具有油冷却器的液体冷却内燃发动机及其操作方法技术

本发明专利技术涉及具有油冷却器的液体冷却内燃发动机及其操作方法，公开具有冷却剂回路的液体冷却内燃发动机，该回路包括集成在汽缸盖中的冷却剂套管、向冷却剂套管供应冷却剂的供应管及排放冷却剂的排放管，排放管穿过冷却剂操作的油冷却器且从设置在供应管中用于供应冷却剂的泵的上游连通到供应管以形成回路；旁通管从泵下游供应管分支且连通到油冷却器和泵之间的排放管，三位／二通阀提供在旁通管和排放管之间，其在第一切换状态中通过旁通管和排放管连接泵到油冷却器，分离排放管与供应管且在第二切换状态中分离排放管与旁通管从而通过排放管连接油冷却器到泵上游供应管。由此实现内燃发动机在冷起动之后预热阶段允许对燃料消耗和摩擦的最优化操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有冷却剂回路的液体冷却内燃发动机，该冷却剂回路包括集成在汽缸盖中的冷却剂套管、向冷却剂套管供应冷却剂的供应管、排放冷却剂的排放管及冷却剂操作的油冷却器。本专利技术还涉及操作所述类型的内燃发动机的方法。
技术介绍
上述类型的内燃发动机例如用在机动车辆中。在此，内燃发动机的冷却基本上可能设计为空气冷却装置或液体冷却装置的形式。由于液体热容量较高，使用液体冷却装置可能比使用空气冷却装置散去更大的热量。 为此，考虑发动机的热负载稳定增加的事实，现有技术的内燃发动机更频繁地安装有液体冷却装置。 对此的又一个原因是内燃发动机日益提供有增压，且为了可能最密集的装配，更大数目的构件例如排气歧管集成到汽缸盖中，导致发动机例如内燃发动机的热负载较大增加。 液体冷却装置要求内燃发动机或汽缸盖安装有冷却剂套管即必须提供输送冷却剂通过汽缸盖的冷却剂导管。热量不必像空气冷却的情况那样首先输送到汽缸盖表面以便耗散。热量已经耗散到在汽缸盖的内部的冷却剂，基本上为提供有添加剂的水。在此，通过设置在冷却剂回路的供应管中的泵供应冷却剂以便循环。以此方式，耗散到冷却剂的热量通过排放管从汽缸盖的内部排放并从汽缸盖的外部再次从冷却剂吸收，例如通过热交换器或通过从冷却剂吸收热量的冷却剂的一些其他使用。因此有可能向车辆的乘员舱提供冷却剂操作的加热器，该冷却剂操作的加热器利用在汽缸盖中加热的冷却剂加热供应到乘员舱的空气，从而降低冷却剂的温度。 然而，冷却剂基本上还可以用于冷却例如冷却其他的装备，特别是冷却排气再循环(EGR)装置或冷却内燃发动机中的加热的发动机油。冷却内燃发动机中的加热的发动机油可以使用冷却剂操作的油冷却器产生，在内燃发动机中的这种情况为本专利技术的主题，为此在下文将给出油冷却的总体解释。 除了冷却剂回路之外，液体冷却的内燃发动机还具有油回路。 为润滑内燃发动机的移动部件特别是活塞、连杆、曲轴、凸轮轴、气门等，内燃发动机提供有油润滑。为此，主供油管基本上沿着汽缸体延伸，特别是曲轴主轴承从该主供油管供应油。 通过所谓的排油管和回油管，在内燃发动机的多个点聚集的油回流到曲轴箱，即进入油盘或进入到定位在油盘中的油底壳。油盘用作存储容器且用于沉定，其中油应该在油盘中冷却。 油冷却可以通过油冷却器实现。在此，优选地应该安装油底壳以改进热量的耗散，使用散热片增大表面积。热量的耗散主要通过空气流的对流产生，空气流由于车辆的行驶移动输送通过油盘。相对于改进的热量的耗散可以选择用于生产油盘的材料。 若需要的话，为耗散更大的热量，油可以供应到油冷却器，其中油冷却器本身通过空气冷却或通过液体冷却从油吸收热量。 本专利技术的主题是使用内燃发动机的液体冷却装置的冷却剂从油吸收热量的冷却剂操作的油冷却器，即液体冷却油冷却器。 根据现有技术，为供应冷却剂到油冷却器，冷却剂从供应管分支并供应到油冷却器，其中所述冷却剂降低流过油冷却器的油的温度。 基本上为加热内燃发动机，即在冷起动之后尽可能快地使内燃发动机达到工作温度。以此方式，首先需求减少未燃烧的碳氢化合物(HC)的排放。其次，提供的排气后处理系统通常要求转化污染物质的最低温度。 在内燃发动机的预热阶段的发动机油的冷却实际上与内燃发动机最快可能的加热的目标相反。实际上，发动机油应该在内燃发动机的冷起动之后的一定时间尽可能快地达到特定最低温度，以便油的粘度具有对于摩擦有利的值，降低内燃发动机的油润滑的移动构件之间和其上的摩擦。 摩擦对内燃发动机的燃料消耗具有较大影响，且减少通过燃料的化学转化获得的功率，从而降低效率。摩擦消耗减少因此是降低燃料消耗的基本目标。 其次，油不应超过最大允许的温度，因为随着温度的上升，粘度进一步降低，摩擦特性进一步劣化。过高的油温度还加速油的老化，从而使油的润滑特性劣化。
技术实现思路
在如上所述的背景中，本专利技术的目标是提供上述类型的内燃发动机，该内燃发动机在冷起动之后的预热阶段允许对于燃料消耗和摩擦的最优化操作。 本专利技术的又一部分的目标是提出操作上述类型的内燃发动机的方法。 通过具有冷却剂回路的液体冷却内燃发动机实现第一部分的目标，该冷却剂回路包括集成在汽缸盖中的冷却剂套管、向冷却剂套管供应冷却剂的供应管、及排放冷却剂的排放管，其中 排放管穿过冷却剂操作的油冷却器且从设置在供应管中用于供应冷却剂的泵的上游连通到供应管以便形成回路； 旁通管从泵下游的供应管分支且连通到在油冷却器和泵之间的排放管，及 三位/ 二通阀(three/two-way valve)提供在旁通管和排放管之间，该三位/ 二通阀在第一切换状态中通过旁通管和排放管连接泵到油冷却器，且分离供应管与排放管，及在第二切换状态中，分离排放管与旁通管，从而通过排放管连接油冷却器到在泵的上游的供应管。 在根据本专利技术的内燃发动机中，通过油冷却器输送的冷却剂流的流向是可逆的，以便在使用冷却剂的油冷却器中发动机油可以按要求加热或冷却。 在此，相对低温的冷却剂从在泵的下游的供应管吸收并供应到油冷却器以便冷却发动机油，或通过排放管引进相对高温的冷却剂到油冷却器以便加热油。根据本专利技术，具体地根据阀的切换状态，油冷却器和排放管的至少部分由两个方向中的流体穿过。 为实现流向的逆向，根据本专利技术进行使用三位/二通阀即具有三个端口和两个切换状态的阀。 在三位/ 二通阀的第一切换状态中，在冷却剂操作的油冷却器中冷却发动机油。为此，通过旁通管从泵的下游的供应管吸取的冷却剂引进到排放管且通过排放管输送通过油冷却器。在所述的切换状态中，排放管与供应管分离，以便仅通过冷却器的路径可获得冷却剂。冷却剂可以供应在油冷却器的下游的各种使用或直接回流到供应管。通过油冷却器输送的油在通过可以是任何专门的设计的回路之后回流到泵上游的供应管中。 在三位/二通阀的第二切换状态中，通过在内燃发动机中已加热的冷却剂在油冷却器中加热发动机油。为此，冷却剂在通过内燃发动机之后通过排放管输送通过油冷却器且进一步通过排放管引进到泵上游的供应管中。在第二切换状态中，旁通管与排放管分离，油冷却器通过排放管连接到供应管。 在内燃发动机的预热阶段，当阀在第二切换状态中时，冷却剂用作发动机油的加 速加热，因此内燃发动机在冷起动之后更快地达到其工作温度。可以有利地减少摩擦损耗 和燃料消耗。 使用根据本专利技术的内燃发动机可以实现本专利技术所基于的第一部分的目标，具体地 为提供在冷起动之后的预热阶段允许对于燃料消耗和摩擦的最优化操作的内燃发动机。 为形成根据本专利技术的内燃发动机，从常规的液体冷却内燃发动机进行，仅需要两 个额外的构件，具体地为三位/ 二通阀和旁通管，通过上述构件冷却剂可以从供应管吸取 且引进到排放管中。在该方面，根据本专利技术提出的措施还适合于对市场上的内燃发动机进 行式样翻新。 根据本专利技术的内燃发动机，提出用于最优化内燃发动机的预热特性的成本有效的 构思。在液体冷却的内燃发动机中提供的冷却剂在原则上不仅用于如现有技术所知冷却发 动机油，而且还用于在预热阶段加热油。 特别是还由于较小数量的附加构件，附加构件的本身仅具有相对较小的构件体 积，根据本专利技术要求对冷却剂回路的修改不违反内燃发动机的紧凑设计，以便整个驱动单 元的可能最密集的装配可以实现未变化。 内燃发动机的有利实施例包括，汽缸的排气管结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有冷却剂回路（１７）的液体冷却内燃发动机（１６），所述冷却剂回路（１７）包括集成在汽缸盖中的冷却剂套管、向冷却剂套管供应冷却剂的供应管（４）、及排放冷却剂的排放管（３），其中，排放管（３）穿过冷却剂操作的油冷却器（１）且从设置在供应管（４）中用于供应冷却剂的泵（２）的上游连通到供应管（４）以便形成回路，旁通管（５）从在泵（２）下游的供应管（４）分支且连通到在油冷却器（１）和泵（２）之间的排放管（３），及三位／二通阀（６）提供在旁通管（５）和排放管（３）之间，所述三位／二通阀（６）在第一切换状态中通过旁通管（５）和排放管（３）连接泵（２）到油冷却器（１），且分离排放管（３）与供应管（４），及在第二切换状态中，分离排放管（３）与旁通管（５），从而通过排放管（３）连接油冷却器（１）到在泵（２）的上游的供应管（４）。

【技术特征摘要】
DE 2008-10-8 102008042660.1一种具有冷却剂回路(17)的液体冷却内燃发动机(16)，所述冷却剂回路(17)包括集成在汽缸盖中的冷却剂套管、向冷却剂套管供应冷却剂的供应管(4)、及排放冷却剂的排放管(3)，其中，排放管(3)穿过冷却剂操作的油冷却器(1)且从设置在供应管(4)中用于供应冷却剂的泵(2)的上游连通到供应管(4)以便形成回路，旁通管(5)从在泵(2)下游的供应管(4)分支且连通到在油冷却器(1)和泵(2)之间的排放管(3)，及三位/二通阀(6)提供在旁通管(5)和排放管(3)之间，所述三位/二通阀(6)在第一切换状态中通过旁通管(5)和排放管(3)连接泵(2)到油冷却器(1)，且分离排放管(3)与供应管(4)，及在第二切换状态中，分离排放管(3)与旁通管(5)，从而通过排放管(3)连接油冷却器(1)到在泵(2)的上游的供应管(4)。2. 如权利要求l所述的液体冷却内燃发动机(16)，其特征在于，冷却剂操作的加热器 (7)与油冷却器(1)并联提供。3. 如权利要求2所述的液体冷却内燃发动机(16)，其特征在于，冷却剂操作的加热器 (7)设置在供应管(8)中，当三位/二通阀(6)在第一切换状态中时，供应管(8)在油冷却 器(1)的下游从排放管(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂哈德巴尔奇，赫尔格容，安德里亚斯库斯克，克里斯朵夫波尔恩森，乌韦施帕德尔，阿兰切维里尔，弗兰克J冯德利希，迈克尔福斯汀，伯恩德布林克曼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]