具有在冷却液回路中布置的泵的内燃发动机及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种液体冷却内燃发动机，其具有至少一个汽缸盖和一个汽缸体，其中至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，其入口侧具有注入冷却液的第一供给开口，出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，汽缸体配备至少一个集成的冷却套，其入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，出口侧具有排出冷却液的第二排出开口。为了形成冷却液回路，排出开口通过再循环管路被连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及在入口侧提供用于输送冷却液的泵。提供一种关于冷却装置的优化控制的内燃发动机。其中在入口侧提供操控冷却液的控制单元，其具有两个出口，第一出口被连接到第一供给开口，第二出口被连接到第二供给开口，控制单元包含单个设定元件，其在第一工作位置打开第一出口并关闭第二出口，以便于使经过汽缸盖的冷却液回路被激活，使经过汽缸体的冷却液回路去激活；其在第二位置打开第一出口和第二出口，以便于使经过汽缸盖并且经过汽缸体的冷却液回路被激活。

【技术实现步骤摘要】
具有在冷却液回路中布置的泵的内燃发动机及其操作方法
本专利技术涉及一种液体冷却内燃发动机，其具有至少一个汽缸盖和汽缸体，其中，至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有提供冷却液的第一供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，汽缸体配备至少一个集成的冷却套，所述第二冷却套在入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第二排出开口，为了形成冷却液回路，凭借再循环管路能够将排出开口连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及在入口侧提供用于输送冷却液的泵。本专利技术也涉及一种操作所述类型的内燃发动机的方法。例如，上述类型的内燃发动机被用来作为机动车辆的驱动机。在本专利技术的背景下，“内燃发动机”的表述包含柴油发动机、火花点火式发动机以及混合动力内燃发动机。
技术介绍
内燃发动机的冷却装置采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式，这是基本上可能的。由于液体具有更高的热容量，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载在不断地增加。它的另一个原因是内燃发动机越来越多是机械增压的，并且由于尽可能的密集包装的目的，从未有过地更多数量的部件被集成到汽缸盖或汽缸体内，因此造成了发动机的热负载，就是说内燃发动机的热负载在不断增加。原来越多地将排气歧管集成到汽缸盖，以便将其集成到汽缸盖中提供的冷却装置内，并且以便排气歧管不必由可承载更高热的昂贵的材料制成。形成液体式冷却装置需要汽缸盖配备至少一个冷却套，就是说需要提供引导冷却液经过汽缸盖的冷却液管道。在入口侧凭借供给开口向至少一个冷却套注入冷却液，在流过汽缸盖后，在出口侧凭借排出开口流出。为了散热，不必首先将热引导至汽缸盖表面，空气式冷却装置中的情况也是如此，而是将热释放给已经在汽缸盖内部的冷却液。这里，通过布置在冷却液回路中的泵疏通冷却液，以便于所述冷却液循环。因此，凭借排出开口将释放给冷却液的热从汽缸盖的内部释放出来，并再次从在汽缸盖外面的冷却液中提取热，例如通过热交换器和/或以例如通过车辆的乘客车厢的加热器的其它的方式。像汽缸盖一样，汽缸体也可以配备一个或多于一个冷却套但汽缸盖是热更高地受载部件，因为与汽缸体相比，汽缸盖提供了排气处理管路，并且集成在汽缸盖中的燃烧室比提供在汽缸体中的汽缸盖或衬垫更长久地暴露于高温排气。此外，汽缸盖具有比汽缸体更轻的部件质量。作为冷却液，一般使用有添加剂的水-乙二醇混合物。与其它冷却液相比，水具有无毒、易获取和便宜的优点，并且此外具有非常高的热容量，由于这个原因，水适合提取和散发非常多的热量，这一般被认为是有利的。为了形成冷却液回路，凭借再循环管路将出口侧的从冷却套中排出冷却液的排出开口连接到入口侧的起注入冷却液作用的供给开口。这里，再循环管路不必是物理意义上的管路，而是也可以部分地被集成到汽缸盖、汽缸体或一些其它部件内。在回流管路（returnline）中提供换热器，这样换热器再次从冷却液中提取热。宗旨和目的并不是在所有工况下从内燃发动机提取最大可能的热量。实际上，所追求的是液体式冷却装置的非独立需求（demand-dependent）的控制，其除全负载之外也考虑到内燃发动机的如下工作模式，其中从内燃发动机中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，是有利的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速加热发动机机油确保相应快速地降低机油的粘性，因此较少了摩擦和摩擦损失，特别是减少轴承中的摩擦和摩擦损失，例如曲轴的轴承。根据现有技术已知的是通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的想法。例如，可以通过外部的加热装置主动加热机油。但对于燃料的使用，加热装置是附加的消耗者，其增加了燃料消耗。其它的想法提出将在工作期间加热的发动机机油存储在绝热的容器中并在重启动时使用，其中在工作期间加热的发动机机油不能以很高的温度保持无限长的时间。在进一步的想法中，在暖机阶段，冷却液操作的机油冷却器被用于加热机油，与预期目的相反，然而这反过来假设快速加热冷却液。基本上也可以通过内燃发动机自身基本上也可以支持快速加热发动机机油以便减少摩擦损失，在暖机阶段凭借从内燃发动机尽可能少地提取热反过来帮助快速加热发动机机油，就是说迫使快速加热发动机机油。在该方面，内燃发动机在冷启动之后的暖机阶段是如下工作模式的一个示例，从内燃发动机中提取尽可能少的热，优选地是无热，这是有利的。通过依赖温度的自控制阀的使用可以实现控制液体式冷却装置，其中在冷启动之后减少了热的提取以便快速加热内燃发动机，依赖温度的自控制阀在现有技术中经常被简称为恒温器阀。所述类型的恒温器阀具有受到冷却液冲击的温度反应元件，其中该元件根据冷却液温度在更大程度或更小程度上关闭或打开穿过阀的管路。在既具有液体冷却汽缸盖又具有液体冷却汽缸体的内燃发动机中，像本专利技术主题的内燃发动机一样，不依赖彼此地控制经过汽缸盖和汽缸体的冷却液流量是有利的，特别是因为两个部件不同程度地遭受热载荷并表现了不同的暖机性能。在这点上，在每个实例中通过专用的恒温器阀控制冷却液流过汽缸盖和冷却液流过汽缸体可能是有利的。德国公开的说明书DE10061546A1描述了一种机动车辆的内燃发动机的冷却系统，通过冷却液冷却内燃发动机。为了预先限定首先流过汽缸盖的冷却液管道和其次流过汽缸体的冷却液管道的冷却液量，每个实例中专用的恒温器阀被放置在汽缸盖的下游和汽缸体的下游。这里，汽缸盖的恒温器阀具有比汽缸体的恒温器阀更低的开启温度。按照DE10061546A1控制的缺点是，需要两个切断元件，即两个恒温器阀。这增加了控制成本、空间要求和重量。所述控制的进一步的缺点是，不能以目标方式阻止冷却回路中冷却液的循环，即冷却液的流动，甚至在内燃发动机地冷启动之后不能阻止冷却液的循环。因此，在冷启动之后，尽管冷却液流量被降低到微小的泄露流量，但是冷却液被引导经过汽缸盖并还经过汽缸体。主要通过布置在回路中冷却液冷却器的旁路以对流的方式实现减少散热，其中被引导经过汽缸盖的冷却液在恒温器阀的任何开关状态都未被引导经过冷却器，并且只有当达到相关恒温器的开启温度时汽缸体的冷却液被引导经过冷却器。相比之下，如果至少在暖机阶段的开始，冷却液不能流动反而在管路中以及在汽缸盖和/或汽缸体的冷却套中静止，并将会进一步加速冷却液的升温和内燃发动机的加热。这样的控制将会额外地促进发动机机油的升温并进一步减少摩擦损失。此外，基本上寻找液体式冷却装置，借助其，不仅在冷启动之后减少了循环冷却液量或冷却液流量，相反而且能够影响将内燃发动机加热至操作温度的热管理。带有不变的、特定部件操作温度的自控制恒温器阀必须适合所有负载状态，因此具有为高负载设置的比较低的开启温度，并且甚至在部分负载工作中导致相对低的冷却液温度。但是，对不同的负载状态，不同的冷却液温度将会是有利的，这是因为汽缸盖的热交换器不仅由流通冷却液量限定，相反而且显著地由部件与冷却液之间的温差限定。因此，部分负载工作中相对高的冷却液温度相当于冷却液和汽缸盖或汽缸体之间的微小的温差。从而使得热交换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体冷却内燃发动机（1），其具有至少一个汽缸盖（1a）和一个汽缸体（1b），其中所述至少一个汽缸盖（1a）配备至少一个集成的第一冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有注入所述冷却液的第一供给开口（2a），并在出口侧具有排出所述冷却液的第一排出开口（3a），所述汽缸体（1b）配备至少一个集成的第二冷却套，所述第二冷却套在所述入口侧具有注入所述冷却液的第二供给开口（2b），并在所述出口侧具有排出所述冷却液的第二排出开口（3b），为了形成冷却液回路，所述排出开口（3a、3b）通过再循环管路（5）可以被连接到所述供给开口（2a、2b），在所述再循环管路（5）中提供热交换器（6），以及在所述入口侧提供用于输送冷却液的泵（17），其中，在所述入口侧提供了操控冷却液的控制单元（7），其具有两个出口（8a、8b），它的第一出口（8a）被连接到所述第一供给开口（2a），而第二出口（8b）被连接到所述第二供给开口（2b），所述控制单元（7）包含单个设定元件（7a），其在第一工作位置打开所述第一出口（8a）并关闭所述第二出口（8b），以便于使经过所述汽缸盖（1a）的冷却液回路被激活，使经过汽缸体（1b）的冷却液回路去激活；其在第二工作位置打开所述第一出口（8a）和第二出口（8b），以便于使经过汽缸盖（1a）并且经过汽缸体（1b）的所述冷却液回路被激活。...

【技术特征摘要】
2012.01.19 DE 102012200746.61.一种液体冷却内燃发动机(1)，其具有至少一个汽缸盖(1a)和一个汽缸体(1b)，其中所述至少一个汽缸盖(1a)配备至少一个集成的第一冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有注入冷却液的第一供给开口(2a)，并在出口侧具有排出所述冷却液的第一排出开口(3a)，所述汽缸体(1b)配备至少一个集成的第二冷却套，所述第二冷却套在所述入口侧具有注入所述冷却液的第二供给开口(2b)，并在所述出口侧具有排出所述冷却液的第二排出开口(3b)，为了形成冷却液回路，所述排出开口(3a、3b)通过再循环管路(5)能够被连接到所述供给开口(2a、2b)，在所述再循环管路(5)中提供热交换器(6)，以及在所述入口侧提供用于输送冷却液的泵(17)，其中，在所述入口侧提供了操控冷却液的控制单元(7)，其具有两个出口(8a、8b)，其中，第一出口(8a)被连接到所述第一供给开口(2a)，而第二出口(8b)被连接到所述第二供给开口(2b)，所述控制单元(7)包含单个设定元件(7a)，所述设定元件(7a)在第一工作位置打开所述第一出口(8a)并关闭所述第二出口(8b)，以便于使经过所述汽缸盖(1a)的所述冷却液回路被激活，使经过所述汽缸体(1b)的冷却液回路去激活；所述设定元件(7a)在第二工作位置打开所述第一出口(8a)和所述第二出口(8b)，以便于使经过所述汽缸盖(1a)并且经过所述汽缸体(1b)的所述冷却液回路被激活；并且所述设定元件(7a)在静止位置关闭所述控制单元(7)的所述两个出口(8a、8b)，以便于使经过所述汽缸盖(1a)并且经过所述汽缸体(1b)的所述冷却液回路去激活。2.如权利要求1所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)以如下方式是连续可调整的，在第一工作位置能够调整经过所述汽缸盖(1a)的通流，和/或在第二工作位置能够调整经过所述汽缸体(1b)的通流。3.如权利要求1所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)是通过发动机控制器(18)控制的设定元件(7a)。4.如权利要求1所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)是滑动装置。5.如权利要求1所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)根据确定的汽缸盖温度T汽缸盖是可调整的。6.如权利要求1所述的液体冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·G·奎克斯，J·梅林，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：