的,因此在實(shí)踐中在負(fù)荷迅速變化 時、尤其是在甩負(fù)荷時,不能足夠迅速地作出反應(yīng),并且在預(yù)燃室供應(yīng)管3中將過高的壓力 維持一段時間。此外,在預(yù)燃室供應(yīng)管3中設(shè)置有節(jié)流孔板12(英文:"gas orifice",即使在 液體燃料F的情況下,其在節(jié)流孔板12的位置上一般也是氣態(tài)的).
[0032] 下文中進(jìn)一步描述閥6.1和6.2。
[0033] 在節(jié)流孔板12后,預(yù)燃室供應(yīng)管3分成不同的支路,W便可W操作每個單獨(dú)的預(yù)燃 室2。預(yù)燃室供應(yīng)管3的運(yùn)部分一般稱作預(yù)燃室軌道或簡稱軌道(Rail).再次只完全畫出其 中一個支路,W便不損害該圖的清晰性.
[0034] 預(yù)燃室供應(yīng)管3或軌道通過至少一個預(yù)燃室閥11而與至少一個預(yù)燃室2連接.在運(yùn) 種情況下,預(yù)燃室閥11構(gòu)成為被動式止回閥.前面所述預(yù)燃室供應(yīng)管3中的輕度超壓限定地 被節(jié)流孔板12壓低,該輕度超壓在氣缸中壓力相對較低的時刻使得閥11打開并且使得燃料 F流入預(yù)燃室。
[0035] 若在預(yù)燃室供應(yīng)3中存在過高的壓力,那么過多的燃料F流入至少一個預(yù)燃室2,由 此導(dǎo)致開頭所述的點(diǎn)火缺陷特性.
[0036] 運(yùn)通過閥6.1、6.2、在運(yùn)種情況下截止閥來預(yù)防.要注意:圖中所示的兩個閥6.1和 6.2顯示出兩種不同的實(shí)施方式,它們可W組合應(yīng)用、但也可W單獨(dú)應(yīng)用。
[0037] 閥6.1與開環(huán)或閉環(huán)控制裝置5連接.運(yùn)經(jīng)由接口 22傳輸特征值,運(yùn)些特征值可W 推斷出由內(nèi)燃機(jī)1產(chǎn)生的功率的改變.所述特征值例如可W是內(nèi)燃機(jī)1上存在的傳感器如增 壓傳感器、氣缸壓力傳感器和/或轉(zhuǎn)數(shù)傳感器的測量數(shù)據(jù).開環(huán)或閉環(huán)控制裝置5還可W經(jīng) 由接口 22獲得在可能存在的用電設(shè)備上存在的傳感器W及參數(shù).
[0038] 若開環(huán)或閉環(huán)控制裝置5確定甩負(fù)荷,那么閥6.1促使預(yù)燃室供應(yīng)管3關(guān)斷.
[0039] 閥6.1保持長時間的關(guān)閉,直至在預(yù)燃室4中再次需要更多的燃?xì)鉃橹?作為標(biāo)準(zhǔn) 可W使用的是:壓差是否已再次擺回到期望的區(qū)域中.
[0040] 在具體情況下,閥6.1可W根據(jù)功率急降的值,即根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1功率在甩負(fù)荷之前 與之后的差得到控制.運(yùn)個值由轉(zhuǎn)數(shù)傳感器(未示出)的信號獲得,其中考慮下列公式:
[0041]
[0042] 運(yùn)里AP表示甩負(fù)荷值,J表示慣性矩,wW及dw/dt是角速度或者由此得出的導(dǎo)數(shù).
[0043] 閥6.2構(gòu)成為止回閥.為了把預(yù)燃室燃料流量的至少一部分引出到主混合物供應(yīng) 管15中并且由此引出到進(jìn)氣歧管(intake manifold)?中的目的,設(shè)置有附加的連接管,在 該連接管中設(shè)置有閥6.2.為此目的,本專利文獻(xiàn)將該連接管的預(yù)燃室供應(yīng)側(cè)的部分看作預(yù) 燃室供應(yīng)管的一部分.類似地,連接管的主燃燒室供應(yīng)側(cè)的部分看作主混合物供應(yīng)管的一 部分。
[0044] 若在本發(fā)明的一中實(shí)施方式中,在運(yùn)種類型的連接管中沒有采用閥6.2,那么該連 接管本身是不需要的。
[0045] 例如構(gòu)成為止回閥的閥6.2在運(yùn)種情況下是彈黃加載的,W便不損害在運(yùn)行中應(yīng) 該固定不變地存在的在預(yù)燃室供應(yīng)管3與主混合物供應(yīng)管15之間的壓差.因此,閥6.2關(guān)斷 直到壓差變得過大.閥6.2然后打開,并且進(jìn)行壓力補(bǔ)償。
[0046] 優(yōu)選閥6.2作為止回閥的設(shè)計方案,運(yùn)是因?yàn)橛纱朔乐褂糜跉飧椎幕旌衔锘亓鞯?預(yù)燃室供氣管中。
[0047] 代替在運(yùn)個實(shí)施例中被動設(shè)計的預(yù)燃室供氣,還可W使用主動的。
[004引燃料-空氣混合物在氣缸中燃燒之后,所產(chǎn)生的廢氣在廢氣管20中聚集并且借助 排氣裝置或類似物排出。在廢氣管20中設(shè)置有已經(jīng)提到的滿輪增壓機(jī)的滿輪21.滿輪21通 過軸而與滿輪增壓機(jī)的壓縮機(jī)16連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 內(nèi)燃機(jī),具有: ?至少一個預(yù)燃室(2),所述預(yù)燃室與用于向預(yù)燃室(2)供應(yīng)燃料(F)的預(yù)燃室供應(yīng)管 (3)連接, ?至少一個主燃燒室(4),其中,主燃燒室(4)中的燃料(F)能通過從所述至少一個預(yù)燃 室(2)轉(zhuǎn)入到所述至少一個主燃燒室(4)的點(diǎn)火火舌點(diǎn)燃,所述點(diǎn)火火舌通過燃料(F)在預(yù) 燃室(2)中的點(diǎn)燃而產(chǎn)生, 其特征在于,為了降低在預(yù)燃室供氣與所述至少一個主燃燒室(4)之間的壓差,在預(yù)燃 室供應(yīng)管(3)上設(shè)置有至少一個閥(6.1,6.2), ?所述閥借助開環(huán)或閉環(huán)控制裝置(5)根據(jù)表征由內(nèi)燃機(jī)(1)產(chǎn)生的功率的改變的參 量而能得到開環(huán)或閉環(huán)控制,和/或 ?借助所述閥,通過預(yù)燃室供應(yīng)管(3)而指向所述至少一個預(yù)燃室(2)的預(yù)燃室燃料流 能至少部分地引出到與所述至少一個預(yù)燃室(2)分開的容積中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,與所述至少一個預(yù)燃室(2)分開的容積 是內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣歧管(7)和/或主燃燒室供應(yīng)管(15)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,所述至少一個閥(6.1,6.2)是止回 閥。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,預(yù)燃室燃料流通過所述至少一 個閥(6.1,6.2)至少部分地、優(yōu)選完全地關(guān)斷而能夠被限制、優(yōu)選阻攔。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,所述至少一個閥(6.1,6.2)借助 開環(huán)或閉環(huán)控制裝置(5)根據(jù)負(fù)荷變化值而能夠得到開環(huán)或閉環(huán)控制。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,在預(yù)燃室供應(yīng)管(3)中、優(yōu)選在 所述至少一個閥(6.1,6.2)的背向所述至少一個預(yù)燃室(2)的那側(cè)上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥或 壓力控制閥(8)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,設(shè)置有進(jìn)行比較的壓力控制閥(8),該壓 力控制閥經(jīng)由呼吸管(9)而與內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣歧管(7)連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,所述至少一個預(yù)燃室(2)分別經(jīng) 由至少一個預(yù)燃室閥(11)而與預(yù)燃室供應(yīng)管(3)連接。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,所述至少一個預(yù)燃室閥(11)是被動式止 回閥。10. 用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法,其中,經(jīng)由預(yù)燃室供應(yīng)管(3)向至少一個預(yù)燃室(2)供應(yīng)燃 料(F),而通過從所述至少一個預(yù)燃室(2)轉(zhuǎn)入到至少一個主燃燒室(4)中的點(diǎn)火火舌點(diǎn)燃 主燃燒室(4)中的燃料(F),所述點(diǎn)火火舌通過預(yù)燃室(2)中的燃料(F)的點(diǎn)燃產(chǎn)生,其特征 在于,為了減小在預(yù)燃室供氣與所述至少一個主燃燒室(4)之間的壓差,采用至少一個設(shè)置 在預(yù)燃室供應(yīng)管(3)上的閥(6.1,6.2), ?根據(jù)表征由內(nèi)燃機(jī)(1)產(chǎn)生的功率的變化的參量來對所述閥進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制, 和/或 ?借助所述閥將通過預(yù)燃室供應(yīng)管(3)而指向所述至少一個預(yù)燃室(2)的預(yù)燃室燃料 流至少部分地引出到與所述至少一個預(yù)燃室(2)分開的容積中。
【文檔編號】F02B63/04GK105822406SQ201610135895
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月22日
【發(fā)明人】M·格勞斯, F·洛佩斯, H·紹姆貝爾格, N·施皮拉
【申請人】Ge延巴赫兩合無限公司