[發明專利]用于影響內燃發動機的熱平衡的方法

有效

• 申請號: 201310041983.9
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103244292A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: B·布林克曼;B·托馬斯;M·羅蘭;G·普萊斯
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00
• 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2月2日提交的德國專利申請號102012201541.8的優先權，其整個內容通過引用結合于此。

技術領域

本發明涉及用于減降低內燃發動機的熱負荷而基本上不減小其功率輸出的方法。

背景技術

內燃發動機具有以這樣的方式連接于汽缸體的至少一個汽缸蓋，即這對汽缸蓋和汽缸體形成至少一個燃燒室或汽缸。在該汽缸內，燃燒氣體通過排氣口排出同時該燃燒室經由進氣口用空氣填充，該進氣口使來自進氣歧管的增壓空氣能夠被吸到燃燒室中。對于增壓變化，由于活塞在燃燒室內往復運動以將燃燒能量轉換成曲軸的旋轉運動，因此汽缸蓋經受高熱和機械負荷。此外，由于在發動機艙內增加的部件的整體性，部件的組裝逐漸變得緊密，因此對汽缸蓋的要求也增加。

在該背景下，越來越多的發動機利用排氣渦輪增壓器和/或機械增壓器增壓以便給發動機內的所有部件提供動力。因此，發動機或汽缸蓋上的熱負荷進一步升高，所以對冷卻系統提出較高的要求。相應地，采取影響內燃發動機的熱平衡的措施以防止發動機熱過載。

當發動機包括空氣冷卻系統時，該發動機可以包括風扇以通過引導空氣流經過發動機的表面而耗散熱量。然而，與空氣相比由于流體具有較高的熱容量，液體冷卻系統比空氣冷卻能夠顯著地耗散更多的熱量。為此，在高熱負荷下的燃燒發動機通常裝有液體冷卻。

關于發動機冷卻系統的設計，常常見到最大的冷卻要求以便確保在所有的工況下發動機的充分的冷卻。但是，這樣做的結果是相對于正常的運行，也就是相對于平均冷卻要求，發動機冷卻系統尺寸過大。因此，發動機的冷卻功率設計成用于以高負荷同時低車輛速度為特征的運行狀態，例如對應于加速和上山的工況，以防止發動機過熱，同時在最不利的情況下供給要求的冷卻功率。在這種情況下，發動機冷卻系統耗散非常大量的熱而得不到空氣流。此外，在一些情況下，高環境溫度可以使提供足夠的冷卻功率的問題進一步惡化。

當發動機冷卻系統以適應上面所述的情況的方式設計時，大冷卻器或熱交換器帶來難以容納在車輛前端區域中的困難。但是，由于可得到的有限空間的量，這會帶來困難，因為增大散熱器并非一種選擇，原因是為了確保發動機的安全無故障運行或為了最優化發動機的運行，另外的熱交換器（具體說是冷卻裝置）也被包括在內。因此，包含過大的散熱器可以嚴重地限制在發動機艙內的其他熱交換器的設置和尺寸。

在一個例子中，這樣的發動機是已知的，其裝有構造成具有足夠大的熱交換面積以充分實現其功能的多個熱交換器。然而，由于在發動機系統中只能夠獲得有限的空間，因此在前端區域中各個熱交換器的尺寸和設置之間發生矛盾。因此，在一些實施例中，散熱器以線性、間隔開和部分重疊的方式設置。此外，可以包括流導向板以導引或引導空氣流通過發動機艙。

在另一個例子中，這樣的冷卻系統是已知的，其具有大功率的風扇電機以驅動風扇葉輪或使風扇葉輪旋轉，以便對冷卻系統內的熱交換器提供足夠大的質量空氣流。該風扇電機通常用電驅動并且在任何工作點能夠支持熱交換器中的熱傳送，即便當該機動車輛處在靜止或停止狀態，或當車輛以低車輛速度運行時。

在又一個例子中，具有兩個風扇的散熱器是已知的，其中較高的冷卻功率歸因于比單個風扇或單個風扇葉輪能夠覆蓋更大面積的兩個風扇。在該背景下，用于液體冷卻的散熱器具有特定的意義，因為這個散熱器通過耗散大量的熱確保內燃發動機的安全運行。盡管如此，還需要其他措施以便即使在最不利的情況下也限制內燃發動機的熱負荷。

為了防止發動機的熱過載，控制發動機進氣側的增壓壓力作為該發動機的冷卻劑溫度T_Coolant、增壓空氣溫度T_Charge和/或發動機的旋轉速度的函數的方法是已知的。具體說，如果內燃發動機的冷卻劑的溫度T_Coolant、增壓空氣溫度T_Charge和/或內燃發動機的旋轉速度達到、超過可預定值、或下降低于可預定值，則降低增壓壓力。但是，由于增壓壓力的減小也導致減小發動機功率，這種降低功率的方法具有缺點。因此，到發動機中的熱輸入通過減小發動機功率而降低。但是在一些實施例中，發動機功率的減小是不能接受的。例如，機動車輛的駕駛員必需具有加速或上山要求的功率，不只是為了舒適的原因而是在一些情況下也從安全方面考慮。

發明內容