用于内燃发动机的喷射气门的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门，其具有用于冷却所述喷射气门的冷却装置。所述冷却装置是热虹吸冷却装置，其中，所述热虹吸冷却装置包括容器体积，并且其中，冷却元件具有至所述容器体积的导热连接。
【专利说明】用于内燃发动机的喷射气门
[0001]相关申请交叉参考
[0002]本申请要求2015年3月30日提交的德国专利申请102015205668.6的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本说明书大体涉及用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门(inject1nvalve)的系统和方法，该喷射气门具有冷却装置以冷却喷射气门。
【背景技术】
[0004]喷射气门(喷射喷嘴)是气门，其在内燃发动机(如，火花点火或柴油发动机)上通过进气通道燃料喷射(PFI)喷射燃料到进气通道中，或通过内燃发动机的直接燃料喷射(DI)喷射燃料到燃烧室中，以驱动机动车辆。在直接燃料喷射中，喷射气门将燃料直接喷射到内燃发动机的燃烧室中，而在进气通道燃料喷射中，混合物形成不发生在燃烧室中，而是在喷射气门的上游，例如，节气门下游。
[0005]US 2014/0116393 Al公开一种具有用于将燃料喷射到内燃发动机的汽缸中的喷射气门的系统。提供主冷却管路，冷却剂能够通过该管路循环通过内燃发动机。还提供辅助冷却管路，其连接主冷却管路并且将冷却剂送到喷射气门。
[0006]US 8，078，386 B2公开一种用于控制向内燃发动机供应燃料的方法，其能够借助于进气道燃料喷射和直接燃料喷射被操作。第二类型的燃料从第二箱供给到直接燃料喷射气门，而第一类型的燃料从第一箱供给到进气通道燃料喷射装置。响应于不适合的燃料，来自第一箱的第一类型的燃料被供给到直接燃料喷射气门。响应于接收到不正确的供应信号，直接燃料喷射能够被供应第二类型的燃料。通过供应至少一些另一种类型的燃料到直接燃料喷射气门，可以在各种条件下使用燃料来冷却直接燃料喷射气门。
[0007]US 6,718,954 B2公开一种用于在燃料进入燃料输送部件(例如，喷射器、化油器和节气门)之前借助于热电单元的冷侧来冷却燃料的装置。过量的冷却能量足以冷却燃料输送部件，以便当燃料已经被冷却时供应冷却缓冲并防止再吸收热。热电单元的热侧由第二冷却液体系统冷却，其不同于用于发动机汽缸体的主冷却液体系统并与其隔开。过量燃料被引导通过燃料旁通压力调节器到达燃料旁通管路，且过量燃料成为冷却液体，之后返回到燃料箱。
[0008]US 2008/0196700 Al公开一种用于具有一排汽缸、燃料箱和共轨燃料喷射系统的柴油发动机的燃料冷却系统。该系统包括也被提供用于将燃料从燃料箱输送至汽缸的燃料分配器回路、回收未喷射燃料的燃料回收回路、用于记录燃料温度的温度传感器、用于冷却燃料的燃料冷却剂热交换系统、冷却剂容器、电动冷却剂栗和热交换输送器。此外，提供用于控制电动冷却剂栗操作的机构和空气冷却剂热交换系统，该系统连接到用于冷却燃料的燃料冷却剂热交换系统。为了冷却冷却剂，空气冷却剂热交换系统暴露于车辆冲压空气。此夕卜，提供热交换分配器和风扇以及用于控制风扇的机构。
[0009]US 2010/0084489 Al公开一种用于燃料喷射装置的控制布置。泄漏路径将源自入口的泄漏燃料导管输送至燃料排出连接部。控制布置包括单独的箱，其供应入口并且包括连接到多个喷射气门的冷却剂连接部并且从多个喷射气门的燃料排出连接部收集燃料。
[0010]US 8，056，537 B2公开一种内燃发动机，如，具有直接燃料喷射的柴油发动机。根据US 8，056，537 B2的喷射气门包括第一入口和第二入口以及用于气门致动的致动器组件。更进一步地，提供用于冷却致动器组件的冷却系统，其连接到燃料系统。冷却系统被设计为经由致动器组件的热交换表面输送冷却液体以交换热能。
[0011]DE 11 2004 000 701 T5(US 7,021,558 B2)公开一种用于将加压燃料喷射到内燃发动机燃烧室中的喷射气门。喷嘴气门元件具有纵向通道，其具有用于排出冷却液体流的外端和用于接收冷却液体流的内端。更进一步地，喷嘴气门元件具有横向通道，其位于挨着纵向通道的内端并且在纵向通道和喷嘴孔之间横向延伸。当运转时，一定质量的冷却剂流入喷嘴孔中，通过横向通道进入纵向通道并且沿着纵向通道以冷却喷嘴气门元件。
[0012]还已知双燃料车辆，其中，两种不同燃料被供给到内燃发动机，内燃发动机以一种燃料运行一段时间且以另一种燃料运行一段时间。一方面，这可以是常规汽油燃料或柴油燃料。另一方面，这可以是气态燃料。因此，如果气体箱空了且不可能到达加油站，则车辆能够以常规燃料运行。与只由气态燃料供应动力的车辆相比，该车辆的范围因此而扩大了。常规燃料被方便地直接喷射到燃烧室中，同时气态燃料被引入进气通道中。在这方面，在柔性燃料设计或也在双燃料设计的机动车辆中或在具有以至内燃发动机的进气道燃料喷射和直接燃料喷射二者操作的内燃发动机的机动车辆中，通过喷射气门的常规燃料流不总是接着发生，使得没有燃料流动对喷射气门施加冷却效果。由于用于常规燃料的直接喷射的喷射气门由于内燃发动机以气体燃料(即，例如，CNG、LNG、甲醇、乙醇、天然气)操作而导致不可操作，所以没有燃料流通过它。如果未冷却喷射气门，则不仅其尖端处且在密封上的温度也会超过限制，从而导致操作故障。此外，还会有燃料存在于喷射气门中，其暴露于较大的热负荷。因此，滞留的燃料会升温且在热效应下会破裂和/或蒸发(即，挥发)，这自然地取决于普遍的压力比和温度条件。
【发明内容】
[0013]本文
【发明人】已经认识到上述问题并且认定一种方法，通过该方法上面描述的问题可至少部分被解决。本公开的目标是提供用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门，其包括提供改善的冷却效果的冷却装置。
[0014]在一个示例中，上述问题通过一种用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门至少部分解决，该喷射气门包括:用于冷却喷射气门的冷却装置，其中，冷却装置是热虹吸冷却装置，其包括容器体积(reservoir volume)和具有至容器体积的导热连接的冷却装置的冷却元件。用于将常规燃料直接喷射到燃烧室的喷射气门包括热虹吸冷却装置。
[0015]热虹吸冷却装置是不需要栗的闭合冷却系统。仅在重力作用下产生冷却介质的循环，在此情况下是燃料，即液体燃料，如，柴油燃料或汽油。较暖介质的较低比密度使其轻于较冷介质，使得较暖介质上升到顶部且较冷介质沉到底部。由于内燃发动机正以气体模式操作，所以在不可操作的喷射气门中的冷却介质(即，汽油或柴油燃料)更暖，并且因此变轻。因此，其上升到喷射气门的顶部。这里，冷却介质被冷却，并且因此变重。其朝向喷射气门的尖端下沉并且整个过程重复。热虹吸冷却装置的优点是没有栗的一种简单构造。更进一步地，即使没有冷却剂进入(没有燃料进入)，冷却介质的重力循环也能够接着发生，并且引起冷却。因此，可能甚至冷却不操作的喷射气门，即，未运行的喷射气门，并且因此没有冷却燃料通过它流动。
[0016]根据本公开，热虹吸冷却装置包括容器体积。在喷射气门中的第一管路连接到燃料供应。较暖的燃料能够在容器体积中上升，同时冷却的燃料能够再次下沉。如果容器体积(也可称为环形管路)的横截面适于允许同时上升和下降，则这是现实可行的。
[0017]第一管路和容器体积被彼此同心布置。这种布置提供特别好的热耦合，尤其对于以喷射气门的紧凑设计形式的容器体积。其同样改善冷却装置的冷却效果。容器体积具有到第一管路的运载介质的连接。如果在喷射气门的尖端区域中第一管路连接到容器体积，则其是有利的。另外，可包括附加的燃料管路以增强(由于热虹吸效应导致的)燃料从喷射气门的下部向上到气门的上部的流动，其中，容器体积位于上部中。容器体积适当地包围第一管路，类似于夹套。
[0018]还可能在外部冷却容器体积，针对该目的，可以使用例如内燃发动机的冷却剂。容器体积有利地外围地布置在喷射气门中，其中，其外壁靠近主体的外圆周。因此，容器体积还能向外消散热能，其改善了燃料冷却并且因此有助于冷却装置的冷却效果。
[0019]在一个示例中，喷射气门包括至少一个冷却元件，其具有至热虹吸冷却装置的导热连接，该热虹吸冷却装置为容器体积。这再次改善燃料冷却并且同样有助于冷却装置的冷却效果。在另一个示例中，冷却元件可包括翼片，其围绕喷射气门(围绕其主体的圆周)布置在外部。翼片增加喷射气门的有效表面，使得冷却容器体积中的热燃料的冷却效果被进一步改善。
[0020]在又一个示例中，喷射气门的上部区域可被冷却剂主动冷却。为此，来自燃料箱的燃料可作为冷却剂被供应。特别地，将可以将冷却剂从内燃发动机带出，使得上部区域可能以及容器体积和/或还有翼片和/或喷射气门的外部区域一起被冷却剂冷却。
[0021]虽然根据本公开的发展用于将不可操作的喷射气门中的燃料冷却至一定程度，但是根据本公开的发展表现为冷却滞留在喷射气门中的燃料的有成本效益的手段，该冷却足以防止被滞留燃料的临界值。该装置还可明显地在喷射气门可操作时运行。尤其在该情况下，g卩，自第一管路至容器体积的连接还有时(即，处于不可操作状态和处于可操作状态二者)被维持。因此，具有根据本公开布置的喷射气门还能够在可操作状态下被冷却。这对于燃料消耗和内燃发动机性能具有积极效果。
[0022]本公开在双燃料车辆中尤其有利，其中，两种不同燃料被供给到内燃发动机，内燃发动机以一种燃料运行一段时间且以另一种燃料运行一段时间。一方面，这可以是常规汽油燃料或柴油燃料。另一方面，这可以是气态燃料。因此，如果气体箱空了且不可能到达加油站，则车辆能够以常规燃料运行。与只由气态燃料供应动力的车辆相比，车辆范围因此而扩大了。常规燃料被方便地直接喷射到燃烧室中，同时气态燃料被弓I入进气通道中。在这方面，在柔性燃料设计或同样是双燃料设计的机动车辆中或在具有以到内燃发动机的进气通道燃料喷射和直接燃料喷射二者操作的内燃发动机的机动车辆中，通过喷射气门的常规燃料流不总是接着发生，在该情况下，没有燃料流动对喷射气门施加冷却效果。由于用于常规燃料的直接喷射的喷射气门由于内燃发动机以气体燃料(即，例如，CNG、LNG、甲醇、乙醇、天然气)操作而导致不可操作，所以没有燃料流通过它。然而，在本公开的情况下，不可操作的喷射气门(即，燃料被滞留在其中)被充分冷却。
[0023]其可以指出在以下说明书中单独引用的特征和措施可以以任意技术上适当的方式彼此结合并且可提出系统的进一步发展。本说明书特别地结合附图附加地表征并且指定本公开。
【附图说明】
[0024]图1示意性示出内燃发动机的汽缸的示例实施例。
[0025]图2示出可以与图1的发动机使用的喷射气门的示例实施例的截面图。
[0026]图3不出图1的喷射气门的一部分的详细图不。
【具体实施方式】
[0027]图1示出内燃发动机100的汽缸或燃烧室的示例。发动机100可通过包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入至少部分地控制。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机100的汽缸(本文也是“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在其中。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达(未示出)可经由飞轮联接到曲轴140，以启用发动机100的起动操作。
[0028]汽缸14能够经由一系列进气空气通道142、144、146接收进气空气。除汽缸14之外，进气空气通道146还能够与发动机100的其他汽缸连通。在一些示例中，一个或多个进气通道可包括升压装置，如，涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机100，涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可由排气涡轮176经由轴180至少部分供应动力，其中，升压装置配置为涡轮增压器。然而，在另一些示例中，如发动机100配备有机械增压器的示例中，排气涡轮176可被选择性省略，其中压缩机174可由来自马达或发动机的机械输入供应动力。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气通道设置，以改变提供到发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节气门162可布置在压缩机174下游，如图1中所示，或可替代地，可设置在压缩机174上游。
[0029]除汽缸14之外，排气通道148还能够从发动机100的其他汽缸接收排气。所示的排气传感器128耦合到排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从用于提供排气空气/燃料比指示的任何合适的传感器中选出，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEG0(加热型EGO)、N0x、HC或CO传感器。排放控制装置178可以为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
[0030]发动机100的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸14包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，发动机100的每个汽缸(包括汽缸14)可包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0031]进气门150可经由致动器152由控制器12控制。类似地，排气门156可经由致动器154由控制器12控制。在一些情况期间，控制器12可改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可由相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动类型或凸轮致动类型或其组合。进气门正时和排气门正时可被同时控制，或可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时的任意可能。每个凸轮致动系统可包括一个或更多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个以改变气门操作。例如，汽缸14可以可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在另一些示例中，进气门和排气门可由共用气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统控制。
[0032]汽缸14能够具有一定压缩比，其是当活塞138处于下止点时与处于上止点时的体积比。在一个示例中，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。例如，当使用高辛烷值燃料或具有更高汽化潜热的燃料时，这种情况会出现。如果采用直接喷射，则因其对发动机爆震的影响，也可增加压缩比。
[0033]在一些示例中，发动机100的每个汽缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。在选择的运行模式下，响应来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够通过火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可被省略，如当发动机100可通过自动点火或燃料喷射发起燃烧(如柴油发动机的情况)时。
[0034]在一些示例中，发动机100的每个汽缸可以配置有一个或更多个喷射器以向汽缸供送燃料。作为非限制性示例，所示汽缸14包括两个燃料喷射器(还已知为喷射气门或喷射喷嘴)166和170。燃料喷射器166和170可以经配置供送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可包括一个或多个燃料箱、燃料栗和燃料轨。所示的燃料喷射器166直接联接至汽缸14以与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1脉冲宽度成比例地直接向其内喷射燃料。用这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸14内提供燃料的所谓的直接喷射(DI)。尽管图1示出了喷射器166定位于汽缸14的一侧，不过它可以替代性地位于活塞的顶部，比如火花塞192的位置附近。由于一些醇基燃料具有较低的挥发性，所以当采用醇基燃料运行发动机时，该位置可以改善混合和燃烧。替代性地，喷射器可以位于顶部且接近进气门以改善混合。燃料可经由高压燃料栗和燃料轨将来自燃料系统8的燃料箱的燃料供送至燃料喷射器166。进一步地，燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。
[0035]所示燃料喷射器170被设置在进气通道146内而非汽缸14内、处于在向汽缸14上游的进气道提供燃料的所谓的进气道喷射(PFI)的构造。燃料喷射器170可以与通过电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意，单个驱动器168或171可以被用于两个燃料喷射系统，或可以使用多个驱动器，例如，针对燃料喷射器166使用驱动器168，并且针对燃料喷射器170使用驱动器171，如图所示。
[0036]在替代性示例中，燃料喷射器166和170中的每个可配置为直接燃料喷射器以将燃料直接喷射到汽缸14中。在又一个示例中，燃料喷射器166和170中的每个可配置为进气道燃料喷射器以将燃料喷射到进气门150的上游。在又一些示例中，汽缸14可仅包括单个燃料喷射器，其配置为从燃料系统接收相对量变化的不同燃料以作为燃料混合物，并且进一步配置为将此燃料混合物或者直接喷射到汽缸中以作为直接燃料喷射器或者喷射到进气门上游以作为进气道燃料喷射器。因此，应当认识到，本文所描述的燃料系统不应当受通过示例在本文描述的具体燃料喷射器配置的限制。
[0037]在汽缸的单个循环期间，燃料可通过两种喷射器被递送至汽缸。例如，每个喷射器可递送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，从每个喷射器递送的燃料的相对量和/或分配可随工况(如，发动机负荷、爆震以及排气温度)而变化，如本文下面描述的。在打开进气门事件、关闭进气门事件(如，基本在进气冲程之前)以及在打开和关闭进气门操作二者期间，可递送进气道喷射的燃料。类似地，例如，在进气冲程期间以及部分地在之前的排气冲程期间、在进气冲程期间并且部分地在压缩冲程期间，可递送直接喷射的燃料。因此，即使对于单次燃烧事件，喷射的燃料可以在不同正时从进气道喷射器和直接喷射器被喷射。更进一步地，对于单次燃烧事件，每个周期可执行递送的燃料的多次喷射。在压缩冲程、进气冲程或其任意组合期间，可执行多次喷射。
[0038]燃料喷射器166和170可以具有不同的特征。这些特征包括尺寸差异，例如，一个喷射器可以比另外一个喷射器具有更大的喷射孔。其他不同包括但不限于不同的喷射角、不同的工作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷射特征、不同的位置等。此外，根据喷射器166和170之间的喷射燃料的分配比不同，可实现不同效果。参考图2和图3讨论燃料喷射器(喷射器166和170)的不同组件的细节。
[0039]燃料系统8中的燃料箱可保存不同燃料类型的燃料，如具有不同燃料品质和不同燃料成分的燃料。这些不同可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的热蒸发、不同的燃料混合和/或其组合等。具有不同热蒸发的燃料的一个示例可包括作为具有较低热蒸发的第一燃料类型的汽油和作为具有较高热蒸发的第二燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用作为第一燃料类型的汽油和包含燃料混合物的作为第二燃料类型的醇类，如，E85(其为大约85%的乙醇和15%的汽油)或M85(其为大约85%的甲醇和15%的汽油)。其他可能物质包括水、甲醇、水和醇类的混合物、水和甲醇的混合物、醇类的混合物等。
[0040]在又一个示例中，两种燃料可为具有变化醇成分的醇混合物，其中，第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇混合物，如，ElO(其为近似10%的乙醇)，而第二燃料类型可以是具有较高醇浓度的汽油醇混合物，如，E85(其为近似85%的乙醇)。此外，第一燃料和第二燃料还可在燃料品质方面是不同的，如，温度、粘性、辛烷值等的差异。此外，一个或两个燃料箱的燃料特征可频繁变化，例如，由于燃料箱再填充的日常变化导致的。
[0041]控制器12作为微型计算机显示在图1中，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(1/0)108、在本具体示例中作为用于存储可执行指令的非暂时性只读存储器芯片(ROM)IlO显示的、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAMH14和数据总线。控制器12还可以从联接至发动机100的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，还包括来自空气质量流量传感器122的引入空气质量流量(MAF)的测量值;来自联接至冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自联接至曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);和来自传感器124的歧管绝对压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由信号PIP通过控制器12生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管内的真空或压力的指示。控制器12从图1的各种传感器接收信号并基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用图1的各种致动器来调节发动机操作。
[0042]如上所述，图1示出了多缸发动机的仅一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似包括其自身的一组进气/排气门、(一个或更多个)燃料喷射器、火花塞等。应理解，发动机100可以包括任何合适数量的汽缸，包括2、3、4、5、6、8、10、12或更多汽缸。此外，这些汽缸中的每一个能够包括图1所述以及所示的关于汽缸14的各种组件中的一些或全部。
[0043]图2示出喷射气门200的示例实施例的截面图，如在内燃发动机中使用的。这种喷射气门可用于直接喷射和进气道喷射二者。在一个示例中，喷射气门200是如图1所示的燃料喷射器166。在另一个示例中，喷射气门200是如图1所示的燃料喷射器170。喷射气门可以包括上部210和下部240。在操作期间，经由喷射气门喷射的燃料可从顶部进入气门的上部210，如实线箭头202所示。通道213可构成燃料管路(也称作第一管路)以用于燃料穿过喷射气门200的上部210。在喷射气门200的操作期间，燃料通过燃料管路213的流动可足以冷却喷射气门200，而不需要任何附加冷却机构。密封装置211可被放置于喷射气门200的顶端处。围绕燃料通道213的过滤器212可经设置以移除可能存在于燃料中的任何杂质。
[0044]在燃料通道213的两侧上，可设置两个容器体积215和217。装在相应的容器体积215和217中的燃料尤其在失活期间可用于冷却喷射气门。在气门的这种失活期间，气门的温度可增加，从而导致对喷射气门组件(如，尖端237)的潜在损害。此外，捕集在气门中的暴露于高温的燃料会膨胀并且导致对气门组件的进一步损害。由于热虹吸效应，循环通过容器体积215和217的燃料可提供对气门的冷却效果。由于热虹吸效应，热燃料可上升到相应的容器体积的顶部并且在热消散到周围之后由于重力作用可再次下降通过相同的体积。通过使用该技术，不需要任意附加组件(栗)来获得冷却效果。为了增加喷射气门200的顶部部分200的表面积，在喷射气门200的两个侧壁上可包括多个翼片214。增加的表面积增加了从循环燃料散热的可能性。
[0045]为了促进燃料从喷射气门的下部上升到气门的上部的循环，可包括附加燃料管路222。管路222可在喷射器外壳内或在外壳外面，如图所示。虚线箭头223示出由于热虹吸效果燃料流通过燃料管路222的方向。燃料管路222可流体耦合到容器体积215和217。燃料管路可平行于入口和出口之间的喷射器中的其他通道。管路222可以(以朝向喷射器喷射尖端的方向)在翼片214下方在两端处耦合。另外，容器体积215和217的宽度可被增加以获得增加的冷却效果(由于用于燃料循环和散热的表面积增加)。例如，容器体积215和217的宽度可均宽于在这些体积下方(即，朝向喷射器尖端)的任何液体通道，以便使热虹吸效果能提供足够的冷却，而不必要比所需更多地增加喷射器内的体积。涉及通过热虹吸效果的容器体积215和217的冷却功能的细节参考图3讨论。
[0046]喷射气门200可进一步包括组件，包括调节套筒220、一对弹簧224和230、电枢228和止动环226 ο气门的下部240可包括针形阀232和球形阀236。在燃料喷射期间，球形阀236可(由于针形阀232的移动)先向上移动以促进燃料在燃料袋238中的积聚，并且然后球形阀236可向下推动燃料袋238以经由气门的尖端237喷射燃料，其中，尖端可包括孔。为了与发动机控制器通信，喷射气门200可进一步包括接触销218，其用于与接触塞(未示出)产生电气接触。
[0047]图3示出用于机动车辆(如，汽车)的内燃发动机的喷射气门I。在一个示例中，喷射气门I可以是如图2中所示的喷射气门200。在另一个示例中，喷射气门I可以是如图1中所示的喷射气门166。在又一个不例中，喷射气门200可以是如图1中所不的喷射气门170。
[0048]喷射气门I包括主体2，其从喷射气门I的上部区域3延伸到喷射气门I的下部区域(尖端)4。喷射气门I的下部区域(尖端)4可以是如图1中所示的下部140。下部区域4的部件之前在图2中讨论过，在图3中不再介绍。喷射气门I包括冷却装置，其是热虹吸冷却装置5。
[0049]冷却元件6在外部被布置在主体2上。在此示例实施例中，冷却元件6被设计为冷却翼片7。在内部，主体包括第一管路(S卩，内部管路8)和包围内部管路8的容器体积9(如，图2中的容器体积215和217)。燃料被供给或递送通过内部管路8到喷射气门I的尖端。如果喷射气门I可操作，则其可以通过燃料经由内部管路8流向尖端4的流动被充分冷却。容器体积9包围第一管路8(内部管路)，类似于夹套。
[0050]所见的容器体积9能够被布置地非常靠近主体2的外圆周。对于容器体积9，其外壁还可以构成主体2的外圆周的至少部分。因此，容器体积9能经由其外壁与环境直接接触。
[0051]如果喷射气门不可操作，则没有燃料流动通过内部管路8。在内燃发动机仍运行的这种情况下，通过使用另一种燃料，要求未激活的喷射气门被冷却。
[0052]如果喷射气门I未激活(S卩，不可操作)，则滞留在容器体积9中的燃料被来自内燃发动机的操作的热效应加热，并且从喷射气门I的尖端4朝向上部区域3(顶部区域)上升。滞留在容器体积中的燃料冷却并且再次朝向尖端4下沉。存在于容器体积9中的加热后的燃料向外朝向主体2耗散掉一些其吸收的热，从而产生某种冷却效果，冷却后的燃料被引导朝向喷射气门I的尖端。因此，在没有任何脉动(没有栗)的情况下，形成冷却剂回路。这里，冷却剂是常规类型的燃料，即，柴油燃料或汽油。
[0053]容器体积9可在其体积方面是可调节的，并且在其外表面方面是可调节的，使得能够实现对存在于容器体积9中的燃料的适当的冷却效果。可包括附加燃料管路(如，在图2中的燃料管路222)以增强燃料由于热虹吸效果导致的从喷射气门的下部上升到气门的上部的流动。燃料管路(图3中未示出)可流体连接至容器体积9。容器体积9是热虹吸冷却装置5的一体部分。实施作为冷却翼片7的冷却元件6布置在主体2的圆周表面上，其增加有效表面。因此，冷却效果被进一步提尚。
[0054]另外，主体2的外表面可以被冷却，甚至可能通过来自操作内燃发动机的冷却剂被外部冷却。因此，能够进一步改善冷却效果。容器体积9还可明显在外部被冷却，即，可能借助于内燃发动机的冷却剂，例如，为了进一步改善冷却效果。在图3中还可见到密封装置10，其布置在上部区域3上，并且第一管路8延伸穿过密封装置10。第一管路8连接到燃料供应，当喷射气门I可操作时，该燃料供应将燃料递送至喷射气门I。
[0055]在一个示例中，一种用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门，包括用于冷却所述喷射气门的冷却装置，其中，所述冷却装置是热虹吸冷却装置，其包括容器体积和具有至所述容器体积的导热连接的所述冷却装置的冷却元件。在前述示例中，附加地或可选地，所述热虹吸冷却装置包括第一管路和所述容器体积。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述第一管路和所述容器体积彼此同心布置。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述容器体积具有至第一管路的运载介质的连接。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述冷却元件被设计为翼片，所述翼片布置在所述喷射气门的主体上。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述容器体积靠近所述喷射气门的所述主体的外圆周被布置在所述喷射气门的内部。任意或所有前述示例进一步包括，附加地或可选地，连接所述喷射气门的下部至所述喷射气门的上部的燃料管路，其中，所述燃料管路由于热虹吸效果增强了燃料从所述喷射气门的所述下部到所述喷射气门的所述上部的流动。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述燃料管路流体耦合到所述容器体积。在任意或所有前述示例中，附加地或可选地，所述燃料管路平行于所述容器体积。
[0056]在另一个示例中，一种用于冷却发动机的喷射气门的方法，包括:在汽缸停用期间，经由与容器体积平行的附加燃料管路使燃料从喷射气门的下部流到喷射气门的上部；经由位于所述附加管路上方的所述喷射气门的主体上的冷却元件耗散来自所述燃料的热，从而冷却所述喷射气门；并且通过热虹吸效果使所述燃料循环通过所述容器体积。在前述示例中，附加地或可选择地，所述冷却元件包括在所述喷射气门的所述主体上具有表面积的翼片。在任意或所有前述示例中，附加地或可选择地，所述喷射器直接耦合在停用的汽缸中。在任意或所有前述示例中，附加地或可选择地，所述热虹吸效果包括热燃料从所述喷射气门的所述下部上升至所述喷射气门的所述上部、将来自所述热燃料的热耗散到周围材料以及由于重力导致的冷却后的燃料从所述喷射气门的所述上部下降至所述喷射气门的所述下部。
[0057]在又一个示例中，一种喷射气门系统，包括:所述喷射气门的上部;所述喷射气门的下部;在所述喷射气门的所述上部内与容器体积平行的、连接所述喷射气门的所述上部和所述喷射气门的所述下部的燃料管路;所述喷射气门的所述上部内的第一管路;在所述喷射气门的所述上部的外壁上的翼片;其中，包绕(enclosing)所述第一管路的所述容器体积通过热虹吸效果冷却所述喷射气门。在前述示例中，附加地或可选择地，所述热虹吸效果包括热燃料上升通过所述容器体积、热通过所述翼片耗散以及然后在重力影响下燃料下降通过所述容器体积。在任意或所有前述示例中，附加地或可选择地，所述喷射气门直接耦合在汽缸中，所述汽缸耦合在发动机中，所述发动机具有进气道喷射器，所述进气道喷射器被耦合以将燃料喷射到所述汽缸的进气道。在任意或所有前述示例中，附加地或可选择地，所述喷射气门直接耦合在汽缸中，所述汽缸耦合在发动机中，所述发动机具有直接喷射器，所述直接喷射器被耦合以将燃料直接喷射到所述汽缸中。在任意或所有前述示例中，附加地或可选择地，所述进气道喷射器和所述直接喷射器中的至少一个能够被选择性停用。
[0058]这样，通过喷射气门的上部中包括容器体积，气门可通过热虹吸效果被有效冷却。气门的增加的表面积可有助于来自热燃料的热耗散，其中由于热虹吸效果，热燃料上升穿过容器体积。特别是在失活时间期间利用热虹吸效果冷却喷射气门的技术效果是，通过利用这种物理现象，不需要外部组件(如，栗)或外部冷却剂冷却喷射气门，从而导致组件和成本下降。
[0059]图1至图3示出具有各种部件的相对放置的示例配置。如果示出彼此直接接触或直接耦合，则至少在一个示例中，这样的元件可被分别称为直接接触或直接耦合。类似地，至少在一个示例中，所示彼此邻接或邻近的元件可分别彼此邻接或邻近。例如，彼此共面接触布局的部件可称为共面接触。如另一个示例，至少在一个示例中，彼此隔开放置的且其间仅有空间而无其他部件的元件可被这样描述。如又一个示例，示为在另一个上方/下方、在彼此的相反侧处或在另一个的右面/左面的元件相对于彼此而言可被这样描述。进一步地，如图所示，至少在一个示例中，最顶端的元件或元件点可被称为部件的“顶部”，而最底端的元件或元件点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的纵轴线并且用来描述如图的元件相对彼此的放置。因此，在一个示例中，示为在其他元件之上的元件竖直放置在所述其他元件的上方。如又一个示例，在附图内描述的元件的形状可称为所具有的那些形状(诸如，如圆形、直的、平面的、弯曲的、圆的、有角度的等)。进一步地，至少在一个示例中，示为彼此交叉的元件可称为交叉元件或彼此交叉。更进一步地，在一个示例中，示为在另一个元件内或示为在另一个元件外部的元件可称为这种。
[0060]应理解，本发明所述的配置和程序是示例性的并且由于可能具有各种变形，因此这些特定实施例不可被视为是一种限制。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本发明的主题包括各种系统和配置以及本发明所述的其他特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0061]所附权利要求具体指出某些新颖的且非显而易见的组合和子组合。这些权利要求提到“一个”元件或“第一”元件或其等同物。该权利要求应理解为包括一个或更多个这样的元件，既不要求也不排除两个或更多这样的元件。本发明的特征、功能、元件和/或属性的组合和子组合可以通过在本申请或相关申请中的本发明权利要求的修正或新权利要求的提出被声明。无论在范围上是比原权利要求更广、更窄、相同或不同，这样的权利要求均将被视为被包括在本发明的主题内。
【主权项】
1.一种用于机动车辆的内燃发动机的喷射气门，包括用于冷却所述喷射气门的冷却装置，其中， 所述冷却装置是热虹吸冷却装置，其包括容器体积和具有至所述容器体积的导热连接的所述冷却装置的冷却元件。2.根据权利要求1所述的喷射气门，其中，所述热虹吸冷却装置包括第一管路和所述容器体积。3.根据权利要求2所述的喷射气门，其中，所述第一管路和所述容器体积彼此同心布置。4.根据权利要求1所述的喷射气门，其中，所述容器体积具有至第一管路的运载介质的连接。5.根据权利要求1所述的喷射气门，其中，所述冷却元件被设计为翼片，所述翼片被布置在所述喷射气门的主体上。6.根据权利要求5所述的喷射气门，其中，所述容器体积靠近所述喷射气门的所述主体的外圆周被布置在所述喷射气门的内部。7.根据权利要求1所述的喷射气门，进一步包括将所述喷射气门的下部连接至所述喷射气门的上部的燃料管路，其中，所述燃料管路由于热虹吸效果增强燃料从所述喷射气门的所述下部到所述喷射气门的所述上部的流动。8.根据权利要求7所述的喷射气门，其中，所述燃料管路流体耦合到所述容器体积。9.根据权利要求7所述的喷射气门，其中，所述燃料管路平行于所述容器体积。10.—种用于冷却发动机的喷射气门的方法，包括: 在汽缸停用期间，经由与容器体积平行的附加燃料管路使燃料从喷射气门的下部流到喷射气门的上部； 经由位于所述附加管路上方的所述喷射气门的主体上的冷却元件从所述燃料耗散热，冷却所述喷射气门；并且 经由热虹吸效果使所述燃料循环通过所述容器体积。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述冷却元件包括在所述喷射气门的所述主体上的具有表面积的翼片。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述喷射气门直接耦合在停用的汽缸中。13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述热虹吸效果包括热燃料从所述喷射气门的所述下部至所述喷射气门的所述上部的上升、热从所述热燃料向周围材料的耗散以及由于重力导致的冷却后的燃料从所述喷射气门的所述上部至所述喷射气门的所述下部的下降。14.一种喷射气门系统，包括: 所述喷射气门的上部； 所述喷射气门的下部； 在所述喷射气门的所述上部内与容器体积平行的、连接所述喷射气门的所述上部和所述喷射气门的所述下部的燃料管路； 所述喷射气门的所述上部内的第一管路； 在所述喷射气门的所述上部的外壁上的翼片;其中 包绕所述第一管路的所述容器体积通过热虹吸效果冷却所述喷射气门。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述热虹吸效果包括热燃料通过所述容器体积的上升、热通过所述翼片的耗散以及然后在重力影响下燃料通过所述容器体积的下降。16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述喷射气门直接耦合在汽缸中，所述汽缸耦合在发动机中，具有进气道喷射器，所述进气道喷射器被耦合以将燃料喷射到所述汽缸的进气道。17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述喷射气门直接耦合在汽缸中，所述汽缸耦合在发动机中，具有直接喷射器，所述直接喷射器被耦合以将燃料直接喷射到所述汽缸中。18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述进气道喷射器和所述直接喷射器中的至少一个能够被选择性停用。
【文档编号】F02M53/04GK106014732SQ201610181229
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】O·贝克迈尔, S·奎林, J·梅林
【申请人】福特环球技术公司