用于车辆内燃机的液体冷却系统的制作方法
【专利说明】用于车辆内燃机的液体冷却系统
[0001]本发明涉及一种用于车辆内燃机的液体冷却系统，该内燃机具有气缸盖，该气缸盖包括集成式排气歧管，其中气缸盖具有用于冷却与燃烧室相邻区域的至少一个第一冷却空间和用于冷却排气歧管的至少一个第二冷却空间，所述第一和第二冷却空间提供并行的、分开的冷却流动路径。
[0002]从美国专利第2005/0087154 Al号已知将排气歧管集成在气缸盖内。由上部和下部部分冷却套组成的主冷却空间与排气歧管热接触。
[0003]EP O 856 650 Al描述了一种用于舷外发动机的冷却系统，在舷外发动机中离开燃烧室的排气管道在气缸盖内弯曲成U形，用于连接排气歧管的凸缘区域位于气缸盖平面内。排气歧管集成在气缸盖内。
[0004]美国专利第7，051，685 B2号公开了一种具有集成式排气歧管的气缸盖，其中排气歧管被第一和第二冷却套围绕，两个冷却套经由与气缸盖浇注在一起的流动路径连接。第一和第二冷却套定位到彼此之上。
[0005]AT 500 442 BI描述了一种用于液体冷却的内燃机的气缸盖，包括围绕集成式排气歧管的第一中央冷却空间和第二冷却空间，其中流过第二冷却空间的冷却剂可与流过第一冷却空间的冷却剂分开进行控制。
[0006]从WO 2011/061248 Al，已知一种用于液体冷却且具有集成在气缸盖内的液体冷却排气歧管的内燃机的气缸盖，其中气缸盖具有冷却剂所流过的至少一个第一和一个第二冷却套，且其中排气歧管的区域被第二冷却套至少部分地包围。第一和第二冷却套经由至少一个孔流动连接。
[0007]已知将车辆冷却器和油冷却器与排气歧管的冷却空间并联定位。为了避免冷却故障，需要相对昂贵的冷却系统。
[0008]本发明的目的是尽可能简单地改进最初所提到类型的内燃机的冷却管理。
[0009]根据本发明，该目的通过提出在冷却回路中至少一个油冷却器和/或至少一个车辆加热元件与第二冷却空间串联布置来实现。
[0010]油冷却器可在冷却回路中定位在第二冷却空间的上游，而车辆加热元件在冷却回路中定位在第二冷却空间的下游。
[0011]如果通向第一冷却空间的第一部分冷却回路和通向第二冷却空间的第二部分冷却回路在冷却剂泵下游从共同的主冷却回路分支出则是尤其有利的。
[0012]在冷却泵上游，第一双作用恒温阀可布置在来自冷却剂冷却器的主冷却回路和绕过冷却剂冷却器的辅助冷却回路相遇的区域内。
[0013]第一冷却空间较佳地通过第一冷却剂管线与辅助冷却回路连接。
[0014]第二冷却空间有利地经由第二冷却剂管线与主冷却回路和/或辅助冷却回路连接，第二冷却剂管线较佳地包括车辆加热元件。
[0015]还可规定，位于气缸体内的至少一个第三冷却空间借助于至少一个传送通道与气缸盖内的第一冷却空间连接。较佳地，第三冷却空间经由第三冷却剂管线与主冷却回路连接，与主冷却回路的连接位于冷却剂冷却器上游。在本发明的变型中可规定，在第三冷却剂管线中有单作用恒温阀。
[0016]在本发明的另一变型中可规定，第三冷却空间经由第四冷却剂管线与辅助冷却回路和/或第一冷却剂管线连接。在第四冷却剂管线中可定位有单作用恒温阀。作为替代方式，还能将第二双作用恒温阀定位在第一冷却剂管线、第四冷却剂管线以及辅助冷却回路的交叉部位处。
[0017]所描述的变型允许简单的冷却管理，通过油冷却剂和通过车辆加热元件的流动没有负面影响。
[0018]现将参照附图更详细地描述本发明。
[0019]图1至图3中示出根据本发明的内燃机的液体冷却系统的第一变型；
[0020]图4至图7中示出根据本发明的内燃机的液体冷却系统的第二变型；
[0021]图8至图11中示出根据本发明的内燃机的液体冷却系统的第三变型；以及
[0022]图12至图16中示出根据本发明的内燃机的液体冷却系统的第四变型。
[0023]在各图中，冷却系统K的未启用部件用虚线表示。等同功能的各部件在每个变型中用相同的附图标记。
[0024]各附图示出在每种情况下用于车辆的具有冷却回路I的液体冷却系统K，车辆具有带气缸盖3和气缸体4的内燃机2，液体冷却系统K包括用于冷却与燃烧室相邻的热临界区域的至少一个第一冷却空间5和用于冷却集成在气缸盖3内的排气歧管7的至少一个第二冷却空间6。在气缸体4内设置至少一个另一冷却空间8以冷却各气缸9。
[0025]KM指示冷却系统K属于发动机侧的部分，而KF指示属于车辆侧的部分。
[0026]在冷却回路I中，第一和第二冷却空间5、6内的冷却剂流动是液压并联的，第一部分冷却回路10用于第一冷却空间5，而第二部分冷却回路11用于第二冷却空间6。第一和第二部分冷却回路10、11在冷却剂泵12的下游从液体冷却系统K的共同主管线13分支出。
[0027]在第二部分冷却回路11中，油冷却器14位于第二冷却空间6上游，而车辆加热元件15位于第二冷却空间6下游。车辆加热元件15可借助于附图中未示出的绕过阀来停用。
[0028]在冷却剂泵12的上游，第一双作用恒温阀20位于来自冷却剂冷却器17的主冷却回路18与绕过冷却剂冷却器17的辅助冷却回路19汇合的区域16中。
[0029]在本发明的前三个变型中，第一和第三冷却空间5、8经由至少一个传送通道21连接。
[0030]第二冷却空间6经由第二冷却剂管线23与主冷却回路18和/或与辅助冷却回路19连接，车辆加热元件15位于第二冷却剂管线23内。第三冷却空间8经由第三冷却剂管线24与主冷却回路18连接，与主冷却回路18的连接25位于冷却剂冷却器17上游。
[0031]在图1至3中所示变型中，仅设有一个恒温阀，即第一双作用恒温阀20。在图1中，示出第一双作用恒温阀20处于中间位置，在该位置主冷却回路18和辅助冷却回路19与包含冷却剂泵12的主管线13连接。图2示出当内燃机处于运行温度时的情况，辅助冷却回路19停用，且整个冷却剂量流过主冷却回路18。
[0032]图3示出冷机下的液体冷却系统K，主冷却回路18停用，且整个冷却剂量流过辅助冷却回路19，从而绕过冷却剂冷却器17。
[0033]图4至7示出具有各种切换可能性的本发明的第二变型，其中除了双作用恒温阀20之外，还设有第三冷却剂管线24内的单作用恒温阀26。此外，第一冷却空间5经由第一冷却剂管线22与辅助冷却回路19连接。
[0034]在图4中，第一双作用恒温阀20处于中间位置(类似于图1)，而单作用恒温阀26打开。因此，冷却剂可无障碍地在主冷却回路18以及辅助冷却回路19和第三冷却剂管线24内流动。与第一变型相反，冷却剂可经由第一冷却剂管线22直接流入辅助冷却回路19内。
[0035]图5示出当内燃机2处于冷机时的情况，主冷却回路18被双作用恒温阀20闭合。整个冷却剂量流过辅助冷却回路19，冷却剂经由第一冷却剂管线22直接流入辅助冷却回路19。
[0036]在图6中，内燃机2在运行温度的下段范围内，其中辅助冷却回路19被第一双作用恒温阀20闭合，而主冷却回路18打开。由于单作用恒温阀26的闭合，停用气缸体4的冷却。冷却剂流过第一冷却空间5进入第一冷却剂管线22，并经由辅助冷却回路19的自由部分19a在冷却剂冷却器17上游进入主冷却回路18。与此并行地，冷却剂流过第二部分冷却回路11、穿过油冷却器14、第二冷却空间6以及车辆加热元件15，并将在与来自第一部分冷却回路10的冷却剂流量结合之后到达冷却剂冷却器17。
[0037]图7与图6不同之处在于单作用恒温阀26现打开，使得气缸体4的冷却按要求根据需要在内燃机2的适中到较热的运行温度范围时启用。冷却剂经由传送通道21从气缸盖3进入第三冷却套8，并沿主冷却回路18的方向经由第三冷却剂管线24离开气缸体4，以消散冷却剂冷却器17内吸收的热量。
[0038]图8至11示出具有各种切换可能性的第三变型，其中第三冷却套8经由第四冷却剂管线27与辅助冷却回路19连接，并经由第一冷却剂管线22与第一冷却空间5连接。除了第一双作用恒温阀20之外，在第三冷却剂管线24内还设有单作用恒温阀28。在该变型中，在第一与第三冷却空间5、8之间未设置传送通道21，这些传送通道的作用由第一和第四冷却剂管线22、27实现。
[0039]在图8中，第一双作用恒温阀20处于其中间位置(类似于图1和4)，而单作用恒温阀28打开。因此冷却剂可无障碍地在主冷却回路18以及辅助冷却回路19