专利名称：具有在冷却液回路中布置的泵的内燃发动机及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体冷却内燃发动机，其具有至少一个汽缸盖和汽缸体，其中，至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有提供冷却液的第一供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，汽缸体配备至少一个集成的冷却套，所述第二冷却套在入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第二排出开口，为了形成冷却液回路，凭借再循环管路能够将排出开口连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及在入口侧提供用于输送冷却液的泵。本发明也涉及一种操作所述类型的内燃发动机的方法。例如，上述类型的内燃发动机被用来作为机动车辆的驱动机。在本发明的背景下，“内燃发动机”的表述包含柴油发动机、火花点火式发动机以及混合动力内燃发动机。
背景技术：
内燃发动机的冷却装置采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式，这是基本上可能的。由于液体具有更高的热容量，与利用空气式冷却装置可能散发的热量相比，利用液体式冷却装置可能散发显著更多的热量。因此，依据现有技术的内燃发动机越来越多地配备液体式冷却装置，这是因为发动机的热负载在不断地增加。它的另一个原因是内燃发动机越来越多是机械增压的，并且由于尽可能的密集包装的目的，从未有过地更多数量的部件被集成到汽缸盖或汽缸体内，因此造成了发动机的热负载，就是说内燃发动机的热负载在不断增加。原来越多地将排气歧管集成到汽缸盖，以便将其集成到汽缸盖中提供的冷却装置内，并且以便排气歧管不必由可承载更高热的昂贵的材料制成。形成液体式冷却装置需要汽缸盖配备至少一个冷却套，就是说需要提供引导冷却液经过汽缸盖的冷却液管道。在入口侧凭借供给开口向至少一个冷却套注入冷却液，在流过汽缸盖后，在出口侧凭借排出开口流出。为了散热，不必首先将热引导至汽缸盖表面，空气式冷却装置中的情况也是如此，而是将热释放给已经在汽缸盖内部的冷却液。这里，通过布置在冷却液回路中的泵疏通冷却液，以便于所述冷却液循环。因此，凭借排出开口将释放给冷却液的热从汽缸盖的内部释放出来，并再次从在汽缸盖外面的冷却液中提取热，例如通过热交换器和/或以例如通过车辆的乘客车厢的加热器的其它的方式。像汽缸盖一样，汽缸体也可以配备一个或多于一个冷却套但汽缸盖是热更高地受载部件，因为与汽缸体相比，汽缸盖提供了排气处理管路，并且集成在汽缸盖中的燃烧室比提供在汽缸体中的汽缸盖或衬垫更长久地暴露于高温排气。此外，汽缸盖具有比汽缸体更轻的部件质量。作为冷却液，一般使用有添加剂的水-乙二醇混合物。与其它冷却液相比，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，水适合提取和散发非常多的热量，这一般被认为是有利的。
为了形成冷却液回路，凭借再循环管路将出口侧的从冷却套中排出冷却液的排出开口连接到入口侧的起注入冷却液作用的供给开口。这里，再循环管路不必是物理意义上的管路，而是也可以部分地被集成到汽缸盖、汽缸体或一些其它部件内。在回流管路(return line)中提供换热器，这样换热器再次从冷却液中提取热。宗旨和目的并不是在所有工况下从内燃发动机提取最大可能的热量。实际上，所追求的是液体式冷却装置的非独立需求(demand-dependent)的控制,其除全负载之外也考虑到内燃发动机的如下工作模式，其中从内燃发动机中提取较少的热或尽可能少的热是更有利的。为了减少摩擦损失并因此减少内燃发动机的燃料消耗，发动机机油的快速加热，特别是在冷启动之后，是有利的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速加热发动机机油确保相应快速地降低机油的粘性，因此较少了摩擦和摩擦损失，特别是减少轴承中的摩擦和摩擦损失，例如曲轴的轴承。根据现有技术已知的是通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的想法。例如，可以通过外部的加热装置主动加热机油。但对于燃料的使用，加热装置是附加的消耗者，其增加了燃料消耗。其它的想法提出将在工作期间加热的发动机机油存储在绝热的容器中并在重启动时使用，其中在工作期间加热的发动机机油不能以很高的温度保持无限长的时间。在进一步的想法中，在暖机阶段，冷却液操作的机油冷却器被用于加热机油，与预期目的相反，然而这反过来假设快速加热冷却液。基本上也可以通过内燃发动机自身基本上也可以支持快速加热发动机机油以便减少摩擦损失，在暖机阶段凭借从内燃发动机尽可能少地提取热反过来帮助快速加热发动机机油，就是说迫使快速加热发动机机油。在该方面，内燃发动机在冷启动之后的暖机阶段是如下工作模式的一个示例，从内燃发动机中提取尽可能少的热，优选地是无热，这是有利的。通过依赖温度的自控制阀的使用可以实现控制液体式冷却装置，其中在冷启动之后减少了热的提取以便快速加热内燃发动机，依赖温度的自控制阀在现有技术中经常被简称为恒温器阀。所述类型的恒温器阀具有受到冷却液冲击的温度反应元件，其中该元件根据冷却液温度在更大程度或更小程度上关闭或打开穿过阀的管路。在既具有液体冷却汽缸盖又具有液体冷却汽缸体的内燃发动机中，像本发明主题的内燃发动机一样，不依赖彼此地控制经过汽缸盖和汽缸体的冷却液流量是有利的，特别是因为两个部件不同程度地遭受热载荷并表现了不同的暖机性能。在这点上，在每个实例中通过专用的恒温器阀控制冷却液流过汽缸盖和冷却液流过汽缸体可能是有利的。德国公开的说明书DE 100 61 546 Al描述了一种机动车辆的内燃发动机的冷却系统，通过冷却液冷却内燃发动机。为了预先限定首先流过汽缸盖的冷却液管道和其次流过汽缸体的冷却液管道的冷却液量，每个实例中专用的恒温器阀被放置在汽缸盖的下游和汽缸体的下游。这里，汽缸盖的恒温器阀具有比汽缸体的恒温器阀更低的开启温度。按照DE 100 61 546 Al控制的缺点是，需要两个切断元件，即两个恒温器阀。这增加了控制成本、空间要求和重量。所述控制的进一步的缺点是，不能以目标方式阻止冷却回路中冷却液的循环，即冷却液的流动，甚至在内燃发动机地冷启动之后不能阻止冷却液的循环。因此，在冷启动之后，尽管冷却液流量被降低到微小的泄露流量，但是冷却液被引导经过汽缸盖并还经过汽缸体。主要通过布置在回路中冷却液冷却器的旁路以对流的方式实现减少散热，其中被引导经过汽缸盖的冷却液在恒温器阀的任何开关状态都未被引导经过冷却器，并且只有当达到相关恒温器的开启温度时汽缸体的冷却液被引导经过冷却器。相比之下，如果至少在暖机阶段的开始，冷却液不能流动反而在管路中以及在汽缸盖和/或汽缸体的冷却套中静止，并将会进一步加速冷却液的升温和内燃发动机的加热。这样的控制将会额外地促进发动机机油的升温并进一步减少摩擦损失。此外，基本上寻找液体式冷却装置，借助其，不仅在冷启动之后减少了循环冷却液量或冷却液流量，相反而且能够影响将内燃发动机加热至操作温度的热管理。带有不变的、特定部件操作温度的自控制恒温器阀必须适合所有负载状态，因此具有为高负载设置的比较低的开启温度，并且甚至在部分负载工作中导致相对低的冷却液温度。但是，对不同的负载状态，不同的冷却液温度将会是有利的，这是因为汽缸盖的热交换器不仅由流通冷却液量限定，相反而且显著地由部件与冷却液之间的温差限定。因此，部分负载工作中相对高的冷却液温度相当于冷却液和汽缸盖或汽缸体之间的微小的温差。从而使得热交换器处于低或中等负载。这提高了部分负载工作中的效率。
发明内容
与上述的背景对照，本发明的目标是提出一种按照权利要求1的前序部分的内燃发动机，其关于冷却控制方面被优化，并且其基本上允许影响内燃发动机在暖机阶段的热管理，并且如果加热内燃发动机的热管理是适当的话，同样允许影响加热内燃发动机的热管理。本发明的进一步的子目标是详细说明一种操作所述类型的内燃发动机的方法。通过具有至少一个汽缸盖和一个汽缸体的液体冷却内燃发动机实现第一子目标，其中-至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有注入冷却液的第一供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，-汽缸体配备至少一个集成的冷却套，所述第二冷却套在入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第二排出开口，-为了形成冷却液回路，凭借再循环管路能够将排出开口连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及-在入口侧提供用于输送冷却液的泵，以及这个内燃发动机的特征为-在入口侧提供了操控冷却液的控制单元，其具有两个出口，它的第一出口被连接到第一供给开口，而第二出口被连接到第二供给开口，控制单元包含单个设定元件，其在第一工作位置打开第一出口并关闭第二开口，以便于使经过汽缸盖的冷却液回路起作用，使经过汽缸体的冷却液回路不起作用；其在第二位置打开第一出口和第二出口，以便于使既经过汽缸盖也经过汽缸体的冷却液回路起作用。依据本发明的内燃发动机具有液体式冷却装置的控制装置，其中在入口侧通过单个设定元件控制冷却液流过汽缸盖和冷却液流过汽缸体。在本发明的背景下，激活和去激活被理解为意味着，一旦使冷却液回路激活，冷却液回路打开以便冷却液在回路中能够循环。与从现有技术中所知的想法相比，其中在出口侧以恒温器阀的形式提供两个切断元件，依据本发明的实例是这样的，单个设定元件(setting element)根据需要满足液体式冷却装置的控制，或根据需要满足内燃发动机的冷却。由于一个单个设定元件被用来替代两个恒温器阀，从而降低了控制装置的成本、重量和空间要求。减少了部件的数量，因此从根本上降低了采购成本和组装成本。然而，在现有技术中使用自控制恒温器阀，其特点是固定的，就是说不变的开启温度(opening temperature),依据本发明的实例是这样的,使用有源的/主动的受控切断元件(例如通过发动机控制器执行所述的主动控制)以便于基本可能的实现设定元件的特性映射控制(characteristic-map-controlled)的致动，从而冷却液温度也适合内燃发动机当前的负载状态，例如低负载比高负载更高的冷却液温度。通过依靠发动机控制器控制的设定元件，能够调整冷却液流过汽缸盖和汽缸体，并以此调整提取的热量，就是说根据需要对其进行控制。依据本发明，当设定元件处于第一工作位置时，打开第一出口并关闭第二出口，以便于冷却液流过汽缸盖但不流过汽缸体。第一工作位置适合内燃发动机的暖机阶段，其中追求最快可能的加热。在第一工作位置，冷却液流过汽缸盖，从而不断地冷却后面的冷却液，因此允许这一事实，即汽缸盖遭受非常高的热负载并相对快速地加热。在第一工作位置内通过调整设定元件能够在更大或更小程度上优选地打开第一出口，从而通流率是可调整的，并因此从汽缸盖中提取的热量是可调整的。由于设定元件运动至第二工作位置，额外地打开控制单元的第二出口，以便于设定元件处于第二位置时打开控制单元的第一出口和第二出口，并且冷却液流过汽缸盖和汽缸体。在第二工作位置内通过调整设定元件能够在更大或更小程度上优选地打开第二出口，从而通流率是可调整的，并因此从汽缸盖中提取的热量是可调整的。设定元件的调整优选地根据确定的汽缸盖温度Tntos和/或汽缸体温度被执行。这样，根据需要温度控制或冷却汽缸体和汽缸盖是可能的。借助依据本发明的内燃发动机，如上所述实现基于本发明的第一子目标，就是说提出了一种内燃发动机，其关于冷却控制被优化，并且其基本上允许内燃发动机在暖机阶段的热管理与加热内燃发动机的热管理被影响。下面将讨论依据从权的进一步的有利的实施例。这里，将具体解释如何优选地致动设定元件，以及依据本发明的内燃发动机的哪种操作参数优选适宜用于此目的。内燃发动机的实施例是有利的，其中当设定元件在静止位置时，关闭控制单元的两个出口，以便于使经过汽缸盖并还经过汽缸体的冷却液回路去激活/不起作用(deactivation)。提供进一步的位置，就是说除了两个工作位置之外的关闭控制单元的两个出口的静止位置使得汽缸盖的冷却不起作用成为可能，就是说优选地完全地防止冷却液流过汽缸
至JHL ο已证实以这种方式设计的内燃发动机是有利的，特别是直接在冷启动之后暖机阶段期间。在车辆处于停止状态之后的一段时间之后，即一旦内燃发动机重起动，由于两个出口的关闭，使汽缸盖和汽缸体的冷却保持不起作用。冷却液没有流动，而是在汽缸盖和汽缸体的冷却套中处于静止。因此进一步加速冷却液的升温和内燃发动机的加热。这样的控制也加速发动机机油的升温，因此进一步降低了内燃发动机的摩擦损失，并且进一步减少了内燃发动机的燃料消耗。设定元件是连续可调整的内燃发动机的实施例是有利的，这样，在第一工作位置可以调整经过汽缸盖的通流，和/或在第二工作位置可以调整经过汽缸体的通流。以这种方式控制依据本发明的内燃发动机的液体式冷却装置基本上是可能的，SP设定元件被设计为在不同位置之间是可切换的，然后被移动，就是说从一个位置逐步地切换到另一个位置，例如从静止位置切换到第一工作位置，并重第一工作位置切换到第二工作位置。正如所述，然而如果设定元件在工作位置内是可调整的并且控制单元的出口可以被打开到更大或更小的程度，则这是特别有利的。这样，调节流过汽缸盖和汽缸体的冷却液量是可能的，从而通过冷却液来调节散发的热量。设定元件是通过发动机控制器控制的设定元件的内燃发动机的实施例是有利的。现代的内燃发动机一般具有发动机控制器，因此使用所述控制器用于致动或控制设定元件是有利的。特别地，发动机控制器使存储特性映射成为可能，其被用于特性映射控制的冷却。为了获得加速加热，不仅在冷启动之后减少冷却液流量是可能的，相反而且以具体特性映射的方式影响热管理是可能的。特别地，对不同的负载状态实现不同的冷却液温度。实例可以是这样的，对其它目的而言能够被用于控制冷却的操作参数已经被确定，并且在发动机控制器中可用或被存储。
设定元件是滑动装置的内燃发动机的实施例是有利的。在调整期间以平移方式移动的滑动装置特别适合打开或关闭不止一个的出口，特别是控制单元的两个出口。以简单的方式可以实现所述类型的滑动装置的驱动器。此外，滑动装置允许连续可变的调整，就是说允许出口被打开或关闭到更大或更小的程度。其中设定元件根据确定的汽缸盖温度Tntos可调节的内燃发动机的实施例是有利的。上述实施例的特点是，在内燃发动机冷却的背景下限制或降低部件的温度，就是说汽缸盖温度！《^^被用作为设定元件的控制或调节的输入变量或调节变量，由此用作冷却装置的输入变量或调节变量。当确定的汽缸盖温度Tntos超过预设的上限温度时调整设定元件的发动机的实施例是有利的，其中TntosS所述界限温度可以是具体特性映射的温度，就是说对不同的负载状态可以是不同的。.
这里，只有当汽缸盖温度Tntos超过预设的上限温度并且高于所述上限温度预设的时间段Δ 时调整设定元件的控制装置是有利的。附加条件的引入目的是如果汽缸盖温度Tntos仅仅短暂地超过预设的上限温度T汽然后再次下降或在预设的界限温度附近波动时，防止过度频繁或匆忙地致动设定元件。
根据一些其它的操作参数也可以基本上致动设定元件，例如根据排气温度，其在现有技术中经常被用作为改进的指标，因而其用于防止内燃发动机过热，就是说限制汽缸
HiUii τ汽缸盖。在根据确定的汽缸盖温度Tntos调整设定元件的内燃发动机中，通过计算确定汽缸盖的温度T 的实施例可能是有利的。例如通过使用从现有技术已知模型的模拟执行汽缸盖温度Tntos的精确确定，例如用于确定在燃烧期间生成的反应热的动态热模型和动力学模型。作为模拟的输入信号，优选地使用内燃发动机的可用的操作参数，也就是说对其它目的而言操作参数是已经确定的。模拟计算的特点是为了 确定温度不需要提供进一步的部件，特别是不需要提供传感器，这在成本方面是有利的。但不利的是以这种方式确定的汽缸盖温度仅仅是一个估计的数值，其可能降低控制或冷却的质量。因此，提供传感器用于确定汽缸盖温度Tntos的内燃发动机的实施例也是有利的。通过测量检测汽缸盖温度Tntos是极可能的，这是因为即使当内燃发动机已经暖机时，汽缸盖表现相适中的等温度，以便于对传感器没有过高的要求。此外，对传感器的布置有多种可能性，就是说对传感器的布置有多个位置。为了确定汽缸盖温度Tntos，也可能考虑不同部件的温度，其例如通过传感器测量检测或通过模拟计算数学上确定。在所述变量中，利用不同温度间接确定汽缸盖的温度。在像本发明主题这样的液体冷却内燃发动机中，利用冷却液的温度确定即估计汽缸盖温度Tntos是可能的。为了这个目的，也可以在冷却回路或汽缸盖的冷却套中提供传感器。根据确定的汽缸体温度可调整的设定元件的内燃发动机的实施例是有利的。连同汽缸盖温度Tntos已经陈述过的内容同样类似地适合于汽缸体温度以便于参考相应的解释。就此而论，提供用于确定汽缸体温度的传感器的内燃发动机的实施例也是有利的。汽缸体温度T 可以用于确定汽缸盖温度。相反地，汽缸盖温度T 可以用于确定汽缸体温度T.
当确定的汽缸体温度超过预设的上限温度时调整设定元件的实施例是有利的，其中T汽缸体^ T汽缸体上pi。汽缸体的界限温度T汽缸体上卩自优先闻于汽缸盖的界限温
& τ汽缸盖上限，1 : τ汽缸体上限>τ汽缸盖上限。在再循环管路中热交换器的上游提供自控制阀的内燃发动机的实施例是有利的，该自控制阀具有受冷却液冲击的温度反应元件并沿着关闭位置的方向转移再循环管路，并且如果冷却液温度Tm卩a,w低于预设的冷却液温度Tiwt，沿着打开位置的方向转移绕过热交换器的旁路管路。恒温器阀确保冷却液通过热交换器并且只有当需要时，即如果冷却液温度
超过预设的冷却液温度Tiwt时，冷却液被冷却。这里必须考虑，特别是对于内燃发动机的效率而言，从内燃发动机中或从冷却液中尽可能少地提取热基本上是有利的。随着不断变化的温度恒温器阀以连续可变的方式调整，以便于再循环管路和旁路管路的流体截面/过水截面(flow cross section)在关闭位置和开口位置之间以连续可变的方式同样地改变。通过在再循环管路中热交换器的上游提供的发动机控制器控制比例阀的内燃发动机的实施例也是有利的，根据内燃发动机的至少一个操作参数，例如冷却液温度
w，比例阀调整或改变再循环管路的流体截面和绕过热交换器的旁路管路的流体截面。冷却液温度T w越低，越多的冷却液通过旁路管路被弓I导穿过热交换器。就此而论，提供包含供给管路的加热回路的内燃发动机的实施例是有利的，该供给管路从自控制阀上游的再循环管路中分支，该供给管路通向旁路管路，并且在该供给管路中布置了使用冷却液操作的加热器。在冷却液流过汽缸盖或汽缸体之后，可以从冷却液中提取热，不仅在用作冷却器的热交换器中，而且也可以通过其它使用。在本实施例中，提出一种加热器，其使用冷却液操作并使用加热的冷却液加热供应给车辆的乘客车厢的空气，从而降低了冷却液的温度。在供给管路中可以提供切断元件，其用于使加热器激活和去激活。控制单元和泵被容纳在共同的壳体中的内燃发动机的实施例是有利的。共同的壳体的容纳在发动机室中产生了特别有效的封装。减少了部件的数量，从而根本上降低了采购成本和组装成本。也减少了重量。就此而论，本实施例有利地帮助实现基于本发明的目标。提供在再循环管路中的热交换器配备风扇的内燃发动机的实施例是有利的。为了在所有工作状态，特别是当机动车辆处于静止或仅在低车辆速度时，给热交换器提供充分大的空气质量流并根本上帮助热传递，热交换器提供驱动风扇叶轮的风扇马达是有利的，就是说使叶轮旋转。风扇马达一般是电力操作的，并且可以优选地随着不同的负载和旋转速度以连续可变的方式被控制。通过根据温度控制设定元件的方法实现基于本发明的第二子目标，具体地是详细说明了一种用于操作上述类型的液体冷却内燃发动机。关于依据本发明的内燃发动机已经陈述过的内容类似地应用于依据本发明的方法。参考内燃发动机的实施例的说明书，特别是参考就此讨论的与方法有关的特征和步骤(approach)ο根据确定的冷却液温度控制设定元件的方法变体是有利的。.
根据确定的汽缸盖温度和/或根据确定的汽缸体温度T控制设定兀件的方法变体是有利的。这里，当汽缸体温度T超过预设的温度上$时将设定兀件从弟一工作位直移动到第二工作位置的方法变体是有利的。当汽缸盖温度Tntos超过预设的温度时将设定元件从关闭控制单元的两个出口的静止位置移动到第一工作位置的方法变体也是有利的。
下面根据图1基于示范的实施例将更加详细地描述本发明，在附图中:图1示意地示出了 内燃发动机的第一实施例。
具体实施例方式图1示意地示出了具有汽缸盖Ia和汽缸体Ib的内燃发动机I的第一实施例。内燃发动机I配备液体式冷却装置，其中汽缸盖Ia具有第一集成的冷却套，第一集成的冷却套在入口侧具有注入冷却液的第一供给开口 2a，并在出口侧具有排出冷却液的第一排出开口 3a。汽缸体Ib同样具有集成的冷却套。所述第二冷却套在入口侧具有注入冷却液的第二供给开口 2b，并在出口侧具有排出冷却液的第二排出开口 3b。为了形成冷却液回路，凭借再循环管路5将出口侧排出开口 3a、3b连接到入口侧供给开口 2a、2b,其中热交换器6被布置在再循环管路5中。用于输送冷却液的泵17被提供在入口侧。为了控制冷却液流过汽缸盖Ia和汽缸体Ib,在入口侧提供了操控(chargedwith)冷却液和具有单个设定元件7a的控制单元7，设定元件7a表现为滑动装置7a的形式。控制单元7具有两个出口 8a、8b，其中第一出口 8a通过管路部分4a被连接到第一冷却套的第一供给开口 2a，并且第二出口 Sb通过管路部分4b被连接到第二冷却套的第二供给开口 2bο用作设定元件7a的滑动装置以平移方式是可移置的，并通过电动马达7b和通过发动机控制器18b被驱动、被致动，就是说被控制，以便于经过汽缸盖Ia的通流和经过汽缸体Ib的通流能够被调整或是可变的。当设定元件7a在静止位置时，其关闭控制单元7的两个出口 8a、8b，以便于经过汽缸盖Ia和经过汽缸体Ib的冷却液流都被截断。通过滑动装置7a移动到第一工作位置，凭借管路部分4a被连接到汽缸盖Ia的冷却套的第一出口 8a被打开，其中第二出口 8a保持关闭。因此使经过汽缸盖Ia的冷却液回路被激活，而经过汽缸体Ib的冷却液回路保持去激活/不起作用。设定元件7a的进一步滑动到第二工作位置也打开了第二开口 Sb，以便于使经过汽缸体Ib的冷却液回 路额外地被激活。自控制阀10被布置在再循环管路5中热交换器6的上游，其中自控制阀具有受冷却液冲击的温度反应元件。如果冷却液温度IVipa, 低于预设的冷却液温度Tiwt并且不需要从热交换器6中的冷却液中额外地提取热，则所述恒温器阀10关闭再循环管路5并打开旁路管路11，旁路管路11绕过热交换器6。相比之下，如果超过了预设的冷却液温度TlWt，恒温器阀10打开再循环管路5。旁路管路11在入口侧再次通向再循环管路5，在旁路管路11中额外地布置过压阀12。为了形成加热回路，供给管路13在入口侧从恒温器阀10上游的再循环管路5中分支，其供给管路使下游再次通向旁路管路11。在供给管路13中布置使用冷却液操作的加热器14，并通过其能够供应给车辆的乘客车厢的空气可以被加热。可以通过阀20使加热器14去激活/不起作用，就是说关闭加热器14。通风管路15将再循环管路5和热交换器6连接至通风箱16。通过在入口侧的回流管路19通风箱16本身被连接到再循环管路5。参考符号I内燃发动机Ia汽缸盖
Ib汽缸体2a第一供给开口2b第二供给开口3a第一排出开口3b第二排出开口4a管路部分4b管路部分5再循环管路6热交换器7控制单元7a设定元件，滑动装置7b驱动器，电动马达8a第一出口8b第二出口10恒温器阀，自控制阀11旁路管路12过压阀13进给管路14使用冷却液操作的热交换器15通风管路16通风箱17泵18发动机控制器19回流管路20阀T冷嫌冷却液温度T^pftjw在恒温器阀中的冷却液温度T汽缸体汽缸体温度T汽缸gj汽缸盖温度预设的汽缸体温度T )J1Pi预设的汽缸盖温度 Twtt预设的冷却液温度
权利要求
1.一种液体冷却内燃发动机(1 )，其具有至少一个汽缸盖(Ia)和一个汽缸体(lb)，其中 所述至少一个汽缸盖(Ia)配备至少一个集成的第一冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有注入所述冷却液的第一供给开口(2a)，并在出口侧具有排出所述冷却液的第一排出开口(3a)， 所述汽缸体(Ib)配备至少一个集成的第二冷却套，所述第二冷却套在所述入口侧具有注入所述冷却液的第二供给开口(2b)，并在所述出口侧具有排出所述冷却液的第二排出开口(3b)， 为了形成冷却液回路，所述排出开口(3a、3b)通过再循环管路(5)可以被连接到所述供给开口( 2a、2b)，在所述再循环管路(5)中提供热交换器(6)，以及 在所述入口侧提供用于输送冷却液的泵(17 )，其中， 在所述入口侧提供了操控冷却液的控制单元(7)，其具有两个出口(8a、8b)，它的第一出口(8a)被连接到所述第一供给开口(2a)，而第二出口(Sb)被连接到所述第二供给开口(2b)，所述控制单元(7)包含单个设定元件(7a)，其在第一工作位置打开所述第一出口(Sa)并关闭所述第二出口(Sb)，以便于使经过所述汽缸盖(Ia)的冷却液回路被激活，使经过汽缸体(Ib)的冷却液回路去激活；其在第二工作位置打开所述第一出口(8a)和第二出口(Sb)，以便于使经过汽缸盖(Ia)并且经过汽缸体(Ib)的所述冷却液回路被激活。
2.如权利要求1所述的液体冷却内燃发动机(I)，其中当所述设定元件(7a)在静止位置时，关闭所述控制单元(7)的所述两个出口(8a、8b)，以便于使经过汽缸盖(Ia)并且经过汽缸体(Ib)的所述冷却液回路去激活。
3.如权利要求1或2所述的液体冷却内燃发动机(I)，其中所述设定元件(7a)以如下方式是连续可调整的，在第一工作位置可以调整经过所述汽缸盖(Ia)的通流，和/或在第二工作位置可以调整经过所述汽缸体(Ib)的通流。
4.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)是通过发动机控制器(18)控制的设定元件(7a)。
5.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)是滑动装置。
6.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)根据确定的汽缸盖温度Tggig是可调整的。
7.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述设定元件(7a)根据确定的汽缸体温度T 是可调整的。
8.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中在所述再循环管路(5)中所述热交换器(6)的上游提供自控制阀(10)，该自控制阀具有受冷却液冲击的温度反应元件并沿着关闭位置的方向转移再循环管路(5)，并且如果所述冷却液温度 低于预设的冷却液温度Tiwt，沿着打开位置的方向转移绕过热交换器(6)的旁路管路(11)。
9.如权利要求1至7中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中通过发动机控制器控制的比例阀被提供在所述再循环管路(5)中所述热交换器(6)的上游，根据所述内燃发动机(I)的至少一个操作参数，该比例阀调整再循环管路(5)的流体截面和绕过所述热交换器(6)的旁路管路(11)的流体截面。
10.如权利要求8或9所述的液体冷却内燃发动机(I)，其中提供一种加热回路，其包含供给管路(13)，所述供给管路(13)从所述恒温器阀(10)上游的所述再循环管路(5)分支，通向所述旁路管路(11)，并且在其中布置使用冷却液操作的加热器(14)。
11.如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(1)，其中所述控制单元(7)和所述泵(17)被容纳在相同的壳体中。
12.—种操作如上述权利要求中任一项所述的液体冷却内燃发动机(I)的方法，其中所述设定元件(7a)根据温度被控制。
13.如权利要求12所述的方法，其中根据确定的冷却液温度控制所述设定元件(7a)。
14.如权利要求12所述的方法，其中根据确定的汽缸盖温度Tntos和/或确定的汽缸体温度T 控制所述设定兀件(7a)。
15.如权利要求14所述的方法，其中当所述汽缸体温度1^^#超过预设的温度^时，所述设定元件(7a)从所述第一工作位置被移动到所述第二工作位置。
16.如权利求14或15所述的方法，其中当所述汽缸盖温度Tntos超过预设的温度Tn^^±_时，所述设定元件(7a)从关闭所述控制单元(7)的所述两个出口(8a、8b)的所述静止位置被移动到所述第一工作位 置。
全文摘要
本发明涉及一种液体冷却内燃发动机，其具有至少一个汽缸盖和一个汽缸体，其中至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，其入口侧具有注入冷却液的第一供给开口，出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，汽缸体配备至少一个集成的冷却套，其入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，出口侧具有排出冷却液的第二排出开口。为了形成冷却液回路，排出开口通过再循环管路被连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及在入口侧提供用于输送冷却液的泵。提供一种关于冷却装置的优化控制的内燃发动机。其中在入口侧提供操控冷却液的控制单元，其具有两个出口，第一出口被连接到第一供给开口，第二出口被连接到第二供给开口，控制单元包含单个设定元件，其在第一工作位置打开第一出口并关闭第二出口，以便于使经过汽缸盖的冷却液回路被激活，使经过汽缸体的冷却液回路去激活；其在第二位置打开第一出口和第二出口，以便于使经过汽缸盖并且经过汽缸体的冷却液回路被激活。
文档编号F01P7/14GK103216306SQ201310019609
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2012年1月19日
发明者H·G·奎克斯, J·梅林 申请人:福特环球技术公司