[發明專利]帶有運轉后冷卻的液冷式內燃發動機和運行所述類型內燃發動機的方法

有效

• 申請號: 201310243114.4
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103511051B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: W·考倫;Z·尼萊吉哈奇
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01P3/12
• 分類號: F01P3/12;F01P5/10
• 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

本申請要求在2012年6月19日提交的德國專利申請102012210320.1的優先權，其全部內容為所有目的在此通過引用被結合。

技術領域

本發明涉及一種液冷式內燃發動機。

背景技術

為了成型內燃發動機的單個汽缸，在一個裝配端側，至少一個汽缸蓋被連接至汽缸體。為了保持活塞或者汽缸套，至少整體成型了曲軸箱的汽缸體具有對應數目的汽缸孔徑。所述活塞以軸向可移動的方式安裝在所述汽缸套上，并且與所述汽缸套和所述汽缸蓋一起形成所述內燃發動機的燃燒室。

為了保持內燃發動機中熱負荷在限制范圍之內，液體冷卻裝置被越來越普遍地應用，在下文中也被稱為發動機冷卻裝置。總體上，冷卻裝置還可能采用空氣冷卻裝置。然而，由于通過液體冷卻裝置可以使更多的熱量被散掉，所以內燃發動機優選地裝配液體冷卻裝置。根據本公開的內燃發動機也是一種液冷式內燃發動機。

液體冷卻裝置的成型要求裝備有至少一個冷卻套的至少一個汽缸蓋和/或者汽缸體，也就是說需要設置將冷卻劑引導通過汽缸蓋或者汽缸體的冷卻劑管，這帶來了復雜的結構。這里，作為設置冷卻劑管的結果，機械和熱能高度負載的汽缸蓋或者汽缸體首先在它的強度上變弱。其次，熱量不需要首先被引到表面被散掉，像空氣冷卻裝置中的情況一樣。熱量被散到已經在汽缸蓋或者汽缸體內部的冷卻劑中，冷卻劑通常是帶有添加劑的水。這里，冷卻劑被安裝在冷卻回路并且通常被牽引機械驅動器機械驅動的泵輸送，這樣他循環流動。散到冷卻劑中的熱量從汽缸蓋或者汽缸體的內部被以這種方式排出，并且所述熱量在熱交換器中被再次提取出來。被提供在冷卻回路中的通風容器用于使冷卻劑或者回路通風。

內燃發動機的液冷式部件已經被證實是問題，所述液冷式部件通過連接管線被連接至所述內燃發動機的冷卻回路，并且所述部件需要在發動機未處于運行狀態時，也就是說當冷卻泵停用時的運轉后冷卻；這種部件包括例如用于增壓內燃發動機的排氣渦輪增壓器，或者所述排氣渦輪增壓器的液冷式軸承箱。這個問題將會在下面的排氣渦輪增壓器的液冷式軸承箱基礎上更詳細地介紹。

根據以前的系統，內燃發動機曾經更普遍地被增壓，其中所述增壓是提高功率的主要方法，在所述方法中為發動機的燃燒過程中所需的空氣被壓縮。用于汽車工業的所述發動機的經濟效益曾經得到提升。

為了增壓，排氣渦輪增壓器通常被使用，其中壓縮機和渦輪機被安裝在同一根軸上。熱的排氣流被供給至渦輪機并且在渦輪機中膨脹且釋放能量，作為結果，安裝在軸承箱中的軸被設置成旋轉。通過排氣流到所述渦輪機并且最終至所述軸所提供的能量用于驅動所述壓縮機，所述壓縮機同樣被安裝在所述軸上。所述壓縮機傳遞和壓縮供給至它的充量空氣，作為結果，汽缸獲得增壓。

由于平均壓力的增加，增壓內燃發動機比傳統的自然吸氣式發動機被更高地熱加載，并且因此還體現在冷卻裝置需求量的增加上，尤其因為這個原因，增壓內燃發動機越來越普遍地被裝備液體冷卻裝置。

像內燃發動機本身一樣，所述排氣渦輪增壓器的渦輪機同樣被高度的熱加載。因此，渦輪機殼體一般被加工成耐熱的，通常為含鎳材料，或者為了使用較少的抗熱材料被裝備為液體冷卻裝置。后者帶來相當大的成本優勢。EP1384857A2和德國公開的說明書DE102008011257A1描述了液冷式渦輪機和渦輪機殼體。

增壓式內燃發動機的熱排氣還導致軸承箱的高熱負荷并且因此增壓器軸承受高熱負荷。與之相關的是相應的大量熱進入油的引入，所述油被供應至軸承用于潤滑。由于所述增壓器軸的高速旋轉，所以所述軸承通常不是滾動軸承，而是滑動軸承。作為在軸和軸承箱之間相對移動的結果，在所述軸和所述軸承孔之間形成能夠承受載荷的液體動力潤滑膜。

所述油不能超出最大允許溫度，因為粘度會隨著溫度的增加而降低，并且當超出一定溫度時，摩擦屬性會受損。太高的油溫還加快油的老化，其中所述油的潤滑特性也會受損。因為油的改變，這兩種現象縮短了服務間隔，并且能夠造成軸承的功能性能力的風險，其中甚至不可逆的軸承毀壞和因此的渦輪增壓器毀壞也是有可能的。

因為上述原因，渦輪增壓器的軸承箱通常裝配有液體冷卻裝置。這里，在所述軸承箱的液體冷卻裝置和上面提到的所述渦輪殼體的液體冷卻裝置有區別。然而，這兩種液體冷卻裝置可——如果適當地僅僅間歇式地——被連接到另一個上，也就是說與另一個連通。