用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统。提供了用于分开地向汽缸盖和汽缸体提供液体冷却的方法和系统。在一个示例中，方法包括基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个。该方法还包括将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，以及将冷却剂自汽缸体冷却剂套排出，并且排回至所述单个泵。

【技术实现步骤摘要】
用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2013年3月1号提交的德国专利申请号102013203474.1的优先权，其全部内容被并入本文以供所有目的的参考。
技术介绍
发动机可以在汽缸盖和汽缸体中使用各种冷却剂套，以便提供冷却。然而，冷却系统可存在关于增加发动机效率和废热排放（wasteheatrejection）、改善发动机暖机、维持峰值温度控制、提供车辆加热等的竞争性目标。
技术实现思路
一种平衡这类目标的方法包括一种发动机方法，其包括：基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个，将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，以及将冷却剂自汽缸体冷却剂套排出，并且排回至单个泵。例如，发动机冷却系统可以包括被耦接至第一汽缸盖冷却剂套的进口和汽缸体冷却剂套的进口的单个泵。第一切断元件可以被设置在泵与汽缸体之间，而第二切断元件可以被设置在泵与汽缸盖之间。调节第一和第二切断元件的位置可以控制通过第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个的冷却剂的流速和/或流量百分比。例如，在发动机冷启动期间，可以开始发动机暖机阶段。在这个阶段期间，第一切断元件可以关闭，从而允许冷却剂仅流过汽缸盖的第一汽缸盖冷却剂套。该冷却剂然后流至车辆内部加热器，并且流回至泵。停止冷却剂到汽缸体的流动可以允许发动机更快地加热，由此改善发动机性能。进一步，通过使冷却剂仅流过汽缸盖并且流入车辆内部加热器，车辆的内部可以更快地加热，由此增加车辆乘客的舒适度。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍思路选择，这些思路在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由所附权利要求限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上述或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1是示出具有单个共用的冷却剂泵的内燃发动机的第一实施方式的示意图。图2A-2B是示出利用单个泵将冷却剂选择性地泵送通过汽缸盖和/或汽缸体的方法的流程图。具体实施方式以下描述涉及具有至少一个液体冷却型汽缸盖和一个液体冷却型汽缸体的内燃发动机，其中：至少一个汽缸盖配备有至少一个集成的冷却剂套，第一冷却剂套在进口侧具有用于供给冷却剂的第一供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第一排出开口，汽缸体配备有至少一个集成的冷却剂套，冷却剂套与汽缸体相关联，在进口侧具有用于供给冷却剂的第二供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第二排出开口，以及，为了形成冷却剂回路，排出开口至少与供应开口是可连接的。本专利技术还涉及一种用于控制所述类型的内燃发动机的冷却装置的方法。在下文中参照图2A-2B进一步描述用于控制冷却装置的方法。例如，上述类型的内燃发动机被用作机动车辆的驱动机。在本专利技术的背景下，“内燃发动机”的表述包括柴油发动机、奥托循环发动机以及混合动力内燃发动机（hybridinternalcombustionengines），即，能够利用混合燃烧过程运转的内燃发动机。内燃发动机的冷却装置基本上可以采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式。由于液体具有较高的热容量，与利用空气式冷却装置可能散发的热量相比，利用液体式冷却装置可能散发显著更多的热量。因此，依据现有技术的内燃发动机越来越多地配备液体式冷却装置，这是因为发动机的热负荷在不断地增加。其另一个原因是内燃发动机越来越多是机械增压的，并且基于获得尽可能紧凑包装的目的，越来越多数量的部件被集成到汽缸盖或汽缸体内，因此发动机——即，内燃发动机——的热负荷在不断增加。排气歧管被越来越多地集成到汽缸盖中，以便被合并到汽缸盖中提供的冷却装置内，并且以便歧管无需由昂贵的高热负荷材料制成。液体式冷却装置的形成需要汽缸盖配备至少一个冷却剂套，也就是说，需要提供引导冷却剂经过汽缸盖的冷却剂管道。在进口侧通过供应开口向至少一个冷却剂套供给冷却剂，该冷却剂在流过汽缸盖后，在出口侧通过排出开口流出冷却剂套。无需先将热引导至汽缸盖表面以进行散热，空气式冷却装置中的情况正是如此，而是将热释放给已经在汽缸盖内部的冷却剂。在此，通过布置在冷却剂回路中的泵输送冷却剂，以便于所述冷却剂循环。因此，通过排出开口将释放给冷却剂的热从汽缸盖的内部排出，并且例如通过热交换器和/或以一些其他方式在汽缸盖外面再次从冷却剂中提取热。如同汽缸盖，汽缸体也可以配备一个或多个冷却剂套。汽缸盖是较高热负荷部件，因为与汽缸体相比，汽缸盖配置有排气引导线路，并且集成在汽缸盖中的燃烧室壁比提供在汽缸体中的汽缸筒更长久地暴露于高温排气中。此外，汽缸盖具有比汽缸体更轻的部件质量。作为冷却剂，一般使用提供有添加剂的水-二醇混合物。相对于其他冷却剂，水具有无毒、易获取和便宜的优点，并且此外还具有非常高的热容量，基于这个原因，水适于提取和散发极大的热量，这基本上被认为是有利的。本专利技术涉及的内燃发动机是液体冷却型，并且具有至少一个液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体。为了形成冷却剂回路，排出冷却剂的出口侧的排出开口至少与用于向冷却剂套供给冷却剂的进口侧供应开口是可连接的，为此目的，可以提供一个线路或多个线路。所述线路无需是物理意义上的线路，而也可以部分地被集成到汽缸盖、汽缸体或一些其他部件内。这种线路的示例是热交换器被布置在其中以便从冷却剂中提取热的再循环线路。在此背景下，“至少是可连接的”意味着排出开口经由线路系统被永久地连接至供应开口，或可通过阀和/或切断元件的使用以目标方式相互连接。液体式冷却装置的宗旨和目的并不是在所有情况下从内燃发动机提取最大可能限度的热量。实际上，目的是根据要求控制液体式冷却装置，其除全负荷之外也允许内燃发动机的如下工作模式：其中从内燃发动机提取较少的热或尽可能少的热是更有利的。为了减少摩擦损失并因此减少内燃发动机的燃料消耗，发动机机油的快速加热，特别是在冷启动之后，可以是适宜的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速加热发动机机油确保机油粘性相应地快速降低，因此确保摩擦和摩擦损失减少——特别是供应以机油的轴承，例如曲轴的轴承。根据现有技术已知多种可通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的思路。例如，可以通过外部加热设备主动加热机油。然而，加热设备会消耗额外的燃料，这阻碍了燃料消耗减少。在其他的思路中，在运转期间受热的发动机机油被存储在绝热的容器中，并且在重启动的情况下被使用。然而，在运转期间受热的机油无法在高温下存储无限长的时间。在进一步的思路中，在暖机阶段，冷却剂运转的机油冷却器，与其本身目的相反，被用于加热机油，虽然这进而假设快速加热冷却剂。通过快速加热内燃发动机本身基本上也可以有助于快速加热发动机机油，以便减少摩擦损失，通过在暖机阶段从内燃发动机尽可能少地提取热进而有助于，即驱使，内燃发动机的快速加热。在这方面，在冷启动之后内燃发动机的暖机阶段是尽可能少的热例如无热将从内燃发动机中被提取的运转模式的示例。通过依赖温度的自控阀的使用，可以实现液体式冷却装置的控制，其中在冷启动之后的热提取减少，以便快速加热内燃发动机，依赖温度的自控阀在现有技术中通常也被称为恒温阀。所述类型的恒温阀具有受到冷却剂冲击的温度反应元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
发动机方法，其包括：基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个；将冷却剂从所述第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路；以及将冷却剂自所述汽缸体冷却剂套排出，并且排回至所述单个泵。

【技术特征摘要】
2013.03.01 DE 102013203474.11.发动机方法，其包括：基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个；将冷却剂从所述第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，然后将冷却剂从所述加热回路线路传送至散热器旁路，其中所述第一汽缸盖冷却剂套仅在所述发动机的汽缸盖内；将冷却剂自所述汽缸体冷却剂套直接排至第二汽缸盖冷却剂套，然后从所述第二汽缸盖冷却剂套经由所述散热器旁路和再循环线路中的至少一个排回至所述单个泵，其中所述第一汽缸盖冷却剂套与所述第二汽缸盖冷却剂套流体地分开，并且与汽缸体内的所述汽缸体冷却剂套和所述发动机的所述汽缸盖流体地分开；以及其中从所述第一汽缸盖冷却剂套排出的所述冷却剂和从所述汽缸体冷却剂套排出的所述冷却剂保持分开，直到所述加热回路线路和所述散热器旁路汇合，其中所述加热回路线路和所述散热器旁路在来自所述加热回路线路的所述冷却剂进入所述散热器旁路的位置汇合。2.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述单个泵选择性地泵送冷却剂包括，响应于冷启动情况或发动机温度在第一阈值以下中的一种或多种，关闭设置在所述单个泵与汽缸体之间的第一切断元件，以使冷却剂仅流过所述第一汽缸盖冷却剂套。3.根据权利要求2所述的方法，其中利用所述单个泵选择性地泵送冷却剂包括，仅利用所述单个泵泵送冷却剂，并且响应于汽缸体温度大于第二阈值或冷却剂温度大于第三阈值中的一种或多种，打开所述第一切断元件，以使冷却剂流过所述汽缸体冷却剂套。4.发动机方法，其包括：在发动机暖机阶段期间，利用单个泵将冷却剂仅泵送通过第一汽缸盖冷却剂套，其中所述第一汽缸盖冷却剂套仅在所述发动机的汽缸盖内；当汽缸体温度大于第一阈值时，利用所述单个泵将冷却剂泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套、汽缸体冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套，所述第一汽缸盖冷却剂套与所述第二汽缸盖冷却剂套和所述汽缸体冷却剂套流体分开，以及所述第二汽缸盖冷却剂套被流体地耦接至汽缸体内的所述汽缸体冷却剂套和所述发动机的所述汽缸盖；将冷却剂从所述第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，然后排至散热器旁路；以及将冷却剂从所述第二汽缸盖冷却剂套排至散热器或散热器旁路中的一种或多种；其中从所述第一汽缸盖冷却剂套排出的所述冷却剂和从所述第二汽缸盖冷却剂套排出的所述冷却剂保持分开，直到所述加热回路线路和所述散热器旁路汇合，其中所述加热回路线路和所述散热器旁路在来自所述加热回路线路的冷却剂进入所述散热器旁路的位置汇合。5.根据权利要求4所述的方法，其中利用所述单个泵将冷却剂仅泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套包括，关闭设置在所述单个泵与所述汽缸体之间的切断元件，并且其中所述发动机暖机阶段包括发动机温度在第二阈值以下。6.根据权利要求5所述的方法，其中利用所述单个泵将冷却剂泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套、所述汽缸体冷却剂套和所述第二汽缸盖冷却剂套包括，响应于汽缸体温度大于所述第一阈值或冷却剂温度大于第三阈值中的一种或多种，打开所述切断元件。7.根据权利要求4所述的方法，其还包括调节设置在所述单个泵与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·G·奎伊克斯，B·L·V·D·霍伊维尔，W·埃曼克，J·梅林，A·霍普夫，KP·海因，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US