CN107567540B - 由气缸盖和燃料喷射器构成的组件 - Google Patents

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Abstract

用于带有至少一个燃烧室的内燃机的由气缸盖(5)和具有喷射器尖端(9)的燃料喷射器(1)构成的组件，其中，燃料喷射器(1)在面向内燃机的其中一个燃烧室(4)的端部处至少部分被热保护罩(2)包围，其中，在热保护罩(2)的区域中设置有散热装置(3)，通过其可将热量从内燃机的燃烧室(4)中排出，其中，热保护罩(2)除了喷射器尖端(9)之外包围燃料喷射器(1)，其中，热保护罩(2)构造成朝向喷射器尖端(9)逐渐变细的凸缘且被集成到喷射器套(7)中或到气缸盖(5)中。

Description

由气缸盖和燃料喷射器构成的组件
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的带有至少一个燃烧室的内燃机的由气缸盖和具有喷射器尖端的燃料喷射器构成的组件，其中，燃料喷射器在面向内燃机的其中一个燃烧室的端部处至少部分被热保护罩包围，其中，在所述热保护罩的区域中设置有散热装置，通过其可将热量从内燃机的燃烧室中排出。
背景技术
燃料喷射器在内燃机的情形中被用于将燃料输送给内燃机的燃烧室。为此已知最不同的用于实现燃料配量的结构形式。燃料喷射器不仅在汽油发动机、即外部点火的内燃机中而且在带有自燃的内燃机中、也就是说在柴油发动机或双燃料发动机中被使用。燃料喷射器经常布置在气缸盖的钻孔中。同样可行的是，燃料喷射器设置在喷射器套中，喷射器套又被插入到内燃机的气缸盖中。
燃料喷射器的喷嘴口经受在内燃机的燃烧室中存在的高温。在燃料喷射器的喷嘴口处的高温一方面加载燃料喷射器的材料且可能导致其变形，另一方面可产生燃料的焦化，这又影响燃料喷射器的功能。
因此存在如下建议，即，冷却喷射器且特别地冷却燃料喷射器的面向燃烧室的尖端。
由文件DE 102 34 324 A1例如已知一种燃料喷射器，其中，喷嘴杆(Dusenschaft)的外周缘面逐渐变细且可包围原本的喷嘴地构造，以便于防止燃烧气在喷嘴头与喷射器套之间的进入，由此减少燃烧气到喷嘴口(喷射器尖端)上的热传递。喷嘴口的冷却效果根据该文献于是以如下方式实现，即，锥形的套面元件包围且如此地密封喷嘴体，即，热的燃烧气不可在喷嘴套与喷嘴口之间侵入。为了改善散热，喷嘴套面可被冷却地构造。
该类型的文件DE 3 529 769 A1指出了一种用于布置在内燃机的气缸盖与喷射喷嘴的喷嘴支架之间的热保护板，其由在气缸盖与喷嘴支架之间被轴向夹紧的外部的呈环形的区段和与呈环形的区段相连接的以其自由的内端部在喷射喷嘴口的区域中大约密封地贴靠在喷嘴支架处的内部的环形法兰构成。热保护板(热保护罩)一方面用于保护喷射喷嘴免受热量且另一方面充当在喷射喷嘴支架与气缸盖之间的密封。
由现有技术已知的解决方案不利的是，燃料喷射器尤其在其尖端的区域中相对内燃机的燃烧室在很大程度上不受保护，由此得出到燃料喷射器中的较大的热输入。
发明内容
本发明的目的是说明一种带有降低的到燃料喷射器上的热输入的组件。
该目的通过一种带有形成有气隙的热保护罩的特征的由气缸盖和燃料喷射器构成的组件来实现，其中，热保护罩，形成为朝向所述喷射器尖端延伸的具有第一细长表面的锥形圆环，以在具有所述喷射器尖端的端部处至少部分地围绕所述燃料喷射器的锥形表面，在所述热保护罩的第一细长表面的至少一部分之间形成气隙，该气隙与所述燃料喷射器的锥形表面在具有所述喷射器尖端的端部处重叠，并且与第一细长表面相反地，热保护罩的第二细长表面面向并暴露在至少一个燃烧室内；散热装置，布置在所述热保护罩的区域中，来自至少一个燃烧室中的热量通过该散热装置排出；所述热保护罩与喷射器套或气缸盖一体形成。以下内容中说明了优选的改进方案。
通过使在热保护罩的区域中设置有将热量从内燃机的燃烧室中输出的散热装置，到燃料喷射器上的热输入被有效减少。此外，尤其在双燃料应用的情形中防止如下，即，热保护罩自身变成炽热引火(Glühzündung)的源头。
可设置成，散热装置包括散热器。此处于是设置成，热量由燃烧室借助于散热器被排出到气缸盖中，其(热量)在无该措施的情形中将会进入到燃料喷射器中。在本发明的上下文中，散热器表示被动式的散热装置，也就是说散热通过热传导实现。为此，参与的部件(例如热保护罩)优选由带有较高导热能力的材料制成。
优选地可设置成，散热装置包括可由冷却介质穿流或环流的冷却装置。根据该实施形式，此处于是存在经由冷却介质的主动式冷却。优选地设置成，冷却装置包括冷却通道。借助于冷却通道，冷却介质可适宜地导向热输入的位置。
可设置成，冷却装置可经由至少一个开口与至少一个燃烧室相连接。这描述了如下情况，在其中冷却装置与该燃烧室处在流体连接中。此处于是具有冷却装置(优选经由相应设计的冷却通道)、至少一个至燃烧室的开口，通过其可将冷却介质带入到燃烧室中。作为不受限的示例，可例如将压力空气带入到燃烧室中。为了确保受控制的功能，为了将冷却介质带入到燃烧室中可设置有配定装置、例如阀或遮挡装置。
可设置成，冷却装置可与燃料源相连接。这开启了如下可行性，即，在存在冷却装置至燃烧室的至少一个开口的情形中燃料经由该冷却装置被输送给燃烧室。
可设置成，该冷却介质是燃料气或压缩空气。根据该实施形式，燃料气或者压缩空气被用于穿流或环流冷却装置，以便于以该方式将热量由热保护罩排出。这可例如以如下方式实现，即，内燃机的燃料气或者压缩空气的部分经由冷却通道被导引通过冷却装置。
在使用燃料气作为冷却介质的情形中，除了冷却之外存在经由该途径将燃料带入到燃烧室中的可能性。对于该情况而言设置有冷却通道与燃烧室的连接。
因此，冷却装置也可被用作另外的燃料输送装置。
可设置成，该冷却装置构造成液体致冷。在此，液体致冷可例如以冷却通道的形式来构造，其相对气缸盖的冷却系统的独立的或与气缸盖的冷却系统相连接。冷却介质可以是相对气缸盖的冷却系统而言特别的介质或相同的介质。作为液体致冷的冷却介质，通常使用水、水-乙二醇混合物或油。
在一变体方案中，冷却装置的流动连接可这样地设置，即，冷却介质可被带入到燃烧室中。
如果例如使用水，则通过将水带入到燃烧室中除了冷却热保护罩之外还可降低NOx排放，因为通过水的蒸发热量的排出可降低在燃烧室中的温度。
可设置成，冷却装置构造成热管。如果冷却装置构造成热管，则在不带有至气缸盖的冷却循环的流体连接的情形中还可高效地实现散热。热管自身的工作原理由现有技术已知。
对于本发明的散热装置的应用而言，冷却通道可例如如此构造，即，在面向热保护罩的端部处冷却介质蒸发且如此吸收来自热保护罩的热量。在充当热管的冷却通道的另一端部处，冷却介质再次冷凝且在此将热量例如给出到气缸盖处。
热保护罩优选如此构造，即，燃料喷射器的喷洒角度不被限制。
本发明的一特别的优点在于，通过由热保护罩的散热实现如下，即，在热保护罩处不构造可能导致误点火的局部过热。可以这样说，带有散热装置的热保护罩可被看作经冷却的热保护罩。
本发明特别适合于在双燃料内燃机处的使用。因为在双燃料内燃机的情形中在引燃喷射工作状态(Pilotstrahl-Betriebszustand)或底火火焰工作状态(Zuendstrahl-Betriebszustand)中仅非常少的量的燃料经由燃料喷射器被喷入，因此此处存在燃料喷射器通过燃料引起的仅较少的冷却效果。
由本发明所包括的用于减少到燃料喷射器上的热输入的措施可如下来分类。在此，这些措施可被任意组合。
散热借助于：
·热传导(带有良好的导热能力的材料)
·(强制的)对流
·热管
散热到如下处(对于散热器而言的示例)：
·到气缸盖的更冷的区域中，
·到气缸盖的冷却循环中，
·气缸盖的油循环，
·到单独的冷却循环处，或，
·到紧接着到达到燃烧室中的工作介质处：
-燃烧气
-用于水喷入的水
-作为燃烧空气的部分的压缩空气。
热保护罩到如下中的集成：
·气缸盖(必要时借助于插入件)，或，
·喷射器套。
在燃料喷射器与喷射器套或者气缸盖之间且(如果存在)在喷射器套与气缸盖之间的匹配的实施方案：
·用于防止在部件之间的热传递的可选的缝隙，
·缝隙的面向燃烧室的端部可通过结构措施被适宜地密封，以便于防止热的燃烧气的循环流入和由此产生的到燃料喷射器中的热输入。
附图说明
本发明借助附图作进一步说明。
图1显示了根据第一个实施例的由气缸盖和燃料喷射器构成的组件，
图2a,2b显示了在两种变体方案中的根据另一实施例的组件，
图3显示了根据第二实施例的组件，
图4显示了根据另一实施例的组件，
图5显示了根据另一实施例的组件，
图6显示了根据另一实施例的组件，
图7显示了根据另一实施例的组件。
具体实施方式
在此，图1至4显示了不带有主动式冷却装置的热保护罩的变体方案，也就是说此处通过到气缸盖中的热传导实现散热。此外，变体方案涉及在喷射器套与燃料喷射器之间的气隙的构造。
在根据图5和6的变体方案中指出了主动式的冷却。
在根据图7的变体方案中指出了冷却装置至燃烧室的连接。
图1以横截面的示意性图示形式显示了在第一实施例中的由气缸盖5和燃料喷射器1构成的组件。在此，燃料喷射器1仅通过其轮廓来勾画。出于清晰性的原因取消了处在燃料喷射器1中的喷射器部件(例如喷嘴针)的图示。在该实施例中，燃料喷射器1布置在喷射器套7中。喷射器套7被装配在气缸盖5中且借助于密封器件8相对气缸盖5被密封。燃料喷射器1又相对喷射器套7以密封器件6来密封。热保护罩2根据本发明构造成朝向喷射器尖端9逐渐变细的凸缘。此处作为截面图示来显示，热保护罩2根据本发明沿着整个周缘包围喷射器尖端9。在平面图中，热保护罩9于是构成圆环。热保护罩2如此地包围喷射器尖端9，即，经喷射器尖端9对于燃烧室4而言露出。在该情况中，例如可由良好导热的材料制造的喷射器套7充当散热装置3。在该实施例中，喷射器套7区段地被气缸盖5的冷却循环包围。由此，由热保护罩2的散热经由以喷射器套7形式构造的散热装置3被增强。
如下对于由热保护罩2的散热而言被证明是特别有利的，即，如在该实施例中那样，根据本发明热保护罩2和喷射器套7构成整体的构件。然而根据本发明，热保护罩还可以是被集成到气缸盖中的构件，如在另外的图中显示的那样。
图2a和2b显示了在两种变体方案中的根据另一实施例的组件。
在该实施例中，燃料喷射器1布置在喷射器套7中。喷射器套7被装配在气缸盖5中且借助于密封器件8相对气缸盖5被密封。燃料喷射器1又相对喷射器套7以密封器件6被密封。
在该实施例中，在燃料喷射器1与喷射器套7之间设置有气隙12，其关于燃料喷射器1的纵轴线由密封器件6延伸直至喷射器尖端9。气隙12充当绝缘且最小化由喷射器套7到燃料喷射器1上的热输入。散热设备3于是此处还以喷射器套7的形式构造。由热保护罩2的散热此处经由在喷射器套7中的热传导，其中，热量类似于根据图1的变体方案被给出到气缸盖5的冷却循环10中。
在根据图2a的变体方案中，气隙12相对燃烧室4是打开的。
在根据图2b的变体方案中，燃料喷射器1在喷射器尖端9的区域中被放置在热保护罩2上。由此，气隙12相对燃烧室4被封闭。这具有如下效应，即，一方面热的气体不可由燃烧室4侵入到气隙12中。此外，在热保护罩2与燃料喷射器1之间的热接触有利地影响参与的部件的温度分布。
图3显示了根据另一实施例的组件。
热保护罩2又构造成喷射器套7的部分。
如在根据图1,2a和2b的实施例中那样，喷射器套7充当散热装置3。为此，其由良好导热的材料制成。对此的示例例如是铜合金。再次可设置有气隙12。
在此处所显示的实施形式处所强调的是燃料喷射器1和热保护罩2的结构细节。
燃料喷射器在喷射器尖端之前具有锥形的区段，在其中燃料喷射器朝向喷射器尖端逐渐变细。该锥形的区段具有张开角度α。
热保护罩2的倾斜如此来选择，即，其跟随在喷射器尖端9的区域中的燃料喷射器1的轮廓。
在所显示的实施例中，锥形区段的张开角度α特别尖地来选择，这也就是说张开角度α的值小于常见的。
由此实现热保护罩2的较大的壁厚。该增大的横截面对于散热而言有利且相对磨损而言更坚固。
小于130°的张开角度α被证实是特别有利的。
该结构特征还可被应用到本发明的其它实施例上。
图4显示了另一实施例。燃料喷射器1此处不带有喷射器套地直接布置在气缸盖5中且经由密封器件6相对该气缸盖被密封。在该情况中，热保护罩2还如同在先前的实施例中那样是包围喷嘴尖端的凸缘，其中，凸缘在该情况中通过气缸盖5本身构成。气缸盖5此处于是充当散热设备3。在该实施例中，燃料喷射器1与气缸盖5间隔，这也就是说，在燃料喷射器1与气缸盖5之间存在气隙12。在一种变体方案中，该实施例同样可不带有气隙12地实现。
图5显示了另一实施例。热保护罩2此处还构造成喷射器套7的包围喷射器尖端9的凸缘。
在该实施例中，散热装置3构造成带有冷却通道14的冷却装置11，其与气缸盖5的冷却循环10连通。冷却通道14可被冷却介质13穿流。冷却通道14在热保护罩2的区域中优选作为周缘的环形通道延伸，以便于确保热保护罩2的均匀冷却。
冷却介质13的流动通过黑色箭头来符号表示。流动方向当然也可与所显示的相反。喷射器套7相对气缸盖5借助于密封器件8来密封。燃料喷射器1相对喷射器套7经由密封器件6来密封。在该实施例中，燃料喷射器1与喷射器套7间隔，这也就是说在燃料喷射器1与喷射器套7之间存在气隙12。
对于带有在燃料喷射器1与喷射器套7之间或者在燃料喷射器1与气缸盖5之间的气隙12的实施例而言适用的是，为了辅助冷却效果可通过气隙12在燃烧室4的方向上导引介质。作为介质考虑液体或气体。
如果例如使用水，则通过带入水除了冷却热保护罩2之外还可降低NOx排放，因为通过水的蒸发热量的排出可降低在燃烧室4中的温度。
在将燃料气用作介质的情形中形成额外的用途，即，燃料经由该途径被带入到燃烧室4中。
还可设想的是使用压缩空气作为介质。
有利地，在加载变换(Ladungswechsel)期间经由气隙12带入介质如此来实现，即，相对在燃烧室4中存在的压力须施加尽可能少的功。
图6显示了一实施例，根据该实施例冷却装置11实施成热管15。作为热管表示一种冷却系统，在其中循环有带有匹配于预期的工作温度的相变(Phasenuebergang)的冷却介质。在热的端部(在该情况中是面向热保护罩2的区段)处，冷却介质蒸发。在冷的端部(此处面向气缸盖的冷却循环10的区段)处，热量在冷却介质的冷凝的情形下又被发出。
图7显示了一个实施例，在其中冷却装置11的冷却通道14可经由阀16与燃烧室4相连接。由此实现将冷却介质13带入到燃烧室4中的可行性。
附图标记列表
1 燃料喷射器
2 热保护罩
3 散热装置
4 燃烧室
5 气缸盖
6 密封器件
7 喷射器套
8 相对气缸盖5的密封
9 喷射器尖端
10 气缸盖的冷却循环
11 冷却装置
12 气隙
13 冷却介质
14 冷却通道
15 热管
16 阀
α 张开角度。

Claims (9)

1.用于带有至少一个燃烧室的内燃机的组件，该组件包括：
气缸盖(5)；
燃料喷射器(1)，包括具有喷射器尖端(9)的端部；
热保护罩(2)，形成为朝向所述喷射器尖端(9)延伸的具有第一细长表面的锥形圆环，以在具有所述喷射器尖端(9)的端部处至少部分地围绕所述燃料喷射器(1)的锥形表面，在所述热保护罩(2)的第一细长表面的至少一部分之间形成气隙(12)，该气隙(12)与所述燃料喷射器(1)的锥形表面在具有所述喷射器尖端(9)的端部处重叠，并且与第一细长表面相反地，热保护罩(2)的第二细长表面面向并暴露在至少一个燃烧室(4)内；和
散热装置(3)，布置在所述热保护罩(2)的区域中，来自至少一个燃烧室(4)中的热量通过该散热装置(3)排出；
所述热保护罩(2)与喷射器套(7)或气缸盖(5)一体形成。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述散热装置(3)包括散热器。
3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述散热装置(3)包括由冷却介质(13)可穿流或可环流的冷却装置(11)。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却装置(11)包括冷却通道(14)。
5.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却装置(11)可经由至少一个开口与至少一个燃烧室(4)相连接。
6.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却装置(11)可与燃料相连接。
7.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却介质(13)是燃料气、空气或压缩空气。
8.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却介质(13)是水。
9.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却装置(11)构造成热管(15)。
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