专利名称：冷却方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机的冷却方法，该内燃发动机具有分为气缸体侧的冷却剂套和至少一个气缸盖侧的冷却剂套中至少一个含介质的回路，其中冷却剂调节阀被提供来首 先阻止冷却剂流到气缸体的冷却剂套并且直到达到预设温度时才释放该流体。
背景技术：
为了提高内燃发动机的预热运行性能，越来越多地使用分置式冷却 (split-cooling)原理，即将冷却剂回路分成气缸体侧的冷却剂回路和至少一个气缸盖侧 的冷却剂回路。至少一个气缸盖的冷却回路也可被称为第一部分回路，其中气缸体的冷却 回路也可被称为第二部分回路。气缸盖侧的回路可进一步细分为子回路。在分置式冷却系 统中，通过气缸体的介质流(第二部分回路)利用调节阀，如温度自动调节器，在内燃发动 机的预热阶段有针对性地被中断，以便冷却剂不能流过该气缸体，而仅通过气缸盖。一旦预 热阶段已经完成，或如果冷却剂达到特定的温度水平，气缸体回路打开。内燃发动机的预热 阶段是在该阶段中内燃发动机在相对长的停止(冷启动)后启动并且持续直到内燃发动 机已经达到其运行温度或冷却液体已经达到足够的温度水平。因此具有分置式冷却设计的现有发动机有至少两个冷却回路，其位于发动机的内 部。第一个(气缸盖回路)总是被流过而第二个(气缸体回路)当需要时才被打开。一般 来说，第一个冷却剂回路包含配置为传统蜡式恒温器的调节阀，该调节阀打开/关闭第二 个冷却回路并且通过第一个回路的冷却水温而被控制。这种配置引起了独立于第二个回路(气缸体侧)的温度而实现控制的问题。第二 个回路通常负责冷却气缸管道(并且还间接地负责冷却活塞和活塞环)。如果在冷启动后立即要求发动机高载荷，那么在第二个回路(气缸体回路)中加 热冷却水远快于在第一个回路(气缸盖侧)中的冷却剂。因此，蜡制元件以延迟方式反应 并且不期望的局部过热可在第二个冷却回路中轻易地发生。如果引入到第一个回路中的能量通过其他热交换器使用，例如舱内加热器或油冷 却器，且因此冷却剂温度完全没有或仅缓慢地增加，则这种现象会增强。因此在第一个回路 中的冷却剂温度低于蜡制恒温器的开启温度，从而不打开第二个回路，尽管存在引入的热 量仍然很高并且因此可导致结构和冷却剂过热的情况。当电控调节阀被用来代替传统的恒温器时，相同的问题还会发生。虽然调节阀也 有可能通过发动机控制单元(EOT)而致动，但是在预热满载条件下(例如气缸盖)的临界 点处或在部分冷却剂流体中通常进行附加的温度测量，其中所述部分冷却剂流体总是流过 且不在预热运行阶段过程的临界点。根据分置式冷却设计的冷却剂回路被公开在例如EP 06 120 586和DElO 2008 005 231 中。
发明内容
因此本发明是基于以这种方式用简单方法在开始时改进所述类型的冷却方法的目标，其中该方式实现了当在预热运行阶段要求高载荷时增强的过热防护，尤其在内燃发 动机的冷启动过程中或在其预热运行阶段。根据本发明，通过具有本发明所述特征的冷却方法实现了目标，其包括在控制装置中实施的预热模型，在内燃发动机启动过程中记录至少一个温度；记录内燃发动机的运行数据，从记录的温度和记录的运行数据中确定引入的热量，从确定引入的热量估计引入热量的量，以及当达到阈值时致动调节阀。如果预热模型在发动机控制器中实施，则对于本发明其是有利的。本发明意义下 的预热模型在控制装置中被提出并且在不同的运行特性过程中以类似模型的方式表示内 燃发动机的热条件。当然，该预热模型还可基于作为分离的控制模块的发动机控制器(ECU) 而从外部提供。在发动机启动过程中，冷却剂的温度或参考温度中至少一个温度被测量。然后，计算引入到内燃发动机或内燃发动机的部分区域的热量或发动机中或其部 分区域中的温度水平。为了此目的，可使用内燃发动机的运行数据或输入变量，例如发动机速度、发动机 载荷、输出扭矩、燃料量和/或空气需求量。有利地，随后引入的热量的量和/或部件的温度和/或冷却剂温度被预测或估计。有益地，因此临界温度水平可在通过直接温度测量无法检测的区域中被监测。利用借助于参考温度的模型平衡来平衡计算与现实。一旦在计算中和/或在测量过程中达到和/或超过预定义的阈值或临界值，则电 热恒温器或冷却剂调节阀就被致动，从而恒温器/阀体打开。于是冷却剂流过气缸体侧的 冷却剂套，尽管实际预热运行阶段仍没结束。换句话说，在这种情况下分置式冷却设计在短 期内即以非时间延迟的方式被放弃，从而保护内燃发动机免受热损害。根据本发明的冷却方法的特殊优点在于不必使用额外的传感器；相反，可利用任 何现存的传感器。这确保了，尤其是在内燃发动机冷启动后立即直接需要高载荷的过程中， 增加保护而免受过热损害，这是由于能基本无时间延迟并且适应可能升高的温度地流过第 二个冷却回路(气缸体套)。根据本发明的冷却方法优选地仅适于在内燃发动机冷启动过程中要求高载荷的 这种情况。如果发现在预热阶段这种情况不存在，内燃发动机的预热运行在分置式冷却方 法后继续。当然，该分置式冷却方法也在重新冷启动后执行，除非基于预热模型已经确定的 值需要该分置式冷却方法来停止。
本发明的另外有利的实施例以进一步的实施方案和下文基于附图的描述被公开， 在其中唯一的图1是根据本发明的冷却方法的流程图。
图1是根据本发明的冷却方法2的示意流程图1。
具体实施例方式冷却方法2最好在具有所谓分置式冷却设计的内燃发动机中实施。在分置式冷却 设计中，内燃发动机有气缸体侧的冷却剂套和气缸盖侧的冷却剂套。优选地，调节阀设置在 出水口壳体中，即与气缸盖相连的分离部件，在作为恒温器的优选实施例中，调节阀控制冷 却剂的总流量，例如用来冷却和加热。该调节阀还可被设置在气缸盖侧的冷却剂套中。当 然，该调节阀还可被设置在其他合适的地点，只要在预热运行阶段或在内燃发动机冷启动 后流过气缸体侧的冷却剂套的冷却剂流能被阻止。影响流过气缸体的冷却剂的另一个的恒 温器可被设置在该气缸体自身中。在内燃发动机的预热运行阶段要求高载荷是可能的。为了保护内燃 发动机在冷启 动同时要求高载荷的过程中免受热损害，采取措施来测量内燃发动机启动(框3)过程中冷 却剂温度或参考温度(框4)。同时，内燃发动机的运行数据被提供给框5。所用的运行数据例如可以是发动机速 度、发动机载荷、输出扭矩、燃料量和/或空气需求量。供给框4和框5的数据被供给框6，在其中引入内燃发动机或其部分区域的热量或 内燃发动机或其部分区域中的温度水平被确定或计算。框6中确定的值被供给框7。在其中引入的热量的量和/或部件的温度和/或冷 却剂的温度被预测或估计。框7中预测的值被供给判定框8，在其中内燃发动机的至少一个阈值被提出。在判 定框8中可以检测出温度的发展趋势，如果需要可做出立即干预的决策。如果框7中预测 的值超过框8提交的至少一个阈值，或如果值或总和是相同的，会产生信号打开调节阀，从 而使冷却剂流过气缸体套，尽管预热运行阶段仍还没能完成。这有利地冷却了内燃发动机 的关键区域，否则该区域将可能遭受热损害。如果框8中的检验显示了至少一个阙值不能达到，则在第二个判定框9判定预热 运行阶段是否已经结束。如果是这种情况，调节阀利用框9产生的信号被打开。如果预热 运行阶段仍还没完成，回到框3 ；当然，这并不意味着内燃发动机重新启动；相反，流程图从 框4和5开始从头到尾再次运行。在另外的有利的实施例中，可采取措施允许消散的热量也经由另外的框(未示 出)流入实施的冷却方法2。例如用冷却器、加热式热交换器、热交换器(例如油/水、水/ 油、水/水和/或油/油热交换器)、管道以及经由整个系统的散热热量可被消散。为了此 目的，使用计算模型来确定热量输出和/或如果必要利用传感器来测量热流或来测量辅助 变量以便确定或计算热流量。例如,热量通过电锁水加热元件(electrical block water heatingelement)、独 立的发动机加热器和/或其他加热元件可被针对性地引入到冷却系统中，从而确保加热行 为受影响。在这方面，可有效地采取措施来执行另一个的框(未示出)而实施冷却方法2， 因此允许可能受影响的热量流入实施冷却方法2。
权利要求
一种用于内燃发动机的冷却方法，所述内燃发动机具有分为至少一个气缸盖侧冷却剂套和气缸体侧冷却剂套的至少一个含介质的回路，而冷却剂的调节阀设置在回路内，该方法包括通过冷却剂的调节阀阻止冷却剂流到所述气缸体侧的冷却剂套，并且直到达到预设温度才释放所述流体；以及响应表示引入到所述介质中的热量的所述发动机预热的温度，致动所述冷却剂的调节阀。
2.根据权利要求1所述的冷却方法，进一步包括在控制装置中实施的内燃发动机的预 热模型，所述方法包括在所述内燃发动机起动过程中记录至少一个温度； 记录所述内燃发动机的运行数据；根据所述记录温度和所述记录的运行数据确定引入的热量；以及 从所述确定的弓I入热量估计所引入的热量的量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述内燃发动机启动过程中测量冷却剂温度或参考温度。
4.根据权利要求1或2所述的冷却方法，其中被记录或测量的所述运行数据或输入变 量是发动机速度、发动机载荷、输出扭矩、所需的燃料量和/或空气需求量。
5.根据在前的权利要求中的一个权利要求所述的冷却方法，其中在确定热量引入后， 所述引入的热量、部件温度和/或冷却剂温度被预测或估计。
6.根据在前的权利要求中的一个权利要求所述的冷却方法，其中在冷却器、加热式热 交换器、热交换器、管道中流动的热量经由所述整个系统的热辐射而耗散。
7.根据在前的权利要求中的一个权利要求所述的冷却方法，其中热量从加热元件流入。
全文摘要
本发明涉及内燃发动机的冷却方法，该内燃发动机具有分为至少一个气缸盖侧的冷却剂套和气缸体侧的冷却剂套的至少一个含介质的回路，其中冷却剂调节阀被提供来首先阻止冷却剂流到气缸体侧的冷却剂套并且直到达到预设温度才释放该流体。为了保护有分置式冷却设计的内燃发动机在冷启动过程中或在预热阶段且同时有高载荷需求时免受热损害，冷却策略或冷却方法包括阻止冷却剂流到气缸体侧的冷却剂套并且直到达到预设温度才释放流体；以及当阙值达到响应表示引入到介质中的热量的发动机预热的温度时致动冷却剂调节阀。
文档编号F01P7/14GK101813020SQ20101012425
公开日2010年8月25日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年2月25日
发明者I·伦兹, J·梅林, M·吕茨, R·弗里切 申请人:福特环球技术公司