[发明专利]具有用于关机冷却和/或暖机冷却的冷却剂汇流排的内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的内燃机以及一种根据权利要求8和/或9的用于运行根据本发明的内燃机的方法。

背景技术

在具有集成在缸盖中的排气弯管的内燃机中，在排气弯管中积累比在具有外部排气弯管的传统内燃机的情况中大的热量。这在可能情况下可导致在内燃机熄火/停机之后集成的排气弯管中的冷却剂开始沸腾，这导致冷却剂受损。排气弯管的区域中的冷却剂这样不期望地沸腾可通过在内燃机熄火之后通过所谓的关机冷却仍在一段时间段上冷却集成的排气弯管来避免。

但如果关机冷却通过借助于电动冷却剂泵通过缸体曲轴箱、缸盖和集成的排气弯管的彼此关联的水套循环冷却剂来进行，则仅将循环的冷却剂的相对小的部分输送到排气弯管中。因此，为了保证足够冷却，电动冷却剂泵必须循环大的冷却剂量并且由此尺寸必须设计得相应大。

此外，在将来，在冷启动之后快速加热内燃机也将意义重大，因为以此方式在冷启动之后不仅可实现摩擦减小以及由此燃料消耗更小，而且也实现有害物质排放降低。此外，在机动车的内燃机中，通过快速加热也可将提前变热的冷却剂输送到机动车的加热换热器中，以便使机动车的内部空间更快速变暖以提高车辆乘员的舒适性。但快速加热内燃机的前提条件是，冷却剂在内燃机的水套中直接在内燃机启动之后不或几乎不运动。这又仅可这样长，直到冷却剂在水套的、冷却剂最快变热的部位上几乎达到其沸点。在具有集成的排气弯管的内燃机中，所述部位之一处于集成的排气弯管中。如果在那里在内燃机暖机时应防止冷却剂沸腾——其方式是所述冷却剂通过水套循环，则在彼此关联的水套中产生与先前针对关机冷却所描述的问题类似的问题。这就是说，仅仅循环的冷却剂的相对小的部分到达集成的排气弯管中，而冷却剂的相对大的部分流过缸体曲轴箱。由此，在那里缸被多余地冷却，由此，至少不可实现摩擦和燃料消耗的所致力的降低。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，尽管存在彼此关联的水套，但仍实现在排气弯管关机冷却和/或暖机冷却时使输送到水套中的冷却剂的绝大份额到达集成的排气弯管，而仅仅冷却剂的小份额绕缸流过缸体曲轴箱。

根据本发明，所述目的这样来实现：冷却剂循环回路包括汇流排，所述汇流排通过开口横截面减小的穿通口与水套连通，水套的设置在穿通口中流动方向的直的延长线上的冷却剂通道通到排气弯管，而水套的在穿通口之后侧向分支出来的冷却剂通道通到缸体曲轴箱中。

本发明的构思在于，输送到汇流排中的冷却剂通过穿通口的开口横截面减小而在穿通口内部急剧加速，由此，冷却剂在其从穿通口排出时具有高的流动脉冲。所述流动脉冲在穿通口之后使得在那里冷却剂的绝大份额笔直地、即在穿通口内部的流动方向的延长线上继续流过总体上与穿通口对齐且通到排气弯管的冷却剂通道，而仅仅冷却剂的小份额偏转到在穿通口之后侧向分支到缸体曲轴箱中的冷却剂通道中。先前描述的流动情况已经通过计算机模拟得到证实，按照所述计算机模拟，输送到汇流排中的冷却剂的非常大的部分实际上到达集成的排气弯管中。由此，集成的排气弯管在内燃机关机/（熄火后的）空转/惯性运动（Nachlauf）中和暖机时的冷却可得到改善，而大的冷却剂量不必通过水套循环。

对于在下面的说明中使用的概念“缸体曲轴箱的水套”、“缸盖的水套”和“集成的排气弯管的水套”不应理解为彼此分开的水套，而是唯一一个彼此关联的水套，其在缸体曲轴箱中、在缸盖中以及在排气弯管中留空得到的部分或冷却剂通道彼此连通。

本发明的一个优选构型提出，为了废气弯管的暖机冷却可借助于由内燃机驱动的包含在冷却剂循环回路的主回路中的主冷却剂泵以及当在内燃机熄火之后由内燃机驱动的主冷却剂泵停止运转时为了关机冷却可借助于包含在冷却剂循环回路的副支路中的电动冷却剂泵将冷却剂输送给汇流排。因为冷却剂从汇流排通过根据本发明的特征组合以绝大部分输送到集成的排气弯管中并且因此相对小的冷却剂流就足以冷却所述排气弯管，所以，电动冷却剂泵的尺寸可设计得比在整个水套被冷却剂穿流的情况中小。在内燃机的正常工况期间，将电动冷却剂泵关闭并且冷却剂借助于主冷却剂泵循环，但其中所述冷却剂不被输送到副支路中和汇流排中，而是通过至少一个另外的入口输送到内燃机的水套中，以便这样引导所述冷却剂穿过水套的冷却剂通道，使得首先缸体曲轴箱、然后缸盖和排气弯管被冷却剂穿流。