CN111946512A - 一种隔热套、隔热套制造方法及喷油机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机喷油系统技术领域，公开了一种隔热套、隔热套制造方法及喷油机构。该隔热套包括：内芯，在内芯上沿其轴向开设有中心孔，喷油嘴穿设于中心孔，在内芯的内部设置有骨架，骨架为第一多孔结构；碳化层，其覆盖于骨架上，碳化层为第二多孔结构，第二多孔结构被配置为至少部分填充第一多孔结构。该隔热套利用第一多孔结构作为支撑主体，并在其上覆盖碳化层实现隔热。覆盖碳化层之后，第二多孔结构被配置为至少部分填充第一多孔结构，使得孔隙逐渐被填充，减小高温介质对喷油嘴的换热，减小进入隔热套的燃气热量和质量，且气缸内辐射向喷油嘴的热量会被隔热套最外层的碳化层吸收，不能进入隔热套内部。

Description

一种隔热套、隔热套制造方法及喷油机构

技术领域

本发明涉及发动机喷油系统技术领域，尤其涉及一种隔热套、隔热套制造方法及喷油机构。

背景技术

随着汽车工业的不断发展状态，特别是发动机的节能减排越来越受到人们的关注。其中，燃油喷射系统作为重要的节能环节，而喷油嘴作为燃油喷射系统的核心零部件之一，在发动机运行过程中直接与缸内高温燃气接触，往往会造成喷油嘴区域的温度较高，从而造成了喷油嘴喷雾形态差、喷油异常及喷油效果差，甚至会造成针阀运动不畅从而发生不喷油的情况。

为了解决这个问题，现有技术一般采用以下三种方式：

第一种，现有喷油嘴隔热一般采用隔热套来隔断喷油嘴和燃气之间的导热，隔热套实质为在喷油嘴表面覆盖一层金属或复合材料，以实现为喷油嘴降温的作用。在隔热套的外部包裹复合隔热材料，生产成本高，隔热效果有限。

第二种，在喷油嘴内部开设一个冷却油道，利用燃油冷却喷油嘴，但是在喷油嘴内部制作冷却油道存在工艺困难，喷油嘴结构复杂的问题。

第三种，在喷油嘴的头部添加一个隔热块，用来实现隔热。在喷油嘴头部上设置隔热块会改变缸盖结构，导致可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔热套、隔热套制造方法及喷油机构，隔热效果好，结构简单，生产成本较低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔热套，包括：

内芯，在所述内芯上沿其轴向开设有中心孔，喷油嘴穿设于所述中心孔，在所述内芯的内部设置有骨架，所述骨架为第一多孔结构；

碳化层，其覆盖于所述骨架上，所述碳化层为第二多孔结构，所述第二多孔结构被配置为至少部分填充所述第一多孔结构。

为达上述目的，本发明还提供了一种隔热套制造方法，用于制造上述的隔热套，所述隔热套制造方法包括以下步骤：

制备内芯；

在内芯上涂覆碳化附着液并进行高温氧化处理，形成碳化层，以在所述内芯的骨架上完成碳化层的附着。

作为优选，多次进行碳化层的附着，使第一多孔结构和第二多孔结构形成的多孔结构的孔隙率在预设孔隙率范围之内。

作为优选，内芯的骨架采用金属丝缠绕和堆叠而成，或金属网堆叠而成。

作为优选，在安装发动机之前完成碳化层的覆盖；或者在发动机开机之后利用气缸内温度和碳烟完成碳化层附着。

为达上述目的，本发明还提供了一种喷油机构，包括：缸盖、安装套、喷油嘴及上述的隔热套，所述安装套穿设于所述缸盖，所述隔热套分别穿设于所述安装套和所述缸盖，所述隔热套可拆卸连接于所述缸盖，所述喷油嘴分别穿设于所述安装套、所述隔热套及所述缸盖。

作为优选，还包括：

垫片，在所述安装套的内壁凸设有凸台，所述垫片设置于所述凸台上；

安装件，其套设于所述喷油嘴的外部，所述安装件被配置为能够将所述垫片抵接于所述凸台上。

作为优选，在所述隔热套的内芯靠近所述安装件的一侧设置有限位部，所述限位部设置于所述凸台上。

作为优选，所述垫片和所述限位部为一体成型结构。

作为优选，所述缸盖和所述隔热套之间、所述喷油嘴和所述隔热套之间均为过盈配合。

本发明的有益效果：

本发明提供的隔热套，采用第一多孔结构作为骨架，利用第一多孔结构作为支撑主体，并在其上覆盖碳化层实现隔热。覆盖碳化层之后，第二多孔结构被配置为至少部分填充第一多孔结构，使得孔隙逐渐被填充，孔隙越来越小，导致进入内芯的高温高压的燃气可以有效的逐步节流，减小高温介质对喷油嘴的换热。逐渐被填充的孔隙会过滤掉高温的碳化物积聚团和碳烟颗粒，减小进入隔热套的燃气热量和质量，且气缸内辐射向喷油嘴的热量会被隔热套最外层的碳化层吸收，不能进入隔热套内部。

本发明提供的隔热套制造方法，制备内芯，设置在内芯内部的骨架为提供一个附着点，随着碳化附着液的附着饱和，整个隔热套制作完毕。由于内芯为第一多孔结构，碳化层为第二多孔结构，内芯和碳化层均为多孔结构，在两个多孔结构的共同作用下，多孔结构的内部可以填充空气，使得隔热套具有极低的导热系数，较小的比热容，碳化层表面的分子层吸收热量后会跟随燃气温度急剧上升，燃气温度下降后表层的热量散到燃气或进入气缸的新鲜空气中，表面温度迅速下降。碳化层温度的变化能控制在表层很薄的分子层以内，而骨架的温度可以保持不随燃气温度变化而变化，从而遏制燃气对内芯和喷油嘴表面的换热。

由于碳化层的第二多孔结构逐步填满了内芯的第一多孔结构的缝隙，在气缸内的辐射向喷油嘴壁面的热量，会被喷油嘴外表面的隔热套挡住，由最外层的碳化层吸收，最终散到缸内的空气和低温燃气中去。内芯表面的碳化层可以阻止从内芯从燃气中吸收热量，可以保持内芯不会处于高温状态，有效的避免了内芯从燃气中吸热后再传导给喷油嘴。

本发明提供的喷油机构，缸盖通过隔热套对喷油嘴外表面进行传热，可以有效的覆盖喷油嘴外表面，减小气缸内燃气和高温部件对喷油嘴表面的热辐射，隔热套本身不会吸收热量升温而将热量传导到喷油嘴的壁面，可以有效减小气缸内燃气对喷油嘴的换热。在喷油嘴和安装套之间设置有隔热套，隔热套能够有效的减小喷油嘴的球头受热，可以有效的降低喷油嘴的温度。

通过设置隔热套分别穿设于安装套和缸盖，喷油嘴分别穿设于安装套、隔热套及缸盖，在隔热套安装完成之后，对喷油嘴的各项功能以及喷雾特性不会产生影响，与现有技术在喷油嘴内部开设冷却油道的方式相比，隔热套结构简单，外形可以根据需要灵活调整，对尺寸公差不敏感，生产工艺相对简单，降低了生产成本。与现有技术在喷油嘴的头部添加隔热块的方式相比，不需要改动发动机其他零部件结构，可靠性高，且降低了生产加工难度。通过设置隔热套可拆卸连接于缸盖，隔热套可以多次拆装，重复利用率较高。

附图说明

图1是本发明喷油机构的结构示意图；

图2是本发明隔热套一种形式的结构示意图；

图3是本发明隔热套另一种形式的结构示意图；

图4是本发明隔热套的内芯结构示意图；

图5是本发明隔热套在内芯上附着碳化层的结构示意图。

图中：

1、缸盖；2、安装套；3、喷油嘴；4、隔热套；5、垫片；6、安装件；41、内芯；411、骨架；412、碳化层；42、限位部。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为了达到喷油嘴3隔热的目的，现有技术在喷油嘴3内部制作冷却油道存在工艺困难，喷油嘴3结构复杂的问题，在喷油嘴3头部上设置隔热块会改变缸盖1结构，导致可靠性较差。为了解决这个问题，本实施例提供了一种喷油机构，如图1所示，该喷油机构包括：缸盖1、安装套2、喷油嘴3及隔热套4，缸盖1为发动机的气缸盖1，缸盖1起到整体支撑的作用，在缸盖1上穿设有安装套2，安装套2具体为铜套，安装套2起到了固定和便于安装的作用。隔热套4分别穿设于安装套2和缸盖1，隔热套4可拆卸连接于缸盖1，隔热套4起到了隔热的作用。喷油嘴3分别穿设于安装套2、隔热套4及缸盖1，喷油嘴3用于喷射燃油。

本实施例提供的喷油机构，缸盖1通过隔热套4对喷油嘴3外表面进行传热，可以有效的覆盖喷油嘴3外表面，减小气缸内燃气和高温部件对喷油嘴3表面的热辐射，隔热套4本身不会吸收热量升温而将热量传导到喷油嘴3的壁面，可以有效减小气缸内燃气对喷油嘴3的换热。在喷油嘴3和安装套2之间设置有隔热套4，隔热套4能够有效的减小喷油嘴3的球头受热，可以有效的降低喷油嘴3的温度。

通过设置隔热套4分别穿设于安装套2和缸盖1，喷油嘴3分别穿设于安装套2、隔热套4及缸盖1，在隔热套4安装完成之后，对喷油嘴3的各项功能以及喷雾特性不会产生影响，与现有技术在喷油嘴3内部开设冷却油道的方式相比，隔热套4结构简单，外形可以根据需要灵活调整，对尺寸公差不敏感，生产工艺相对简单，降低了生产成本。与现有技术在喷油嘴3的头部添加隔热块的方式相比，不需要改动发动机其他零部件结构，可靠性高，且降低了生产加工难度。通过设置隔热套4可拆卸连接于缸盖1，隔热套4可以多次拆装，重复利用率较高。

可选地，缸盖1和隔热套4之间、喷油嘴3和隔热套4之间均为过盈配合。根据缸盖1和喷油嘴3结构，进行隔热套4的外形尺寸的设置。具体地，在缸盖1上设置有安装孔，隔热套4部分穿设于安装孔，隔热套4的外径大于安装孔的孔径，在隔热套4中心设置有中心孔，中心孔的直径小于喷油嘴3的外径。采用这种结构，在安装完成之后，隔热套4的内壁和喷油嘴3之间及隔热套4的外壁和安装孔之间充分接触，不留间隙，以免燃气可以直进直出，隔热可靠性好。可选地，隔热套4的外径和安装孔的孔径之差大约为0.3mm，喷油嘴3的外径和中心孔的直径之差大约为0.3mm。

进一步地，如图1所示，该喷油机构还包括垫片5和安装件6，在安装套2的内壁凸设有凸台，垫片5具体为铜片，垫片5设置于凸台上。安装件6也称为锁紧帽，安装件6套设于喷油嘴3的外部，安装件6优选和喷油嘴3为一体成型结构，安装件6被配置为能够将垫片5抵接于凸台上，以保证喷油嘴3在安装套2内的固定效果。需要特别说明的是，安装件6与垫片5之间只是两个面安装在一起，安装的压紧力不是来源于安装件6，而是来源于位于顶端的压板，进一步保证喷油嘴3在安装套2内的固定效果。

为了保证隔热套4在安装套2内的效果，可选地，如图2所示，在隔热套4的内芯41靠近安装件6的一侧设置有限位部42，限位部42沿隔热套4的周向设置，限位部42设置于凸台上，凸台用于限位部42的限位，以实现安装和定位的功能。优选地，垫片5和限位部42为一体成型结构，在安装时，可以预先把隔热套4安装至喷油嘴3上，减少零件装配的时间，降低生产成本。可以理解的是，隔热套4主要起隔热作用的是内芯41，如图3所示，也可以只单独设置有内芯41。

采用上述的隔热降温方案后，可以有效减少气缸内燃气向喷油嘴3、气缸内燃气和高温固体表面的辐射及缸盖1通过隔热套4向喷油嘴3导热的热量传递，从而降低喷油嘴3的温度，能够较大程度的保证喷油嘴3内部精密零件的正常运行，提高喷油嘴3的使用寿命。

针对目前隔热技术的不足，本实施例还提供了一种隔热套4，用于隔热降温。如图4-图5所示，该隔热套4包括内芯41和碳化层412，在内芯41上沿其轴向开设有中心孔，喷油嘴3穿设于中心孔，在内芯41的内部设置有骨架411，碳化层412覆盖于骨架411上，骨架411起到了主体的作用，骨架411为第一多孔结构。碳化层412为第二多孔结构，第二多孔结构被配置为至少部分填充第一多孔结构。在第一多孔结构的表面覆盖一层多孔疏松的碳化层412，可实现类似复合材料的隔热效果。

本实施例提供的隔热套4，采用第一多孔结构作为骨架411，利用第一多孔结构作为支撑主体，并在其上覆盖碳化层412实现隔热。覆盖碳化层412之后，第二多孔结构被配置为至少部分填充第一多孔结构，使得孔隙逐渐被填充，孔隙越来越小，导致进入内芯41的高温高压的燃气可以有效的逐步节流，减小高温介质对喷油嘴3的换热。逐渐被填充的孔隙会过滤掉高温的碳化物积聚团和碳烟颗粒，减小进入隔热套4的燃气热量和质量，且气缸内辐射向喷油嘴3的热量会被隔热套4最外层的碳化层412吸收，不能进入隔热套4内部。

优选地，第一多孔结构内空间结构的分子不连续，使得内芯41的导热系数很低，可以有效的避免温度由高温的缸盖1传导到低温的喷油嘴3的壁面上。

本实施例还提供了一种隔热套制造方法，用于制造上述的隔热套4，隔热套制造方法包括以下步骤：制备内芯41；在内芯41上涂覆碳化附着液并进行高温氧化处理，形成碳化层412，以在内芯41的骨架411上完成碳化层412的附着。其中，碳化层412由碳化物颗粒、碳分子团或碳化物制成。

本实施例提供的隔热套制造方法，制备内芯41，设置在内芯41内部的骨架411为提供一个附着点，随着碳化附着液的附着饱和，整个隔热套4制作完毕。由于内芯41为第一多孔结构，碳化层412为第二多孔结构，内芯41和碳化层412均为多孔结构，在两个多孔结构的共同作用下，多孔结构的内部可以填充空气，使得隔热套4具有极低的导热系数，较小的比热容，碳化层412表面的分子层吸收热量后会跟随燃气温度急剧上升，燃气温度下降后表层的热量散到燃气或进入气缸的新鲜空气中，表面温度迅速下降。碳化层412温度的变化能控制在表层很薄的分子层以内，而骨架411的温度可以保持不随燃气温度变化而变化，从而遏制燃气对内芯41和喷油嘴3表面的换热。

由于碳化层412的第二多孔结构逐步填满了内芯41的第一多孔结构的缝隙，在气缸内的辐射向喷油嘴3壁面的热量，会被喷油嘴3外表面的隔热套4挡住，由最外层的碳化层412吸收，最终散到缸内的空气和低温燃气中去。内芯41表面的碳化层412可以阻止从内芯41从燃气中吸收热量，可以保持内芯41不会处于高温状态，有效的避免了内芯41从燃气中吸热后再传导给喷油嘴3。

进一步地，对于碳化附着液可以为粘度较高的机油或者其他有机溶剂，将隔热套4涂满碳化附着液后进行高温氧化处理，以完成表面碳化层412附着。反复进行以上过程，多次进行碳化层412的附着，直到碳化层412稳定，使第一多孔结构和第二多孔结构形成的多孔结构的孔隙率在预设孔隙率范围之内。

可选地，在安装发动机之前完成碳化层412的覆盖；或者在内芯41上涂抹或浸涂碳化附着液，在发动机开机之后利用气缸内温度和碳烟完成碳化层412附着，然后在进行装机。利用车辆自身的气缸，就能实现碳化层412的附着，就地取材，节约生产成本。采用这种方式，隔热套4在使用过程中碳化层412可以随时进行补充，隔热效果不会衰减，隔热效果会越用越好。

其中，内芯41的骨架411采用金属丝缠绕和堆叠而成，或金属网堆叠而成，还可以采用类似海绵的多孔连通的结构。具体地，可以使用金属丝、金属屑或者非金属材料，以粘接、焊接及缠绕等方式固结在一起，形成一个空间网状结构。利用多孔的空间结构上附着碳化层412，增加导热热阻。碳化层412覆盖在内芯41的表面，减小燃气对喷油嘴3壁面的对流换热，实现减小燃气对喷油嘴3直接换热，阻挡缸盖1向喷油嘴3导热，避免喷油嘴3受到热辐射。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种隔热套，其特征在于，包括：

内芯(41)，在所述内芯(41)上沿其轴向开设有中心孔，喷油嘴(3)穿设于所述中心孔，在所述内芯(41)的内部设置有骨架(411)，所述骨架(411)为第一多孔结构；

碳化层(412)，其覆盖于所述骨架(411)上，所述碳化层(412)为第二多孔结构，所述第二多孔结构被配置为至少部分填充所述第一多孔结构。

2.一种隔热套制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1所述的隔热套，所述隔热套制造方法包括以下步骤：

制备内芯(41)；

在内芯(41)上涂覆碳化附着液并进行高温氧化处理，形成碳化层(412)，以在所述内芯(41)的骨架(411)上完成碳化层(412)的附着。

3.根据权利要求2所述的隔热套制造方法，其特征在于，多次进行碳化层(412)的附着，使第一多孔结构和第二多孔结构形成的多孔结构的孔隙率在预设孔隙率范围之内。

4.根据权利要求3所述的隔热套制造方法，其特征在于，内芯(41)的骨架(411)采用金属丝缠绕和堆叠而成，或金属网堆叠而成。

5.根据权利要求2所述的隔热套制造方法，其特征在于，在安装发动机之前完成碳化层(412)的覆盖；或者在发动机开机之后利用气缸内温度和碳烟完成碳化层(412)附着。

6.一种喷油机构，其特征在于，包括：缸盖(1)、安装套(2)、喷油嘴(3)及权利要求1所述的隔热套，所述安装套(2)穿设于所述缸盖(1)，所述隔热套分别穿设于所述安装套(2)和所述缸盖(1)，所述隔热套可拆卸连接于所述缸盖(1)，所述喷油嘴(3)分别穿设于所述安装套(2)、所述隔热套及所述缸盖(1)。

7.根据权利要求6所述的喷油机构，其特征在于，还包括：

垫片(5)，在所述安装套(2)的内壁凸设有凸台，所述垫片(5)设置于所述凸台上；

安装件(6)，其套设于所述喷油嘴(3)的外部，所述安装件(6)被配置为能够将所述垫片(5)抵接于所述凸台上。

8.根据权利要求7所述的喷油机构，其特征在于，在所述隔热套的内芯(41)靠近所述安装件(6)的一侧设置有限位部(42)，所述限位部(42)设置于所述凸台上。

9.根据权利要求8所述的喷油机构，其特征在于，所述垫片(5)和所述限位部(42)为一体成型结构。

10.根据权利要求6所述的喷油机构，其特征在于，所述缸盖(1)和所述隔热套之间、所述喷油嘴(3)和所述隔热套之间均为过盈配合。

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