[发明专利]具有在冷却液回路中布置的泵的内燃发动机及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体冷却内燃发动机，其具有至少一个汽缸盖和汽缸体，其中，

至少一个汽缸盖配备至少一个集成的冷却套，所述第一冷却套在入口侧具有提供冷却液的第一供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第一排出开口，

汽缸体配备至少一个集成的冷却套，所述第二冷却套在入口侧具有注入冷却液的第二供给开口，并在出口侧具有排出冷却液的第二排出开口，

为了形成冷却液回路，凭借再循环管路能够将排出开口连接到供给开口，在再循环管路中提供热交换器，以及

在入口侧提供用于输送冷却液的泵。

本发明也涉及一种操作所述类型的内燃发动机的方法。

例如，上述类型的内燃发动机被用来作为机动车辆的驱动机。在本发明的背景下，“内燃发动机”的表述包含柴油发动机、火花点火式发动机以及混合动力内燃发动机。

背景技术

内燃发动机的冷却装置采取空气式冷却装置或液体式冷却装置的形式，这是基本上可能的。由于液体具有更高的热容量，与利用空气式冷却装置可能散发的热量相比，利用液体式冷却装置可能散发显著更多的热量。因此，依据现有技术的内燃发动机越来越多地配备液体式冷却装置，这是因为发动机的热负载在不断地增加。它的另一个原因是内燃发动机越来越多是机械增压的，并且由于尽可能的密集包装的目的，从未有过地更多数量的部件被集成到汽缸盖或汽缸体内，因此造成了发动机的热负载，就是说内燃发动机的热负载在不断增加。原来越多地将排气歧管集成到汽缸盖，以便将其集成到汽缸盖中提供的冷却装置内，并且以便排气歧管不必由可承载更高热的昂贵的材料制成。

形成液体式冷却装置需要汽缸盖配备至少一个冷却套，就是说需要提供引导冷却液经过汽缸盖的冷却液管道。在入口侧凭借供给开口向至少一个冷却套注入冷却液，在流过汽缸盖后，在出口侧凭借排出开口流出。为了散热，不必首先将热引导至汽缸盖表面，空气式冷却装置中的情况也是如此，而是将热释放给已经在汽缸盖内部的冷却液。这里，通过布置在冷却液回路中的泵疏通冷却液，以便于所述冷却液循环。因此，凭借排出开口将释放给冷却液的热从汽缸盖的内部释放出来，并再次从在汽缸盖外面的冷却液中提取热，例如通过热交换器和/或以例如通过车辆的乘客车厢的加热器的其它的方式。

像汽缸盖一样，汽缸体也可以配备一个或多于一个冷却套但汽缸盖是热更高地受载部件，因为与汽缸体相比，汽缸盖提供了排气处理管路，并且集成在汽缸盖中的燃烧室比提供在汽缸体中的汽缸盖或衬垫更长久地暴露于高温排气。此外，汽缸盖具有比汽缸体更轻的部件质量。

作为冷却液，一般使用有添加剂的水-乙二醇混合物。与其它冷却液相比，水具有无毒、易获取和便宜的优点，并且此外具有非常高的热容量，由于这个原因，水适合提取和散发非常多的热量，这一般被认为是有利的。

为了形成冷却液回路，凭借再循环管路将出口侧的从冷却套中排出冷却液的排出开口连接到入口侧的起注入冷却液作用的供给开口。这里，再循环管路不必是物理意义上的管路，而是也可以部分地被集成到汽缸盖、汽缸体或一些其它部件内。在回流管路（return line）中提供换热器，这样换热器再次从冷却液中提取热。

宗旨和目的并不是在所有工况下从内燃发动机提取最大可能的热量。实际上，所追求的是液体式冷却装置的非独立需求（demand-dependent）的控制，其除全负载之外也考虑到内燃发动机的如下工作模式，其中从内燃发动机中提取较少的热或尽可能少的热是更有利的。

为了减少摩擦损失并因此减少内燃发动机的燃料消耗，发动机机油的快速加热，特别是在冷启动之后，是有利的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速加热发动机机油确保相应快速地降低机油的粘性，因此较少了摩擦和摩擦损失，特别是减少轴承中的摩擦和摩擦损失，例如曲轴的轴承。

根据现有技术已知的是通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的想法。例如，可以通过外部的加热装置主动加热机油。但对于燃料的使用，加热装置是附加的消耗者，其增加了燃料消耗。其它的想法提出将在工作期间加热的发动机机油存储在绝热的容器中并在重启动时使用，其中在工作期间加热的发动机机油不能以很高的温度保持无限长的时间。在进一步的想法中，在暖机阶段，冷却液操作的机油冷却器被用于加热机油，与预期目的相反，然而这反过来假设快速加热冷却液。

基本上也可以通过内燃发动机自身基本上也可以支持快速加热发动机机油以便减少摩擦损失，在暖机阶段凭借从内燃发动机尽可能少地提取热反过来帮助快速加热发动机机油，就是说迫使快速加热发动机机油。