[发明专利]内燃机进气门

说明书

本申请介绍了一种内燃机进气门。进气门设有头部，头部设计成用于改善围绕头部和进入燃烧室的空气燃料混合物的流动。头部在顶部表面设有斜面边缘或弧形边缘。从底部表面至顶部表面之间角度变化呈弧形，以防止空气燃料混合物从进气门的表面分离。另外，头部的底部表面设有多个螺旋槽，螺旋槽引导环形流动以改善燃烧室内空气燃料混合物的混合。螺旋槽还改善了空气燃料混合物和进气门之间的热交换。

技术领域

本领域涉及一种用于内燃机的进气门。

背景技术

背景描述包括了有助于理解本发明的信息。并非承认本文提供的信息是现有技术或与当前要保护的发明相关，或者任何具体或隐含引用的公开内容是现有技术。

具有内燃机的车辆每年产生大量排放到地球大气层的温室气体。世界各国政府越来越关注我们社会的生态足迹以及努力提高环境保护法律及法规的门槛。已经做了大量的研究来提高现代内燃机的效率，以符合不断提高的环境法规。

多年来，对内燃机进气门进行了各种设计修改以提高内燃机效率。在2008年8月的发动机制造者（Engine Builder）杂志上发表的一篇名为“阀座的内部角：你需要紧跟潮流”（请参阅http://www.enginebuildermag.com/2008/08/the-inside-angle-on-valve-seats-what-you-need-to-know-to-go-with-the-flow/），其介绍了Joe Mondello在阀座设置多角度表面以改善进入燃烧室的空气流动的早期工作。由Joe Mondello研发的多角度表面阀座的原理提供了现代进气门设计的基础。尽管增加不同角度的表面产生了一些改进，但通过新的进气门设计来提高燃烧效率仍是一个重大的挑战。部分原因在于存在数量庞大的可能改进组合(如角度比、进气门与阀座的表面面积比等）及数量庞大的内燃机动态因素(如温度、发动机转速、活塞数量、发动机尺寸等)。不幸的是，这些导致了进气门设计的停滞。仍需要改进进气门的设计。

因此，仍需要改进内燃机进气门的设计。

发明内容

本发明主题提供了一种装置、系统及方法，其中内燃机的进气门包括具有平滑边的头部。具体的，头部包括与底部表面相对的顶部表面、自底部表面延伸的杆部。围绕顶部表面的边缘进行倒斜边或倒圆角是用来提供平滑的流动路径使得围绕该流动路径的空气燃料混合物更容易流动。另外，底部表面具有第一斜面及第二斜面，第一斜面及第二斜面之间设有弧形过渡面。从底部表面至顶部表面的弧形过渡面或边可利用康达效应，有将流体引向附近表面的趋势。由于空气燃料混合物流过弧形边缘有停滞在附近表面的趋势，导致了顶部表面的中心附近会形小的气穴。

本发明的主题进一步包括设置在头部的底部表面的若干螺旋槽。这些螺旋槽沿逆时针方向或顺时针方向径向环绕杆部。多个螺旋槽中的每一螺旋槽被多个螺旋叶片的一螺旋叶片分隔开。螺旋槽及螺旋叶片引导空气燃料混合物围绕头部以环形运动的方式做旋转或转动流动，因而可避免空气燃料混合物分离及减小形成在头部的顶部表面的气穴的尺寸。

螺旋槽及螺旋叶片的另一优点在于，增加了空气燃料混合物与进气门之间的接触面积，因而改善了空气燃料混合物与进气门之间的热交换。更具体地是，空气燃料混合物与进气门之间的接触面积增加，使得空气燃料混合物被更好的加热及进气门被更好的冷却。螺旋槽及螺旋叶片也增加了空气燃料混合物在的螺旋叶片的底面的流动路径（由于曲线路径长于直线路径），因而为空气燃料混合物与进气门之间进行热交换提供了更多的时间。

螺旋叶片的再一优点在于，可作为空气散热片冷却器将进气门迅速冷却到较低的温度。另外，螺旋槽设计使得从进气门的头部可去除更多的材料，因而在不影响进气门的头部结构完整性的情况下减少了进气门的重量。重量减少改善了内燃机的工作效率及抗疲劳及蠕变性能（如更长的寿命及更低的维护成本）。