[发明专利]限制液冷内燃发动机热负载的方法

说明书

技术领域

本发明涉及限制和减少液冷内燃发动机热负载的方法，所述内燃发动机具有至少一个汽缸盖，所述内燃发动机具有至少一个汽缸，并且所述内燃发动机为形成液体冷却装置具有集成到汽缸盖内的至少一个冷却剂套，其中冷却剂套属于冷却剂传导冷却剂回路。

本发明还涉及实施这种方法的内燃发动机。

背景技术

所描述的内燃发动机类型被用于机动车辆的驱动装置。在本发明的背景下，表述“内燃发动机”包含柴油发动机和火花点火发动机，并且还包含混合内燃发动机，即使用混合燃烧过程运行的内燃发动机。

内燃发动机具有至少一个汽缸盖以形成了至少一个汽缸(即燃烧室)，所述汽缸盖被连接至汽缸体。在充气交换期间，燃烧气体经由出口被排出并且燃烧室被充气，即经由所述至少一个汽缸的进口引入新鲜混合物或新鲜空气。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，几乎仅使用提升阀作为控制元件，该提升阀在内燃发动机的运行期间执行往复提升运动，并且所述提升阀以此方式打开以及关闭进口和出口。气门运动所需的气门致动机构包括气门本身被称气门驱动装置。

汽缸盖用来保持控制元件，并且在顶置凸轮轴的情况下保持整个气门驱动装置。在火花点火内燃发动机的情况下，所需要的火花装置也被设置在汽缸盖内，并且在直喷内燃发动机中，喷射装置也被设置在汽缸盖内。

为了在汽缸盖和汽缸体之间形成适当的连接，即密封燃烧室的连接，必须提供足够数量的足够大的孔，这些孔一起极大地影响了汽缸盖的结构设计。

如果类似根据本发明的内燃发动机的内燃发动机具有液体冷却装置，则在汽缸盖中形成多个冷却剂导管或至少一个冷却剂套，冷却剂导管或冷却剂套引导冷却剂穿过汽缸盖。这要求高复杂性的汽缸盖结构。

通过以上描述清楚的是：内燃发动机的汽缸盖是高热负载和机械负载部件。因此，进一步增加了对于汽缸盖的要求。在此背景下，必须考虑的是，对内燃发动机的更大比例增压——借助于排气涡轮增压器或机械增压器。由于在发动机舱内更密集的封装以及整合到汽缸盖内的零件和部件的增加(例如排气歧管的整合)，内燃发动机的热负载和汽缸盖的热负载尤其增大，因此冷却系统被迫提高要求。

燃烧期间由燃料的放热化学转换所释放的热量经由限制燃烧室的壁被部分耗散至汽缸盖和汽缸体并且经由排气流动被部分耗散至邻近部件和环境。为了保持发动机的热负载在限制内，被引入汽缸盖或汽缸体的部分热流动必须从汽缸盖或汽缸体中被再次抽取。从内燃发动机的表面通过辐射和热传导被耗散至环境的热量对于有效冷却是不足的，为此原因冷却一般通过强迫对流以目标方式来实施。

对于发动机冷却装置基本可采用空气冷却装置或液体冷却装置的方式。在空气冷却装置的情况下，内燃发动机配备有风扇，其中通过引导空气流经过汽缸盖表面而实现热量的耗散。

由于相对于空气液体具有更高的热容量，所以借助于液体冷却比使用空气冷却可耗散更大的热量。因此，内燃发动机越来越多地配备液体冷却装置。所述类型的内燃发动机，即液冷内燃发动机也是本发明的主题。

液体冷却装置要求内燃发动机或汽缸盖配备冷却套，即引导冷却剂穿过汽缸盖的冷却剂导管装置，这需要汽缸盖结构具有复杂结构。在此，热量不必首先被传导至汽缸盖表面而被耗散，如在空气冷却装置中的情况。热量被耗散至已经在汽缸盖内部的冷却剂，所述冷却剂一般是具有添加剂的水。在此，冷却剂通过设置在冷却回路中的泵输送，这样所述冷却剂在冷却剂套中循环。被耗散至冷却剂的热量以此方式从汽缸盖的内部被耗散并且在热交换器中再次从冷却剂中被抽出。为此目的，热交换器通常并且优选设置在车辆的前部区域，在此足够的空气流保证了冷却剂和空气之间所需的热交换。

因为燃料燃烧释放的热量不仅被耗散到限制燃烧室的壁、排气流以及可能的发动机冷却剂中，还部分被耗散到发动机油中。由于热传导和自然对流经油盘的热耗散通常不足以使得达到可接受的最大油温度，因此必须提供额外的油冷却器。

提供其他热交换器，特别是冷却装置，以便保证内燃发动机可靠、无误的运行，或者最佳化内燃发动机的运行。

充气冷却器通常被设置在内燃发动机的进气侧。所述充气冷却器降低了被引入的新鲜空气或被引入的新鲜混合物的温度并且因而增大汽缸新鲜充气的密度。以此方式，冷却器有助于使用空气或新鲜混合物改进燃烧室的充气。增压内燃发动机常规地装备有充气冷却器。

通过充气冷却器来冷却充气主要用于增加内燃发动机的功率。燃烧过程所需要的空气由于冷却而被压缩，因此能够在每个工作循环向每个气缸供给更大的空气质量。以此方式，燃料质量以及因此的平均压力能够被增大。