汽缸蓋單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋單元，該汽缸蓋單元具有:殼體以及光道，在該殼體中布置有多個(gè)元件，該光道形成在該殼體中并且被分配給所述元件中的至少一個(gè)元件。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)量?jī)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋單元的元件的溫度的方法。
[0003]本發(fā)明最后涉及一種機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體包括至少一個(gè)汽缸和至少一個(gè)活塞。
【背景技術(shù)】
[0004]在汽車工程領(lǐng)域，法律規(guī)定和客戶要求造就了低消耗且特定發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷增大的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。這種增大的功率密度引起作為廢熱從燃燒室排放到冷卻系統(tǒng)和周圍環(huán)境中的熱能的增加。這種增加的熱排放還引起內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的許多部件的熱負(fù)載增加，其中尤其是諸如活塞、氣門、汽缸蓋、排氣歧管和渦輪增壓器等元件經(jīng)受增加的熱負(fù)載。
[0005]漸增的熱負(fù)載通常是借助于增加的冷卻結(jié)構(gòu)措施和通過使用更高質(zhì)量的材料來(lái)抵消以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。在本上下文中，結(jié)構(gòu)措施通常更有成本效益，而較高質(zhì)量的材料雖然更昂貴但需要的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較小。
[0006]因此，在開發(fā)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，必須考慮在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間某些元件的升溫并且尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間氣門的升溫，以便避免超過特定的溫度限。由于任何結(jié)構(gòu)的變化還可能導(dǎo)致某些部件在運(yùn)行期間的溫度變化，在開發(fā)階段，必須連續(xù)確定某些元件的溫度。
[0007]為了確定在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間某些元件的溫度，例如，像氣門的溫度，通常使用就其材料硬度的變化而允許得出關(guān)于運(yùn)行溫度的結(jié)論的某些材料。此外，熱元件也集成在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的某些元件中，以便能夠測(cè)量運(yùn)行期間的溫度分布。
[0008]這些方法的缺點(diǎn)是溫度測(cè)量范圍小、測(cè)量精度低并且用于測(cè)量溫度的技術(shù)成本高，并且在某些情況下溫度測(cè)量在實(shí)際條件下不能進(jìn)行，因此所測(cè)量的運(yùn)行溫度存在不確定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的是使得一種汽缸蓋單元可供使用，其中在實(shí)際條件下有可能實(shí)現(xiàn)元件溫度的精確測(cè)量。此外，本發(fā)明的目的是使得一種用于測(cè)量汽缸蓋單元的元件的溫度的相應(yīng)改進(jìn)方法可供使用。
[0010]就開篇提及的汽缸蓋單元而言所述目的以如下方式實(shí)現(xiàn):其中光道被分配有紅外檢測(cè)器，該紅外檢測(cè)器被設(shè)計(jì)成用于對(duì)來(lái)自所述至少一個(gè)元件的、通過光道的紅外輻射進(jìn)行檢測(cè)，以確定所述至少一個(gè)元件的溫度。
[0011]就開篇提及的方法而言所述目的以如下方式實(shí)現(xiàn):汽缸蓋單元的元件的紅外輻射通過光道被檢測(cè)到，其中光道形成在汽缸蓋單元的殼體中，基于該紅外輻射確定至少一個(gè)元件的溫度。
[0012]由于汽缸蓋單元的待測(cè)元件的紅外輻射通過光道而被紅外檢測(cè)器檢測(cè)到，所以能夠以無(wú)接觸的方式確定溫度，從而不需要對(duì)待測(cè)元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造并且能夠在實(shí)際條件下測(cè)量溫度。此外，高溫式的測(cè)量提供了高精確度水平并同時(shí)提供了大的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)能夠確定元件的溫度，其結(jié)果是有可能實(shí)現(xiàn)汽缸蓋單元的待測(cè)元件的溫度的精確確定。
[0013]因此，完全實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光道被實(shí)施成直線導(dǎo)管并且在一個(gè)軸向末端具有被分配給該至少一個(gè)元件的開口。
[0015]結(jié)果是，能夠精確檢測(cè)該至少一個(gè)元件的紅外輻射，而來(lái)自汽缸蓋單元的其他部件的紅外輻射不影響測(cè)量。
[0016]還優(yōu)選的是在光道中布置有透明的密封元件，該密封元件使紅外傳感器相對(duì)于所述至少一個(gè)元件以氣密的方式密封。
[0017]結(jié)果是，用很少的技術(shù)成本便能夠測(cè)量汽缸蓋單元的被布置在壓力波動(dòng)巨大的區(qū)域中的元件，例如像排放氣體管道中的元件。
[0018]還優(yōu)選的是為紅外檢測(cè)器分配有被設(shè)計(jì)成用于使紅外輻射聚焦的光學(xué)元件。
[0019]結(jié)果是，能夠提高測(cè)量精度，因?yàn)榧t外輻射聚焦到紅外檢測(cè)器上。
[0020]在此特別優(yōu)選的是光學(xué)元件被布置在光道中。
[0021]結(jié)果是，紅外輻射的測(cè)量和聚焦能夠在待測(cè)元件附近進(jìn)行，其結(jié)果是測(cè)量結(jié)果同時(shí)變得更精確。
[0022]還優(yōu)選的是，光道連接至汽缸蓋單元的氣體管道，以檢測(cè)該氣體管道中的至少一個(gè)元件的溫度。
[0023]結(jié)果是，能夠測(cè)量汽缸蓋單元的溫度特別關(guān)鍵的區(qū)域，該區(qū)域在不應(yīng)用本發(fā)明的情況下僅能間接地測(cè)量或以極高的成本進(jìn)行測(cè)量。
[0024]還優(yōu)選的是，所述至少一個(gè)元件是汽缸蓋單元的氣門。
[0025]結(jié)果是，能夠精確地測(cè)量汽缸蓋單元的溫度特別關(guān)鍵的可動(dòng)元件，由此實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的開發(fā)設(shè)計(jì)。
[0026]此處特別優(yōu)選的是，紅外檢測(cè)器的測(cè)量部穿過光道被以如下方式定位:對(duì)例如來(lái)自氣門的空槽部的紅外輻射進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果是，能夠測(cè)量氣門的特別關(guān)鍵的區(qū)域并且相應(yīng)地考慮通過結(jié)構(gòu)措施降低溫度。
[0027]還優(yōu)選的是紅外檢測(cè)器借助于光導(dǎo)體以光學(xué)方式連接至光道。
[0028]結(jié)果是，紅外檢測(cè)器能夠與汽缸蓋單元分開地構(gòu)造，其結(jié)果是整個(gè)測(cè)量結(jié)構(gòu)對(duì)熱負(fù)載和污垢是不敏感的。
[0029]還特別優(yōu)選的是光導(dǎo)體被至少布置在光道中。
[0030]結(jié)果是，能夠避免紅外測(cè)量受到干擾，因?yàn)楣鈱?dǎo)體被安排在待測(cè)元件附近。
[0031]還優(yōu)選的是光道被實(shí)施成直線的管件并且具有氣密的、流體密封的側(cè)表面或者說周面。
[0032]結(jié)果是，光道能夠穿過用于油和/或冷卻水的空間被布置在汽缸蓋中，其結(jié)果是甚至在汽缸蓋中的難以觸及的位置有可能實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)量。
[0033]還優(yōu)選的是光道的內(nèi)表面具有深色和/或無(wú)光的涂層，以避免光道中的光反射。
[0034]總之，根據(jù)本發(fā)明的、帶有用于紅外測(cè)量的光道的汽缸蓋單元在任何開發(fā)時(shí)間允許精確測(cè)量汽缸蓋單元的特定元件的溫度，從而有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽缸蓋的元件的熱負(fù)載的連續(xù)檢查。由于溫度測(cè)量是借助于紅外測(cè)量實(shí)施的，還能夠感測(cè)大的溫度范圍和同時(shí)高的絕對(duì)溫度，而不必提高相應(yīng)的待測(cè)元件的結(jié)構(gòu)成本。最后，由于紅外測(cè)量而能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)熱特性的接近于現(xiàn)實(shí)的檢查。
[0035]當(dāng)然，以上提到的這些特征以及仍將說明的那些特征不僅能夠以特定組合使用，而且還能夠以其他組合使用或者單獨(dú)使用而不脫離本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0036]在附圖中展示了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例并且在以下的說明中對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中:
[0037]圖1示出了具有用于測(cè)量溫度的紅外測(cè)量裝置的汽缸蓋單元的示意性圖示；
[0038]圖2示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的、具有用于紅外溫度測(cè)量的光道的汽缸蓋單元的透視剖視圖；
[0039]圖3示出了氣門循環(huán)期間汽缸蓋單元的氣門的溫度變化曲線；并且
[0040]圖4示出了從發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火運(yùn)行到發(fā)動(dòng)機(jī)拖拽工況轉(zhuǎn)變過程中汽缸蓋單元的氣門的溫度變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1是汽缸蓋單元的局部示意圖的圖示，該汽缸蓋單元總體上用10指示。該汽缸蓋單元具有將汽缸蓋單元10與外面界定開的殼體12，汽缸蓋單元10的在運(yùn)行期間相應(yīng)地升溫的多個(gè)元件被容納在該殼體12中。
[0042]汽缸蓋單元10連接至圖1中局部視圖中僅示意性展示的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14，其中發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14具有至少一個(gè)汽缸16。
[0043]汽缸蓋單元10具有周期性地打開和關(guān)閉汽缸16燃燒室的多個(gè)氣門，以便將燃燒氣體饋送至汽缸16或?qū)⑴欧艢怏w從汽缸16排出。圖1是作為汽缸16的排氣門的氣門18的示意圖，所述氣門18關(guān)閉將汽缸16連接至排氣管22的排氣口 20。
[0044]由于現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高功率密度，尤其是排氣門的熱負(fù)載非常高，其結(jié)果是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其是汽缸蓋單元開發(fā)階段期間，必須定期地測(cè)量排氣門的實(shí)際運(yùn)行溫度以便避免在終端產(chǎn)品運(yùn)行過程中熱負(fù)載過高。
[0045]在圖1中，汽缸蓋單元10還具有光道24，該光道形成在殼體12中并且具有被分配給氣門18的開口 26。光道24以光學(xué)方式連接至紅外檢測(cè)器28，以便總體上通過光道24檢測(cè)氣門18所發(fā)出的紅外福射30。紅外檢測(cè)器28連接至控制單元32，該控制單元被設(shè)計(jì)成用于