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預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器和包括該預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法與工藝

文檔序號(hào):12041116閱讀:250來源:國知局
預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器和包括該預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法與工藝
預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器和包括該預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2012年2月29日提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2012-0021105號(hào)的優(yōu)先權(quán),該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此用于通過該引用的所有目的。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī),特別地,涉及包括使用預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī),所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器將之前從空氣-燃料混合物形成的噴燃火焰噴入燃燒室內(nèi)的空間,使得所述噴燃火焰充當(dāng)噴入所述燃燒室內(nèi)的空間的燃料的點(diǎn)火源從而點(diǎn)燃所述燃料,從而通過使用作為大火焰中心的噴燃火焰來可靠地維持燃燒,并且因此顯著改善燃料消耗并減少NOx的產(chǎn)生。

背景技術(shù):
在通用的發(fā)動(dòng)機(jī)中,將燃料直接噴入燃燒室(GDI類型)或?qū)⑷剂虾涂諝饣旌先缓蠊?yīng)至燃燒室(MPI類型)之后,在燃燒室中通過從火花塞產(chǎn)生的火花而形成燃燒火焰中心,從而點(diǎn)燃空氣-燃料混合物并使其爆炸(火焰蔓延)。MPI類型和GDI類型之間的差別在于,在將燃料直接噴入燃燒室的情況下(GDI類型),進(jìn)行分層燃燒,而在將燃料和空氣混合并供應(yīng)至燃燒室的情況下(MPI類型),進(jìn)行均勻燃燒。由于在燃燒室中通過點(diǎn)火和爆炸(火焰蔓延)啟動(dòng)爆炸沖程,從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力。然而,如果火花塞在燃燒室中產(chǎn)生點(diǎn)火火花并且通過點(diǎn)火火焰在燃燒室中形成燃燒火焰中心,則火焰中心的尺寸較小,且其持續(xù)時(shí)間較短,無法保證燃燒室中的完全燃燒。該問題對(duì)上述燃燒方案施加了固有的限制。為了克服所述限制,可向發(fā)動(dòng)機(jī)施加稀薄燃燒(超稀薄燃燒),但是稀薄燃燒(超稀薄燃燒)的另一問題在于由于用于改善燃料消耗的高熱量燃燒而產(chǎn)生大量NOx。在這種情況下,可使用DeNOx催化劑減少NOx的產(chǎn)生,但是DeNOx催化劑昂貴,因此增加了成本并降低了競(jìng)爭(zhēng)力。公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解,而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的各個(gè)方面提供發(fā)動(dòng)機(jī),所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室,所述燃燒室使用預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器,所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器使空氣-燃料混合物燃燒,所述空氣-燃料混合物為在燃燒室外部混合的外部空氣和噴射的燃料,并且將由燃燒產(chǎn)生的大火焰中心的噴燃火焰供應(yīng)至燃燒室,從而通過噴燃火焰(火焰蔓延)點(diǎn)燃燃料并使其爆炸,并且可靠地維持燃燒室的燃燒,從而使用快速冷燃燒顯著改善燃料消耗并減少NOx的產(chǎn)生。本發(fā)明的各個(gè)方面提供發(fā)動(dòng)機(jī),所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室,所述燃燒室使用預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器,所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器以大火焰中心的形式將從燃燒室外部供應(yīng)的噴燃火焰供應(yīng)至燃燒室中,使得噴燃火焰充當(dāng)噴入燃燒室的燃料的點(diǎn)火源,從而免除供應(yīng)空氣和燃料的空氣-燃料混合物口,因此防止由于空氣-燃料混合物的流動(dòng)和壓力的變化而導(dǎo)致的空氣-燃料混合物液化。本發(fā)明的各個(gè)方面提供一種預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器,其中空氣從大氣被供應(yīng)至具有往復(fù)式活塞的燃燒室;燃料被噴入所述流入的空氣從而形成空氣-燃料混合物,并且所述空氣-燃料混合物然后在所述燃燒室中燃燒從而產(chǎn)生燃燒火焰;所述燃燒火焰以至少一個(gè)噴燃火焰的形式被噴入所述燃燒室內(nèi)的空間;所述噴燃火焰充當(dāng)點(diǎn)火源使得噴入所述燃燒室內(nèi)的空間的燃料進(jìn)行燃燒;和在所述燃燒室中通過所述噴射燃料的燃燒產(chǎn)生了爆炸沖程。所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器還可包括:壓縮塊,所述壓縮塊具有壓縮室,在所述壓縮室中,外部空氣和噴入所述空氣的燃料混合從而形成空氣-燃料混合物;副噴射器,所述副噴射器安裝至所述壓縮塊從而將所述燃料噴入所述壓縮室;加壓活塞,所述加壓活塞改變所述壓縮室的體積從而增加所述空氣-燃料混合物的壓力;閥單元,當(dāng)所述空氣-燃料混合物的壓力增加時(shí),所述閥單元打開,使得所述空氣-燃料混合物從所述壓縮室排出;燃燒塊,所述燃燒塊具有燃燒空間從而使從所述閥單元排出的所述空氣-燃料混合物燃燒;火花塞,所述火花塞安裝在所述燃燒塊中從而產(chǎn)生火花,使得穿過所述燃燒塊的所述空氣-燃料混合物燃燒;和噴射嘴,所述噴射嘴以至少一個(gè)噴燃火焰的形式噴射由所述空氣-燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的火焰,其中所述噴燃火焰的噴射方向朝向具有所述往復(fù)式活塞的所述燃燒室內(nèi)的空間。所述空氣-燃料混合物可形成流動(dòng)通道,所述空氣-燃料混合物通過所述閥單元而穿過所述流動(dòng)通道流出,流入所述燃燒塊,并且直接從所述燃燒塊流入所述噴射嘴。所述閥單元和所述燃燒塊可與所述壓縮塊接合,并且所述噴射嘴可與所述壓縮室接合。所述壓縮塊可具有緊固端部,所述緊固端部與所述閥單元和所述燃燒塊接合,并且所述緊固端部可位于所述壓縮室的位置下方。所述加壓活塞可具有活塞,所述活塞可移動(dòng)從而改變所述壓縮塊的所述壓縮室的體積;和活塞桿,所述活塞桿整體地連接至所述活塞。所述閥單元可具有副止回閥,所述副止回閥具有所述外部空氣從大氣流入所述壓縮室的通道;主止回閥,所述主止回閥具有所述空氣-燃料混合物從所述壓縮室排出的通道;和緊固端部,所述緊固端部插入所述壓縮塊的所述壓縮室。所述燃燒塊可具有空氣-燃料混合物通道,通過所述主止回閥流出的所述空氣-燃料混合物通過所述空氣-燃料混合物通道流動(dòng);點(diǎn)火通道,所述點(diǎn)火通道與所述空氣-燃料混合物通道的一個(gè)端部相通,使得從所述火花塞產(chǎn)生的火花朝向所述空氣-燃料混合物通道而被導(dǎo)引;新鮮空氣流入通道,新鮮空氣從大氣流入所述新鮮空氣流入通道;和緊固端部,所述緊固端部與所述壓縮塊和所述噴射嘴接合。所述噴射嘴可具有預(yù)燃室,所述預(yù)燃室具有空間,所述空間用于使供應(yīng)至所述燃燒塊的所述空氣-燃料混合物燃燒;噴焰噴孔,所述噴焰噴孔用于在一個(gè)或多個(gè)位置處朝向所述燃燒室內(nèi)的空間噴射在所述預(yù)燃室中產(chǎn)生的所述燃燒火焰;和緊固端部,所述緊固端部與所述燃燒通道的所述空氣-燃料通道接合。所述主止回閥可形成單向通道,所述空氣-燃料混合物通過所述單向通道從所述壓縮室排出,并且當(dāng)所述加壓活塞向下移動(dòng)從而減小所述壓縮室的體積時(shí),所述流動(dòng)通道可通過所述空氣-燃料混合物的增加的壓力而打開。所述副止回閥可形成單向通道,從大氣供應(yīng)的所述外部空氣通過所述單向通道流入所述壓縮室,并且當(dāng)所述加壓活塞向上移動(dòng)從而擴(kuò)大所述壓縮室的體積時(shí),所述流動(dòng)通道可通過所述空氣-燃料混合物的減小的壓力而打開。所述主止回閥可安裝在所述閥單元的中央位置處,并且所述副止回閥可安裝在遠(yuǎn)離所述中央位置的位置處。所述空氣-燃料混合物通道和所述點(diǎn)火通道可以以V-形排列,使得其相通部分位于頂部。所述壓縮塊可具有新鮮空氣流入通道和緊固端部,所述外部空氣通過所述新鮮空氣流入通道從大氣流入所述壓縮室;所述緊固端部與所述閥單元和所述燃燒塊接合,并且所述緊固端部可位于所述壓縮室的位置下方。所述加壓活塞可具有活塞,所述活塞可移動(dòng)從而改變所述壓縮塊的所述壓縮室的體積;活塞桿,所述活塞桿整體地連接至所述活塞;新鮮空氣流動(dòng)通道,所述新鮮空氣流動(dòng)通道在所述活塞中機(jī)械形成;和燃料流動(dòng)通道,所述燃料流動(dòng)通道在所述活塞的另一部分中機(jī)械形成從而供應(yīng)所述燃料,并且與所述新鮮空氣流動(dòng)通道相通。所述閥單元可具有主止回閥,所述主止回閥具有通道,所述空氣-燃料混合物通過所述通道從所述壓縮室排出,所述空氣-燃料混合物為噴入所述壓縮室并與所述外部空氣混合的燃料;和緊固端部,所述緊固端部插入所述壓縮塊的所述壓縮室。所述燃燒塊可具有空氣-燃料混合物通道,通過所述主止回閥流出的所述空氣-燃料混合物通過所述空氣-燃料混合物通道流動(dòng);點(diǎn)火通道,所述點(diǎn)火通道與所述空氣-燃料混合物通道的端部相通,使得從所述火花塞產(chǎn)生的火花朝向所述空氣-燃料混合物通道而被導(dǎo)引;和緊固端部,所述緊固端部與所述壓縮塊和所述噴射嘴接合。所述噴射嘴可具有預(yù)燃室,所述預(yù)燃室具有空間,所述空間用于使供應(yīng)至所述燃燒塊的所述空氣-燃料混合物燃燒;噴焰噴孔,所述噴焰噴孔用于朝向所述燃燒室內(nèi)的空間在一個(gè)或多個(gè)位置處噴射在所述預(yù)燃室中產(chǎn)生的所述燃燒火焰;和緊固端部,所述緊固端部與所述燃燒通道的所述空氣-燃料通道接合。所述新鮮空氣流入通道可具有新鮮空氣閥,所述新鮮空氣閥用于將所述外部空氣從大氣供應(yīng)至所述壓縮室,并且在升高所述加壓活塞從而擴(kuò)大所述壓縮室的體積的過程中,當(dāng)所述壓縮室的壓力降低時(shí),所述新鮮空氣閥可打開??稍谒鲂迈r空氣流動(dòng)通道與所述燃料流動(dòng)通道交匯的端部處提供混合閥,并且所述混合閥可混合經(jīng)過所述新鮮空氣流動(dòng)通道的空氣和經(jīng)過所述燃料流動(dòng)通道的燃料,從而將所述空氣-燃料混合物排出至所述壓縮室。所述新鮮空氣流動(dòng)通道和所述燃料流動(dòng)通道可以以V-形排列,使得其相通部分位于頂部。所述主止回閥可形成單向通道,所述空氣-燃料混合物通過所述單向通道從所述壓縮室排出,并且當(dāng)所述加壓活塞向下移動(dòng)從而減小所述壓縮室的體積時(shí),所述流動(dòng)通道可通過所述空氣-燃料混合物的增加的壓力而打開。所述噴焰噴孔可為發(fā)散截錐,所述發(fā)散截錐從所述預(yù)燃室發(fā)散并且擴(kuò)張。可提供至少三個(gè)噴焰噴孔從而形成所述截錐。本發(fā)明的各個(gè)方面提供一種包括使用預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī),包括:噴射嘴,所述噴射嘴從大氣朝向燃燒室內(nèi)的空間噴射至少一個(gè)噴燃火焰,所述燃燒室具有往復(fù)式活塞,其中所述噴燃火焰充當(dāng)點(diǎn)火源從而使噴入所述燃燒室內(nèi)的空間的燃料燃燒,并且通過所述噴射燃料的燃燒在所述燃燒室中啟動(dòng)爆炸沖程;進(jìn)氣閥,所述進(jìn)氣閥在所述燃燒室的上方部分處打開或關(guān)閉進(jìn)氣歧管的通道;排氣閥,所述排氣閥打開或關(guān)閉排氣歧管的通道,在所述燃燒室中產(chǎn)生的排出氣體通過所述排氣歧管的通道流動(dòng);和主噴射器,所述主噴射器將所述燃料噴入所述燃燒室內(nèi)的空間。所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器可插置在所述進(jìn)氣閥和所述排氣閥之間,并且所述主噴射器可位于所述燃燒室的一側(cè)處。在所述外部空氣和噴入所述空氣的所述燃料混合從而形成所述空氣-燃料混合物之后,所述空氣-燃料混合物然后在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒室外部燃燒,可以以大火焰中心形式將噴燃火焰供應(yīng)至所述燃燒室。因此,有可能免除供應(yīng)空氣和燃料的空氣-燃料混合物口,因此防止由于空氣-燃料混合物的流動(dòng)和壓力的變化而導(dǎo)致的空氣-燃料混合物液化。此外,通過所述空氣-燃料混合物(其為外部空氣與少量燃料在所述燃燒室外部混合)預(yù)先以大火焰中心形式產(chǎn)生噴燃火焰之后,由于所述噴燃火焰被供應(yīng)至所述燃燒室,可以可靠地維持所述燃燒室中的燃燒,從而使用快速冷燃燒顯著改善燃料消耗并減少NOx的產(chǎn)生。此外,由于所述噴燃火焰首先由所述空氣-燃料混合物(其為外部空氣與少量燃料在所述燃燒室外部混合)產(chǎn)生,然后被供應(yīng)至所述燃燒室,有可能精確控制燃燒(控制空氣-燃料比例),并且保證所述燃燒室中火焰點(diǎn)火的性能和可靠度。此外,由于供應(yīng)至所述燃燒室內(nèi)的空間的所述噴燃火焰的形狀首先從所述燃燒室外部精確確定,有可能精確計(jì)算直接噴入所述燃燒室內(nèi)的空間的燃料的量,從而減少燃料消耗。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實(shí)施方案,本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為具體地變得清楚或得以闡明。附圖說明圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的圖。圖2為顯示具有提供根據(jù)本發(fā)明的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的燃燒室的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)的圖。圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的圖。圖4為顯示圖3中所示的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的操作狀態(tài)的圖。圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的操作的流程圖。圖6和7為顯示圖5中所示的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的操作狀態(tài)的圖。圖8為顯示示例性燃燒室的燃燒狀態(tài)的圖,其中通過操作根據(jù)本發(fā)明的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器而噴射噴燃火焰。具體實(shí)施方式下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施方案,這些具體實(shí)施方案的實(shí)例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性具體實(shí)施方案相結(jié)合進(jìn)行描述,但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性具體實(shí)施方案。相反,本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性具體實(shí)施方案,而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價(jià)形式及其它具體實(shí)施方案。在說明書中,本發(fā)明的各個(gè)附圖和具體實(shí)施方案中的相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的構(gòu)造。如圖中所示,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10包括壓縮塊20,所述壓縮塊20具有壓縮室21,在所述壓縮室21中流入外部空氣并且噴入少量燃料;加壓活塞30,所述加壓活塞30用于改變壓縮室21的體積從而增加流入壓縮室21的空氣和燃料的混合物的壓力;閥單元40,所述閥單元40具有空氣從大氣流入壓縮室21的流動(dòng)通道以及空氣-燃料混合物從壓縮室21排出的流動(dòng)通道;燃燒塊50,所述燃燒塊50具有燃燒空間,通過閥單元40排出的空氣-燃料混合物在所述燃燒空間中燃燒;和噴射嘴60,所述噴射嘴60用于將空氣-燃料混合物的燃燒火焰以噴燃火焰的形式噴入燃燒室1內(nèi)的空間,使得空氣-燃料混合物充當(dāng)噴入燃燒室1內(nèi)的空間的燃料的點(diǎn)火源。并且,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10包括副噴射器70,所述副噴射器70用于將少量燃料從外部供應(yīng)至燃燒室1中;并且副噴射器70安裝在壓縮塊20中從而將燃料噴入壓縮室21。此外,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10包括用于產(chǎn)生火花的火花塞80,并且火花塞80安裝在燃燒塊50中從而點(diǎn)燃流入燃燒塊50的空氣-燃料混合物。在預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的情況下,在升高加壓活塞30從而膨脹壓縮室21的體積的過程中,如果閥單元40的流動(dòng)通道隨著壓縮室21的壓力降低而打開,外部空氣通過閥單元40的打開的流動(dòng)通道從大氣流入壓縮室21??諝饬魅雺嚎s室21之后,通過副噴射器70將少量燃料噴入壓縮室21。然后,在降低加壓活塞30從而縮小壓縮室21的體積的過程中,如果空氣-燃料混合物的壓力增加,閥單元40的另一個(gè)流動(dòng)通道由于空氣-燃料混合物的加壓作用而打開,使得空氣-燃料混合物通過閥單元40而排放至燃燒塊50中的燃燒空間中。如上所述,空氣-燃料混合物流入燃燒塊50,然后火花塞80產(chǎn)生火花從而點(diǎn)燃空氣-燃料混合物。通過噴射嘴60以至少一個(gè)噴燃火焰的形狀朝向燃燒室1內(nèi)的空間噴射由空氣-燃料混合物的燃燒所產(chǎn)生的燃燒火焰。噴燃火焰充當(dāng)點(diǎn)火源從而使噴入燃燒室1內(nèi)的空間的燃料燃燒,并且在燃燒室中通過噴入燃料的燃燒而啟動(dòng)爆炸沖程。如果必要,可合適地改變預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的操作過程。通過用于完全控制預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的控制器實(shí)現(xiàn)控制。控制器可為分離控制器,但是也可使用常見的ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)。閥單元40與壓縮塊20接合從而阻止壓縮室21打開,并且燃燒塊50與壓縮塊20接合從而覆蓋閥單元40。出于上述目的,壓縮塊20還具有緊固端部22,并且在緊固端部22的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分緊固至在閥單元40的外表面中形成的外螺紋部分。在緊固端部22的外表面中形成的外螺紋部分緊固至在燃燒塊50的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分??蛇x擇地,也可通過干涉配合或棱紋配合代替上述螺紋緊固。加壓活塞30具有活塞,所述活塞在壓縮室21內(nèi)的空間中可移動(dòng)從而改變壓縮塊20中的壓縮室21的體積;和活塞桿,所述活塞桿整體地連接至活塞并且從壓縮塊向外暴露。通常地,加壓活塞30通過分離的操作機(jī)構(gòu)而上下往復(fù)移動(dòng)?;钊麠U連接至所述操作機(jī)構(gòu)。通過的用于控制預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的全部操作的控制器控制所述操作機(jī)構(gòu)??刂破骺蔀榉蛛x控制器,但是也可使用常見的ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)。閥單元40具有主止回閥41,所述主止回閥41具有空氣-燃料混合物從壓縮室21向外排出的流動(dòng)通道;和副止回閥42,所述副止回閥42具有空氣從大氣流入壓縮室21的另一個(gè)流動(dòng)通道。主止回閥41中的流動(dòng)通路為單向通路,空氣-燃料混合物通過所述流動(dòng)通路從壓縮室21排出,并且當(dāng)加壓活塞向下移動(dòng)從而縮小壓縮室21的體積時(shí),在空氣-燃料混合物的增加的壓力的作用下形成所述單向通路。同時(shí),副止回閥42中的流動(dòng)通路為單向通路,空氣通過所述流動(dòng)通路從大氣流入壓縮室21,并且當(dāng)加壓活塞向上移動(dòng)從而擴(kuò)大壓縮室21的體積時(shí),在空氣-燃料混合物的降低的壓力的作用下形成所述單向通路。因此,外部空氣可以在大氣壓下通過副止回閥42流入壓縮室21。通常地,主止回閥41安裝在閥單元40的中央位置處,而副止回閥42安裝在靠近閥單元40的邊緣(亦即遠(yuǎn)離中央位置)的位置處。此外,閥單元40還具有緊固端部43,所述緊固端部43具有在其外表面中的外螺紋部分。緊固端部43緊固至在壓縮塊20的壓縮室21下方的緊固端部22的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分。可選擇地,也可通過干涉配合或棱紋配合代替上述螺紋緊固。燃燒塊50具有空氣-燃料混合物通道51,通過閥單元40離開的空氣-燃料混合物通過所述空氣-燃料混合物通道51流動(dòng);點(diǎn)火通道52,所述點(diǎn)火通道52與空氣-燃料混合物通道51的一個(gè)端部相通,使得從火花塞80產(chǎn)生的火花直接朝向空氣-燃料混合物通道51;和新鮮空氣流入通道55,新鮮空氣通過所述新鮮空氣流入通道55并通過副止回閥42從大氣流入壓縮室21??諝?燃料混合物通道51和點(diǎn)火通道52基本上以V-形布置排列,但是如果必要,也可彼此垂直排列。此外,燃燒塊50在兩個(gè)位置處具有兩個(gè)緊固端部53和54。對(duì)于兩個(gè)緊固端部53和54,在緊固端部53的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分緊固至在壓縮室21的外表面中形成的外螺紋部分,而在另一個(gè)緊固端部54的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分緊固至在噴射嘴60的外表面中形成的外螺紋部分,所述噴射嘴60從空氣-燃料混合物通道51的端部插入??蛇x擇地,也可通過干涉配合或棱紋配合代替上述螺紋緊固。噴射嘴60具有預(yù)燃室61,所述預(yù)燃室61具有空間,將由火花塞的火花點(diǎn)燃的空氣-燃料混合物的燃燒火焰?zhèn)鬟f至所述空間中;和噴焰噴孔62,所述噴焰噴孔62用于以至少一個(gè)噴燃火焰的形式朝向燃燒室1內(nèi)的空間噴射預(yù)燃室61中產(chǎn)生的燃燒火焰。噴焰噴孔62為發(fā)散截錐,所述發(fā)散截錐從預(yù)燃室61發(fā)散擴(kuò)張并且具有一定直徑從而形成截錐。提供多個(gè)噴焰噴孔62。形成三個(gè)噴焰噴孔62,但是考慮到燃燒火焰的噴射性能,可增加或降低噴焰噴孔62的數(shù)目。此外,噴射嘴60還具有緊固端部63,所述緊固端部63具有在其外表面中的外螺紋部分。緊固端部63緊固至在燃燒塊50中的緊固端部54的內(nèi)表面中形成的內(nèi)螺紋部分??蛇x擇地,也可通過干涉配合或棱紋配合代替上述螺紋緊固。副噴射器70為用于噴射燃料的常見噴射器,并且安裝在壓縮塊20的壓縮室21的側(cè)面部分上。從副噴射器70噴射的燃料直接噴入壓縮室21?;鸹ㄈ?0為用于產(chǎn)生火花的常見火花塞。圖2顯示了具有應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。如圖中所示,發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室1,所述燃燒室1具有活塞2,所述活塞2往復(fù)移動(dòng)從而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力;和預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10,所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10用于朝向燃燒室1噴射噴燃火焰。發(fā)動(dòng)機(jī)具有常見的發(fā)動(dòng)機(jī)元件,并且特別地包括例如進(jìn)氣閥3,所述進(jìn)氣閥3用于打開或關(guān)閉進(jìn)氣歧管的通道,穿過空氣過濾器的空氣流過所述進(jìn)氣歧管的通道;和排氣閥4,所述排氣閥4位于離進(jìn)氣閥3一定距離處并且打開或關(guān)閉排氣歧管的通道,燃燒時(shí)產(chǎn)生的排出氣體流過所述排氣歧管的通道;和主噴射器5,所述主噴射器5安裝在燃燒室1的一側(cè)從而將燃料噴入燃燒室1內(nèi)的空間。在這種情況下,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10插置在進(jìn)氣閥3和排氣閥4之間。然而,考慮到燃燒室1的形狀或發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10并不限于通過預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10離開的噴燃火焰可被噴入燃燒室1的位置,并且主噴射器5并不限于噴射的燃料可被噴入燃燒室1的位置。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施方案的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的構(gòu)造。如圖中所示,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100包括壓縮塊20,所述壓縮塊20具有壓縮室21,在所述壓縮室21中混合外部空氣和少量燃料從而產(chǎn)生空氣-燃料混合物;加壓活塞30,所述加壓活塞30用于改變壓縮室21的體積;閥單元40,所述閥單元40用于將外部空氣供應(yīng)至壓縮室21中并將空氣-燃料混合物從壓縮室21排出;燃燒塊50,所述燃燒塊50具有燃燒空間,通過閥單元40排出的空氣-燃料混合物在所述燃燒空間中燃燒;噴射嘴60,所述噴射嘴60用于將空氣-燃料混合物的燃燒火焰以噴燃火焰的形式噴入燃燒室1內(nèi)的空間,使得空氣-燃料混合物充當(dāng)噴入燃燒室1內(nèi)的空間的燃料的點(diǎn)火源;和火花塞80,所述火花塞80用于產(chǎn)生火花從而點(diǎn)燃?jí)嚎s空氣。預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100包括與圖1和2中所示的上述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10相同的構(gòu)造元件。為了將外部空氣從大氣供應(yīng)至壓縮室21內(nèi)的空間,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100具有空氣流動(dòng)通道,外部空氣通過所述空氣流動(dòng)通道流入壓縮塊20然后通過加壓活塞30流入壓縮室21內(nèi)的空間。此外,為了將從副噴射器70噴射的燃料供應(yīng)至壓縮室21內(nèi)的空間,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100具有燃料流動(dòng)通道,燃料通過所述燃料流動(dòng)通道通過加壓活塞30流入壓縮室21內(nèi)的空間。預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100和圖1和2中所示的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10之間的差別在于用于供應(yīng)外部空氣和燃料的通道。因此,構(gòu)成預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100的壓縮塊20還具有新鮮空氣流入通道550,所述新鮮空氣流入通道550與壓縮室21相通。外部空氣通過新鮮空氣流入通道550從大氣流入壓縮室21。新鮮空氣流入通道550具有新鮮空氣閥550a,使得在升高加壓活塞30從而擴(kuò)大壓縮室21的體積的過程中形成的壓縮室打開。新鮮空氣閥550a為允許空氣單向流入的止回閥。此外,加壓活塞30具有新鮮空氣流動(dòng)通道31,穿過新鮮空氣流入通道550的外部空氣流過所述新鮮空氣流動(dòng)通道31;和燃料流動(dòng)通道32,從副噴射器70噴射的燃料流過所述燃料流動(dòng)通道32。并且,預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100在新鮮空氣流動(dòng)通道31與燃料流動(dòng)通道32交匯的位置處包括混合閥33。混合閥33混合穿過新鮮空氣流動(dòng)通道31的空氣和穿過燃料流動(dòng)通道32的燃料從而將空氣-燃料混合物排放至壓縮室21?;旌祥y33為允許空氣-燃料混合物單向流動(dòng)的止回閥。如上所述,由于形成用于外部空氣的空氣流動(dòng)通道,閥單元40可以僅具有主止回閥41,而不使用副止回閥42。此外,燃燒塊50不具有與副止回閥42相通的新鮮空氣流入通道55。圖4顯示圖3中所示的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100的操作狀態(tài)。如圖中所示,當(dāng)預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100操作時(shí),外部空氣從大氣流入壓縮塊20的新鮮空氣流入通道550,之后,進(jìn)入新鮮空氣流入通道的空氣通過新鮮空氣閥550a流入加壓活塞30的新鮮空氣流動(dòng)通道31。進(jìn)入新鮮空氣流動(dòng)通道31的外部空氣暫時(shí)停留在由混合閥33阻塞的新鮮空氣流動(dòng)通道31中。此時(shí),從副噴射器70噴射的少量燃料通過燃料流動(dòng)通道32流入新鮮空氣流動(dòng)通道31。因此,燃料和外部空氣在新鮮空氣流動(dòng)通道31中混合從而形成空氣-燃料混合物,之后,空氣-燃料混合物通過混合閥33打開的通道排放至壓縮室21。之后,降低加壓活塞30從而縮小壓縮室2的體積,因此空氣-燃料混合物的壓力增加。閥單元40的主止回閥41的通道通過空氣-燃料混合物的加壓作用而打開,因此空氣-燃料混合物流入燃燒塊50。進(jìn)入燃燒塊50的空氣-燃料混合物被從火花塞80產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃,然后燃燒的空氣-燃料混合物被供應(yīng)至噴射嘴60。由于噴燃火焰從噴射嘴60噴入燃燒室1,燃料被預(yù)先噴入燃燒室1內(nèi)的空間。下文將具體描述操作。圖5顯示根據(jù)各個(gè)具體實(shí)施方案的預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器的操作過程,圖6至8中顯示預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的操作和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室1的各個(gè)狀態(tài)。特別地,該過程對(duì)于預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10或預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器100(具有預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10的改變構(gòu)造)的情況相同。參考圖5,在步驟S1中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作時(shí),燃料從主噴射器5噴入燃燒室1,然后預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10轉(zhuǎn)換成操作狀態(tài)。在步驟S10中,當(dāng)預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10操作時(shí),加壓活塞30向上移動(dòng)從而擴(kuò)大壓縮室21的體積,因此在步驟S20中壓縮室21中的壓力降低。在加壓活塞30位于壓縮室21的下方端部處的狀態(tài)下發(fā)生加壓活塞的移動(dòng)。如果加壓活塞30位于壓縮室21的上方端部處,加壓活塞30不向上移動(dòng)。在步驟S30中,閥單元40的副止回閥42通過壓縮室21的降低的壓力而打開,并且在步驟S40中,進(jìn)入燃燒塊50的新鮮空氣流入通道55的外部空氣通過副止回閥42的通道流入壓縮室21。外部空氣從大氣流入壓縮室21之后,在步驟S50中,副噴射器70將少量燃料噴入壓縮室21,使得外部空氣和噴射的燃料在壓縮室21內(nèi)的空間中混合從而形成空氣-燃料混合物。在這種情況下,圖6中外部空氣由附圖標(biāo)記55a表示,且噴射的燃料由附圖標(biāo)記70a表示。從圖6可見,外部空氣55a通過新鮮空氣流入通道55和副止回閥42的打開的通道流入壓縮室21。此外,在噴射的燃料70a的流中,可見燃料70a直接從副噴射器70噴射,然后被供應(yīng)至向其供應(yīng)外部空氣55a的壓縮室21。在圖5中,從副噴射器70噴射燃料之后,在步驟S60中,加壓活塞30在壓縮室21中向下移動(dòng),因此壓縮室21的體積相對(duì)減小。在步驟S70中,壓縮室21的減小的體積導(dǎo)致壓縮室21內(nèi)的空間中存在的空氣-燃料混合物的壓力增加。如果空氣-燃料混合物的壓力增加,在步驟S80中,閥單元40的主止回閥41的通道打開,但是以與主止回閥41相反方向打開的副止回閥42不受影響。如果主止回閥41的通道打開,在步驟S90中,空氣-燃料混合物從主止回閥41的通道出來,然后被噴入燃燒塊50的空氣-燃料混合物通道51。如果空氣-燃料混合物流入空氣-燃料混合物通道51,在步驟S100中,火花塞80產(chǎn)生火花從而點(diǎn)燃空氣-燃料混合物。在圖7中,穿過主止回閥41的通道的空氣-燃料混合物被稱作噴射的空氣-燃料混合物40a。可見噴射的空氣-燃料混合物40a被從火花塞80產(chǎn)生的火花80a點(diǎn)燃同時(shí)穿過空氣-燃料混合物通道51。在步驟S110中,空氣-燃料混合物的燃燒傳遞至噴射嘴60的預(yù)燃室61中的空間從而形成燃燒火焰。在S120中,燃燒火焰被噴入與預(yù)燃室61相通的噴焰噴孔62。在這種情況下,在圖8中,噴入噴焰噴孔62的噴燃火焰被稱作噴燃火焰60a。圖8顯示燃料在燃燒室1內(nèi)的空間中通過噴燃火焰60a燃燒的燃燒狀態(tài)。如圖中所示,噴燃火焰60a以在燃燒室1中圓錐形狀分散。噴燃火焰60a充當(dāng)點(diǎn)火源從而使提前噴入燃燒室1內(nèi)的空間的燃料燃燒。因此,可在燃燒室1內(nèi)的全部空間中均勻和同時(shí)產(chǎn)生燃料燃燒火焰1a。如上所述,根據(jù)各個(gè)具體實(shí)施方案的發(fā)動(dòng)機(jī)包括預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10或100,所述預(yù)燃室噴射點(diǎn)火器10或100將至少一個(gè)噴燃火焰60a噴入燃燒室1,在所述燃燒室1中活塞2往復(fù)移動(dòng)從而產(chǎn)生動(dòng)力,因此噴射的噴燃火焰60a被用作噴入燃燒室1的空間中的燃料的點(diǎn)火源,從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力沖程。因此,可通過使用大火焰中心形式的噴燃火焰60從而可靠地維持燃燒室1的燃燒,可使用由連續(xù)可靠的燃燒造成的快速冷燃燒從而顯著改善燃料消耗并可顯著減少NOx的產(chǎn)生。特別地,由于可免除外部空氣和燃料流過的空氣-燃料混合物口,有可能防止由于流入燃燒室1的空氣-燃料混合物的流動(dòng)和壓力的變化而導(dǎo)致的空氣-燃料混合物液化。為了方便解釋和精確限定所附權(quán)利要求,術(shù)語上或下、內(nèi)或外等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性具體實(shí)施方案的特征。前面對(duì)本發(fā)明具體示例性實(shí)施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不旨在成為窮舉的,也并不旨在把本發(fā)明限制為所公開的精確形式,顯然,根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性具體實(shí)施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用,從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性具體實(shí)施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等價(jià)形式所限定。
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