具有选择器导向阀的液冷式内燃发动机和控制所述类型的内燃发动机的选择器导向阀的方法
【专利说明】具有选择器导向阀的液冷式内燃发动机和控制所述类型的内燃发动机的选择器导向阀的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年I月16日提交的德国专利申请号102014200667.8的优先权，其全部内容通过参考被并入本文用于所有目的。
技术领域
[0003]本公开涉及具有带有选择器导向阀(selector guide valve)的冷却系统的内燃发动机。
【背景技术】
[0004]液体冷却系统在内燃发动机中被用来在燃烧运转期间从发动机中的各种部件去除热。由于其在发动机运转的不同阶段期间的不同冷却需要，许多冷却系统包括分开的汽缸盖和汽缸体冷却套。冷却套能够包括一个或更多个用于使冷却液循环通过汽缸盖或汽缸体的冷却液通道。
[0005]分开的恒温器能够被用来控制通过汽缸盖和汽缸体中的每一个的冷却液流。然而，以此方式使用恒温器具有许多缺点。例如，使用多个恒温器会增加冷却系统的尺寸以及系统的成本。
[0006]比例阀已经被发展为使进入多个冷却套的流能够经由单个装置控制。然而，发明人已经认识到当前比例阀的若干缺点。例如，比例阀会由于冷却液中的可以聚集在壳体与阀的可旋转鼓(drum)之间的污染物而发生故障。颗粒在阀中的聚集会导致比例阀的故障或失效。例如，阀可能堵塞，并且可能限制并且在一些情况下完全抑制阀中的部件的旋转。由于其中缺乏冷却液循环，这样的故障会导致冷却系统损坏，并且在一些情况下会导致冷却系统失效，并且因此导致发动机损坏或失效。
【发明内容】
[0007]因此，在一种方法中，提供了内燃发动机的冷却系统中的选择器导向阀。选择器导向阀包括第一控制鼓和第二控制鼓，第一控制鼓独立地旋转并且包括接收来自泵的发动机冷却液的入口和多个延伸通过第一控制鼓的冷却液开口，第二控制鼓独立地旋转，周向地(circumferentialIy)围绕第一控制鼓，并且包括多个延伸通过第二控制鼓的冷却液开口。在选择器导向阀中使用相对于彼此独立地旋转的第一控制鼓和第二控制鼓降低了由于阀中的颗粒形成而引起的阀故障(例如，阀堵塞)的可能性。特别地，一个控制鼓发生故障时另一控制鼓的旋转能够增加阀失灵的可能性。此外，在阀中提供两个控制鼓增加了阀的可调整性，进一步降低了阀故障的可能性。
[0008]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本说明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0009]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。另外，发明人在此已经认识到上述问题，并不认为其是众所周知的。
【附图说明】
[0010]图1不出了发动机和冷却系统的不意图；
[0011]图2示出了被包括在图1所示的冷却系统中的示例选择器导向阀的图示说明；
[0012]图3示出了被包括在图2所示的选择器导向阀中的第二控制鼓的详细视图；
[0013]图4示出了被包括在图2所示的选择器导向阀中的第一控制鼓的详细视图；
[0014]图5A示意地示出了图2所示的选择器导向阀的壳体中的应用于二维表面的出P ;
[0015]图5B示意地示出了图2所示的选择器导向阀的第二控制鼓中的应用于二维表面的开口 ；
[0016]图5C示意地示出了图2所示的选择器导向阀的第一控制鼓中的应用于二维表面的开口 ；
[0017]图6示出了在图5A-5C中图示说明的在选择器导向阀的紧急运行位置相互结合的视图；以及
[0018]图7示出了用于运转选择器导向阀的方法。
【具体实施方式】
[0019]本文描述了一种液冷式内燃发动机。发动机可以包括至少一个液冷式汽缸盖，并且具有液冷式汽缸体，以及具有用于冷却系统(例如，液体式冷却装置)的非独立需求(demand-dependent)控制的选择器导向阀。选择器导向阀可以被布置在冷却液回路中，具有用于冷却液的至少一个入口和至少三个出口。冷却系统还包括再循环管路和旁通管路，其中热交换器被布置在再循环管路中，旁通管路绕过布置在再循环管路中的热交换器，提供旁通管路以便形成冷却液回路。本文还描述了用于控制所述类型的内燃发动机的选择器导向阀的方法。
[0020]选择器导向阀例如在所述类型的可以用于机动车辆中的原动力的内燃发动机中使用。在本说明的背景下，表达“内燃发动机”包含奥托循环发动机、柴油发动机以及混合动力内燃发动机，混合动力内燃发动机利用混合燃烧过程和混合动力驱动装置，混合动力驱动装置不仅包括内燃发动机而且包括电机，该电机能够根据驱动连接至内燃发动机并从内燃发动机接收动力或作为可切换辅助驱动装置额外地输出动力。
[0021]内燃发动机的冷却装置可以采取空气式冷却系统或液体式冷却系统的形式。由于液体的更高的热容，使用液体式冷却系统比使用空气式冷却系统消散显著更大的热量是可能的。许多发动机都能够具有大量的热负荷。因此，现有内燃发动机通常装有液体式冷却系统。这种情况的另一原因是，内燃发动机能够被机械增压，并且部件的密集封装可能是希望的，以增加发动机的紧凑性。增加的封装密集性已经导致越来越大量的部件集成到汽缸盖或汽缸体内。因此，发动机(即内燃发动机)的热负荷进一步增加。此外，排气歧管能够被集成到汽缸盖内，以便并入提供在汽缸盖中的冷却系统，并且使得如果需要，歧管不必由昂贵的可承受尚热负荷的材料制成。
[0022]液体式冷却系统冷却套被包括在汽缸盖中。冷却套包括引导冷却液通过汽缸盖的冷却液管道。能够在入口侧经由供应开口向一个冷却套馈送冷却液，该冷却液在流过汽缸盖之后，在出口侧经由排出开口离开冷却套。为了散热，不必首先将热引导至汽缸盖表面。空气式冷却系统中的情况也是如此。更确切地说，冷却液可以被排出到已经在汽缸盖的内部中的冷却液。这里，冷却液能够由布置在冷却液回路中的泵输送，使得所述冷却液循环。排出到冷却液的热由此能够经由排出开口从汽缸盖的内部排出，并且在汽缸盖外面例如经由热交换器和/或一些其他合适的部件再次从冷却液提取。
[0023]如同汽缸盖，汽缸体也可以装有一个或更多个冷却套。然而，汽缸盖可以是承受更高热负荷的部件中的一个，因为相比于汽缸体，汽缸盖提供有排气引导管路，并且被集成在汽缸盖中的燃烧室壁比提供在汽缸体中的汽缸筒更长时间地暴露于热排气。此外，汽缸盖具有比汽缸体更低的部件质量。
[0024]如果内燃发动机具有液冷式汽缸盖以及液冷式汽缸体，经由汽缸体向被集成在汽缸盖中的冷却套供应冷却液、且/或经由汽缸盖向被集成在汽缸体中的冷却套供应冷却液是可能的。
[0025]冷却液通常由提供有添加剂的水-乙二醇混合物构成。相比于其他冷却液，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，水适合提取和消散非常大的热量，这基本上被认为是有利的。然而，其他类型的冷却液可以在液冷式发动机中使用。
[0026]为了形成冷却液回路，冷却液离开冷却套的出口侧排出开口能够被连接至能够用于向冷却套馈送冷却液的入口侧供应开口，为此目的，可以提供管路或多个管路。所述管路不必是物理意义上的管路，相反该管路也可以被部分地集成到汽缸盖、汽缸体或一些其他部件内。这样的管路的示例是布置在其中的热交换器的再循环管路，热交换器从冷却液提取热。用于形成冷却液回路的管路的另一示例是绕过布置在再循环管路中的热交换器的旁通管路。
[0027]冷却系统可以不被设计为在所有工况下从内燃发动机提取最大可能的热量。确切地说，冷却系统的非独立需求控制可能是期望的，除了全负荷外，非独立需求控制还允许更利于从内燃发动机提取更少热(例如，最小热量)的内燃发动机运转模式。
[0028]为了减少摩擦损失并且因此减少内燃发动机的燃料消耗，发动机机油特别是在冷启动之后的快速加热可能是期望的。发动机机油在内燃发动机的暖机阶段期间的快速加热使机油粘度能够相应地快速降低，并且因此使特别是供应机油的轴承(例如曲轴的轴承)中的摩擦与摩擦损失能够相应地快速减少。
[0029]基本上也可以通过内燃发动机本身的快速加热来帮助为了减少摩擦损失的发动机机油的快速加热，这进而借助在暖机阶段期间从内燃发动机提取的少量的热来协助。
[0030]在这个方面，内燃发动机在冷启动之后的暖机阶段是从内燃发动机提取减少的热量(例如，最小热量)可能是期望的运转模式的示例。
[0031]通过依赖温度的自控阀(通常也被称为恒温器阀)的使用，可以实现冷却系统的为了内燃发动机快速加热的目的而减少冷启动之后的热提取的控制。所述类型的恒温器阀具有被冷却液冲击的温度反应元件，其中根据该元件处的冷却液温度在更大或更小程度上阻塞或打开通过阀的连接管路。
[0032]在具有液冷式汽缸盖以及液冷式汽缸体的内燃发动机中，相互独立地且以连续可变的方式控制通过汽缸盖和通过汽缸体的冷却液输送量可能是期望的，特别是因为两个部件受到不同程度的热负荷并表现出不同的暖机行为。在这方面，在每种情况下通过不同开启温度的专用恒温器阀来控制通过汽缸盖的冷却液流和通过汽缸体的冷却液流可能是期望的。在暖机阶段开始的时候，冷却液不会流动，而是会在管路中并且在汽缸盖