發動機的製作方法
2023-11-04 21:39:57 6
本實用新型涉及一種在內燃機中的預燃燒室組件。更具體的說，本實用新型涉及一種控制閥，以限制預燃燒室組件中的峰值壓力。
背景技術：
通常已知內燃機（ICE）採用多個燃燒汽缸，空氣-燃料混合物在這些燃燒汽缸中燃燒以產生使得機器運行所需的動力。在一些諸如氣態燃料應用之類的內燃機應用中，燃燒系統除了主燃燒汽缸以外還包括預燃燒室。通常，該預燃燒室位於汽缸蓋中並且經由多個小孔口與發動機的主燃燒室流體連通。在工作期間，預燃燒室適合於接納由位於該預燃燒室內的火花塞點燃的空氣-燃料混合物。空氣-燃料混合物在預燃燒室內的點燃產生使得通過孔口噴射或以其他方式行進到主燃燒室中的燃料燃燒的火焰，藉此將其中的空氣-燃料混合物點燃。
作為公知常識，氮氧化物（NOx）氣體在空氣-燃料混合物的點燃期間在預燃燒室和主燃燒室中產生。預燃燒室的NOx隨著所產生的火焰傳播至主燃燒室，並且導致空氣-燃料混合物在主燃燒室中不良燃燒。這導致相對較低的燃料經濟性。此外，在預燃燒室中附加地形成NOx會提高發動機中的總NOx形成。在傳統的發動機中，在後處理系統中減小在預燃燒室和主燃燒室中產生的NOx氣體。
美國專利5,454,356公開了一種燃燒發動機，其具有預燃燒室和主燃燒室，該預燃燒室和主燃燒室通過由控制閥打開和關閉的連接通道連接。此種控制閥的操作均勻地混合預燃燒室和主燃燒室的空氣。然而，『356參考文獻並未公開用於控制預燃燒室中的壓力峰值的技術方案，該壓力峰值會導致預燃燒室中更高的NOx。
本實用新型針對一個或多個上述問題。
技術實現要素：
本實用新型提供一種發動機。該發動機包括汽缸、汽缸蓋、主燃燒室和預燃燒室組件。主燃燒室設置在汽缸中。預燃燒室組件設置在汽缸蓋中。預燃燒室組件包括預燃燒室部分、底端部分以及控制閥。預燃室部分與主燃燒室流體連通。底端部分在主燃燒室內。底端部分包括至少一個孔口，以使主燃燒室和預燃室部分之間流體連通。該控制閥包括外部閥體。控制閥容納在預燃室部分，並且能在閉合位置和打開位置之間以機械方式切換。當預燃室部分中的流體壓力到達峰值壓力值時，控制閥適於切換至閉合位置。然後，控制閥阻斷主燃燒室和預燃室部分之間的流體連通。
當預燃室部分中的流體壓力達到峰值壓力值時，控制閥致動以朝向底端部分向下移動。因此，控制閥處於閉合位置形成密封。因此，阻斷封閉預燃室部分和主燃燒室之間的流體連通，由此預燃室部分中的溫度不會上升超出峰值壓力值。通過限制預燃室部分與主燃燒室高溫連通的時間，這有利於NOx形成的降低。
附圖說明
圖1是根據本實用新型構思的發動機的剖視圖，其示出預燃燒室組件，並示出處於打開位置的控制閥；以及
圖2是根據本實用新型構思的預燃燒室組件的剖視圖，其示出處於閉合位置的圖1所示控制閥。
具體實施方式
參見圖1和圖2，示出發動機10的部分剖視圖。發動機10包括汽缸12和汽缸蓋14。汽缸12包括主燃燒室16和活塞18。活塞18可滑動地設置在汽缸12內，以在上止點位置和下止點位置之間往復運動。主燃燒室16容納空氣-燃料混合物，其被點燃以產生動力。
汽缸蓋14與發動機體（未示出）接合，以覆蓋汽缸12並且限定該汽缸12的主燃燒室16。汽缸蓋14包括進氣開口20、排氣開口22、預燃燒室組件24以及預燃燒室組件孔26。進氣開口20允許氣體進入主燃燒室16。排氣開口22允許排出氣體排出主燃燒室16。發動機的進、排氣閥28定位成選擇性地打開和閉合進氣開口20和排氣開口22。
預燃燒室組件孔26在發動機的進、排氣閥28之間設置在汽缸蓋14中。預燃燒室組件孔26通入到主燃燒室16中。預燃燒室組件孔26用於容納預燃燒室組件24。
預燃燒室組件24在汽缸蓋14中設置在預燃燒室組件孔26中。預燃燒室組件24從汽缸蓋14延伸到主燃燒室16中。預燃燒室組件24能夠以各種方式配置。可使用這樣的組件，該組件能夠定位在汽缸蓋14中，以實現在主燃燒室16以外發生的燃燒事件，並將燃燒引入主燃燒室16。
預燃燒室組件24包括頂部30、頸部31以及底端部分32。頂部30可經由緊固件（未示出）固定於汽缸蓋14。
頸部31包括第一密封表面33。第一密封表面33繞頸部31設置在預定位置處。第一密封表面33設置成密封抵靠於設置在汽缸蓋14中的第二密封表面34。第二密封表面34位於預燃燒室組件孔26中。
此外，頸部31包括壁35、孔36、燃料輸入閥38、控制閥40以及火花塞42。壁35限定孔36。孔36沿著預燃燒室組件24的縱向軸線X-X』限定結構。孔36由內周界44圍繞。孔36包括上部46和預燃室部分48。孔36經由底端部分32的孔口50與主燃燒室16流體連通。
預燃室部分48包括延伸穿過壁35的螺紋孔52。螺紋孔52適合於接納火花塞42。火花塞42定位在頸部31中，以使得火花塞末端54在預燃室部分48中延伸。在本實用新型內容中的火花塞42為本技術領域可用的合適的點火裝置。
燃料輸入閥38適合於將燃料輸送至預燃室部分48，其設置在頸部31中。燃料輸入閥38與預燃室部分48流體連通。燃料輸入閥38將燃料、例如氣態燃料輸送到預燃室部分48中。
孔36容納控制閥40。控制閥40經由凸輪（未示出）或搖臂布置或者本領域已知的類似機構機械地致動。控制閥40包括外部閥體56和閥末端58。控制閥40容納在孔36中，以使得外部閥體56與內周界44接觸。閥末端58面向預燃室部分48。閥末端58的閥末端端部60成形並且結構限定成與預燃室部分48的端部62互補。控制閥40能在閉合位置和打開位置之間以機械方式切換。控制閥40的致動可由控制器（未示出）機械地控制，其可與安裝在預燃室部分48內部的一個或多個壓力傳感器（未示出）進行控制通信。
參照圖1，示出控制閥40的打開位置。在打開位置中，控制閥40容納在孔36的上部46中並且在閥末端58和底端部分32之間限定預燃燒室容積64。參照圖2，示出控制閥40的閉合位置。當預燃室部分48中的流體壓力達到峰值壓力值時，控制閥40致動至閉合位置。為了到達閉合位置，控制閥40沿縱向方向D向下移動。在閉合位置中，控制閥40遠離上部46移動，並且容納在預燃室部分48的預燃燒室容積64中。這阻斷封閉預燃室部分48和主燃燒室16之間的流體連通。
底端部分32是大體圓柱形的，並且位於頸部31下方。底端部分32定位在主燃燒室16內。底端部分32延伸穿過預燃燒室組件孔26並且暴露於主燃燒室16。
底端部分32包括多個隔開的徑向定向孔口50。孔口50將預燃室部分48和主燃燒室16連通。孔口50以預定型式將來自預燃室部分48的膨脹氣體引入到主燃燒室16中。
工業實用性
參照附圖，並且在工作中，預燃燒室組件24可安裝在汽缸蓋14中。燃料系統（未示出）可經由燃料輸入閥38將氣態燃料和空氣的混合物供給至預燃室部分48。安裝於預燃燒室組件24的火花塞42將預燃室部分48內的氣態燃料和空氣的混合物點燃。在氣態燃料和空氣的混合物在預燃室部分48內燃燒之後，例如呈火焰形式的燃燒燃料可經由孔口50噴射到主燃燒室16中。在那，燃燒燃料可開始主燃燒過程並且可點燃主燃燒室16內由進氣開口20供給的氣態燃料和空氣的混合物。
在預燃燒室燃燒期間，控制閥40處於打開位置中。在預燃室部分48中的流體壓力低於峰值壓力數值時，控制閥40維持在打開位置中。在接近壓縮衝程結束時，通過孔口50傳播的火焰開始主燃燒過程。在主燃燒過程期間，主燃燒室16中的溫度升高。由於預燃室部分48和主燃燒室16之間的流體連通，溫度也會傳遞至預燃室部分48。當預燃室部分48中的流體壓力達到峰值壓力值時，控制閥40致動以朝向底端部分32向下移動。因此，達到控制閥40的閉合位置。這意味著控制閥40的閥末端端部60定位成與預燃室部分48的內周界44的端部62對準密封。因此，阻斷封閉預燃室部分48和主燃燒室16之間的流體連通，由此預燃室部分48中的溫度不會上升超出峰值壓力值。通過限制預燃室部分48與主燃燒室16的高溫連通的持續時間，這有利於NOx形成的降低。
本實用新型的許多特徵和優點從詳細的說明書中變得顯而易見，因此其旨在通過所附的權利要求來覆蓋本實用新型的落在其真實精神和範圍內的所有這些特徵和優點。此外，對於熟悉本領域的人員會易於想到許多改進和變化.因此，並不期望將本實用新型限於所說明和描述的確定結構和操作，因此，所有適當的修改和等同替換可以認為是落入本實用新型的保護範圍內。