用于車輛內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于車輛內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有氣缸蓋，該氣缸蓋包括集成式排氣歧管，其中氣缸蓋具有用于冷卻與燃燒室相鄰區(qū)域的至少一個第一冷卻空間和用于冷卻排氣歧管的至少一個第二冷卻空間，所述第一和第二冷卻空間提供并行的、分開的冷卻流動路徑。
[0002]從美國專利第2005/0087154 Al號已知將排氣歧管集成在氣缸蓋內(nèi)。由上部和下部部分冷卻套組成的主冷卻空間與排氣歧管熱接觸。
[0003]EP O 856 650 Al描述了一種用于舷外發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，在舷外發(fā)動機中離開燃燒室的排氣管道在氣缸蓋內(nèi)彎曲成U形，用于連接排氣歧管的凸緣區(qū)域位于氣缸蓋平面內(nèi)。排氣歧管集成在氣缸蓋內(nèi)。
[0004]美國專利第7，051，685 B2號公開了一種具有集成式排氣歧管的氣缸蓋，其中排氣歧管被第一和第二冷卻套圍繞，兩個冷卻套經(jīng)由與氣缸蓋澆注在一起的流動路徑連接。第一和第二冷卻套定位到彼此之上。
[0005]AT 500 442 BI描述了一種用于液體冷卻的內(nèi)燃機的氣缸蓋，包括圍繞集成式排氣歧管的第一中央冷卻空間和第二冷卻空間，其中流過第二冷卻空間的冷卻劑可與流過第一冷卻空間的冷卻劑分開進行控制。
[0006]從WO 2011/061248 Al，已知一種用于液體冷卻且具有集成在氣缸蓋內(nèi)的液體冷卻排氣歧管的內(nèi)燃機的氣缸蓋，其中氣缸蓋具有冷卻劑所流過的至少一個第一和一個第二冷卻套，且其中排氣歧管的區(qū)域被第二冷卻套至少部分地包圍。第一和第二冷卻套經(jīng)由至少一個孔流動連接。
[0007]已知將車輛冷卻器和油冷卻器與排氣歧管的冷卻空間并聯(lián)定位。為了避免冷卻故障，需要相對昂貴的冷卻系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的是盡可能簡單地改進最初所提到類型的內(nèi)燃機的冷卻管理。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過提出在冷卻回路中至少一個油冷卻器和/或至少一個車輛加熱元件與第二冷卻空間串聯(lián)布置來實現(xiàn)。
[0010]油冷卻器可在冷卻回路中定位在第二冷卻空間的上游，而車輛加熱元件在冷卻回路中定位在第二冷卻空間的下游。
[0011]如果通向第一冷卻空間的第一部分冷卻回路和通向第二冷卻空間的第二部分冷卻回路在冷卻劑泵下游從共同的主冷卻回路分支出則是尤其有利的。
[0012]在冷卻泵上游，第一雙作用恒溫閥可布置在來自冷卻劑冷卻器的主冷卻回路和繞過冷卻劑冷卻器的輔助冷卻回路相遇的區(qū)域內(nèi)。
[0013]第一冷卻空間較佳地通過第一冷卻劑管線與輔助冷卻回路連接。
[0014]第二冷卻空間有利地經(jīng)由第二冷卻劑管線與主冷卻回路和/或輔助冷卻回路連接，第二冷卻劑管線較佳地包括車輛加熱元件。
[0015]還可規(guī)定，位于氣缸體內(nèi)的至少一個第三冷卻空間借助于至少一個傳送通道與氣缸蓋內(nèi)的第一冷卻空間連接。較佳地，第三冷卻空間經(jīng)由第三冷卻劑管線與主冷卻回路連接，與主冷卻回路的連接位于冷卻劑冷卻器上游。在本發(fā)明的變型中可規(guī)定，在第三冷卻劑管線中有單作用恒溫閥。
[0016]在本發(fā)明的另一變型中可規(guī)定，第三冷卻空間經(jīng)由第四冷卻劑管線與輔助冷卻回路和/或第一冷卻劑管線連接。在第四冷卻劑管線中可定位有單作用恒溫閥。作為替代方式，還能將第二雙作用恒溫閥定位在第一冷卻劑管線、第四冷卻劑管線以及輔助冷卻回路的交叉部位處。
[0017]所描述的變型允許簡單的冷卻管理，通過油冷卻劑和通過車輛加熱元件的流動沒有負(fù)面影響。
[0018]現(xiàn)將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0019]圖1至圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)的第一變型；
[0020]圖4至圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)的第二變型；
[0021]圖8至圖11中示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)的第三變型；以及
[0022]圖12至圖16中示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機的液體冷卻系統(tǒng)的第四變型。
[0023]在各圖中，冷卻系統(tǒng)K的未啟用部件用虛線表示。等同功能的各部件在每個變型中用相同的附圖標(biāo)記。
[0024]各附圖示出在每種情況下用于車輛的具有冷卻回路I的液體冷卻系統(tǒng)K，車輛具有帶氣缸蓋3和氣缸體4的內(nèi)燃機2，液體冷卻系統(tǒng)K包括用于冷卻與燃燒室相鄰的熱臨界區(qū)域的至少一個第一冷卻空間5和用于冷卻集成在氣缸蓋3內(nèi)的排氣歧管7的至少一個第二冷卻空間6。在氣缸體4內(nèi)設(shè)置至少一個另一冷卻空間8以冷卻各氣缸9。
[0025]KM指示冷卻系統(tǒng)K屬于發(fā)動機側(cè)的部分，而KF指示屬于車輛側(cè)的部分。
[0026]在冷卻回路I中，第一和第二冷卻空間5、6內(nèi)的冷卻劑流動是液壓并聯(lián)的，第一部分冷卻回路10用于第一冷卻空間5，而第二部分冷卻回路11用于第二冷卻空間6。第一和第二部分冷卻回路10、11在冷卻劑泵12的下游從液體冷卻系統(tǒng)K的共同主管線13分支出。
[0027]在第二部分冷卻回路11中，油冷卻器14位于第二冷卻空間6上游，而車輛加熱元件15位于第二冷卻空間6下游。車輛加熱元件15可借助于附圖中未示出的繞過閥來停用。
[0028]在冷卻劑泵12的上游，第一雙作用恒溫閥20位于來自冷卻劑冷卻器17的主冷卻回路18與繞過冷卻劑冷卻器17的輔助冷卻回路19匯合的區(qū)域16中。
[0029]在本發(fā)明的前三個變型中，第一和第三冷卻空間5、8經(jīng)由至少一個傳送通道21連接。
[0030]第二冷卻空間6經(jīng)由第二冷卻劑管線23與主冷卻回路18和/或與輔助冷卻回路19連接，車輛加熱元件15位于第二冷卻劑管線23內(nèi)。第三冷卻空間8經(jīng)由第三冷卻劑管線24與主冷卻回路18連接，與主冷卻回路18的連接25位于冷卻劑冷卻器17上游。
[0031]在圖1至3中所示變型中，僅設(shè)有一個恒溫閥，即第一雙作用恒溫閥20。在圖1中，示出第一雙作用恒溫閥20處于中間位置，在該位置主冷卻回路18和輔助冷卻回路19與包含冷卻劑泵12的主管線13連接。圖2示出當(dāng)內(nèi)燃機處于運行溫度時的情況，輔助冷卻回路19停用，且整個冷卻劑量流過主冷卻回路18。
[0032]圖3示出冷機下的液體冷卻系統(tǒng)K，主冷卻回路18停用，且整個冷卻劑量流過輔助冷卻回路19，從而繞過冷卻劑冷卻器17。
[0033]圖4至7示出具有各種切換可能性的本發(fā)明的第二變型，其中除了雙作用恒溫閥20之外，還設(shè)有第三冷卻劑管線24內(nèi)的單作用恒溫閥26。此外，第一冷卻空間5經(jīng)由第一冷卻劑管線22與輔助冷卻回路19連接。
[0034]在圖4中，第一雙作用恒溫閥20處于中間位置(類似于圖1)，而單作用恒溫閥26打開。因此，冷卻劑可無障礙地在主冷卻回路18以及輔助冷卻回路19和第三冷卻劑管線24內(nèi)流動。與第一變型相反，冷卻劑可經(jīng)由第一冷卻劑管線22直接流入輔助冷卻回路19內(nèi)。
[0035]圖5示出當(dāng)內(nèi)燃機2處于冷機時的情況，主冷卻回路18被雙作用恒溫閥20閉合。整個冷卻劑量流過輔助冷卻回路19，冷卻劑經(jīng)由第一冷卻劑管線22直接流入輔助冷卻回路19。
[0036]在圖6中，內(nèi)燃機2在運行溫度的下段范圍內(nèi)，其中輔助冷卻回路19被第一雙作用恒溫閥20閉合，而主冷卻回路18打開。由于單作用恒溫閥26的閉合，停用氣缸體4的冷卻。冷卻劑流過第一冷卻空間5進入第一冷卻劑管線22，并經(jīng)由輔助冷卻回路19的自由部分19a在冷卻劑冷卻器17上游進入主冷卻回路18。與此并行地，冷卻劑流過第二部分冷卻回路11、穿過油冷卻器14、第二冷卻空間6以及車輛加熱元件15，并將在與來自第一部分冷卻回路10的冷卻劑流量結(jié)合之后到達(dá)冷卻劑冷卻器17。
[0037]圖7與圖6不同之處在于單作用恒溫閥26現(xiàn)打開，使得氣缸體4的冷卻按要求根據(jù)需要在內(nèi)燃機2的適中到較熱的運行溫度范圍時啟用。冷卻劑經(jīng)由傳送通道21從氣缸蓋3進入第三冷卻套8，并沿主冷卻回路18的方向經(jīng)由第三冷卻劑管線24離開氣缸體4，以消散冷卻劑冷卻器17內(nèi)吸收的熱量。
[0038]圖8至11示出具有各種切換可能性的第三變型，其中第三冷卻套8經(jīng)由第四冷卻劑管線27與輔助冷卻回路19連接，并經(jīng)由第一冷卻劑管線22與第一冷卻空間5連接。除了第一雙作用恒溫閥20之外，在第三冷卻劑管線24內(nèi)還設(shè)有單作用恒溫閥28。在該變型中，在第一與第三冷卻空間5、8之間未設(shè)置傳送通道21，這些傳送通道的作用由第一和第四冷卻劑管線22、27實現(xiàn)。
[0039]在圖8中，第一雙作用恒溫閥20處于其中間位置(類似于圖1和4)，而單作用恒溫閥28打開。因此冷卻劑可無障礙地在主冷卻回路18以及輔助冷卻回路19