[发明专利]用于将对车辆中的内燃机进行冷却的冷却系统增压的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据本发明的权利要求1和11的前序部分的用于将冷却系统增压以对车辆中的内燃机进行冷却的设备和方法。

背景技术

在用于对内燃机进行冷却的冷却系统中循环的冷却剂通常具有约80-100℃的操作温度。当冷起动时，内燃机中的冷却剂处于相当低的温度。然而，冷却剂在温暖时在冷却系统中占据比寒冷时更大的体积。为了允许冷却剂的体积在操作状态中改变，冷却系统包括膨胀槽。膨胀槽由包含空气和冷却剂的封闭空间构成。膨胀槽装配有加注盖、泄压阀和止回阀，所述泄压阀限制膨胀槽中的压力，所述止回阀防止在槽中产生负压。随着冷却剂在加热期间膨胀，槽中的压力上升。然而，压力不可超过由泄压阀的打开温度限定的最大允许值。

膨胀槽通常经由被称为静态管线的垂直管道连接到冷却系统的其它部分。膨胀槽的高度从而被定位在冷却剂泵上方一定高度处，所述冷却剂泵使冷却剂在冷却系统中循环。凭借这样的设计从而形成从冷却剂泵延伸可达膨胀槽的冷却剂纵列，因此在冷却剂泵进气的时间点形成超压，每当冷却剂泵起动时防止产生空穴。

然而，冷却剂泵产生空穴的趋势随着冷却剂的温度而增加。当冷却剂已达到操作温度时，由静态管线纵列产生的超压通常不足以消除冷却剂泵中产生空穴的风险。然而，冷却剂在被加热时膨胀，导致在冷却系统中形成超压。膨胀槽的由空气和冷却剂占据的体积被尺寸限定，从而使得适当超压当冷却剂膨胀时形成。所述超压和静态管线在冷却剂泵进气口处共同地形成超压，确保当冷却剂是热的时冷却剂泵不形成空穴。

然而，冷却系统并非牢牢密封在一起；而是相反，当内燃机运行时会无一例外地发生来自冷却系统的空气和冷却剂的小型泄漏。流体泄漏主要发生在冷却剂泵上的密封填料中，并且空气泄漏主要发生在膨胀槽的止回阀中。泄漏当内燃机运行时降低冷却系统中的压力级别。然而，泄漏是如此轻微，以至于车辆周围的压力级别当车辆以中间间隔时间通常地操作时仅仅被可忽略地降低，冷却剂在所述中间间隔时间中有机会冷却到外界环境温度。

一旦冷却剂在操作一段时间之后冷却，其恢复到其原始体积，因此在冷却系统中形成负压，所述负压等同于冷却系统中的在所述操作一段时间中的泄漏。止回阀打开并且随后对所述泄漏进行调节。运输车辆可实质上全天候运行而无需中间间隔时间，冷却剂在所述中间间隔时间中冷却。即使空气和冷却剂泄漏非常轻微，所述泄漏在长时间不停机操作期间也可将超压降低到如此低的级别，以至于造成使冷却剂泵产生空穴损伤的风险。

DE 10 2007 058 575示出一种用于内燃机的冷却系统，其中冷却系统中的压力可在内燃机运行时受到调控。在这种情况下，使用复杂的压力调控系统以将冷却系统中的压力调控到期望水平，已知冷却剂的温度以及内燃机的运行状态。除其它方面之外，压力可通过将热的内燃机迅速停机来升高到极高级别，以便避免在内燃机本体中形成蒸汽。作为结果，膨胀槽可造得较小，由于其不需要额外体积以接收在其它情况下当热的内燃机被迅速停机时形成的大量蒸汽。

发明内容

本发明的目标是提供一种设备，所述设备即使冷却系统主要被长时间连续地操作也防止使冷却剂泵产生空穴损伤。另一个目标是提供一种具有设计简单的结合部件的设备，所述结合部件可相当容易地被应用到现有的冷却系统。

这些目标利用通过背景技术方式提及的类型的冷却系统来实现，其特征在于本发明权利要求1的特征部分中列出的区别特征。从而当操作时，在冷却系统中发生微量的空气和流体泄漏。这样的泄漏导致随着冷却系统利用热的冷却剂连续地操作，冷却系统中的超压逐渐降低。然而，可以利用相对较高程度的准确率来估算所述泄漏。根据本发明，空气流每当内燃机运行时被连续地供给到冷却系统。被供给的空气的体积诸如总是至少等于来自冷却系统的估算泄漏。就此而言，可在冷却系统中维持指定的超压，而与内燃机持续运行了多长时间无关。冷却系统中的指定的超压的规模设定为使得其与静态管线一起防止在冷却剂泵中产生空穴。从而，为了制造所述设备，部件仅需要将所述连续地供给的加压空气以适当量添加到冷却系统。这样的部件可相对简单地设计并且还可被有利地应用到现有的冷却系统。需要被供给的加压空气的量如此小，以至于与由例如重型货运车辆(HGV)中的其它部件消耗的加压空气的量相比可忽略。