专利名称：内燃机的冷却循环回路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的冷却循环回路。
这种类型的冷却循环回路例如在文献DE3718697A1中公开。在这一整个冷却循环回路中包括一个主循环回路和一个短路循环回路(旁通回路)，它们按照冷却液的工作温度的高低由一个恒温器阀控制其联通。短路循环回路在恒温器阀的一个预先给定的开启温度以下时被接通，亦即在内燃机的冷起动和预热阶段时接通。在这个短路循环回路中只有一部分冷却液被环流并且不流过散热器，以便缩短预热时间。此外，在这个冷却循环回路中还设置一个胀溢罐，用作冷却液储存器和冷却液随温度的不同而变动体积的平衡槽。这个胀溢罐同时还用作空气或气体的排放器，为此设置在内燃机和/或散热器的高处的放气管道汇入到这个胀溢罐中。这个胀溢罐按照通常方式与循环回路联成一体，并且不受冷却液的工作温度的影响，从而不仅在主循环回路中而且在短路循环回路中都能实现它的储存器功能、平衡功能和排气功能。因此在内燃机的冷起动和预热阶段时，胀溢罐中的冷却液也要一起加热，这样就延长了发动机的预热阶段，而这会导致更高的燃料消耗和更高的有害排放物的产生。在前面所引用的文献DE3718697A1中，为了缩短预热阶段，人们建议，将胀溢罐的容积进行分配，使得至少有两个储存冷却液的室，其中只有较小的储存室连接在内燃机的短路循环回路中，从而使实际很小的体积得到迅速的加热。
相应地，本发明的目的是进一步改进内燃机的冷却循环回路，使得预热阶段明显缩短，并且进一步减少在短路循环回路中流过的冷却液量。
按照本发明，上述目的的技术解决方案在于，这种内燃机的冷却循环回路包括流过内燃机外壳中的一些空腔的冷却液、一个冷却液泵、一个用于在一个主循环回路和一个短路循环回路之间换接的恒温器阀、一个散热器、一个具有限压阀的胀溢罐和至少一个汇入胀溢罐中的放气管道，其中，在放气管道中设有一个截止阀，用这个截止阀可以封闭与胀溢罐的连接。
通过在放气管道中设置一个能封闭与胀溢罐之间的连接的截止阀，可以在预热阶段中使储存在胀溢罐中的冷却液大部分与冷却循环回路分开。这些冷却液不需在预热阶段一起加热，因此预热阶段明显缩短。当达到给定的平均工作温度或其它某个与平均工作温度相关的工作参数时，就可以解除对放气管道的封锁，此时装有所储存的冷却液量的胀溢罐则以公知的方式被连接到冷却液的短路循环回路中或整个循环回路中。
按照本发明对放气管道的封闭是以有利的方式根据冷却液的工作温度和/或胀溢罐中的压力进行的。胀溢罐中的压力取决于冷却液的与温度相关的体积变化，从而放气管道也间接地按照温度的高低相对于胀溢罐进行封闭和开启。
这种根据压力和温度来接通和断开放气管道的过程是以有利的方式进行的，即将截止阀安置在胀溢罐上，阀元件由一个受胀溢罐中的压力作用的活塞来调节。此时这一阀元件本身可以极其有利地构成可受压力作用的活塞。
当构成可受压力作用的活塞的阀元件在一个弹簧的作用下而受力时，则可以以有利的方式对开启点进行可确定的调节。此时开启压力或开启温度可以在恒温器阀的开启温度的范围中。但设置一种使截止阀相对于恒温器阀更早开启的开启温度或开启压力也同样是可能的。
如果在一个这种冷却循环回路中设置了多个放气管道，它们例如与冷却循环回路中的散热器(热交换器)和内燃机的外壳相连，那么这些放气管道可以以有利的方式通到截止阀上。由此可以通过阀元件封闭两个或全部放气管道，这样将明显降低制造费用。
将各个不同的放气管道分别引导到阀元件具有这样的好处，即不会由于各管道长度的不同造成的管道中的压力差使冷却液在从胀溢罐绕流时在各个放气管道之间发生流动。当将放气管道一起引导到阀元件之前时会由于各管道长度的不同而造成在管道中出现不同的压力损失，其结果可能会将已加热的冷却液从一个放气管道压入到另一个放气管道中，从而可能又被供入到循环回路中。
为了能更好地对这种冷却循环回路进行维护并且使维修费用更低，将截止阀可拆卸地固定在胀溢罐上是有利的。
此外还有有利的地方在于，截止阀可以与胀溢罐中的压力无关地进行手动操纵，从而在首次充填冷却液、新充填冷却液、或者在维护和修理时，可以简单地对冷却循环回路和胀溢罐进行充填。
在以下的说明书和附图中详细介绍了本发明的一个实施例。附图中，
图1是冷却循环回路的一个示意示出的线路图，
图2是一个按照本发明的截止阀的一个截面图，图3是截止阀的一个第二实施例的一个截面图。
作为例子，在图1中示意示出了按照本发明的冷却循环回路在一个具有气缸1至6的两列式内燃机上的应用，但是并不局限于这种实施形式。内燃机的未详细示出的外壳7有一些空腔，这些空腔设置在同样未详细示出的缸体和缸头的区域中。在内燃机工作时，冷却液将流过缸体和缸头，冷却液的循环流动是通过一个冷却液泵8进行的，在本实施例中，冷却液泵8在抽吸侧与一个本身公知的恒温器阀9相连。通过恒温器阀9，可以依据冷却液工作温度的高低使冷却液泵8和内燃机的外壳7至一个散热器10(热交换器)之间的连接相应地接通或封闭。在恒温器阀9的一个给定的开启温度之下时，冷却液泵8就使冷却液在一个短路循环回路中流动，此时，冷却液流过内燃机的外壳7中的那些空腔和一个加热器11，而不同时流过散热器10。因此，一方面只有一部分冷却液被环流，另一方面避免了在预热阶段冷却液流过散热器而造成的不希望的冷却。当冷却液的工作温度超过了恒温器阀9的预先给定的开启温度时，则开通冷却液泵8与散热器10之间的连接，从而使全部冷却液通过散热器10流动(即主冷却循环回路)。
在两个循环回路中，冷却液泵8的抽吸侧都与一个胀溢罐12连接，它用作冷却液的储存器和缓冲容器。胀溢罐12装有一个本身公知的限压阀13，它根据容器内压的高低可以与环境连通。由此可以在压力超过一个给定的最高压力时将位于胀溢罐12中冷却液液面14之上的气体排出。两个放气管道15和16连接到胀溢罐12上，其中放气管道15与内燃机的散热器10连接，而放气管道16连接到内燃机的外壳7的一个高置的位置上。放气管道15和16与胀溢罐12的连接可以分别由一个截止阀17封闭。
图2示出了胀溢罐12的只有部分示出的外壳18，其上部有一个开口19，其中装入截止阀17的阀壳20。截止阀17的圆筒形的阀壳20以其敞开的下侧21装入到外壳18的开口19中，并用一个密封环22密封。通过将阀壳20螺旋连接在该开口19中，通过用附加的螺栓旋接在胀溢罐12的外壳18上，通过采用卡锁件或类似固定件等等，可以将截止阀17可拆卸地固定在胀溢罐12上。在胀溢罐12上方，有两个排气接头23，24汇入到阀壳20的内部，其中，排气接头23与放气管道15连接，排气接头24与放气管道16连接。
在圆筒形的阀壳20的内部装有一个可轴向运动的活塞形的阀元件25，其前端26受到胀溢罐12的内部中的压力P的作用。在阀元件25的相对的内侧上支撑一个压力弹簧27的一个端部，弹簧27的另一个端部顶在阀壳20的一个前端28上。阀元件25此外在背离胀溢罐12的一侧上有一个轴颈29，它被压力弹簧27包围着，并穿过阀壳20的前端28。在阀壳20的外部，该轴颈29被一个垫片30包围，该垫片30在图2所示的阀元件25的端部位置处作为端部止挡顶接在阀壳20的外部上。在图2所示的截止阀17的连接位置处，阀元件25处于它的下方端部位置即封闭位置处。在这个连接位置处，两个排气接头23，24都通过阀元件25在一端封闭，亦即不存在放气管道15和16与胀溢罐12的连通。当冷却液的体积由于温度的升高而增加，从而使胀溢罐12中的内部压力超过一个由压力弹簧27的预张力确定的开启压力时，则阀元件25克服弹簧27的作用力而被提升，从而使排气接头23和24与胀溢罐12的连接亦即使放气管道15和16与胀溢罐12的连接接通。
在内燃机冷起动时，胀溢罐中的冷却液液面/冷却液体积较低，容器的内部压力相当于环境压力。当由于加热而使冷却液体积增加时，胀溢罐中的冷却液液面就上升，由此其内部压力也上升。当内部压力超过一个预先给定的最大压力时，限压阀就向环境开启，位于胀溢罐中的气体就可以逸出，从而压力下降。容器内部压力和环境压力之间的压力差作用在阀元件上亦即作用在活塞上，其另一方面又受到弹簧力的作用。在超过一个预先给定的开启压力时，阀元件将被推动，使排气接头释放开。压力弹簧设计成其预张力正好足够在冷却液冷却时能克服密封件的摩擦力将阀元件又推回到其初始位置。当然也可以通过相应地设计弹簧部件确定一个更高的开启力，由此确定一个更高的开启温度/更高的开启压力。
在图3中示出的截止阀17A的第二实施例中，胀溢罐12的外壳18A在其外侧有两个同心的环形隔离壁31，32。在外隔离壁31和内隔离壁32之间有多个孔33穿过外壳18A，这些孔33与胀溢罐12的内腔连通。这种连通也可以通过一个孔实现。在由环形内隔离壁32限定的罐部分34中有两条分开的槽35，36，该槽在图中没有详细示出，只用虚线表示，它们密封地一直延伸到外壳18A的外侧并在那里与放气管道15和16连接。在这两个同心的隔离壁31和32上安装了一个阀壳下部37，该下部又由一个阀壳上部38封闭住。
阀壳下部37包括一个外环39，该外环39包围住外壳18A的外隔离壁31，并与外壳用螺钉连接。外环39还与一个内环40连接，该内环40包围住内隔离壁32。环40有两个与外壳18A的槽35和36连接的通孔41，42。在两个环39和40之间，阀壳下部37有多个通道43，这些通道与外壳18A的外隔离壁31和内隔离壁32之间的环形腔44相连。在这里也同样可以通过一个单独的通道实现这种连接。
在阀壳上部38和阀壳下部37之间张紧有一个卷片薄膜45，该卷片薄膜45在受弹簧力作用的活塞46的作用下支撑在内环40的构成密封面的端面47上，从而使孔41，42并由此使槽35，36的一端封闭。碗形活塞46此时以其底部48顶接在卷片薄膜45的内侧49上并且在周面上有一个环槽50，卷片薄膜45的一个连续环51啮合在该环槽50中。活塞此外还有一个轴颈52，它装到阀壳上部38中并且穿过阀壳上部38。轴颈52被一个压力弹簧53包围住，该压力弹簧53一端支撑在活塞46的底部48上，另一端支撑在阀壳上部38上。
在本实施例中，胀溢罐中的内部压力不是作用在活塞上而是通过孔33，环腔44和通道43作用在卷片薄膜45的外部区域上，而卷片薄膜45的内部区域封闭或打开排气接头41，42；35，36。
在轴颈52上，在阀壳上部38的外部固定有一个可以摆动的弓形部件54，利用这个弓形部件54可以与胀溢罐中的压力无关地手动提升活塞46，由此提升卷片薄膜45。弓形部件54有两个摆动位置(拉拔或虚线表示的位置)，其中在虚线表示的摆动位置，活塞46被固定在一个位置上，此时截止阀被打开。
权利要求
1.内燃机的冷却循环回路，包括流过内燃机外壳(7)中的一些空腔的冷却液，一个冷却液泵(8)，一个用于在一个主循环回路和一个短路循环回路之间换接的恒温器阀(9)，一个散热器(10)，一个具有限压阀(13)的胀溢罐(12)和至少一个汇入胀溢罐中的放气管道(15，16)，其特征在于，在放气管道中设有一个截止阀(17，17A)，用这个截止阀可以封闭与胀溢罐的连接。
2.按照权利要求1的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，截止阀(17，17A)是依据冷却液的工作温度进行操纵的。
3.按照权利要求1或2的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，截止阀(17，17A)是依据胀溢罐(12)中的压力进行操纵的。
4.按照前述权利要求中之一的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，截止阀(17，17A)设置在胀溢罐(12)上，并且有一个阀元件(25；45，46)，通过一个由胀溢罐(12)中的压力作用的调节单元(25；46)进行操纵。
5.按照权利要求4的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件(25)是一个可受压力作用的活塞。
6.按照权利要求4的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件与一个受压力作用的薄膜(45)相连。
7.按照权利要求4至6中之一的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件(25；45，46)由胀溢罐(12)中的压力加载，克服弹簧(27；53)的作用力。
8.按照前述权利要求中之一的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件(25；45，46)至少与两个放气管道(15，16)共同作用，其中一个放气管道与散热器(10)连接，另一个放气管道与内燃机的外壳(7)的一个空腔连接。
9.按照前述权利要求中之一的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，截止阀(17，17A)可拆卸地固定在胀溢罐(12)上。
10.按照前述权利要求中之一的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件(25；45，46)可以与胀溢罐(12)中的压力无关地进行手动操纵。
11.按照权利要求10的内燃机的冷却循环回路，其特征在于，阀元件(25；45，46)有一个穿过阀壳(20；38)的、从外部可以触及的轴颈(29；52)。
全文摘要
本发明的冷却循环回路包含一个胀溢罐，在该胀溢罐上至少连接一个与内燃机和/或散热器相连的放气管道。为了缩短内燃机的预热阶段，在放气管道中设置了一个截止阀，利用这个截止阀可以在预热阶段中封闭放气管道与胀溢罐的连接。由此使位于胀溢罐中的冷却液在短路循环回路不会被环流。
文档编号F01P3/20GK1160123SQ9710284
公开日1997年9月24日 申请日期1997年2月28日 优先权日1996年2月29日
发明者K·施奈德 申请人:F.波尔希名誉工学博士公司