用于内燃机的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于内燃机(20)的冷却系统(100)，内燃机包括气缸盖(21)、气缸体(22)和多个气缸(23)，其中，设有至少一个缸盖冷却壳体(K)，该至少一个缸盖冷却壳体设置在气缸盖(21)中并流体连接于至少一个冷却剂入口(1)和至少一个缸盖冷却剂出口(10)，并且在气缸体(22)中，上缸体冷却壳体(11)设置成与气缸盖(21)相邻，下缸体冷却壳体(15)设置在上缸体冷却壳体(11)的背离气缸盖(21)的一侧上，其中，上缸体冷却壳体(11)流体连接于/能流体连接于第一缸体冷却剂出口(14)，并且下缸体冷却壳体(15)流体连接于/能流体连接于第二缸体冷却剂出口(17)，并且下缸体冷却壳体(15)和/或上缸体冷却壳体(11)经由至少一个流体连接通道(8a、16、29)流体连接于/能流体连接于缸盖冷却壳体(K)，其中，缸盖冷却剂出口(10)、第一缸体冷却剂出口(14)和第二缸体冷却剂出口(17)各自分配有用于控制通过冷却系统(100)的冷却剂流动的可切换的阀元件(25、26、27)。27)。27)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内燃机的冷却系统
[0001]本专利技术涉及一种用于具有至少一个气缸盖、至少一个气缸体和多个气缸的内燃机的冷却系统、一种用于运行冷却系统的方法以及一种具有这种冷却系统的内燃机。
[0002]已知通过使冷却剂以不同方式流过它们来以不同方式冷却内燃机的气缸体和气缸盖。这考虑到气缸体和气缸盖根据运行或载荷条件承受不同的热负荷这一事实。热量主要经由隔热板(防火板)或燃烧室壁和排气端口传递到气缸盖，并且具体地通过将燃烧热量传递到燃烧室附近的气缸表面来传递到气缸体。通过改变冷却剂流量，可以例如确保气缸体在内燃机的暖机阶段还不被冷却并且因此更快地达到运行温度。在现有技术中，该目的是通过将气缸盖和气缸体中的冷却壳体分离并允许冷却剂以不同方式流过来实现的。
[0003]例如，从申请人的AT 514793B1已知一种用于内燃机的冷却系统，该冷却系统具有冷却剂可以通过其在气缸盖中流动的冷却壳体和冷却剂可以通过其在气缸体中流动的冷却壳体。此处，大致的流动方向是从气缸盖沿气缸体的方向，通常称为“自上而下冷却”。此外，沿从出口侧到入口侧的横向方向提供流动。这借助歧管或收集室来实现，冷却剂从该歧管或收集室流向入口侧。通过两个冷却壳体的流量由阀控制。这种解决方案的一个特别的缺点是气缸体要么根本没有冷却，要么冷却得太多，使得不能设法解决所有的运行和载荷条件。
[0004]EP 2562379 A1描述了一种用于内燃机的单独的冷却剂回路，其中，设置有气缸盖水箱和发动机缸体水箱。经由控制元件，可以将冷却剂供应到散热器或发动机缸体水箱。为此在气缸盖水箱和气缸体水箱之间需要相对大量的外部管路，这意味着需要大量的冷却剂。此外，此处也只能在气缸体冷却和无气缸体冷却之间切换。
[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种具有改进的冷却和加热性能的冷却系统。
[0006]本专利技术的目的通过根据本专利技术的开头提到的冷却系统以如下方式来解决：至少一个缸盖冷却壳体设置在气缸盖中，该缸盖冷却壳体流动连接于至少一个冷却剂入口和至少一个缸盖冷却剂出口，并且在与气缸盖相邻的气缸体中设有上缸体冷却壳体，在上缸体冷却壳体的背离气缸盖的一侧上设有下缸体冷却壳体，其中，上缸体冷却壳体流动连接或可流动连接于第一缸体冷却壳体出口，并且下缸体冷却壳体流动连接或可流动连接于第二缸体冷却壳体出口，并且下缸体冷却壳体和/或上缸体冷却壳体经由至少一个流动连接通道流动连接或可流动连接于缸盖冷却壳体，其中，阀元件分别分配给缸盖冷却壳体出口、第一缸体冷却壳体出口和第二缸体冷却壳体出口，以控制通过冷却系统的冷却剂流动。
[0007]这也使得能够实现冷却剂输出(冷却剂功率)的简单分级。例如，冷却系统的控制可以经由内燃机或冷却剂的可预定(可预先给出)的极限温度来实施。这种设置能够以简单的方式在几种不同的运行模式下运行，不同的运行模式可以考虑到内燃机的不同运行和载荷状态以及相关的热条件。
[0008]通过提供专用的阀元件，可以根据需要启用或停用气缸体中的冷却壳体，而全部量的冷却剂始终流过气缸盖中的缸盖冷却壳体。以这种方式，可以确保在内燃机的每个运行范围内从围绕隔热板上的排气阀的高热应力区域充分散热。
[0009]为了充分冷却相邻气缸之间的气缸体中承受特定热应力的区域，一种变型规定了
在气缸体中延伸并设置在相邻气缸之间的腹板区域中的至少一个腹板冷却通道，其中腹板冷却通道优选地具有V形轮廓。因此可以从该区域充分地去除热量并且可以防止热损坏。
[0010]换言之，腹板引导通道设置在正交于两个相邻气缸之间的纵向气缸平面定向的分型平面(分离平面)中，即所谓的腹板区域。腹板引导通道优选地遵循V形轮廓，即，它从靠近气缸盖的起点下降到离气缸盖最远的点，从那里上升到终点，该终点与气缸盖的距离与起点大致相同。
[0011]有利地，腹板冷却通道设计为上缸体冷却壳体的一部分，并且将上缸体冷却壳体的出口侧部分连接至上缸体冷却壳体的入口侧部分。这使得可以实现沿横向方向通过内燃机、具体是气缸体的流动。气流主要沿着壁流向燃烧室，从而更好地冷却燃烧室。
[0012]为了能够有针对性地冷却在承受特别高的热载荷的隔热板或气缸盖密封垫附近的燃烧室区域，气缸边缘区域中的上缸体冷却壳体有利地至少部分地呈环形。气缸边缘区域是气缸体中的如下区域：如从气缸轴线沿径向方向观察的那样，该区域毗连气缸孔或设置在其中的气缸套。气缸边缘区域从气缸或气缸孔延伸至大约1.50倍的气缸直径或气缸孔直径，优选地至多1.35倍的直径。以这种方式产生的冷却空间在此也被称为环(状)冷却，因为产生了基本上环形的设置。如沿气缸的轴向方向观察的那样，上缸体冷却壳体的高度优选地为气缸内径的10％至30％。换言之，如沿气缸的轴向方向观察的那样，上缸体冷却壳体从气缸体的面向气缸盖的上侧延伸到气缸体中，其高度在气缸内径的10％至30％之间。
[0013]为了实现有利的冷却过程，在一种变型中，第一阀元件设置在缸盖冷却壳体的缸盖冷却剂出口处，其可以至少在打开的第一阀位置、关闭的第二阀位置之间切换，优选地在打开的第一阀位置、关闭的第二阀位置和节流的第三阀位置之间切换。
[0014]为了能够更灵活地对冷却要求作出反应，在另一实施例变型中，第二阀元件设置在上缸体冷却壳体的第一缸体冷却剂出口处，该第二阀元件可以至少在关闭的第一阀位置和打开的第二阀位置之间切换。
[0015]如果第三阀元件设置在下缸体冷却剂壳体的第二缸体冷却剂出口处，则提供了进一步的灵活性，该第三阀元件可在至少关闭的第一阀位置和第二打开的阀位置之间切换。
[0016]通过将处于三个不同阀位置的阀元件组合起来，可以实现对应冷却系统不同运行模式的不同切换位置。这允许冷却系统适应内燃机的各种载荷和运行条件。
[0017]为了改善流动条件并能够有针对性地冷却承受高热载荷的区域，上缸体冷却壳体在内燃机的进气侧和排气侧之间延伸，并且至少一个节流区段设置在进气侧和排气侧之间的至少一个过渡部处。节流区段在此理解为这样的区域，在该区域中，冷却壳体的横截面或流动横截面与上游和/或下游的毗连区域的横截面相比减小。
[0018]方便地，分别有一个节流区段设置在气缸体的一个端面上，优选地在气缸和端面之间，以及在气缸体的与端面相对的一侧上，优选地在气缸和气缸体的与端面相对的侧(部)之间。在一种变型中，在节流区段中的上缸体冷却壳体的开口横截面减小到节流区段上游和/或下游的横截面的15％或更少。
[0019]在一特别有利的实施例中，在上缸体冷却壳体和下缸体冷却壳体之间提供连续的铸造壁。换言之，上缸体冷却壳体和下缸体冷却壳体在气缸体内通过铸造壁完全地彼此分离。这有利于制造，并且可以防止气缸体中的泄漏和不受控制的冷却剂转移。
[0020]这种设置能够冷却内燃机的最关键的通道。尤其是铸造壁开辟了制造这种内燃机
的新途径并简化了生产，因为可以消除制造步骤(冷却壳体分离元件的插入和连结)。此外，可以确保上冷却壳体和下冷却壳体中的流动条件的最佳分离。
[0021]在冷却系统的一种变型中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于内燃机(20)的冷却系统(100)，所述内燃机包括至少一个气缸盖(21)、至少一个气缸体(22)和多个气缸(23)，其特征在于，设有至少一个缸盖冷却壳体(K)，所述缸盖冷却壳体设置在所述气缸盖(21)中并流体连接于至少一个冷却剂入口(1)和至少一个缸盖冷却剂出口(10)，并且上缸体冷却壳体(11)在所述气缸体(22)中设置成与所述气缸盖(21)相邻，而下缸体冷却壳体(15)设置在所述上缸体冷却壳体(11)的背离所述气缸盖(21)的一侧上，其中，所述上缸体冷却壳体(11)流体连接或能够流体连接于第一缸体冷却剂出口(14)，并且所述下缸体冷却壳体(15)流体连接或能够流体连接于第二缸体冷却剂出口(17)，并且所述下缸体冷却壳体(15)和/或所述上缸体冷却壳体(11)经由至少一个流动连接通道(8a、16、29)流体连接或能够流体连接于所述缸盖冷却壳体(K)，其中，可切换的阀元件(25、26、27)与所述缸盖冷却剂出口(10)、所述第一缸体冷却剂出口(14)和所述第二缸体冷却剂出口(17)中的每一个相关联，用于控制通过所述冷却系统(100)的冷却剂流动。2.如权利要求1所述的冷却系统(100)，其特征在于，设有在所述气缸体(22)中延伸的至少一个腹板冷却通道(12)，所述腹板冷却通道设置在相邻气缸(23)之间的气缸腹板(28)中，其中，所述腹板冷却通道(12)优选地设计有V形轮廓。3.如权利要求2所述的冷却系统(100)，其特征在于，所述腹板冷却通道(12)设计为所述上缸体冷却壳体(11)的一部分，并且将所述上缸体冷却壳体(11)的出口侧部分连接至所述上缸体冷却壳体(11)的入口侧部分。4.如权利要求1至3中任一项所述的冷却系统(100)，其特征在于，所述上缸体冷却壳体(11)在气缸边缘区域中至少部分地环形地围绕所述气缸(23)，其中，从所述气缸(23)的轴向方向观察，所述上缸体冷却壳体(11)优选地具有在所述气缸(23)的孔直径(D)的10％和30％之间的高度(H1)。5.如权利要求1至4中任一项所述的冷却系统(100)，其特征在于，第一阀元件(25)设置在所述缸盖冷却壳体(K)的所述缸盖冷却剂出口(10)处，所述第一阀元件能够至少在打开的第一阀位置、关闭的第二阀位置之间切换，优选地在打开的第一阀位置、关闭的第二阀位置和节流的第三阀位置之间切换。6.如权利要求1至5中任一项所述的冷却系统(100)，其特征在于，第二阀元件(26)设置在所述上缸体冷却壳体(11)的所述第一缸体冷却剂出口(14)处，所述第二阀元件能够至少在关闭的第一阀位置和打开的第二阀位置之间切换。7.如权利要求1至6中任一项所述的冷却系统(100)，其特征在于，第三阀元件(27)设置在所述下缸体冷却壳体(15)的所述第二缸体冷却剂出口(17)处，所述第三阀元件能够至少在关闭的第一阀位置和打开的第二阀位置之间切换。8.如权利要求1至7中任一项所述的冷却系统(100)，其特征在于，所述上缸体冷却壳体(11)在入口(E)和出口(A)侧之间延伸，并且至少一个节流区段(D)设置在入口(E)和出口(A)侧之间的至少一个过渡部处。9.如权利要求8所述的冷却系统(100)，其特征在于，节流区段(D)在每种情况下设置在所述气缸体(22)的端面(S)上，优选地在所述气缸(23)和所述端面之间(S)，并且设置在所述气缸体(22)的背离所述端面(S)的侧部(S')上，优选地在所述气缸(23)和所述气缸体(22)的背离所述端面(S)的侧部(S')之间。10.如权利要求8或9所述的冷却系统(100)，其特征在于，在所述节流区...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：