CN101946082A - 自动阻风门系统 - Google Patents

Abstract

在至少一些实施例中，本发明涉及一种用在发动机中的自动阻风门系统，该发动机具有彼此远离的消音器和阻风机构。该系统包括：热响应装置；用于将所述装置至少部分地连接到所述阻风机构的至少一个部件；和用于将热从所述消音器输送到所述装置的另一机构。此外，在至少一个实施例中，所述系统包括以下(a)和(b)中的至少一个：(a)用于将流体从靠近所述消音器的第一位置输送到靠近所述装置的第二位置的管，所述管被包括在所述另一机构中；和(b)横跨所述第一位置与靠近所述阻风机构的第三位置之间的大部分距离的能旋转的轴，所述轴被包括在所述至少一个部件中。

Description

自动阻风门系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年6月5日提交的、名称为“自动阻风门系统”的美国临时专利申请61/059,239的权益，通过引用将其合并于此。

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体而言，涉及用在内燃机中的阻风门系统。

背景技术

各种温度下的发动机启动和运行质量典型地根据燃料浓度而定。用于自然送气的汽油发动机的正常燃料浓度变化能够通过彼此结合使用的汽化器和阻风板来实现。一般而言，阻风板能够用于限制进入汽化器入口的空气流动，使得通过受限制入口的空气通过较小的开口，从而导致入口下游的汽化器的主体(喉管)内的速度增加和压力降低。减小通过汽化器的主体(喉管)的压力来增加燃料源处的压差，由此增加流入并通过汽化器主体的喉管的燃料量。

典型地，希望根据发动机运转状况来改变阻风板在发动机中的位置。特别地，当发动机常温和/或初次启动时，典型地希望相对于进入发动机的空气量有更多的燃料进入发动机，因此通常的情况是，在这些状况下阻风板将被定位为在汽化器入口处阻挡更多的气流(移动至其“关闭”位置)，而在其它时候被定位为不阻挡如此多的气流或不阻挡任何气流(移动至其“打开”位置)。为了避免在发动机的启动和其它运行情况期间必须手动调节阻风板的位置，通常采用自动阻风门控制系统(也被称为自动阻风门系统)。

尽管自动阻风门系统被广泛用于汽车工业，主要由于现有自动阻风门系统的复杂性和高成本，线控阻风门系统在小型发动机工业中更为常见，尤其是用于消费应用中的小型发动机(例如，在剪草机、扫雪机、吹雪机等中使用的发动机)。进一步地，现有应用于小型发动机消费市场的自动阻风门系统在至少一些方面仍然是不足的。例如，许多用于小型发动机中的传统自动阻风门系统设计不充分，使得在运转期间系统会导致不期望的发动机性能，包括例如，在启动期间或在变热情况期间产生黑烟、发动机油和燃料受到污染和发动机火花塞结垢。而且，许多用于小型发动机的传统自动阻风门系统不能解决使在发动机的再启动期间、发动机运行之后、发动机冷却期间以及在其它应用负荷条件下需要改变阻风程度的发动机和汽化器设计中的变化。

因此，将有利的是，如果设计出能够用于适当地阻塞发动机化油器汽化器(或避免阻塞)以获得或提高发动机在一个或多个运转状况下的一个或多个期望类型的运转性能(例如，快速启动)的改进的自动阻风门系统。在至少一些实施例中，将有利的是，如果这种改进的自动阻风门系统能够响应发动机温度和/或发动机负荷需求来操纵阻风板，能够当发动机一旦完全变热(或处于无需阻风的温度)时完全打开阻风板，和/或能够当针对启动、预热变热、重新启动、冷却、应用负荷情况和/或其它情况调节阻风操作时调节阻风操作。在至少一些进一步的实施例中，将有利的是，这种自动阻风门系统比传统的自动阻风门系统更为简单和/或价格更低。

发明内容

在至少一些实施例中，本发明涉及一种用在内燃机中的自动阻风门系统，该内燃机具有彼此远离地位于所述发动机上的消音器和阻风机构。该阻风门系统包括：热响应装置；用于将所述热响应装置至少部分地连接到所述阻风机构的至少一个部件；和用于将量从所述消音器输送到所述热响应装置的另一机构。此外，所述阻风门系统进一步包括以下(a)和(b)中的至少一个：(a)用于将至少一种流体从至少靠近所述消音器的第一位置输送到至少靠近所述热响应装置的第二位置的至少一个管，所述至少一个管被包括在所述另一机构中；和(b)横跨所述第一位置与至少靠近所述阻风机构的第三位置之间的大部分距离的至少一个物理上能旋转的轴，所述至少一个物理上能旋转的轴被包括在所述至少一个部件中。

进一步地，在至少一些实施例中，本发明涉及一种用在内燃机中的自动阻风门系统，该内燃机具有热源和包括阻风板的阻风机构。该阻风门系统包括：热响应的第一结构；和至少间接地在第一端连接到所述第一结构并且在第二端连接到所述阻风机构的第二结构。此外，所述阻风门系统还包括将所述热源至少间接地连结到所述第一结构的热传递通道。所述热传递通道使得加热空气能够从所述热源前进到所述第一结构，并另外允许从所述热源到所述第一结构的热传导，由此在所述第一结构处接收的热在所述第一结构处引起响应，该响应继而使所述第二结构操作从而实现所述阻风机构的运动。

另外，在至少一些实施例中，本发明涉及一种用在内燃机中的热启动阻风门系统，该内燃机具有热源和阻风机构。该阻风门系统包括：包括热响应的第一结构的模块，该模块被直接安装在所述热源上，使得来自所述热源的热被传导到所述热响应的第一结构。进一步地，所述阻风门系统还包括联接到所述阻风机构的至少一个连结部件，其中所述至少一个连结部件的致动引起所述阻风机构的致动。此外，所述阻风门系统还包括将所述第一结构连结到所述至少一个连结部件的另外的部件，该另外的部件横跨使所述热源与所述阻风机构分离的大部分距离，其中所述另外的部件在所述第一结构致动时进行旋转运动。

附图说明

图1是采用根据本发明的至少一些实施例的自动阻风门系统的内燃机的立体、剖面图。

图2A是更详细地示出的图1的汽化器和自动阻风门系统的前立体图。

图2B是更详细地示出的图1的汽化器和自动阻风门系统的后立体图。

图3A是与图2A-2B的汽化器一起的自动阻风门系统的热控制系统的某些部分的分解图。

图3B是示出图2A-3A的汽化器和自动阻风门系统的热控制系统的另外部件的另外的分解图。

图4A是根据本发明的至少一些其它实施例的能够被采用在诸如如图1所示的发动机中的自动阻风门系统的热控制系统的可替代实施例的从汽化器端观察的分解图。

图4B是从热源端观察的图4A的自动阻风门系统的热控制系统的另外的分解图。

图5A是根据本发明的至少一些另外实施例的能够被采用在诸如如图1所示的发动机中的自动阻风门系统的热控制系统的另一可替代实施例的分解图。

图5B示出图5A的热控制系统的部分沿着图5A的5B-5B线截取的截面图。以及

图6是根据本发明的至少一些实施例的图1的自动阻风门系统的真空控制系统的分解图。

具体实施方式

首先参见图1，示出了根据本发明的至少一些实施例的内燃机1的立体、剖面图。如图1所示，除了其他部件，内燃机1包括其上安装有自动阻风门系统4的汽化器2。内燃机1能够为各种发动机中的任何一种。特别地，自动阻风门系统4被设计以作为能够采用例如汽化器2的汽化器的各种发动机(未示出)的一部分使用、或连同或结合能够采用例如汽化器2的汽化器的各种发动机(未示出)使用。在其它实施例中，自动阻风门系统4也能够被采用在其它类型的发动机中。

进一步如图1所示(图1显示发动机1的盖被移除)，自动阻风门系统4包括以下将进行详述的热控制系统6和真空控制系统8。具体地，热和真空控制系统6和8分别被采用以进行可旋转阻风板轴和臂组件14(参见图2A和2B)的自动控制和调节，实现对汽化器2的阻风板的适当(或至少增强)控制，从而使发动机能够在广泛的温度和运转条件范围下进行适当(或增强)的阻风操作并增强总体发动机性能。

现在参见图2A和2B，前立体图和后立体图被分别提供用于显示根据本发明的第一实施例的图1的自动阻风门系统4，其具有安装在汽化器2上的热控制系统6和真空控制系统8。以下描述的自动阻风门系统4和汽化器2以及特别是热控制系统6在图3A和3B中更详细地示出。

现在转到图3A，提供图1-2B的自动阻风门系统4的分解图，特别更加详细地示出热控制系统6的部件。从图3A应明显看出，当自动阻风门系统4被完全装配时，可旋转阻风板轴和臂组件14被附接到抗腐蚀(例如，镀锌)钢连杆20的第一端。如图所示，连杆20能够特别被附接到阻风板轴和臂组件14上的孔27。阻风板轴和臂组件14通过连杆20的线性平面运动旋转到关闭阻风位置和从关闭阻风位置旋转(并且相应地，从打开阻风位置旋转和旋转到打开阻风位置)。连杆20在其第二端(与其第一端相反)也被沿切线方向连接到热响应双金属螺旋弹簧22，该热响应双金属螺旋弹簧22始终与热源(例如，如将关于图3B所描述的消音器24)连通。更具体地，连杆20被附接到螺旋弹簧22的成型孔眼23。随着响应来自热源的热(或没有热)而膨胀和收缩，螺旋弹簧22展开(或卷绕)，从而使连杆20致动并形成线性平面运动，该线性平面运动引起阻风板轴和臂组件14移动和阻风板的这种移动。

典型地，用于完全致动(例如，膨胀/展开或收缩/卷绕)螺旋弹簧22的所花费的时间是发动机向环境排放热量的能力的正函数。该效果的试验已经证明用于完全致动螺旋弹簧22的操作时间为约2-3分钟。然而，许多物理因素对完成致动的时间率产生影响，这会导致用于致动螺旋弹簧所需的时间大于2-3分钟(或在一些情况下可能小于)。

连杆20与螺旋弹簧22的联接除了围绕成型孔眼23旋转之外受到约束。螺旋弹簧22位于包括抗腐蚀(例如，镀锌)型钢下托架26和由模铸铝、模铸锌或塑料(热固性或热塑性)构成的上外壳28的外罩内。下托架26包括弧形槽25，连杆20通过该弧形槽25前进以触及成型孔眼23。下托架26另外在其中央位置包括凸起特征以支撑螺旋弹簧22，该凸起特征限制螺旋弹簧的大部分线圈接触下托架，从而减小碎片堵塞或不期望的热传递。在本实施例中还采用铝防尘板30将螺旋弹簧22与连杆20分离从而防止粘合。

关于上外壳28，根据实施例，上外壳28能够呈现各种形式，并且更具体地，能够包括用于保持螺旋弹簧22的各种特征。例如，在一个示例性实施例(未示出)中，上外壳28被铸造为包括槽，螺旋弹簧22的中央突出部由该槽捕获。这种带有用于接合螺旋弹簧22的槽的铸造特征能够与上外壳28成为整体。尽管不允许对螺旋弹簧22的角位置进行任何(或至少不能太多)调节，这种铸造特征从低成本和制造过程控制的观点考虑是期望的。此外，在这种实施例中，防尘板30除了如上所述限制粘合之外还能够用于约束螺旋弹簧22径向膨胀，使得连杆20相对于连杆从其中延伸的托架中的槽维持适当的间隙。

在图3A中所示的另一示例性实施例中，上外壳28能够呈现不同的形式。更具体地，在该实施例中，采用带有锁紧螺母34的抗腐蚀(例如，镀锌钢、不锈钢或铜)致动器或可旋转柱32，以允许螺旋弹簧22在上外壳28内的角度调节。在可替代实施例中，也能采用将螺旋弹簧22在上外壳28内保持就位的其它变化和机构。

不论螺旋弹簧22是否以上述示例性方式还是以另外的方式保持在上外壳28内，上外壳被紧固到下托架26。为此目的，如图3A所示，能够使用一对螺钉36。根据实施例，也能够或作为替代采用额外的螺钉36或其它紧固和/或接合机构将上外壳28连接到下托架26。另外安装在下托架26上并由下托架26支撑的分别是螺旋弹簧22(特别在其被上外壳28保持的情况下)、连杆20、防尘板30以及致动器和锁紧螺母32和34。下托架26继而通过螺钉38被附接到汽化器2的主体，同时连杆20被联结到阻风板轴和臂组件14。在其它实施例中，为了将下托架26(并由此将联接于其上的所有其它部件)附接到汽化器2，此外或除了螺钉38之外还能够采用多个螺钉和/或其它紧固/接合机构。

为了使螺旋弹簧22在长度/位置上改变以致动阻风板轴和臂组件14，热(或缺少热)必须被从热源连通到螺旋弹簧。现在参见图3B，另外的分解图18被提供显示热传递系统部件，来自热源的热通过该热传递系统部件被输送到螺旋弹簧22。如图所示，在本实施例中，热源是消音器24(包括以下进一步讨论的某些相关的部件)，并且热通过跨接管40从消音器24被传递到上外壳28。跨接管40特别是允许从中产生气流的中空管。如以下将进一步描述的，跨接管40凭借其设计允许在消音器24与上外壳28内的螺旋弹簧22之间产生对流热传递(例如，由于管内的气流)和传导性热传递。

跨接管40典型地被隔热，用于当热通过对流和传导经由上外壳28被输送到螺线弹簧22时限制热从该管向外辐射。为了实现远离该管的热传递的低速率，这种跨接管40的隔热能够以多种方式来提供。更具体地，如图3B所示，在至少一些实施例中，跨接管40是成型抗腐蚀(例如，镀锌)钢管42，该成型抗腐蚀钢管42被覆盖有编织玻璃纤维套管44，并被缠绕有玻璃纤维带46，以限制该套管磨损后落下的碎屑。可替代地，尽管跨接管40用于通过对流(例如，由于从中流过的空气)和传导来传递热，在其它实施例中通过跨接管的传导不需要总是发生(作为替代对流是充分的)，于是跨接管不需要总是由导热型材料制成。相反，同样如图3B所示，跨接管48相反(将作为跨接管40的替代而非在跨接管40之外再实施)能够由塑料类材料50制造，塑料类材料50能够为例如热塑性塑料(例如，玻璃填充PPA或PA-66)或热固性塑料。通过使用跨接管48，从管内到外部环境的热损失将受到限制，尽管沿着该管的热传导也将受到限制。在又一可替代实施例(未示出)中，也能够采用由其他类型的材料构成的其它类型的管来减小(或可能消除)热损失。

进一步如图3B所示，跨接管40(或，可替代地跨接管48或另外类型的管)连接到热传递管54的出口52，热传递管54在本实施例中由具有较高热传导系数的铜或铝材料制成且能够易于机械成型。尽管沿着消音器24的外表面安装，热传递管54并不传导废气或以其他方式辅助消音器的操作。相反，热传递管54(特别是热传递管的壁)用于通过热传导接收来自消音器24(热源)的热。该热继而通过跨接管40与出口52之间的接口被传导给该跨接管40。由此，无论跨接管是否允许沿其长度的热传导，经由热传递管的壁从消音器24到在热传递管54和跨接管内移动的空气至少发生传导。

另外，热传递管54的入口56被定位以收集(“铲起”)或以其他方式接收来自发动机冷却风扇(未示出)的废气。热传递管54的入口56特别地不仅被布置在冷却风扇的下游还被布置在发动机气缸(多个气缸)(未示出)的下游，该风扇将空气吹过该发动机气缸，这样热传递管的入口所接收的空气由于气缸(多个气缸)放出的热而被加热，并且，被加热的空气用于利用对流通过热传递管54传热。由此，热传递管54通过传导(例如，通过其壁从消音器24)和对流(例如，通过流过其中的空气)将热传到跨接管40。

同样如图3B所示，热传递管54的入口56包括滤网组件，该滤网组件用于通过限制大量的(如果不是全部)灰尘和小碎屑进入入口来保护热传输系统(例如，热传递管54和跨接管40)远离这些物质。此外，为了提升热传递管54内的热的保存能力，由石墨制成并涂覆有薄钢板金属(例如，复合物)的绝热密封外罩58能够沿着消音器24围绕热传递管的顶部和侧部形成，使得热传递管的绝大部分(如果不是全部)被容纳在形成于绝热密封外罩与消音器之间的空间内。抗腐蚀(例如，镀锌)盖60被进一步提供以保护绝热密封外罩58。热传递管54、绝热密封外罩58和盖60全部都配合到从消音器24延伸的焊接柱螺栓62上，这些部件利用螺母64和平垫圈66被牢固地紧固到该焊接柱螺栓62，使得这些部件全部都被牢固地紧固到消音器。附加的壁结构70也能够被用作热传递管与跨接管54，40之间的分界面。

考虑到图3B的上述装置，来自消音器24的热以两种方式传递到螺旋弹簧22。首先，热通过传导从热传递管54传递到跨接管40并然后沿着跨接管40传递到上外壳28和螺旋弹簧22。此外，热通过对流传递。更具体地，由于风扇的作用，暖空气被推进热传递管54的入口56。暖空气然后前进通过热传递管54，离开出口52，并进入跨接管40(或其他管)。通过由热传递管54和跨接管40传导的热进一步变暖的暖空气然后进一步沿着跨接管40前进至螺旋弹簧22。朝向螺旋弹簧22的空气流动不仅直接有助于使螺旋弹簧变热，还增加跨接管40通过传导将热输送给螺旋弹簧的速率。如已经讨论的，螺旋弹簧22的加热(或冷却)使螺旋弹簧响应热传递而收缩(或膨胀)，由此导致螺旋弹簧的线圈卷绕(或展开)。这又接下来使连杆20经历线性平面运动，连杆20的线性平面运动导致阻风板轴和臂组件14的移动，从而改变阻风板的打开和/或关闭。

尽管在上文说明了热控制系统6分别通过跨接管和热传递管40(或48)和54将热从消音器24输送至螺旋弹簧22，但热控制系统不需要总是采用这些管来致动阻风板。相反，在至少一些可替代实施例中，如将在图4A至5B中描述的，能够使用各种其他类型的热控制系统来改变阻风板的位置。

具体转至图4A和4B，根据本发明的一些其它实施例，所示的分解图显示能够被采用于图1的自动阻风门系统4的可替代热控制系统72的部件。与关于图2A-3B所描述的热控制系统6对比，图4A-4B的热控制系统72不采用任何跨接管40或其它用于将热从消音器输送至螺旋弹簧的机构。相反，热控制系统72采用直接安装在消音器76(其在替代实施例中可以是另一热源)上的能够机械致动的轴组件和双金属螺旋弹簧74。此外，如以下进一步讨论的，该轴组件与附加部件结合用于将螺旋弹簧74机械连结至发动机阻风门。

如图更具体所示，抗腐蚀(例如，镀锌或不锈钢)钢连杆78在一端被附接至阻风板轴杆组件80，并在另一端被附接至致动轴杆臂82。更具体地，连杆78被附接到杆臂82的孔83并被附接到阻风板轴杆组件80的孔85。致动轴杆臂82被可旋转地支撑在铝或钢托架81上。致动轴杆臂82能够由模铸铝或塑料构成，并且能够以各种方式(包括例如，通过过盈压配合、利用螺纹定位螺丝锁定就位的键合成型或被直接模制到连杆上)固定到或锁定到连杆78上。虽然未示出，能够另外存在由塑料或其它合适的材料制成的衬套或轴承，以便于臂相对于托架的低摩擦旋转运动(相似地，尽管上文或下文中未具体提及，在本发明的各种实施例中也能够存在其他衬套或轴承以便于部件之间的旋转运动)。致动轴杆臂82继而被连接(在与连杆78相反的一端)到致动轴84，致动轴84自身由抗腐蚀(例如，镀锌或不锈)钢构成。致动轴84与致动轴杆臂82之间的连接再次能够以各种方式(包括例如，过盈压配合、利用定位螺丝锁定的键合成型和模制)实现。也能够采用其它附接和/或接合机构将致动轴杆臂82连接至致动轴84和连杆78。

用于保持螺旋弹簧74的双金属弹簧盖外壳86位于在致动轴84的另一端。盖外壳86另外包括位于螺旋弹簧74的内侧上的致动器87(见图4B)，该致动器87由抗腐蚀(例如，镀锌或不锈)钢或青铜合金制造。根据实施例，致动器87相对致动轴杆臂轴线以特定的方位被连接到致动轴84(并间接连接到致动轴杆臂82)以便于螺旋弹簧74的正确移动。双金属弹簧盖外壳86通过冲压形成并由金属薄板(例如，电镀、镀锌或不锈钢或铝)制成。

固定到盖外壳86上的是由抗腐蚀(例如，镀锌或不锈)钢制成的双金属弹簧定位销88。销88由足够软的金属制造以使该销能够被铆接到盖外壳86上。螺旋弹簧74在其最外线圈处具有孔眼90，该孔眼90配合到弹簧定位销88上，从而使螺旋弹簧的位置相对簧圈的中央突出部固定，在该中央突出部处簧圈被致动器87中的槽捕获。致动轴组件(例如，致动轴84和致动轴杆臂82)通过轴承面91而被阻止平移到平行于盖外壳86的面的平面上，该轴承面91形成在盖外壳的中央，并且致动轴配合到并通过该轴承面91。于是，通过将螺旋弹簧74连接到致动器87并由此连接到致动轴84，螺旋弹簧能够独立旋转以便于调节阻风板。

螺旋弹簧74通过安装板92被容纳在盖外壳86内，该安装板92与盖外壳一同形成相对于外部环境的外罩并另外用于将热包含在盖外壳内。在本实施例中，安装板92由抗腐蚀金属薄板(例如，电镀、镀锌或不锈钢或铝)形成。安装板92另外通过六角螺母94和垫圈96被固定到消音器76的外表面，六角螺母94和垫圈96被固定到焊接在该外表面上的柱螺栓98。通过将螺旋弹簧74(经由安装板92)连接到消音器76，从消音器传导的热能够启动螺旋弹簧74。

更具体地，来自消音器76的热通过安装板92被传递到螺旋弹簧74，由此导致螺旋弹簧膨胀(或收缩)，弹簧的膨胀(或收缩)又导致螺旋弹簧的线圈展开(或卷绕)。由于致动轴组件仅能自由旋转(而不能平移越过盖外壳86的表面)，致动轴组件相应地响应螺旋弹簧74的展开(或卷绕)，这又基于因盖外壳安装于其上的消音器76所受到的温度改变而造成的盖外壳86内发生的温度改变。因此，由于螺旋弹簧74的展开(或卷绕)，连杆78在线性平面中移动，导致阻风板轴杆组件80移动，并由此导致阻风板的相应移动。

在上述设计的情况下，与以上关于图2A-3B描述的热控制系统6所代表的开放系统环境设计相比，热控制系统72是采用封闭系统环境设计的传导性热传递系统。在至少一些方面，该封闭系统环境设计相对于开放系统环境设计是有利的。特别地，通过将螺旋弹簧74直接连接到消音器76(仅直接通过安装板92)，无需用于将热从消音器传递到螺旋弹簧的机构，例如热控制系统6的跨接管40。因此，与分解图中示出的第一实施例相比，热控制系统72提供较低的零件数和较低的成本，且与环境条件的交互作用(例如，与灰尘和碎屑的交互作用)相关联的失效风险较低。

现在转到图5A和5B，根据本发明的一些可替代实施例显示能够被采用于图1的自动阻风门系统4的另一热控制系统100。由于螺旋弹簧被设置在汽化器2的位置处(同样参见图3A)而非消音器24的位置处(参见图3B)，因此来自消音器的热必须被输送到螺旋弹簧，因而热控制系统100能够被认为是热控制系统6的改进形式。然而，虽然热控制系统6是开放系统环境设计，热控制系统100是封闭系统环境设计，并未采用跨接管40和热传递管54允许来自外部环境的空气被加热(或被进一步加热，假设接收的空气由于经过一个或多个发动机活塞而已经被多少加热)并被直接导向螺旋弹簧，相反，为此目的，采用热管102和相关的部件。

更具体如图5A中所示，提供热控制系统100的分解图，用于显示热管102如何将位于其一端的热传递块104连结到位于其相反一端的消音器24(图5A中未示出，但在图3B中示出)。另外安装在热传递块104上的是盖外壳106、双金属螺旋弹簧108和防尘板110，防尘板大致位于螺旋弹簧与热传递块之间。在螺旋弹簧108和防尘板110上方并围绕螺旋弹簧108和防尘板110延伸从而相对于热传递块104包围这些部件的盖外壳106，尤其用于保护螺旋弹簧108使其不与环境直接连通。盖外壳106(其保持螺旋弹簧108)和防尘板110通过一对紧固件112被连接到热传递块104。此外，热传递块104被安装在下托架114上(或甚至可能与下托架为整体)，下托架114又被安装在汽化器2上(再次例如如图3A所示)。螺旋弹簧108以与关于图3A的分解图中示出的第一实施例描述的相似或相同的方式被容纳、保持、能够自由展开(或卷绕)并由此致动阻风板轴和臂组件14(再次参见图3A)。

进一步参见图5B，另外提供图5A的沿着5B-5B线截取的热管102和热传递块104的截面图。典型地，热管102是内部具有液体的密封管，该热管102与例如图3B的跨接管40的中空管相比能够更好地传热。当被加热时(例如，通过消音器24)，该管中的液体蒸发并沿着该管的长度行进。液体最终在热传递块104内释放吸收的热，然而，并典型地冷凝成液体，使得释放的热能够加热(通过热传导和/或辐射)螺旋弹簧108。冷凝的液体随后返回到消音器，在消音器处能够再次被蒸发。仍然参见图5A和5B，连接到热管102的与消音器24相反的一端的热传递块104用于将热传递和/或辐射到螺旋弹簧108中。

在操作热管102和热传递块104时，重力会成为一个因素。具体地，如果消音器24在物理上低于热传递块104，热管102内的液体在热管的相反端或冷却端(即，靠近热传递块)的冷凝能够容易地返回到消音器(例如，借助于重力)。然而，如果消音器24在物理上高于热传递块104，来自冷却端的冷凝液体返回消音器的流动不会受重力帮助，而期望有另外的机构用来将冷凝液返回到消音器。至少在一些实施例中，提供金属芯(例如，薄片金属件)，其位于管件内，用于通过例如毛细管或类毛细管作用促使冷凝液抵抗重力流回到消音器。在其它实施例中，也能够采用其它机构来便于冷凝液从冷却端(热传递块端)流动到热端(消音器端)。

在操作过程中，热管102能够具有高达比诸如跨接管40的中空管的导热率数百倍的热传导率。因此，热管102的整个直径和长度能够小于跨接管的整个直径和长度，同时仍然实现更大的热传导。于是，使用热管102能够提供与使用相当的跨接管所获得的包装布置相比更小、更轻的包装布置。大体上，能够采用通常可获得的或经常使用的各种热管中的任何一种。此外，由于与热管102相关的更高的传导，螺旋弹簧108的致动能够以更高的速度进行。

现在转到图6，提供分解图，用于示出自动阻风门系统4的真空控制系统8的示例性部件116。真空控制系统8独立于图2A-5B中描述的各种热控制系统工作，导致阻风板立即致动至期望的角位置。更具体地，真空控制系统8是用于通过使用发动机真空来打开阻风板的机械机构(真空拉伸组件)，其独立于任何热启动双金属控制机构工作。

典型地，真空控制系统的功能是为了在发动机启动并因而产生真空时立即、但不完全地打开阻风板。该操作的目的是为了提供增强的运转质量，由于发动机对添加燃料的需求仅在启动之前、在开动开始时最高。此现象在较冷温度下更为明显。理想地，在启动后，燃料浓度的减小能够被容许，但直到发动机到达更高的运行温度或稳定的速度或二者的结合以允许较少的阻风时才被完全消除。真空组件将阻风门打开所达到的旋转角度大体是预定的，但也能够改变。在任何情况下，典型地，一旦出现充分的发动机加热，阻风板通过真空控制系统8的部分开启随后通过热控制系统被阻风板的进一步(完全)开启取代。

如图所示，真空控制系统8的部件116包括不透汽油的橡胶(腈、氟化硅和其它类似材料)隔膜118。进一步如图所示，凸起结构120在隔膜的前侧(具体为图6中所示的左侧)上邻近隔膜118。凸起结构120与隔膜固定接触，并且在一个实施例中，使用环氧树脂或通过其它紧固方式被密封到隔膜上。另外，在隔膜的后侧(具体为图6中所示的右侧)上抵靠隔膜118的中心设置有弹簧122。通过沿着隔膜的侧面形成其中配合有弹簧的一端的凹窝或圆形隆起，弹簧122能够相对于隔膜120保持就位(例如，防止远离隔膜的中心径向向外移动)。

尽管进行以上描述，在另一个实施例中，另外的弹簧盖能够沿着隔膜的后侧(即，图6中所示的右侧)设置，用于接纳弹簧122并使弹簧122相对于隔膜就位。在这样的实施例中，弹簧盖可以通过延伸通过隔膜本身中的孔的铆钉被连结到凸起结构120。通过将凸起结构120与弹簧盖朝向彼此紧密并正对隔膜的侧面连结，尽管隔膜中有孔，也能够维持隔膜两侧之间的密封。应该注意的是，除了其它材料之外，凸起结构120和弹簧122(以及任何存在这种结构的实施例中的弹簧盖)均能够由抗腐蚀钢(例如，镀锌或不锈钢)制成。

进一步如图6所示，当部件116被组装时，橡胶隔膜118另外被夹在后盖外壳124与前盖外壳126之间。后盖外壳124在其内部包括成型凹窝，用于接纳弹簧122的与该弹簧靠近隔膜118的端部相反的端部。前盖外壳126用于密封后盖外壳124不受大气影响。利用前盖外壳126、后盖外壳124和橡胶隔膜118，在由后盖外壳与隔膜形成的后腔室或半球(其中坐落有弹簧122)内形成真空腔，同时在由前盖外壳与隔膜形成的前腔室或半球内形成大气压腔。前盖外壳126另外包括与之整体形成的安装底座128，用于通过螺钉130(参见图3A)附接到汽化器主体。

前盖外壳126和后盖外壳124各自均能够由注塑塑料(比如玻璃填充PPA、PA-66)或由模铸铝或模铸锌制成，或由抗腐蚀(例如，镀锌或不锈)钢板制成。可调节连杆132拧入凸起结构120的中央部分中(其能够被看作隔膜致动器)。整个真空控制系统8利用螺钉134被保持在一起，并且后半球(例如，由后盖外壳124形成的腔室)由隔膜卷边围绕其周界密封。软管136(参见图3A)连接在后半球与位于汽化器主体的真空口之间以与发动机的气压流连通。连杆132(参见图3A)联接到阻风板轴和臂组件14的槽中(再次参见图3A)。

在该设计的情况下，当发动机启动时，汽化器2内的真空压力通过软管136被连通到形成在隔膜118与后盖外壳124之间的密封腔。这又引起隔膜移动远离由弹簧122所偏压的正常位置。隔膜的移动又引起连杆132的移动，连杆132的移动又引起阻风板轴和臂组件14的移动并从而使阻风板移动。

尽管以上关于图1-6描述了自动阻风门系统的实施例，本发明的目的在于包含针对上述实施例的各种改进和/或附加特征的各种装置。另外，上述各种部件的精确形状、大小和材料能够根据实施例和采用自动阻风门系统的应用而改变。例如，虽然图1-6的各种部件已被描述为由特定的材料构成，应该理解的是，在其它实施例中，也能够采用其它类型的材料。虽然以上描述主要致力于其中提供用于致动螺旋弹簧的热的热源为消音器(和/或与之相关的热传递管)的实施例，在其它实施例中，替代消音器或除消音器之外，能够使用一个或更多其它发动机部件来供热(例如，排气歧管)。进一步地，虽然螺旋弹簧以上被描述为热响应装置，在其它实施例中，替代这种螺旋弹簧或除这种螺旋弹簧之外，能够使用其它热响应部件。尽管本发明的自动阻风门系统的一些实施例具有热控制系统和真空控制系统，其它实施例仅需要具有这些系统中的一个。

进一步地，如已经注意的，自动阻风门系统能够被用在多种类型的发动机中。例如，至少在一些实施例中，自动阻风门系统4能够被用于从威斯康星州的科勒公司获得的Courage系列的立式和/或卧式曲轴发动机。还有，在至少一些实施例中，自动阻风门系统能够结合SORE发动机，该SORE发电机包括1类和2类小型非道路发动机，例如在各种机器和车辆中实施的小型非道路发动机(包括例如，剪草机、空气压缩机等)。实际上，在至少一些这样的实施例中，本发明的意图在于能够应用于在美国联邦法规第40条第90.3(40C.F.R.§90.3)中限定的“非道路发动机”，美国联邦法规第40编第90.3在相关部分中陈述如下：“非公路发动机是指……任何内燃机：(i)在自力驱动的或通过既自驱动又执行其它功能而提供双重目的的一件设备(例如园艺拖拉机、非公路用移动式起重机和推土机)中或上；或(ii)在用于执行其功能同时被驱动的一件设备(例如剪草机和修边机)中或上；或(iii)其自身或在一件设备中或上是便携或可运输的，意思是，被设计成是并且能够从一个位置被运送或移动到另一个位置。可运输性的标记包括但不限于：车轮、制轮器、手柄、台车、拖车或平台等。”

同样，预期本发明的各实施例能够用于排量小于一升的发动机，或排量小于一升且符合上述规章所规定的准则的发动机。在又更进一步的实施例中，本发明用于包括其它小型发动机、大型火花点火(LSI)发动机和/或其它更大的(中型甚至大型)发动机。

可明确预期地是，本发明不限于包含于此的实施例和图示，还包括落在权利要求范围之内的具有实施例的某些部分和不同实施例的元件组合的以上实施例的改进形式。

Claims (20)

1.一种用在内燃机中的自动阻风门系统，该内燃机具有彼此远离地位于所述发动机上的消音器和阻风机构，该阻风门系统包括：

热响应装置；

用于将所述热响应装置至少部分地连接到所述阻风机构的至少一个部件；

用于将热从所述消音器输送到所述热响应装置的另一机构，

其中所述阻风门系统进一步包括以下(a)和(b)中的至少一个：

(a)用于将至少一种流体从至少靠近所述消音器的第一位置输送到至少靠近所述热响应装置的第二位置的至少一个管，所述至少一个管被包括在所述另一机构中；和

(b)横跨所述第一位置与至少靠近所述阻风机构的第三位置之间的大部分距离的至少一个物理上能旋转的轴，所述至少一个物理上能旋转的轴被包括在所述至少一个部件中。

2.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中所述热响应装置包括螺旋弹簧。

3.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中(a)成立，并且所述至少一个管包括能够将空气从所述第一位置输送到所述第二位置的管。

4.根据权利要求3所述的自动阻风门系统，其中所述管接收来自靠近所述消音器延伸的另外的管的空气，其中所述另外的管继而在入口处接收所述空气，并且所述空气在进入所述入口之前由于所述空气靠近至少一个发动机气缸流动而被加热。

5.根据权利要求4所述的自动阻风门系统，其中所述管至少部分地由导热材料形成，使得由所述消音器释放的热在提供给所述管时沿着所述管被传导到所述第二位置。

6.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中(a)成立，并且所述至少一个管是其中提供有流体的热管，该流体具有合适的沸点，使得当热由所述消音器释放并到达所述热管时，所述流体蒸发并通过所述热管前进到所述第二位置，所述流体在所述第二位置处冷凝并释放所述热，所述热继而影响所述热响应装置。

7.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中(a)成立，并且其中所述至少一个管选自金属导热管和塑料绝热管中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中(b)成立，其中所述热响应装置位于所述第一位置处，并且所述热响应装置的致动使所述轴旋转，继而至少间接地致动所述阻风机构。

9.根据权利要求1所述自动阻风门系统，进一步包括辅助真空阻风门系统，由此当起动发动机操作时，由所述发动机产生的真空影响所述真空阻风门系统的操作，以减小由所述阻风机构执行的阻风量。

10.一种包括根据权利要求1所述的自动阻风门系统的发动机，其中所述发动机是单缸发动机和多缸发动机中的至少一个，并且是立式曲轴发动机和卧式曲轴发动机中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的自动阻风门系统，其中所述另一机构包括安装板。

12.一种用在内燃机中的自动阻风门系统，该内燃机具有热源和包括阻风板的阻风机构，该阻风门系统包括：

热响应的第一结构；

至少间接地在第一端连接到所述第一结构并在第二端连接到所述阻风机构的第二结构；

将所述热源至少间接地连结到所述第一结构的热传递通道，其中所述热传递通道使得加热空气能够从所述热源前进到所述第一结构，并另外允许从所述热源到所述第一结构的热传导，

由此在所述第一结构处接收的热在所述第一结构引起响应，该响应继而使所述第二结构操作从而实现所述阻风机构的运动。

13.一种包括根据权利要求12所述的自动阻风门系统的发动机，其中所述热源是消音器。

14.根据权利要求13所述的发动机，其中所述热传递通道从至少部分地环绕所述消音器的另外通道接收所述加热空气。

15.根据权利要求12所述的自动阻风门系统，其中所述热响应的第一结构是具有多个线圈构件的螺旋弹簧，使得所述螺旋弹簧响应来自所述第一热传递通道的热而膨胀和收缩，分别导致所述螺旋弹簧的所述线圈构件展开和卷绕，从而致动所述第二结构。

16.根据权利要求12所述的自动阻风门系统，其中所述第二结构包括能够响应所述第一结构的致动而进行线性平面运动的抗腐蚀的钢连杆，所述钢连杆的所述线性平面运动打开或关闭所述阻风板。

17.根据权利要求12所述的自动阻风门系统，其中所述热传递通道包括其中具有流体的热管，该流体当暴露于来自所述热源的热时蒸发，并靠近所述第一结构冷凝，从而释放用于影响所述第一结构的热。

18.根据权利要求12所述的自动阻风门系统，进一步包括真空拉伸组件，该组件包括：

具有前部和后部的外壳结构；

位于所述外壳结构内并至少间接地连接到所述前部和所述后部中的至少一个的第一结构；

至少间接地连接到所述外壳结构的所述前部的外表面并远离所述第一结构的第二结构；

具有第一端和第二端的第三结构，所述第一端被连接到所述发动机的汽化器，并且所述第二端被连接到所述外壳结构的所述后部；

其中由所述发动机的所述汽化器在所述第三结构内产生的真空致动所述第一结构，导致所述第二结构移动，从而打开或关闭另外至少间接地连接到所述第二结构的所述阻风板。

19.一种用在内燃机中的热启动阻风门系统，该内燃机具有热源和阻风机构，该阻风门系统包括：

包括热响应的第一结构的模块，该模块被直接安装在所述热源上，使得来自所述热源的热被传导到所述热响应的第一结构；

联接到所述阻风机构的至少一个连结部件，其中所述至少一个连结部件的致动引起所述阻风机构的致动；和

将所述第一结构连结到所述至少一个连结部件的另外的部件，该另外的部件横跨使所述热源与所述阻风机构分离的大部分距离，

其中所述另外的部件在所述第一结构致动时进行旋转运动。

20.根据权利要求19所述的热启动阻风门系统，其中所述至少一个连结部件包括至少一个杆，所述至少一个杆由所述另外的部件的所述旋转运动致动并继而引起所述至少一个连结部件的致动。

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