[發明專利]液冷式內燃機和用于運行所述類型內燃機的方法

有效

• 申請號: 201310001455.0
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103184921A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: J·梅林;H·G·奎克斯
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01P3/20
• 分類號: F01P3/20;F01P7/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請

本申請要求2012年1月2日提交的德國專利申請No.102012200003.8的優先權，其整個內容通過參考結合于此。

技術領域

本發明涉及用液體冷卻的內燃機。

背景技術

發動機冷卻系統可以具有空氣型冷卻構造或液體型冷卻構造。然而，由于液體的較高的熱容量，利用液體型冷卻構造比利用空氣型冷卻構造能夠明顯地耗散較大量的熱。因此，內燃機通常配備有液體型冷卻構造以適應不斷增加的發動機熱負荷。例如，內燃機通常包括連接至發動機系統的增壓器，該發動機系統致密地安裝在發動機艙中。這導致更大數量的部件結合在汽缸蓋或汽缸體中，并且進一步增加了內燃機的熱負荷。

在液體型冷卻構造中，汽缸蓋配備有至少一個冷卻套，其包括冷卻劑管道以使冷卻劑循環通過汽缸蓋。在這種構造中，熱量被排出到汽缸蓋表面內部的冷卻劑，因此不必像在空氣型冷卻構造中那樣，首先傳導到汽缸蓋表面以便被耗散。因而排出到冷卻劑的熱量在汽缸蓋外面再一次從冷卻劑引出，例如，當其通過設置在冷卻回路中的泵循環通過冷卻系統時，通過散熱器和/或以一些其他方式引出。以類似的方式，汽缸體也可以具有一個或多個冷卻套，當冷卻劑流過汽缸體時使熱能夠排出到冷卻劑。為了形成冷卻回路，出口側排出口被連接至入口側供給口，冷卻劑通過出口側排出口從冷卻套排出，入口側供給口用于經由再循環管道供應冷卻劑。

為了減少內燃機的摩擦損失和由此引起的燃料消耗，特別是在冷啟動之后快速加熱發動機機油可以是有利的。在發動機的預熱階段期間快速加熱發動機機油確保相應地快速降低機油的粘度并且因此減小特別是在被供給機油的軸承中的摩擦和摩擦損失，例如曲軸軸承。

通過快速加熱發動機機油減少摩擦損失的方法和基本原理是已知的。例如，機油可以通過外部熱源有源地加熱。然而，加熱裝置是附加的燃料消耗者，這與減少燃料消耗相悖。其他示例性的原理提供在運行期間加熱的發動機機油被儲存在隔熱的容器中并且在重新啟動時利用，但是，在運行期間加熱的機油不能保持高溫無限長的時間，這是有問題的。在又一個例子中，在預熱階段期間，與其預期的目的相反，冷卻劑運行的機油冷卻器可以被用來加熱機油。

為了減少摩擦損失，快速加熱發動機機油也可以響應于快速加熱內燃機自身而發生，這進而又通過在預熱階段從發動機引出盡可能少的熱而被促使或促成。在這方面，在冷啟動之后的內燃機的預熱階段是運行模式的一個例子，在該運行模式下，有利的是從內燃機引出盡可能少的熱，并且優選不引出熱。因此，液體型冷卻構造的控制可以通過使用通常被稱為溫控閥的溫度相關自控制閥（temperature-dependentself-controlling?valve）來實現，在該液體型冷卻構造中，為了快速加熱內燃機減少在冷啟動之后引出熱。

在具有液冷式汽缸蓋和有液冷式汽缸體的內燃機中，通過汽缸蓋和汽缸體的冷卻劑流被彼此獨立地控制是有利的，特別是因為兩個發動機部件被熱加載到不同的程度并且表現出不同的預熱反應。在這方面，可能有利的是通過汽缸蓋的冷卻劑流和通過汽缸體的冷卻劑流在每種情況下用專用的溫控閥控制。

德國特許公開說明書DE10061546A1公開了一種用于內燃機的冷卻系統，該內燃機用液體冷卻劑冷卻，并且其中首先流過汽缸蓋的冷卻劑管道并且其次流過汽缸體的冷卻劑管道的冷卻劑的量被預先規定。其中，汽缸蓋的溫控閥具有比汽缸體的溫控閥低的打開溫度，兩個閥都設置在發動機部件的下游。然而，這種方法需要兩個關閉元件或溫控閥，因此增加了系統成本、所需要的空間和發動機系統的總重量。另一個缺點是甚至在內燃機的冷啟動之后，冷卻回路中的冷卻劑的循環不能按目標方式發生。例如，在冷啟動之后，冷卻劑被引導通過汽缸蓋并且也通過汽缸體，雖然通過汽缸體的冷卻劑流被減少到小滲漏流。

發明內容

在此，發明人已經認識到探索液體型冷卻系統的控制，其中在冷啟動之后可以以目標方式減少循環冷卻劑的量，并且當加熱到運行溫度時還允許內燃機的熱管理。因此，在本文中描述了自控制的溫控閥，該溫控閥具有適合于所有負荷狀態的不變的部件規定的運行溫度，并且具有構造成用于高熱負荷的打開溫度，其甚至在部分負荷運行中是比較低的并且導致相對低的冷卻劑溫度。