具有液冷气缸盖并且具有液冷气缸体的液冷内燃发动的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及具有液冷气缸盖并且具有液冷气缸体的液冷内燃发动机，其具有至少一个气缸盖（2）和一个气缸体（3），所述至少一个气缸盖（2）配备有至少一个整体式冷却套（2a），所述冷却套（2a）在入口侧具有用于冷却剂输送的第一供给口（4a），并且在出口侧具有用于冷却剂排出的第一排出口（5a），该气缸体（3）配备有至少一个整体式冷却套（3a），所述冷却套（3a）与该气缸体关联，在入口侧具有用于冷却剂输送的第二供给口（4b），并且在出口侧提供第二排出口（5b）用于冷却剂排出，并且为了形成冷却剂回路，排出口（5a，5b）能够连接于供给口（4a，4b）。本实用新型提供所述类型的内燃发动机（1），这种内燃发动机关于冷却机构的控制是最佳的，允许操纵内燃发动机（1）通常的热管理，并且特别是结合冷却剂运转的车辆内部加热器满足舒适性要求。
【专利说明】具有液冷气缸盖并且具有液冷气缸体的液冷内燃发动机
【技术领域】
[0001] 本申请涉及具有液冷气缸盖并且具有液冷气缸体的液冷内燃发动机。
【背景技术】
[0002] 发动机可以利用气缸盖和气缸体中的各种冷却套提供冷却。但是，对于涉及增加 发动机效率和废热排放、改善发动机暖机、保持峰值温度控制、提供驾驶室加热等的冷却系 统可能存在竞争性目标。 实用新型内容
[0003] 平衡这些目标的一种途径包括一种发动机方法，该方法包括：
[0004] 从泵出口泵送冷却剂，并行地直接到气缸体和气缸盖上部冷却套；
[0005] 使冷却剂从该气缸体直接流到气缸盖下部冷却套；
[0006] 将冷却剂从该上部和下部冷却套只排出到控制块（control block);
[0007] 选择性地将冷却从该控制器引导到驾驶室加热器、油底壳和散热器的每一个。
[0008] 例如，冷却剂运转的驾驶室加热器可能与气缸体中已经预热的冷却剂一起提供。 以这种方式，例如在外部温度低的情况下，能够满足对预热冷却剂增加的要求。
[0009] 以这种方式，引导通过气缸盖和通过气缸体的所有冷却剂能够经由加热回路管道 连接于控制器的入口侧。
[0010] 在另一个实施方式中，发动机是具有整体式排气歧管的直接喷射式发动机。
[0011] 在另一个实施方式中，发动机方法包括：从泵输出泵送冷却剂，并行地直接到发动 机气缸体和气缸盖上部冷却套；使冷却剂从该气缸体直接流到气缸盖下部冷却套；将冷却 剂从该上部和下部套只排出到控制单元；选择性地将冷却从该控制单元引导到下述的每一 个：1)驾驶室加热器，并且然后绕过散热器到油底壳，2)绕过散热器和驾驶室加热器到油 底壳，和3)散热器，然后绕过驾驶室加热器到油底壳。
[0012] 在另一个实施方式中，来自下部冷却套的冷却剂只去油底壳和散热器。
[0013] 在另一个实施方式中，来自上部冷却套的冷却剂只去驾驶室加热器。
[0014] 在另一个实施方式中，气缸盖包括整体式排气歧管，其具有直接引导到连接于该 发动机的涡轮增压器的涡轮的组合排气输出。
[0015] 在另一个实施方式中，该方法还包括通过由读取来自车辆传感器的信息的控制系 统控制的电动机械致动器来调节该控制单元中的阀门，该致动器响应储存在非临时存储器 中的编码而被控制。
[0016] 在另一个实施方式中，该方法还包括冷却剂运转的车辆内部加热器，其在冷却剂 管道中的冷却剂运转的冷却装置上游，所述冷却剂管道从该控制单元起始并返回到油底 壳。
[0017] 应当理解，提供上面的概述是为了以简化形式介绍构思的选择，这种构思在详细 描述中进一步描述。这并不意味着视为所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护 的主题的范围只由详细描述之后的权利要求限定。而且，所要求保护的主题不限于解决上 面或本公开任何部分指出的任何缺点的实施方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1示意地示出内燃发动机的第一实施方式，其中调整元件在静止位置；
[0019] 图2示意地示出图1所示的内燃发动机的实施方式，其中调整元件在第一工作位 置；
[0020] 图3示意地示出图1所示的内燃发动机的实施方式，其中调整元件在第二工作位 置；
[0021] 图4示意地示出图1所示的内燃发动机的实施方式，其中调整元件在第三工作位 置；
[0022] 图5示意地示出图1所示的内燃发动机的实施方式，其中调整元件在第四工作位 置。
【具体实施方式】
[0023] 本申请涉及一种液冷内燃发动机，其具有至少一个气缸盖和一个气缸体，其中
[0024] -该至少一个气缸盖配备有至少一个整体式冷却套，所述第一冷却套在入口侧具 有用于冷却剂输送的第一供给口，并且在出口侧具有用于冷却剂排出的第一排出口，
[0025] -该气缸体配备有至少一个整体式冷却套，所述冷却套与该气缸体关联，在入口侧 具有用于冷却剂输送的第二供给口，并且在出口侧具有用于冷却剂排出的第二排出口，和
[0026] -为了形成冷却剂回路，排出口能够连接于供给口。
[0027] 上述类型的内燃发动机例如用作机动车的驱动。在本申请的上下文中，表述"内燃 发动机"包括柴油发动机和奥托循环发动机并且还包括混合内燃发动机，也就是说，能够利 用混合燃烧过程运转的内燃发动机。
[0028] 对于内燃发动机的冷却机构采用空气型冷却机构或液体型冷却机构基本上是可 能的。由于液体较高的热容量，利用液体型冷却机构比利用空气型冷却机构可能耗散明显 更大的热量。因此，根据现有技术的内燃发动机总是更经常地配备有液体型冷却机构，因为 发动机的热负荷不断在增加。为此的另一个理由是内燃发动机越来越增压并且--本着获 得可能的最密集包装的目标--尽量更大量的组件整合到气缸盖或气缸体中，结果发动机 的热负荷，也就是说，内燃发动机的热负荷不断在增加。排气歧管越来越多地整合到气缸盖 中，以便并入到提供在该气缸盖中的冷却机构中并且以便歧管不需要用昂贵的高热负荷材 料（thermally highly loadable material)制造。
[0029] 液体型冷却机构的形成需要使气缸盖配备有至少一个冷却套，也就是说需要提供 弓丨导冷却剂通过气缸盖的冷却剂导管。该至少一个冷却套在入口侧经由供给口被供以冷却 齐U，该冷却剂在流过该气缸盖之后在出口侧经经由排出口离开该冷却套。热不需要首先传 导到气缸盖表面以便于消散--在空气型冷却机构中通常就是这样--而是排到已经在 气缸盖内部的冷却剂中。在这里，冷却剂通过安排在冷却剂回路中的泵输送，使得所述冷却 剂循环。排到冷却剂的热因而经由排出口从气缸盖的内部排出，并且在气缸盖的外面例如 通过热交换器和/或以一些其他方式从该冷却剂中再次提取。
[0030] 像气缸盖一样，气缸体也可以配备有一个或多个冷却套。但是，气缸盖是热负荷更 高的组件，因为与气缸体相反，气缸盖提供有排气引导管道，并且在气缸盖中成整体的燃烧 室壁比提供在气缸体中的气缸衬套暴露于热排气的时间更长。而且，气缸盖比气缸体具有 更低的组件质量。
[0031] 在一个实例中，冷却剂经由气缸体和气缸盖外部的第一管道从泵进入气缸体冷却 套，并且冷却剂经由也在气缸体和气缸盖外部的第二不同的管道从泵进入气缸盖。虽然一 些冷却剂从气缸体直接流到下部气缸盖冷却套，但是至气缸盖上部冷却套的单独的冷却剂 源也可以经由该第二不同的管道被提供。冷却剂离开气缸体只是到气缸盖下部冷却套，并 且冷却剂离开气缸盖上部和下部套，任选地彼此并行，到控制单元。冷却剂可以从该控制单 元流动仅到三种选择：到散热器（然后油底壳，但是绕过驾驶室加热器）、绕过散热器（并 且绕过驾驶室加热器）到油底壳以及到驾驶室加热器（然后绕过散热器到油底壳）。该系 统可以经由具有存储器的微处理器控制系统进行控制，该存储器具有编码在其中的指令以 实施本文中描述的各种方法。
[0032] 作为冷却剂，通常使用的由提供有添加剂的水-乙二醇混合物制成。关于其它冷 却剂，水具有无毒、容易得到并且廉价的优点，而且具有非常高的热容量，由于该原因，水适 合于提取并消散非常大量的热，这基本上被认为是有利的。
[0033] 为了形成冷却剂回路，冷却剂离开冷却套的出口侧排出口可以连接于用来将冷却 剂供给冷却套的入口侧供给口，为此目的，可以提供一个或多个管道。所述管道不需要是 物理意义上的管道，而是也可以部分整合到气缸盖、气缸体或一些其它组件中。这种管道的 实例是其中安排热交换器以便从冷却剂中提取热的再循环管道。
[0034] 在所有的工况下从内燃发动机提取最大可能量的热不是液体型冷却机构的目标 和目的。实际上，所追求的是液体型冷却机构的按需控制（demand-dependent control),其 除了全负荷之外，也允许对于从内燃发动机提取更少的热，或尽可能少的热是更有利的内 燃发动机的运转模式。
[0035] 为了减少摩擦损失以及因此减少内燃发动机的燃油消耗，快速加热发动机用润滑 油（engine oil)，特别是在冷启动之后，可以是有利的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速 加热发动机用润滑油确保相应地快速降低所述润滑油的粘性，并且因此减少摩擦和摩擦损 失，特别是供给润滑油的轴承例如曲轴轴承中的摩擦和摩擦损失。
[0036] 从现有技术已知的是摩擦损失可以通过快速加热发动机用润滑油减少的许多构 思。润滑油可以例如通过外部加热装置主动加热，但是其中加热装置消耗额外的燃料，这抵 消减少的燃油消耗。其他的构思提供将在运转期间加热的发动机用润滑油储存在隔热的容 器中并且在再启动时利用，其中在运转期间加热的润滑油不能保持在高温持续无限的时间 量。在又一种构思中，在暖机阶段，利用冷却剂运转的润滑油冷却器--与其意图的目的相 反--加热润滑油，可是这进而表现为快速加热冷却剂。
[0037] 快速加热发动机用润滑油以便减少摩擦损失也基本上可以通过快速加热内燃发 动机自身而得到支持，这进而在暖机阶段期间从内燃发动机提取尽可能少的热而得到帮 助，也就是说得到促进。
[0038] 在这方面，在冷启动之后的内燃发动机的暖机阶段是从内燃发动机提取尽可能少 的热优选不提取热是有利的运转模式的实例。
[0039] 通过利用按温度自控制阀门（temperature-dependently self-controlling valve)-在现有技术中通常也称为恒温阀一一可以实现为了快速加热内燃发动机的目 的而减少在冷启动之后热提取的液体型冷却机构的控制。所述类型的恒温阀具有冷却剂紧 密接触的温度反应元件，其中通向阀门的管道根据在该元件处的冷却剂温度，或大或小被 阻塞或打开。
[0040] 在具有液冷气缸盖和液冷气缸体两者的内燃发动机中，像作为本申请主题的内燃 发动机一样，通过气缸盖和通过气缸体的冷却剂通过量可彼此独立地控制是有利的，具体 说是因为两个组件具有不同程度的热负荷并且表现不同的暖机行为。在这点上，通过气缸 盖的冷却剂流和通过气缸体的冷却剂流在每种情况下通过具有不同打开温度的专用恒温 阀控制是有利的。在暖机阶段的开始，冷却剂在气缸盖和/或气缸体的管道和冷却套中将 不流动而是保持静止，由此冷却剂的加温和内燃发动机的加热将加速，并且发动机用润滑 油的加温将加快并且将帮助减少摩擦损失。
[0041] 但是利用两个或更多的恒温阀增加控制机构的成本、空间要求和重量。而且，液体 型冷却机构的控制基本上得到寻求（sought)，用这种控制在冷启动之后不仅可能分别减少 或停止循环冷却剂流速或冷却剂通过量，而且还可能操纵内燃发动机通常的热管理。
[0042] 出于舒适的原因，特别是在冷启动之后，经由加热回路管道将在气缸盖和/或气 缸体中已经预热的冷却剂提供给冷却剂运转的车辆内部加热器是有利的或期望的。在这 里，具体说在下述两者之间存在目标冲突：一方面，在气缸盖或气缸体中预热冷却剂以便向 加热器提供预热的冷却剂，以及另一方面停止或减少冷却剂通过气缸盖或气缸体的冷却剂 通过量以便在暖机阶段期间从内燃发动机提取尽可能少的热。
[0043] 针对上面所述的背景，本申请的目的是提供根据权利要求1前序部分的液冷内燃 发动机，其关于冷却机构的控制是最优的，允许操纵内燃发动机通常的热管理，并且特别是 满足与冷却剂运转的车辆内部加热器有关的舒适要求。
[0044] 所述目的通过具有至少一个气缸盖和一个气缸体的液冷内燃发动机实现，其中：
[0045] -该至少一个气缸盖配备有至少一个整体式冷却套，所述第一冷却套在入口侧具 有用于冷却剂输送的第一供给口，和在出口侧具有用于冷却剂排出的排出口，
[0046] -该气缸体配备有至少一个整体式冷却套，所述冷却套与所述气缸体关联，在入口 侧具有用于冷却剂输送的第二供给口，和在出口侧具有用于冷却剂排出的第二排出口，和
[0047] -为了形成冷却剂回路，该排出口可以连接于供给口，
[0048] 并且其中
[0049]-该第一排出口可以经由其中安排有冷却剂运转的车辆内部加热器的加热回路管 道连接于第一供给口，
[0050] -该第二排出口可以经由其中安排有热交换器的再循环管道连接于第二供给口， 并且
[0051] -该第二排出口可以经由旁路管道连接于第二供给口。
[0052] 根据实施方式所述的内燃发动机具有液冷气缸盖和液冷气缸体，并且因此具有至 少两个冷却套，也就是说，至少两个冷却剂回路，该至少两个冷却剂回路至少部分是彼此分 离的或可以彼此分离，使得即使在暖机阶段，也可以利用至少一个冷却剂回路，其将预热的 冷却剂供给冷却剂运转的加热器，而通过该至少一个其它冷却剂回路的冷却剂通过量被阻 止以便从内燃发动机中提取尽可能少的热。
[0053] 根据实例实施方式，整合在气缸盖中的第一冷却套的第一排出口可以经由加热回 路管道连接于第一供给口，使得冷却剂运转的加热器在所有的运转状态下能够被供给已 经在气缸盖中预热的冷却剂。因此，确保加温的冷却剂向加热器的最少供给。
[0054] 本文中的方法可以具有许多优点。首先，气缸盖比气缸体具有更高的热负荷，因此 在冷启动之后气缸盖更快地变热，并且因而引导通过气缸盖的冷却剂流比引导通过气缸体 的冷却剂流更快地达到更高的温度。关于冷启动之后乘客厢的快速加热，这在舒适性方面 是明显的优点。
[0055] 其次，通过气缸盖和通过气缸体的冷却剂通过量可以彼此基本上独立地控制。在 冷启动之后，在暖机阶段期间在气缸盖中已经预温的冷却剂能够供给加热器，而通过气缸 体的冷却剂通过量，也就是说冷却剂流被停止。与气缸体关联的冷却剂在气缸体的冷却套 中不流动而是保持静止，因而，所述冷却剂更快地加温并且内燃发动机以加速方式被加热。
[0056] 因此，两个目标均得以实现，也就是说以平衡的方式得以满足。首先，预温的冷却 剂可以供给加热器。其次，冷却剂通过量至少部分地被停止，例如，通过气缸体的冷却剂流 被关闭。
[0057] 在本文实施方式中所描述的内燃发动机可以提供这样的运转：其关于冷却机构的 控制得以改进，允许操纵内燃发动机通常的热管理，并且具体说结合冷却剂运转的车辆内 部加热器满足舒适性要求。
[0058] 引导通过气缸体的冷却剂在离开第二排出口之后能够任选地经由再循环管道或 经由旁路管道再循环到入口侧，其中，如果期望，能够从安排在再循环管道中的热交换器的 冷却剂提取热。
[0059] 下面将更加详细地描述根据从属权利要求（subclaims)的进一步有利的实施方 式。在这里，将具体阐明冷却剂回路或回路管道如何优选地彼此连接并且彼此分离，也就是 说，相互连接，以及由此有利地产生的什么影响和作用。
[0060] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中第二排出口经由加热回路管道能够连 接于第二供给口。
[0061] 所述实施方式使得冷却剂运转的加热器能够额外地被提供有在气缸体中已经被 预温的冷却剂。以这种方式，例如，在外部温度低的情况下，能够满足对预温的冷却剂的增 加的要求。以这种方式，被引导通过气缸盖和通过气缸体的所有冷却剂能够经由加热回路 管道连接到入口侧，也就是说入口侧供给口。
[0062] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中加热回路管道接入（issue into)旁路 管道中。
[0063] 在这种情况下，被引导通过加热器或通过加热回路管道的冷却剂经由旁路管道再 循环到入口侧，其中绕过安排在再循环管道中的热交换器。这种方法对应于以尽可能高的 温度将冷却剂供给加热器的目标，并且对应于迫使冷却剂加温以便加速内燃发动机加热的 目标。从热交换器中的冷却剂提取热与所述目标相抵触。
[0064] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中排气再循环系统的冷却剂运转的冷 却装置提供在车辆内部加热器上游的加热回路管道中。
[0065] 以这种方式，能够从再循环的热排气中提取热，该热额外地供给在气缸盖和/或 气缸体中已经预温的冷却剂。以这种方式能够增加加热功率。如果适合，以这种方式能够 省却额外地使用在气缸体中已经预温的冷却剂。
[0066] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中提供在出口侧用于排出冷却剂的第二 排出口安排在气缸体中。
[0067] 液冷气缸盖和液冷气缸体或关联的冷却套的冷却剂回路彼此分离。在气缸盖和气 缸体之间无冷却剂交换发生。
[0068] 然而，液冷内燃发动机的实施方式也可以是有利的，其中至少一个气缸盖配备有 至少两个整体式并且相互分离的冷却套，其中第二冷却套被连接以便向与气缸体关联的冷 却套供给冷却剂，并且提供在出口侧用于排出冷却剂的第二排出口安排在气缸盖中。
[0069] 气缸盖和气缸体在组装过程期间在其组装端侧相互连接，因而形成内燃发动机的 气缸，也就是说燃烧室。
[0070] 在这种情况下，整合在气缸盖中的冷却套，所述冷却套被称为第二冷却套，经由气 缸体被供给冷却剂，并且为此目的，第二冷却套连接于与气缸体关联的冷却套。在这里，第 二冷却套有利地安排成邻近气缸盖中的组装端侧，以便简化经由气缸体的冷却剂供给。 [0071] 因此，气缸盖被在气缸体中已经预温的冷却剂流部分地穿过，而在气缸盖中加温 的冷却剂不经由加热回路管道供给加热器并用于加温乘客厢，而是经由旁路管道或再循环 管道再循环到入口侧。
[0072] 提供在出口侧的第二排出口在这种情况下用于将冷却剂排出到与气缸体关联的 冷却套之外和气缸盖的第二冷却套之外。
[0073] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中用于输送冷却剂的泵提供在供给口上 游。泵确保冷却剂在冷却剂回路中循环并且能够通过对流消散热。液冷内燃发动机的实施 方式是有利的，其中泵是可变地可控制的，使得冷却剂通过量能够通过输送压力影响。
[0074] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中在出口侧，提供有具有两个输入和至 少三个输出的冷却剂控制单元，其中第一输入连接于第一排出口，第二输入连接于第二排 出口，第一输出连接于加热回路管道，第二输出连接于旁通管道，而第三输出连接于再循环 管道。
[0075] 与从现有技术已知的构思相反--其中多个关闭（shut-off)元件例如以恒温阀 形式提供在出口侧，在这里情况是这样：单个控制单元根据要求用于液体型冷却机构的控 制，或根据要求用于内燃发动机的冷却。
[0076] 通过安排在出口侧的单个控制单元控制通过气缸盖和通过气缸体的冷却剂流具 有许多优点。
[0077] 由于单个控制单元被用来代替两个恒温阀，存在控制机构的成本、重量和空间需 求的相应减少。组件数量减少，其结果，采购成本和组装成本得以从根本上减少。
[0078] 在配备有冷却剂控制单元的所讨论类型的内燃发动机的情况下，实施方式是有利 的，其中冷却剂控制单元包括可调节的调整元件。
[0079] 而恒温阀具有特征打开温度，利用这种能够主动调节的调整元件的当前情况-- 例如，通过发动机控制器--使得基本上能够执行所述调整元件的特征-映射-控制的 (characteristic-map-controlled)致动，并且因此也实现适于内燃发动机的当前负荷状 态的冷却剂温度，例如，在相对低的负荷比在高负荷时较高的冷却剂温度。
[0080] 不同负荷状态的不同冷却剂温度可以是有利的，因为组件中的热传输不仅由通过 量的冷却剂流速决定，而且显著地还由组件和冷却剂之间的温度差确定。部分负荷运转中 的相对高的冷却剂温度因此等于冷却剂和气缸盖或气缸体之间较小的温度差。该结果是在 低和中等负荷下热传输减少。这增加部分负荷运转的效率。
[0081] 通过由发动机控制器控制的调整元件，能够调节通过气缸盖和气缸体的冷却剂流 和因此提取的热量，也就是说根据要求进行控制。现代的内燃发动机通常具有发动机控制 器，并且因此利用所述控制器调节或控制调整元件是有利的。
[0082] 调整元件能够采取不同的位置，也就是说转换状态。通过致动，也就是说调节调整 元件，提供在冷却剂控制单元中的输入和输出能够以各种方式彼此连接和彼此分离，并且 冷却剂能够选择性地引导通过加热回路管道、旁通管道和/或再循环管道。
[0083] 调整元件的调节优选根据确定的气缸盖温度、气缸体温度和/或车辆内部温度进 行。以这种方式，能够根据要求对气缸盖和气缸体进行温度控制或冷却以及对车辆内部进 行加热。
[0084] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中调整元件可以这样的方式连续地调 节：在每个工作位置都能够调节通过气缸盖和/或通过气缸体的通过流。
[0085] 但是，调整元件基本上也能够具有可转换设计并且然后从一个位置分阶段转移， 也就是说，转换到另一个位置，例如从停止位置转移到工作位置，或从一个工作位置转移到 另一个工作位置。
[0086] 然而，正如已经说明的，调整元件可在工作位置内调节是特别有利的。以这种方 式，能够调节通过气缸盖和/或气缸体的冷却剂流速，并且因此能够调节由冷却剂产生的 加热功率。
[0087] 在该背景下，液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中当在停止位置时，调整元 件将两个输入与至少三个输出分离，使得通过气缸盖和通过气缸体的冷却剂回路关闭。 [0088] 停止位置的特征在于控制单元的两个输入被阻塞，使得通过气缸盖的冷却剂流和 通过气缸体的冷却剂流被关闭，也就是说被阻止。
[0089] 已经证明，调整元件的这种位置在冷启动之后立即暖机阶段期间是特别有利的。 在其中车辆已经处在停止状态的时期之后，也就是说当内燃发动机重新启动时，作为两个 输入关闭的结果，气缸盖和气缸体的冷却保持停止。冷却剂在气缸盖和气缸体的冷却套中 不流动，而是静止。因此冷却剂的加温和内燃发动机的加热被加速到最大可能的程度。这 种控制迫使加温发动机用润滑油，其结果内燃发动机的摩擦损失降低并且内燃发动机的燃 油消耗明显减少。
[0090] 此外，液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中在第一工作位置时，调整元件将 第一输入连接于第一输出使得通过气缸盖的冷却剂回路经由加热回路管道打开。
[0091] 当在第一工作位置时，调整元件打开第一输入并且阻塞第二输入，使得冷却剂流 过气缸盖而不流过气缸体。第一工作位置适合于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，冷却剂流过气缸盖并且后者因此继续冷却，因而允许这样的事 实：气缸盖具有特别高的热负荷并且相对快地变热。通过在第一工作位置中调节调整元件， 第一输入能够优选地打开到更大或更小的程度，其结果通过流速并且因此从气缸盖提取的 热量成为可调节的或是可调节的。
[0092] 在所讨论的实施方式中，在第一工作位置，第一输入连接于第一输出，使得通过气 缸盖的冷却回路经由加热回路管道打开。以这种方式，在暖机阶段期间在气缸盖中已经预 温的冷却剂已经能够供给冷却剂运转的加热器，因而在冷启动之后确保或加速乘客厢的加 热，在舒适性方面这是一个优点。
[0093] 作为调整元件移动到第二工作位置的结果，控制单元的第二输入能够额外地打 开，使得当在第二工作位置时，调整元件打开控制单元的第一输入以及第二输入，并且冷却 剂流过气缸盖和气缸体。通过在第二工作位置内调节调整元件第二输入能够优选打开到更 大或更小的程度，其结果通过流速并且因此从气缸体提取的热量成为可调节的或是可调节 的。
[0094] 在这一点上，液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中在第二工作位置，调整元 件将第一输入连接于第一输出，使得通过气缸盖的冷却剂回路经由加热回路管道打开，并 且将第二输入连接于第二输出，使得通过气缸体的冷却剂回路经由旁通管道打开。被引导 通过气缸体的冷却剂流在当前情况下经由旁通管道绕过安排在再循环管道中的热交换器 引导到入口侧，也就是说当它从出口侧再循环到入口侧时不被冷却。
[0095] 然而，液冷内燃发动机的实施方式也是有利的，其中在第三工作位置，调整元件将 第一输入连接于第一输出，使得通过气缸盖的冷却剂回路经由加热回路管道打开，并且将 第二输入连接于第三输出，使得通过气缸体的冷却剂回路经由再循环管道打开。被引导通 过气缸体的冷却剂流经由再循环管道引导到入口侧，并且在这个过程中在热交换器中被 冷却。所述冷却可以至少部分实现，此外，因为在第三工作位置，第二输入可以连接于第二 输出，使得通过气缸体的冷却剂流部分经由旁路管道并且部分经由再循环管道再循环到入 口侧，结果当它被再循环时只有部分冷却剂流被冷却。
[0096] 具体而言，液冷内燃发动机的实施方式也是有利的，其中当在第四工作位置时，调 整元件将第一输入和第二输入连接于第一输出，使得通过气缸盖的冷却剂回路和通过气缸 体的冷却剂回路经由加热回路管道打开。
[0097] 在调整元件的第四工作位置，冷却剂运转的加热器被在气缸体中预温的冷却剂流 额外穿过。因此，如果需要，例如在外部温度低的情况下在冷启动之后，非常大量的热能够 被引入到乘客厢中。在这里，被引导通过气缸盖和通过气缸体的所有冷却剂经由加热回路 管道和加热器被再循环到入口侧。
[0098] 液冷内燃发动机的实施方式是有利的，其中提供在再循环管道中的热交换器配备 有风扇。
[0099] 现在返回到图1，其示意性地示出内燃发动机1的第一实施方式，其中调整元件 11a在停止位置。为了形成液体型冷却机构，内燃发动机1包括液冷气缸盖2和液冷气缸体 3。在一个实例中，发动机是具有可变凸轮正时和整体式排气歧管的直接燃料喷射发动机。
[0100] 液冷气缸盖2具有两个整体式、相互分离的冷却套2a、2b，其中第一整体式冷却套 2a在入口侧具有用于供给冷却剂的第一供给口 4a，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的 第一排出口 5a。第二个整体式冷却套2b经由气缸体3被供给冷却剂（如箭头所示）。为此 目的，气缸盖2的第二冷却套2b安排在面向气缸体3的一侧上并且连接于整合在气缸体3 中的冷却套3a，后一冷却套在入口侧具有用于供给冷却剂的第二供给口 4b。为了排出冷却 齐U，第二排出口 5b提供在出口侧，所述第二排出口在当前情况下被安排在气缸盖2中。与 气缸体关联的冷却套3a的冷却剂和整合在气缸盖2中的第二冷却套2b的冷却剂从所述第 二排出口 5b排出。下部套比上部套更接近气缸体。在一个实例中，下部套完全在上部套的 下面并且在上部套和气缸体之间，在它们之间没有任何其它的冷却套。
[0101] 为了形成冷却剂回路，出口侧排出口 5a、5b以下面描述的方式连接于入口侧供给 口 4a、4b。
[0102] 第二排出口 5b能够经由其中安排热交换器7a的再循环管道7,和/或经由绕过热 交换器7a的旁路管道8连接于第二供给口 4b。
[0103] 第一排出口 5a能够经由加热回路管道6连接于第一供给口 4a，其中安排有冷却剂 运转的车辆内部加热器6a的加热回路管道6接入到旁路管道8中。在当前情况下，在加热 器6a上游的加热回路管道6中，提供有排气再循环系统的冷却剂运转的冷却装置6b，通过 该冷却剂运转的冷却装置，冷却剂在被供给加热器6a之前被额外加热。
[0104] 为了在需要时能够增加加热器6a的加热功率，第二排出口 5b同样经由加热回路 管道6能够连接于第二供给口 4b，使得流过与气缸体关联的冷却套3a的冷却剂也能够供给 加热器6a。
[0105] 用于输送冷却剂的泵12提供在入口侧。为了控制通过气缸盖2和气缸体3的冷 却剂流，具有可调节调整元件11a的冷却剂控制单元11提供在出口侧。作为调整元件11a， 可以利用绕其纵轴线可旋转并且通过电动马达作为驱动器lib进行致动，也就是说，进行 调节的鼓形件（drum)。
[0106] 控制单元11具有两个输入9a、9b和三个输出10a、10b、10c。控制单元11的第一 输入9a连接于第一排出口 5a，而第二输入9b连接于第二排出口 5b，其中第一输出10a连 接于加热回路管道6,第二输出10b连接于旁路管道8,而第三输出10c连接于再循环管道 7。
[0107] 调整元件11a可以采取不同的位置，因而冷却剂回路的管道6、7、8和冷却套2a、 2b、3a能够以不同的方式彼此连接，也就是说，能够实现不同的转换状态。
[0108] 在图1所示的停止位置，调整元件11a将两个输入9a、9b与三个输出10a、10b、10c 分离，使得通过气缸盖2和气缸体3的冷却剂流关闭。
[0109] 凭借将调整元件1 la转移到第一工作位置，第一输入9a连接于第一输出10a，使得 允许冷却剂流通过气缸盖2的第一冷却套2a，而通过气缸体3和通过气缸盖2的第二冷却 套2b的冷却剂流保持关闭。图2示意性地示出内燃发动机1，其中调整元件11a在第一工 作位置，在气缸盖2中已经预温的冷却剂经由加热回路管道6供给加热器6a。
[0110] 此外，用作调整元件11a的鼓形件向前转动到第二工作位置具有第二输入9b连接 于第二输出l〇b的作用，使得经由旁通管道8允许冷却剂流通过气缸体3,也就是说通过与 气缸体关联的冷却套3a，以及冷却剂流通过气缸盖2的第二冷却套2b。图3示意性地示出 内燃发动机1，其中调整元件11a在所述第二工作位置。
[0111] 图4示意性地示出内燃发动机1，其中调整元件11a在第三工作位置，第一输入9a 连接于第一输出l〇a，而第二输入9b连接于第二输出10b和第三输出10c。因此，在气缸盖 2中已经预温的冷却剂继续循环通过加热器6a。通过气缸体3的冷却套3a和通过气缸盖2 的第二冷却套2b的冷却剂流经由再循环管道7再循环到入口侧并且在此过程中在热交换 器7a中冷却，以及经由旁通管道8再循环到入口侧而不冷却。
[0112] 图5示意性地示出内燃发动机1，其中调整元件11a在第四工作位置，第一输入9a 和第二输入9b均连接于第一输出10a，使得通过气缸盖2和通过气缸体3的整个冷却剂流 供给加热器6a。
[0113] 参考标记小结
[0114] 1液冷内燃发动机
[0115] 2气缸盖
[0116] 2a气缸盖的第一冷却套
[0117] 2b气缸盖的第二冷却套
[0118] 3气缸体
[0119] 3a与气缸体关联的冷却套
[0120] 4a 第一供给口
[0121] 4b 第二供给口
[0122] 5a 第一排出口
[0123] 5b 第二排出口
[0124] 6加热回路管道
[0125] 6a冷却剂运转的车辆内部加热器，加热器
[0126] 6b冷却剂运转的冷却装置
[0127] 7再循环管道
[0128] 7a热交换器
[0129] 8旁通管道
[0130] 9a第一输入
[0131] 9b第二输入
[0132] 10a 第一输出
[0133] 10b 第二输出
[0134] 10c第三输出
[0135] 11冷却剂控制单元，控制单元
[0136] 11a调整元件
[0137] lib驱动器
[0138] 12 泵
[0139] 本【技术领域】的普通技术人员将会理解，本文所描述的方法可表示任何数量的处理 策略中的一个或多个，所述处理策略如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说 明的各种步骤或功能可以所示的顺序、并列地或在一些情况下省略进行。同样地，处理顺序 不一定被要求来实现本文所描述的目的、特征和优点，而是为便于说明和描述而提供。虽然 未明确说明，但本【技术领域】的普通技术人员将理解一个或多个所说明的步骤或功能可以根 据所使用的特定策略重复进行。此外，描述的动作、操作和/或功能可以图形表示待编程进 发动机控制系统中计算机可读存储介质非临时性存储器的编码，所述发动机控制系统具有 处理器、与发动机连接的传感器，以及致动器，如本文描述的马达和阀门致动器。
[0140] 在此结束说明。本领域的技术人员阅读本说明书将会想到不脱离本发明的精神 和范围的许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或可选燃料配置运转的13、14、15、 V_6、1_4、I_6和V_12发动机可以利用本发明以受益。
【权利要求】
1. 液冷内燃发动机，包括： 至少一个气缸盖（2)和一个气缸体（3)，其中 所述至少一个气缸盖（2)配备有至少一个整体式冷却套（2a)，所述冷却套（2a)在入口 侧具有用于冷却剂输送的第一供给口（4a)，和在出口侧具有用于冷却剂排出的第一排出口 (5a), 所述气缸体（3)配备有至少一个整体式冷却套（3a)，所述冷却套（3a)与所述气缸体关 联，在入口侧具有用于冷却剂输送的第二供给口（4b)，并且在出口侧具有用于冷却剂排出 的第二排出口（5b)，和 所述排出口（5a，5b)能够连接于所述供给口（4a，4b)，以形成冷却剂回路， 其中 所述第一排出口（5a)经由其中安排有冷却剂运转的车辆内部加热器^a)的加热回路 管道（6)能够连接于所述第一供给口（4a)， 所述第二排出口（5b)经由其中安排有热交换器（7a)的再循环管道（7)能够连接于所 述第二供给口（4b)，并且 所述第二排出口（5b)经由旁通管道（8)能够连接于所述第二供给口（4b)。
2. 根据权利要求1所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述第二排出口（5b)经由所述加 热回路管道（6)能够连接于所述第二供给口（4b)。
3. 根据权利要求2所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述加热回路管道（6)接入所述 旁通管道（8)中。
4. 根据权利要求3所述的液冷内燃发动机（1)，其中排气再循环系统的冷却剂运转的 冷却装置^b)被提供在所述车辆内部加热器^a)上游的所述加热回路管道￠)中。
5. 根据权利要求1所述的液冷内燃发动机（1)，其中提供在所述出口侧用于排出冷却 剂的所述第二排出口（5b)被安排在所述气缸体（3)中。
6. 根据权利要求4所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述至少一个气缸盖（2)配备有 至少两个整体式并且相互分离的冷却套（2a，2b)，其中第二冷却套（2b)连接于与所述气缸 体关联的冷却套（3a)，以便被供给冷却剂，并且被提供在所述出口侧用于排出冷却剂的所 述第二排出口（5b)被安排在所述气缸盖（2)中。
7. 根据权利要求1所述的液冷内燃发动机（1)，其中用于输送冷却剂的泵（12)提供在 所述供给口（4a，4b)上游。
8. 根据权利要求1所述的液冷内燃发动机（1)，其中，所述在出口侧提供有冷却剂控制 单元（11)，其具有两个输入（9a，9b)和至少三个输出（10a，10b，10c)，其中第一输入（9a) 连接于所述第一排出口（5a)，第二输入（9b)连接于所述第二排出口（5b)，第一输出（10a) 连接于所述加热回路管道（6)，第二输出（10b)连接于所述旁通管道（8)，而第三输出（10c) 连接于所述再循环管道（7)。
9. 根据权利要求8所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述冷却剂控制度单元（11)包括 可调节的调整元件（11a)。
10. 根据权利要求9所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述调整元件（11a)在停止位置 时将所述两个输入（9a，9b)与所述至少三个输出（10a，10b，10c)分离，使得通过所述气缸 盖（2)和通过所述气缸体（3)的冷却剂回路关闭。
11.根据权利要求10所述的液冷内燃发动机（1)，其中所述调整元件（11a)在第一工 作位置时将所述第一输入（9a)连接于所述第一输出（10a)，使得通过所述气缸盖（2)的冷 却剂回路经由所述加热回路管道（6)打开，其中所述调整元件（11a)在第二工作位置将所 述第一输入（9a)连接于所述第一输出（10a)，使得通过所述气缸盖（2)的冷却剂回路经由 所述加热回路管道（6)打开，并且将所述第二输入（9b)连接于所述第二输出（10b)使得通 过所述气缸体（3)的冷却剂回路经由所述旁通管道（8)打开，以及其中所述调整元件（11a) 在第三工作位置时将所述第一输入（9a)连接于所述第一输出（10a)使得通过所述气缸盖 (2) 的冷却剂回路经由所述加热回路管道（6)打开，并且将所述第二输入（9b)连接于所述 第三输出（l〇c)使得通过所述气缸体（3)的冷却剂回路经由再循环管道（7)打开，以及 其中所述调整元件（11a)在第四工作位置时将所述第一输入（9a)和所述第二输入 (9b)连接于所述第一输出（10a)使得通过所述气缸盖（2)的冷却剂回路和通过所述气缸体 (3) 的冷却剂回路经由所述加热回路管道（6)打开。
【文档编号】F01P7/14GK203867685SQ201420016295
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2013年1月11日
【发明者】H·G·奎科斯 申请人:福特环球技术公司