CN116472400A - 导向柱阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了由柱定向的阀(50)，该阀包括阀主体(8)，该阀主体容纳在层压管道(7)中并且暴露封闭轴向面(10)，该封闭轴向面能够搁置在管道封闭座(11)上，以用于将层压腔(4)与燃烧室(5)隔离，该主体(8)还具有定心周向表面(12)、能够搁置在室侧阀止动件(14)上的打开轴向面(13)以及从打开轴向面(13)突出的至少一个定向柱(15)，该柱(15)能够在刚性地附接到层压管道(7)的导向轴向孔(17)中滑动。

Description

导向柱阀

本发明涉及一种导向柱阀，该导向柱阀是对具有阀的点火预燃室的改进，该具有阀的点火预燃室是2019年8月16日公开并且属于本申请人的专利FR 3,061,743的主题。

根据本发明的导向柱阀与根据专利FR 3,061,743的阀点火预燃室的主要改进相容，所述改进已经是几个专利申请的主题。

在所述改进中，可以注意到2020年3月13日公开的法国专利申请3,085,718的主题“阀磁性返回装置”，或者2019年5月13日以1904961提交的法国专利申请的主题“具有主动预燃室的点火插入件(ignition insert with active prechamber)”，或者2020年2月14日的法国专利申请2001508的主题“反向燃烧方向阀点火预燃室(reverse combustiondirection valve ignition prechamber)”。

所有这些专利和专利申请的共同之处在于，它们如同根据现有技术的现状的大多数焰炬(torch)点火装置一样，具有由布置在内燃机的气缸盖中的层压腔形成的点火预燃室。

所述专利、专利申请和装置所使用的策略尤其以盎格鲁-撒克逊(Anglo-Saxon)术语“湍流喷射点火(Turbulent Jet Ignition)”为人所知。

根据所述专利和专利申请，层压腔一方面通过层压管道连接到内燃机的燃烧室，并且另一方面接纳层压喷射器，该层压喷射器能够将预先由压缩装置加压的引导负载喷射到所述腔中，所述负载由通过火花可容易燃烧的氧化剂-燃料混合物组成。

要注意的是，燃烧室继而接纳主负载，该主负载可以是未稀释的，或者用空气或用再循环的排放气体稀释，该稀释特别地可以使内燃机的能量效率最大化。

属于本申请人的所述专利和专利申请与现有技术的现状的不同之处在于，层压管道具有阀封闭座，层压阀可以搁置在该阀封闭座上以封闭所述管道。在这种情况下，所述阀将层压腔与内燃机的燃烧室隔离。

另一方面，当所述阀从所述座移开以直接或经由法国专利申请3,085,718中公开的阻尼室搁置在室侧阀止动件上时，所述阀与层压管道形成焰炬点火预燃室，该焰炬点火预燃室同时地一方面与层压空腔连通，并且另一方面经由气体喷射孔与燃烧室连通。

这种特定的构造使得无论主负载的性质和成分如何，都可以在层压腔中构成完全可燃的引导负载。

实际上，引导负载的成分、压力和温度可以与主负载的成分、压力和温度完全不同。

这使得可以避免“开放式”焰炬点火预燃室(也就是说，没有层压阀)的主要缺点中的一个缺点，根据现有技术的现状，这意味着如果难以点火的气体混合物形成主负载，则所述混合物也部分地并且通过不适当的混合形成点火预燃室中的引导负载。

因此，由于主负载的点火需要高点火功率，引导负载不太能够递送高点火功率。

相反，当主负载由需要低点火功率以防止所述负载的燃烧在主室中产生过高的压力梯度和噪音的略微稀释且反应性非常高的混合物形成时，引导负载的活力过大，因为其部分地由构成主负载的混合物形成。

换句话讲，在没有封闭层压管道的层压阀的情况下，引导负载必然形成在构成主负载的混合物的一部分中。在这些条件下，引导负载继承了主负载的点火和燃烧敏感性中的一些，这与需要相反。

事实上，主负载反应性越小，引导负载必须越强大。相反，主负载可燃烧得越容易和越快，引导负载的活力必须越小以避免所述主负载的过快燃烧。

这就是专利FR 3,061,743中的阀点火预燃室形成自主焰炬点火装置的原因，该自主焰炬点火装置的功率可自由调节，以便在接纳该焰炬点火装置的内燃机的效率、污染排放和声排放之间找到最佳折衷。

如所解释的，从专利FR 3,061,743中给出的附图及其各种改进中可以看出，层压阀必须具有足够的厚度，以便即使在其频繁地进入与其阀封闭座接触时经受冲击也不会破裂。

为了防止所述阀堵塞在容纳其的层压管道中，所述阀必须非常厚以致于其重量过大，或者所述阀必须具有截顶球形周边而不是圆柱形周边，这是为了防止所述阀堵塞在其壳体中，而不管其相对于层压管道的取向如何。

如法国专利申请1904961中所示的具有截顶球形轮廓的阀的缺点在于，当所述阀在气体压力的作用下打开以打开层压管道时，所述阀能够相对于容纳阀的层压管道倾斜，并且不再保持平行于与其配合的阀封闭座。

如法国专利申请3,085,718中所公开的，如果所述阀通过磁场返回到其阀封闭座，则层压阀的倾斜更加重要。

实际上，当在该特定的上下文中所述阀通过磁场返回时，所述阀从与其配合的阀封闭座的分离以两个步骤发生。

在第一步骤中，在气体的压力下，所述阀仅在一侧分离，因为对于所述压力，这仅是超过由磁场施加在所述阀上的扭矩的问题。所述分离所需的努力是低强度的。

在第二步骤中，层压阀已经倾斜，气体压力必须抵消由磁场施加在所述阀上的封闭吸引力，这使得阀完全从阀封闭座分离，同时采取与阀封闭座更平行的姿态。此第二分离所需的力是第一分离所需的力的几倍。

如从上面可以理解的，如果如在法国专利申请3,085,718中提出的，层压阀通过磁场返回到其阀封闭座(这实际上是必要的)，并且在所述阀具有截顶球形周边以防止其卡在其壳体中的情况下，所述阀仅能以较大角度倾斜。

这种倾斜的第一个缺点是，其不能同时且以相同的方式，也就是说彼此相等地打开所有的气体喷射孔。

因此，在一方面，由热气体组成的点火焰炬不同时经由焰炬点火预燃室在主燃烧室中发射，并且另一方面，所述焰炬在热动力和空气动力方面以及在物理化学反应性两方面不都具有点燃主负载的相同倾向。

焰炬彼此之间的这种双重行为不均匀性严重损害了主燃烧室中主负载的燃烧的均匀性。

所述不均匀性可产生爆震(knocking)，即主负载的异常燃烧，这会损坏内燃机。另外，所述不均匀性不可避免地在所述负载快速燃烧后产生具有缓慢主负载燃烧的循环分散(cyclic dispersion)，反之亦然。

所述循环分散对所述发动机的能量效率和振动声学行为是有害的。

本文所讨论的层压阀的意外倾斜不仅在所述阀打开时发生，而且在所述阀封闭时(当所述阀再次搁置在与其配合的阀封闭座上时)发生。

在层压阀的封闭中的暂时的分散一方面由这种倾斜引起，并且另一方面由所述阀和阀封闭座之间的泄漏故障引起，所述故障表现为气体从主燃烧室到层压腔的不期望的通过。

所述通过可导致在层压腔中的引导负载的燃烧的开始和发展从一个循环到另一个循环的较大变化，这是因为所述引导负载从一个循环到另一个循环包括来自主负载的更多或更少的气体。

所述燃烧变化导致主燃烧室中的焰炬的排放从一个循环到另一个循环提早或延迟、更强或更弱、更热或更不热、以及反应性更大或反应性更小。这导致主负载的燃烧从一个循环到另一个循环不稳定，再次损害内燃机的能量效率和振动声学行为。

阀在定向和密封方面的不稳定行为的另一不利后果是所述阀的高平衡温度。实际上，由于所述阀在与其配合的阀封闭座上搁置不良，所述阀在与所述座接触时也冷却不良。

因此，在操作中，该层压阀可达到过高的温度，这可能通过热膨胀而导致所述阀堵塞在容纳的层压管道中。

为了特别解决根据专利FR 3,061,743的阀点火预燃室的层压阀的这些各种行为问题，根据本发明的导向柱阀有利地替代了在所述专利及其改进中描述的层压阀，所述柱阀在其在层压管道中的整个行进路径上跟与其配合的阀封闭座保持大致平行。

特别地，根据本发明的导向柱阀导致：

·所有点火焰炬由焰炬点火预燃室大约同时并且以相同功率发射；

·由焰炬点火预燃室发射到内燃机燃烧室中的焰炬的功率、成分、空气动力学行为和物理化学反应性是受控的，并且从一个焰炬到另一个焰炬是类似的；

·内燃机的安全性和能量效率被最大化；

·所述发动机的振动声学行为被优化；

·在所有情况下，包括在内燃机以高功率运行时，都恰当地确保所述阀的冷却。

另外，通过替代层压阀，根据本发明的导向柱阀通过防止所述柱阀在容纳其的层压管道中的任何机械堵塞的风险，并且通过限制所述阀和所述管道的磨损，有利地增加了根据专利FR 3,061,743的阀点火预燃室作为整体的耐久性和坚固性。

另外，根据本发明的导向柱阀更好地利用并优化了在法国专利申请3,085,718中描述的阻尼室的操作。

应当理解，根据本发明的导向柱阀不仅可以应用于根据专利FR 3,061,743的阀点火预燃室，而且可以应用于在概念和原理上类似的任何其他应用，这些应用可以有利地利用所述阀的特性和功能。

该阀被定向成用于阀点火预燃室，该阀点火预燃室布置在内燃机气缸盖中，该内燃机气缸盖覆盖燃烧室，该预燃室包括层压腔，点火装置和至少一个层压喷射器在该层压腔中伸出，所述腔通过层压管道连接到该燃烧室，该层压管道容纳所述阀以便能够与该阀一起形成焰炬点火预燃室，该焰炬点火预燃室经由至少一个气体喷射孔将该层压腔相对于燃烧室放置，该阀包括：

·阀主体，该阀主体以小游隙容纳在层压管道中；

·封闭轴向面，该封闭轴向面布置在阀主体上，该封闭轴向面可整体或部分地搁置在层压管道的管道封闭座上，以便封闭所述管道并隔离燃烧室的层压腔；

·至少一个定心周向表面，该至少一个定心周向表面布置在阀主体的周边；所述表面可与层压管道的内壁接触，以使所述主体在所述管道中定心；

·打开轴向面，该打开轴向面与封闭轴向面相对地布置在阀主体上，并且当封闭轴向面不搁置在管道封闭座上时，该打开轴向面能够搁置在布置在层压管道中的室侧阀止动件上；

·至少一个定向柱，该至少一个定向柱牢固地固定到阀主体，并且该至少一个定向柱从打开轴向面突出；

·至少一个导向轴向孔，该至少一个导向轴向孔布置在室侧阀止动件中或其附近，并且定向柱以小径向游隙容纳在该至少一个导向轴向孔中，所述柱能够在所述孔中纵向滑动而始终不会完全从孔中脱出；

·以及阀阻尼室，该阀阻尼室由层压管道、打开轴向面和室侧阀止动件形成，在阀阻尼室的容积在封闭轴向面搁置在管道封闭座上时处于其最大值，并且在打开轴向面搁置在室侧阀止动件上时处于其最小值。

根据本发明的定向阀包括导向轴向孔，该导向轴向孔穿过层压管道以便连接阀阻尼室和燃烧室，使得气体可以经由在定向柱和导向轴向孔之间留出的小径向游隙在所述室之间流动。

根据本发明的定向阀包括至少一个气体节流孔，该至少一个气体节流孔连接阀阻尼室和燃烧室，以便气体可以经由所述孔在所述室之间流动。

根据本发明的定向阀包括具有锥形轮廓的定心周向表面。

根据本发明的定向阀包括气体喷射孔，该气体喷射孔经由至少一个气体喷射狭槽连接到焰炬点火预燃室，该至少一个气体喷射狭槽布置在层压管道中并且在管道封闭座附近。

根据本发明的定向阀包括阀主体和/或定向柱，该阀主体和/或定向柱由闭合磁场源在层压腔的方向上吸引。

根据本发明的定向阀包括闭合磁场源，该闭合磁场源由至少一个产生磁场的闭合永磁体组成，该磁场可以被由磁场引导线圈在引导线圈芯中感应出的分别相反或匹配的磁场抵消或放大。

根据本发明的定向阀包括阀主体和/或定向柱，该阀主体和/或定向柱被开放磁场源朝向室侧阀止动件吸引。

根据本发明的定向阀包括定向柱，该定向柱具有阻尼台肩，该阻尼台肩与布置在导向轴向孔的入口处的阻尼沉孔配合，所述沉孔在阀阻尼室中伸出。

根据本发明的定向阀包括阻尼沉孔，该阻尼沉孔通过至少一个减压管道直接或间接地连接到燃烧室。

根据本发明的定向阀包括层压管道，该层压管道包括直接安装的非磁性套筒，管道封闭座布置在该非磁性套筒上。

作为非穷尽性示例提供的附图的以下描述将提供对本发明、本发明的特征及其可提供的潜在益处的更好理解：

图1是根据本发明的导向柱阀的放大示意性剖视图，所述阀在层压管道中处于“打开”位置，使得打开轴向面搁置在室侧阀止动件上，所述阀与层压管道一起形成焰炬点火预燃室，该焰炬点火预燃室通过气体喷射孔将层压腔相对于燃烧室放置。

图2是根据本发明以及根据图1中所示的变型的导向柱阀的放大示意性剖视图，所述阀在层压管道中处于“封闭”位置，使得所述阀的封闭轴向面搁置在管道封闭座上并且层压腔不再与燃烧室连通。

图3是内燃机的气缸盖的示意性剖视图，该气缸盖可被设计成用于通过诸如法国专利申请1904961中所描述的具有主动预燃室的点火插入件来接纳根据本发明的导向柱阀，所述阀通过作为法国专利申请3,085,718的主题的阀磁性返回装置返回至封闭状态，伸出到腔层压中的层压喷射器是作为2019年11月29日的法国专利申请1913528的主题的凸轮液压喷射系统的一部分，该层压腔接纳如名称为“反向燃烧方向阀点火预燃室(Reversecombustion direction valve ignition prechamber)”的法国专利申请20 01508中所提供的变换器外壳(inverter enclosure)。

图4是根据本发明以及根据图3所示的变型和环境的导向柱阀的三维剖视图，但没有内燃机气缸盖。

图5是根据本发明的导向柱阀以及图3中所示的变型和环境的分解三维视图，但没有内燃机气缸盖。

图6是内燃机的气缸盖的示意性剖视图，该气缸盖可以被设计成用于通过诸如在法国专利申请1904961中所描述的具有主动预燃室的点火插入件来接纳根据本发明的导向柱阀，所述阀通过由闭合永磁体产生的磁场返回至封闭状态；所述场可以通过由磁场引导线圈在引导线圈芯中感应的分别相反或匹配的磁场来抵消或放大。

图7是根据本发明的导向柱阀的变型的放大示意性剖视图，根据该变型，所述阀接纳与布置在导向轴向孔的入口处的阻尼沉孔配合的阻尼台肩，阀主体被与非磁性预燃室鼻部成一体的环形开放永磁体朝向室侧阀止动件吸引，所述阀处于“打开”位置，以便与层压管道形成焰炬点火预燃室。

图8是根据本发明以及根据图7中所示的变型的导向柱阀的放大示意性剖视图，所述阀在层压管道中处于“封闭”位置，使得所述阀的封闭轴向面搁置在管道封闭座上并且层压腔不再与燃烧室连通。

具体实施方式：

根据本发明的导向柱阀50、该导向柱阀的部件、变型和附件的各种细节已经在图1至图8中示出。

如图3至图6所示，柱定向阀50主要设置用于阀点火预燃室1，该阀点火预燃室可以布置在如图3和图6所示的内燃机气缸盖2中，所述气缸盖覆盖燃烧室3。

在图1至图4和图6至图8中注意到，阀点火预燃室1包括层压腔4，点火装置5和至少一个层压喷射器6在该层压腔中伸出，如图3至图6所示。

如图1至图4和图6至图8中可见，层压腔4通过层压管道7连接至燃烧室3，该层压管道容纳根据本发明的导向柱阀50，以便在所述导向柱阀50处于“打开”位置时能够与阀形成焰炬点火预燃室9，如图1和图7中清楚示出的。

图1和图7实际上示出了焰炬点火预燃室9通过至少一个气体喷射孔16将层压腔6连接至燃烧室5。

在图1至图8中，可以看出，根据本发明的导向柱阀50包括阀主体8，该阀主体以小游隙容纳在层压管道7中。

作为根据本发明的导向柱阀50的变型(但未示出)，阀主体8可包括防止其围绕其纵向轴线旋转的分度柱(indexing stud)。

特别地，如果在阀50的周边设置开口(未示出)，则可以设置此类柱，其中开口中的每个开口在阀50的封闭轴向面10移动远离层压管道7的管道封闭座11时打开气体喷射开口16。

特别是在图1、图2、图7和图8中，可以看出，根据本发明的导向柱阀50具有布置在阀主体8上的封闭轴向面10，按照根据本发明的导向柱阀50的未示出的实施方案，该封闭轴向面可以在其表面上接纳至少一个流动通道以将气体引导到气体喷射孔16。

如图2和图8所示，封闭轴向面可以整体或部分地搁置在层压管道7的管道封闭座11上，以便密封所述管道7并将层压腔4与燃烧室5隔离。

要注意的是，根据未示出的变型，封闭轴向面10可有利地具有空气动力学圆顶，该空气动力学圆顶促进气体19在层压管道7和焰炬点火预燃室9之间流动，此类圆顶类似于在属于本申请人的专利FR 3,061,743中提供的圆顶。

图1至图8示出了根据本发明的导向柱阀50包括布置在阀主体8的周边处的至少一个定心周向表面12，所述表面12能够与层压管道7的内壁接触，以使所述主体8在所述管道7中定心。

要注意的是，定心周向表面12可有利地通过斜面、条或辐条(spoke)连接到封闭轴向面10和/或打开轴向面13，这样设置以避免阀主体8与容纳阀主体的层压管道7之间的接触压力过大。

在图1至图8中，要注意的是根据本发明的导向柱阀50具有打开轴向面13，该打开轴向面与封闭轴向面10相对地布置在阀主体8上，并且当封闭轴向面10不搁置在管道封闭座11上时，该打开轴向面可以搁置在布置在层压管道7中的室侧阀止动件14上。

图1至图8清楚地示出了根据本发明的导向柱阀50具有至少一个定向柱15，该定向柱牢固地附接到阀主体8并且从打开轴向面13突出。

在图1、图2、图5、图7和图8中，可以清楚地看到，根据本发明的导向柱阀50包括至少一个导向轴向孔17，该至少一个导向轴向孔布置在室侧止动件阀14中或其附近，并且定向柱15以小径向游隙容纳在该导向轴向孔中，所述柱15能够在所述孔17中纵向滑动而始终不会完全脱出。

应当注意的是，有利地，根据本发明的导向柱阀50可以全部或部分地涂覆有具有低摩擦系数并且耐磨损的材料，诸如“类金刚石涂层”或物理气相沉积诸如“Ionbond 90”，层压管道7的与所述阀50接触的内表面例如全部或部分地涂覆有化学镍。

在图2和图7中特别可见，在根据本发明的导向柱阀50上，层压管道7、打开轴向面13和室侧阀止动件14形成阀阻尼室18，该阀阻尼室的容积在封闭轴向面10搁置在管道封闭座11上时最大，并且在打开轴向面13搁置在室侧阀止动件14上时最小。

应当注意的是，按照根据本发明的导向柱阀50的未示出的特定实施方案，可在室侧阀止动件14的表面上布置凹坑，使得当打开轴向面13搁置在所述止动件14上时，阀阻尼室18的剩余容积增大。

如图1至图8所示，导向轴向孔17可以有利地正好穿过层压管道7，以便连接阀阻尼室18和燃烧室3，使得气体19可以经由在定向柱15和导向轴向孔17之间留出的小径向游隙在所述室18、3之间循环。

在图1至图5中，已经示出，至少一个气体节流孔20可以连接阀阻尼室18和燃烧室3，使得气体19可以经由所述孔20在所述室18、3之间流动。

在图1和图2中已经示出，根据本发明的导向柱阀50的定心周向表面12可具有锥形轮廓21，以便使阀主体8相对于层压管道7基本上自己定向，这样设置以确保封闭轴向面10可以平放在与其配合的管道封闭座11上。

从图5中可以清楚地看出，气体喷射孔16可以经由至少一个气体喷射狭槽22连接到焰炬点火预燃室9，该至少一个气体喷射狭槽布置在层压管道7中并位于管道封闭座11附近。

有利地，所述狭槽22经由层压管道7引导来自层压腔4的热气体19，使得一方面，在经由气体喷射孔16喷射到燃烧室3中之前，所述气体尽可能少地冷却，特别是在与所述管道7接触时，并且另一方面，促进了所述气体19的流动。

在图3至图5中已经示出，遵循由作为2020年3月13日公开的法国专利申请3,085,718的主题的阀磁性返回装置提供的示例，根据本发明的导向柱阀50的阀主体8和/或定向柱15可以被闭合磁场源23在层压腔4的方向上被吸引，该闭合磁场源可以是闭合永磁体24或导线线圈。

在这种情况下，阀主体8应该优选地并主要由磁性材料诸如钢、不锈钢或非不锈钢制成。

在图3至图6中，已经公认地示出了闭合磁场源23可以包括产生磁场的至少一个闭合永磁体24。

然而，在图6中，已经示出了由所述永磁体24产生的磁场可以被由磁场引导线圈38在引导线圈芯37中感应的分别相反或匹配的磁场抵消或放大，流过所述线圈38的电流能够由计算装置39控制。

按照根据本发明的导向柱阀50的这种特定构造，磁场引导线圈38可以根据流过它的电流的强度和方向消除由闭合永磁体24产生的导向柱阀50在管道封闭座11上的磁返回，加强所述磁返回，或者随着时间尺度改变所述磁返回的强度，所述时间尺度的范围从内燃机曲轴的几度旋转到几秒或者甚至几分钟。

在图6中可以看出，引导线圈芯37可以在其周边处包括至少一个冷却环40，该至少一个冷却环在所述芯37与所述芯37被容纳在其中的部分之间产生热桥，以便有助于所述芯37的适当冷却。

如图6中可见，引导线圈芯37可以包括磁性支撑装置41，该磁性支撑装置直接支承在主动预燃室点火插入件42上，为此穿过将所述插入件42保持在内燃机气缸盖2中的插入件夹持装置43。

图7和图8示出了阀主体8和/或定向柱15被开放磁场源44朝向室侧阀止动件14吸引，该开放磁场源可以是与非磁性预燃室鼻部34成一体的环形开放永磁体45。

所述磁体45可以由“AlNiCo”制成，AlNiCo是一种本身已知的耐高温、耐冲击和耐腐蚀的材料。

根据本发明的导向柱阀50的这种特定构造可以有利地与图6中所示的构造相结合，其中闭合永磁体24在层压腔4的方向上吸引阀主体8和/或定向柱15；所述永磁体24的磁场可以通过由磁场引导线圈38在引导线圈芯37中感应的相应相反或匹配的磁场来控制或放大；通过所述线圈38的电流可由计算装置39控制。

这种装置的组合尤其使得可以根据分别由闭合永磁体24、开放永磁体45和磁场引导线圈38产生的磁场是否导致在导向柱阀50的水平处的磁场趋向于将所述阀50压在阀座11上或室侧阀止动件14上而动态地打开或封闭导向柱阀50。

作为变型，导向柱阀50本身可以被永久磁化，以便被由闭合永磁体24和/或磁场引导线圈38产生的磁场吸引或排斥。

为此，所述阀50可以结合永磁体，该永磁体附接到所述阀50的任何表面上，或者整体或部分地集成在该阀内部。

根据图6至图8中所示的根据本发明的导向柱阀50的特定变型，定向柱15可具有阻尼台肩46，该阻尼台肩与布置在导向轴向孔17的入口处的阻尼沉孔47配合，所述沉孔47在阀阻尼室18中伸出，所述台肩46和沉孔47的相对位置如此设置使得当导向柱阀50在其从管道封闭座11到室侧阀止动件14的移动中已经行进一定距离时，阻尼台肩46到达阻尼沉孔47的水平，以便限制用于容纳在阀阻尼室18中的气体经由在定向柱15和导向轴向孔17之间留出的径向游隙到达燃烧室3的通路。

要注意的是，阻尼沉孔47可以与室侧阀止动件14混淆，或者甚至由隆起部替代。

在图6至图8中已经示出，阻尼沉孔47可以通过至少一个减压管道48直接地或间接地连接到燃烧室3，只要在导向柱阀50从管道封闭座11朝室侧阀止动件14移动时阻尼台肩46还没有到达阻尼沉孔47的水平，则容纳在阀阻尼室18中的气体可以通过该减压管道自由地朝燃烧室3移动。

在图6至图8中已经示出，层压管道7可以包括直接安装的非磁性套筒26，管道封闭座11布置在该非磁性套筒上；所述套筒26可围绕由层压管道7形成的气体喷射管25安装。

在这种情况下，直接安装的非磁性套筒26可以有利地由“因科耐尔合金(Inconel)”制成，这种材料在高温下具有高的机械特性。

在图7和图8中注意到，可以在布置在直接安装的非磁性套筒26上的管道封闭座11与气体喷射管25的端部之间提供轻微的轴向偏移，所述偏移允许压力进入所述管25与封闭轴向面10之间，以便于通过容纳在层压腔4中的气体的压力打开导向柱阀50。

本发明的操作：

从图1至图8的视图中可以容易地理解根据本发明的导向柱阀50的操作。

在图1和图2以及图7和图8中，要注意的是，通过非限制性示例的方式，层压管道7由至少三个不同部分组成。

首先，所述管道7包括由磁性材料制成的气体喷射管25，在这种情况下为具有高磁导率和低剩磁的不锈钢，所述管25接纳图1至图5中的管道封闭座11。

其次，层压管道7包括直接安装的非磁性套筒26，该非磁性套筒例如由铜或“因科耐尔合金”制成，并且该非磁性套筒安装在气体喷射管25上。根据图6至图8中所示的变型，直接安装的非磁性套筒26接纳管道封闭座11而不是气体喷射管25，因此与图1至图5中所示的相反。

最后以及第三，层压管道7包括由铜或不锈钢制成的非磁性预燃室鼻部34，该非磁性预燃室鼻部涂覆有或未涂覆有具有高耐磨性的抗摩擦材料。所述鼻部34横跨气体喷射管25和直接安装的非磁性套筒26安装。另外，所述鼻部34以小间隙容纳导向柱阀50并接纳室侧阀止动件14。

特别是如图2、图7和图8所示，非磁性预燃室鼻部34与导向柱阀50一起形成阀阻尼室18，该阀阻尼室一方面经由由定向柱15和导向轴向孔17之间留出的小径向游隙形成的间隙连接到燃烧室3，并且另一方面仅根据图1至图5所示的构造经由气体节流孔20连接到燃烧室。

从图1、图2、图7和图8可以清楚地看出，定向柱15可以在导向轴向孔17中纵向滑动而始终不会完全脱出。

在定向柱15和导向轴向孔17之间留出的游隙已经被精心策划以允许导向柱阀50充分倾斜以补偿气体喷射管25和管道封闭座11之间的任何不垂直，即确保封闭轴向面10可以在其整个表面上与所述座11完全接触。

导向柱阀50的略微倾斜是可能的，因为只有位于定心周向表面12上且在封闭轴向面10附近的具有非常短的轴向长度的外周接触线实际上接触层压管道7的内壁，在这种情况下，该内壁碰巧是非磁性预燃室鼻部34的内壁。

在图1和图2中可以注意到，作为根据本发明的导向柱阀50的设计的示例，布置在阀主体8的周边处的定心周向表面12具有锥形轮廓21，以便允许所述主体8基本上相对于层压管道7定向，这使得所述圆锥轮廓21不会在其整个高度上与非磁性预燃室鼻部34的内壁接触。

因此，只有定心周向表面12的锥形轮廓21的上部(即，最大直径)可与非磁性预燃室鼻部34的内壁接触，所述轮廓21的剩余表面简单地或多或少紧密地接近所述壁，而始终不接触所述壁。

图7和图8依次示出了定心周向表面12在其外周接触线处具有截顶球形轮廓，而定心周向表面12的其余部分是纯圆柱形的。

在图1和图7中，导向柱阀50被示出为处于“打开”位置，布置在阀主体8上的封闭轴向面10远离与其配合的管道封闭座11，而打开轴向面13搁置在室侧阀止动件14上或非常接近该室侧阀止动件，该室侧阀止动件布置在层压管道7中并且更确切地说布置在部分地形成所述管道7的非磁性预燃室鼻部34中。

要注意的是，在“打开”位置，导向柱阀50与层压管道7形成环形焰炬点火预燃室9，所述预燃室9一方面与层压腔4连通，并且另一方面经由气体喷射孔16与燃烧室3连通。

导向柱阀50的“打开”位置发生在当在层压腔4中占主导的气体的压力大于在燃烧室3中占主导的气体的压力时。

这种情况主要是由于通过装置5点燃由层压喷射器6预先引入层压腔4中的引导负载31而产生的，所述引导负载31由高度可燃的空气-燃料混合物AF构成，该空气-燃料混合物AF预先由如图3和图6所示的压缩装置30加压，在这种情况下，该压缩装置在这里由无论什么类型的层压压缩器32形成。

在图3至图6中可以注意到，点火装置5仅仅是本身已知的火花塞33。

图2和图8示出了处于“封闭”位置的导向柱阀50，布置在阀主体8上的封闭轴向面10同与其配合的管道封闭座11接触，而打开轴向面13远离室侧阀止动件14。

从图1和图2以及图7和图8可以容易地推断出，为了从“打开”位置移动到“封闭”位置，导向柱阀50通过定向柱15被迫使保持大致垂直于层压管道7的轴线。

应当注意的是，如果图1和图2中所示的锥形轮廓21或图7和图8中所示的定心周向表面12的纯圆柱形部分意味着所述周向表面12仅在靠近封闭轴向面10定位的低轴向高度的外周接触线上不与非磁性预燃室鼻部34的内壁接触，定向柱15本身仅在导向轴向孔17进入燃烧室3的出口处与导向轴向孔接触。

因此，在导向柱阀50与层压管道7的两个接触点之间留出最大轴向距离，这避免了所述阀50由于支撑而堵塞在所述管道7中的任何风险。

为了加强导向柱阀50的角稳定性，在图5中已经示出，阀18的阻尼室有利地通过三个气体节流孔20连接到燃烧室3，所述三个气体节流孔分布在室侧阀止动件14的表面上。

该特定构造迫使打开轴向面13采取尽可能平行于所述止动件14的姿态，特别是当所述面13在打开导向柱阀50时与所述止动件14仅相距百分之几毫米时。

从上述内容可以理解，与导向柱阀50所替代的如涉及“阀点火预燃室”的专利FR3,061,743及其各种改进中所述的层压阀不同，导向柱阀50不会堵塞在通过支撑与其配合的层压管道7中。

另外，所述柱阀50不再像涉及“具有主动预燃室的点火插入件”的法国专利申请1904961中所述的层压阀那样以不受控制的方式定向，后一种阀的周边是截顶球形的，以避免阀堵塞在其壳体中。

由于根据本发明的导向柱阀50的特定构造，所述阀50在管道封闭座11和与其配合的室侧阀止动件14之间平移，同时在其整个冲程期间保持大致垂直于层压管道7的轴线，或者至少能够倾斜(例如并且根据所选择的初始游隙和所涉及的各个部件的相对温度)最大一度。

由于上述原因，热气体焰炬实际上是由焰炬点火预燃室9同时发射到燃烧室3中的，所述焰炬具有相当的成分、温度、几何形状和功率。

发射到内燃机的燃烧室3中的点火焰炬的这种均匀性保证高能量效率、高稳定性和特别地关于所述马达的爆震的最佳安全性，该内燃机接纳设置有根据本发明的导向柱阀50的阀点火预燃室1。

无论导向柱阀50在管道封闭座11的方向上移动还是在室侧阀止动件14的方向上移动，所述阀50沿着其垂直于层压管道7的两个轴线的定向的稳定性也使得可以保证所述阀50对所述层压管道7的最佳封闭。

术语“最佳封闭”意味着在封闭轴向面10和管道封闭座11之间快速地建立清晰的接触，这防止容纳在燃烧室3中的气体19经由层压管道7进入层压腔4。

实际上，由定向柱15施加在导向柱阀50上的定向引导整体上防止导向柱阀在两个阶段中打开和封闭，如在介绍中所解释的。

因此，仅通过由图3至图5中所示的闭合磁场源23(在这种情况下为闭合永磁体24)产生的磁场施加在导向柱阀50上的分离力确定用于所述阀50在管道封闭座11上的紧密接触以及用于将该阀从该座分离的力。

由于根据本发明的导向柱阀50的特定构造，在座上紧密接触或分离期间，由所述磁场施加在所述阀50上的扭矩不再干扰或几乎不再干扰，这是有利的，因为抵消所述扭矩的力与用于抵消磁力以在座上紧密接触所需的力相比具有非常低的强度。

然而，阻止容纳在燃烧室3中的气体19进入层压腔4使得可以保持容纳在层压腔4中的引导负载31完好，这是通过阻止所述负载31与包含在燃烧室3中的主负载27的任何混合来实现的；后一负载27可被空气或再循环的排放气体大大稀释。

保持引导负载31的完整性特别地确保在层压腔4中的引导负载31的良好燃烧稳定性，并且因此确保内燃机的良好稳定性，这是内燃机的最佳可能效率的重要条件。

导向柱阀50的直接封闭还允许在管道封闭座11上优化导向柱阀的冷却，留在所述阀50和所述座11之间的任何气体叶片19可能减少由所述阀50传递到所述座11的热量。

此外，这种直接封闭不是单独优化根据本发明的导向柱阀50的冷却。

实际上，定心周向表面12的锥形轮廓21(或根据情况的纯圆柱形轮廓)在所述表面12和非磁性预燃室鼻部34的内壁之间留出较小的平均游隙，并且最重要的是，留出比法国专利申请1904961中描述的截顶球形层压阀留出的表面面积更大的表面面积。

除了导向柱阀50的更好的密封有利于阀阻尼室18的适当功能之外，这种更好的径向接近以及在所述锥形轮廓21与非磁性预燃室鼻部34之间留出的这种更宽的表面促进了通过所述阀50到所述鼻部34的热传递，所述鼻部比所述阀50更冷。

应当注意的是，尤其是在图5中，有利地，气体喷射孔16经由气体喷射狭槽22连接到焰炬点火预燃室9，该气体喷射狭槽布置在构成层压管道7的直接安装的非磁性套筒26中，并且在管道封闭座11附近。

除了将热气体19从层压腔4引导通过层压管道7使得所述气体19在与所述管道7接触时尽可能少地被冷却并且它们的流动被促进的优点之外，所述狭槽22使得存在靠近封闭轴向面10的较大冷表面，所述表面面向所述面10。

因此，该封闭冷表面也促进根据本发明的导向柱阀50的冷却。

如图3至图5所示，火花塞33配备有与火花塞12成一体的变换器外壳28，如在名称为“具有反向燃烧方向的阀点火预燃室(Valve ignition prechamber with reverseddirection of combustion)”的法国专利申请2001508中所述，所述外壳28接纳引燃负载(priming load)。

在图3和图4中应当注意的是，与变换器外壳28成一体的接地电极35包括面向火花塞33的中心电极36的突出的铱垫29，所述中心电极36也由铱制成。

此外，在这种情况下，朝向变换器外壳28的周边强烈偏移的三个主喷射管嘴将变换器外壳与层压腔4的内部连接，所述三个管嘴在图中几乎不可见，因为它们很小。

在图6中示出了根据本发明的导向柱阀50的变型，根据该变型，闭合磁场的源23是产生磁场的闭合永磁体24，该磁场可以通过由磁场引导线圈38在引导线圈芯37中感应出的分别相反或匹配的磁场来抵消或放大，该磁场引导线圈由电流穿过，该电流的强度由计算装置39控制。

有利地，引导线圈芯37可以由具有高磁导率和低剩磁的材料制成。

按照根据本发明的导向柱阀50的这种特定构造，磁场引导线圈38可以根据流过它的电流的强度和方向来湮灭由闭合永磁体24产生的导向柱阀50在管道封闭座11上的磁返回，加强所述磁返回，或者在更多或更少的时间尺度上改变所述返回的功率，所述时间尺度的范围从内燃机曲轴的几度旋转到几秒或者甚至几分钟。

根据本发明的导向柱阀50的磁返回的动态引导使得可以特别地避免在容纳在层压腔4中的引导负载31燃烧之后的阀的打开期间所述阀50的任何残余支撑。

实际上，如果定向柱15抵抗导向柱阀50的倾斜，所述倾斜由磁场施加在所述阀50上的扭矩引起，则通过磁场引导线圈38去除所述场消除了所述倾斜的真正来源。

为此，计算装置39可以在导向柱阀50在引导负载31的燃烧作用下打开之前几百微秒抑制所述阀50的磁返回。

一旦燃烧室3中的焰炬点火预燃室9发射点火焰炬，计算装置39可恢复导向柱阀50的磁返回，以便使导向柱阀以较小的影响返回与管道封闭座11接触。

用于引导磁场以使根据本发明的导向柱阀50返回的这种策略使得可以大大减少所述阀50和层压管道7的磨损，该阀以小游隙容纳在该层压管道中。

另外，引导磁场以使导向柱阀50返回通过允许层压腔4不再经由层压喷射器6而是经由气体喷射孔16填充氧化剂-燃料混合物AF，使得可以确保内燃机在低温下的冷起动。

在这种情况下，导向柱阀50在所述发动机的压缩期间保持打开，以便填充层压腔4。

当在此类压缩期间，层压腔4中的压力达到容纳在所述腔4中的氧化剂-燃料混合物AF的再冷凝极限时，导向柱阀50被计算装置39强制封闭，这确保混合物的完全燃烧并提供了一种解决在非常低的温度下难以或甚至不可能用点火预燃室起动发动机的有效方案。

用于导向柱阀50返回的磁场的引导除了允许优化在两次填充之间的层压腔4的排空，以便使来自先前循环的残留烟气的量最小化，还改进所述腔4中的引导负载31的燃烧。

实际上，一旦点火焰炬经由气体喷射孔16被发射到燃烧室3中，在层压腔4中的压力最低时强制封闭导向柱阀50允许实现预期的结果。

图7和图8示出了开放永磁体45，其可以根据本发明设置以在室侧阀止动件14的方向上吸引导向柱阀50。

所述磁体45与闭合永磁体24和磁场引导线圈38配合。所述磁体45允许所述导向柱阀50在适当时被推到管道封闭座11上的封闭，但是视情况而定，该磁体允许所述阀50被推到室-侧阀止动件14的方向上的打开。

因此，计算装置39可以经由磁场引导线圈38抵消由闭合永磁体24在导向柱阀50的水平处产生的闭合永磁体的磁场。

在这种情况下，仅由开放永磁体45产生的磁场保留在导向柱阀50上，该导向柱阀在室侧阀止动件14的方向上被吸引。

相反，根据其在磁场引导线圈38中循环的电流的强度和方向，计算装置39可以允许由闭合永磁体24在导向柱阀50的水平处产生的磁场起作用，或者增强该磁场。

由于由闭合永磁体24产生的磁场在导向柱阀50的水平处比由开放永磁体45产生的磁场自然地更强，所以如果没有电流在磁场引导线圈38中循环，则所述阀50沿管道封闭座11的方向被牵引。

容易理解的是，计算装置39可以有利地经由磁场引导线圈38使闭合永磁体24或开放永磁体45的对抗磁场中的一个或另一个具有优势，这样设置以便在必要时迫使导向柱阀50在管道封闭座11的方向上行进，或在室侧阀止动件14的方向上行进。

由计算装置39管理的导向柱阀50的这种“拉-推”功能使得可以特别地在所述阀50遭受阻塞的情况下解锁阀，以迫使阀打开，特别是如果重力对平活塞发动机不起作用，或者在所有情况下优化层压腔4的填充和排空。

在图7和图8中注意到，定向柱15包括阻尼台肩46，该阻尼台肩与布置在导向轴向孔17的入口处的阻尼沉孔47配合，所述沉孔47通向阀阻尼室18。

根据本发明的导向柱阀50的这种特定构造允许导向柱阀朝向室侧阀止动件14行进其冲程的第一部分，同时尽可能少地被阀阻尼室18制动。

实际上，只要阻尼台肩46没有达到阻尼沉孔47的水平，容纳在阀阻尼室18中的气体就可以在燃烧室3的方向上经由所述台肩46和所述沉孔47之间留出的游隙，然后经由如图7和图8所示的减压管道48非常自由地排出阀阻尼室。

当阻尼台肩46达到阻尼沉孔47的水平时，气体被由此形成的通路限制部强烈地层压，使得在其朝向室侧阀止动件14的冲程的第二部分期间，导向柱阀50被制动，这相应地减小了在打开轴向面13与室侧阀止动件14之间可能发生的任何冲击的功率。

因此，根据本发明的导向柱阀50的这种特定构造使导向柱阀具有更长的使用时间。

应当注意的是，刚刚描述的根据本发明的导向柱阀50的示例性实施方案是非限制性的。

实际上，根据本发明的导向柱阀50可以应用于不仅仅内燃机的领域。所述阀50可例如应用于气体射钉器、枪械、或需要通过具有最佳可能效率的引导负载发射主负载的任何装置。

根据本发明的导向柱阀50的可能性不限于刚刚已经描述的应用，并且还应当理解的是，以上描述仅是作为示例给出的，并且其决不限制所述发明的领域，通过替换由任何其他等同物描述的执行细节将不会脱离本发明的领域。

Claims (11)

1.用于阀点火预燃室(1)的定向阀(50)，所述阀点火预燃室布置在内燃机气缸盖(2)中，所述内燃机气缸盖覆盖燃烧室(3)，所述预燃室(1)包括层压腔(4)，点火装置(5)和至少一个层压喷射器(6)在所述层压腔中伸出，所述腔(4)通过层压管道(7)连接到所述燃烧室(3)，所述层压管道容纳所述阀(50)以便能够与所述阀一起形成焰炬点火预燃室(9)，所述焰炬点火预燃室通过至少一个气体喷射孔(16)将所述层压腔(6)与所述燃烧室(5)连接，其特征在于，所述定向阀包括：

·阀主体(8)，所述阀主体以小游隙容纳在所述层压管道(7)中；

·封闭轴向面(10)，所述封闭轴向面布置在所述阀主体(8)上，并且所述封闭轴向面可整体或部分地搁置在所述层压管道(7)具有的管道封闭座(11)上，以便封闭所述管道(7)并且将所述层压腔(4)与所述燃烧室(5)隔离；

·至少一个定心周向表面(12)，所述至少一个定心周向表面位于所述阀主体(8)的周边处，所述表面(12)能够接触所述层压管道(7)的内壁以使所述主体(8)在所述管道(7)中定心；

·打开轴向面(13)，所述打开轴向面与所述封闭轴向面(10)相对地布置在所述阀主体(8)上，并且当所述封闭轴向面(10)不搁置在所述管道封闭座(11)上时，所述打开轴向面能够支承在布置在所述层压管道(7)中的室侧阀止动件(14)上；

·至少一个定向柱(15)，所述至少一个定向柱牢固地固定到所述阀主体(8)，并且所述至少一个定向柱从所述打开轴向面(13)突出；

·至少一个导向轴向孔(17)，所述至少一个导向轴向孔布置在所述室侧阀止动件(14)中或其附近，并且所述定向柱(15)以小径向游隙容纳在所述至少一个导向轴向孔中，所述柱(15)能够在所述孔(17)中纵向滑动而始终不会完全脱出；

·以及阀阻尼室(18)，所述阀阻尼室由所述层压管道(7)、所述打开轴向面(13)和所述室侧阀止动件(14)形成，并且所述阀阻尼室的容积在所述封闭轴向面(10)搁置在所述管道封闭座(11)上时最大，并且在所述打开轴向面(13)搁置在所述室侧阀止动件(14)上时最小。

2.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述导向轴向孔(17)正好穿过所述层压管道(7)，以便连接所述阀阻尼室(18)和所述燃烧室(3)，使得气体(19)可以经由所述定向柱(15)和所述导向轴向孔(17)之间留出的所述小径向游隙在所述室(18，3)之间循环。

3.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，至少一个气体节流孔(20)连接所述阀阻尼室(18)和所述燃烧室(3)，使得气体(19)能够经由所述孔(20)在所述室(18，3)之间流动。

4.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述定心周向表面(12)具有锥形轮廓(21)。

5.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述气体喷射孔(16)通过至少一个气体喷射狭槽(22)连接到所述焰炬点火预燃室(9)，所述至少一个气体喷射狭槽布置在所述层压管道(7)中并且在所述管道封闭座(11)附近。

6.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述阀主体(8)和/或所述定向柱(15)被闭合磁场源(23)朝向所述层压腔(4)吸引。

7.根据权利要求6所述的定向阀，其特征在于，所述闭合磁场源(23)包括产生磁场的至少一个闭合永磁体(24)；所述磁场可以通过由磁场引导线圈(38)在引导线圈芯(37)中感应的分别相反或匹配的磁场来抵消或放大。

8.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述阀主体(8)和/或所述定向柱(15)被开放磁场源(44)朝向所述室侧阀止动件(14)吸引。

9.根据权利要求2所述的定向阀，其特征在于，所述定向柱(15)包括阻尼台肩(46)，所述阻尼台肩与布置在所述导向轴向孔(17)的入口处的阻尼沉孔(47)配合，所述沉孔(47)通向所述阀阻尼室(18)。

10.根据权利要求9所述的定向阀，其特征在于，所述阻尼沉孔(47)通过至少一个减压管道(48)直接或间接地连接到所述燃烧室(3)。

11.根据权利要求1所述的定向阀，其特征在于，所述层压管道(7)包括直接安装的非磁性套筒(26)，所述管道封闭座(11)布置在所述非磁性套筒上。