[发明专利]具有由冷却剂运行的加热器的液冷式内燃发动机以及用于运行此类内燃发动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液冷式内燃发动机，该内燃发动机带有至少一个汽缸盖以及 

-冷却剂回路，其包括至少一个集成在汽缸盖中的冷却剂罩、用于为冷却剂罩提供冷却剂的输入管、用于导出冷却剂的导出管以及回流管，该回流管从导出管上分岔而出并经由一个能够根据温度自行控制的阀门汇入输入管中，在该回流管中设置有热交换器，以及 

-加热回路，其包括供给管，该供给管从导出管分岔而出并经由一个自控阀汇入输入管中，在该供给管中设置有由冷却剂运行的加热器，其中，自控阀具有受冷却剂冲击且会因温度而发生反应的元件，并且所述回流管会根据该元件上的冷却剂温度T_{coolant，valve}的不同而与输入管相连或分开，与此相反，供给管则不能通过阀门与输入管分开。 

此外，本发明还涉及一种用于运行此类内燃发动机的方法。 

背景技术

上述类型的内燃发动机可被用作例如车辆的驱动器。原则上，内燃发动机的冷却器可被设计为气冷式或液冷式。由于液体具有更高的热容，因此与气冷式冷却器相比，液体冷却器能够耗散明显更多的热量。 

发动机的热负荷在不断增加。这一点也归因于在内燃发动机中不断增加装入件(其目的是使其封装尽可能紧凑)以及在汽缸盖或汽缸体中集成越来越多的诸如排气歧管等部件，从而使得发动机，亦即内燃发动机的热负荷增大。 

因此，在现有技术下，为内燃发动机配备液体冷却器变得越来越常见。 

液体冷却器要求汽缸盖配备有冷却剂外罩，也就是说，安装有用以使冷却剂流经过汽缸盖的冷却剂管道。热量不必像在气冷式冷却器中那样，需首先传递到汽缸盖表面以便散去。热量在汽缸盖内部即已释放到冷却剂中，所述冷却 剂通常是掺有添加剂的水。此外，冷却剂是利用安置在冷却剂回路的输入管中的泵来推动的，因而它是循环流转的。释放到冷却剂中的热量通过这种方式从汽缸盖内部经由导出管引出；而在汽缸盖外部，又从冷却剂中将此热量带走(这一点可通过不同方式来实现)。像汽缸盖一样，汽缸体也可以装配一个或多个冷却剂罩。 

冷却剂回路通过回流管而变得完备，该回流管从导出管分岔而出并汇入输入管，在汽缸盖中被加热的冷却剂通过该回流管回流到冷却剂输入端。导出管和输入管不必是实际意义上的导管，其可以是冷却剂罩的一部分，也可以被设计为冷却剂进入壳或冷却剂排出壳的形式。 

在回流管中设置有热交换器，它用来再次将热量从冷却剂中带走。为了在所有运行状态下，特别是在车辆静止及仅以低速行驶的运行状态下均能给热交换器提供足够大的空气质量流，并在原则上辅助热交换，新式车辆驱动装置的冷却系统越来越多地装配了大功率的风扇电机，所述风扇电机驱动风扇叶轮或者说使风扇叶轮处于旋转中。风扇电机通常用电来作动力，根据不同的负荷或转速，风扇电机优选应能够得到无级控制。 

冷却剂可以在流经汽缸盖之后(即在汽缸盖下游)，及在热量被进一步利用之后，才被带走。 

在本发明所涉及的内燃发动机中设置有由冷却剂运行的加热器，这种加热器利用在汽缸盖中被加热的冷却剂来使输入到车辆驾驶舱中的空气升温，同时又使冷却剂的温度下降。 

加热回路包括从导出管分岔而出而汇入输入管中的供给管，在该供给管中设置有由冷却剂运行的加热器。 

因此，在汽缸盖中被加热的冷却剂，其热量不仅会存在于冷却回路的热交换器中，而且还会在流经加热回路时被带走。因此，加热回路也可以被称为小一号的冷却回路或者说冷却剂回路。虽然如此，但在本发明的范围内，即便两个回路在局部上利用了相同的管道，如输入管及导出管，但在概念上其首要功能仍对利用热交换器冷却汽缸盖的冷却剂回路与用来加热输入到内部空间中的空气的加热回路作了区分。 

液体冷却器的目的及任务并非是在所有运行条件下均为内燃发动机耗散尽可能多的热量。更确切地说，应力求根据需要来对液体冷却器进行控制，除了 内燃发动机的满负荷运行状态外，实施控制时还要考虑内燃发动机的此类运行状态，即在所述运行状态中，从内燃发动机中带走较少或者说尽可能少的热量是有利的。 

在这种情况下应当考虑的是，原则上需力争将内燃发动机的燃料消耗降低到最低程度。而且除了改善燃烧，也就是说除了使燃烧更有效率之外，减小摩擦功率也非常重要。对于后者而言，使机油迅速升温，特别是在冷启动之后使机油迅速升温是合乎目的的。在内燃发动机处于热机状态时快速加热机油能够相应快速地降低机油粘度，其结果是减小了摩擦或摩擦功率，特别是在供给有机油的轴承间，如曲轴轴承中的摩擦或摩擦功率。