本實(shí)用新型涉及一種在內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)燃燒室組件。更具體的說，本實(shí)用新型涉及一種控制閥，以限制預(yù)燃燒室組件中的峰值壓力。

背景技術(shù)：

通常已知內(nèi)燃機(jī)（ICE）采用多個(gè)燃燒汽缸，空氣-燃料混合物在這些燃燒汽缸中燃燒以產(chǎn)生使得機(jī)器運(yùn)行所需的動(dòng)力。在一些諸如氣態(tài)燃料應(yīng)用之類的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用中，燃燒系統(tǒng)除了主燃燒汽缸以外還包括預(yù)燃燒室。通常，該預(yù)燃燒室位于汽缸蓋中并且經(jīng)由多個(gè)小孔口與發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃燒室流體連通。在工作期間，預(yù)燃燒室適合于接納由位于該預(yù)燃燒室內(nèi)的火花塞點(diǎn)燃的空氣-燃料混合物。空氣-燃料混合物在預(yù)燃燒室內(nèi)的點(diǎn)燃產(chǎn)生使得通過孔口噴射或以其他方式行進(jìn)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(diǎn)燃。

作為公知常識(shí)，氮氧化物（NOx）氣體在空氣-燃料混合物的點(diǎn)燃期間在預(yù)燃燒室和主燃燒室中產(chǎn)生。預(yù)燃燒室的NOx隨著所產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ブ林魅紵?，并且?dǎo)致空氣-燃料混合物在主燃燒室中不良燃燒。這導(dǎo)致相對(duì)較低的燃料經(jīng)濟(jì)性。此外，在預(yù)燃燒室中附加地形成NOx會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)中的總NOx形成。在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在后處理系統(tǒng)中減小在預(yù)燃燒室和主燃燒室中產(chǎn)生的NOx氣體。

美國專利5,454,356公開了一種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有預(yù)燃燒室和主燃燒室，該預(yù)燃燒室和主燃燒室通過由控制閥打開和關(guān)閉的連接通道連接。此種控制閥的操作均勻地混合預(yù)燃燒室和主燃燒室的空氣。然而，‘356參考文獻(xiàn)并未公開用于控制預(yù)燃燒室中的壓力峰值的技術(shù)方案，該壓力峰值會(huì)導(dǎo)致預(yù)燃燒室中更高的NOx。

本實(shí)用新型針對(duì)一個(gè)或多個(gè)上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)包括汽缸、汽缸蓋、主燃燒室和預(yù)燃燒室組件。主燃燒室設(shè)置在汽缸中。預(yù)燃燒室組件設(shè)置在汽缸蓋中。預(yù)燃燒室組件包括預(yù)燃燒室部分、底端部分以及控制閥。預(yù)燃室部分與主燃燒室流體連通。底端部分在主燃燒室內(nèi)。底端部分包括至少一個(gè)孔口，以使主燃燒室和預(yù)燃室部分之間流體連通。該控制閥包括外部閥體?？刂崎y容納在預(yù)燃室部分，并且能在閉合位置和打開位置之間以機(jī)械方式切換。當(dāng)預(yù)燃室部分中的流體壓力到達(dá)峰值壓力值時(shí)，控制閥適于切換至閉合位置。然后，控制閥阻斷主燃燒室和預(yù)燃室部分之間的流體連通。

當(dāng)預(yù)燃室部分中的流體壓力達(dá)到峰值壓力值時(shí)，控制閥致動(dòng)以朝向底端部分向下移動(dòng)。因此，控制閥處于閉合位置形成密封。因此，阻斷封閉預(yù)燃室部分和主燃燒室之間的流體連通，由此預(yù)燃室部分中的溫度不會(huì)上升超出峰值壓力值。通過限制預(yù)燃室部分與主燃燒室高溫連通的時(shí)間，這有利于NOx形成的降低。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思的發(fā)動(dòng)機(jī)的剖視圖，其示出預(yù)燃燒室組件，并示出處于打開位置的控制閥；以及

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思的預(yù)燃燒室組件的剖視圖，其示出處于閉合位置的圖1所示控制閥。

具體實(shí)施方式

參見圖1和圖2，示出發(fā)動(dòng)機(jī)10的部分剖視圖。發(fā)動(dòng)機(jī)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?；钊?8可滑動(dòng)地設(shè)置在汽缸12內(nèi)，以在上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主燃燒室16容納空氣-燃料混合物，其被點(diǎn)燃以產(chǎn)生動(dòng)力。

汽缸蓋14與發(fā)動(dòng)機(jī)體（未示出）接合，以覆蓋汽缸12并且限定該汽缸12的主燃燒室16。汽缸蓋14包括進(jìn)氣開口20、排氣開口22、預(yù)燃燒室組件24以及預(yù)燃燒室組件孔26。進(jìn)氣開口20允許氣體進(jìn)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(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣閥28定位成選擇性地打開和閉合進(jìn)氣開口20和排氣開口22。

預(yù)燃燒室組件孔26在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣閥28之間設(shè)置在汽缸蓋14中。預(yù)燃燒室組件孔26通入到主燃燒室16中。預(yù)燃燒室組件孔26用于容納預(yù)燃燒室組件24。

預(yù)燃燒室組件24在汽缸蓋14中設(shè)置在預(yù)燃燒室組件孔26中。預(yù)燃燒室組件24從汽缸蓋14延伸到主燃燒室16中。預(yù)燃燒室組件24能夠以各種方式配置?？墒褂眠@樣的組件，該組件能夠定位在汽缸蓋14中，以實(shí)現(xiàn)在主燃燒室16以外發(fā)生的燃燒事件，并將燃燒引入主燃燒室16。

預(yù)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(jīng)由緊固件（未示出）固定于汽缸蓋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(shè)置在預(yù)定位置處。第一密封表面33設(shè)置成密封抵靠于設(shè)置在汽缸蓋14中的第二密封表面34。第二密封表面34位于預(yù)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?？?6沿著預(yù)燃燒室組件24的縱向軸線X-X’限定結(jié)構(gòu)。孔36由內(nèi)周界44圍繞?？?6包括上部46和預(yù)燃室部分48。孔36經(jīng)由底端部分32的孔口50與主燃燒室16流體連通。

預(yù)燃室部分48包括延伸穿過壁35的螺紋孔52。螺紋孔52適合于接納火花塞42?；鸹ㄈ?2定位在頸部31中，以使得火花塞末端54在預(yù)燃室部分48中延伸。在本實(shí)用新型內(nèi)容中的火花塞42為本技術(shù)領(lǐng)域可用的合適的點(diǎn)火裝置。

燃料輸入閥38適合于將燃料輸送至預(yù)燃室部分48，其設(shè)置在頸部31中。燃料輸入閥38與預(yù)燃室部分48流體連通。燃料輸入閥38將燃料、例如氣態(tài)燃料輸送到預(yù)燃室部分48中。

孔36容納控制閥40?？刂崎y40經(jīng)由凸輪（未示出）或搖臂布置或者本領(lǐng)域已知的類似機(jī)構(gòu)機(jī)械地致動(dòng)?？刂崎y40包括外部閥體56和閥末端58?？刂崎y40容納在孔36中，以使得外部閥體56與內(nèi)周界44接觸。閥末端58面向預(yù)燃室部分48。閥末端58的閥末端端部60成形并且結(jié)構(gòu)限定成與預(yù)燃室部分48的端部62互補(bǔ)。控制閥40能在閉合位置和打開位置之間以機(jī)械方式切換?？刂崎y40的致動(dòng)可由控制器（未示出）機(jī)械地控制，其可與安裝在預(yù)燃室部分48內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器（未示出）進(jìn)行控制通信。

參照?qǐng)D1，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中并且在閥末端58和底端部分32之間限定預(yù)燃燒室容積64。參照?qǐng)D2，示出控制閥40的閉合位置。當(dāng)預(yù)燃室部分48中的流體壓力達(dá)到峰值壓力值時(shí)，控制閥40致動(dòng)至閉合位置。為了到達(dá)閉合位置，控制閥40沿縱向方向D向下移動(dòng)。在閉合位置中，控制閥40遠(yuǎn)離上部46移動(dòng)，并且容納在預(yù)燃室部分48的預(yù)燃燒室容積64中。這阻斷封閉預(yù)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，并且位于頸部31下方。底端部分32定位在主燃燒室16內(nèi)。底端部分32延伸穿過預(yù)燃燒室組件孔26并且暴露于主燃燒室16。

底端部分32包括多個(gè)隔開的徑向定向孔口50?？卓?0將預(yù)燃室部分48和主燃燒室16連通。孔口50以預(yù)定型式將來自預(yù)燃室部分48的膨脹氣體引入到主燃燒室16中。

工業(yè)實(shí)用性

參照附圖，并且在工作中，預(yù)燃燒室組件24可安裝在汽缸蓋14中。燃料系統(tǒng)（未示出）可經(jīng)由燃料輸入閥38將氣態(tài)燃料和空氣的混合物供給至預(yù)燃室部分48。安裝于預(yù)燃燒室組件24的火花塞42將預(yù)燃室部分48內(nèi)的氣態(tài)燃料和空氣的混合物點(diǎn)燃。在氣態(tài)燃料和空氣的混合物在預(yù)燃室部分48內(nèi)燃燒之后，例如呈火焰形式的燃燒燃料可經(jīng)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并且可點(diǎn)燃主燃燒室16內(nèi)由進(jìn)氣開口20供給的氣態(tài)燃料和空氣的混合物。

在預(yù)燃燒室燃燒期間，控制閥40處于打開位置中。在預(yù)燃室部分48中的流體壓力低于峰值壓力數(shù)值時(shí)，控制閥40維持在打開位置中。在接近壓縮沖程結(jié)束時(shí)，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。由于預(yù)燃室部分48和主燃燒室16之間的流體連通，溫度也會(huì)傳遞至預(yù)燃室部分48。當(dāng)預(yù)燃室部分48中的流體壓力達(dá)到峰值壓力值時(shí)，控制閥40致動(dòng)以朝向底端部分32向下移動(dòng)。因此，達(dá)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(yù)燃室部分48的內(nèi)周界44的端部62對(duì)準(zhǔn)密封。因此，阻斷封閉預(yù)燃室部分48和主燃燒室16之間的流體連通，由此預(yù)燃室部分48中的溫度不會(huì)上升超出峰值壓力值。通過限制預(yù)燃室部分48與主燃燒室16的高溫連通的持續(xù)時(shí)間，這有利于NOx形成的降低。

本實(shí)用新型的許多特征和優(yōu)點(diǎn)從詳細(xì)的說明書中變得顯而易見，因此其旨在通過所附的權(quán)利要求來覆蓋本實(shí)用新型的落在其真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)。此外，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員會(huì)易于想到許多改進(jìn)和變化.因此，并不期望將本實(shí)用新型限于所說明和描述的確定結(jié)構(gòu)和操作，因此，所有適當(dāng)?shù)男薷暮偷韧鎿Q可以認(rèn)為是落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。