专利名称：冷却系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及具有冷却剂回路的内燃发动机，该冷却剂回路被划分为汽缸体 侧冷却剂区和汽缸盖侧冷却剂区，该汽缸体侧冷却剂区具有至少一个汽缸体恒温器。
背景技术：
EP1375857A公开了用于内燃发动机的冷却设备。该冷却设备具有在汽缸盖内的 多个冷却室，这些冷却室被相互分开，且冷却液可以流过它们。该冷却设备进一步至少 包含用于调节通流速度的第一装置和第二装置，用于调节通流速度的装置被连接到汽缸 盖的至少一个第一冷却室，并被连接到汽缸室的至少一个第二冷却室。在每种情况下第 一装置和第二装置能够调节流过每个第一冷却室和每个第二冷却室的冷却液的量。DE 102005033338A1涉及一种内燃发动机，其具有汽缸外壳，具有彼此相邻设 置的多个汽缸，并且具有汽缸盖。汽缸盖在覆盖(cover)表面上封闭汽缸外壳，汽缸盖垫 圈被设置在这两个部件之间。在每种情况下设置在汽缸排的右侧和左侧的是用来冷却汽 缸和用于运输冷却剂的第一主液体空间。第一冷却液间隙被设置为在第一主液体空间两 侧之间的流动连接，该流动连接处于汽缸外壳的覆盖表面上或附近，且进入两个汽缸之 间的连接板区(web region)。在汽缸连结板区和汽缸盖垫圈区内的冷却通过汽缸盖内汽缸 盖垫圈之上的第二冷却液间隙被显著改善，该冷却液间隙与第一冷却液间隙相应地形成 并且经由至少一个节流孔连接到第一冷却液间隙。在这种情况下，第二冷却液间隙被流 动连接到汽缸盖内的主液体空间。EP 0197365A2公开了用于铸造生产连接板冷却装置的设备，这些连接板位于内 燃发动机的汽缸体的被非常接近地铸造在一起的相邻汽缸之间，并且这些汽缸的汽缸壁 在汽缸体的两个纵向侧和端面上汽缸被冷却水套环绕，所述设备具有用于形成冷却水套 的核心。提供了用于在连接板内形成冷却水管的独立核心，这些独立核心与汽缸燃烧室 齐平，桥接套核心的两个相反的纵向侧，并且或者在两端被安装到后者内，或者被固定 到上部的单独核心内。EP 1 217 198 Bl涉及用于冷却汽缸连接板的冷却系统，其中至少一个水管延伸 穿过只在竖直轴线的一侧的汽缸连接板的中心。已知在每种情况下允许冷却剂回路的冷却剂流过内燃发动机的互相分离的汽缸 体和汽缸盖。因此，尤其是通过燃烧室壁和管壁热连接到燃烧空气的汽缸盖与首先热连 接到摩擦点的汽缸体可以被不同地冷却。事实上已知由“分开的冷却系统”(独立的冷 却剂回路)所实现的是汽缸盖在内燃发动机的预热阶段被冷却，而汽缸体一开始不被冷 却，以使汽缸体可以更快地达到所需的运行温度。EP 1 698 770 Al涉及分开的冷却系统，不仅汽缸体和汽缸盖在冷却剂方面是可 以独立活化的，而且汽缸盖还额外被再划分成独立的冷却区。这样的好处是实现了可 容易调节且最优化的热平衡，尤其是汽缸盖的热平衡，内燃发动机的预热行为被显著改
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3[0008]
实用新型内容本实用新型所基于的目的是使开始所提到类型的内燃发动机成为可能，使其冷 却或预热行为通过简单的装置被进一步改善。根据本实用新型，该目标通过下述内燃发动机实现，该内燃发动机具有被划分 为汽缸体侧冷却剂区和汽缸盖侧冷却剂区的冷却剂回路，汽缸体侧冷却剂区具有至少一 个汽缸体恒温器，汽缸盖侧冷却剂区被划分为出口侧冷却区和入口侧冷却区，冷却剂能 够从入口侧冷却区流出，流入出口侧冷却区所接入的出口外壳，出口侧冷却区在出口外 壳中开口，冷却剂泵出口经由汽缸体恒温器被连接到汽缸体侧冷却剂区，并且在汽缸盖 侧冷却剂区的出口侧冷却区的方向上传送第一支流的至少一个分支被设置在汽缸体恒温 器之前，所述至少一个分支被直接连接到冷却剂泵出口，流过汽缸体恒温器的冷却剂流 流过汽缸体侧冷却剂区，并且从这里进入汽缸盖侧冷却剂区的入口侧冷却区，汽缸体侧 冷却剂区通过汽缸盖垫圈被连接到入口侧冷却区，出口外壳具有控制元件，并且流出出 口侧冷却区和入口侧冷却区的冷却剂流在流动方向上在出口外壳内的控制元件之前被混 合，进入出口外壳的两股冷却剂流在其被混合之前不接触。本实用新型基于以下认知分开的冷却系统可以被改进之处在于不仅冷却系统 被划分为汽缸体区和汽缸盖区，而且另外汽缸盖还可以被再划分为出口侧冷却区和入口 侧冷却区。依靠巧妙的冷却策略，尤其在内燃发动机的预热阶段，可以由此通过控制元 件致动内燃发动机的不同区域。例如，在第一阶段冷却剂流的量为零，在第二阶段汽缸 盖的出口侧被冷却。汽缸体只在第三阶段被冷却。这已经证明是可行的，因为内燃发动 机可以尽可能快地达到所需的运行温度。在这种情况下流过汽缸体的冷却剂流通常由汽缸体恒温器控制。但是，如果 例如在预热阶段由于汽缸体恒温器关闭而没有冷却剂流过汽缸体，则出现的没有被释放 的热(例如摩擦热量)导致例如润滑剂的温度升高，这当然是改善预热特性所非常需要 的。但是，在这种情况下冷却剂可能被过度加热，以致在汽缸体的上部区域出现蒸汽泡 并取代那里实际存在的冷却剂。众所周知，在汽缸的缸套之间设置汽缸连接板或汽缸体 连接板，其使相邻的缸套彼此分离。为了更好地冷却，该连接板可以具有孔或槽，该槽 能够直接连接到汽缸体水套。蒸汽泡然后取代正好在连接板内的该冷却设备中的冷却剂 或在汽缸体侧冷却剂区上部内的冷却剂。由此不会发生热诱导损害，汽缸体恒温器必须 打开以避免在上部区域内的冷却剂置换。相反，使用根据本实用新型的解决办法，有可 能保持汽缸体恒温器关闭更长时间，尤其在内燃发动机的预热阶段，因为出现的蒸汽泡 可以被转移出汽缸体的上部区域。由于汽缸盖侧冷却剂区(优选入口侧冷却区)被连接 到汽缸体水套，这可以有利地实现；这是因为汽缸体水套被间接连接到汽缸盖侧冷却剂 区，或优选连接到入口侧冷却区，例如经由汽缸盖内的溢流件(overflow)(例如在汽缸连 接板内的冷却槽和例如在横截面图中所见到的被设置在汽缸盖内与溢流件相对的泄流件 (run-out)),以使即使当汽缸体恒温器被关闭时，也有可能将蒸汽泡转移到汽缸盖内。出 现的蒸汽泡因此被运输到汽缸盖内，尤其是到入口侧冷却区内。汽缸体侧冷却区当然也 可以通过汽缸盖垫圈与入口侧冷却剂区直接接触。不言而喻可以提供从汽缸体侧冷却区 到入口侧冷却剂区的多种此类连接。本实用新型的进一步优点显而易见在于当汽缸体恒温器打开时，可以实现汽缸体连接板的大大改进的冷却。在这种情况下，冷却剂可以沿着上述路径流出汽缸体水 套，经由溢流件、冷却槽和泄流件进入汽缸盖侧冷却剂区或其入口侧冷却区。冷却剂同 时冷却汽缸盖或优选冷却汽缸盖的入口侧，并且进入出口外壳，而不先与出口侧冷却区 的冷却剂套或水套接触。例如，用于冷却出口侧流的冷却剂流过出口侧冷却区的上部壳和下部壳，然后 同样进入出口外壳，在出口外壳内来自入口侧冷却区的冷却剂流和来自出口侧冷却区的 冷却剂流被混合。有鉴于此，具有这样的构造(provision)是有利的，即凭借该构造汽缸体恒温器 控制经过汽缸体的冷却剂流，该冷却剂流在汽缸体恒温器的上游至少被分流为进入汽缸 盖侧冷却剂区的出口侧冷却区的支流。当然，控制元件(例如恒温器)可以被设置在通 向外侧冷却剂区的相关分支内。在一个优选的实施例中可以具有这样的构造，即两个分支被设置在汽缸体恒温 器的前面，一支流经由第一分支被传送到出口侧冷却剂区，并且第二分支连接到例如涡 轮增压器。两个分支都优选连接到冷却剂泵出口。当然，第二分支可以从第一分支中分 叉出来。在进一步有利的改进中，汽缸体恒温器与其外壳在汽缸体内整合在一起，但是 其也可以被设计为单独的部件。有利的是出口外壳被配置为单独的外壳，其中来自出口侧冷却剂区和入口侧冷 却剂区的两个支流是开放的。控制元件被设置在出口外壳内，并且优选被配置为电控恒 温器。机动车辆的冷却系统的更多部件在流动方向上被设置在控制元件之后。
本实用新型进一步有利的改进在从属权利要求和以下的附图描述中被公开。在 该单个附图中图1示出内燃发动机的示例性冷却剂回路。
具体实施方式
图1示出具有冷却剂回路2的内燃发动机。冷却剂回路2被划分为汽缸体侧冷 却剂区3或汽缸体水套和汽缸盖侧冷却剂区4或汽缸盖水套，从而形成分开的冷却系统。 进一步地，汽缸盖侧冷却剂区4例如被划分为出口侧冷却区6和入口侧冷却区7，尽管这 当然不是为了具有限制的作用，冷却剂流能够在各个冷却区或冷却剂区2、3、4、6、7 内被独立控制。首先，根据图1的冷却剂回路2具有冷却剂泵13。汽缸体恒温器14与汽缸体 整合在一起，但是例如两个分支16、17被设置在汽缸体恒温器14的上游。汽缸体恒温 器14被设计为例如允许冷却剂流只在一个方向上通过的蜡元件，从而避免当汽缸体恒温 器14关闭时在冷却剂泵13的方向上的冷却剂回流。电控汽缸体恒温器当然也是可以想 到的。这些分支中的一个分支16被直接连接到涡轮增压器18，涡轮增压器18的出口连 接19通入连接管路21，连接管路21通入补偿箱/调压水箱25。连接管路21作为通气 管路由圆点示出并从恒温器22发出。[0023]另一分支17被连接到汽缸体盖的出口侧冷却区6。分开的冷却系统优选需要汽缸体恒温器14。通过该汽缸体恒温器14的冷却剂 (箭头26)流过汽缸体侧冷却区3，流过汽缸盖垫圈5进入汽缸盖，尤其是进入入口侧冷 却区7，流过入口侧冷却区7并且同时在此外冷却内燃发动机1的入口侧27，并且不先接 触在出口侧冷却区6内流动的冷却剂(水套)而进入出口外壳28 (箭头29)。用于冷却汽缸盖的出口侧31的冷却剂流过出口侧冷却区6并同样进入出口外壳 28(箭头 32)。在出口外壳28 (其优选被设计为是单独的)内，两股冷却剂流在恒温器22的上 游被混合。然后冷却剂的回流可以例如经由通气阀34、EGR冷却器36、驾驶室取暖装 置37、燃油热交换器38或主冷却器39回到冷却剂泵13。该回流当然只是一种示例，可 以想到除图1中所示结构之外的顺序或旁通管路。例如，如图所示，恒温器22也可以被连接到主冷却器39，主冷却器39经由连 接管路41被连接到冷却剂泵入流(inflow) 23。恒温器22也可能经由旁路42连接到冷却 剂泵入流23。如图所示，燃油热交换器38也可以通入冷却剂泵入流23。此外，补偿箱 25经由连接管路24连接到冷却剂泵入流23。从主冷却器39到补偿箱25的连接43由圆 点示出。恒温器22可以被电致动或例如被设计为特性图恒温器。如图所示，汽缸体恒温器14的外壳与汽缸体整合在一起。但是，汽缸体恒温器 14也可以被设计为单独的部件。有利地，冷却剂泵出口直接连接到汽缸体或通过汽缸体 恒温器14的互连而连接到汽缸体侧冷却剂区3。供给汽缸盖的出口侧31和涡轮增压器 18的管路(分支16、17)同样直接连接到冷却剂泵出口。作为对比，出口外壳28例如被 设计为单独的部件，但也可以具有带有相应管路的EGR阀以供给EGR冷却器。尤其在内燃发动机1的预热阶段，汽缸体恒温器14可以保持关闭更长时间，因 为可能形成的蒸汽泡可以从汽缸体或其上部区域中转移出来进入汽缸盖或进入入口侧冷 却区7。因此，内燃发动机的预热行为被显著改善，因为只有在确实需要在汽缸体侧冷却 区3或汽缸体水套内进行冷却剂交换时才需要打开汽缸体恒温器14。
权利要求1.一种冷却系统，其具有被划分为汽缸体侧冷却剂区(3)和汽缸盖侧冷却剂区(4) 的冷却剂回路(2)，所述汽缸体侧冷却剂区具有至少一个汽缸体恒温器(14)，其特征在 于所述汽缸盖侧冷却剂区⑷具有出口侧冷却区(6)和入口侧冷却区(7)，有可能将冷 却剂从所述入口侧冷却区(7)传送出来进入出口外壳(28)，所述出口侧冷却区(6)在所 述出口外壳中开口，冷却剂泵出口经由所述汽缸体恒温器(14)被连接到所述汽缸体侧冷 却剂区(3)，并且在所述汽缸盖侧冷却剂区(4)的所述出口侧冷却区(6)的方向上传送第 一支流的至少一个分支(17)被设置在所述汽缸体恒温器(14)之前，所述至少一个分支 (17)被直接连接到所述冷却剂泵出口，流过所述汽缸体恒温器(14)的冷却剂流流过所述 汽缸体侧冷却剂区(3)，并且从这里进入所述汽缸盖侧冷却剂区(4)的所述入口侧冷却区 (7),所述汽缸体侧冷却剂区(3)通过汽缸盖垫圈(5)被连接到所述入口侧冷却区(7)， 所述出口外壳(28)具有控制元件(22)，并且流出所述出口侧冷却区(6)和所述入口侧冷 却区(7)的冷却剂流在流动方向上在所述出口外壳(28)内的所述控制元件(22)之前被混 合，进入所述出口外壳(28)的冷却剂流在其被混合之前不接触。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于所述汽缸体恒温器(14)控制流过所述汽缸体侧冷却剂区(3)的所述冷却剂流。
3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于所述汽缸体恒温器(14)被整合在所述汽缸体内，或者所述汽缸体恒温器(14)被配置 为独立部件。
4.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于所述汽缸体恒温器(14)被整合在所述汽缸体内，或者所述汽缸体恒温器(14)被配 置为独立部件。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的冷却系统，其特征在于两个分支(16，17)被设置在所述汽缸体恒温器(14)之前，其中所述分支(16)连接 到涡轮增压器(18)，所述两个分支(16，17)都被连接到所述冷却剂泵出口。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的冷却系统，其特征在于所述出口外壳(28)被配置为独立外壳，其中流出所述入口侧冷却区(7)的支流和流 出所述出口侧冷却区(6)的支流在所述控制元件(22)之前被混合。
7.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于所述出口外壳(28)被配置为独立外壳，其中流出所述入口侧冷却区(7)的支流和流 出所述出口侧冷却区(6)的支流在所述控制元件(22)之前被混合。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的冷却系统，其特征在于所述控制元件(22)被配置为恒温器(22)。
9.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于所述控制元件(22)被配置为恒温器(22)。
10.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于所述控制元件(22)被配置为恒温器(22)。
11.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于所述控制元件(22)被配置为电控恒温器(22)。
专利摘要本实用新型涉及一种冷却系统，其具有被划分为汽缸体侧冷却剂区(3)和汽缸盖侧冷却剂区(4)的冷却剂回路(2)，汽缸体侧冷却剂区具有至少一个汽缸体恒温器(14)，并且汽缸盖侧冷却剂区(4)具有出口侧冷却区(6)和入口侧冷却区(7)。依靠巧妙的冷却策略，特别是在内燃发动机的预热阶段，可以通过控制元件致动内燃发动机的不同区域，由此使得内燃发动机可以尽可能快地达到所需的运行温度。
文档编号F01P7/16GK201802469SQ20102027883
公开日2011年4月20日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者B·斯坦纳, G·巴奇, I·伦茨, J·斯洛特曼, R·弗里奇, U·莫拉维茨 申请人:福特环球技术公司