专利名称：发动机进气门中从燃料减少高沸点馏分堆积的设备和方法
技术领域：
本公开内容总体涉及在燃烧发动机中从燃料减少高沸点的馏分的堆积的设备和方法，更具体地涉及一种用于燃烧发动机的进气门，其构制成在进气门处减少高沸点的馏分的堆积。
背景技术：
以汽油为燃料的火花点燃式燃烧发动机传统地使燃料通过化油器或者端口型燃料喷射器引入进气系统中。一些燃料包含高沸点的材料或馏分，例如聚合物燃料添加剂或者胶质，并且一些高沸点的馏分具有高的粘度，随着温度降低，该粘度通常按指数规律地增大。结果，在发动机冷却之后，可能形成高粘度的高沸点的馏分在进气门表面上的堆积。因此，本领域中需要这样一种燃烧发动机中的进气系统，其可以减少高沸点的馏分在进气门表面上的堆积。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种用于具有油槽且适于燃烧燃料的燃烧发动机的进气门。该进气门包括气门杆以及布置成接近于气门杆的气门导管。气门导管和气门杆在气门导管的内表面和气门杆的外表面之间限定了第一间隙尺寸和第二间隙尺寸，其中第二间隙尺寸大于第一间隙尺寸。第二间隙尺寸的大小定为接收一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积。
在另一个实施例中，一种用于燃烧发动机的进气门的气门导管包括用于引导气门杆的表面以及形成在该表面中以便从油槽中接收油的通道。该通道定尺寸为接收一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和用于引导气门杆的表面之间减少高沸点的馏分的堆积。
在又一个实施例中，公开了一种用于在燃烧发动机的进气门杆处从燃料中溶解或稀释高沸点的馏分的方法。通过设置在气门杆和气门导管之间的第一通道，使一定体积的油从气门导管的第一端部朝向其第二端部运动，以及在设置于气门导管的第二端部的第二通道处接收一定体积的油。这一定体积的油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积。
参照示例性的附图，其中相同的元件在附图中标以相同的标号图1表示根据本发明的实施例的示例性燃烧系统；图2表示本发明的实施例的轴向截面图；图3表示本发明的另一个实施例的纵向截面图；以及图4表示本发明的又一个实施例的纵向截面图。
具体实施例方式
本发明的实施例提供了一种用于燃烧发动机的进气门，该进气门构造成减小气门杆和气门导管之间的高沸点的馏分的堆积。尽管本文所述的实施例将线性活塞和气缸结构作为燃烧发动机的示例性燃烧系统来描述，但是应该理解，所公开的发明也可以应用于其他的燃烧系统，例如用于旋转式燃烧发动机中的旋转式燃烧系统。
图1是用于燃烧发动机(未示出)的燃烧系统100的示例性实施例，其具有限定了燃烧室107的气缸105和活塞110、进气口115、排气口120、燃料供应器125例如燃料喷射器、进气门200、排气门300、在一个实施例中，进气门200包括气门杆205以及气门头210(也称为气门冠(valve tulip))，气门头210具有在进气门200打开和关闭动作期间在进气口115处座靠着进气门座117的座放表面212。围绕着气门杆205的是气门导管230，该气门导管的尺寸定为与气门杆205相邻近，以便在进气门200打开和关闭动作期间引导气门杆205的运动，这通过参考图2看得最为清楚，图2示出了气门杆205和气门导管230的一个实施例的轴向截面图，其具有放大的尺寸以便于清楚说明和讨论。简要地参照图2，气门导管230的内表面232(直径D2)和气门杆205的外表面207(直径D1)之间的间隙尺寸g1在本文中称为第一间隙尺寸。以后将更详细地讨论图2中所示的其他尺寸。返回参照图1，气门密封件235位于气门导管230的顶部以便控制油从油槽向气门杆205和气门导管230之间的间隙尺寸g1的流动，这有助于油的消耗的控制，其中油槽在燃烧发动机中总体表示为130。气门杆205的端部208布置成与用于驱动进气门200到打开位置的燃烧发动机的气门凸轮(未示出)机械连通。进气门200通过气门弹簧215的作用被驱动到达关闭位置。
燃烧系统100的示例性操作循环开始于进气门200关闭的状态，即，座放表面212座靠着气门座117，并且燃料喷射器125将其中混合着空气的燃料供应到进气口115。如图1的示例性实施例中所示，燃料射流135被导向气门杆205和气门头210。随着进气门200通过气门凸轮而打开，燃料空气混合物可以进入燃烧室107，此后气门弹簧215驱动进气门200到关闭位置并且进行正时的燃烧和排放。
在燃烧循环期间，气门杆205的外表面207处于高温下，这导致燃料的低沸点的馏分蒸发并且燃料的高沸点的馏分附着到外表面207上。随着气门杆205的一部分在很多燃烧循环中移动进出气门导管230，气门杆205上的一些高沸点的馏分可以被推入气门杆205和气门导管230之间的间隙尺寸g1中。
现在参照图2，通过将通道或沟槽240引入气门导管230中可以减轻间隙尺寸g1处的高沸点的馏分的堆积(也称为残余物或胶质)，该通道或沟槽240定尺寸为通过油槽130和气门密封件235(图1)接收一定体积的油，该油定量为溶解高沸点的馏分。在本文中使用时，术语溶解是指溶解或稀释该馏分到任何程度，而不是一定意味着该馏分被100％溶解。在一个实施例中，适于溶解高沸点的馏分的油与高沸点的馏分的优选体积比等于或小于约八比一，更优选的体积比等于或小于约五比一，甚至更优选的体积比等于或小于约三比一。如图2中所示，通道240可以是梯形的，顶部和底部分别由直径D2和D3所限定，由此限定了平行于气门杆205的中心轴线延伸的多个通道。然而，通道240不限于具体的形状或数量的通道，而是为执行本文所述的功能而适当地构制的。直径D1和D3限定了间隙尺寸g2，它在本文中称为第二间隙尺寸，由于为气门间隙而定尺寸的间隙尺寸g1大致小于为溶解高沸点的馏分而定尺寸的间隙尺寸g2，所以通道240的深度d是间隙尺寸g2的一大部分。在一个实施例中，间隙尺寸g2大约为间隙尺寸gl的五倍。尽管本文所述的实施例描述的是通道240位于气门导管230上，但是应该理解，通道240也可以应用到气门杆205上。
现在参照图3，示出了气门杆205和气门导管230的另一个实施例的纵向截面图，其具有放大的尺寸以便于清楚说明和讨论。在图3中，尺寸D2和D3现在限定了通道250的深度，该通道250是设置成接近气门导管230的端部233的环形通道。与通道240一样，通道250定尺寸为通过油槽130和气门密封件235接收一定体积的油，该油定量为溶解高沸点的馏分。通道250的宽度w和深度d大致定尺寸为这样提供的油与高沸点的馏分的体积比优选为8∶1，更优选为5∶1，或者甚至更优选为3∶1。在一个实施例中，由直径D1和D3限定的间隙尺寸g2的尺寸大约为间隙尺寸gl的尺寸的五倍。图2和3的实施例可以组合起来以便为气门导管230提供如图3中的虚线所示的梯形(或等同的形状，例如三角形)通道240’以及环形通道250，其中通道240’的直径D5等于或者不等于直径D3。在这种组合的实施例中，来自油槽130的油可以通过梯形通道240’流向环形通道250，由此放置油的位置接近于高沸点的馏分趋于堆积的位置。
在另一种实施例中，现在参照图4，其表示了气门导管230的一个纵向截面图，通道240可以被通道260所替代，该通道260围绕着气门导管230的内表面232是螺旋形的。在另一个实施例中，通道240、250和260可以组合成适于本文所述的目的的任何组合。
考虑到前述内容，应用本发明的实施例的燃烧系统100从可燃的燃料中溶解了高沸点的馏分，其方式是使来自油槽130的一定体积的油在气门导管230的第一端部231处通过气门密封件235，通过通道240’，到达接近于气门导管230的第二端部233的通道250。在通道250接收的油的体积定量为溶解高沸点的馏分，由此减轻了高沸点的馏分在气门杆205和气门导管230之间的堆积。
尽管已经描述了应用燃料喷射系统来供应燃料的本发明的实施例，但是应该理解本发明的范围不限于此，并且本发明也可以应用于化油器的燃料输送系统。
如所述的，本发明的一些实施例可以包括一些下面的优点在进气门表面上减少高沸点的馏分的堆积；在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积；减少移动的部件之间的表面接触面积，由此减少表面摩擦；以及增加移动的部件之间的润滑，由此减少系统的摩擦损耗。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，可以作出各种变化并且可以为本发明的元件替换多种等同物，而不超出本发明的范围。此外，可以作出许多改型以使特殊的位置或材料适应于本发明的教导，而不会超出本发明的基本范围。因此，本发明并不限于作为最佳方案或者只是用于实施本发明的方式所公开的特定的实施例，相反本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。而且，术语第一、第二等的使用并不表示任何的级别或重要性，相反术语第一、第二等是用来将元件彼此区别开。此外，术语一、一个等的使用并不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所标记的项目。
权利要求
1.一种用于具有油槽且适于燃烧燃料的燃烧发动机的进气门，该进气门包括气门杆；以及布置成接近于气门杆的气门导管，气门导管和气门杆在气门导管的内表面和气门杆的外表面之间限定了第一间隙尺寸和第二间隙尺寸，第二间隙尺寸大于第一间隙尺寸；其中第二间隙尺寸的大小定为接收一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积。
2.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，其还包括深度由第一和第二间隙尺寸所限定的通道，该通道定尺寸为接收一定体积的油并且设置成与油槽流体连通。
3.根据权利要求2所述的进气门，其特征在于，该通道包括延伸过气门导管的至少一部分长度的多个通道。
4.根据权利要求2所述的进气门，其特征在于，该通道包括一螺旋部分，该螺旋部分从接近于气门导管的第一端部的一点延伸到接近于气门导管的第二端部的一点。
5.根据权利要求2所述的进气门，其特征在于，该通道包括设置成接近于气门导管的第二端部的环形部分。
6.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，其还包括位于气门导管的内表面和气门杆的外表面之间的第三间隙尺寸，第三间隙尺寸大于第一间隙尺寸；由第一和第三间隙尺寸所限定的第一通道，该第一通道布置成在气门导管的第一端部处与油槽流体连通；由第一和第二间隙尺寸所限定的第二通道，该第二通道包括环形部分，该环形部分定尺寸为接收一定体积的油且设置成接近于气门导管的第二端部并且布置成与第一通道流体连通；其中，允许来自油槽的油通过第一通道行进到第二通道，由此在第二通道处提供一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分。
7.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，第二间隙尺寸大约为第一间隙尺寸大小的五倍。
8.一种用于燃烧发动机的进气门的气门导管，该气门导管包括用于引导气门杆的表面，该表面具有限定了一定长度的第一端部和第二端部；以及形成在该表面中以便从油槽中接收油的第一通道；其中第一通道定尺寸为接收一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和用于引导气门杆的表面之间减少高沸点的馏分的堆积。
9.根据权利要求8所述的气门导管，其特征在于，第一通道包括延伸过该表面的至少一部分长度的多个纵向通道。
10.根据权利要求8所述的气门导管，其特征在于，第一通道包括一螺旋部分，该螺旋部分具有接近于第一端部的起点和接近于第二端部的终点。
11.根据权利要求8所述的气门导管，其特征在于，第一通道设置成接近于该表面的第二端部，并且该气门导管还包括第二通道，该第二通道形成在该表面中并且设置在第一端部和第一通道之间，由此提供了从第一端部通过第二通道到达第一通道的流体路径。
12.根据权利要求11所述的气门导管，其特征在于，第一通道包括环形部分。
13.一种用于在燃烧发动机的进气门杆处从燃料中溶解或稀释高沸点的馏分的方法，其包括通过设置在气门杆和气门导管之间的第一通道，使一定体积的油从气门导管的第一端部朝向其第二端部运动；以及在设置于气门导管的第二端部的第二通道处接收一定体积的油，这一定体积的油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使一定体积的油通过的步骤还包括使一定体积的这种油通过，即，该油与高沸点的馏分的体积比等于或小于约8∶1。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使一定体积的油通过的步骤还包括使一定体积的这种油通过，即，该油与高沸点的馏分的体积比等于或小于约3∶1。
全文摘要
公开了一种用于具有油槽且适于燃烧燃料的燃烧发动机的进气门。该进气门包括气门杆以及布置成接近于气门杆的气门导管。气门导管和气门杆在气门导管的内表面和气门杆的外表面之间限定了第一间隙尺寸和第二间隙尺寸，其中第二间隙尺寸大于第一间隙尺寸。第二间隙尺寸的大小定为接收一定体积的油，该油定量为从燃料中溶解高沸点的馏分，以便在气门杆和气门导管之间减少高沸点的馏分的堆积。
文档编号F01M9/00GK1609413SQ20041008704
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者S·-W·S·程 申请人:通用汽车公司