用于内燃活塞式发动机的装置以及内燃活塞式发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于内燃活塞式发动机的装置，发动机具有冷却系统，冷却系统用于从内燃活塞式发动机输送热量并且将发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，冷却系统包括：具有泵系统（14）的主冷却流体通道（12），主冷却流体通道布置成穿过发动机的从其提取热量的至少一部分；以及分支通道（18），分支通道从主冷却流体通道（12）分支，分支通道中存在用于对冷却流体进行冷却的冷却器系统（20），并且在冷却系统内，在分支通道从主冷却流体通道分支的位置处，布置有流体流动控制设备（22）。流体流动控制设备（22）包括至少两个平行的阀单元，每个阀单元均具有两个操作位置。
【专利说明】用于内燃活塞式发动机的装置以及内燃活塞式发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于内燃活塞式发动机的装置，所述发动机具有冷却系统，该冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，所述冷却系统包括:具有泵系统的主冷却流体通道，所述主冷却流体通道布置成穿过所述发动机的从其提取热量的至少一部分；以及分支通道，所述分支通道从所述主冷却流体通道分支，所述分支通道中存在用于对冷却流体进行冷却的冷却器系统，并且在所述冷却系统内，在所述分支通道从所述主冷却流体通道分支的位置处，布置有流体流动控制设备。
[0002]本发明还涉及一种包括冷却系统的内燃活塞式发动机，该冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围。
【背景技术】
[0003]内燃机，特别是内燃活塞式发动机包括若干个流体回路，这若干个流体回路具有用于控制发动机的回路中的流体流动的控制设备。例如发动机的冷却系统通常被控制以便将操作温度保持在所需限值内。也存在其它的流体流动，与所述流体流动结合执行至少某种流量控制，诸如喷射燃料、进气/排气流，只提几个例子。典型地，通过至少在某种程度上调节流量来对这样的流体流动进行控制。基本上，内燃活塞式发动机中的所有流体流动都对其操作具有冲击，其中一些流动流动因它们对操作的强烈影响而要求非常精确的控制。
[0004]内燃机的操作要求越来越严格，并且因此控制系统的精确度和可靠性甚至更重要。除了很久以前已认识到其重要性的燃料系统之外，这实际上涉及内燃活塞式发动机中的所有流体流动系统，这些系统对发动机的整体性能有影响。
[0005]控制内燃活塞式发动机中的温度通常借助循环水基溶液来实现，水基溶液经由设置在发动机中的冷却通道被循环，从而去除所产生的热量。整流或分流与发动机中的循环分开并且被引导到热交换器系统，在该热交换器系统中，溶液被冷却，在冷却之后被冷却的溶液被返回到循环。
[0006]恒温阀感测周围溶液的温度并且根据温度的变化而起作用。恒温阀典型地被安装成控制离开发动机的流体的温度或者它们也可以被设定成控制进入发动机的温度。
[0007]在与发电厂或船用发动机结合的典型的发动机安装中，在发动机和中央冷却器组件之间能存在长距离。这具体涉及能够产生150KW/缸的动力的大型内燃活塞式发动机。管中的流速也被限制以避免侵蚀、腐蚀和高流动损失。由于上述，来自控制动作的响应能达到迟几分钟。这具有这样的结果，即，实际的发动机温度在很长一段时间内从太冷温度到太热温度波动，而平均值接近恒温阀的设定值。瞬载改变通常也使温度在接近设定值固定之前波动。只有当对控制精度的要求足够低时，通常用于发动机中的机械恒温阀能够充分操作。因此，需要朝着更精确的并且更快的用于控制内燃活塞式发动机的温度的控制设备改进现有技术的方案。
[0008]本发明的目的在于提供一种用于内燃活塞式发动机的流体流动装置，其中与现有技术的方案相比显著改进了控制性能。
[0009]本发明的实施方式的具体目的在于提供一种用于内燃活塞式发动机的温度控制设备，其中与现有技术的方案相比显著改进了控制性能。
【发明内容】
[0010]本发明的目的基本上由用于内燃活塞式发动机的装置实现，所述发动机具有冷却系统，所述冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，所述冷却系统包括:具有泵系统的主冷却流体通道，所述主冷却流体通道布置成穿过所述发动机的从其提取热量的至少一部分；以及分支通道，所述分支通道从所述主冷却流体通道分支，所述分支通道中存在用于对冷却流体进行冷却的冷却器系统，并且在所述冷却系统内，在所述分支通道从所述主冷却流体通道分支的位置处，布置有流体流动控制设备。本发明的特征在于，所述流体流动控制设备包括至少两个平行的阀单元，每个阀单元均具有两个操作位置。
[0011]根据本发明的另一实施方式，所述流体流动控制设备包括具有不同的流动特征的平行的阀单元。
[0012]根据本发明的另一实施方式，所述装置包括控制系统，所述控制系统布置成控制每个阀单元进入两个操作位置中的一个操作位置，所述阀单元可以在所述两个操作位置之间切换以选择所述阀单元的所述操作位置的组合。
[0013]根据本发明的又另一实施方式，控制系统设置有远离所述控制设备布置的探头。
[0014]根据本发明的又另一实施方式，每个阀单元均设置有连接至所述控制系统的致动器。
[0015]根据本发明的又另一实施方式，控制系统设置有布置在所述发动机中的不同位置处的至少两个探头。
[0016]根据本发明的又另一实施方式，每个阀单元均设置有对所述阀单元的流动特征具有影响的以可移除的方式组装的限制元件(24)。
[0017]根据本发明的又另一实施方式，所述阀单元彼此相同，除所述限制元件(24)彼此不同之外。
[0018]根据本发明的又另一实施方式，所述流体流动控制设备布置成能可控地以其阀单元的两个操作位置的多个组合来操作。
[0019]本发明的目的基本上也由内燃活塞式发动机实现，所述内燃活塞式发动机包括冷却系统，所述冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，所述冷却系统具有用于进气、润滑油以及用于汽缸的冷却部分。本发明的特征在于，所述冷却系统包括第一系统和第二系统，其中所述第一系统包括用于汽缸套的冷却系统和用于进气的高温冷却系统，而所述第二系统包括用于进气冷却部分的低温冷却系统和润滑油冷却系统，所述第一系统和所述第二系统是根据权利要求1至10中的任一项所述的冷却系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]在下文中，将参照随附的示例性示意图描述本发明，附图中:[0021]图1示出了根据本发明的第一实施方式的内燃活塞式发动机中的流体流动系统，
[0022]图2示出了根据本发明的流体流动控制设备的有利实施方式，
[0023]图3示出了根据本发明的用于流体流动控制设备的阀单元的另一实施方式，
[0024]图4示出了根据本发明的用于流体流动控制设备的阀单元的另一实施方式，
[0025]图5示出了根据本发明的用于流体流动控制设备的阀单元的有利实施方式，
[0026]图6示出了根据本发明的另一实施方式的内燃活塞式发动机中的流体流动系统，以及
[0027]图7示出了根据本发明的用于流体流动控制设备的阀单元的又另一实施方式。【具体实施方式】
[0028]图1示意性地描绘了内燃活塞式发动机100中的流体流动系统10。该流体流动系统包括主流体通道12，该主流体通道可以包括单个流径或多个平行流径。主流体通道12包括用于增加该主流体通道12中的压力的装置14。关于这一点，用于增加压力的装置14要宽泛地理解，即使泵的符号在图1中被使用。在一些情况下，用于增加压力的装置14当然可以是实际的泵等，但在一些情况下，甚至燃烧室也可以充当用于增加压力的装置，在这种情况下，燃烧过程可以充当增压装置14。主流体通道导致利用单元16，在该利用单元中流体以取决于所述应用和过程的方式被利用。根据实施方式，利用单元是单程系统并且在这种情况下流动系统可以不包括任何流体的循环或可以仅包括流体的部分再循环。该实施方式和其它实施方式将例如从其它图和它们的描述以更详细的方式变得明显。
[0029]流动系统10包括分支通道18，该分支通道从主流体通道12分支，形成与主流体通道平行的流径。分支通道的目的在于使流体的第一部分(0%至100%)穿过发动机中的或与发动机相关的处理单元20并且将流体的第二、剩余部分(100%至0%)布置成绕过利用单元20。在图1中还示出了供连接主流体通道的流体源34。该流体源34可以例如是发动机的燃料箱、油槽或冷却液贮存器。
[0030]在分支通道从主流体通道分支的位置处，或大体上在分支通道连接至主流体通道的位置处，控制装置还包括流体流动控制设备22。流体流动控制设备22包括若干个平行的阀单元22.1,22.2、-22.N，每个阀单元均具有两个操作位置，阀单元可以在这两个操作位置之间切换。
[0031]根据本发明的优选实施方式，每个阀单元均设置有基部25和限制元件24。优选地，限制部24被布置到阀单元中，使得其对流体流动具有影响，即，节流流体流动。限制部24有利地以可移除的方式被组装到基部25。限制元件是以节流方式对阀单元的流动特征具有影响的构件。更具体地，限制元件24优选地通过形成局部收缩流动区域而对阀单元的流阻具有影响。这在图1中被描绘为圆。附加地，有利的是，阀单元22.1、22.2、...22.Ν的基部25基本上是相同的，并且特别是相对于接合元件是相同的，借助接合元件，限制元件24接合至阀单元。阀单元的数量可以变化，但是优选地存在至少四个单元。限制部包括用于在组装时对阀单元的流动特征具有影响的装置，这意味着限制元件优选地在不同的阀单元中是不同的。这样，阀单元被模块化，从而允许通过仅改变阀单元中的仅有限制元件24简单地改变它们的流动特征。
[0032]流体流动控制设备还设置有控制系统30，该控制系统布置成将阀单元22.1、22.2、-22.N中的每个单元控制到两个操作位置中的一个操作位置中，阀单元可以在两个操作位置之间被切换。在图1的实施方式中，操作位置控制流体流到分支通道18或进一步流入主流体通道12。控制系统连接至与发动机100相关的探头32。该探头可以包括发动机中的一个或若干个单独的探头32、32 ’。
[0033]控制系统30布置成操作，使得它阅读或接收探头32的测量值或者探头32的测量值被发送到控制系统30。基于探头的测量值或多个测量值，控制系统确定对实践的控制模式中的变化的需要。在需要变化的情况下，控制设备选择阀单元的操作位置的新的组合。这样，设定了阀单元的新的布置。
[0034]限制元件24优选地被选择使得，在第一阀单元的相对流动面积为I时，第二阀单元的相对流动面积为1/2，第三阀单元的相对流动面积为1/4等，即，它们的流动面积布置成使得“下一个”阀单元是前一个阀单元的流动面积的两倍。在流体流动控制设备包括四个通/断阀单元的情况下，操作位置的组合和流量之间的对应在下列表中示出，该表清楚地示出了借助四个阀单元能获得的精确度。
[0035]在该实施方式中，阀单元I提供相对流量1，阀单元2提供相对流量0.5等等。可以看到的是，借助四个阀单元可以获得16个不同的流量。对应地，借助5和6个
[0036]
【权利要求】
1.一种用于内燃活塞式发动机的装置，所述发动机具有冷却系统，所述冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，所述冷却系统包括:具有泵系统(14)的主冷却流体通道(12)，所述主冷却流体通道布置成穿过所述发动机的从其提取热量的至少一部分；以及分支通道(18)，所述分支通道从所述主冷却流体通道(12)分支，所述分支通道中存在用于对冷却流体进行冷却的冷却器系统(20)，并且在所述冷却系统内，在所述分支通道从所述主冷却流体通道分支的位置处，布置有流体流动控制设备(22)，其特征在于，所述流体流动控制设备(22)包括至少两个平行的阀单元，每个阀单元均具有两个操作位置。
2.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，每个阀单元均具有不同的流动特征。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃活塞式发动机的流体流动控制设备，其特征在于，所述流体流动控制设备(22)包括两个或更多个平行的阀单元(22.1-22.N)。
4.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，所述装置包括控制系统(30)，所述控制系统布置成将所述阀单元(22.1、22.2、-22.N)中的每个阀单元控制到所述两个操作位置中的一个操作位置，所述阀单元能在所述两个操作位置之间切换以选择这些阀单元的所述操作位置的组合。
5.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，控制系统(30)设置有远离所述控制设备(22)布置的探头(32、32’)。
6.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，每个阀单元均设置有连接至所述控制系统(30)的致动器。
7.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，控制系统(30)设置有布置在所述发动机中的不同位置处的至少两个探头(32、32’)。
8.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，每个阀单元(22.1,22.2、-22.N)均设置有对所述阀单元的流动特征具有影响的以可移除的方式组装的限制元件(24)。
9.根据权利要求1所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，除了所述限制元件(24)彼此不同之外，所述阀单元(22.1,22.2、".22.Ν)彼此相同。
10.根据权利要求1、2或3所述的用于内燃活塞式发动机的装置，其特征在于，所述流体流动控制设备(22)布置成能可控地以其阀单元的两个操作位置的多个组合来操作。
11.一种内燃活塞式发动机，所述发动机包括冷却系统，该冷却系统用于从所述内燃活塞式发动机输送热量并且将所述发动机和/或其部件的温度保持在预定范围，所述冷却系统具有用于进气(66、66’)、润滑油(64’)以及用于汽缸(64)的冷却部分,其特征在于,所述冷却系统包括第一系统(60)和第二系统(62),其中所述第一系统包括用于汽缸套(64)的冷却系统以及用于进气(66)的高温冷却系统，并且所述第二系统包括用于进气(66’)冷却部分的低温冷却系统并包括润滑油冷却系统(64’)，并且所述第一系统(60)和所述第二系统(62)是权利要求1至10中的任一项中的冷却系统。
【文档编号】F01P7/16GK103620178SQ201280030544
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2011年6月23日
【发明者】H·妮娜斯, G·里扬菲尔德 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司