专利名称：减少内燃机进气门中燃料的高沸点馏分积聚的装置和方法
技术领域：
本发明大体上涉及用于减少内燃机中燃料的高沸点馏分的积聚的装置和方法，尤其涉及用于减少进气门处的高沸点馏分的积聚的进气门装置。
背景技术：
以汽油为燃料的火花点火式内燃机传统上具有通过化油器或端口式燃料喷射器而引入到进气系统中的燃料。某些燃料含有高沸点材料或馏分，例如聚合物燃料添加剂或胶质，一些高沸点馏分具有较高的粘性，其通常随着温度的降低而呈指数地增长。因此，在内燃机冷却下来之后，在进气门表面上可能会积聚有高粘性的高沸点馏分。因此，在本领域中需要一种用于内燃机中的进气系统，其可减少高沸点馏分在进气门表面上的积聚。
发明内容
在一个实施例中公开了一种用于具有进气口的内燃机的进气门。该进气门包括具有靠近进气口的端部的气门导管、从气门导管的端部延伸到进气口中的气门罩(valve shield)，以及设置在气门导管和气门罩附近的气门杆。在气门导管和气门杆之间形成了第一间隙尺寸，而在气门罩和气门杆之间形成了第二间隙尺寸，其中第二间隙尺寸等于或大于第一间隙尺寸。
在另一实施例中公开了一种用于内燃机的气门罩，该内燃机包括进气口、具有靠近进气口的端部的气门导管，以及可相对气门导管运动并相对于气门导管具有限定位移的气门杆。气门罩包括靠近气门导管端部的第一端部、处于离第一端部为限定距离的位置处的第二端部、设置在第一和第二端部之间并朝向进气口的外表面，以及设置在第一和第二端部之间并朝向气门杆的内表面。该限定距离等于或大于所述限定位移。
在另外一个实施例中公开了用于减少高沸点馏分在内燃机的气门杆和气门导管之间积聚的方法。通过将空气燃料混合物引入到进气口中，然后进入燃烧室并在燃烧室中点燃混合物，内燃机就可以工作。在其工作期间，气门杆的延伸到气门导管之外的部分被屏蔽住而不会直接暴露在空气燃料混合物中，从而减少了高沸点馏分在气门杆上以及在气门杆和气门导管之间的积聚。
下面将参考附图来进行介绍，在附图中采用相同的标号来表示相同的元件图1显示了根据本发明一个实施例的代表性燃烧系统；图2显示了本发明一个实施例的纵向截面图；图3显示了图2所示实施例的另一纵向截面图；和图4显示了本发明另一实施例的轴向截面图。
具体实施例方式
本发明的实施例提供了用于内燃机的进气门，该进气门构造成可减少高沸点馏分(也称为残渣或胶质)在气门杆和气门导管之间的积聚。虽然本文所介绍的实施例采用直线形活塞和汽缸装置来作为内燃机的代表性燃烧系统，然而可以理解，所公开的发明也可应用于其它燃烧系统中，例如应用于在旋转活塞内燃机中所用的旋转燃烧系统中。
图1是用于内燃机(未示出)的燃烧系统100的代表性实施例，其具有形成了燃烧室107的汽缸105和活塞110、进气口115、排气口120、燃料供给装置125如燃料喷射器、进气门200以及排气门300。在一个实施例中，进气门200包括气门杆205和具有支承面212的气门头210(也称为气门顶)，在进气门200的打开和关闭动作期间，该支承面212支承于进气口115处的进气门座117上。如图2中最佳地显示，在气门杆205的周围设有气门导管230和气门罩225，气门导管230的尺寸制成为与气门杆205呈紧配合关系，从而在进气门200的打开和关闭动作期间引导气门杆205的运动，气门罩225从气门导管230的底端233中延伸出来，并处于进气口115的附近。
参见图2，图中显示了气门杆205、气门导管230和气门罩225的一个实施例的纵向截面图，出于清楚和讨论的目的，它们的尺寸均被放大，气门杆205具有外径D1，气门导管230具有内径D2，在它们之间形成了间隙尺寸g1，在这里也称为第一间隙尺寸，其大小适合于气门间隙。气门罩225从气门导管230的底端233中延伸出一段距离L而进入到进气口115中，从而为暴露在进气口115中的一部分气门杆205提供了屏蔽。在气门罩225的内径D3和气门杆205的外径D1之间形成了间隙尺寸g2，在这里也称为第二间隙尺寸。在一个实施例中，间隙尺寸g2等于或大于间隙尺寸g1，g2与g1的尺寸之比优选等于或大于约2∶1，最好是等于或大于约5∶1。气门罩225的外表面221和内表面222限定了厚度t，为了实现其预期的功能，该厚度应当尽可能地薄。在一个实施例中，厚度t等于或大于气门导管230的厚度T的约1/8，并且等于或小于厚度T的约1/4。在另一实施例中，厚度t是厚度T的约1/5。
现在回来看图1，在气门导管230的顶部设有气门密封件235，其用于控制油从内燃机中的油箱130到气门杆205和气门导管230之间的间隙尺寸g1中的流动，这有助于控制油耗。气门杆205的端部208设置成与内燃机的气门凸轮(未示出)机械式相关，该气门凸轮用于驱动进气门200至打开位置。进气门200通过气门弹簧215的作用而被驱动至关闭位置。
现在来看图1和3，燃烧系统100的代表性操作循环始于进气门200的关闭(见图3中的实线)，即支承面212处于气门座117上，燃料喷射器125将燃料提供给进气口115，在进气口115中燃料和空气混合。如在图1的代表性实施例中所示，燃料喷雾135被引导到气门杆205、气门头210和气门罩225中。响应于进气门200通过气门凸轮而打开，空气燃料混合物可进入到燃烧室107中，之后气门弹簧215驱动进气门200至关闭位置，并进行定时燃烧和排气。气门杆205和气门头210相对于气门导管230和气门座117的从关闭位置(实线)到打开位置(虚线)的位移表示为尺寸d(见图3)。在一个实施例中，气门罩225的长度L等于或大于尺寸d，这便有效地保护了气门杆205的外表面207中的在气门杆205和气门导管230之间的间隙尺寸g1内外运动的部分。
在燃烧循环的过程中，气门杆205的外表面207处于升高的温度下，这便引起了与之接触的燃料中的低沸点馏分的蒸发，而燃料中的高沸点馏分粘附在外表面207上。在多次燃烧循环中，由于气门杆205的一部分可在气门导管230的内外运动一段由尺寸d所限定的距离，因此气门罩225可用来减少高沸点馏分在气门杆205中的在气门导管230的内外运动的那部分上的积聚。同样，在间隙尺寸g2大于间隙尺寸g1的实施例中，可将气门罩225的外表面226设计成在比气门杆205的外表面207更低的温度下工作，从而减少了低沸点馏分的蒸发以及高沸点馏分在外表面207和226上的积聚。
在另一实施例中，参见图4，图中显示了通过气门杆205和另一气门罩227的轴向截面图，气门罩227只是部分地围绕着气门杆205。气门罩227的外表面228朝向燃料喷雾135的方向，而内表面229朝向气门杆205，从而保护或屏蔽了气门杆205，以免其直接暴露在含有高沸点馏分的燃料中，同时减小了对将要进入到燃烧室107中的空气燃料混合物流的影响。虽然图4显示了用于屏蔽气门杆205的一种代表性布置，然而应当理解，也可将气门罩227设置成可提供其它程度的防护。与针对图1-3中的气门罩225所讨论的类似，气门罩227的内外表面228，229限定了厚度t，在一个实施例中，如前所述，为了实现其预期的功能，厚度t应当尽可能地薄。
鉴于上述，通过保护气门杆205的外表面207以使其不会直接暴露在来自燃料源125的燃料中，或者通过降低外表面207处相对于外表面226的表面温度，这样，采用了本发明实施例的燃烧系统100就可以减少燃料中的高沸点馏分的积聚，从而减少低沸点馏分的蒸发以及高沸点馏分在气门杆205和气门导管230之间的积聚。
虽然已经介绍了本发明的一个实施例，其利用燃料喷射系统来提供燃料，然而应当理解，本发明的范围并不限于此，本发明也可以应用到化油器燃料传送系统。
如所公开的那样，本发明的一些实施例包括一些下述优点减少了高沸点馏分在进气门表面上的积聚；减少了高沸点馏分在气门杆和气门导管之间的积聚；减少了高沸点馏分的积聚，并且对空气燃料流的冲击较小。
虽然已经通过代表性实施例来介绍了本发明，然而本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下可以进行多种变化，而且可以使用等同物来替代其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的前提下，可进行许多修改来使本发明的原理适用于具体的情况或物质条件。因此，本发明并不限于所公开的最佳的或仅仅用于执行本发明而构思的特定实施例，而是本发明将包括所有落入所附权利要求范围内的实施例。而且，用语“第一”、“第二”等的使用并不表示任何顺序或重要程度，用语“第一”、“第二”等仅用于区分元件。此外，用语“一个”等并不表示数量的限制，而是表示至少存在有一个所指的事物。
权利要求
1.一种用于具有进气口的内燃机的进气门，所述进气门包括具有靠近所述进气口的端部的气门导管；从所述气门导管的端部延伸出来并伸入到所述进气口中的气门罩；和设置在所述气门导管和气门罩附近的气门杆；其中，在所述气门导管和气门杆之间形成了第一间隙尺寸；在所述气门罩和气门杆之间形成了第二间隙尺寸；所述第二间隙尺寸等于或大于所述第一间隙尺寸。
2.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述气门杆可相对于所述气门导管运动，并相对于所述气门导管具有限定的位移；和所述气门罩具有等于或大于所述限定位移的长度。
3.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述第二间隙尺寸等于或大于所述第一间隙尺寸的约两倍。
4.根据权利要求3所述的进气门，其特征在于，所述第二间隙尺寸等于或大于所述第一间隙尺寸的约五倍。
5.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述气门杆包括设置在所述进气口处的第一外表面；所述气门罩包括设置在所述进气口处的第二外表面；所述第二间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温度。
6.根据权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述气门罩至少部分地围绕着所述气门杆，使得所述气门杆被屏蔽起来而不会直接暴露在含有高沸点馏分的燃料中。
7.一种用于内燃机的气门罩，所述内燃机包括进气口、具有靠近所述进气口的端部的气门导管，以及可相对所述气门导管运动并相对于所述气门导管具有限定位移的气门杆，所述气门罩包括靠近所述气门导管的端部的第一端部；位于离所述第一端部为限定距离处的第二端部；设于所述第一端部和第二端部之间并朝向所述进气口的外表面；和设于所述第一端部和第二端部之间并朝向所述气门杆的内表面；其中，所述限定距离等于或大于所述限定位移。
8.根据权利要求7所述的气门罩，其特征在于，所述气门杆包括设于所述进气口处的外表面，而且，所述气门罩的外表面设于离所述气门杆的外表面为一定距离的位置处，使得所述气门罩的外表面具有比所述气门杆的外表面更低的工作温度。
9.根据权利要求7所述的气门罩，其特征在于，所述气门罩的外表面至少部分地围绕着所述气门杆，使得所述气门杆被屏蔽起来而不会直接暴露在含有高沸点馏分的燃料中。
10.根据权利要求8所述的气门罩，其特征在于，所述气门罩的内、外表面限定了厚度t；所述气门导管的内、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的约1/8，而且等于或小于所述厚度T的约1/4。
11.一种用于减少高沸点馏分在内燃机的气门杆和气门导管之间积聚的方法，所述方法包括通过将空气燃料混合物引入到燃烧室内的燃烧用进气口中、并在所述燃烧室内点燃所述混合物来使所述内燃机工作；和屏蔽所述气门杆的延伸到所述气门导管之外的那一部分，以使其不会直接暴露在所述空气燃料混合物中；其中，所述气门杆的被屏蔽部分暴露在比未被屏蔽时更少量的空气燃料混合物中，从而减少了高沸点馏分在所述气门杆上以及在所述气门杆和气门导管之间的积聚。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述气门杆周期性地延伸和收回到所述气门导管的端部之外一段限定的位移，所述限定位移和所述气门杆的直径限定了所述气门杆上的一个表面区域，其中所述屏蔽还包括将所述限定表面区域的至少一部分屏蔽一段长度，所述长度等于或大于所述限定位移。
全文摘要
公开了一种用于具有进气口的内燃机的进气门。该进气门包括具有靠近进气口的端部的气门导管、从气门导管的端部延伸到进气口中的气门罩，以及设置在气门导管和气门罩附近的气门杆。气门导管和气门杆在它们之间形成了第一间隙尺寸，而气门罩和气门杆在它们之间形成了第二间隙尺寸，其中第二间隙尺寸等于或大于第一间隙尺寸。
文档编号F01L3/00GK1619114SQ20041008772
公开日2005年5月25日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者郑希伟 申请人:通用汽车公司