专利名称：用于活塞式发动机的预燃室装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于活塞式发动机中可在发动机气缸上部适用 的预燃室装置。
背景技术：
当燃料与空气的混合物在燃烧发动机中燃烧时，形成了氮氧化物
(NOx)。通常，氮氧化物的总量在燃烧温度升高的同时也在增加。具 体而言，高极点的燃烧温度有助于氮氧化物的形成。通过增大燃料混 合物的空气/燃料比，即通过使用更缺乏燃料的混合物，极点燃烧温度 可以降低，并从而减少在燃烧过程期间所形成的氮氧化物的总量。然 而，由于燃料混合物缺乏燃料，故特别是在气缸直径较大的活塞式发 动机中，燃烧并不完全。
为了提高燃烧效率， 一些贫燃发动机设有与气缸的燃烧室相连的 预燃室。预燃室供有富含燃料的混合物，其被点燃并输送到燃烧室中， 由此将点燃燃烧室中缺乏燃料的混合物。预燃室特别地用于使用气体 作为燃料的贫燃奥图-循环发动机。在这些情形中，预燃室设有点燃富 含燃料的混合物的火花塞。将富含燃料的混合物供送到预燃室中由预 燃室阀根据发动机循环进行控制。对于由发动机凸轮轴控制的预燃室 阀，存在单独的阀动装置。凸轮轴设有单独的凸轮用于预燃室阀。由 于预燃室阀需要其自身具有凸轮、推杆以及摇臂，故这种装置的缺点 在于其复杂性。此外，预燃室阀的升程，即极限位置之间的行程长度 较短，这会妨碍对阀的控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装置，通过该装置可改善预燃室阀的工作。
如所附权利要求1中所公开的那样，本发明的目的得以实现。根 据本发明的预燃室装置包括预燃室、设有活塞面以便将燃烧空气与燃 料的混合物供给到预燃室中的弹簧承载型预燃室阀，以及用于点燃预 燃室中燃烧空气与燃料的混合物的点火装置。预燃室阀可在开启位置 与闭合位置之间移动，并且其由弹簧压向闭合位置。预燃室装置包括 用于压力介质的腔室，以及与其成流动连通的用于压力介质的第二腔 室。该腔室由预燃室阀的活塞面所限定，压力介质的压力作用在该活 塞面上，以使预燃室阀朝向开启位置移动。第二腔室由可动的第二活 塞的活塞面所限定。
本发明可实现众多优点。
通过改变预燃室阀的活塞面面积与第二活塞的活塞面面积之比， 预燃室阀的升程可以期望的方式随时间变化。然后，预燃室阀可由与 气缸入口阀相同的促动装置进行操作。由于并非一定需要用于凸轮轴 的单独的凸轮以及用于将凸轮运动传递给预燃室阀的机构，故该装置 结构可制造得更为简单。
在下文中通过举例的方式参照附图对本发明进行更为详细地阐述。
图1至图6示出了活塞式发动机气缸上部以及根据本发明的一个 预燃室装置在多个工作阶段中的示意性截面图。
图7示出了在根据图1至图6的实施例中随时间变化的预燃室阀 和入口阀的升程。
具体实施例方式
图1至图6示出了活塞式发动机1的一部分，更准确地说是其气 缸的上部。为了清楚起见，省略了指示截面区域的斜剖线。活塞式发动机1包括具有多个气缸3的发动机组。发动机1为奥图-循环发动机， 即由火花塞点燃燃料与燃烧空气的混合物。在发动机中所使用的燃料
为气体，例如天然气。发动机1还包括气缸盖2，其与活塞和气缸衬 套一起限定气缸的燃烧室5。气缸盖2设有通向燃烧室5的进入口 6, 经由该进入口，燃料与空气的混合物引入到燃烧室5中。在进入口 6 中燃料与燃烧空气相混合。燃料与燃烧空气的混合物从进入口 6到燃
烧室5中的流动由入口阀7控制。气缸盖2还设有通向燃烧室5的排 出口 8，经由该排出口，在燃烧期间形成的排气从燃烧室5中排出。 从燃烧室5到排出口 8的排气流由排出阀9控制。
促动装置结合入口阀7和排出阀9二者一起设置以用于移动阀7、 9。用于入口阀的促动装置包括结合入口阀7的阀杆一起布置的轭架 13和摇臂14，通过该摇臂，向下按压轭架13并从而向下按压入口阀 7，以便将其打开。同样，用于排出岡的促动装置包括结合排出阀9 的阀杆一起布置的轭架13'和摇臂14',通过该摇臂，向下按压轭架13' 并从而向下按压排出阀9，以便将其打开。通过凸轮轴上的凸轮来提 供摇臂14、 14'的运动，该凸轮直接地或经由推杆间接地与摇臂14,14' 可操作地相连接。弹簧10适用于包绕阀7，9的阀杆11,12，该弹簧的 弹簧力将阀朝向根据图1的闭合位置推动，在图1中，阀盘11',12'抵 靠气缸盖2上的阀座面安置。
预燃室装置15适于与气缸上部即气缸盖2相结合。预燃室装置 15包括围绕预燃室17的本体16，预燃室17通过喷嘴孔18与燃烧室 5成流动连通。预燃室装置15包括预燃室阀19，通过该预燃室阀19， 控制燃料与燃烧空气的混合物从本体内的燃料室25至预燃室17的供 给。此外，预燃室装置15包括火花塞20，通过该火花塞20,点燃预 燃室17中的燃料与空气的混合物。预燃室装置安置在本体16内，由 此该预燃室装置可安装成与气缸盖2相结合而作为一个单元。
预燃室阀19包括伸长的阀体21,其第一端设有阀盘22，而第二 端设有活塞23。活塞23安置在圆柱形腔室28内。活塞23包括限定腔室28的活塞面32。阀体21由弹簧24所包绕，弹簧24设置在活塞 23与本体16之间的腔室28中，由此弹簧将预燃室阀19推向闭合位 置，在闭合位置，阀盘22抵靠本体16上的基座面。当预燃室阀处于 闭合位置时，燃料与燃烧空气的混合物自燃料室25到预燃室17的流 动受到阻止。当基座面与阀盘22之间存在间隙时，预燃室阀19为打 开的，由此容许燃料与燃烧空气的混合物从燃料室25流入预燃室17。 腔室28通过连接管路26与装入第二活塞29的第二腔室27流动 连通。可动的第二活塞29设有部分地限定第二腔室27的第二活塞面 31。腔室28和第二腔室27均填充有压力介质，优选为发动机润滑油。 第二活塞面31的面积大于活塞面32的面积。本体16内存在管路30， 其从第二腔室27的侧壁延伸至油空间34,例如气缸盖2的润滑油通 路中。与入口阀7相结合的轭架13还与第二活塞29可操作地相连接， 使得轭架13同时按压入口阀7和第二活塞29二者。因此，预燃室阀 19和入口阀7二者的运动均由同一装置提供，即由入口阀的促动装置。 入口阀7的定时不同于预燃室阀19的定时，即它们的开启时间和闭 合时间彼此不同。由于分别限定腔室28和第二腔室27的活塞面32,31 的面积具有不同的大小，故预燃室阀19和入口阀7的移动速度和升 程彼此不同。
在图1中，入口阀7和排出阀9均为闭合的，即处于其最上位置 抵靠气缸盖2上的阀座面。第二活塞29也处于其最上位置，由此第 二腔室27处于其最大容积。第二腔室27侧壁中的管路30孔口为打 开的，由此容许用作压力介质的润滑油经由管路30流入油空间34。
在图2中，通过入口阀的促动装置，即由轭架13和摇臂14将入 口阀7和第二活塞29下压。入口阀7开启，且第二腔室27侧壁中管 路30的孔口仍为打开的。第二活塞29伸入第二腔室27中，而压力 介质沿管路30流入油空间34中。因此，腔室23和第二腔室27的总 容积减小。预燃室阀19保持在闭合位置上，即阀盘22抵靠阀座面。
在图3中，通过轭架13和推杆14进一步向下按压入口阀7和第 二活塞29。于是，入口阀7进一步开启，而第二活塞29更深地伸入第二腔室27中。当第二活塞29覆盖通向第二腔室27侧壁的管路30 孑L口时，就不再容许压力介质经由管路30从腔室28,27中流出。由于 第二活塞29更深地伸入第二腔室27中，故腔室27,28中的润滑油压 力升高，而当作用在活塞的活塞面32上的压力超过弹簧24的闭合力 时，则预燃室阀19开始打开。
在图4中，通过轭架13和推杆14进一步向下按压入口阀7和第 二活塞29。第二活塞29仍覆盖管路30的孔口。更深地伸入第二腔室 27中的第二活塞29将来自于第二腔室27中的压力介质经由连^妾管^各 26推入腔室28中。因此，活塞23在腔室28中向下移动并压缩弹簧 24，由此使得预燃室阀19打开，而燃料混合物从燃料室25流入预燃 室17中。由于第二活塞的活塞面31的面积小于活塞面32的面积， 故相比于第二活塞29、入口阀7和轭架13的移动，预燃室阀19的移 动较慢，且升程较小。
在图5中，轭架13和摇臂14向上移动，且入口阀7和预燃室阀 19闭合。与开启运动期间一样，由于活塞23和第二活塞29的各活塞 面32,31之间的面积差异，故预燃室阀19的移动慢于入口阀7。
在图6中，第二腔室27侧壁中的管路30孔口打开，且压力介质 经由管路30从腔室27,28流入油空间34中。腔室27，28中的润滑油 压力降低，且弹簧24使预燃室阀19移动到闭合位置，由此停止燃烧 空气与燃料的混合物从燃料室25至预燃室17的流动。在入口阀7闭 合之后，预燃室17中的混合物由火花塞20点燃。燃烧的燃料混合物 经由喷嘴孔18从预燃室17扩散到燃烧室5中，并且其点燃了燃烧室 5中燃料较为缺乏的燃烧空气与燃料的混合物。
如图7中所示，预燃室阀19随时间变化的移动，即升程，小于 入口阀7的升程。通过改变活塞的活塞面32与第二活塞的活塞面31 之间的比率，可改变相对于入口阀7升程的预燃室阀19升程。通过 改变第二腔室27侧壁中的管路30孔口的闭合时刻和开启时刻，即例 如通过改变管路30孔口在第二活塞29的运动方向(即垂直方向)上的 位置，可改变预燃室阀19开始打开和完全闭合的时刻。
权利要求
1.一种可在活塞式发动机(1)中适用于气缸上部(2)的预燃室装置，所述预燃室装置包括预燃室(17)、设有活塞面(32)以便将燃烧空气与燃料的混合物供给到所述预燃室(17)的弹簧承载型预燃室阀(19)，以及用于点燃所述预燃室(17)中的燃烧空气与燃料的所述混合物的点火装置(20)，所述预燃室阀(19)可在开启位置与闭合位置之间移动，并且由弹簧(24)压向所述闭合位置，其特征在于，所述预燃室装置(15)包括用于压力介质的腔室(28)以及与所述腔室(28)成流动连通的用于压力介质的第二腔室(27)，所述腔室(28)由所述预燃室阀的活塞面(32)限定，所述压力介质的压力作用在所述活塞面上以将所述预燃室阀(19)移向所述开启位置，以及所述第二腔室(27)由可动的第二活塞(29)的活塞面(31)限定。
2. 根据权利要求1所述的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室 阀的活塞面(32)的面积大于所述第二活塞(29)的活塞面(31)的面积。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的预燃室装置，其特征在于， 管路(30)用于将压力介质输送到所述第二腔室(27),以及用于将其从所 述第二腔室(27)排出，所述管路(30)设置成用以根据所述第二活塞(29) 的位置来关闭和开启。
4. 根据权利要求3所述的预燃室装置，其特征在于，所述管路(30) 的孔口设置在所述第二腔室(27)的侧壁中。
5. 根据前述权利要求中任何一项所述的预燃室装置，其特征在 于，所述腔室(28)和所述第二腔室(27)适用在本体(16)内，且其中，所 述第二活塞(29)可从所述本体(16)移动到外部。
6. —种活塞式发动机(l)，包括至少一个气缸(3)、设有入口阀(7) 以便将燃烧空气输送到所述气缸的燃烧室(5)中的进入口(6),以及用于 打开所述入口阀(7)的促动装置(13,14)，其特征在于，根据前述权利要 求中任何一项所述的预燃室装置(15)适用于所述气缸(3)的上部(2)。
7. 根据权利要求6中所述的活塞式发动机，其特征在于，所述入 口阀的促动装置(13,14)设置成用以移动所述预燃室装置的第二活塞 (29)。
8. 根据权利要求6或权利要求7所述的活塞式发动机，包括根据 权利要求3或权利要求4的预燃室装置，其特征在于，管路(30)与所 述发动才几的润滑油系统流动连通。
全文摘要
一种可在活塞式发动机(1)中适用于气缸上部(2)的预燃室装置，该预燃室装置包括预燃室(17)、设有活塞面(32)以便将燃烧空气与燃料的混合物供给到预燃室(17)的弹簧承载型预燃室阀(19)，以及用于点燃预燃室(17)中的燃烧空气与燃料的混合物的点火装置(20)，该预燃室阀(19)可在开启位置与闭合位置之间移动，并且由弹簧(24)压向闭合位置。预燃室装置(15)包括用于压力介质的腔室(28)以及与腔室(28)流动连通的用于压力介质的第二腔室(27)，腔室(28)由预燃室阀的活塞面(32)限定，压力介质的压力作用在活塞面(32)上以将预燃室阀(19)移向开启位置，以及该第二腔室(27)由可动的第二活塞(29)的活塞面(31)限定。
文档编号F02B19/10GK101583782SQ200880001708
公开日2009年11月18日 申请日期2008年1月2日 优先权日2007年1月3日
发明者M·桑德斯滕, S·尼尼坎加斯 申请人:瓦特西拉芬兰有限公司