阅读说明：本技术 燃气发动机、用于操作燃气发动机的方法和发电机组 (Gas engine, the method for operating gas engine and generating set ) 是由 S·莱容 于 2018-04-20 设计创作，主要内容包括：在此公开了一种内燃气体发动机(2)。发动机包括汽缸装置(4)和用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机(6)。该至少一个汽缸装置(4)形成燃烧室(8)并包括用于吸入增压气体的进气装置(10)、火花塞(12)和预燃室(14)。发动机(2)包括用于压缩气态介质的第二压缩机(16)和减压器(18)。第一压缩机(6)的出口(20)布置成与第二压缩机(16)的出口(22)平行。第一压缩机(6)的出口(20)连接到预燃室(14)。第一压缩机(6)的出口(20)和第二压缩机(16)的出口(22)连接到减压器(18)。减压器(18)的出口(24)连接到进气装置(10)。(A kind of combustion gases engine (2) is disclosed.Engine includes cylinder unit (4) and the first compressor (6) for compressed gaseous fuel and air mixture.At least one cylinder unit (4) forms combustion chamber (8) and including inlet duct (10), spark plug (12) and the precombustion chamber (14) for sucking pressurization gas.Engine (2) includes the second compressor (16) and pressure reducer (18) for compressed gaseous medium.The outlet (20) of first compressor (6) is arranged to parallel with outlet (22) of the second compressor (16).The outlet (20) of first compressor (6) is connected to precombustion chamber (14).The outlet (20) of first compressor (6) and the outlet (22) of the second compressor (16) are connected to pressure reducer (18).The outlet (24) of pressure reducer (18) is connected to inlet duct (10).)

燃气发动机、用于操作燃气发动机的方法和发电机组

技术领域

本发明涉及一种内燃气体发动机。本发明还涉及一种包括内燃机和发电机的发电机组。本发明还涉及一种用于操作内燃气体发动机的方法。

背景技术

燃气发动机是用气态燃料(诸如例如沼气、天然气、液化石油气(LPG)或其他气体)运行的内燃机。实现具有低NO_X排放的燃气发动机的一种方法是用稀燃料混合物(例如以λ≈2)运行燃气发动机。这种稀混合物不能被发动机的火花塞直接点火。替代地，布置在火花塞处的预燃室充满了较浓燃料混合物，该燃料混合物可以被火花塞点火。这继而可以点燃发动机的燃烧室中的稀燃料混合物。相应地，在燃气发动机中，浓燃料混合物必须被传导到预燃室而稀燃料混合物被传导到燃烧室，用以实现来自发动机的低NOx排放。

DE 19812796公开了一种燃气发动机，该燃气发动机经由由排气驱动的涡轮增压器被供应有稀混合气体供给。活塞压缩机的驱动缸连接在涡轮增压器的进口端口和出口端口之间。活塞在转换阀单元的控制下往复运动。压缩机压缩低压浓燃料混合物，用于供给发动机的燃烧室的预燃室，或用于保持在缓冲接收器中。由于稀气体混合物被用于驱动压缩机，来自涡轮增压器的稀混合物气体在燃气发动机的进气口处压力降低。

JPH03275968公开了一种火花点火式燃气发动机。在低压处的燃烧气体被分开成为通向气体混合器和涡轮增压器的主流，和通向气体压缩机的辅助流。气体混合器形成低NO_X燃烧所需的燃烧气体的稀混合物。气体压缩机通过燃气发动机的旋转轴驱动，并增加辅助流的压力以供应到预燃室，这需要气体供应压力高于涡轮增压器压力。在通过气体阀将压力引导进入预燃室之前，通过压力调节器将压力调节到固定差分压力。驱动气体压缩机降低燃气发动机在旋转轴处的有用功率。

发明内容

实现一种内燃气体发动机可以克服或至少减轻上面提到的缺点的至少一些将是有利的。具体地，期望在不降低可用发动机功率的情况下，使浓气态燃料混合物能够提供到燃气发动机的预燃室。为了更好地解决这些考虑中的一个或多个，提供了在独立的权利要求中具有限定特征的内燃气体发动机和用于操作内燃气体发动机的方法。

根据一个方面，提供了一种内燃气体发动机，该内燃气体发动机包括至少一个汽缸装置和配置成用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机。该至少一个汽缸装置形成燃烧室并且包括用于将增压气体吸入燃烧室中的进气装置、火花塞和布置成与燃烧室和火花塞连接的预燃室。内燃气体发动机还包括配置成用于压缩气态介质的第二压缩机和减压器。第一压缩机的出口布置成与第二压缩机的出口平行。第一压缩机的出口连接到预燃室。第一压缩机的出口和第二压缩机的出口连接到减压器。减压器的出口连接到进气装置。

由于第一压缩机的出口连接到预燃室，因此在内燃气体发动机使用期间，第一气态燃料混合物从第一压缩机被传导到预燃室。由于第一压缩机的出口和第二压缩机的出口平行布置并连接到减压器，以及由于减压器的出口连接到进气装置，因此在内燃气体发动机使用期间，第二气态燃料混合物被传导到进气装置。相应地，在内燃气体发动机使用期间，第一气态燃料混合物(其合适地是比第二气态燃料混合物更浓的气态燃料混合物)被传导到预燃室，在其处被火花塞点火，并且第二气态燃料混合物是比第一气态燃料混合物更稀的气态燃料混合物，该稀气态燃料混合物被传导到内燃气体发动机的进气装置，用以在燃烧室中的低NO_X燃烧。这不需要单独的压缩机来实现，该单独的压缩机消耗来自内燃气体发动机的能量，用以将单独的浓气态燃料混合物压缩到预燃室。替代地，两个压缩机(其出口平行布置)被用来融合稀气态燃料混合物，以及将来自第一压缩机的浓气态燃料混合物的一部分导向到预燃室。稀气态燃料混合物包括浓气态燃料混合物的一部分和来自第二压缩机的气态介质。结果是，内燃气体发动机利用两个压缩机提供浓气态燃料混合物和稀气态燃料混合物，其中在内燃气体发动机中的功被利用。因此，实现了上面提到的目的。

发明人已经认识到，通过利用第一和第二压缩机，第一压缩机压缩合适于提供到预燃室的浓气态燃料混合物，第二压缩机压缩气态介质，并且融合浓气态燃料混合物的一部分和气体介质以提供稀气体燃料混合物，可以提供内燃气体发动机中低NO_X燃烧所需的两种气体燃料混合物。这不需要专门的压缩机来为预燃室供给浓气态燃料混合物。

以气态燃料(诸如沼气、天然气、液化石油气(LPG)或其他气体)运行的内燃气体发动机。内燃气体发动机可以是四冲程或二冲程内燃机。火花塞布置成可点燃预燃室中的气态燃料混合物。在内燃气体发动机的操作期间，空气和气态燃料被提供到第一压缩机的入口，用于在第一压缩机中被压缩并形成气态燃料混合物。在第二压缩机中压缩的气态介质可以是空气，或者可以是比在第一压缩机中压缩的气态燃料混合物更稀的气态燃料混合物。减压器可以包括例如膨胀机和/或阀。减压器配置成降低增压气体(即到达进气装置的气态燃料混合物)的压力。进气装置可包括至少一个进气阀，该至少一个进气阀布置成密封抵靠进气阀座。取决于预燃室中的浓气态燃料混合物的成分，或在预燃室中燃烧，或雪崩激活燃烧中都可以用于点燃燃烧室内部的稀气态燃料混合物。

在此，除非另有说明，否则一个部件与不同部件连接意味着这些部件流体连接，即，流体可以经由形成一个或多个用于该流体的导管的一个或多个限定空间，从一个部件传导到不同的部件。

根据另一方面，提供了一种用于操作内燃气体发动机的方法。该内燃气体发动机包括至少一个汽缸装置、配置成用于压缩气态燃料和空气混合物的第一压缩机、配置成用于压缩气态介质的第二压缩机和减压器。所述至少一个汽缸装置形成燃烧室，并且其包括用于将增压气体吸入到燃烧室中的进气装置、火花塞和布置成与燃烧室和火花塞连接的预燃室。该方法包括以下步骤：

-将浓气态燃料混合物从第一压缩机的出口传导到预燃室，

-通过融合来自第一压缩机的出口的浓气态燃料混合物和来自第二压缩机的出口的气态介质，混合稀气态燃料混合物，

-在减压器中，降低稀气态燃料混合物的压力，以及

-将稀气态燃料混合物作为增压气体传导到进气装置。

正如上面讨论的，在这种方式中，将浓气态燃料混合物提供到预燃室，用于在其中用火花塞点火，而稀气态燃料混合物作为增压气体提供到进气装置和燃烧室。这不需要单独的压缩机实现，该单独的压缩机消耗来自内燃气体发动机的能量，用于将单独的浓气态燃料混合物压缩到预燃室。

根据另一方面，提供了一种发电机组，该发电机组包括内燃机和发电机，其中，内燃机的曲轴连接到发电机的轴。内燃机是根据在此所讨论的方面和/或实施方式中的任何一个的内燃气体发动机。

发电机组利用内燃气体发动机在发电机中产生电能。因此，在此讨论的内燃气体发动机的优点在发电机组中被利用。

根据实施方式，所述至少一个汽缸装置包括用于使排气从燃烧室流出的排气装置。第一压缩机可包括第一涡轮增压器，并且第二压缩机可包括第二涡轮增压器。排气装置可以连接到第一和第二涡轮增压器，用以驱动第一和第二涡轮增压器。在这种方式中，来自内燃气体发动机的排气的能量可被用于压缩气态燃料和空气混合物以及气态介质。

根据实施方式，其中，减压器包括膨胀机，膨胀机的输出轴可以连接到内燃气体发动机的曲轴。在这种方式中，增压气体的减压可以向内燃气体发动机的曲轴提供额外的能量，用于增加从内燃气体发动机输出的可用功率。

根据可替代的实施方式，膨胀机的输出轴可连接到发电机。在这种方式中，可以利用增压气体的减压在发电机中生成电能。发电机可以例如是发电机组的发电机，该发电机也可以由内燃气体发动机驱动。

根据实施方式，内燃气体发动机可包括第三压缩机，其中，第三压缩机可布置成与位于减压器的上游的第一和第二压缩机串联。在这种方式中，稀气态燃料混合物的压力可以比通过第一和第二压缩机实现的压力进一步增加。这种增加的压力可以在实施方式(其中，减压器包括膨胀机)中被利用。

根据实施方式，第三压缩机可包括第三涡轮增压器。在这种方式中，来自内燃气体发动机的排气的能量可以用于增加稀气态燃料混合物的压力。

当研究所附权利要求和下面详细的描述时，本发明的进一步特征和优点将变得明显。

附图说明

从下面详细的描述中讨论的示例性实施方式和附图中将容易理解，本发明的各方面和/或实施方式，包含其具体的特征和优点，其中：

图1示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机，

图2示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机的汽缸装置的横截图，

图3示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机的一部分，

图4示意性地示出了根据实施方式的发电机组，以及

图5示出了用于操作内燃气体发动机的方法。

具体实施方式

现在将更全面地描述本发明的方面和/或实施方式。全文中相同的数字指示相同的元件。为了简洁和/或清楚，没有必要详细描述已知的功能或构成。

图1示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机2。内燃气体发动机2可以是四冲程或二冲程内燃机。内燃气体发动机2包括至少一个汽缸装置4。在这些实施方式中，内燃气体发动机2包括六个汽缸装置，即，在这些示例性实施方式中，内燃气体发动机是六缸发动机。内燃气体发动机2还包括第一压缩机6、第二压缩机16和减压器18。汽缸装置4包括预燃室14，该预燃室布置成与汽缸装置4的燃烧室和火花塞连接，以及进气装置10，下面进一步参考图2。

第一压缩机6配置成用于压缩气态燃料和空气混合物。第二压缩机16配置成用于压缩气态介质。第一压缩机6的出口20布置成与第二压缩机16的出口22平行。出口20、22是第一和第二压缩机6、16的出口，用于将加压气体供应到进气装置10。第一压缩机6的出口20和第二压缩机16的出口22连接到减压器18。

在此，单个的术语“气体”被用作一般术语并涉及任何气态成分或气态成分的混合物，其最终被供应到燃烧室和预燃室14中的至少一个。相应地，术语“气体”包含空气、气态燃料、空气和气态燃料的各种混合物。在此，术语“增压气体”涉及用于经由进气装置10向燃烧室增压的气态燃料混合物。

出口20、22可以直接连接到减压器18。然而，在这些实施方式中，出口20、22经由数个另外的部件间接连接到减压器18，这将在下面讨论。

减压器18的出口24连接到进气装置10，用于将压力降低的增压气体提供到汽缸装置4。

减压器18的是为了降低到达进气装置10的增压气体中的压力。减压器18可包括，被动部件，诸如简单的文丘里管或阀30，在不利用减压能量的情况下，其上的增压气体的压力降低。因此，根据实施方式，减压器18可包括减压阀30。根据一些实施方式，减压器18可包括膨胀机28。也就是，在主动部件中，其上的增压气体的压力降低，而且利用了在减压期间提取的能量。在这种方式中，除了内燃气体发动机2的输出能量贡献外，还可以由膨胀机28提供输出能量贡献。

单纯地作为示例提到，膨胀机28例如可包括涡轮膨胀机、涡旋膨胀机、螺杆膨胀机或类似装置。

例如，膨胀机28的输出轴56可以直接地或间接地连接到内燃气体发动机2的曲轴17。因此，来自膨胀机28中的减压能量可以被应用到内燃气体发动机2的曲轴17，被用作来自内燃气体发动机2的附加功率。

根据可选的实施方式，如图1中的虚线所示，膨胀机28的输出轴56可连接到发电机60。因此，来自膨胀机28中的减压能量可以被应用到发电机60以生成电能。

根据一些实施方式，减压器18可配置成用于提供可变减压。在这种方式中，可以控制减压器18的出口24处的压力，并且因此，也可以控制进气装置10中的压力。也就是说，预燃室14与燃烧室之间的压力差决定进入预燃室14的气体流。

这种可变减压可以用例如图1中示出的减压器18提供，该减压器包括膨胀机28和可控减压阀30。取决于减压阀30的设定，膨胀机28中的减压程度可以变化。根据可选的实施方式，减压器18可包括可变排量膨胀机。

根据一些实施方式，诸如在示出的实施方式中，第一压缩机6的出口20可以经由第一增压空气冷却器32连接到减压器18，并且第二压缩机16的出口22可以经由第二增压空气冷却器34连接到减压器18。在这种方式中，来自第一和第二压缩机6、16的气体可以在第一和第二增压空气冷却器32、34中冷却。在增压空气冷却器32、34中，气体被冷却(通过大体上等压冷却来增加气体密度)以增加它们的容积效率。相应地，不仅空气，还有气态燃料，可以在第一和第二增压空气冷却器32、34的一个或两个中被冷却。增压空气冷却器也可以称为中冷器。像这样的增压空气冷却器在本领域中是已知的。

根据实施方式，第一压缩机6的出口20可经由第一增压空气冷却器32连接到预燃室14。在这种方式中，导向到预燃室14的气态燃料和空气混合物的密度可以增加。此外，在第一压缩机6中压缩之后冷却气态燃料和空气混合物防止与气态燃料和空气混合物接触的部件被加热。例如，像这样对冷却预燃室14是有利的。

用于将气态燃料和空气混合物传导到预燃室14的第一导管21可以连接到位于第一增压空气冷却器32内的用于气态燃料和空气混合物的流路，如图1中示出。因此，至少部分被冷却的气态燃料和空气混合物可以被传导到预燃室14。可替代地，用于将气态燃料和空气混合物传导到预燃室14的第一导管21可以在第一增压空气冷却器32之后，连接到用于来自第一增压空气冷却器32的气态燃料和空气的混合物的流路，但是在用于来自第一增压空气冷却器32的用于气态燃料和空气混合物的流路连接到用于来自第二增压空气冷却器34的气态介质的流路之前。

根据实施方式，其中，来自第一压缩机6的气态燃料和空气混合物不需要冷却，或者其中，气态燃料和空气混合物可以在第一导管21中充分冷却，第一导管21可以在第一压缩机6的出口20的下游和第一空气冷却器32的上游，连接到用于来自第一压缩机6的燃料和空气混合物的流路。

根据实施方式，控制阀36可以布置在预燃室14的上游。在这种方式中，可以另外地控制气体燃料和空气混合物到预燃室14的流动。正如上面提到的，预燃室14与汽缸装置4的燃烧室之间的压力差决定了进入预燃室14的气态燃料和空气混合物的流动。控制阀36的设置使在第一导管21中的压力控制成为可能。控制阀36可以设置在实施方式中，其中，减压器18是不可变的。可替代地，控制阀36也可以设置在实施方式中，其中，减压器18是可变的，以提供对压力差的进一步控制。

根据一些实施方式，例如，正如在示出的实施方式中，内燃气体发动机2可包括第三压缩机38。第三压缩机38布置成，与位于减压器18的上游的第一和第二压缩机6、16串联。也就是，第一和第二压缩机6、16的出口20、22两者都连接到第三压缩机38的入口62。在这种方式中，在增压气体到达减压器18之前，增压气体的压力可以比通过第一和第二压缩机6、16所实现的压力进一步增加。这种增加的压力可以在实施方式(其中，减压器18包括膨胀机28)中被利用。

根据实施方式，第三增压空气冷却器40可布置成在第三压缩机38的下游和减压器18的上游。在这种方式中，在第三压缩机38中被压缩的增压气体可在到达减压器18之前被冷却。

第三压缩机38可包括第三涡轮增压器38'。第三涡轮增压器38'的涡轮膨胀机38”可以由来自内燃气体发动机2的排气驱动。

在图1示出的六缸发动机中，六缸装置中的每一个包括正如上面讨论的预燃室。单独的导管，或至少部分共同的导管，连接到第一压缩机6的出口20并引导到汽缸装置的每个预燃室。入口装置10布置成用于将增压气体提供到每个汽缸装置的燃烧室。三个汽缸装置的排气装置26连接到第一涡轮增压器6'，三个剩余汽缸装置的排气装置26连接到第二涡轮增压器16'。可替代地，所有六个汽缸装置26可连接到第一和第二涡轮增压器6'、16'中的两者。

图2示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机2的汽缸装置4的横截图。内燃气体发动机2与图1的内燃气体发动机大体上类似。汽缸装置4形成燃烧室8。更详细地，燃烧室8在缸膛13中的活塞11的上方形成。活塞11布置成以一般方式在缸膛13中往复运动。活塞11在其下止点BDC处以实线示出，并且在其上止点TDC处以虚线示出。连杆15将活塞11与内燃气体发动机2的曲轴17连接。

汽缸装置4包括进气装置10、火花塞12和预燃室14。进气装置10布置成用于将增压气体的吸入到燃烧室8。进气装置10可包括一个或多个导管和一个或多个阀，用于传导和控制进入燃烧室8的增压气体的流动。这种导管和阀是已知的，并且在图2中仅示意性标明。预燃室14布置成与燃烧室8和火花塞12连接。更具体地，预燃室14形成部分限定的容积，该部分限定的容积经由数个孔与燃烧室8连通。用于将浓气态燃料混合物传导到预燃室14的第一导管21连接到预燃室14。火花塞12延伸进入预燃室14，使得在内燃气体发动机2的操作期间，来自火花塞12的火花点燃预燃室14内部的气态燃料和空气混合物至少一部分。

汽缸装置4包括排气装置26，气用于排气从燃烧室8流出。排气装置26可包括一个或多个导管和一个或多个阀，以用于传导和控制来自燃烧室8的排气流。这样的导管和阀是已知的，并且在图2中仅示意性地标明。

在这些实施方式中，第一压缩机6包括第一涡轮增压器6，并且第二压缩机16包括第二涡轮增压器16'。排气装置26连接到第一和第二涡轮增压器6'、16'，用于驱动第一和第二涡轮增压器6'，16'。更具体地，在已知的方式中，第一和第二涡轮增压器6'、16'各自的涡轮膨胀机6”、16”连接到排气装置26，用于被来自内燃气体发动机2的排气驱动。涡轮膨胀机6'、16”驱动第一和第二压缩机6、16。因此，气体可以在第一和第二压缩机6、16的每一个中被压缩。下面将讨论压缩机6、16中的每一个中气体的组成。

正如上面提到的，第一压缩机6的出口20布置成与第二压缩机16的出口22平行。此外，第一压缩机6的出口20经由第一导管21连接到预燃室14。

现在，参照图1和图2，将更详细地讨论在发动机2的操作期间，内燃气体发动机2中的气体流动。

第一压缩机6的入口50供应有来自气态燃料源或储存器52的空气和气态燃料，二者形成气态燃料和空气混合物。第二压缩机16的入口54仅供应有空气，该空气形成气态介质。根据可替代的实施方式，第二压缩机16的入口54可以供应有气态介质，该气态介质的形式为与供应到第一压缩机6的入口50的气态燃料和空气混合物相比更稀的气态燃料和空气混合物。

由于第一和第二压缩机的出口20、22都连接到减压器18并且平行布置，因此来自第一压缩机6的压缩气态燃料和空气混合物与来自第二压缩机16的压缩气态介质融合，最迟随着它们到达减压器18的入口23融合。在图1和图2中的实施方式中所示，来自第一压缩机6的压缩气态燃料和空气混合物和来自第二压缩机16的压缩气态介质分别地在共同的第二导管66中(第一和第二增压空气冷却器32、34之后，以及在第一和第二压缩机6、16之后)融合。

因此，在到达减压器18之前，浓气态燃料混合物离开第一压缩机6，并且稀气态燃料混合物从浓气态燃料混合物和气体介质融合。气态燃料和空气混合物的一部分，即浓气态燃料混合物，被第一压缩机6压缩，经由第一导管21被传导到预燃室14。浓气态燃料混合物的剩余部分与气态介质融合以形成稀气态燃料混合物。稀气态燃料混合物形成增压气体。

空气-燃料当量比，λ(lambda)，是实际空气-燃料比相对于以化学计量的空气-燃料比之比。λ＝1.0为化学计量空气-燃料比，浓混合物的λ<1.0，以及稀混合物的λ>1.0。在化学计量空气-燃料比处，所有燃料用最小量的氧气燃烧，即燃烧之后仅剩余燃烧气体，没有剩余未燃烧的燃料或氧气。非常浓的混合物，例如，λ在0.4-0.8的范围内，用火花塞不可能或很难点火，λ在0.8-1.3的范围内的浓混合物用火花塞可点火，以及稀混合物，例如λ≈2，用火花塞点火也是不可能的或困难的。

为了实现来自内燃气体发动机2的排气的低NO_X排放，稀气态燃料混合物可具有λ≈2。因此，相应地，浓气态燃料混合物和气态介质的比例必须分别地融合。为了这个目的，浓气态燃料混合物和气态介质的量，可以通过第一和第二压缩机6、16之间的固定容积关系来设定。在这种实施方式中，第一和第二涡轮增压器6、16可以分享共同的旋转轴。可替代地，可以控制第一和第二压缩机6、16的旋转速度，以提供浓气态燃料混合物的流动和气态介质的流动之间的合适的关系。在这种实施方式中，第一和第二涡轮增压器6、16需要单独的旋转轴。根据另一可替代的实施方式，第一和第二压缩机6、16中的至少一个可具有可变的几何形状。根据另一可替代的实施方式，一个或多个阀可以布置成以控制通过第一和第二压缩机6、16中的至少一个的流动。相关的容积关系和相关的流动分别地继而由浓气态燃料混合物的气态燃料含量和气态介质决定。

根据一些实施方式，内燃气体发动机2可以配置成用于在燃烧室8中雪崩(Avalanche)激活燃烧，其中，准许进入预燃室14的气态燃料混合物的λ在0.4-0.8的范围内。也就是，浓气态燃料混合物的λ在0.4-0.8的范围内。

Gussak等在1975年发表的国际自动机工程学会(SAE International)的论文No.750890中，其标题为“High Chemical Activity of Incomplete Combustion Productsand a Method of Pre-chamber Torch Ignition for Avalanche Activation ofCombustion in Internal Combustion Engines”，已经讨论了雪崩激活燃烧，也被称为LAG-过程。简明地，预燃室14和燃烧室8之间的压力差将预燃室14中的浓气态燃料混合物的一部分用燃烧室8中的稀气态燃料混合物稀释到通过火花塞12可点火的λ。预燃室14中的气态燃料混合物的被点火的部分变热，并且将剩余的浓气态燃料混合物喷射进入燃烧室8中。化学/物理反应引起浓气态燃料混合物在燃烧室8内部被点燃，并且因此，点燃燃烧室8内部的稀燃料混合物。

利用雪崩激活的燃烧降低排气中的NO_X含量，这是因为大体上所有可燃气态燃料在燃烧室8内部以低温燃烧。

根据可替代的实施方式，内燃气体发动机2可配置成用于在预燃室中燃烧，其中，准许进入预燃室14的气态燃料混合物的λ在0.8-1.3的范围内。也就是说，浓气态燃料混合物的λ在0.8-1.3的范围内。

在预燃室中，燃烧引发浓气态燃料混合物被火花塞12点火并且主要在预燃室14内部燃烧。在预燃室14中的燃烧激发稀气态燃料混合物在燃烧室8内部的燃烧。因此可以产生低NO_X含量的排气。即，预燃室14内的浓气态燃料混合物的燃烧是高温燃烧，其可能产生NO_X。然而，由于通过燃烧室8内部的低温燃烧产生的排气量相对大，所以来自汽缸装置4的排气总量中的NO_X含量低。

正如上面提到的，稀气态燃料混合物在其朝向减压器18的途中融合。在这些实施方式中，来自第一和第二压缩机6、16的出口20、22的流路将第一和第二增压空气冷却器32、34的下游在连结处连接进入第二导管66。将来自第一和第二压缩机6、16的流路在第一导管21到来自第一压缩机6的流路的连接点下游保持分开一定距离，可以确保防止气态介质的交叉流从第二压缩机16进入第一导管21，否则会稀释浓气态燃料混合物。

在到减压器18的途中，稀气态燃料混合物在第三压缩机38中被进一步压缩，并且该稀气态燃料混合物在第三增压空气冷却器40中被冷却。

根据可替代的实施方式，可以省略第三压缩机38和第三增压空气冷却器40。替代地，稀气态燃料混合物可以经由第二导管66被直接传导到减压器18。

在减压器18中，稀气态燃料混合物(即增压气体)的压力被降低。

需要在更高压力处向预燃室14注入浓气态燃料混合物，该更高压力比增压进入燃烧室8中的稀气态燃料混合物的压力更高。即，预燃室14和燃烧室8之间的压力差决定了浓气态燃料混合物进入预燃室14的流动。在燃烧室8的增压期间，需要预燃室14中的高压以在预燃室14中充满浓气态燃料混合物，用以克服燃烧室8中增压气体的压力。作为示例提到的是，压力差可以为大约1巴。相应地，在利用增压气体增压燃烧室8内期间，需要控制预燃室14与燃烧室8之间的压力差。例如，压力转换器68、70可以布置在第一导管21和入口装置10中，用于间接地决定预燃室14和燃烧室8中的压力。压力转换器68、70电连接到用于决定压力差的控制单元72。控制单元72电连接到配置成用于控制压力差的装置，诸如例如控制阀36和/或可变减压器18。单纯地作为示例提到，在减压器18之后和在进气装置10中的压力可以是4巴，以及第一导管21中的压力可以是3巴。

控制单元72包括计算单元，该计算单元可以采取大体上任何合适类型的处理器电路或微型计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)、中央处理器(CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器、或可以解译和执行指令的其他处理逻辑。在此利用的表达式计算单元可以表示处理线路系统，其包括多个处理线路，诸如，例如，是上面提到的任何一个、一些或全部。控制单元72可以包括存储单元。计算单元连接到存储单元，该存储单元向计算单元提供，例如储存的程序代码和/或储存的数据，计算单元需要该储存的程序代码和/或储存的数据使其能够进行计算。计算单元还可以适用于将计算的部分或最终结果储存在存储单元中。存储单元可以包括物理装置，该物理装置临时地或永久地储存数据或程序，即指令序列。

根据一些实施方式，控制控制阀36和可变减压器18两者以提供在预燃室14和燃烧室8之间期望的压力差。根据一些实施方式，省略了控制阀36，并且压力差仅经由可变减压器18控制。在燃烧之后，排气经由排气装置26离开汽缸装置4。在实施方式中，其中，在压缩机6、16、38中的任何一个是涡轮增压器6'、16'、38'，排气驱动相关的涡轮膨胀机6”、16”、38”。在图1中示出了涡轮膨胀机6”、16”、38”的示例性布置。第一和第二涡轮膨胀机6”、16”平行布置，并且第三涡轮膨胀机38”布置成与第一和第二涡轮膨胀机6”、16”串联。也就是，将排气从第一和第二涡轮膨胀器6”、16”的两个出口74、76供应到第三涡轮膨胀机38”的入口64。可替代地，可以直接从内燃气体发动机2的排气装置26向第三涡轮膨胀机38”入口64供应排气，即，可以向与第一和第二涡轮膨胀机6”、16”平行的涡轮膨胀机38”供应有排气。根据另一可替代的实施方式，第一、第二和第三涡轮膨胀机6”、16”、38”可以串联布置。

图3示意性地示出了根据实施方式的内燃气体发动机2的一部分。内燃气体发动机2很大程度类似于根据之前讨论的实施方式的内燃气体发动机。在这些实施方式中，第一压缩机6的出口20经由共同的增压空气冷却器33连接到减压器18，并且第二压缩机16的出口22经由共同的增压空气冷却器33连接到减压器18。在这种方式中，稀气态燃料混合物已经在共同的增压空气冷却器33之前、或在其内部被融合。引导到预燃室14的第一导管21连接到第一压缩机6的出口20。可以设置单向阀78，用以防止气态介质从第二压缩机16流入第一导管21。在流向预燃室14的浓气态燃料混合物需要冷却的情况下，可以设置与第一导管21连接的单独的冷却器。

图4示意性地示出了根据实施方式的发电机组80。发电机组80包括内燃气体发动机2和发电机82。内燃气体发动机2的曲轴17连接到发电机82的轴84。内燃气体发动机2是根据在此讨论的方面和/或实施方式中的任何一个的内燃气体发动机2。内燃气体发动机2驱动发电机82用于在其中产生电能。

在此讨论的内燃气体发动机2可以用于在发电机组中以外的其他应用中。合适地，内燃气体发动机2用于需要相当恒定的旋转速度的应用中。单纯地作为示例提到，内燃气体发动机2可以用于驱动泵，或用于驱动压缩机。

图5示出了用于操作内燃气体发动机的方法100。内燃气体发动机是根据在此讨论的方面和/或实施方式中的任何一个的内燃气体发动机。相应地，在下面还参考图1-3。方法100包括以下步骤：

-将浓气态燃料混合物从第一压缩机6的出口20传导102到预燃室14，

-通过融合来自第一压缩机6的出口20的浓气态燃料混合物与来自第二压缩机16的出口22的气体介质，混合104稀气态燃料混合物，

-在减压器18中，降低106稀气态燃料混合物的压力，以及

-将稀气态燃料混合物作为增压气体传导108到进气装置10。

根据一些实施方式，浓气态燃料混合物的λ在0.4-0.8的范围内，所述方法100可包括以下步骤：

-利用雪崩激活燃烧，在燃烧室8中燃烧110稀气态燃料混合物。

根据可替代的实施方式，浓气态燃料混合物的λ在范围0.8-1.3内，所述方法100可包括以下步骤：

-利用预燃室中燃烧，在燃烧室8中燃烧112稀气态燃料混合物。

根据实施方式，其中，减压器18包括膨胀机28，并且其中，膨胀机28的输出轴56连接到内燃气体发动机2的曲轴17，所述方法100可包括以下步骤：

-利用膨胀机28，驱动114曲轴17。

根据实施方式，其中，减压器18包括膨胀机28，并且其中，膨胀机28的输出轴56连接到发电机60，所述方法100可包括以下步骤：

-利用膨胀机28，驱动116发电机60。

应当理解，前述是各种示例性实施方式的说明，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施方式进行修改，并且可以将示例性实施方式的不同特征组合，以创建除在此所描述的那些实施方式之外的实施方式。