CN112879118A - 内燃机进气门装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种内燃机进气门装置。该装置包括:进气门本体、加热线圈和导热涂层;所述进气门具有一与所述内燃机的进气门相配合的阀门部,所述阀门部具有一弧面,所述弧面自所述阀门部的大端面向所述阀门部的小端面延伸形成;所述加热线圈缠绕于所述弧面上,用于通电加热释放热量,以对进入所述内燃机的气缸内的空气进行加热;所述导热涂层涂覆于所述加热线圈外,用于传导所述加热线圈通电加热释放的热量。该装置能够对进入内燃机的气缸内的空气进行加热,以对内燃机的进气温度进行主动控制。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域,特别是涉及一种内燃机进气门装置。
背景技术
目前,汽车内燃机作为汽车动力的主要来源,其技术主要围绕着节能减排不断发展。内燃机在点火过程中,如果进气温度较低,为保证点火成功就需要喷射大量燃油,造成内燃机在启动时排放过高,浪费严重。但是,目前的内燃机中并未对进气温度进行主动控制,由此导致的内燃机在低温时启动困难、冷启动燃烧恶劣,排放过高的问题普遍存在。
发明内容
基于上述问题,本申请提供了一种内燃机进气门装置,用于对内燃机的进气温度进行加热,以解决内燃机在低温时启动困难、冷启动燃烧恶劣,排放过高的问题。
本申请实施例公开了如下技术方案:
本申请提供一种内燃机进气门装置,包括:进气门本体、加热线圈和导热涂层;所述进气门本体具有一与所述内燃机的进气门相配合的阀门部,所述阀门部具有一弧面,所述弧面自所述阀门部的大端面向所述阀门部的小端面延伸形成;所述加热线圈缠绕于所述弧面上,用于通电加热释放热量,以对进入所述内燃机的气缸内的空气进行加热;所述导热涂层涂覆于所述加热线圈外,用于传导所述加热线圈通电加热释放的热量。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述导热涂层上设有散热肋。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述散热肋沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向设置。
可选地,在本申请的任一实施例中,还包括:绝缘层,所述绝缘层设于所述弧面上,用于在所述加热线圈与所述进气门本体之间进行绝缘。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述绝缘层上设有凹槽,所述加热线圈位于所述凹槽内,沿所述凹槽缠绕于所述进气门本体上。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述凹槽沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向螺旋设置。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述凹槽的深度大于等于0.5毫米且小于2毫米,和/或所述凹槽的宽度大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述阀门部上设计有卡槽,所述卡槽用于固定所述绝缘层。
可选地,在本申请的任一实施例中,所述导热涂层的厚度为2毫米。
可选地,在本申请的任一实施例中,还包括:电压控制单元,所述电压控制单元与所述加热线圈电连接,用于控制所述加热线圈的电压,以控制所述加热线圈释放的热量。
本申请实施例的技术方案中,将加热线圈缠绕在阀门部的弧面上,通过对加热线圈通电,加热线圈能够产生热量;通过在加热线圈外涂覆一层导热涂层,增强热传导的效率,使加热线圈产生的热量能够更为快速、充分、均匀的对进入内燃机的气缸内的空气进行加热,以对内燃机的进气温度进行主动控制,从根本上消除了内燃机的低温启动产生的启动困难、燃烧恶劣、排放过高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例所示的内燃机进气门装置的结构示意图;
图2为根据本申请实施例所示的导热涂层上设置散热肋时阀门部的结构示意图;
图3为根据本申请实施例所示的阀门部设有凹槽时的结构示意图。
具体实施方式
实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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,本领域普通技术人员在没有做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。
图1为根据本申请实施例所示的内燃机进气门装置的结构示意图;如图1所示,该装置包括:进气门本体101、加热线圈102和导热涂层103;所述进气门本体101具有一与所述内燃机的进气门相配合的阀门部,所述阀门部具有一弧面,所述弧面自所述阀门部的大端面向所述阀门部的小端面延伸形成;所述加热线圈102缠绕于所述弧面上,用于通电加热释放热量,以对进入所述内燃机的气缸内的空气进行加热;所述导热涂层103涂覆于所述加热线圈102外,用于传导所述加热线圈102通电加热释放的热量。
本实施例中,所述进气门本体101还具有圆柱形的杆部,所述杆部连接于所述阀门部的小端面,弧面自阀门部的大端面至杆部的外表面延伸形成,所述阀门部与所述杆部为一体成型结构。
将加热线圈102缠绕在弧面上,通过对加热线圈102通电,加热线圈102能够产生热量,因而能够对进入内燃机的气缸内的空气进行加热,提高内燃机的进气温度。同时,通过在加热线圈102外涂覆一层导热涂层103,增强热传导的效率,使加热线圈102产生的热量能够更为快速、充分、均匀的对进入内燃机的气缸内的空气进行加热。在弧面上完全涂覆导热涂层103,将导热涂层103覆盖在加热线圈102上,使导热涂层103形成与阀门部相似的形状(如相同曲率的弧面等),以此减少对进入内燃机的气缸内的空气的阻碍,消除对内燃机进气量的影响。
通过加热线圈102释放热量对进入内燃机的气缸内的空气进行加热,以对内燃机的进气温度进行主动控制,从根本上消除了内燃机低温启动产生的启动困难、燃烧恶劣、排放过高的问题。
图2为根据本申请实施例所示的导热涂层上设置散热肋时阀门部的结构示意图;如图2所示,在导热涂层103涂覆完成后,进一步的,可以在导热涂层103上设散热肋113,以增加导热涂层103与进入内燃机的气缸内的空气的接触面积,增强与空气的热交换能力。
导热涂层103与散热肋113可以为一体结构也可以为分体结构。当导热涂层103与散热肋113为一体结构时,因为散热肋113与导热涂层103具有相同的热传导系数,因而具有更好的热传导效率。将导热涂层103设计为散热肋113的形态,使二者一体成型,避免了散热肋113与导热涂层103之间由于材料不同可能对热传导效率的影响。在此,并非对散热肋113的材料及形态进行限制,只需导热涂层103与散热肋113具有较高的导热系数即可,比如导热涂层103与散热肋113采用具有较高导热系数的导热硅胶或铜等。
进一步的,所述散热肋113沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向设置。通常情况下,进气门本体101为轴对称结构,空气沿着进气门本体101对称轴的方向进入内燃机,将散热肋113沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向设置,即散热肋113沿所述进气们本体对称轴的方向设置,能够充分减少散热肋113对空气流动的阻碍,消除对内燃机进气量的影响,同时还增加了导热涂层103与空气的接触面积,增强了热交换能力。
导热涂层103具有增强热传导效率的作用,因而,对导热涂层103的厚度具有一定的要求,具体的,所述导热涂层103的厚度为2毫米。2毫米的导热涂层103,既保证了对加热线圈102的完全覆盖,也不会因为导热涂层103太厚而对加热线圈102释放的热量造成损失,使加热线圈102产生的热量能够充分的释放出来,增强了热传导的效率。
由于加热线圈102是以通电的方式进行加热,释放热量,加热线圈102缠绕在弧面上时,为了保证安全,进气门装置还设置有绝缘层104。具体的,所述绝缘层104设于所述弧面上,用于在所述加热线圈102与所述进气门本体101之间进行绝缘。通过绝缘层104阻止加热线圈102与进气门本体101的直接接触,增强了加热线圈102在通电加热时的安全性。
通常情况下,进气门本体101采用常规气门材料(如40铬,简称40Cr等)铸造完成,因而,为保证加热线圈102与进气门本体101之间具有较好的绝缘效果,绝缘层104采用三氧化二铝(Al2O3)陶瓷。同时,为避免绝缘层104太厚,而影响内燃机的进气量,绝缘层104的厚度也需要进行控制,具体的,绝缘层104的厚度为2毫米。这样,既保证了对加热线圈102与进气门本体101间的绝缘效果,同时也不会对内燃机的进气量造成影响。
本实施例中,通过阀门部的结构设计来保证加热线圈102在弧面上缠绕时的牢固可靠。图3为根据本申请实施例所示的阀门部设有凹槽时的结构示意图;如图3所示,所述绝缘层104上设有凹槽114,所述加热线圈102位于凹槽114内,沿所述凹槽114缠绕于所述进气门本体101上。由于加热线圈102位于凹槽114内,因而,凹槽114对加热线圈102起到了限位作用,阻止了加热线圈102缠绕在弧面上时可能产生的滑动。
进一步的,为了使加热线圈102能够对内燃机的气缸内流动的空气进行充分的加热,所述凹槽114沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向螺旋设置。这样,在加热线圈102置于凹槽114内,沿着凹槽114缠绕在弧面上时,也会呈螺旋状缠绕于进气门本体101上,使加热线圈102产生的热量能够在进气门本体101的四周均匀释放,对空气的加热充分均匀。
由于凹槽114设计在绝缘层104上,因而凹槽114的尺寸要受到绝缘层104尺寸的影响和限制。凹槽114的深度不能大于绝缘层104的厚度,以免破坏绝缘层104对加热线圈102和进气门本体101之间的绝缘效果;凹槽114的宽度要稍大于加热线圈102的直径,以便于加热线圈102能够方便的置于凹槽114内。具体的,绝缘层104的厚度为2毫米,对应的,所述凹槽114的深度大于等于0.5毫米且小于2毫米,和/或所述凹槽114的宽度大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。
本实施例中,阀门部的大端面至阀门部的小端面的距离与加热线圈102在弧面上的缠绕层数成正比例关系。阀门部的大端面至阀门部的小端面的距离越大,能够在弧面上缠绕的加热线圈102的层数越多;阀门部的大端面至阀门部的小端面的距离越小,能够在弧面上缠绕的加热线圈102的层数越少。
在加热线圈102置于螺旋设置的凹槽114内时,凹槽114的间距大小与加热线圈102在弧面上的缠绕层数成反比例关系。凹槽114的间距越大,能够在弧面上缠绕的加热线圈102的层数越少;凹槽114的间距越小,能够在弧面上缠绕的加热线圈102的层数越多。同时,为了保证绝缘层104的绝缘效果不受影响,凹槽114的间距也需要受到限制,具体的,螺旋设置的凹槽114的层数为6层-13层。通过实际验证,螺旋设置的凹槽114的层数在这个范围时,绝缘层104的绝缘效果良好,同时,将加热线圈102置于凹槽114内,缠绕在进气门本体101上时,对进入内燃机的气缸内的空气也具有较好的加热效果。
本实施例中,为保证绝缘层104在弧面上牢固,不会因为脱落而影响加热线圈102与进气门本体101之间的绝缘效果,所述阀门部上设计有卡槽,所述卡槽用于固定绝缘层104。通常情况下,在阀门部的大端边缘设计卡槽,卡槽的高度设计为大于等于1毫米且小于等于3毫米。经验证,将高度大于等于1毫米且小于等于3毫米的卡槽设计在阀门部的弧面的大端边缘,对绝缘层104具有良好的固定效果。
本实施例中,加热线圈102是以通电的方式进行加热,释放热量,因而,在该进气门装置中,还包括:电压控制单元105,所述电压控制单元105与所述加热线圈102电连接,用于控制所述加热线圈102的电压,以控制所述加热线圈102释放的热量。通过电压控制单元105对加热线圈102两端的电压进行控制,实现加热线圈102实时的发热功率控制,从而控制进入内燃机的气缸内的空气温度,从根本上消除内燃机低温启动产生的启动困难、燃烧恶劣、排放过高的问题。
具体的,通过引线将加热线圈102与电压控制单元105电连接,由电压控制单元105对加热线圈102两端的电压进行控制。进一步的,电压控制单元105与汽车的电子控制单元106电连接,使电压控制单元105受到汽车的电子控制单元106的实时控制,根据汽车的实时工况,精确控制进入内燃机的气缸内的空气温度。
需要说明的是,加热线圈102可以根据应用场景进行具体选择,应用于冷启动的加热线圈102的功率可以选择略低,应用于汽油压燃中燃烧相位控制时,加热线圈102的功率可以选择略高。比如应用于汽油压燃中燃烧相位控制时,加热线圈102的材质可以选择镍铬加热丝、碳纤维加热丝等。经实际验证,将普通四缸发动机在1200转/分钟的转速下,0.5升常压空气的温度升高到100摄氏度,需要的总加热功率为500瓦,那么,每一个进气门本体101上的加热线圈102的功率就是250瓦。若仅用于极寒天气冷启动情况,加热线圈102的加热功率可以进一步缩小到100瓦或更小。
本实施例中,进气门装置在加工时,加热线圈102缠绕于绝缘层104(如绝缘陶瓷)的凹槽114后,用导热涂层103覆盖加热线圈102和绝缘层104,导热涂层103沿进气门本体101对称轴的方向加工成肋的形状,每个肋的宽度为弧面上1°圆弧的弧长(即弧面沿圆周方向的1/360),肋的总数量为180片。经实际验证,该进气门装置能够对进入内燃机气缸的空气进行充分加热,以对内燃机的进气温度进行主动控制,从根本上消除了内燃机低温启动产生的启动困难、燃烧恶劣、排放过高的问题。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备及系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述,仅为本申请的一种具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种内燃机进气门装置,其特征在于,包括:进气门本体、加热线圈和导热涂层;
所述进气门本体具有一与所述内燃机的进气门相配合的阀门部,所述阀门部具有一弧面,所述弧面自所述阀门部的大端面向所述阀门部的小端面延伸形成;
所述加热线圈缠绕于所述弧面上,用于通电加热释放热量,以对进入所述内燃机的气缸内的空气进行加热;所述导热涂层涂覆于所述加热线圈外,用于传导所述加热线圈通电加热释放的热量。
2.根据权利要求1所述的进气门装置,其特征在于,所述导热涂层上设有散热肋。
3.根据权利要求2所述的进气门装置,其特征在于,所述散热肋沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向设置。
4.根据权利要求1所述的进气门装置,其特征在于,还包括:绝缘层,所述绝缘层设于所述弧面上,用于在所述加热线圈与所述进气门本体之间进行绝缘。
5.根据权利要求4所述的进气门装置,其特征在于,所述绝缘层上设有凹槽,所述加热线圈位于所述凹槽内,沿所述凹槽缠绕于所述进气门本体上。
6.根据权利要求5所述的进气门装置,其特征在于,所述凹槽沿所述阀门部的大端面至所述阀门部的小端面的方向螺旋设置。
7.根据权利要求5所述的进气门装置,其特征在于,所述凹槽的深度大于等于0.5毫米且小于2毫米,和/或所述凹槽的宽度大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。
8.根据权利要求4所述的进气门装置,其特征在于,所述阀门部上设计有卡槽,所述卡槽用于固定所述绝缘层。
9.根据权利要求1所述的进气门装置,其特征在于,所述导热涂层的厚度为2毫米。
10.根据权利要求1-9任一所述的进气门装置,其特征在于,还包括:电压控制单元,所述电压控制单元与所述加热线圈电连接,用于控制所述加热线圈的电压,以控制所述加热线圈释放的热量。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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