本发明总的来说涉及内燃机的进气控制装置的改进，尤其涉及通过将发动机进气道中的进气真空度控制在所期望的范围内来改善燃烧室中的空气/燃料混合物的进气控制装置。 不管发动机转速多高，其在减速时，进气道中的节流阀完全关闭，因此节流阀下游的进气真空度过度地增加，于是可能产生一些不希望的结果。作为例子，在增加的进气真空度的作用下被吸入发动机燃烧室的发动机润滑油可能使润滑油燃烧量增加。加之，附在进气道壁上的燃油被蒸发，使燃烧室中的燃油/空气比变得短时内过分富油，可能导致发动机停转和其他故障。
当发动机中的真空度处于其最大值时，与减速或惰转期间相关连的另一问题是，内燃机用的标准汽化器具有一文氏管，被吸入发动机中的空气的高速度以此吸取燃料。当进气管中的真空度变大时，燃料消耗量增加，这样降低了发动机地效率。
自从最早的内燃机以来，为了获得最高的效率，一直在寻求能够向进气管供给最佳的空气与燃料混合物的方法。
迄今进气控制阀一直一般地限于用在防止在减速期间燃烧室内出现极端的真空状态那些场合。Fukuhara的美国专利第4，237，842号揭示了这样一种弹簧阀，它通过两根外部管子与节流阀上游的空气和气道下游的空气相通。当下游阀管内的进气真空度超过一预定程度时，一个阀构件克服螺旋弹簧的力向挡块运动，因此与阀座相分离，允许空气进入。反之，当下游管内的进气真空度升高至超过预定程度、而允许弹簧的偏置力将阀部件推回到阀座上时，阀关闭，以便阻断阀的上游侧和下游侧的连通。
Dorsic的美国专利第4，303，047号显示一种通过一条旁路控制发动机中真空度的方法，该旁路包括受蝶阀的下游侧和大气之间的压力差控制的阀，该蝶阀是在汽化器节流阀的下游且在一通常的位置上机械地连接于汽化器节流阀。
Morita的美国专利第4，434，778号揭示一种装在与节流阀的上游侧和下游侧相通的空气道内的阀。当此阀开启时，空气通过此阀从空气过滤器流至节流阀下游的空气道中，此阀内的一个弹簧由一可使阀体处于开启或关闭位置的膜片部件驱动，膜片由两个腔室组成，其中之一与下游空气道直接相通且直接受发动机真空度的影响，另一个通过弹簧和阀杆连接在其上的一波纹管与第一腔室相通。
在早期的航室内燃机中，任一混合比的空气/燃料混合物是通过人工控制来获得的，对混合物中的空气量加以控制，并且通过用合适的仪器（装在气缸头上的温度指示器或EGT和EET）观察气缸中的温度变化来作出改变。
在后来的内燃机中，加上了根据发动机温度变化而工作的伺服机构，为了通过使用可以控制的冷却片来获得稳定性，该伺服机构会将发动机的进气口关闭至一个较大或较小的程度。用这种方法，就能稳定温度，并且可以维持一连贯的进气流。
上述装置提供一些使用中的优点，即可以防止减速时形成过度的真空。尽管如此，这些装置都没有采用有为提高全部运转工况下的燃油效率而校准的开孔的限流元件。
另外，这些装置中没有一个试图使进入进气控制阀的氧分子极化，以使燃料和空气的分子更有效地化合，进而使内燃机有最高的燃料效率。
根据本发明，提出了一种用于内燃机的进气控制装置，其中发动机有一进气道，节流阀设置在进气道内。本发明的进气控制装置包括使大气压力下的空气和节流阀下游气道内的空气之间相连通的结构。一阀部件设置在连通通道内且可向下游方向移动，以此响应反映大气气压力大于下游通道内的空气压力的压力差而开启连通通道。设置有用于使阀移位的装置，以对阀部件施加力使其向上游方向移位，从而关闭连通通道。移位装置响应大气压力下的空气和下游通道内的空气之间的压力差，使阀部件与阀座之间的间距随大气压力下的空气和下游通道内的空气之间的压力差而变化，阀座位于阀部件的上游且设置成当连通通道关闭时阀部件座落在阀座上。一个限流元件设置在阀部件的下游且具有多个校准的孔，限流元件把这一装置分成为第一室和第二室，第一室与第二室与校准的孔的容积比在50-70∶25-35∶0.8-1.2的范围内。
弹簧最好是校准到一预定的弹力，而且限流元件最好包括一具有围绕限流元件的周边对称设置的几个校准的孔的板。
本发明的另一目的是提供一种为了在燃烧前和燃烧时通过使流过装置的空气分子极化而使空气和燃料的分子的结合达到最佳状态从而使燃料效率达到最大的进气控制装置。
根据本发明，为包括一具有一节流阀的空气/燃料进气通道的内燃机提供了一种进气控制方法，该方法包括提供一使大气压力下的空气和节流阀下游通道内的空气之间相连的通道。一阀部件设置在连通通道内，阀部件可向连通通道的下游方向移动，以响应反映大气压力大于下游通道中的压力的压力差而开启连通通道。其次，对阀部件施加力并使阀部件向连通通道的上游方向移位，从而关闭连通通道，移位装置响应大气压力和下游通道内的空气压力之间的压力差，阀部件与设置在连通通道内阀部件上游的阀座之间的间距根据下游通道中的空气和大气压力之间的压力差而变化。最后，提供一设置在阀部件的下游、有几个已校准的孔的限流元件，其作用是使空气/燃料比最佳化，从而使发动机的燃料效率达到最大。
本发明的另一目的是通过使流过进气装置的空气分子极化而使燃料和空气的分子化合达到最佳化来提供一种能够使燃料效率达到最大的控制进气的方法。
如下面更详细地指出，本发明的进气控制装置和进气方法有显著的优点，这种进气控制装置可在所有内燃机（标准汽化器型的和燃料喷射型的）的所有运转工况下发挥作用且可使燃料效率达到最大。
通过下面结合附图的描述，本发明本身及其另外的目的和附加的优点将被更好地理解。
图1是本发明的进气装置的最佳实施例的垂直剖视图;
图2是本发明的分解剖视图;
图3是本发明之最佳实施例中的阀部件和限流元件的分解图，显示校准的孔。
图4是图3中的限流元件的底视图;
图5显示了本发明的进气装置的另一实施例，其中，进气装置连接在汽化器的侧面上;
图6表示本发明的进气控制装置的再一实施例;
图7是表示一个内部装有本发明的进气装置的汽化器;
图8表示一内燃机，其中一管子将进气管连接到空气过滤器上，且本发明的进气装置沿这一管子设置;
图9是进气装置的另一实施例的分解图;
图10表示图9中的装置处于装配形式;
图11是进气控制装置的一种工业用规格的分解图;
图12是汽化器或发动机周围的空气流的示意图，其中没有安装进气控制装置;
图13是装有进气控制装置的汽化器或发动机中的空气流的示意图。
现参见附图，图1表示本发明之最佳实施例的装配好的进气装置10，图2表示未装配好的进气控制装置10。如图1所示，壳体20可分成二半或二部分，上部21与下部22以螺纹23相配合。一软管或管子83（见图8）将进气装置10的上部21在进口24处连接于汽化器节流阀63（见图5和7）上游的一点85（见图5至8），进口24的直径红为9.5毫米，节流阀63处的空气处于大气压力下。当由阀移位装置26施加的移位力使阀头25座落在阀座29上时，连通通道38被关闭，阀移位装置26设置在弹簧导管27中且对阀部件28施加力。
移位装置的将阀头25推向阀座29且在等压条件下关闭阀的阻力根据用于汽车的标准内燃机的进气管中的最大压力来计算，计算时海平面的大气压力取为1033.5克/平方厘米，海平面以19，000.00英尺高空处的大气压力取为516.75克/平方厘米。该计算结果表明，最好的阻力约为257.5克/厘米。
参见图3，阀部件28以类似活塞的方式设置在弹簧导管27中的已校准的弹簧26’的顶上，其中弹簧用作阀移位装置。已校准的弹簧26’抵靠在限流元件30上。阀部件28是一组合圆柱，其底部是较小直径的圆柱34，往上是装入弹簧导管27中的较大直径的圆柱35，较小的圆柱装在已校准的弹簧26’中。阀头25的形状为具有约45°角的斜边37的截头圆锥，以便平齐地配合入阀座29内。
弹簧导管27通常是从限流元件30上延伸出来。台肩31位于壳体20的下部22内，用于支承限流元件30，限流元件30将阀分成第一室52和第二室53。在该实施例中，圆柱形第一室52的高度约为28毫米，直径约为26毫米;第二室53的高度约为12毫米，直径约为26毫米。下部22包括阀出口32，阀出口32将进气控制装置10连接到发动机进气通道的下游通道上的一点84（见图5至7），例如节流阀63下游的发动机进气通道的那部分。阀出口32通过软管或管子87（见图5至7）连接到下游通道的一点84上，阀出口的直径约为9.5毫米。
图3是描述阀部件28、校准的弹簧26’、弹簧导管27和限流元件30的立体图。孔41围绕限流元件30的周边对称地间隔设置，另一孔42开设在限流元件30的中心，在弹簧导管27和校准的弹簧26’的正下方。作为例子，该实施例中的元件30的直径约为30毫米，孔41的高度约为2.00至3.00毫米，直径约为3.36毫米，限流元件30中心的孔42的直径约为8.0毫米，弹簧导管27的外径约为13.0毫米，内径约为11.0毫米，高出限流元件之上的高度约为20毫米，阀部件28的直径约为11.0毫米，以允许阀部件28贴合地装入弹簧导管27内。
图4是限流元件30之一实施例的端视图，其上有8个围绕限流元件30的周边对称间隔设置的孔41和中心孔42。
回到图1，壳体20的上部21和下部22以螺纹23连接，当发动机燃烧室中的真空度达到一规定程度时，它在第二室53中得到反映，于是阀头25从阀座29上移开至加压位置25’。
在弹簧导管27中的校准的弹簧26’具有一设计成允许连通通道38在发动机真空度达到一定程度时开启的弹力，连通通道38使下游通道的一点84（见图5至7）和上游处于大气压力下的那一点85（也见图5至7）相连通。移位了的阀头25’至阀座29的间距由大气压力和发动机进气管中的压力之间的压力差所决定，当然，发动机进气管中的压力直接反映在进气控制装置10的第二室53中。
当阀头25受压力作用时（如标号25’所示），空气流50进入第一室52，在其中空气流50在恒压下变均匀，空气流50继续通过进气控制装置10，直至碰到限流元件30。限流元件30有8个围绕周边等间隔对称设置的圆孔41，空气流50通过限流元件30，在此过程中空气流变成极化气流51，进入第二室53，且继续流过阀出口32，通过管子87，流过下游的一点84，在那里气流重新进入发动机进气道61（见图5至7），且流向发动机的进气管。（例如见图5、6和7）
由于空气流过限流元件30上的校准的孔41，空气流50变成可使空气/燃料的混合达到最佳化的极化气流，以此最大限度的提高发动机的燃料效率。用该方法，氧分子受到足够的电激，使得它们能最好地吸引包含在如气油之类的碳氢燃料的碳环中的氢。在这一最佳实施例中，第一室52与第二室53与校准的孔41的总和的容积比是约60∶30∶1。
上述实施例是可以变化的，只要第一室、第二室和校准的孔的体积比保持在正确的比例范围内即可，当然需保持阀的进口和出口的相对直径关系。
例如，在图5的另一实施例中，进气控制装置60安装在发动机进气道61的侧面，汽化器62和节流阀63是装在发动机进气道61内，进气控制装置60的进口24通过管子83直接与大气85相通。阀头25表示为由弹簧26’压靠在阀座29上，校准的弹簧26’套在弹簧导杆64上，在该变化中，弹簧导杆64也用作阀部件28。限流元件30抵靠在进气控制装置60中的台肩65上，进气出口32通过管子87连接于下游通道的一点84。
图6中描述了本发明的另一变化，在该变化中，进气控制装置70的作用与图5中的进气控制装置60大致相同。
在图7所描述的另一变化中，具有发动机进气道61和节流阀63的汽化器62与进气控制装置80制成一体，进气控制装置80的作用与图5中的进气控制装置大致相同。
在图8所描述的又一变化中，进气控制装置80连接到柔性软管83、87上，进口24连接到在85处连接至空气净化器的外壳81而在86处连接至发动机阀罩82的软管83上。下部出口32通过软管87连接于进气管82’。
在图9和10所描述的又一变化中，壳体20的上部21用一组螺钉86连接于下部22上。
作为另一例子，图11是图1所示型式的进气控制阀10的工业用结构简图。
为了更好地理解本发明，在图12和13中给出了现有技术和本发明的比较。图12是没有进气控制装置的内燃机的进气道的示意图，空气流110进入汽化器62，在其中空气流与来自燃料管66的燃料通往燃烧室的路径上相混合。
图13是具有进气控制装置10的内燃机进气道的示意图。在阀关闭的情况下，空气流如图12所示那样进入汽化器系统。当阀部件（图中未画出）开启时，空气通过连通通道38的上游管83在处于大气压力下的汽化器62上游的一点85处从发动机进气道111分流。被引导的空气流50然后通过进气控制阀10，该分流气流50流过进气控制装置10，变成气流51流过下游管，从那里它重新进入下流游通道。
在不脱离本发明之精神的条件下可以作出其他的变化，所提供的尺寸仅是本发明最佳实施例的示范例。例如，可以用一丝网或筛网代替限流元件上的校准的孔，丝网或筛网可以用金属、塑料或树脂膜片制成，只要保持适合的容积比即可。树脂膜片可能特别有效，只要树脂膜片的丝网也适于控制压力且提供需要的校准。而且，第一室与第二室与校准的孔的容积比可以在50-70∶25-35∶0.8-1.2的比例范围内，最好是55-65∶27.5-32.5∶0.9-1.1。阀头的形状不仅可以是截头圆锥形的，也可以是其他形状，如半球形、三角形、五边形之类的。限流孔的数量和形状可以改变，例如孔的数量可以在几个与多于8个之间变化，它们的形状可以是圆形、椭圆形、长方形、弓形之类的。并且，阀移位装置可以用任何能提供校准的移位力的弹性材料制成。
另外，该技术领域内的技术人员可以容易地将本发明的原理改变为用于燃料喷射发动机。
虽然不希望被约束于任何工作理论，但本申请人认为下面的讨论会说明在由本装置所达到的异常结果后面的原理。
所有的内燃机都是按有二或四冲程循环的奥托或卡诺循环工作，第一气缸内都由于有一定比例的燃料和汽化碳化物（空气-碳氢化合物）的存在而发生燃烧，而且最好的比例是14份空气比一份碳氢化合物，通常这一比例不能精确地维持，而根据具体条件混合物是不均匀的，有时混合物是处于空气和燃料的正确比例下，但大气压力和空气温度的变化可能使进气口处每单位容积内的空气分子数目发生变化，结果空气/碳氢化合物化合比就偏离了最佳值。
由于空气/燃料比例的这种变化，气缸内的燃料混合物就变化，不是由于空气过量而变成“贫油”，就是由于燃料过量而变成“富油”，这两种状态都会使发动机效率降低。这样，空气/燃料混合物取决于许多因素，这些因素包括大气压力、外界空气温度、进气管内的空气温度、进气管内的真空度、燃烧温度以及燃烧前和燃烧期间燃料与空气的分子化合。
上述的实施例有许多显著的优点。本发明的限流元件通过使氧分子极化而起处理空气的作用，这是通过迫使空气分子通过一组已校准的孔来实现的。通过限流元件且由摩擦极化了的空气使气油和空气分子之间在进入燃烧室前达到最佳分子混合更容易了。用于引起极化的限流元件通过响应发动机温度、进气管真空度和大气压力的变化来控制进入发动机进气管的空气量而起到稳定可化合的分子的数目的作用。
作为又一优点，响应于进气管中的压力变化的阀的作用调节着空气量，进而调节着碳氢化合物和空气成比例的混合。当阀感应第二室中的温度和压力变化时，引起由进气控制装置从汽化器分流出来的空气量的变化。当流过汽化器的气流减少而没有由节流作用引起的伴随进气真空时，由于文氏管中空气流速的降低，流过汽化器之文氏管的燃料流减少，结果燃料的吸入减小了。
温度变化也会引起压力的变化。当燃烧室中的温度变化时，压力也有变化，在低温下“富油”的混合物在高温下会变成“贫油”的混合物，这些温度的变化能影响阀的位移，阀相应地通过允许更多或更少的极化空气进入燃烧室来修正混合物。
至于当发动机减速时，在发动机的进气管内会建立起极端的真空，而进气控制装置会开启使压力平衡。当发动机逐渐加速时，真空度一开始变得更小，进气控制装置开始关闭，通过文氏管吸入的汽油量增加。当发动机每分钟的转数稳定在一给定的速度时，真空度增加且进气控制装置再次开启。在这时，开启的程度，例如阀部件的位移，会随压力差而变。突然加速会完全关闭进气控制装置，没有空气分流。当这种状态结束时，阀部件与压力差成正比地移动，这就保证了空气与燃料的最佳比例以及分子化合的最佳程度。根据其中装有这种阀的发动机的工作状态，使用的碳氢化合物（汽油或液化气）的量大大减少。用本发明的进气控制装置进行的试验已表明，与不用本发明的进气控制装置的发动机相比，所消耗的使用的碳氢化合物燃料减少在下面的范围内，最大的燃料节省量在海平面和海平面以上约1500.00米之间的高度上估计约为58.35%。随着高度的增加，在一个认为是海平面以上5750.00米（19000.00英尺）的设计值的最大高度上，燃料节省量减少至22.70%这样一个下限。结果燃料大大节省，估计平均节省40.50%。
进气控制装置还有在所有驱动状态下和在发动机的所有工作范围内节省汽油的优点。而且，通过以一种所控制的贫油混合物工作，这一装置有助于使火花塞和燃烧室保持清洁，从而减少积碳和污染。
当然，应该理解，对上述最佳实施例可以作出范围广泛的变化和改型，因此这里指出，前面的详细描述应看作是说明性的而不是限制本发明，而且还应理解，是下面的权利要求包括所有的等同事项限定着本发明的范围。