限制液冷内燃发动机热负载的方法

专利名称：限制液冷内燃发动机热负载的方法
技术领域：
本发明涉及限制和减少液冷内燃发动机热负载的方法，所述内燃发动机具有至少一个汽缸盖，所述内燃发动机具有至少一个汽缸，并且所述内燃发动机为形成液体冷却装置具有集成到汽缸盖内的至少一个冷却剂套，其中冷却剂套属于冷却剂传导冷却剂回路。本发明还涉及实施这种方法的内燃发动机。
背景技术：
所描述的内燃发动机类型被用于机动车辆的驱动装置。在本发明的背景下，表述 “内燃发动机”包含柴油发动机和火花点火发动机，并且还包含混合内燃发动机，即使用混合燃烧过程运行的内燃发动机。内燃发动机具有至少一个汽缸盖以形成了至少一个汽缸(即燃烧室)，所述汽缸盖被连接至汽缸体。在充气交换期间，燃烧气体经由出口被排出并且燃烧室被充气，即经由所述至少一个汽缸的进口引入新鲜混合物或新鲜空气。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，几乎仅使用提升阀作为控制元件，该提升阀在内燃发动机的运行期间执行往复提升运动，并且所述提升阀以此方式打开以及关闭进口和出口。气门运动所需的气门致动机构包括气门本身被称气门驱动装置。汽缸盖用来保持控制元件，并且在顶置凸轮轴的情况下保持整个气门驱动装置。 在火花点火内燃发动机的情况下，所需要的火花装置也被设置在汽缸盖内，并且在直喷内燃发动机中，喷射装置也被设置在汽缸盖内。为了在汽缸盖和汽缸体之间形成适当的连接，即密封燃烧室的连接，必须提供足够数量的足够大的孔，这些孔一起极大地影响了汽缸盖的结构设计。如果类似根据本发明的内燃发动机的内燃发动机具有液体冷却装置，则在汽缸盖中形成多个冷却剂导管或至少一个冷却剂套，冷却剂导管或冷却剂套引导冷却剂穿过汽缸盖。这要求高复杂性的汽缸盖结构。通过以上描述清楚的是内燃发动机的汽缸盖是高热负载和机械负载部件。因此， 进一步增加了对于汽缸盖的要求。在此背景下，必须考虑的是，对内燃发动机的更大比例增压——借助于排气涡轮增压器或机械增压器。由于在发动机舱内更密集的封装以及整合到汽缸盖内的零件和部件的增加(例如排气歧管的整合)，内燃发动机的热负载和汽缸盖的热负载尤其增大，因此冷却系统被迫提高要求。燃烧期间由燃料的放热化学转换所释放的热量经由限制燃烧室的壁被部分耗散至汽缸盖和汽缸体并且经由排气流动被部分耗散至邻近部件和环境。为了保持发动机的热负载在限制内，被引入汽缸盖或汽缸体的部分热流动必须从汽缸盖或汽缸体中被再次抽取。从内燃发动机的表面通过辐射和热传导被耗散至环境的热量对于有效冷却是不足的， 为此原因冷却一般通过强迫对流以目标方式来实施。对于发动机冷却装置基本可采用空气冷却装置或液体冷却装置的方式。在空气冷却装置的情况下，内燃发动机配备有风扇，其中通过引导空气流经过汽缸盖表面而实现热量的耗散。由于相对于空气液体具有更高的热容量，所以借助于液体冷却比使用空气冷却可耗散更大的热量。因此，内燃发动机越来越多地配备液体冷却装置。所述类型的内燃发动机，即液冷内燃发动机也是本发明的主题。液体冷却装置要求内燃发动机或汽缸盖配备冷却套，即引导冷却剂穿过汽缸盖的冷却剂导管装置，这需要汽缸盖结构具有复杂结构。在此，热量不必首先被传导至汽缸盖表面而被耗散，如在空气冷却装置中的情况。热量被耗散至已经在汽缸盖内部的冷却剂，所述冷却剂一般是具有添加剂的水。在此，冷却剂通过设置在冷却回路中的泵输送，这样所述冷却剂在冷却剂套中循环。被耗散至冷却剂的热量以此方式从汽缸盖的内部被耗散并且在热交换器中再次从冷却剂中被抽出。为此目的，热交换器通常并且优选设置在车辆的前部区域，在此足够的空气流保证了冷却剂和空气之间所需的热交换。因为燃料燃烧释放的热量不仅被耗散到限制燃烧室的壁、排气流以及可能的发动机冷却剂中，还部分被耗散到发动机油中。由于热传导和自然对流经油盘的热耗散通常不足以使得达到可接受的最大油温度，因此必须提供额外的油冷却器。提供其他热交换器，特别是冷却装置，以便保证内燃发动机可靠、无误的运行，或者最佳化内燃发动机的运行。充气冷却器通常被设置在内燃发动机的进气侧。所述充气冷却器降低了被引入的新鲜空气或被引入的新鲜混合物的温度并且因而增大汽缸新鲜充气的密度。以此方式，冷却器有助于使用空气或新鲜混合物改进燃烧室的充气。增压内燃发动机常规地装备有充气冷却器。通过充气冷却器来冷却充气主要用于增加内燃发动机的功率。燃烧过程所需要的空气由于冷却而被压缩，因此能够在每个工作循环向每个气缸供给更大的空气质量。以此方式，燃料质量以及因此的平均压力能够被增大。除了充气冷却器，内燃发动机通常还具有其他热交换器，特别是冷却装置。现代内燃发动机越来越多地装备有排气再循环(EGR)装置。排气再循环(即燃烧气体从内燃发动机的排气侧到进气侧的再循环)被认为是有益于实现关于未来污染物排放的限值的目标，尤其是关于氮氧化物排放的限值。因为氮氧化物的形成需要高温，所以减少氮氧化物的排放的一个理念包括研究低温燃烧的燃烧过程，即燃烧方法，其中排气再循环是降低温度的一种方式。随着排气再循环率增大，氮氧化物排放物可被极大地减少。在此，排气再循环率 Xege被确定为χ· = mEGE/ (mEGE+mfresh air)，其中mEeK指示被再循环的排气量并且mftesh air指示被供给并且适当的被压缩的新鲜空气或充气的量。为了使得氮氧化物排放极大减少，需要大的排气再循环率，其可具有mEeK ^ 50% 至70%的数量级。为了实现这种大的再循环率，冷却被再循环的排气是非常必要的，即通过冷却压缩排气是非常必要的，以便增加再循环排气的密度。因此内燃发动机装备有用于冷却被再循环的排气的额外冷却装置。可提供其他冷却器，例如用于冷却自动变速器中的变速器油和/或用于冷却液压流体(具体是液压油)，其被用于液压致动调整装置，或用于辅助转向。
另一热交换器是空调系统的空调冷凝器，所述冷凝器通常根据冷却流过程运行。 供给至乘客舱的空气流的温度随着其围绕蒸发器流动而被降低，其中流过蒸发器内侧的冷却剂从空气流中抽取热量，并且通过这样而蒸发。为了即便是在停止状态下，即当机动车辆处于静止时，或者仅处于车辆的低速下， 仍向冷却系统的热交换器(即冷却装置)提供足够高的空气质量流动，现代机动车辆驱动装置的一些冷却系统装备有大功率风扇马达，所述风扇马达驱动(即以旋转方式设置)风扇叶轮。风扇马达一般是电操作地并且基本能够在任何期望的运行点处辅助至热交换器中的热量传递。在现有技术中，这种风扇马达通过发动机控制器被控制。多种热交换器和被耗散热量的恒定升高通常导致冲突，特别是在发动机舱内单个热交换器的尺寸设定和设置中。热交换器的热传递表面不能被扩大到任何期望的程度，并且由于有限空间的可利用性，在前部区域且相对彼此的单个热交换器的设置通常是有问题的。因此，根据现有技术，冷却器已经被一个接一个地设置，彼此间隔并且以便部分重叠。如果适当，流动导流板被用于引导空气流穿过发动机舱。在此背景下，热交换器，即液体冷却装置的冷却器具有特别的重要性，因为所述冷却器对于内燃发动机的可靠运行是不可省去的，并且必须处理大量热量。液体冷却装置的冷却功率以及因此的热耗散表面面积应理想地被设计用于以低车辆速度处同时的高负载为特征的运行状态，也就是说相对在例如加速和爬坡行驶期间发生的工况，以便能够在最不利的状况下提供要求的冷却功率。在这种状况下，没有车辆前部区域中耗散热量所需或适宜的空气流动，冷却器必须耗散相对大量的热量。相对以上描述的图景设计发动机冷却装置会导致不成比例的大冷却器，这能够在车辆前部区域的容纳中带来困难，所述困难根据其设置和尺寸设定严重限制了其他热交换器，并且这在通常行驶运行期间是不需要的，即除了少量例外情况实际上不是必须的。因此，根据本发明，通常采用其他措施以便限制内燃发动机即便在最不利状态下的热负载。为了防止内燃发动机单个部件的热过载，根据现有技术，富燃烧(λ < 1)通常在期望高排气温度时被实施。在此，喷射比实际与提供的空气量燃烧的更多的燃料，其中额外的燃料同样被加热并且蒸发，因此燃烧气体的温度降低。所述方法从能量相关的方面被认为是不利的，特别是关于内燃发动机的燃料消耗方面和污染物排放方面，但是不管怎样其被认为对于实现目标是可行并且有利的。排气温度还基本通过稀(λ > 1)燃料/空气混合物降低。其效果相似于富燃烧的过程。相比在富燃烧(λ < 1)期间的过量燃料被喷射，在稀过程期间，喷射比实际与提供的空气量燃烧的更少的燃料，即提供比燃料燃烧所需要的更多的空气，其中过量空气参加燃烧过程，即被附带加热。燃烧气体的温度以此方式被降低。由于稀燃烧方式的温度降低比富燃烧期间的降低明显小，因为与过量燃料相比，过量空气不需蒸发。根据现有技术，在富燃烧的控制和/或调整中，不管液体冷却装置是否已经运行在功率限制处或者仍能提供需求的冷却功率，排气温度被用作输入变量或者调整变量
发明内容
与以上描述的背景相比，本发明的目的是指明根据本发明的限制和减少液冷内燃发动机热负载的方法，其中液体冷却装置的运行状态被考虑。本发明的其他子目的是提供实施所述类型方法的内燃发动机。第一子目的是通过限制和减少液冷内燃发动机热负载的方法实现的，所述内燃发动机具有至少一个汽缸盖，所述发动机具有至少一个汽缸，并且所述发动机为了形成液体冷却装置具有整合在汽缸盖内的至少一个冷却剂套，其中冷却剂套属于冷却剂传导冷却剂回路，所述方法的特征在于-冷却剂温度T。。。ling被确定，并且-如果冷却剂温度T。。。ling超过预定上限温度T
limit,up'即 TcooIing ^ ^limit^p' 则空气比
λ被减少。根据本发明，空气比λ作为冷却剂温度T。。。ling&函数而改变。为了限制或减少内燃发动机的热负载，当冷却剂温度T。。。ling超过临界值时，实施燃料/空气混合物的富燃烧， 即空气比λ被减小。以此方式，根据本发明控制和/或调整内燃发动机热管理的方法直接与液体冷却装置相联系。涉及做出是否实施富燃烧的决定基于液体冷却装置的当前运行状态。以此方式，避免了液体冷却装置运行超过其功率限制或者从内燃发动机中抽出比必要或期望的更少热量的情况。当液体冷却装置在内燃发动机的具体运行点处达到其最大冷却功率时，作为额外措施用于减少温度的富燃烧被激励，即被实施，以便满足当前冷却需求和限制或者减少内燃发动机的热负载。在此，属于冷却回路的液体冷却装置或热交换器不必关于可构想的最坏工况(例如爬坡起动)被设计，以便可靠地防止内燃发动机的热过载，这是因为液体冷却装置(即， 冷却剂温度)在根据本发明的方法背景中被监控，为此由于冷却不足而导致的冷却装置的过载以及因此的内燃发动机的过热均被可靠地防止。因为在富燃烧背景下冷却剂温度而不是排气温度用为输入变量或调整变量，已经被监控的液体冷却装置的过载被防止。必须考虑液体冷却装置的过载一般与冷却剂的过热和冷却剂的过度蒸发有关。由于在区域中仍然以蒸汽形式存在的冷却剂，则发生减小的热量耗散，这能导致例如材料的熔化。此外，由于空穴可发生损害。通过根据本发明的方法， 冷却剂的过量蒸发和由于空穴的损害能被可靠地防止。通过根据本发明的方法，本发明基于的第一目的是通过具体指明用于限制和减少液冷内燃发动机的热负载的方法而实现的，所述方法还考虑了液体冷却装置的运行状态。无论本发明的方法，即作为冷却剂温度函数的富燃烧，富燃烧通常还由于其他原因发生或被实施，例如用于降低排气温度的富燃烧，以便保护排气后处理系统不会过热。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中水，优选包含添加剂的水，被用为冷却剂。关于其他添加剂，水具有如下优点无毒、稳定可用并且廉价，并且此外具有非常大的热容量，为此原因水适于大量热量的抽取和耗散，这允许使用相对小尺寸的冷却器。然而，该方法的实施例在如下情况下也是有利的，其中油，优选为内燃发动机的发动机油，被用为冷却剂。油具有比水小的热容量，因此液体冷却装置的冷却功率被显著减少。
使用油作为冷却剂具有优点，特别是因为油在内燃发动机的运行期间被用于润滑，并且已经一般用为过程流体/工艺流体(process fluid)。当使用油作为冷却剂时，可有利地在冷启动之后使用冷却剂回路-与其初始目的相反-迅速地加热油。以此方式，内燃发动机在预热阶段的摩擦损耗能够被减少。该方法的其他有利变型将结合具体实施方式
被说明。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中仅当冷却剂温度T。。。ling超过预定上限温度Tlimit, up并且在预定时间段Atup内保持高于所述上限温度Tlimit, up时，空气比λ被减少。如果冷却剂温度T。。。ling仅暂时超过预定上限温度Tlimit, up并且然后再次下降或者在预定限制温度周围波动，而没有过量以证明燃料/空气混合物的富燃烧，则减少空气比 λ的额外情况的引入是想要可靠地防止运行参数过于频繁或仓促的变化，特别是到富燃烧的过渡，富燃烧即内燃发动机的亚化学计量运行模式。就此而言，必须考虑仅当要求保护内燃发动机免受过热时应该有利地实施富燃烧，因为从能量方面考虑，具体是从内燃发动机的燃料消耗方面和污染物排放方面考虑，富燃烧是不利的。具体地，富燃烧不总是可能以这样一种方式运行内燃发动机，如例如所提供的排气后处理装置所要求的。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中空气比λ从内燃发动机的化学计量运行模式(λ 1)被减少，因此内燃发动机被转换至业化学计量运行模式(λ < 1)。根据现有技术，为了减少污染物排放，内燃发动机装备有多种排气后处理装置。在火花点火发动机中，通过使用增加特定反应的速率的催化材料的催化反应器，保证了即便在低温下HC和CO的氧化。如果氮氧化物被额外地还原，这可使用三元催化转换器实现，然而为此目的要求化学计量运行(λ ^ 1)在狭窄限制内。在此，氮氧化物NOx通过存在的非氧化排气成分被还原，所述非氧化排气成分在此具体是一氧化碳和未燃碳氢化合物，其中所述排气成分同时被氧化。如果空气比λ从内燃发动机的化学计量运行模式(λ 1)减少，则富燃烧直接发生，其中喷射的燃料比能够燃烧的更多。过量燃料在燃料/空气混合物燃烧期间发生的蒸发导致排气温度的降低。这还伴随部件温度的降低。内燃发动机的热负载减少。如果空气比λ从内燃发动机的过化学计量运行模式(λ > 1)减少，排气温度或部件温度在各自情况下被初始平稳升高，因为在向富的亚化学计量混合物的过渡发生之前首先消耗稀燃料/空气混合物中的过量空气。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中如果冷却剂温度T。。。ling低于预定下限温度T
limit, down'即 TcooIing ^^ ^limit, down' 则空气比λ从内燃发动机的亚化学计量运行模式 (λ < 1)被再次升高。如在其他地方已经描述的，富燃烧在内燃发动机的燃料消耗和污染物排放方面是不利的。处于未燃状态的过量燃料从内燃发动机的汽缸排出，因此，在富燃烧运行模式期间，特别是排气中未燃碳氢混合物的浓度被显著升高。因此，仅应在必要或推荐保护内燃发动机免受过热时实施富燃烧。因为同样的原因，富燃烧运行模式仅应在这种运行模式不可免除时保持。因此，当冷却剂温度T。。。ling允许这种情况发生，即低于预定下限温度Tlimit, d_时，根据所讨论的方法的变型升高空气比λ是有利的。在此，燃料/空气混合物被再次变稀并且内燃发动机被转换为化学计量或过化学计量运行模式。同样在此背景中，该方法这样的实施例是有利的，其中仅在如果冷却剂温度T。。。ling 低于预定下限温度Tlimit, d_并且在预定时间段Δ td_内保持低于所述下限温度Tlimit, d_ 时，空气比λ被再次增大。以上空气比λ增大的情况试图协助/辅助防止运行参数过于频繁或仓促的变化。 做出了已经关联时间段△、描述的实施例的参考。跟随所讨论的方法，可以适当的方式对以下图景做出反应其中冷却剂温度T。。。ling仅短暂低于下限温度Tlimit, d_并且然后再次升高或者在预定限制温度周围波动。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中冷却剂的温度T。。。ling被算术地确定。冷却剂温度T。。。ling的算术确定可通过模拟来实施，其利用了从现有技术中已知的模型，例如确定燃烧期间产生的反应热量的动态热量模型和运动学模型。作为模拟的输入信号，优选利用已经可利用的内燃发动机的运行参数，即已经为其他目的而确定的参数。模拟计算的特征在于无需提供确定温度的其他部件，特别是传感器，这在成本方面是有利的。然而，缺点是以此方式确定的冷却温度仅仅是估计值，这可降低空气比λ的控制或调整的质量。为了估计冷却剂温度T。。。ling，还可考虑通过传感器的测量而检测的部件温度，特别是汽缸盖温度，或由部件温度和冷却剂温度组成的混合温度。在所述变型中，使用不同温度间接地确定冷却剂温度。该方法的实施例在如下情况下也是有利的，其中冷却剂温度T。。。1()ing通过传感器的测量被直接或间接检测。通过测量来检测温度通常是困难的或者甚至是不可能的。这应用于例如通过测量而对排气后处理系统的温度的检测，其中极高温度以及难以在排气后处理系统中设置温度传感器导致了问题的存在。相比之下，通过测量来检测冷却剂温度不存在任何困难。冷却剂具有相对适度的温度，即便是当内燃发动机已经被预热。所述冷却剂回路还提供了设置传感器的多种选择 (即不同位置)，且对液体冷却装置的功能没有不利的影响。如果冷却剂温度通过传感器检测，则该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置成邻近离开至少一个汽缸盖的冷却剂回路的出口。在汽缸盖下游，具体是在本实施例中离开汽缸盖的冷却剂出口的区域中的传感器的设置保证了温度在冷却回路的特定点被检测，在所述特定点的冷却剂已经经历了显著的温度升高，具体是在其已经流动穿过汽缸盖并且吸收热量之后。如果冷却剂温度相比于冷却剂上限温度Tlimit,up被认为是出口处最大允许冷却剂温度则是有利的。相比之下，如果在进入汽缸盖的进口处的温度被检测，则在此将需要对于汽缸盖中温度升高进行估计，以便确定出口的冷却剂温度T。。。ling。从以上提到的方面，特别有利的是确定冷却回路中冷却剂达到最大温度的点处的温度。然而，在可替代的方法变型中，用于检测冷却剂温度的传感器还可基本设置在邻
8近进入至少一个汽缸盖的冷却剂回路的进口。在此，进口的上限温度Tlimit, up被预定，或者在进口处检测的温度用来确定(即估计)冷却剂在冷却管路的其他某点处的温度，具体是与预定限制温度有关的点。后一种方法，即通过在一个点处检测温度并且在其他某点处指明限制温度是基本可能的，但需要为比较目的而转换冷却剂温度。将传感器直接设置在热交换器(在冷却回路中提供)的上游同样可以是有利的。如果冷却剂温度通过传感器确定，则该方法的变型在如下情况下也是有利的，其中传感器被设置成接近冷却剂回路的最高点。冷却回路的通风优选在此发生，因为蒸发、过热的冷却剂在回路最高点处聚积。该方法的实施例在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置在汽缸盖上。在此背景下，方法的变型在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂的传感器被设置在汽缸盖的至少一个冷却剂套中。方法的变型在如下情况下是有利的，其中内燃发动机装备有发动机控制器并且通过传感器检测的冷却剂温度或部件温度被提供作为输入变量。提供内燃发动机来实施以上类型的方法的第二子目的是通过具有至少一个汽缸盖的液冷内燃发动机实现的，所述内燃发动机具有至少一个汽缸，并且所述内燃发动机为形成液体冷却装置具有集成到汽缸盖内的至少一个冷却剂套，所述冷却剂套属于冷却剂传导冷却剂回路，所述内燃发动机的特征在于提供用于检测冷却剂温度T。。。ling的传感器。已经相对根据本发明的方法被描述的内容还应用至根据本发明的发动机，为此原因，已经相对该方法在所作描述的结合处作出参考。在根据本发明的方法中，空气比λ作为冷却剂温度T。。。ling的函数被控制和/或调整。为了检测温度，根据本发明的内燃发动机装备有传感器。通过所述传感器检测到的冷却剂温度(不是如在现有技术中检测的排气温度)被用作关于燃料/空气混合物的富燃烧的决定基础。液冷内燃发动机实施例在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置成邻近离开至少一个汽缸盖的冷却剂回路的出口。液冷内燃发动机实施例在如下情况下也是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置成邻近进入至少一个汽缸盖的冷却剂回路的进口。液冷内燃发动机在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置在汽缸盖的至少一个冷却剂套中。液冷内燃发动机在如下情况下是有利的，其中用于检测冷却剂温度的传感器被设置成邻近汽缸盖的壁。如果冷却剂温度通过传感器确定并且如果传感器例如被设置在汽缸盖的冷却剂套中且邻接汽缸盖的壁，则传感器一般检测混合温度，所述混合温度由部件温度和冷却剂温度组成。结果，被确定的冷却剂温度是由汽缸盖部件温度偏置的冷却剂温度，这也被称为在本发明背景下的混合温度。


将基于根据实施该方法的图1的内燃发动机的示例实施例更细节地描述本发明。在附图中图1示意性显示液冷内燃发动机的第一实施例。附图标记1内燃发动机2进气管路3 汽缸4排气管路5充气冷却器6汽缸盖7排气涡轮增压器7a涡轮机7b压缩机8排气再循环装置9排气再循环管路10冷却器
11关闭元件、EGR阀
12液体冷却装置
13热交换器
14泵
15冷却剂出口
16传感器
17发动机控制器
18节流阀
19控制管路
20喷射器
21加热回路
22机舱加热器
23通风管路
24补偿容器
λ空气比
Tcooling冷却剂温度
Tlifflit, down预定下限温度
Tlifflit, up预定上限温度
Δ td_低于Tlimit, d_的预定最小时间段
Δ tup高于Tlimit,up的预定最小时间段
具体实施例方式图1示意性的显示实施限制热负载的方法的内燃发动机1的第一实施例。所述内燃发动机是直接喷射的四汽缸直列发动机1，其中四个汽缸3沿汽缸盖6的纵向轴线设置，即直列设置，并且在各自情况下装配有喷射燃料的喷射器20。喷射器20通过发动机控制器17经由控制管路19被独立激励，也就是被控制。喷射的燃料量用来设定空气比入。排气管路4用来排出热燃烧气体，并且进气管路2用来供给新鲜空气或新鲜混合物至汽缸3。为了调整负载，用作关闭元件的节流阀18被提供在进气管路2中，所述节流阀 18同样可由发动机控制器17控制和/或调整。为增压目的，内燃发动机1装备有排气涡轮增压器7，其具有被设置在排气管路4 中的涡轮机7a和被设置在进气管路2中的压缩机7b。排气涡轮增压器7的涡轮机7a具有旁通管路。供给至内燃发动机1的新鲜空气在压缩机7b中被压缩，为此目的在涡轮机7a 中利用排气流的焓。增压增加了内燃发动机1的热负载。充气冷却器5被设置在压缩机7b下游的进气管路2中，以便降低压缩充气的温度。空气的密度以此方式被增大，因此能够实现改进的汽缸3的充气。内燃发动机1还装备有排气再循环装置8。再循环管路9从涡轮机7a上游的排气管路4中分支出并且展开到充气冷却器5下游的进气管路2中。因此，再循环排气未被引导穿过充气冷却器5并且不能污染所述冷却器5。为了冷却再循排气，额外冷却器10被提供在管路9中，额外冷却器10降低了再循环排气的温度。为了控制排气再循环率，用作EGR阀的关闭元件11同样被设置在再循环管路9中。在图1中说明的内燃发动机是液体冷却的。为了形成液体冷却装置12，汽缸盖6 具有集成冷却剂套。冷却剂-传导冷却剂回路由传送冷却剂的泵14和用作冷却器的热交换器13补充。冷却剂的温度T。。。ling通过传感器16的测量而被检测，传感器16被设置成接近离开汽缸盖6的冷却剂回路的出口 15。由传感器16检测的冷却剂温度T。。。ling被提供至内燃发动机1的发动机控制器17 以作为输入变量，其中为了限制内燃发动机1的热负载，如果冷却剂温度T。。。ling超过预定上限温度Tlimit, up并且在预定时间段Atup内保持高于所述上限温度Tlimit, up时，空气比λ被减少。为了使得冷却剂回路通风，提供了通风管路23，补偿容器M被设置在所述通风管路23中。在图1所述的实施例中，在内燃发动机1或汽缸盖6中被加热的冷却剂被用来提供被加热的过程流体，具体为被加热的冷却剂，供给至加热回路21的机舱加热器22，以便由此加热车辆的内部空间。
权利要求
1.一种限制和减少液冷内燃发动机(1)的热负载的方法，所述内燃发动机(1)具有至 少一个汽缸盖(6)，所述内燃发动机具有至少一个汽缸(3)，所述内燃发动机为形成液体冷 却装置(12)具有集成到所述汽缸盖(6)中的至少一个冷却剂套，所述冷却剂套属于冷却剂 传导冷却剂回路，其中-冷却剂的温度T。。。ling被确定，并且 -如果所述冷却剂温度T。。。ling超过预定上限温度Tlimit,up‘即 TcooIing ^ ^limit^p' 则空气比A被减少。
2.如权利要求1所述的方法，其中仅当所述冷却剂温度！；-㈣超过所述预定上限温度 Tlifflit,up,并且在预定时间段Atup内保持高于所述上限温度Tlimit,upW，所述 空气比\被减少。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述空气比\从所述内燃发动机(1)的化学计 量运行模式，即、 1，被减少，为此所述内燃发动机(1)被转换为亚化学计量运行模式，即入< 1。
4.如前述一项权利要求所述的方法，其中如果所述冷却剂温度T。。。lingm于预定下限温度Tlimit, down'即 TcoIling ^^ ^limit, down' 则所述空气比\从所述内燃发动机(1)的亚化学计量模 式，g卩入< 1，被再次升高。
5.如权利要求4所述的方法，其中仅当所述冷却剂温度T。。。lingm于所述预定下限温度 Tlimit,d。wn并且在预定时间段A td_内保持低于所述下限温度Tlimit,d_时，所述空气比\被 再次升高。
6.如前述一项权利要求所述的方法，其中所述冷却剂的温度1。。。1_被算术地确定。
7.如权利要求1至5中一项权利要求所述的方法，其中所述冷却剂的所述温度T。。。ling 通过传感器(16)的测量被检测。
8.如权利要求7所述的方法，其中用于检测所述冷却剂温度的所述传感器(16)被设置 成邻近离开所述至少一个汽缸盖(6)的冷却剂回路的出口(15)。
9.如权利要求7所述的方法，其中用于检测所述冷却剂温度的所述传感器(16)被设置 成邻近进入所述至少一个汽缸盖(6)的冷却剂回路的进口。
10.如权利要求7至9中一项权利要求所述的方法，其中用于检测所述冷却剂温度的所 述传感器(16)被设置在所述冷却回路的最高点。
11.如权利要求7至10中一项权利要求所述的方法，其中所述内燃发动机(1)装备有 发动机控制器(17)并且通过传感器(16)检测的所述冷却剂温度被提供作为输入变量。
12.一种实施前述一项权利要求所述的方法的具有至少一个汽缸盖(6)的液冷内燃 发动机(1)，内燃发动机具有至少一个汽缸(3)，并且所述内燃发动机为形成液体冷却装置 (12)具有集成到所述汽缸盖(6)中的至少一个冷却剂套，所述冷却剂套属于冷却剂传导冷 却剂回路，其中提供传感器(16)来检测所述冷却剂的温度T。。。ling。
13.如权利要求12所述的液冷内燃发动机(1)，其中用于检测所述冷却剂温度的所述 传感器(16)被设置成邻近离开所述至少一个汽缸盖(6)的冷却剂回路的出口(15)。
14.如权利要求12所述的液冷内燃发动机(1)，其中用于检测所述冷却剂温度的所述 传感器(16)被设置成邻近进入所述至少一个汽缸盖(6)的冷却剂回路的进口。
15.如权利要求12所述的液冷内燃发动机(1)，其中用于检测所述冷却剂温度的所述 传感器(16)被设置成接近所述冷却剂回路的最高点。
全文摘要
本发明涉及限制和减少液冷内燃发动机(1)热负载的方法，所述内燃发动机具有至少一个汽缸盖(6)，所述内燃发动机具有至少一个汽缸(3)并且所述内燃发动机为形成液体冷却装置(12)具有集成到所述汽缸盖(6)中的至少一个冷却剂套，所述冷却剂套属于冷却剂传导冷却剂回路。本发明还涉及实施这种方法的内燃发动机(1)。试图指明所描述类型的方法，该方法考虑了所述液体冷却装置(12)的运行状态。这通过具有以下特征的方法实现-冷却剂的温度Tcooling被确定，并且-如果冷却剂温度Tcooling超过预定上限温度Tlimit，up，即Tcooling≥Tlimit，up，则空气比λ被减少。
文档编号F01P11/16GK102312741SQ201110184938
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月28日 优先权日2010年7月7日
发明者A·布罗伊尔, J·梅林 申请人:福特环球技术公司