專利名稱：減少內(nèi)燃機進氣門中燃料的高沸點餾分積聚的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于減少內(nèi)燃機中燃料的高沸點餾分的積聚的裝置和方法，尤其涉及用于減少進氣門處的高沸點餾分的積聚的進氣門裝置。
背景技術(shù)：
以汽油為燃料的火花點火式內(nèi)燃機傳統(tǒng)上具有通過化油器或端口式燃料噴射器而引入到進氣系統(tǒng)中的燃料。某些燃料含有高沸點材料或餾分，例如聚合物燃料添加劑或膠質(zhì)，一些高沸點餾分具有較高的粘性，其通常隨著溫度的降低而呈指數(shù)地增長。因此，在內(nèi)燃機冷卻下來之后，在進氣門表面上可能會積聚有高粘性的高沸點餾分。因此，在本領(lǐng)域中需要一種用于內(nèi)燃機中的進氣系統(tǒng)，其可減少高沸點餾分在進氣門表面上的積聚。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中公開了一種用于具有進氣口的內(nèi)燃機的進氣門。該進氣門包括具有靠近進氣口的端部的氣門導(dǎo)管、從氣門導(dǎo)管的端部延伸到進氣口中的氣門罩(valve shield)，以及設(shè)置在氣門導(dǎo)管和氣門罩附近的氣門桿。在氣門導(dǎo)管和氣門桿之間形成了第一間隙尺寸，而在氣門罩和氣門桿之間形成了第二間隙尺寸，其中第二間隙尺寸等于或大于第一間隙尺寸。
在另一實施例中公開了一種用于內(nèi)燃機的氣門罩，該內(nèi)燃機包括進氣口、具有靠近進氣口的端部的氣門導(dǎo)管，以及可相對氣門導(dǎo)管運動并相對于氣門導(dǎo)管具有限定位移的氣門桿。氣門罩包括靠近氣門導(dǎo)管端部的第一端部、處于離第一端部為限定距離的位置處的第二端部、設(shè)置在第一和第二端部之間并朝向進氣口的外表面，以及設(shè)置在第一和第二端部之間并朝向氣門桿的內(nèi)表面。該限定距離等于或大于所述限定位移。
在另外一個實施例中公開了用于減少高沸點餾分在內(nèi)燃機的氣門桿和氣門導(dǎo)管之間積聚的方法。通過將空氣燃料混合物引入到進氣口中，然后進入燃燒室并在燃燒室中點燃混合物，內(nèi)燃機就可以工作。在其工作期間，氣門桿的延伸到氣門導(dǎo)管之外的部分被屏蔽住而不會直接暴露在空氣燃料混合物中，從而減少了高沸點餾分在氣門桿上以及在氣門桿和氣門導(dǎo)管之間的積聚。


下面將參考附圖來進行介紹，在附圖中采用相同的標(biāo)號來表示相同的元件圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的代表性燃燒系統(tǒng)；圖2顯示了本發(fā)明一個實施例的縱向截面圖；圖3顯示了圖2所示實施例的另一縱向截面圖；和圖4顯示了本發(fā)明另一實施例的軸向截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例提供了用于內(nèi)燃機的進氣門，該進氣門構(gòu)造成可減少高沸點餾分(也稱為殘渣或膠質(zhì))在氣門桿和氣門導(dǎo)管之間的積聚。雖然本文所介紹的實施例采用直線形活塞和汽缸裝置來作為內(nèi)燃機的代表性燃燒系統(tǒng)，然而可以理解，所公開的發(fā)明也可應(yīng)用于其它燃燒系統(tǒng)中，例如應(yīng)用于在旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機中所用的旋轉(zhuǎn)燃燒系統(tǒng)中。
圖1是用于內(nèi)燃機(未示出)的燃燒系統(tǒng)100的代表性實施例，其具有形成了燃燒室107的汽缸105和活塞110、進氣口115、排氣口120、燃料供給裝置125如燃料噴射器、進氣門200以及排氣門300。在一個實施例中，進氣門200包括氣門桿205和具有支承面212的氣門頭210(也稱為氣門頂)，在進氣門200的打開和關(guān)閉動作期間，該支承面212支承于進氣口115處的進氣門座117上。如圖2中最佳地顯示，在氣門桿205的周圍設(shè)有氣門導(dǎo)管230和氣門罩225，氣門導(dǎo)管230的尺寸制成為與氣門桿205呈緊配合關(guān)系，從而在進氣門200的打開和關(guān)閉動作期間引導(dǎo)氣門桿205的運動，氣門罩225從氣門導(dǎo)管230的底端233中延伸出來，并處于進氣口115的附近。
參見圖2，圖中顯示了氣門桿205、氣門導(dǎo)管230和氣門罩225的一個實施例的縱向截面圖，出于清楚和討論的目的，它們的尺寸均被放大，氣門桿205具有外徑D1，氣門導(dǎo)管230具有內(nèi)徑D2，在它們之間形成了間隙尺寸g1，在這里也稱為第一間隙尺寸，其大小適合于氣門間隙。氣門罩225從氣門導(dǎo)管230的底端233中延伸出一段距離L而進入到進氣口115中，從而為暴露在進氣口115中的一部分氣門桿205提供了屏蔽。在氣門罩225的內(nèi)徑D3和氣門桿205的外徑D1之間形成了間隙尺寸g2，在這里也稱為第二間隙尺寸。在一個實施例中，間隙尺寸g2等于或大于間隙尺寸g1，g2與g1的尺寸之比優(yōu)選等于或大于約2∶1，最好是等于或大于約5∶1。氣門罩225的外表面221和內(nèi)表面222限定了厚度t，為了實現(xiàn)其預(yù)期的功能，該厚度應(yīng)當(dāng)盡可能地薄。在一個實施例中，厚度t等于或大于氣門導(dǎo)管230的厚度T的約1/8，并且等于或小于厚度T的約1/4。在另一實施例中，厚度t是厚度T的約1/5。
現(xiàn)在回來看圖1，在氣門導(dǎo)管230的頂部設(shè)有氣門密封件235，其用于控制油從內(nèi)燃機中的油箱130到氣門桿205和氣門導(dǎo)管230之間的間隙尺寸g1中的流動，這有助于控制油耗。氣門桿205的端部208設(shè)置成與內(nèi)燃機的氣門凸輪(未示出)機械式相關(guān)，該氣門凸輪用于驅(qū)動進氣門200至打開位置。進氣門200通過氣門彈簧215的作用而被驅(qū)動至關(guān)閉位置。
現(xiàn)在來看圖1和3，燃燒系統(tǒng)100的代表性操作循環(huán)始于進氣門200的關(guān)閉(見圖3中的實線)，即支承面212處于氣門座117上，燃料噴射器125將燃料提供給進氣口115，在進氣口115中燃料和空氣混合。如在圖1的代表性實施例中所示，燃料噴霧135被引導(dǎo)到氣門桿205、氣門頭210和氣門罩225中。響應(yīng)于進氣門200通過氣門凸輪而打開，空氣燃料混合物可進入到燃燒室107中，之后氣門彈簧215驅(qū)動進氣門200至關(guān)閉位置，并進行定時燃燒和排氣。氣門桿205和氣門頭210相對于氣門導(dǎo)管230和氣門座117的從關(guān)閉位置(實線)到打開位置(虛線)的位移表示為尺寸d(見圖3)。在一個實施例中，氣門罩225的長度L等于或大于尺寸d，這便有效地保護了氣門桿205的外表面207中的在氣門桿205和氣門導(dǎo)管230之間的間隙尺寸g1內(nèi)外運動的部分。
在燃燒循環(huán)的過程中，氣門桿205的外表面207處于升高的溫度下，這便引起了與之接觸的燃料中的低沸點餾分的蒸發(fā)，而燃料中的高沸點餾分粘附在外表面207上。在多次燃燒循環(huán)中，由于氣門桿205的一部分可在氣門導(dǎo)管230的內(nèi)外運動一段由尺寸d所限定的距離，因此氣門罩225可用來減少高沸點餾分在氣門桿205中的在氣門導(dǎo)管230的內(nèi)外運動的那部分上的積聚。同樣，在間隙尺寸g2大于間隙尺寸g1的實施例中，可將氣門罩225的外表面226設(shè)計成在比氣門桿205的外表面207更低的溫度下工作，從而減少了低沸點餾分的蒸發(fā)以及高沸點餾分在外表面207和226上的積聚。
在另一實施例中，參見圖4，圖中顯示了通過氣門桿205和另一氣門罩227的軸向截面圖，氣門罩227只是部分地圍繞著氣門桿205。氣門罩227的外表面228朝向燃料噴霧135的方向，而內(nèi)表面229朝向氣門桿205，從而保護或屏蔽了氣門桿205，以免其直接暴露在含有高沸點餾分的燃料中，同時減小了對將要進入到燃燒室107中的空氣燃料混合物流的影響。雖然圖4顯示了用于屏蔽氣門桿205的一種代表性布置，然而應(yīng)當(dāng)理解，也可將氣門罩227設(shè)置成可提供其它程度的防護。與針對圖1-3中的氣門罩225所討論的類似，氣門罩227的內(nèi)外表面228，229限定了厚度t，在一個實施例中，如前所述，為了實現(xiàn)其預(yù)期的功能，厚度t應(yīng)當(dāng)盡可能地薄。
鑒于上述，通過保護氣門桿205的外表面207以使其不會直接暴露在來自燃料源125的燃料中，或者通過降低外表面207處相對于外表面226的表面溫度，這樣，采用了本發(fā)明實施例的燃燒系統(tǒng)100就可以減少燃料中的高沸點餾分的積聚，從而減少低沸點餾分的蒸發(fā)以及高沸點餾分在氣門桿205和氣門導(dǎo)管230之間的積聚。
雖然已經(jīng)介紹了本發(fā)明的一個實施例，其利用燃料噴射系統(tǒng)來提供燃料，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍并不限于此，本發(fā)明也可以應(yīng)用到化油器燃料傳送系統(tǒng)。
如所公開的那樣，本發(fā)明的一些實施例包括一些下述優(yōu)點減少了高沸點餾分在進氣門表面上的積聚；減少了高沸點餾分在氣門桿和氣門導(dǎo)管之間的積聚；減少了高沸點餾分的積聚，并且對空氣燃料流的沖擊較小。
雖然已經(jīng)通過代表性實施例來介紹了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下可以進行多種變化，而且可以使用等同物來替代其元件。另外，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍的前提下，可進行許多修改來使本發(fā)明的原理適用于具體的情況或物質(zhì)條件。因此，本發(fā)明并不限于所公開的最佳的或僅僅用于執(zhí)行本發(fā)明而構(gòu)思的特定實施例，而是本發(fā)明將包括所有落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例。而且，用語“第一”、“第二”等的使用并不表示任何順序或重要程度，用語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分元件。此外，用語“一個”等并不表示數(shù)量的限制，而是表示至少存在有一個所指的事物。
權(quán)利要求
1.一種用于具有進氣口的內(nèi)燃機的進氣門，所述進氣門包括具有靠近所述進氣口的端部的氣門導(dǎo)管；從所述氣門導(dǎo)管的端部延伸出來并伸入到所述進氣口中的氣門罩；和設(shè)置在所述氣門導(dǎo)管和氣門罩附近的氣門桿；其中，在所述氣門導(dǎo)管和氣門桿之間形成了第一間隙尺寸；在所述氣門罩和氣門桿之間形成了第二間隙尺寸；所述第二間隙尺寸等于或大于所述第一間隙尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣門，其特征在于，所述氣門桿可相對于所述氣門導(dǎo)管運動，并相對于所述氣門導(dǎo)管具有限定的位移；和所述氣門罩具有等于或大于所述限定位移的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣門，其特征在于，所述第二間隙尺寸等于或大于所述第一間隙尺寸的約兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進氣門，其特征在于，所述第二間隙尺寸等于或大于所述第一間隙尺寸的約五倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣門，其特征在于，所述氣門桿包括設(shè)置在所述進氣口處的第一外表面；所述氣門罩包括設(shè)置在所述進氣口處的第二外表面；所述第二間隙尺寸的大小加工成使得所述第二外表面具有比所述第一外表面更低的工作溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣門，其特征在于，所述氣門罩至少部分地圍繞著所述氣門桿，使得所述氣門桿被屏蔽起來而不會直接暴露在含有高沸點餾分的燃料中。
7.一種用于內(nèi)燃機的氣門罩，所述內(nèi)燃機包括進氣口、具有靠近所述進氣口的端部的氣門導(dǎo)管，以及可相對所述氣門導(dǎo)管運動并相對于所述氣門導(dǎo)管具有限定位移的氣門桿，所述氣門罩包括靠近所述氣門導(dǎo)管的端部的第一端部；位于離所述第一端部為限定距離處的第二端部；設(shè)于所述第一端部和第二端部之間并朝向所述進氣口的外表面；和設(shè)于所述第一端部和第二端部之間并朝向所述氣門桿的內(nèi)表面；其中，所述限定距離等于或大于所述限定位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣門罩，其特征在于，所述氣門桿包括設(shè)于所述進氣口處的外表面，而且，所述氣門罩的外表面設(shè)于離所述氣門桿的外表面為一定距離的位置處，使得所述氣門罩的外表面具有比所述氣門桿的外表面更低的工作溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣門罩，其特征在于，所述氣門罩的外表面至少部分地圍繞著所述氣門桿，使得所述氣門桿被屏蔽起來而不會直接暴露在含有高沸點餾分的燃料中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣門罩，其特征在于，所述氣門罩的內(nèi)、外表面限定了厚度t；所述氣門導(dǎo)管的內(nèi)、外表面限定了厚度T；和所述厚度t等于或大于所述厚度T的約1/8，而且等于或小于所述厚度T的約1/4。
11.一種用于減少高沸點餾分在內(nèi)燃機的氣門桿和氣門導(dǎo)管之間積聚的方法，所述方法包括通過將空氣燃料混合物引入到燃燒室內(nèi)的燃燒用進氣口中、并在所述燃燒室內(nèi)點燃所述混合物來使所述內(nèi)燃機工作；和屏蔽所述氣門桿的延伸到所述氣門導(dǎo)管之外的那一部分，以使其不會直接暴露在所述空氣燃料混合物中；其中，所述氣門桿的被屏蔽部分暴露在比未被屏蔽時更少量的空氣燃料混合物中，從而減少了高沸點餾分在所述氣門桿上以及在所述氣門桿和氣門導(dǎo)管之間的積聚。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述氣門桿周期性地延伸和收回到所述氣門導(dǎo)管的端部之外一段限定的位移，所述限定位移和所述氣門桿的直徑限定了所述氣門桿上的一個表面區(qū)域，其中所述屏蔽還包括將所述限定表面區(qū)域的至少一部分屏蔽一段長度，所述長度等于或大于所述限定位移。
全文摘要
公開了一種用于具有進氣口的內(nèi)燃機的進氣門。該進氣門包括具有靠近進氣口的端部的氣門導(dǎo)管、從氣門導(dǎo)管的端部延伸到進氣口中的氣門罩，以及設(shè)置在氣門導(dǎo)管和氣門罩附近的氣門桿。氣門導(dǎo)管和氣門桿在它們之間形成了第一間隙尺寸，而氣門罩和氣門桿在它們之間形成了第二間隙尺寸，其中第二間隙尺寸等于或大于第一間隙尺寸。
文檔編號F01L3/00GK1619114SQ20041008772
公開日2005年5月25日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者鄭希偉 申請人:通用汽車公司