CN105308274A - 套筒阀油密封件 - Google Patents

Abstract

经过套筒阀至与内燃机的燃烧室联通的端口的液体(如冷却剂和/或润滑剂)的泄露可以通过大体为环形的密封件的使用而被阻止，其可被承载在所述套筒阀上或被置于所述内燃机的静止部件上。

Description

套筒阀油密封件

相关申请交叉引用

本申请要求2013年6月19日提交的美国临时申请号61/837,101的优先权，其通过引用被全部合并于此。

技术领域

在此被描述的主题涉及包括由一个或多个套筒阀的运动控制的一个或多个端口的发动机。

背景技术

套筒阀是一种可用于内燃机中的阀的类型，内燃机包括但不限于其中两个活塞共享单个汽缸的对置活塞发动机，且同样可用于各个活塞在其自身的气缸中往复运动的发动机中。这种阀通常形成在气缸内限定燃烧室的汽缸壁的全部或部分。在一些变换中，一个或多个套筒阀可大致与轴线平行地前后往复运动，在该轴线上一个或多个活塞往复运动以在适当的时间打开和关闭进气和/或出气端口以引入的空气或空气燃料混合物进入燃烧室和/或从室中排出燃烧产物。在其它变换中，一个或多个套筒阀可绕着一个或多个活塞的轴线旋转和/或沿着一个或多个活塞的轴线平移以打开和关闭进出气端口中一个或两者。由于可以由套筒阀控制的可能较大的圆周端口面积，这样的阀可以为在打开位置的流体流动提供相对大的横截面面积。

套筒阀，与内燃机的其它部件，尤其是那些在燃烧室区域中的部件一样，需要冷却。这可以通过向套筒阀提供油来实现，提供油使产生在套筒阀中作为燃烧过程的结果的热被从套筒阀转移到发动机的其他部件。如果油被输送到套筒阀的外表面，它可以将热传递从套筒阀转移出至发动机的其它静止部件。油同样可以作为在套筒阀和发动机体外表面之间的润滑剂。但是，油泄露到这些端口中是一个问题。

发明内容

本主题一般地涉及用于阻止液体(如冷却剂和/或润滑剂)通过套筒阀至与内燃机的燃烧室相通的端口的泄露的密封件。

在一个方面，套筒阀组件包括套筒阀和大体为环形的密封件。套筒阀具有被配置为至少部分地环绕在内燃机运转时以往复方式移动的一个或多个活塞的阀体。套筒阀和一个或多个活塞至少部分地界定内燃机的燃烧室，套筒阀被配置为在打开位置和关闭位置之间移动以控制流体流过向燃烧室开口的端口。大体为环形的密封件被配置为阻止经过所述阀体至所述端口的液体(例如，冷却剂和/或润滑剂)的泄露。在可选择的变化中，大体为环形的密封件包括以下中的至少一个：a)承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及b)置于所述阀体周围且彼此偏开的第一环和第二环。在b)选项中，第一环和第二环被置于内燃机的静止部件上以使得阀体相对于所述第一和第二环移动。

在相关方面，方法包括在打开位置和关闭位置之间移动套筒阀以控制流体流过内燃的端口；以及阻止经过所述阀体至所述端口的包括冷却剂和/或润滑剂的液体的泄露，阻止至少部分地被包括以下中的至少一个的大体为环形的密封件所执行：a)承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及b)置于所述阀体周围且彼此偏开的第一环和第二环。在b)选项中，第一环和第二环被置于内燃机的静止部件上以使得阀体相对于第一环和第二环移动。

在其他相关方面，内燃机包括具有如下所讨论的任何可选择变换的如上所讨论的套筒阀组件。可选择地或此外，这样的内燃机可以被安排为与上述所讨论的可选择地包括如下所讨论的任何变换的方法一致的运转。交通工具可以包括这样的内燃机。

在可选择的变换中，一个或多个附件特征，包括但不限于那些在下面一些段落中所讨论的，可以被包括在本主题的实施例中。环和/或第一环和第二环可以由金属形成。一个或多个压缩环可以被包括在套筒阀组件或者被包括用于阻止在燃烧室中和/或经过套筒阀的端口中的气体的泄露。套筒阀可以沿与一个或多个活塞中的一个活塞共同的轴线在打开位置和关闭位置之间往复运动。阀体包括具有长度的筒体和从筒体径向向外间隔开并沿至少长度的一部分延伸的法兰，筒体和法兰在其间界定液体能够在其中循环的室。密封件可以可选择地由法兰承载。

与a)选项一致，大体为环形的密封件可以包括承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及密封件可以对所述内燃机的静止部件向外施加径向力。密封件可以向槽的第一边施加第一力以及向槽的第二边施加第二力。密封件可以包括偏置结构，其施加第一力和第二力。密封件可以同时包括环和附加环，以及环和附加环大体为平开口环。环和附加环可以被偏置结构隔开。槽可以被配置为使得所述阀体的材料厚度在所述槽处和穿过所述阀体其余部分处大体为相同。密封件可以随着套筒阀移动相对于阀体保持大体为静止。

与b)选项一致，大体为环形的密封件可以包括置于静止部件上和阀体周围的第一环和第二环，以及第一环和第二环可以具有各自的环张力以对阀体施加向内的径向力。第一环和第二环可以被将其偏置开的偏置结构隔开。第一环和第二环可以包括具有产生自其形状、大小、弯曲度和材料中的一个或多个的各自的环张力的平的开口环。静止部件可以包括密封件被安装在其中的槽，其中第一环被偏置于槽的第一边以及第二环被偏置于槽的相对的第二边。静止部件可以进一步包括放油孔，槽中的油通过其排放。套筒阀体可以包括珩磨表面，第一和第二环向该珩磨表面施加径向力。

在此被描述的主题的一个或多个变换的细节被陈述于以下附图和说明书中。在此被描述的主题的其他特征和优点将从说明书、附图和从权利要求书中变得清楚。本公开后的权利要求书旨在限定被保护的主题的范围。

附图说明

附图，其被合并在此说明书中并构成说明书的一部分，反映在此被公开本发明的某些方面，与说明书一起帮助理解与被公开的实施例相关联的原则。应当注意的是在附图中示出的多个特征或结构的方向并非意为限制。例如，在具有位于接近水平位置的活塞的往复运动的轴线的引擎，在图3、图4和图6、图7、图8、图9中的结构将被清楚地理解为被以相对于如被描述的一些角度旋转。在附图中，

图1显示内燃机的部件的剖面图，在其中对置活塞在气缸中往复地运动。

图2显示图1中所显示的内燃机的部件的横截面图。

图3A显示示出与本主题的实施例相一致的第一套筒阀和密封机制的示例的图。

图3B显示示出与本主题的实施例相一致的套筒阀和密封机制的另一示例的图。

图4显示示出与本主题的实施例相一致的第二套筒阀和密封机制的另一示例的图。

图5显示示出具有与本主题的实施例相一致的一个或多个特征的方法的方面的过程流程图。

图6显示示出与本主题的实施例相一致的具有在关闭位置的套筒阀的第三套筒阀和密封机制的示例的图。

图7显示示出具有在打开位置的图6的第三套筒阀和密封机制的图。

图8显示示出图6和图7的密封机制的细节的图。

图9显示示出与本主题的实施例相一致的密封机制的另一示例的图。

图10显示示出具有与本主题的实施例相一致的一个或多个特征的方法的方面的过程流程图。

如果实际的话，相似的参考号表示相似的结构、特征或元素。

具体实施例

本主题的实施例可以，在其他可能的优点中，提供系统、方法、技术等以实现在套筒阀和发动机组或内燃机的其它部件之间的润滑剂密封件在运行期间保持静止。特别地，润滑剂密封件的效能被通过改进的密封装置和/或与套筒阀一同移动的密封装置的提供改进。

图1显示内燃机100的说明性但非限制性的示例的部分剖开的立体图，在内燃机100中如在此所讨论的套筒阀的密封可以被应用。被以与本主题的实施例一致的方式密封的套筒阀可以在对置活塞发动机中使用，包括不同于在此被讨论的示例以及在其它发动机配置，其中活塞不与一个或多个其它的活塞共用燃烧室的配置。另外，用于被描绘在附图中和在此被描述的打开和关闭套筒阀的结构和机制仅是描绘性的示例。其他用以控制在内燃机中的套筒阀的运转的方法可以在与所描述的密封技术一起使用。此外，在包括一个以上的套筒阀的发动机中，与本主题的实施例一致的密封方法无需用于所有的套筒阀。例如，具有两个套筒阀的对置活塞发动机可能只在套筒中的仅一个上或同时在套筒中的两个上使用所描述的密封技术，该套筒控制流体流入和流出燃烧室。

内燃机100包括一对对置活塞，该对置活塞包括第一活塞102和第二活塞104。第一活塞102通过第一连杆110被可操作地耦合到第一曲轴106以及第二活塞104通过第二连杆114被可操作地耦合到第二曲轴112。如在图1中所示，第一曲轴106通过一系列的同步或控制第一活塞102和第二活塞104的运动的齿轮被可操作地耦合到第二曲柄轴112。在发动机运转期间，第一活塞102和第二活塞104在由相应的套筒阀形成的同轴对准的气缸孔中向彼此接近和远离地往复运动。更具体地，第一活塞102在排气套筒阀116中前后往复运动，同时第二活塞104在相应的进气套阀120中前后往复运动。排气套筒阀116和进气套筒阀120还可以在发动机循环期间在适当的时间前后往复运动以相应地打开和关闭的排气端口122和进气端口124以将空气和/或燃料传递至至少部分地由进气和排气套筒阀116、120的本体以及第一和第二活塞102、104的头部限定的燃烧室126。

图2显示图1的内燃机100的横截面图200。如在图2中进一步所示出，第一枢轴摇臂230(也被称为“摇杆”230)，其具有与相应的第一凸轮凸角232操作的联系的近端部分和可操作地耦合到排气套筒阀116的远端部分，打开排气套筒阀116，例如，通过移动排气套筒阀116的密封边缘远离其相应的第一阀座234。类似地，枢轴摇臂236(也被称为“摇杆”240)，其具有与第二凸轮凸角240操作的联系的近端部分和可操作地耦合到进气套筒阀120的远端部分，打开进气套筒阀120，例如，通过移动进气套筒阀120的密封边缘远离其相应的第一阀座242。

第一凸轮凸角232可以被承载在可以被可操作地通过一个或多个齿轮耦合到相应的曲轴的合适的第一凸轮轴上。在排气侧，例如，第一凸轮凸角232的旋转可以在一个方向(例如，从左至右)上驱动第一摇杆230的近端部分，其继而使第一摇杆230的远端部在相反方向(例如，从右到左)驱动排气套筒阀116，从而打开排气端口122。类似的动作可以发生在进气侧，其中第二凸轮凸角240的旋转可以在一个方向(例如，从左至右)上驱动第二摇杆236的近端部分，其继而使第二摇杆236的远端部在相反方向(例如，从右到左)驱动进气套筒阀120，从而打开进气端口124。

每个排气套筒阀116和进气套筒阀120被对应的偏置机件推动到关闭位置，例如一个第一大螺旋弹簧244和第二大螺旋弹簧246，其每一个被压缩在相应的套筒阀的底部上的法兰和固定至相应的曲轴箱的相对表面之间。第一偏置机件244从左至右推动排气套筒阀116以关闭由第一凸轮凸角232所控制的排气端口122，以及第二偏压部件246从右至左推动进气套筒阀120以关闭由第二凸轮凸角240所控制的进气端口124。

由于它们靠近燃烧室，套筒阀可以通常在发动机的运转过程中变得极热。如不提供针对套筒阀的冷却，它们可以经受损坏和变形。为了提供冷却，冷却剂、冷却流体等(例如，油或类似的)，可以被循环以接触套筒阀。发动机组中的冷却流体路径、套筒阀组件的一部分等等可以使油在套筒阀内或其周围循环，这取决于套筒阀的设计。这种冷却的一些例子被描述在共同拥有的美国专利申请公开号US2010/0212622A1中，其内容通过引用被合并于此。不管套筒阀的设计，一些冷却流体在套筒阀的外表面周围流动是可取的，以使得其可额外地作为套筒阀的外表面和相对其滑动的发动机的静止部件之间的润滑剂。固定部件可以是发动机缸体的部件、流体路径限定件的部件或一些其它发动机结构，其不与套筒阀或活塞移动。在提供足够的润滑和避免冷却流体经过套筒阀至套筒阀打开和关闭的端口的泄露之间可以存在折衷。许多现有技术的活塞发动机所使用旋转的套筒阀，其被周知为由于冷却流体通过旋转运动被承载经过套筒阀至端口而具有高油耗。往复式套筒阀，具有许多优点，如更好的能力以控制燃烧定时，如在共同拥有的美国专利号7559298中所描述的，其公开通过引用被合并于此。但是，往复式套筒阀的运动可以潜在地引起冷却流体的一些量被承载经过套筒阀至端口。

为了以目前可用的解决方案解决这些和潜在的其它问题，本主题的一个或多个实施例提供方法、系统、制品和类似物可以改善在内燃机中的套筒阀的密封能力。以下示例性实施方式提供用于控制冷却流体到被套筒阀打开和关闭的进气或排气端口的泄露的密封机制。

由于往复式套筒阀不需要包括开口以与进气或排气端口匹配，“滑动密封件”，即密封件，其能够维持与套筒阀的滑动金属表面基本上连续的接触，可以被使用，从而实现基本不间断的密封。与本主题一致的这种密封件的一些例子将在下面进行说明。

图3显示示出与本主题的一个或多个实施例一致的特征的套筒阀组件300。穿过套筒阀体302的横截面被描述。示出的套筒阀体302在关闭位置中，覆盖端口306(其可以是进气端口、排气端口等)。在该位置，套筒阀体302在套筒阀302的第一端308处与阀座304形成气体密封。第一端308靠近阀座304。如图3A中所示，套筒阀的第一端包括气体辅助特征，其类似于在共同拥有的美国专利号7559298和共同拥有的美国专利公开号US2012/0085309A1中所描述的，其公开内容通过引用被合并于此。

套筒阀体302在由箭头310所指示的方向往复运动以打开和关闭端口306。如上所述参考图1和图2，往复可通过阀运转机制的任何变化来实现，包括但不限于：凸轮、摇臂、偏置弹簧、液压系统和类似物、任何可行的组合。套筒阀体302可以被形成为具有内表面312和外表面314以及沿箭头310方向长度延伸的中空气缸。活塞和燃烧室(未示出)被设置在中空套筒阀体302的内部316中。换而言之，套筒阀体302至少部分地环绕至少一个活塞和燃烧体积，其随着至少一个活塞的运动膨胀和收缩。自阀座304远端的套筒阀302的外表面314的部分可靠着置于套筒阀的该远端部分和静止部件320之间的圆柱导轨318运行，其可以是发动机缸体或与套筒阀体302移动相关的其它发动机结构。

套筒阀的近端308可以包括自套筒阀体302径向向外隔开的法兰或唇缘322。腔324可形成在其近端308的区域中的套筒阀体302的外表面314和法兰322之间的空间中。凸缘322可沿套筒阀体302的长度延伸足够的距离以覆盖端口306以及实现靠着静止部件320的密封的形成。法兰322形式在套筒阀的区域中的套筒阀的外表面以及部分地包围套筒阀体302。套筒阀的这一部分可被称为“伞形”结构。远离套筒阀体302的近端308的法兰322的端可包括形成在法兰322的外表面的槽325。槽325的深度可以是这样的，其可以容纳密封件326，其细节如下所述。槽325可以形成在法兰322的端部区域327中，虽然槽在法兰322的端部区域不是必要的。端部区域327可以，在本主题的一些实施例中，被形成为朝向套筒阀体302的内表面312突出的唇缘，使得在该区域中的法兰322的材料厚度在形成槽325时，可以与别处的厚度基本相同。在槽325和导轨318之间仍有径向空间。

静止部件320具有使冷却流体穿过套筒阀体302循环或与其接触的特征。这可以通过多种设计来实现，例如用于循环作为冷却流体的油的油路径限定件，如在美国专利7559298中所描述的。图示地，油路径形成冷却流体口328，沿套筒阀体302的长度在朝向近端308的方向流动并进入腔324。在腔324中经循环，如虚线路径所示，油可以在超出槽325的区域中退出(已能够流过上述的径向空间)并通过冷却流体排出端口330回退至气缸体320。缺少某种密封结构或机制，例如密封件326，油泄露经过法兰322并进入端口306将是可能的。

密封件326是环形的且可以由金属或弹性体形成，以及可以调整大小以在槽325内适合并自槽325突出以形成密封件和相对于静止部件320的密封表面332的运行表面。该密封件326可被定尺寸并具有环形张力以使得其提供相对外接触(密封件)表面332的良好接触以最小化油泄漏，同时还保持相对于具有内接触表面的法兰322的足够的张力，使得在往复冲程期间，少量的油可以流动到外接触表面332上以确保在冲程期间充分润滑。一般而言，油会在密封件326和冷却流体排出端口330之间的区域，而阀处于其关闭位置(例如，近端308与阀座304接触)。滑块在其上的密封表面332在套筒阀在其位置时被涂覆有油。在本主题的一些实施例中，油的该涂层可以是足以保证滑动表面的适当的润滑。此润滑油和任何被环刮去的油可以通过在套筒阀体602中的合适的漏口的提供被排出。这样的漏口的配置需要确保如前所述的通过腔624循环的冷却油没有被带入密封件。例如，用于漏口的垂直配置(即在图3A中垂直的或沿套筒阀600的长度取向的箭头310的方向)将最小化这种情况的发生。这样的漏口图示地显示在图3B的图350中。该图显示了类似于图3A的配置，但法兰322a不同于图3A的法兰322，在其中它包含一系列的通气孔340。图3B是穿过排气孔340所拍摄的，其在自槽325a的箭头310的方向延伸以使得冷却剂能够排出到冷却剂排出端口330。

金属环密封件326可被设计成平衡允许通过的油的量和滑动表面的寿命。通常情况下，金属环对外部密封表面332和槽325的侧面中的一个密封，但不是同时对密封表面332和槽325的底部两者。因为这个原因，金属油控制环可以使用张力以将环的外接触表面相对于密封表面332压出。提供在与箭头310平行的膨胀力以相对于槽325的侧面推动密封件326的弹簧配置或一些其他配置可以同样或可选择地被包括。用于包含围绕自进入燃烧室的活塞的润滑流体的常规活塞环一般依靠气体压力以推动活塞环向外抵在气缸壁上以及向下抵在槽的侧面以实现密封。在在此被描述的密封件配置中，金属密封件326可包括两个或更多个环。在一个示例中，三片环可以包括两个薄环和两个薄环之间的弹簧以相对于槽325的侧面向外推动两个薄环。这种密封件的使用的一些示例在下面将被更详细地讨论。弹性体材料构成的密封件326可以相对于内和外表面密封，因为其在压缩下改变形状的能力，其可容纳在两个滑动表面之间的距离上的改变，这种距离上的改变可以由制造公差，运转期间的温度差等所导致。

尽管密封件326随套筒阀移动，在许多情况下在往复冲程期间将会存在的密封326和套筒阀的其他部件之间的局部的相对运动。例如，槽325内的密封件326的一些程度的移动在本主题的范围之内是可能的。换而言之，密封件326通常相对于套筒阀，尤其是相对于法兰322保持基本上静止。

在图4中所示的第二套筒阀系统400，弹簧402存在以协助相对于阀座304的套筒阀体302的安座。这样的弹簧同样可以被用在图3A和图3B中所示的配置中。套筒阀体302具有法兰322。在图4的配置中，图4的法兰322包括第一槽325A以容纳具有第一密封内接触表面和第一密封外接触表面的第一密封件326A。法兰322还包括第二槽325B，被安置自套筒阀的近端308更远以容纳具有第二密封内接触表面和第二密封外接触表面的第二密封件326B。法兰322的端部区域327被成形以容纳两个槽325A和325B。槽325A和325B可承载以上所描述的关于图3A和图3B的任何类型的密封件。可选择地，槽可承载以上所描述的关于图3A和图3B的任何类型的密封件，同时另一个承载气体控制环以最小化经过套筒阀体302的气态产物的泄漏。可能的气体控制环302的一个示例将在下面参考图2被讨论。

图5显示示出方法特征的处理流程图500，其一个或多个可以被包括在本主题的实施例中。在502处，套筒阀由冷却流体冷却，以如上描述的方式。在至少一些实施例中，冷却流体可以是油。在504处，在内燃机的燃烧循环期间套筒阀是运转的，在内燃机中其提供了阀的功能。在燃烧循环的一些时间段，套筒阀是静止的，而在其他时间段其移动(以往复运动方式)，以打开或关闭的端口。在506处，套筒阀通过承载在套筒阀上的各自的槽中的一个或多个环形密封件的作用阻挡冷却流体至端口的泄露。因此，密封件随着阀体移动，或者，换而言之，在燃烧循环期间相对于阀体保持基本上静止。因此其密封功能被优化。相对于一些静止密封装置，这可能会改善油耗和耐久性。此外，密封件形成在自套筒阀的接触端的恒定距离处，从而避免可能发生此前可用的方案中的情形，其中密封件周期性暴露于燃烧室的高温，例如，当在套筒阀处于打开位置且套筒阀的近、接触端被收回到安装在发动机缸体或发动机的一些其他静止部件上的静止密封件的附近。

由一种或多种不同的材料，包括但不限于金属(例如钢或类似物)、弹性体等制成的环形密封件，可以被用作密封件326、326A、326B。环状密封件可以是大体为环形的，但在环一部分上具有间隙，以促进在相对于套筒阀环的正确张力和随之而来的预负荷。环形密封件可以是平的以提供与槽325、325A或325B的侧面的最佳的接触。附加的弹簧可以被提供以使环提供力的适当水平以作为密封件运转以及以允许如上所述的润滑。本发明不限定于单环，而是可以包括具有多个环或例如具有，例如，2-5或更多圈的螺旋形环的其它配置的配置。

与本主题的实施例一致的系统可以包括套筒阀，其包括被配置成至少部分地包围被配置成在以往复方式移动的至少一个活塞的阀体。套筒阀和至少一个活塞至少部分地限定的内燃机的燃烧室。套筒阀在打开位置和关闭位置之间是是可移动的以控制经过内燃机的端口的流体流。系统还可以包括承载在在配置中的套筒阀上的槽中的大体为环形的密封件。在包括套筒阀的内燃机的运转期间，大体为环形的密封件相对于套筒阀保持基本上静止以阻挡从阀体到端口的冷却剂的泄露。

图6显示示出与本主题的一个或多个实施例一致的特征的可选择的套筒阀组件600。穿过套筒阀体602的横截面被描述。套筒阀体602被显示在关闭位置，覆盖端口306(其可以是进气端口、排气端口等)。在该位置，套筒阀体602在套筒阀602的第一端608处与阀座304形成气体密封。第一端608靠近阀座304。如图6中所示，套筒阀的第一端608包括气体辅助特征，其类似于在共同拥有的美国专利号7559298和共同拥有的美国专利公开号US2012/0085309A1中所描述的，其公开内容通过引用被合并于此。

套筒阀体602往复运动以打开和关闭端口306，以如上所讨论的关于图3A和图3B的套筒阀体302的类似的方式。图七显示在打开位置的套筒阀组件600，其中端口306是打开的，也即没有被套筒阀组件600覆盖。

套筒阀体602可以被形成为具有内表面612和外表面614以及沿箭头610方向长度延伸的中空气缸。活塞和燃烧室(未示出)被设置在中空套筒阀体602的内部616中。换而言之，套筒阀体602至少部分地环绕至少一个活塞和燃烧体积，其随着至少一个活塞的运动膨胀和收缩。自阀座604远端的套筒阀602的外表面614的部分可抵着置于套筒阀的该远端部分和静止部件620之间的圆柱导轨618运行，该静止部件可以是发动机组或与套筒阀体602移动相关的其它发动机结构。

套筒阀的近端608可以包括自套筒阀体602径向向外隔开的法兰或唇缘622。腔624可形成在其近端608的区域中的套筒阀体602的外表面614和法兰622之间的空间中。凸缘622可沿套筒阀体602的长度延伸足够的距离以覆盖端口606以及实现靠着静止部件620的密封的形成。法兰622形式在套筒阀的区域中的套筒阀的外表面以及部分地包围套筒阀体602。套筒阀的这一部分可被称为“伞形”结构。该伞形结构可以具有，其已被工程化以提供用于相对于安装在静止部件620的静止部件626的密封的密封表面的外表面修饰。通常地，以此方式修饰的表面足够坚硬以阻挡自密封件626的磨损以及具有小的表面特征，其可以维持冷却剂的小的量，例如油，其随着套筒阀体602移动润滑在密封件626和法兰622的表面之间的界面。具有珩磨处理所提供的表面扑拓的钢铁是合适的表面整理的示例，但其它可以由本领域的技术人员设想。在一个示例中，珩磨可以包括浅划痕的图案，其相比相对于套筒阀体602的尺寸窄，在相对套筒阀沿着其往复运动的轴以某角度(例如，±约45°、±约30°、±约60°)对准。在运转期间，这样的划痕可由油填充以由此产生密封效果，其可最小化经过套筒阀体602到端口304的油的传输并且其还能够形成基本上气密密封。在另一实例中，珩磨可以包括表面特征，例如凹坑、凹陷、凹槽或类似的图案。如那些所描述的表面拓扑，以及其他同样是本主题的范围之内的，可以通过诸如研磨、抛光、含珠或其它材料的撞击、打磨、激光处理、蚀刻或可能被本领域技术人员所设想的其它工艺来形成。

密封件626被安装在静止部件620，如发动机缸体，因此在套筒阀组件600移动时它保持基本上静止。换而言之，相对于移动中的套筒阀体602的密封件626的位置随着套筒阀移动而变化。例如，在图6中，密封件626可以被看作是接触沿着从套筒阀主体602的近端608的某方向的法兰622，而在图7中，密封件626可以被看作是接触靠近近端608的法兰622。密封件所安装在的静止部件620的区域(相对于套筒阀组件600的长度)在箭头610也即沿着套筒阀组件600的长度的方向距离端口306短。因此在图7中，接触点并不在近端608。该配置帮助保持任何出现在法兰622的表面和远离端口的静止部件620之间的润滑冷却剂，虽然接触点在一些实施例中可能是在近端608或接近它。虽然密封件保持基本上静止，同样可以存在在其保持在静止部件620中的区域中的密封件626的一些局部相对运动。例如，在静止部件中的密封件626的某种程度的移动在本主题的范围内是可能的。

密封件626可以是如描述在共同拥有的美国公开号2012/0085309A1中的弹性体密封件。但是，如果密封件626的至少部分包含金属，耐久性可能被提升。

为密封件626的一种可能的设计是如图6和图7所示的环配置。图8显示了密封件626的放大图800。它包括被设置在密封件626的近侧的第一金属环650和被设置在密封件626的远侧的第二金属环652。在多个实施例中，环650、652可以由铸铁或钢或某些其它金属或金属合金制成。环650、652可以同样或可选择地包括金属或合金的涂层，例如钼或铬，以提供一个或多个环的密封表面(例如与套筒阀体602接触的环的表面)上的硬质表面修饰。环650、652成形为平圆柱体并且坐落于与箭头610也即套筒阀组件600的长度基本上垂直的平面。具有基本上平面的内表面有利于与法兰622的表面的接触。但是，这种精确的形状不是必须的。两个环650、652可以是在形状和尺寸相同，或者它们可以是不同的。环可以可选择地为开口环(split)。在一个示例中，环可配置为单片具有用于接触套筒阀体602的滑动表面两个窄区的单片。环602的内部的几何形状可以导致或促进环朝着槽656的侧面656被推动。尺寸、形状、材料、曲率和环的配置的其它方面被选择以使得它们安装在相对于环保持在其中的静止组件620移动中的套筒阀的周围时具有所期望的环张力。他们据此预张紧以使得它们保持与在他们的内周上的套筒阀体602的接触。它们对阀体602施加组合力，其可以具有来自两个环的每个的力的组件。典型的环张力可以类似于常规的活塞环的，但是，不像施加外向力的常规的活塞环，与主题的实实施例一致的环施加朝向环的中心的力，即径向向内力，造成在套筒阀体602上的压力。

第一和第二环650、652可以通过偏置装置654隔开，其可以是一个弹簧，以及方便地是弹簧垫圈或其它类似的结构。该环配置被安装在在静止部件620中的槽656中。槽656具有对应于套筒阀体602的近端的第一侧658和对应于套筒阀体602的远端的第二侧660。因此第一和第二侧658、660是基本上平的且当环配置被安装在槽656中时基本上平行于第一和第二环650、652。偏置装置654趋向于保持第一环650靠着第一侧658和第二环652靠着第二侧660。因此，第一环650在第一侧658施加第一横向力以及第二环652在第二侧660施加第二横向力。在两个环650、652之间的偏置装置654的配置从而相对于槽656的侧面推动环并从而在受到来自其与移动中的套筒阀600的接触的力时通过提高环650、652的稳定性提高密封件626的效果。

随着套筒阀600从图7的打开位置移动到图6的关闭位置，随着法兰622的表面相对于第二环移动，第二环652可以刮去至少少量的润滑剂(例如油)。这种润滑剂可以在返回冲程期间被推回至关闭位置，并且可以在法兰622和静止部件620之间流回以及经过冷却流体排出口330流出。第一环650将刮去额外的润滑剂。图6、图7、图8显示了槽656打开至在法兰622相对移动的相对端的漏口或通气孔662。因此由环650、652刮去的任何油，特别是由第一环650刮去的油，可以流过弹簧654至槽656的背面，可以然后排出槽656。可选择地或额外地，一个或两个环可以提供有一个或多个孔和或冷却剂可以从中排出的槽。通气孔662插入出口端口320，因此任何排出的油可以连同已绕着油路径定义件循环的油一同自燃烧室流走，并最终到发动机油池。

在与密封件被保持在发动机的静止部件中的本主题一致的示例中，套筒阀体602的最热的区域即关闭端口306的近端608，将在引擎循环期间的一些时间比如果密封件保持距如在图3A和3B中的示例的近端608固定距离其将是的更接近密封件。冷却套筒阀的可选择的或附加的装置可以被采用以保护如果来自套筒阀体602的近端608的热，这样的提供可以通过额外的冷却剂路径的方式进行的，例如以额外的腔的形式，在密封件626的区域中的静止部件620中被提供，例如在密封件后面。两个这样的腔664a和664b在图6和图7中被描述。这样的腔可以被确定尺寸和被定位以安装在吸极662的一侧或两侧以及它们的形状可以从所示的示例性的示意图形状而改变。额外地或可选择地，在套筒阀具有伞形结构或冷却材料可以置于其中或在其中流动的一些其他的内部腔，阀的足够的冷却可以以这种方式保证。在本主题的涡轮增压发动机的应用中，可能希望同时提供例如气缸体的静止部件620的冷却和套筒阀600自身的冷却，考虑到如相比于自然进气发动机在排气端口更高的压力和温度，虽然这两种类型的冷却可以在自然进气发动机中提供如需要。

如在图6和图7中所示的在槽656中的密封件626的配置，以及图8可能适合于自然进气发动机。图9显示可选择的配置的视图900，其可能适合于涡轮增压发动机。图9显示参考图6、图7和图8如上所描述的类型的密封件626。但是，距朝向套筒阀体602的近端的方向的一定距离被设置有进一步的环950。进一步的环950被设置在第二槽952，其被确定尺寸和形状用于环950以紧紧地安装在其中。进一步的环950可以由金属制成，并且可以是平的开口环。它被配置成具有保持其对立于移动中的套筒阀600的环张力且其目的是要形成气体密封。尤其在涡轮增压发动机中，多支管气体压力可以有助于相对于套筒阀同时相对于第二槽952的侧面推动进一步的环950，从而增强对气体泄漏抗性。进一步的环950不同于，例如，常规的抵抗气体泄漏的活塞环，因为它是向其圆周的中心向内也即朝向其圆周的中心施加力的压缩环。与此相反，常规的活塞压缩环被设置成从其圆周的中心向外也即远离其圆周的中心的方向施加力以相对于气缸壁推动环的外侧。

使用在自然进气发动机中的进一步的环950可能是令人满意的。为进一步提高气体泄漏的抗性，使用一个或两个进一步的环，例如在涡轮增压发动机中的进一步的环950，可能同样是有用的。这种方法在排气系统压力高度相关于发动机内部的压力的重涡轮增压发动机中可以是令人满意的。

在图6、图7和图8的配置，或图9的配置或具有一个或多个油密封件和一个或多个气体密封件的组合的其他配置中，例如在图4中所示的阀弹簧402的阀弹簧可以出现。

图6、图7和图8或图9的配置可以可选择地用于密封件被承载在套筒阀上的示例中，例如在图3A、3B和图4中所示的配置。例如，在图3A中的密封件326和/或在图3B中的密封件326a可以被图6、图7和图8中的密封件626替换。

图10显示示出方法特征，其一个或多个可以被包括在本主题的实施例中的处理流程图1000。在1002处，套筒阀以上述方式用液体被冷却和/或润滑。该液体，其可具有冷却和润滑性能的任一个或两个，在至少一些实施例中可以是油。在1004处，套筒阀在其中其提供阀功能的内燃机的燃烧循环期间是运转的。在燃烧循环的一些时间期间，套筒阀是静止的，并且在其他时间段其移动(以往复运动方式)，以打开或关闭端口。在1006处，套筒阀通过一个或多个密封件施加相对于套筒阀的阀体的径向力即定向为与密封件、气缸、套筒阀等的半径共线的力的作用阻止液体到端口的泄露。合适的密封件可以包括两个环，其彼此相互偏置。密封件可以被保持在槽中，从而环的每一个可以相对于槽的一例偏置。槽可以位于内燃机的静止部件中，例如发动机组或油路径限定件。因此，在燃烧循环期间密封件和套筒阀的阀体彼此相对运动。

本领域的技术人员能够理解，本主题的特征能够平等地很好地应用于运转着以打开和/或关闭一个或多个在每个活塞在其自己的气缸中移动的发动机中的活塞的套筒阀。此外，套筒阀具有“伞形”部分并不是必要的，但是本发明的一些实施例同样适用于不具有法兰的套筒阀的主体。

在上述权利要求中和在权利要求书中，诸如“至少一个”或“一个或多个”的短语可能出现在元素或特征的连接列表之后。术语“和/或”也可出现在两个或两个以上元素或特征的列表中。除非隐含或明确地与其所使用在其中的上下文相矛盾，这种短语旨在单独地表示任何所列举的元素或特征，或任何所述元素或特征与任何其它列举的元素或特征的结合。例如，短语“A和B的至少一个”；“A和B的一个或多个”和“A和/或B”各自旨在表示“只有甲、只有B、或A和B一起”。类似的解释也适用于包括三个或三个以上项目的列举。例如，短语“A、B和C中的至少一个”；“A、B和C中的一个或多个”和“A、B和/或C”各自指“只有A、只有B、只有C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A和B和C一起。在上文和在权利要求书中的术语“基于”的使用意思是“至少部分基于”，使得未列举的特征或元素也是允许的。

在此描述的本主题可以基于所期望的配置被具体化在系统、装置、方法和/或物件中。上述说明中的实施例并不代表所有与在此描述的与主题一致的实施方案。相反的，它们仅是一些与所述主题的相关方面相一致的一些示例。虽然一些变化在此被详细描述，但是其它的修改或增补亦为可能。特别地，进一步的特征和/或变化可以在除了所述的示例中被提供。例如，上述实施方案可以针对公开的特征的不同组合和子组合及上述公开的一些进一步特征的组合和子组合。另外，在此描述的和在附图中描述的逻辑流程并不必须要求所显示的特定顺序或连续次序以得到所期望的结果。所附权利要求的范围可以包括其它实施例。

Claims (29)

1.一种套筒阀组件包括：

套筒阀，其具有被配置为至少部分地环绕一个或多个在内燃机运转时以往复方式移动的活塞的阀体，所述套筒阀和所述一个或多个活塞至少部分地界定所述内燃机的燃烧室，所述套筒阀被配置为在打开位置和关闭位置之间移动以控制流体流过向所述燃烧室开放的端口；以及

被配置为阻止包括冷却剂和/或润滑剂的液体的经过所述阀体至所述端口的泄露的大体为环形的密封件，所述大体为环形的密封件包括以下中的至少一个：

a)承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及

b)置于所述阀体周围且彼此偏开的第一环和第二环，所述第一环和所述第二环被置于内燃机的静止部件上以使得所述阀体相对于所述第一环和所述第二环移动。

2.如权利要求1所述的套筒阀组件，其中所述环和/或所述第一环和所述第二环的每个是由金属构成。

3.如任一前述权利要求所述的套筒阀组件，进一步包括一个或多个压缩环用于阻止在燃烧室和/或经过所述套筒阀的所述端口中的气体泄露。

4.如任一前述权利要求所述的套筒阀组件，其中所述套筒阀沿与所述一个或多个活塞中的活塞共同的轴线在所述打开位置和所述关闭位置之间往复运动。

5.如任一前述权利要求所述的套筒阀组件，其中所述阀体包括具有长度和从筒体径向向外间隔开并沿至少所述长度的一部分延伸的法兰的筒体，所述筒体和所述法兰在其间界定液体能够在其中循环的室。

6.如权利要求5所述的套筒阀组件，其中所述密封件由所述法兰承载。

7.如任一前述权利要求所述的套筒阀组件，其中所述大体为环形的密封件包括承载在所述凹陷至所述阀体的槽中的所述环，以及其中所述密封件对所述内燃机的所述静止部件向外施加径向力。

8.如权利要求7所述的套筒阀组件，其中所述密封件向所述槽的第一边施加第一力以及向所述槽的第二边施加第二力。

9.如权利要求8所述的套筒阀组件，其中所述密封件包括施加所述第一力和所述第二力的偏置结构。

10.如权利要求6-9中任一项所述的套筒阀组件，其中所述密封件同时包括所述环和附加环，以及所述环和附加环为大体平的开口环。

11.如权利要求10所述的套筒阀组件，其中所述环和所述附加环被所述偏置结构隔开。

12.如权利要求7-11中任一项所述的套筒阀组件，其中所述槽被配置为使得所述阀体的材料厚度在所述槽处和穿过所述阀体其余部分处大体为相同。

13.如权利要求7-12中任一项所述的套筒阀组件，其中在所述套筒阀移动时，所述密封件相对于所述阀体保持大体为静止。

14.如权利要求1-5中任一项所述的套筒阀组件，其中所述大体为环形的密封件包括置于所述静止部件上和所述阀体周围的所述第一环和所述第二环，其中所述第一环和所述第二环具有各自的环张力以对所述阀体施加向内的径向力。

15.如权利要求14所述的套筒阀组件，其中所述第一环和所述第二环被将他们偏置开的偏置结构所隔开。

16.如权利要求14-15中任一项所述的套筒阀组件，其中所述第一环和所述第二环包括具有产生自其形状、大小、弯曲度和材料中的一个或多个的各自的环张力的平的开口环。

17.如权利要求14-16中任一项所述的套筒阀组件，其中所述静止部件包括所述密封件被安装在其中的槽，并且其中所述第一环被偏置于所述槽的第一边以及所述第二环被偏置于所述槽的相对的第二边。

18.如权利要求17所述的套筒阀组件，其中所述静止部件进一步包括放油孔，所述槽中的油通过其排放。

19.如权利要求14-18中任一项所述的套筒阀组件，其中所述套筒阀体包括珩磨表面，所述第一和第二环向其施加所述径向力。

20.一种方法包括：在打开和关闭位置之间移动套筒阀以控制流体流过内燃的端口；以及阻止包括冷却剂和/或润滑剂的液体的经过所述阀体至所述端口的泄露，所述阻止至少部分地被包括以下中的至少一个的大体为环形的密封件所执行：

a)承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及

b)置于所述阀体周围且彼此偏开的第一环和第二环，所述第一环和所述第二环被置于内燃机的静止部件上以使得所述阀体相对于所述第一环和所述第二环移动。

21.如权利要求20所述的方法，进一步包括阻止经过所述套筒阀的气体的泄露。

22.如权利要求20或权利要求21所述的方法，其中所述套筒阀沿与所述一个或多个活塞中的活塞共同的轴线在打开位置和关闭位置之间往复运动。

23.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中所述大体为环形的密封件包括承载在凹陷至所述阀体的槽中的环，以及其中所述密封件对所述内燃机的静止部件向外施加径向力。

24.如权利要求20-22中任一项所述的方法，其中所述大体为环形的密封件包括置于所述静止部件上和所述阀体周围的所述第一环和所述第二环，其中所述第一环和所述第二环具有各自的环张力以对所述阀体施加向内的径向力。

25.如权利要求24所述的方法，进一步包括将液体自所述密封件被置于其中的所述静止部件中的槽排出。

26.如权利要求24或权利要求25所述的方法，进一步包括由于所述环被偏置开，在所述槽的第一边施加第一侧向力以及在所述槽的相对的第二边施加第二侧向力。

27.一种内燃机，包括权利要求1-19中任一项所述的套筒阀组件。

28.一种被安排为操作权利要求20-26中任一项所述的方法的内燃机。

29.一种包括权利要求28中所述的内燃机的交通工具。