[发明专利]液冷式内燃机和用于运行所述类型内燃机的方法

说明书

相关申请

本申请要求2012年1月2日提交的德国专利申请No.102012200003.8的优先权，其整个内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及用液体冷却的内燃机。

背景技术

发动机冷却系统可以具有空气型冷却构造或液体型冷却构造。然而，由于液体的较高的热容量，利用液体型冷却构造比利用空气型冷却构造能够明显地耗散较大量的热。因此，内燃机通常配备有液体型冷却构造以适应不断增加的发动机热负荷。例如，内燃机通常包括连接至发动机系统的增压器，该发动机系统致密地安装在发动机舱中。这导致更大数量的部件结合在汽缸盖或汽缸体中，并且进一步增加了内燃机的热负荷。

在液体型冷却构造中，汽缸盖配备有至少一个冷却套，其包括冷却剂管道以使冷却剂循环通过汽缸盖。在这种构造中，热量被排出到汽缸盖表面内部的冷却剂，因此不必像在空气型冷却构造中那样，首先传导到汽缸盖表面以便被耗散。因而排出到冷却剂的热量在汽缸盖外面再一次从冷却剂引出，例如，当其通过设置在冷却回路中的泵循环通过冷却系统时，通过散热器和/或以一些其他方式引出。以类似的方式，汽缸体也可以具有一个或多个冷却套，当冷却剂流过汽缸体时使热能够排出到冷却剂。为了形成冷却回路，出口侧排出口被连接至入口侧供给口，冷却剂通过出口侧排出口从冷却套排出，入口侧供给口用于经由再循环管道供应冷却剂。

为了减少内燃机的摩擦损失和由此引起的燃料消耗，特别是在冷启动之后快速加热发动机机油可以是有利的。在发动机的预热阶段期间快速加热发动机机油确保相应地快速降低机油的粘度并且因此减小特别是在被供给机油的轴承中的摩擦和摩擦损失，例如曲轴轴承。

通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的方法和基本原理是已知的。例如，机油可以通过外部热源有源地加热。然而，加热装置是附加的燃料消耗者，这与减少燃料消耗相悖。其他示例性的原理提供在运行期间加热的发动机机油被储存在隔热的容器中并且在重新启动时利用，但是，在运行期间加热的机油不能保持高温无限长的时间，这是有问题的。在又一个例子中，在预热阶段期间，与其预期的目的相反，冷却剂运行的机油冷却器可以被用来加热机油。

为了减少摩擦损失，快速加热发动机机油也可以响应于快速加热内燃机自身而发生，这进而又通过在预热阶段从发动机引出尽可能少的热而被促使或促成。在这方面，在冷启动之后的内燃机的预热阶段是运行模式的一个例子，在该运行模式下，有利的是从内燃机引出尽可能少的热，并且优选不引出热。因此，液体型冷却构造的控制可以通过使用通常被称为温控阀的温度相关自控制阀（temperature-dependentself-controlling valve）来实现，在该液体型冷却构造中，为了快速加热内燃机减少在冷启动之后引出热。

在具有液冷式汽缸盖和有液冷式汽缸体的内燃机中，通过汽缸盖和汽缸体的冷却剂流被彼此独立地控制是有利的，特别是因为两个发动机部件被热加载到不同的程度并且表现出不同的预热反应。在这方面，可能有利的是通过汽缸盖的冷却剂流和通过汽缸体的冷却剂流在每种情况下用专用的温控阀控制。

德国特许公开说明书DE10061546A1公开了一种用于内燃机的冷却系统，该内燃机用液体冷却剂冷却，并且其中首先流过汽缸盖的冷却剂管道并且其次流过汽缸体的冷却剂管道的冷却剂的量被预先规定。其中，汽缸盖的温控阀具有比汽缸体的温控阀低的打开温度，两个阀都设置在发动机部件的下游。然而，这种方法需要两个关闭元件或温控阀，因此增加了系统成本、所需要的空间和发动机系统的总重量。另一个缺点是甚至在内燃机的冷启动之后，冷却回路中的冷却剂的循环不能按目标方式发生。例如，在冷启动之后，冷却剂被引导通过汽缸盖并且也通过汽缸体，虽然通过汽缸体的冷却剂流被减少到小渗漏流。

发明内容

在此，发明人已经认识到探索液体型冷却系统的控制，其中在冷启动之后可以以目标方式减少循环冷却剂的量，并且当加热到运行温度时还允许内燃机的热管理。因此，在本文中描述了自控制的温控阀，该温控阀具有适合于所有负荷状态的不变的部件规定的运行温度，并且具有构造成用于高热负荷的打开温度，其甚至在部分负荷运行中是比较低的并且导致相对低的冷却剂温度。