[发明专利]用于燃气发动机的阀系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气发动机的阀系统，该阀系统包括布置成对进入发动机中的进气歧管中的气体的量和供应进行调节的多个阀。

背景技术

本发明总体上涉及一种稀薄燃烧燃气发动机的阀控制装置，即便发明原则上也可以用于其它燃气发动机中。在稀薄燃烧燃气发动机(奥托发动机)中，气缸填充有空气和燃料气体的均质的、稀薄混合物。为实现填料的稳定和安全点火，通常使用形式为预燃室的点火强化装置，在该预燃室中，由于燃料气体通过单独的预燃室燃气阀来供应，因此填料更浓，并且在该预燃室中布置有形式为诸如火花塞或引燃喷射阀之类的点火装置。在这方面，重要的是尽可能少地获取在预燃室中释放的能量的相对量。其原因是在燃烧期间，预燃室是对NO_x的形成起极大作用的贡献者。此外，预燃室经受高热负荷并且需要冷却。减小的尺寸和由此减小的在预燃室中释放的能量的量还带来了形式为低热负荷的益处以及对点火装置和预燃室阀的降低的损耗的益处。

当然，这种燃气发动机的预燃室从以前即是已知的。然而，大多数解决方案的缺点在于必须使用相对大量的浓填料混合物，这进而在燃烧期间有助于大量NO_x的形成。使用相对大量的浓填料导致了在预燃室中产生大量的热。这又导致用于预燃室的材料的厚度、材料的质量等必须增加以适应热生成。当然，复杂性和生产成本也会因此而增加。

多年以来，本申请人已经生产并且交付了所谓的稀薄燃烧中速燃气发动机。已经交付了大量的发动机，所有的这些发动机大体上具有相同类型的阀以在进气冲程期间调节燃料的量并且将气体导入至进气歧管中：

1.经先导控制的压力调节阀，该压力调节阀布置成靠近发动机，每个发动机对应一个阀。压力调节阀从实际的发动机载荷获得其先导压力。

2.控制阀，其中，每个气缸单元对应一个阀。发动机上的所有阀由公共的致动器致动，其中，这通常作为调节回路的一部分并以发动机的转速作为主要变量来进行控制。

3.供气阀，其中，每个气缸单元对应一个阀。每个供气阀以机械的方式连接至相应的用于吸入阀的提升装置，使得控制阀在空气阀打开后打开并且在空气阀关闭前关闭。

三种类型的阀通常以与上述次序相同的次序串联地布置，在这些阀之间设置有管件。压力调节阀与控制阀之间的管被称为燃气歧管，并且该体积中的压力被称为主燃气压力。

当供气阀打开时，占据供气阀与控制阀之间的体积的气体将穿过供气阀从主燃气压力膨胀至进气歧管的压力。该气体的量不能被控制阀控制。为减少这种不受控制的气体的量，主燃气压力可以减小，或者供气阀与控制阀之间的体积可以减小。高压与小体积结合意味着从高载荷至低载荷的转换和从低载荷至高载荷的转换能够单独通过控制阀而更大程度地被控制。这带来了对进入到发动机的气体的量的快速而精准的控制。

因此，本发明的目的是提供一种用于燃气发动机的阀控制装置，在该阀控制装置中，极大地减小了阀之间的体积，使得能够实现对进入到发动机的气体的量的更精确控制。

燃气发动机通常具有沿着发动机的用于燃料气体的相对较大的管。更小的并且可能为挠性的管通常从上述管延伸至每个气缸单元中。此外，通常存在沿着发动机的用于预燃室的管。更小的管也从该管延伸至每个气缸单元中。在所交付的用于在陆地上发电的发动机上，这些管通过熔焊和钎焊来生产。

在过去几年中关于燃气发动机工业的新市场是使用气体作为燃料的船。由于关于废气排放的规定、税收方面的变化、以及用于气体燃料的基础设施的建设，使得这成为了新兴市场。当将燃气发动机放置于船中时，燃气发动机将受制于根据分类的并且来自当局的规定。这些规定中的一项是所有燃气管应当是双壁的，其中，内部管用于将气体供给至发动机，而外部管用于检测来自内部管的任何泄漏。这可以通过空气的通流同时使气体传感器布置在系统中或加压的惰性气体系统中而能够实现。外部管与内部管之间的空间必须沿着主管全程延伸并且向外延伸至气缸的每个侧线。这就是对于主燃气和预燃室燃气的情况。

对于其中存在对气体的双管导引需求的燃气发动机，控制阀的传统布置导致管必须形成为具有两层外壳、具有双重密封的壳体并且监测全部的结合部和通路。这带来了复杂并昂贵的结构。

因此，本发明的另一目的是提供一种解决方案，在该解决方案中，将阀构造于发动机中使得将不需要双管导引装置。