CN108869104A

CN108869104A - 喷水设备的泵组件和内燃机的喷水设备

Info

Publication number: CN108869104A
Application number: CN201810429631.3A
Authority: CN
Inventors: S·奥贝格费尔; I·布拉克; P·申克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: KR20180123635A; CN108869104B; DE102017207829A1

Abstract

本发明涉及一种喷水设备的泵组件(1)，其包括：泵(2)；具有用于驱动所述泵(2)的马达定子(30)的电驱动装置(3)；壳体(4)，所述泵(2)和所述电驱动装置(3)布置在所述壳体中；和导热设备(6)。导热设备(6)与所述马达定子(30)处于接触中并且具有第一导热系数，所述第一导热系数高于包围所述导热设备(6)的材料(4；7)的第二导热系数。此外，所述导热设备(6)这样构造，使得由所述电驱动装置(3)产生的热量能传导到所述泵(2)的区域中。此外，本发明涉及一种具有这种泵组件(1)的喷水设备(10)。

Description

喷水设备的泵组件和内燃机的喷水设备

技术领域

本发明涉及一种喷水设备的泵组件以及内燃机的喷水设备，该喷水设备包括这种泵组件。

背景技术

由于对降低二氧化碳排放的不断提高的要求，在燃料消耗方面越来越多地对内燃机进行优化。然而在高负荷的情况下，已知的内燃机在消耗方面可能不在优化的运行点中运行，因为该运行由于爆震倾向和高废气温度而受限。一种用于减少爆震倾向和降低废气温度的可能措施是喷水。在此通常存在独立的喷水系统，以便能够实现喷水。因此，例如由WO2014/080266A1已知一种用于带有废气再循环的内燃机的喷水系统，在所述喷水系统中将水喷入到废气再循环的质量流中。

已知的喷水系统中的问题是喷水系统的引导水的部件的结冰。为了在低于在喷水系统中使用的水的冰点的温度情况下也使该系统运行，可以利用加热元件。在此不利的是，热量被局限在围绕加热元件的小位置上。这可能造成非优化使喷水系统的结冰部件解冻。

发明内容

与之相对，本发明的喷水设备的泵组件具有以下优点，即可以使由热源产生的热量更好地分布在泵组件中。根据本发明，这通过喷水设备的泵组件来实现，该泵组件包括泵、包括用于驱动所述泵并且具有马达定子的电驱动装置、包括布置有泵和电驱动装置的壳体并且包括导热设备。导热设备与马达定子处于接触中并且具有第一导热系数。第一导热系数高于包围所述导热设备的材料的第二导热系数。此外，导热设备这样构造，使得由电驱动装置产生的热量可传导到泵的区域中。通过导热设备将热量从存在有电驱动装置的区域有目的并且快速地引导到存在有泵的壳体区域中。导热设备尤其是装入壳体中的附加部件。在本发明的范畴内，尤其不将布置有泵的壳体理解为导热设备。尤其，包围导热设备的材料是壳体的至少一部分。在本发明的范畴内，壳体也理解为泵马达接收部。通过使热量更好地分布在泵组件中，可以不发生泵的结冰。因此，也可以使喷水设备在低于使用的水的冰点的温度情况下运行。

本发明的优选实施方式示出本发明的有利扩展构型。

优选，导热设备包括金属元件。所述金属元件例如可以构造为金属板或车削/铣削件。金属板可简单地制造，其中，车削/铣削件可以具有复杂的几何形状。尤其，第一导热系数处于80W/(m·K)与300W/(m·K)之间。特别优选，第一导热系数高于包围导热设备的材料的第二导热系数并且处于第二导热系数的400与1500倍之间。

替代或附加地，导热设备优选包括导热垫。由致密材料构成的预成型构件理解为导热垫，该构件是导热的。导热垫提供用于传导热量的低成本解决方案并且可以在大小和形状方面非常简单地与对应要求匹配。

替代或附加地，导热设备包括由导热膏构成的层。一种改进两个构件之间的热传递的膏可以理解为导热膏。

根据本发明的一个优选构型，导热设备集成地布置在壳体中。“集成”意味着将导热设备嵌入到壳体的壁中。在此，导热设备优选构造为金属元件，尤其是金属板。例如可以将导热设备喷铸到壳体中。

此外，泵组件优选包括泵支架，该泵支架接收或者说保持所述泵。泵支架优选被设立成用于使泵保持在外壳体上。在本发明的范畴内，外壳体是泵组件的一部分。外壳体和所述壳体共同构成壳体组件。在此，所述壳体可以理解为内壳体。

进一步优选，在泵支架中安装有间隔件。

尤其，间隔件构造为套筒。此外优选，套筒设置有凸缘。优选，间隔件通过凸缘布置在泵支架上。

根据本发明的针对导热设备在壳体中的布置的一个替代优选构型，导热设备集成地布置在泵支架或间隔件中。换言之，优选将导热设备嵌入到泵支架中或间隔件中。在此，导热设备优选构造为金属元件、尤其是金属板。例如可以将导热设备喷铸在泵支架或间隔件中。

根据本发明的另一替代优选构型，导热设备布置在泵支架或间隔件上。在该情况下，导热设备优选构型为导热垫。

根据本发明的另一替代的优选构型，导热设备布置在壳体上或泵支架上或间隔件上。在此，导热设备优选构造为由导热膏构成的层。

以有利的方式，导热设备的金属元件弹动地构造。尤其，金属元件集成地、预紧地布置在壳体中或泵支架中或间隔件中。

本发明还涉及一种具有前述泵组件的喷水设备。喷水设备还包括至少一个用于将水尤其喷入到内燃机的燃烧室和/或进气通道中的喷水器。泵组件的泵被设立成用于将水输送到喷水器中。为此，在喷水设备的情况下优选设置有箱，借助泵可将水从该箱输入给喷水器。在此也给出参照泵组件所阐述的优点。

本发明的另一方面涉及一种具有这种喷水设备的内燃机。喷水设备或喷水设备的喷水器被设立成用于将水喷入到内燃机的燃烧室和/或进气通道中。

此外，本发明涉及一种用于借助前述导热设备将热量传导到前述泵组件中的方法。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在附图中：

图1包括具有根据本发明第一实施例的泵组件的喷水设备的内燃机的强烈简化示意图，

图2示出图1的泵组件的简化示意截面图，

图3为了更清楚而示出图1的区域的放大图，

图4示出图2中的泵组件的另一简化示意截面图，

图5示出根据本发明第二实施例的泵组件的简化示意截面图，

图6为了更清楚而示出图5中的区域的放大图，

图7示出根据第二实施例的导热设备的简化立体图，

图8示出具有根据本发明第三实施例的导热设备的泵组件的结构元件的简化立体图，和

图9示出具有根据本发明的第四实施例的导热设备的泵组件的结构元件的简化立体图。

具体实施方式

下面参照附图1至4详细描述根据本发明第一实施例的内燃机100的喷水设备10。尤其，内燃机100按照奥托原理并且借助汽油直喷来运行。

在图1中，示意性地示出优选具有多个气缸的内燃机100以及本发明喷水设备1的一部分。内燃机100每个气缸包括一个燃烧室20，活塞21可在燃烧室中来回运动。此外，优选内燃机100每个气缸具有一个带有进气通道22的进气阀25，空气经由该进气通道被输入至燃烧室20。废气经由废气通道23被排走。为此，在废气通道23上布置有排出阀26。此外，设置有用于将燃料喷入到燃烧室20中的燃料喷射阀24。

在每个进气通道22上还布置有喷水器9，该喷水器将水喷入到内燃机100的进气通道22中。为此，优选设置有控制单元11，通过该控制单元可操控用于喷水的喷水器9。

喷水设备10还包括泵2和用于驱动泵2的电驱动装置3。此外，设置有水箱5，该水箱通过吸入管路12与泵2连接。输送管路13将泵2与(未示出的)分配器或者说轨连接，用于内燃机100的气缸的喷水器9连接在该分配器或者说轨上。泵2和电驱动装置3共同构成泵组件1。

在图2中示出根据本发明第一实施例的泵组件1。图3是图2中的泵组件的一个区域的放大图。

泵2和电驱动装置3布置在壳体4中。电驱动装置3具有设置有叠片的马达定子30并且具有马达转子31。电驱动装置3例如可以是无刷直流电动机。

泵2基于COR原理构造。也就是说，水的吸入经由至少一个在泵2的下侧上的入口18发生。水被电驱动装置3的马达转子31沿着泵组件1的中轴线101向上引导至出口19。有利地，在周向上分布有多个入口18。箭头102表明水输入到泵2中，其中，箭头103和104标明水从泵2或泵组件1排走。

泵组件1还包括导热设备6。导热设备6与电驱动装置3的马达定子30处于接触中并且具有第一导热系数。第一导热系数高于包围导热设备6的材料的第二导热系数。在该实施例中，包围的材料包括壳体4的区域。特别优选，导热设备6与马达定子30的叠片接触。

优选，导热设备6构造为金属元件60。尤其，金属元件60是金属板。

由于导热设备6与马达定子30接触并且由于导热设备6相对于壳体4的导热性较高，可以通过导热设备6将由电驱动装置3产生的热量导走。

导热设备6这样布置，使得可将产生的热量传导到壳体4的存在有泵2的区域40中。

金属元件60被集成到壳体4中。换言之，金属元件60嵌入到壳体4的壁中。尤其，金属元件60这样构造，使得可将由电驱动装置3产生的热量传导到壳体4的区域40中，在该区域中布置有泵2的泵转子41。泵2还具有泵定子42，该泵定子尤其构造为壳体4的一部分。区域40包括泵定子42。

应注意的是，导热设备6可以具有多个金属元件60。这些金属元件60可以在壳体4的周向方向上尤其均匀地分布。

图4示出图2的截面A-A。由图4可再次看出金属元件60被集成在壳体4中。

下面参照图5至7描述根据本发明第二实施例的泵组件1。图6示出图5中的泵组件的区域的放大图。

根据第二实施例的泵组件1与根据第一实施例的泵组件的区别基本上在于，根据第二实施例的泵组件1具有泵支架8，在该泵支架中安装有间隔件7，该间隔件包含导热设备6。在此，间隔件7的材料包围导热设备6。间隔件7沿径向方向布置在壳体4与泵支架8之间。

替代地，泵组件1也可以没有间隔件7、即仅具有泵支架8地实施。以下描述涉及泵支架8而不是如所述那样涉及间隔件7。

泵支架8优选被设立成用于将泵2保持在外壳体上。在本发明的范畴内，外壳体是泵组件1的一部分。

如尤其由图7可见那样，导热设备6包括呈金属板形式的金属元件60。金属元件60特别优选弹动地构造。这意味着，当力被施加到金属元件60上时，金属元件60如同弹簧元件那样表现。这尤其通过金属元件60的波纹形构型来实现。“波纹形”意味着，金属元件60的第一区域61和第二区域62处于第一平面中，其中，金属元件60的第三区域63处于与第一平面不同的第二平面中。在此，第三区域63布置在第一区域61与第二区域62之间。

此外，金属元件60预紧地集成在间隔件7中，以便确保金属元件60与电驱动装置3的马达定子30之间的持续接触。金属元件60还具有用于将金属元件60与间隔件7连接的贯通孔64。贯通孔64的数量可以改变。因此，可以在金属元件60中例如构造一个孔64或多个孔64。

间隔件7这样构造，以便能够尤其经由第一区域61和第二区域62实现金属元件60与马达定子30的直接接触。

优选，间隔件7由塑料构造。因此确保，传导到壳体4和/或泵支架8中的热量损失被减小。换言之，间隔件7起绝热作用。

此外优选，间隔件7构型为具有凸缘的套筒，该套筒包围泵组件1的壳体4。

在第二实施例中，泵组件1仅具有一个与泵组件1的中轴线101同轴的中心入口18。箭头105和106分别表明水的输入和排走。

应注意的是，在前面所述的根据图1至4和5至7的实施例中导热设备6可以具有多个金属元件60。金属元件60可以在壳体4或间隔件7的周向方向上尤其均匀地分布。

图8示出根据本发明第三实施例的导热设备6。

在第三实施例中，导热设备6包括导热垫65，该导热垫布置在间隔件7的面向马达定子30的内表面70上。尤其，将导热垫65粘贴到面70上。

导热垫65这样构造，使得可将由电驱动装置3产生的热量传导到存在有泵的区域40中。

在间隔件7的装入状态下，导热垫65部分地位于马达定子30与间隔件7之间并且部分地位于间隔件7与壳体4之间。

应注意的是，导热设备6可以具有多个导热垫65。导热垫65可以在间隔件7的周向方向上尤其均匀地分布。根据本发明的第四实施例(在图9中示出)，导热设备6包括由导热膏构成的层66。

在第四实施例中，将导热膏的层66施加到间隔件7的面向马达定子30的面70上。在间隔件7安装在泵组件1中的状态下，层66与电驱动装置3的马达定子30接触并且将热量传导到壳体的存在有泵2的区域40中。在间隔件7的装入状态下，层66部分地位于马达定子30与间隔件7之间并且部分地位于间隔件7与壳体4之间。

替代地，可以将层66施加到马达定子30和壳体4上。

应注意的是，可以实现由导热设备6的前述实施方式构成的每种任意组合。因此，导热设备6例如可以在壳体4中具有第一金属元件60和/或在间隔件7中具有第二金属元件60和/或在间隔件7上具有导热垫65和/或在间隔件7上具有由导热膏构成的层66。

也可以有目的地匹配导热部件的数量，以便实现所希望的区域的优化加热。

通过提出的所述发明可以利用在电驱动装置3上产生的热量，其方式是：借助导热设备6将热量引导到泵组件1的希望的区域中。因此，可以避免泵2的结冰，并且因此能够实现喷水设备10的不中断运行。这通过导热设备6相对于包围导热设备6的材料的较高导热性来实现。

Claims

1.喷水设备的泵组件(1)包括：

-泵(2)，

-用于驱动所述泵(2)并且具有马达定子(30)的电驱动装置(3)，

-壳体(4)，所述泵(2)和所述电驱动装置(3)布置在所述壳体中，

-导热设备(6)，所述导热设备与所述马达定子(30)处于接触中并且具有第一导热系数，所述第一导热系数高于包围所述导热设备(6)的材料(4；7)的第二导热系数，

-其中，所述导热设备(6)这样构造，使得由所述电驱动装置(3)产生的热量能传导到所述泵(2)的区域中。

2.根据权利要求1所述的泵组件，其中，所述导热设备(6)包括金属元件(60)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的泵组件，其中，所述导热设备(6)包括导热垫(65)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的泵组件，其中，所述导热设备(6)包括由导热膏构成的层(66)。

5.根据权利要求1或2所述的泵组件，其中，所述导热设备(6)集成地布置在所述壳体(4)中。

6.根据权利要求1或2所述的泵组件，还包括泵支架(8)，所述泵支架接收所述泵(2)，其中，所述导热设备(6)集成地布置在所述泵支架(8)中，或者还包括间隔件(7)，所述间隔件接收所述泵(2)并且安装在泵支架(8)中，其中，所述导热设备(6)集成地布置在所述间隔件(7)中。

7.根据权利要求1,3或4所述的泵组件，还包括泵支架(8)，所述泵支架接收所述泵(2)，其中，所述导热设备(6)集成地布置在所述泵支架(8)中，或者包括间隔件(7)，所述间隔件接收所述泵(2)并且安装在泵支架(8)中，其中，所述导热设备(6)布置在所述间隔件(7)上。

8.根据权利要求2所述的泵组件，其中，所述金属元件(60)弹动地构造并且集成地、预紧地布置在所述壳体(4)中，和/或根据权利要求6所述的泵组件，其中，所述金属元件(60)弹动地构造并且集成地、预紧地布置在所述间隔件(7)中或所述泵支架(8)中。

9.喷水设备(10)，包括根据上述权利要求中任一项所述的泵组件(1)。

10.内燃机(100)，包括根据权利要求10所述的喷水设备(10)。