專利名稱：主動熱屏蔽件和分流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主動熱屏蔽件和熱能的分流器。
背景技術(shù)：
熱屏蔽件通常被設(shè)計為防止物質(zhì)通過耗散、反射或吸收熱而從外部源吸收過量的熱能或熱量。機動車輛通常使用熱屏蔽件來管理熱狀況，因為內(nèi)燃發(fā)動機發(fā)出大量的熱。在多數(shù)發(fā)動機上，熱屏蔽件被用于保護(hù)各個部件和車體免于熱破壞。附加地，熱屏蔽件可通過在關(guān)鍵位置降低發(fā)動機罩下的溫度以降低進(jìn)氣的溫度來提供性能優(yōu)點。自動熱屏蔽件可由鋼或鋁的剛性板形成，或可由柔性鋁板形成，其通過屏蔽件的裝配者而被手動彎曲以順應(yīng)目標(biāo)環(huán)境。在熱敏感部件位于緊鄰極熱源的情況下，管理熱能來防止目標(biāo)部件的有害熱吸收變得更具挑戰(zhàn)。在這種情況下，不能有效地屏蔽敏感部件可導(dǎo)致部件的故障和其中部件提供關(guān)鍵功能的系統(tǒng)的失靈。用于這種應(yīng)用的熱屏蔽件的設(shè)計和選擇可由此證明對于目標(biāo)系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)用戶的滿意度是關(guān)鍵的。

發(fā)明內(nèi)容
熱屏蔽件分流器包括第一層和第二層。第一和第二層中的每個都由耐受熱能的材料形成，且每個的特征在于具有寬度和高度的表面。屏蔽分流器還包括由基本上不傳導(dǎo)熱能的材料形成的第三層。第三層的特征在于第三寬度和第三高度，且該第三層被布置在第一層和第二層之間以限定沿第一高度和第二高度中的至少一個延伸的至少一個通道。該至少一個通道被配置為當(dāng)屏蔽分離器被暴露于熱源時沿相應(yīng)第一和第二高度分流熱能和將該熱能從屏蔽分離器排出。第一寬度可基本上等于第二寬度，第一高度可基本上等于第二高度。因此，第一和第二層可沿第一和第二高度至少部分地重疊第三層，且可沿第一和第二寬度至少部分地重疊第三層，且不限制第一和第二層中的通道。附加地，第一和第二層可被連接，從而第三層被第一和第二層保持。第一和第二層的連接可通過卷邊過程完成。第一層可限定沿整個第一高度的槽道，第二層可限定沿整個第二高度的槽道。在這種情況下，至少一個通道可包括多個通道，從而該多個通道中的至少一些由第一層中的槽道和第二層中的槽道限定。附加地，第三層可限定沿整個第三高度延伸的槽道，從而至少一個通道由第三層中的槽道限定。第一層和第二層中的每個都可由鋼或鋁形成，而第三層可由陶瓷形成。第一層中的通道可被基本上平行于第二層中的通道地形成。還披露了具有排氣歧管的內(nèi)燃發(fā)動機，其使用熱屏蔽分流器把排氣歧管發(fā)出的熱能分流離開敏感部件或區(qū)域。當(dāng)結(jié)合附圖時，從下面的用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些最佳方式和其它實施例的具體描述可容易地明白本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，以及其它特征和優(yōu)點。


圖I是內(nèi)燃發(fā)動機的透視圖，該發(fā)動機包括覆蓋排氣歧管的熱屏蔽分流器；圖2是圖I中所示的屏蔽分流器的分解透視圖；圖3是圖I和2中所示的屏蔽分流器的透視圖，其中屏蔽分流器被示出處于已裝配狀態(tài)；和圖4是圖1-3中所示的屏蔽分流器的替換實施例的分解透視圖。
具體實施例方式參考附圖，其中相同的參考標(biāo)號指示相同的部件，圖I示出了內(nèi)燃發(fā)動機10的示意性透視圖。發(fā)動機10可為壓燃或火花點火類型的。發(fā)動機10包括排氣歧管12。排氣歧管12被用于收集和傳送在發(fā)動機汽缸(未不出)空氣燃料混合物燃燒后從發(fā)動機汽缸排出的廢氣。排氣歧管12可以是單獨的部件或是與渦輪增壓器(未示出)集成的，如果該渦輪增壓器用于特定發(fā)動機的話。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，燃燒后排氣通常特征在于超過 1000攝氏度(°C)的溫度。為了在結(jié)構(gòu)上耐受該溫度，排氣歧管通常由鐵鑄造或由不銹鋼制造。由于被用于收集燃燒后排氣，排氣歧管12從該氣體吸收大量的熱能或熱量，從而排氣歧管的表面溫度可超過800°C。在發(fā)動機10的運行過程中，排氣歧管12輻射吸收的熱能至周圍環(huán)境。發(fā)動機10還包括緊鄰排氣歧管12定位的部件14。部件14可包括復(fù)雜機構(gòu)和/或各種電連機器，且不能耐受來自排氣歧管12的直接熱能輻射而不發(fā)生故障或干脆損壞。例如，部件14可為爆震傳感器，例如通常用在內(nèi)燃發(fā)動機中用于檢測汽缸內(nèi)的異常燃燒。如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到的，這種爆震傳感器通常不能耐受來自鄰近熱源(例如排氣歧管12)的直接熱能輻射。熱屏蔽分流器16被布置在排氣歧管12和部件14之間。屏蔽分流器16可被安裝至排氣歧管12、安裝至部件14、或安裝在發(fā)動機10上的某其它結(jié)構(gòu)。當(dāng)屏蔽分流器16被安裝至排氣歧管12時，屏蔽分流器16可被特別地成形以覆蓋排氣歧管12，從而屏蔽分流器的本體處于排氣歧管輻射的熱量的直接路徑中。屏蔽分流器16可通過任意適當(dāng)?shù)姆绞?，例如通過螺栓或螺釘，而被安裝至排氣歧管12、安裝至部件14、或安裝在發(fā)動機10上的某其它結(jié)構(gòu)。參考圖2，屏蔽分流器16包括由耐受熱能的材料形成的第一層18，即該類型的材料在暴露于高溫時保持其固體結(jié)構(gòu)，例如為鋁或鋼。第一層18的特征在于第一表面20具有第一寬度22、第一高度24和沿整個第一高度延伸的多個槽道26。屏蔽分流器16還包括第二層28，其由耐受熱能的材料形成，類似于第一層18。第二層28的特征在于第二表面30 具有第二寬度32、第二高度34和沿整個第二高度延伸的多個槽道36。第一和第二層18、28 的每個都可通過沖壓工藝形成。如圖2中所示，屏蔽分流器16附加地包括由一材料形成的第三層38，該材料基本上不導(dǎo)熱，例如為陶瓷。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，熱傳導(dǎo)系數(shù)k是材料的表征其導(dǎo)熱能力的屬性。熱傳導(dǎo)系數(shù)以瓦特每開爾文每米測量，即k = W/ (HlK)。熱傳導(dǎo)系數(shù)預(yù)測穿過具有特定厚度的目標(biāo)材料的單位面積的以瓦特計的能量損失量。當(dāng)熱傳導(dǎo)系數(shù)接近或小于約I. OW/ (mK)時，材料被認(rèn)為是有效絕緣體。為了比較，許多陶瓷的熱傳導(dǎo)系數(shù)是在O. 1-1. OW/(mK) 范圍內(nèi)，不銹鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)是約15W/(mK)，而碳鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)是約45W/(mK)，且鋁的熱傳導(dǎo)系數(shù)是約120-250W/(mK)。從前述例子可以明白，通常，陶瓷是比金屬基本上更有效的熱絕緣體。第三層38的特征在于厚度39，第三寬度40，和第三高度41。第三層38布置在第一層18和第二層28之間，從而在相應(yīng)第一層和第二層中的槽道26、36形成單獨的且分開的通道42和44。通道42和44被構(gòu)造為沿各第一和第二高度24、34分流由排氣歧管12散發(fā)的熱能，且通過稱為煙囪效應(yīng)的現(xiàn)象將該熱能由屏蔽分流器16排出，如下所述。如所示， 第一層18中的通道42基本上平行于第二層28中的通道44。而且，當(dāng)屏蔽分流器16被安裝在排氣歧管12上時，通道42、44被取向為相對于地面基本上是垂直的。通道42、44的這種取向允許受熱空氣從這些通道最有效地散出。煙囪效應(yīng)是空氣進(jìn)出結(jié)構(gòu)(例如建筑、煙囪、煙道和其它容器)中的受限區(qū)域的運動，且受到浮力作用的驅(qū)動。這種浮力作用通常是由于受限區(qū)域和環(huán)境之間的空氣密度的差異而發(fā)生的，該空氣密度的差異通常由溫度和/或濕度差異導(dǎo)致。這種溫度和/或濕度差異的結(jié)果是正的或負(fù)的浮力。最終，受限區(qū)域和環(huán)境之間的熱差異(以及結(jié)構(gòu)的高度) 越大，浮力越大，且由此煙園效應(yīng)越大。要使得存在煙囪效應(yīng)，必須在受限區(qū)域和環(huán)境區(qū)域之間存在由這兩個區(qū)域之間的溫度差導(dǎo)致的壓力差“ΛΡ”。這種壓力差是用于煙囪效應(yīng)的驅(qū)動力，且其可通過下面給出的公式計算。圖3的通道42和44的情況類似于特征在于高度“h”的煙道或煙囪的情況，且下面的公式可提供由該煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的流動的近似。
權(quán)利要求
1.一種熱屏蔽分流器，包括由耐受熱能的材料形成的第一層；由耐受熱能的材料形成的第二層；由基本上不傳導(dǎo)熱能的材料形成的第三層；其中第一層的特征在于具有第一寬度和第一高度的第一表面；第二層的特征在于具有第二寬度和第二高度的第二表面；和第三層的特征在于第三寬度和第三高度，且被布置在第一層和第二層之間以限定沿第一高度和第二高度中的至少一個延伸的至少一個通道，從而該至少一個通道被構(gòu)造為當(dāng)該屏蔽分流器被暴露于熱源時沿相應(yīng)第一和第二高度分流熱能且從該屏蔽分流器排出熱能。
2.如權(quán)利要求I所述的屏蔽分流器，其中第一寬度基本上等于第二寬度且第一高度基本上等于第二高度。
3.如權(quán)利要求2所述的屏蔽分流器，其中第一和第二層沿第三高度至少部分地重疊第三層，且沿第三寬度至少部分地重疊第三層，且不限制第一和第二層中的通道。
4.如權(quán)利要求3所述的屏蔽分流器，其中第一和第二層被連接為使得第三層被第一和第二保持。
5.如權(quán)利要求4所述的屏蔽分流器，其中第一和第二層通過卷邊連接。
6.如權(quán)利要求5所述的屏蔽分流器，其中第一層限定沿整個第一高度延伸的槽道；第二層限定沿整個第二高度延伸的槽道；且所述至少一個通道包括多個通道，從而該多個通道中的至少一些由第一層中的槽道和第二層中的槽道限定。
7.如權(quán)利要求5所述的屏蔽分流器，其中第三層限定沿整個第三高度延伸的槽道，從而所述至少一個通道由第三層中的槽道限定。
8.如權(quán)利要求I所述的屏蔽分流器，其中第一層和第二層中的每個都由鋼和鋁中的一種形成。
9.如權(quán)利要求I所述的屏蔽分流器，其中第三層由陶瓷形成。
10.如權(quán)利要求I所述的屏蔽分流器，其中第一層中的通道基本上平行于第二層中的通道。
全文摘要
熱屏蔽分流器包括第一層和第二層。第一和第二層中的每個都由耐受熱能的材料形成，且每個層的特征在于具有寬度和高度的表面。屏蔽分流器還包括由基本上不傳導(dǎo)熱能的材料形成的第三層。第三層的特征在于第三寬度和第三高度，且該第三層被布置在第一層和第二層之間以限定沿第一高度和第二高度中的至少一個延伸的至少一個通道。該至少一個通道被配置為當(dāng)屏蔽分離器被暴露于熱源時沿相應(yīng)第一和第二高度分流熱能和將該熱能從屏蔽分離器排出。還披露了一種使用這種屏蔽分流器的發(fā)動機組件。
文檔編號F01N13/14GK102588109SQ20121001131
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者C.E.方維爾, R.C.霍金斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司