[發明專利]內燃機內部冷卻閥

在審

• 申請號: 201880062722.6
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN111148888A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 索思騰·馬提亞斯;安東尼奧斯·沃金;費爾南多·阿里亞斯;弗洛里安·林格靈
• 申請（專利權）人: 聯邦摩高氣門機構公司
• 主分類號: F01L3/14
• 分類號: F01L3/14
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 謝清萍;冷文燕

本發明涉及一種內部冷卻閥(2)，包括具有閥頭(4)和閥桿(6)的閥體。所閥體具有至少一個腔(8)，冷卻劑(10)位于所述腔(8)中。冷卻劑是納米流體(12)，其中納米粒子(14)分散在分散介質(16)中。

技術領域

本發明涉及一種改進了冷卻性能的內部冷卻閥。本發明具體涉及一種包括閥體的內部冷卻閥，所述閥體具有閥頭和閥桿,在閥體中有至少一個腔，冷卻劑容納或裝在腔中,冷卻劑至少在工作溫度下是納米流體。由于納米流體中粒子的性質,流體的吸熱和散熱比純液體的吸熱和散熱有所提高,利用納米流體的熱導率和/或粒子的熱容以使得冷卻劑更好的適應所需的操作和設計參數。

背景技術

由于這種技術在很早以前就開始使用，在各種示例中的許多不同的內部冷卻閥已經為人所知。

內部冷卻主要用于排氣閥，因為進氣閥是由每一個進氣沖程提供的新鮮空氣和提供的混合物來冷卻的，而排氣閥則受到來自燃燒室側面的熱負荷，同時也受到流經的廢氣的熱負荷。

內冷卻排氣閥的腔的大約60％通常充滿了鈉。由于部分填充鈉,每次閥打開時，鈉可自閥頭向閥桿移動,并且每次閥關閉時鈉可自閥桿至閥頭移動,從而輸送熱能，鈉在發動機的操作溫度下是液體。在閥頭和閥桿下部，閥和冷卻劑吸收熱量，在閥桿處，閥桿被冷卻的發動機頭部引導，閥和冷卻劑釋放熱量。這種冷卻方式被稱為“晃蕩冷卻(Shaker-Kühiung′)”。排氣閥溫度最高可達900℃。通過有效的冷卻可以使溫度降低大約150℃。

正如德國專利申請DE1970267A1所描述的那樣，以前也知道用鉛填充閥的腔。

需要改進內燃機閥的冷卻，特別是排氣閥的冷卻。

發明內容

該目標是通過按照本發明的一個技術方案的特征的內部冷卻閥實現的；在本發明的其他技術方案中描述了優選實施例。

根據本發明的一個方面，提供了一種內部冷卻閥，其包括具有閥頭和閥桿的閥體，所述閥體具有至少一個腔，所述腔內裝有作為冷卻劑的納米流體。納米流體定義為在納米范圍內的小粒子在液體中的分散，也被稱為納米粒子。納米粒子的分散是存在的，但是為了簡潔起見，下面使用了“納米流體”一詞，盡管，正如它的名字所暗示的那樣，它在這里不一定涉及“微流體”。

在本發明的一個實施例中，納米流體僅在工作溫度下以納米流體的形式存在，在室溫20℃或標準條件0℃下以固態的形式存在。

在本發明的另一個示例性實施例中，納米流體包括作為分散介質的鈉、鋰、鉀、銫或鈉-鉀合金。大多數制造內部冷卻閥的經驗都是用鈉獲得的。然而，根據需要的性能，鋰、鉀、銫或其合金可以用作分散介質。同樣，使用伍德合金或其他熔點低的金屬也是可能的。在這里，也應該使用具有高導熱性和高熱容的流體。

在內部冷卻閥的另一個示例性實施例中，納米流體包括從鈦粒子、納米金剛石、碳化硅粒子、鈹粒子、氮化硼粒子和/或石墨烯粒子的組中選擇的納米粒子作為分散粒子。碳化硅粒子和納米金剛石(例如，幾納米尺寸的金剛石)與傳統的純冷卻劑(如鈉)相比非常適合用于增加納米流體的熱容。小粒子具有非常有利的表面/質量比，這使得即使是導熱性能相對較差的材料也能迅速升溫。在這個過程中,來自分散介質的熱量在粒子周圍傳導并且可以在整個表面加熱納米粒子，由于小尺寸和有利的表面/質量比，該過程在短時間內是可能實現的，即使是很差的熱導體的材料。相比之下，納米粒子如鈦是很好的熱導體，能夠顯著提高熱量從閥盤傳遞到納米流體或從納米流體傳遞到閥桿的速度。

在該內部冷卻閥的另一個實施例中，納米流體被設計為三元納米流體，這種三元納米流體包括至少兩種不同類型的納米粒子。同樣,作為良好的熱導體的納米粒子和具有高熱容的納米粒子可能在納米流體中混合,一方面以增加納米流體的熱導率,另一方面以增加納米流體的熱容。