专利名称：增压液冷内燃发动机和冷却剂回路的制作方法
技术领域：
本公开涉及增压液冷内燃发动机和冷却剂回路。
背景技术：
为了形成内燃发动机的各汽缸，至少一个汽缸盖在组件末端侧被连接至汽缸体。为了保持活塞或者汽缸套，汽缸体具有对应数目的汽缸孔，其中汽缸体至少一体地形成曲轴箱。活塞在汽缸套中以轴向可移动的方式被引导，并且与汽缸套和汽缸盖一起形成内燃发动机的燃烧室。增压内燃发动机越来越普遍，其中增压是增大功率的主要方法，在发动机中用于燃烧过程的空气被压缩。对于汽车工业来讲，所述发动机的经济意义越来越大。一般来讲，使用排气涡轮增压器来产生增压，其中压缩机和涡轮机被设置在相同 的轴上，其中热排气流被供给至涡轮机并且在所述涡轮机内膨胀并释放能量，因此被安装在轴承壳体内的轴被设定成旋转。通过排气流被供给至涡轮机并且最终至轴的能量被用来驱动同样设置在轴上的压缩机。压缩机传送并且压缩供给至其的充气，由此获得汽缸的增压。例如，相对机械增压器，排气涡轮增压器的优点在于在增压器和内燃发动机之间不需要用于传递动力的机械连接。机械增压器全部从内燃发动机中汲取驱动它所需的能量，并因此降低了输出功率以及因此不利地影响了效率，而排气涡轮增压器则利用热排气的排气能量。增压内燃发动机通常装备有充气冷却装置，借此被压缩的燃烧空气在进入汽缸之前被冷却。以此方式，被供给的充气的密度被进一步增大。以此方式，冷却同样有助于燃烧室的压缩且高效的充气，即有助于提高的容积效率。增压适合于提高内燃发动机的功率同时保持不变的扫气容积/汽缸排量或者降低扫气容积同时保持相同的功率。在任意情况下，增压导致容积功率输出的增大以及改进的功率-重量比。对于相同的车辆边界条件，因此可能的是使得总负载量朝向更高负载移位，在此燃料消耗率较低。这也被称作小型化(downsizing)。在布置排气涡轮增压时遇到了问题，其中基本想要在所有转速范围中获得性能的显著提高。在未达到特定旋转速度时，通常可观察到剧烈的扭矩下降。先前通过各种措施试图改进增压内燃发动机的扭矩特征，例如通过涡轮机截面的较小设计以及同时的排气吹送。如果排气质量流量超过临界值，则在排气吹送过程中一部分排气流通过旁通管路被引导绕过所谓的废气门涡轮机。然而，所述方法在相对较高转速时具有缺点。增压内燃发动机的扭矩特征还可借助于以并联和/或串联设置被提供在排气排放系统中的多个增压器而被改进，所述多个增压器即多个排气涡轮增压器和/或多个机械增压器。增压内燃发动机由于增大的平均压力，从而与常规的自然吸气发动机相比具有更高的热负载，并且因此同样对冷却设置提出了更高的要求。为了将热负载保持在限制内，增压内燃发动机一般装备有冷却设置，以下也被称作发动机冷却设置。基本可能的是冷却设置采用空冷设置或液冷设置的形式。因为液冷设置能够耗散更多热量，所以当前类型的内燃发动机一般配备有液冷设置。根据本公开的内燃发动机也是液冷内燃发动机。液冷需要内燃发动机(即至少一个汽缸盖和/或汽缸体)装备有冷却剂套，即需要提供传导冷却剂通过汽缸盖或者缸体的冷却剂导管，这必然是一个复杂的结构。在此，首先，高机械负载和高热负载的汽缸盖或缸体由于具有冷却剂导管而在其强度方面被削弱。其次，热量不需首先被传导至表面而被耗散，如在空冷设置中的情况。热量被耗散至已经在汽缸盖或缸体内部的冷却剂，通常是带有添加剂的水。在此，冷却剂借助于设置在冷却回路中的泵来传送以使得它循环，其中所述泵一般借助牵引机械驱动装置而被机械驱动。被耗散到冷却剂中的热量从汽缸盖或缸体以此方式被排出，并且在热交换器中被再次从冷却剂中汲取出。在冷却回路中提供的通风容器用来给冷却剂或回路通风。类似于内燃发动机本身，至少一个排气涡轮增压器的涡轮机同样是高热负载的。结果，根据先前系统的涡轮机壳体由抗热材料(通常是含镍材料)制成或者装备有液冷设置，以便能够使用较少抗热材料。EPl 384857 A2和德国公开说明书DE 10 2008 011 257Al描述了液冷涡轮机和涡轮机壳体。 增压内燃发动机的热排气还导致轴承壳体的高热负载以及因此的增压器轴的轴承的高热负载。与此相关的是将相应的大量热量引入到被供给至轴承用于润滑的机油中。由于增压器轴的高转速，轴承一般被形成为滑动轴承而不是滚动轴承。由于轴和轴承壳体之间的相对移动，在轴和轴承孔之间形成能够支撑负载的流体动力学润滑膜。机油不应超过最大许可温度，因为粘性会随着温度的升高而减小，并且在超过特定温度时会损害摩擦特征。油温过高还加速机油的老化，其中机油的润滑特征也被损害。这两种现象均缩短了更换机油的服务间隔并且对轴承的功能性能力造成一定风险，其中甚至可能对轴承且因此对涡轮增压器造成不可逆的损害。由于以上原因，内燃发动机的涡轮增压器的轴承壳体经常装备有液冷设置。在此，轴承壳体的液冷设置与以上提到的涡轮机壳体的液冷设置是有区别的。但不管怎样，如果仅间歇地是适当的话，则两种液冷设置可彼此连接，即彼此连通。与发动机冷却或涡轮机壳体的冷却相对比，甚至可以是车辆已经熄火时即内燃发动机已经被关闭时，至少在关闭内燃发动机之后某一段时间内保持轴承壳体的冷却，以便防止由于过热负载而导致的不可逆损害。这可以基本通过额外的、电子操作的泵来实现，其电能通过例如机载电池被供给，当内燃发动机已经被关闭时所述泵经由穿过轴承壳体的连接管路传送冷却剂，并且由此保证了甚至在内燃发动机没有运转时轴承壳体和轴承的冷却。然而，提供额外泵是相对昂贵的措施。还已知不使用额外泵的想法。在此，穿过排气涡轮增压器的轴承壳体布设一升高管路(rising line)，该升高管路用作连接管路并且从发动机冷却设置的冷却回路通过轴承壳体穿到通风容器。当内燃发动机被关闭时，冷却剂的传送是通过所谓虹吸效应实现的，这基本基于两种机制。因为从热轴承壳体向位于提升管路中的冷却剂中引入热量(即便在内燃发动机被关闭时也继续)，所以冷却剂温度升高，因此冷却剂的密度减小并且由冷却剂占的容积也增加。冷却剂的过热会进一步导致冷却剂的部分蒸发，以致冷却剂进入气相。在这两种情况中，冷却剂均占据了较大容积，因此最终更多冷却剂朝向通风容器的方向被移位，即被传送。但是，使用提升管路并且利用虹吸效应形成轴承壳体的冷却设置不会根据需求来供给冷却剂至轴承壳体，这产生了缺点。在无进一步措施的情况下，即便是在冷启动之后的暖机阶段中，即使是在此时不需要冷却轴承，冷却剂依然经由提升管路被传送穿过轴承壳体进入通风容器。不期望的冷却剂传送还阻碍了将组件理想地快速暖机至最小温度或运行温度。此外，穿过通风容器的冷却剂吞吐量应该尽可能地低，特别是在低冷却剂温度时。只要冷却剂尚未超过预定最小温度，则所述吞吐量应有利地被完全阻止。首先，排气过程， 即通风过程，要求冷却剂在通风容器中一段特定的驻留时间，为此原因所述吞吐量应基本被限制。其次，冷却剂的低温度或者由于低温而导致的冷却剂的高粘度使得冷却剂随着其流出通风容器而再次充满空气，这与实际目的相反。后者是通过通风容器进行通风的基本问题，但在低冷却剂温度时特别明显，然而对于较高温度，冷却剂中空气的再次富集不会发生或者可被忽略。冷却剂的吞吐量同样具有——尽管次要地——对冷却剂中空气的再次富集的影响，其中增加的吞吐量增强该效应。
实用新型内容本发明人在此已经认识到以上方法的问题并且提供了至少部分解决它们的增压液冷内燃发动机。在一个示例中，增压液冷内燃发动机包括在组件末端侧被连接至汽缸体的汽缸盖。发动机还包括冷却回路和排气涡轮增压器，冷却回路包括用于传送冷却剂的泵、热交换器和通风容器，排气涡轮增压器包括设置在一个轴上的压缩机和涡轮机，所述轴被可旋转地安装在液冷轴承壳体中。轴承壳体通过连接管路被连接至冷却回路并且被设置在泵与通风容器之间。阀被控制成被设置在泵与通风容器之间的连接管路内的冷却剂温度的函数。根据本实用新型的一个实施例，所述连接管路被形成为提升管路。根据本实用新型的一个实施例，所述阀被设置在所述连接管路中所述轴承壳体的上游。根据本实用新型的一个实施例，所述阀被设置在所述连接管路中所述轴承壳体的下游。根据本实用新型的一个实施例，所述阀被整合到所述轴承壳体中。根据本实用新型的一个实施例，所述阀被整合到所述内燃发动机中。根据本实用新型的一个实施例，所述连接管路穿过所述汽缸体。根据本实用新型的一个实施例，所述连接管路穿过所述汽缸盖。根据本实用新型的一个实施例，所述阀是连续可调的。根据本实用新型的一个实施例，所述阀包括两个位置。根据本实用新型的一个实施例，所述阀在闭合位置具有泄漏流动。根据本实用新型，提供一种用于发动机的冷却剂回路，其特征在于包括涡轮增压器的轴承壳体；泵，其经由所述发动机提供冷却剂至所述轴承壳体；以及阀，其基于冷却剂温度来控制穿过所述轴承壳体的冷却剂流动。根据本实用新型的一个实施例，还包括控制器，所述控制器包括控制所述阀的位置的指令。根据本实用新型的一个实施例，所述阀包括多个限制点。根据本实用新型的一个实施例，所述阀是手动阀，其被配置为当冷却剂温度超过阈值时打开。根据本实用新型的一个实施例，所述手动阀包括两个限制点。根据本实用新型的一个实施例，所述手动阀包括多个限制点。根据本公开，冷却剂经由通过轴承壳体的连接管路的传送在低冷却剂温度时通过阀被阻止或者最小化，特别是在内燃发动机的冷启动之后的暖机阶段期间。与在低冷却剂温度时的不理想冷却剂传送一起，同样也消除了特别是在所述温度处引起的在离开通风容器时冷却剂中空气的再次富集的问题。阀可使用自控阀，其作为冷却剂的温度的函数，改变连接管路的流动截面并且由此控制穿过轴承壳体的冷却剂吞吐量，以致使所述吞吐量随着冷却剂温度的升高而增加。结果，在根据本公开的内燃发动机中，不仅可阻碍在低温时的不理想冷却剂传送，还通过所述吞吐量的增加(即通过阀的打开)而朝向高温加速了(即增加了)冷却剂的传送以及因此的冷却动作。这导致根据需求供给冷却剂至轴承壳体，其中冷却剂的传送是基于虹吸效应的。本说明的以上优点和其他优点以及特征将从单独或结合附图的以下具体实施方式
中变得明显。应理解上述实用新型内容仅以简化形式引入了进一步详细描述的概念的选择。其不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，保护范围是由权利要求唯一地限定。此夕卜，要求保护的主题不限于解决上述及本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
图I示意性地示出包括增压器的发动机的非限制性示例。图2示意性地示出了增压液冷内燃发动机以及冷却剂流动。图3是根据本公开的示例描述冷却涡轮增压器的方法的流程图。
具体实施方式
根据本公开的内燃发动机提供了增压的液冷内燃发动机，其在排气涡轮增压器的轴承壳体和轴的轴承的冷却方面被优化。阀被设置在连接管路中，其中在本公开的背景下，在泵和通风容器之间的整个管路段被称作连接管路，不管管路是否通过其他部件或组件，例如汽缸盖、汽缸体或轴承壳体。在具有至少两个汽缸的内燃发动机的情况下，这样的示例是有利的，即其中每个汽缸具有至少一个出口以用于将排气排出汽缸并且每个出口被一个排气管路连结，其中至少两个汽缸的排气管路在汽缸盖内合并以形成至少一个整体的排气管路，以使得至少一个排气歧管被形成，该整体的排气管路通向具有涡轮机壳体的至少一个涡轮机内。[0050]在由排气涡轮增压器增压内燃发动机的情况下，试图尽可能靠近汽缸的出口来设置所述至少一个涡轮机，以便能够最佳地利用热排气的排气焓，并且保证涡轮机或涡轮增压器的快速响应行为，其中所述排气熵主要由排气压力和排气温度确定。此外，热排气至不同排气后处理系统的路径也应该尽可能的短，从而使得排气在较短时间内冷却并且排气后处理系统尽快达到它们的运行温度或起燃温度，特别是在内燃发动机的冷启动之后。因此，试图最小化排气管路在汽缸处的出口和涡轮机之间或者在汽缸处的出口和排气后处理系统之间的部分的热惯量，这能够通过减少所述部分的长度和质量而实现。在此，排气管路在汽缸盖内合并以便形成至少一个一体的排气歧管是有利的。排气管路的长度以此方式减小。管路容积，即涡轮机上游的排气管路的排气容积，被减小，以致涡轮机的响应行为被改进。被缩短的排气管路还致使涡轮机上游的排气系统具有减小的热惯量，以致在涡轮机进口处的排气温度被升高，因此在涡轮机的进口处的排气焓也较高。此外，排气管路在汽缸盖内的合并允许驱动单元的密集封装。在具有三个或更多个汽缸的内燃发动机的情况下，这样的示例是有利的，其中至 少三个汽缸被配置为使得形成两组，其中每种情况中至少一个汽缸并且每个汽缸组的汽缸的排气管路在每种情况下合并入整体排气管路中从而形成排气歧管。所述示例特别对于使用双通道涡轮机是适当的。双通道涡轮机具有带有两个进口导管的进口区域，其中两个整体排气管路以如下方式被连接至双通道涡轮机，即在每种情况下一个整体排气管路展开到一个进口导管中。如果适当，在整体排气管路中被引导的两个排气流的合并发生在涡轮机的下游。然而，汽缸或排气管路的分组还提供了使用多个涡轮机或排气涡轮增压器的优点，其中在每种情况下一个整体排气管路被连接至一个涡轮机。所述至少一个涡轮机可被设计为径向涡轮机，即靠近转子叶片的流动基本径向地行进。在此，“基本径向地”意味着沿径向方向的速度分量大于轴向速度分量。流动的速度矢量相交于涡轮机的轴或轴线，如果靠近的流动准确地径向流动的话，则流动的速度矢量与涡轮机的轴或轴线成直角。为了使得径向的流动可能靠近转子叶片，则供给排气的进口区域通常被设计为包绕的盘旋或者螺旋壳体，以使得至涡轮机的排气的入流基本径向地行进。然而，所述至少一个涡轮机还被设计为轴向涡轮机，其中轴向方向的速度分量大于径向方向的速度分量。所述至少一个涡轮机可以装备有可变涡轮机几何形状，其能够通过调整涡轮机几何形状或者有效涡轮机截面来更准确地适应内燃发动机的相应工作点。在此，影响流动方向的可调导向叶片被设置在涡轮机的进口区域内。与旋转转子的转子叶片相对比，导向叶片不随涡轮机的轴旋转。如果涡轮机具有固定的不可变几何形状，则导向叶片被设置在进口区域内以使得不仅静止而且还完全不可移动，即刚性固定。相比之下，在可变几何形状的情况下，导向叶片也被适当地设置以便静止但不是完全不可移动，而是可以围绕其轴线旋转，以使得靠近转子叶片的流动可以被影响。为了改进内燃发动机的扭矩特征，还基本可能的是使用多个涡轮增压器，且这些涡轮增压器的涡轮机和压缩机被串联或并联设置。[0060]现参考图I，包括多个汽缸并且其中一个汽缸被显示在图I中的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，并且活塞36位于汽缸壁32中并被连接至曲轴40。燃烧室30被显示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。燃料喷射器66被示出为被定位成直接向燃烧室30内喷射燃料，这被本领域的技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地输送燃料。燃料被燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵、燃料集合管(未示出)。可以通过改变位置阀来调整至燃料泵(未示出)的流动从而调整由燃料系统输送的燃料压力。此外，计量阀可以被定位在燃料集合管内或附近以用于闭环燃料控制。泵计量阀还可以调整至燃料泵的燃料流动，由此减小被泵送至高压燃料泵的 燃料。进气歧管44被示为经由供给管路17与可选电子节气门62连通，并且电子节气门62调整节流板64的位置以控制来自进气增压室46的空气流动。涡轮增压器3包括将空气经由进口空气管路14从空气进气口 42抽出的压缩机162以及供给空气至增压室46的压缩机叶瓣或叶片16。排气使得涡轮机164的涡轮机叶瓣或叶片9旋转，涡轮机164经由轴161被联接至压缩机162。在一些示例中，可提供充气冷却器。可以经由调整可变叶瓣控制72的位置或压缩机旁通阀158的位置来调整压缩机速度。在可替代示例中，废气门74可以替代可变叶瓣控制72或除可变叶瓣控制72之外被使用。可变叶瓣控制72调整可变几何形状涡轮机叶瓣9的位置。当叶瓣处于打开位置时，排气能够穿过涡轮机164供给较少能量来旋转涡轮机164。当涡轮机叶瓣9处于闭合位置时，排气能够穿过涡轮机164并且在涡轮机164上施加增加的力。可替代地，废气门74允许排气围绕涡轮机164流动，以便减少供给至涡轮机的能量的量。压缩机旁通阀158允许在压缩机162的出口处的被压缩空气返回到压缩机162的进口。以此方式，压缩机162的效率可以被降低，以便影响压缩机162的流动并且降低进气歧管压力。当随着活塞36靠近压缩冲程的上死点从而燃料自动起燃时，在燃烧室30内开始燃烧。在一个示例中，宽域排气氧(UEGO)传感器126可以在排放装置70上游被联接至排气歧管48。排放管路8引导排气至涡轮机164。在其他示例中，UEGO传感器可以位于一个或更多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以由具有NOx和氧感测元件二者的NOx传感器替代。排气在排气系统开口 13处排出。在较低发动机温度时，电热塞68可以将电能转化为热能，以便升高燃烧室30内的温度。通过升高燃烧室30的温度，可以更容易地经由压缩来点燃汽缸空-燃混合物。在一个示例中，排放装置70能够包括微粒过滤器和催化器砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，其每一个都带有多个砖。在一个示例中，排放装置70能够包括氧化催化器。在其他示例中，排放装置可以包括稀NOx捕集器、选择性催化反应(SCR)催化器、稀NOx捕集器(LNT)和/或柴油微粒过滤器(DPF)控制器12在图I中被示为常规的微型计算机，其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/o) 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12可以存储执行一个或更多个控制例程的指令，例如以下相对图3描述的方法。控制器12被示为接收来自被联接至发动机10的传感器的各种信号，除了以前讨论的那些信号外，还包括来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);位置传感器134，其被联接至加速器踏板130以用于感测由脚132调整的加速器位置；来自联接至进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的增压压力；来自氧传感器126的排气氧浓度；来自霍尔效应传感器118以感测曲轴40位置的发动机位置传感器；来自传感器120 (例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力可以被感测(其传感器未示出)以用于由控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每转期间均产生预定数目的等间隔脉冲，由此能够确定发动机速度(RPM)。同样在图I的示例中描述的是根据本公开的示例的冷却回路的部件。冷却回路可以包括泵2a、热交换器2b和通风容器2c以及对应的冷却剂管路，在图I中由虚线描绘。 此外，来自发动机的冷却剂在穿过汽缸体Ib和/或汽缸盖Ia之后被供给到涡轮增压器轴161的轴承壳体4。为了控制冷却剂穿过轴承壳体4的流动，可以包括阀6。阀6可以是手动的，例如基于冷却剂温度被内部控制。在其他实施例中，阀6可以是由控制器12基于一个或更多个工作参数控制的自动阀，所述参数包括发动机负载、冷却剂温度等等。关于冷却回路的其他信息将在以下参考图2被描述。在工作期间，发动机10内的每个汽缸一般经历四冲程循环该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般地，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移至汽缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36在汽缸的底部附近并且在其冲程的末端(即，当燃烧室30处于其最大容积)时的位置一般被本领域的技术人员称作下死点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36移向汽缸盖以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程的末端并且最接近汽缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容器时)的点一般被本领域的技术人员称作上死点(TDC)。在以下被称作喷射的过程中，燃料被引入燃烧室内。在一些示例中，燃料可以在单个汽缸循环期间被多次喷射至汽缸。在以下被称作点火的过程中，被喷射的燃料通过压缩点火而被点火，进而引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞的移动转换为旋转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气门54打开以释放燃烧的空-燃混合物至排气歧管48并且活塞返回至TDC0注意以上描述仅为示例，并且进气门和排气门的打开和/或关闭正时可以改变，例如从而提供正或负的气门重叠、推迟的进气门关闭或各种其他示例。此外，在一些示例中，可以使用二冲程循环而不是四冲程循环。虽然在图I中描绘的示例包括柴油发动机，但是本文使用的表述“内燃发动机”可以包括柴油发动机、火花点火发动机(例如，汽油)以及还有混合动力内燃发动机。图2示意性地示出增压液冷内燃发动机10以及冷却剂流(由箭头指示的)。内燃发动机10包括汽缸盖la，其在组件末端侧Ic处被连接至汽缸体lb。为了形成发动机冷却设置2，泵2a被提供在汽缸体Ib的上游并且直接邻接汽缸体lb，借此泵冷却剂被传送穿过冷却回路2。在此，冷却剂流动穿过汽缸体Ib和汽缸盖Ia并且在下游经由热交换器2b被供给返回至泵2a，并且冷却回路2由此闭合。作用为热交换器2b的散热器2b被连接至通风容器2c，冷却剂由此通过被引入至泵2a上游的冷却回路2而被供给返回至冷却回路2。对于内燃发动机10的增压，提供排气涡轮增压器3，其包括被设置在同一轴上的压缩机和涡轮机。轴被可以旋转地安装在液冷轴承壳体4中。为了形成液冷设置7，轴承壳体4被连接到内燃发动机10的冷却回路2中，为此目的，连接管路5被提供在泵2a和通风容器2c之间。在图2中图示说明的示例中，其中设置有轴承壳体4的连接管路5穿过汽缸体lb。作为冷却剂温度的函数被自控制的阀6被设置在轴承壳体4下游的连接管路5中，该阀用于控制冷却剂的吞吐量。在低冷却剂温度时，通过阀6的关闭来阻止或者最小化冷却剂穿过轴承壳体4的 传送。在低冷却剂温度时，阀6位于闭合位置。随着其流动穿过通风容器2c时的冷却剂中空气的富集因此被抵消。阀6作为冷却剂温度的函数而展开连接管路5的更大或更小的流动截面，并且由此随着冷却剂温度升高而增大冷却剂的传送或壳体4的冷却。这导致了根据热负载需求向轴承壳体4供给冷却剂。例如，随着在轴承处冷却剂的温度升高，阀进一步打开从而允许更多的冷却剂穿过轴承壳体4。如下的内燃发动机的示例是有利的，其中连接管路被形成为提升管路。为了利用或改进虹吸效应，有利的是至少在轴承壳体的上游将连接管路形成为提升管路，其中测地学高度(geodetic height)持续升高。如下的内燃发动机的示例是有利的，其中阀被设置在连接管路中轴承壳体的上游。然而，如下的内燃发动机示例是特别有利的，其中阀被设置在连接管路中轴承壳体的下游。相比以上示例，根据本公开使用的手动阀(例如，温控阀)在当前情况下被在轴承壳体中被加热的冷却剂撞击。因为阀能够几乎没有延迟的响应轴承壳体内冷却剂的温度，并且因此在冷却剂吞吐量的控制方面，该阀直接与轴承壳体中的当前热管理装置啮合，所以这是有利的。在阀被设置在轴承壳体上游的情况下，存在不可避免的时间延迟，这是由如下事实导致的，即位于连接管路中阀和轴承壳体之间的冷却剂在阀能够通过打开而响应壳体内的主流温度之前，首先通过热传导而加热。不管怎样-如已经提到的-如下的示例是有利的，其中阀被设置在连接管路中轴承壳体的上游。如下的内燃发动机的示例是有利的，其中阀被整合到轴承壳体中。所述示例允许对于轴承壳体内温度的无延迟响应。此外，阀的部件，例如阀的壳体，可以由轴承壳体一体形成。这产生了其他优点，特别是紧凑的设计和重量的节省。如下的内燃发动机示例是有利的，其中阀被整合到内燃发动机中。可以获得封装和重量方面的优点，如结合以上示例已经描述的，为此原因参考相应的叙述。如下的内燃发动机是有利的，其中连接管路穿过汽缸体。在安装的位置，汽缸体一般被设置在发动机舱内的低处，即相对涡轮机低的测地学高度处。如果连接管路然后穿过涡轮机上游的汽缸体，这是有利的，特别是在利用虹吸效应方面和形成连接管路作为提升管路方面。以此配置，将被冷却的涡轮机和轴承壳体被设置为比汽缸体在测地学上更高。然而如下的示例也是有利的，其中连接管路穿过汽缸盖。在涡轮机被设置在汽缸体上方的内燃发动机的情况中，在面向汽缸盖的组件末端侧的那一侧上，连接管路还可以从汽缸盖通向涡轮机的轴承壳体，而不需免掉形成管路为提升管路。涡轮机在组件末端侧上方的所述设置使得甚至大容积的排气后处理系统可以位于润轮机下游的近联位置(close-coupled position)。如下的内燃发动机的示例是有利的，其中阀是连续可调的。连续可调的阀允许根据所有工作状态中的需求来供给冷却剂至轴承壳体，其中能够相应地通过沿闭合位置或开 放位置的方向来调整阀从而跟随当前的冷却剂温度。连续可调的阀可以包括多个限制点。如下的内燃发动机示例也是有利的，其中阀可以两级方式被切换。所述示例的特征在于阀能够仅在关闭位置和打开位置之间被切换，即能够仅呈现两个切换状态。因此，阀可以仅包括两个位置或限制点。可以关于以上示例获得成本上的优势。这样的内燃发动机是有利的，其中阀在关闭位置具有泄漏流动。所述泄漏流动阻止了在低温时连接管路的完全闭合，因此冷却剂的传送不能够被完全阻止。不管怎样，一定程度的阀泄漏是有利的，以便保证被设置在阀内并且最终起动打开过程的热学元件不断地由冷却剂撞击。图3是描绘用于冷却涡轮增压器的方法300的流程图。方法300可在发动机的冷却剂回路中被实现，例如以上关于图2描述的冷却剂回路。方法300包括，在302将冷却剂引导穿过发动机至涡轮增压器和/或热交换器的轴承壳体。如以上解释的，泵可以引导冷却剂穿过汽缸体和/或汽缸盖进入发动机。然后冷却剂可以进入冷却剂管路至被联接至发动机的涡轮增压器的轴承壳体。此外，一旦冷却剂已经穿过发动机，则其可在另一冷却剂管路中行进至热交换器，以便将热量从发动机传递至例如机动车辆的乘客舱。在304，方法300包括基于涡轮增压器的热负载来调整被引导至轴承壳体的冷却剂的量。在一些示例中，这可以包括在306，将冷却剂引导穿过手动阀，所述手动阀被配置为在冷却剂温度超过阈值时打开。阈值温度可以是指示出涡轮增压器上的高热负载的适当温度，例如额定发动机工作温度。在另一示例中，这可以包括在308，基于轴的轴承(例如，在涡轮增压器内)附近的冷却剂温度、环境温度和/或发动机负载来控制自动阀位置。以此方式，使用自动阀，则在涡轮增压器上的热负载可以基于以上因素被预测，并且阀被调整成引导理想的冷却剂量至轴承壳体来冷却涡轮增压器而没有过冷却。例如，如果发动机负载较高并且环境温度较高，即便是冷却剂温度仍然相对较低，阀仍可以被控制为打开，以便随着涡轮增压器上的热负载的升高，冷却剂将被引导至轴承壳体而没有延迟，而如果仅冷却剂温度来控制阀的位置则会造成这种延迟。然而，在一些示例中，自动阀还可以仅基于冷却剂温度被控制。将理解本文公开的这些配置以及方法本质上是示例性的，并且这些具体的示例不应从限定的角度进行考虑，因为可能存在多种变体。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置四缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合。随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权 利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。
权利要求1.一种增压液冷内燃发动机，其特征在于包括 汽缸盖，其在组件末端侧被连接至汽缸体； 冷却回路，其包括传送冷却剂的泵、热交换器和通风容器； 排气涡轮增压器，其包括设置在轴上的压缩机和涡轮机，所述轴被可旋转地安装在液冷轴承壳体中，所述轴承壳体经由连接管路被连接到所述冷却回路中并且被设置在所述泵和所述通风容器之间；以及 阀，响应于冷却剂的温度被控制并且被设置在所述泵和所述通风容器之间的所述连接管路中。
2.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述连接管路被形成为提升管路。
3.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀被设置在所述连接管路中所述轴承壳体的上游。
4.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀被设置在所述连接管路中所述轴承壳体的下游。
5.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀被整合到所述轴承壳体中。
6.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀被整合到所述内燃发动机中。
7.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述连接管路穿过所述汽缸体。
8.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述连接管路穿过所述汽缸至JHL ο
9.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀是连续可调的。
10.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀包括两个位置。
11.如权利要求I所述的增压液冷内燃发动机，其特征在于所述阀在闭合位置具有泄漏流动。
12.一种用于发动机的冷却剂回路，其特征在于包括 涡轮增压器的轴承壳体； 泵，其经由所述发动机提供冷却剂至所述轴承壳体；以及 阀，其基于冷却剂温度来控制穿过所述轴承壳体的冷却剂流。
13.如权利要求12所述的冷却剂回路，其特征在于还包括控制器，所述控制器包括控制所述阀的位置的指令。
14.如权利要求13所述的冷却剂回路，其特征在于所述阀包括多个限制点。
15.如权利要求12所述的冷却剂回路，其特征在于所述阀是手动阀，其被配置为当冷却剂温度超过阈值时打开。
16.如权利要求15所述的冷却剂回路，其特征在于所述手动阀包括两个限制点。
17.如权利要求15所述的冷却剂回路，其特征在于所述手动阀包括多个限制点。
专利摘要本实用新型提供了增压液冷内燃发动机和冷却剂回路。增压液冷内燃发动机包括汽缸盖，其在组件末端侧被联接至汽缸体；冷却回路，其包括传送冷却剂的泵、热交换器和通风容器；排气涡轮增压器，其包括设置在轴上的压缩机和涡轮机，所述轴被可旋转地安装在液冷轴承壳体中，所述轴承壳体经由连接管路被连接到所述冷却回路中并且被设置在所述泵和所述通风容器之间；以及阀，其响应于冷却剂温度被控制并且被设置在所述泵和所述通风容器之间的所述连接管路中。在一个示例中，涡轮增压器的轴承响应于涡轮增压器的热负载被冷却。以此方式，流动至轴承的冷却剂流速可以基于冷却需求被提供。
文档编号F02B39/16GK202611849SQ20122002201
公开日2012年12月19日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者B·布林克曼 申请人:福特环球技术公司