專(zhuān)利名稱(chēng)：具有增壓空氣供給裝置的內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻具有增壓空氣供給裝置的內(nèi)燃機(jī)的方法和系 統(tǒng)，其具有第一和第二冷卻回路，第一冷卻回路運(yùn)4亍在比第二冷卻回 路更高的溫度水平下，其中增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中間冷卻 單元，該單元熱連接到第二冷卻回路上，其中冷卻通過(guò)量是可控的。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)，特別是柴油機(jī)，通常具有中間冷卻裝置，使用該 裝置需要充入內(nèi)燃機(jī)的控制得到冷卻。 一方面，需要中間冷卻是因?yàn)?發(fā)動(dòng)機(jī)排氣導(dǎo)致的渦輪增壓器的加熱。上迷加熱是由在一個(gè)軸上的渦 輪和壓縮機(jī)的接合情況以及連接到此的兩個(gè)外殼的熱接觸所引起的。 由于此熱接觸，最終引起從排氣渦輪增壓器到增壓空氣壓縮機(jī)的熱傳 遞。另 一 方面，應(yīng)當(dāng)考慮到由增壓空氣壓縮機(jī)吸入的氣體通常被加熱到大約180。C的溫度，或者采用兩級(jí)壓縮，達(dá)到甚至更高的溫度。吸入 的增壓空氣隨著溫度的升高而膨脹，其導(dǎo)致每體積單位氧氣比率的減 少。氧氣比率的此減少導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的較低的性能增加。為了抵制此結(jié) 果，在機(jī)動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)中特別使用開(kāi)始提到的中間冷卻器。中間冷卻器的使用確保熱空氣被冷卻，并且從而更高的充氣密度提供到氣缸的 燃燒過(guò)程中。由于每體積單位的增壓空氣的更高的氧氣含量，因此可 以燃燒更多的燃料量。這導(dǎo)致進(jìn)一步的性能增加，其大約為30%。同 時(shí)，氮氧化物排放通過(guò)中間冷卻得到減少，因?yàn)楦偷脑鰤嚎諝膺M(jìn)入 溫度可實(shí)現(xiàn)更低的燃燒溫度。在這方面，還在DE10246807A1中已知用于具有間4妄中間冷卻的內(nèi) 燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)。在所述的冷卻系統(tǒng)中，兩個(gè)空氣冷卻熱交換器和一 個(gè)中間冷卻器才是供于冷卻回路中。該冷卻系統(tǒng)具有用于冷卻內(nèi)燃才幾的 集合的冷卻回路，其包括具有主冷卻劑冷卻器的主冷卻回路和用于冷 卻輔助介質(zhì)的輔助冷卻回^各。輔助冷卻回^各在A(yíng)人主冷卻回5^的分離點(diǎn) 分支并且在連接點(diǎn)返回，連接點(diǎn)位于在主冷卻劑冷卻器和冷卻輸油泵之間。除兩個(gè)上述的冷卻器之外，還提供中間冷卻器，使用它可對(duì)供 給到內(nèi)燃機(jī)的增壓空氣進(jìn)行冷卻。上述目標(biāo)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有的必要特體積i量,口輸i性能和/或e輸送壓S是可調(diào)節(jié)的。 ' ' '、' 作為上述公開(kāi)內(nèi)容的增補(bǔ)，例如，用于增壓機(jī)動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)可從DEIO 2006 010 247中已知，其中中間冷卻單元具有增壓 空氣中間冷卻器和增壓空氣主冷卻器。因?yàn)樵谶@種情況下充氣受到兩 級(jí)壓縮，在低壓壓縮器和高壓壓縮器之間利用中間的中間冷卻器對(duì)增 壓空氣進(jìn)行冷卻，同時(shí)，主中間冷卻器冷卻已經(jīng)離開(kāi)高壓壓縮器的增 壓空氣。上述系統(tǒng)具有的缺點(diǎn)在于在所有情況下運(yùn)行在低溫水平下的該冷 卻回路(其中該中間冷卻器還被接合)，例如在所有運(yùn)行狀態(tài)下與冷卻。然而，與在低溫冷卻回路中最小冷卻通過(guò)量無(wú)關(guān)，在內(nèi)燃才幾的運(yùn) 行狀態(tài)中，存在諸如起動(dòng)階段或者用于再生排氣處理部件的特定階 段，需要升高的溫度。發(fā)明內(nèi)容因而，本發(fā)明基于提供一種用于增壓內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)的目的， 其中由在低溫冷卻回路中的冷卻劑的最低通過(guò)量所引起的內(nèi)燃機(jī)冷卻 在特定的可選擇的運(yùn)行狀態(tài)下被可靠地阻止。特別地，內(nèi)燃機(jī)的熱運(yùn) 行階段被縮短并且在最短的可能時(shí)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)增壓空氣溫度水平的臨 時(shí)增加，尤其是涉及排氣處理部件的特定的再生策略。將說(shuō)明的冷卻 系統(tǒng)尤其具有相對(duì)筒單的控制技術(shù)結(jié)構(gòu)，并且還允許即時(shí)反應(yīng)以改變 內(nèi)燃機(jī)、下游排氣處理系統(tǒng)的工作參數(shù)、和/或冷卻回路中的狀態(tài)變 量。上述目的借助于具有在權(quán)利要求l中描述的特征的冷卻系統(tǒng)得到 實(shí)現(xiàn)。此外，基于其本發(fā)明的目的可以實(shí)現(xiàn)的一種方法具體說(shuō)明在權(quán) 利要求7中。本發(fā)明的有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題并且參見(jiàn) 附圖得到更加詳細(xì)的描述。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置 一 種具有增壓空氣供給裝置的內(nèi)燃機(jī)的冷卻系 統(tǒng)，其具有第一和第二冷卻回路，其中第一冷卻回路運(yùn)行在比第二冷卻回路更高的溫度水平，并且其中增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中 間冷卻單元，其熱連接到第二冷卻回路上并且第二冷卻回路具有可控的冷卻劑通過(guò)量，其改進(jìn)在于至少 一個(gè)關(guān)閉元件提供于第二冷卻回路中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行期間，作為至少一個(gè)車(chē)輛部件的運(yùn)行參或狀態(tài)改變和/或其它影響變量的函數(shù)，在第二冷卻回路中的冷卻劑通過(guò)量可利用該關(guān)閉元件被節(jié)流到o (零)，即可以被關(guān)閉。第二冷卻回路即 低溫冷卻回路的關(guān)閉，優(yōu)選作為內(nèi)燃機(jī)、 一個(gè)冷卻回路和/或至少一 個(gè)排氣處理系統(tǒng)部件的運(yùn)行參數(shù)或狀態(tài)改變的函數(shù)而發(fā)生。量可以作為特定車(chē)輛部件的運(yùn)行參數(shù)或者狀態(tài)改變的函數(shù)而完全關(guān) 閉，該特定的車(chē)輛部件例如為內(nèi)燃機(jī)，冷卻系統(tǒng)或者排氣處理系統(tǒng)， 這些運(yùn)行參數(shù)成狀態(tài)改變可選擇地或者可儲(chǔ)存在中央控制單元中。利 用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的冷卻系統(tǒng)，甚至在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行期間，有可能完 全關(guān)閉在低溫回路中否則會(huì)有的通常的冷卻劑最小通過(guò)量，其至少臨 時(shí)作為可預(yù)先定義的可操作的特定判定標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)。如此，在先前已 經(jīng)確定的特定的運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，和熱連4妄到低溫回路上 的特定車(chē)輛部件(諸如排氣處理系統(tǒng)的部件)的冷卻(該冷卻否則會(huì) 由最小冷卻劑通過(guò)量引起)被可靠地抑制。在本發(fā)明的有利的實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)結(jié)合有兩級(jí)增壓空氣壓 縮。本目的此技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)別在于增壓空氣供給裝置具有低壓壓縮器和 高壓壓縮器，并且中間冷卻單元具有中間的中間冷卻器和主要的中間 冷卻器。該中間的中間冷卻器在增壓空氣流動(dòng)方向上連接在低壓壓縮 器和高壓壓縮器之間，同時(shí)主要的中間冷卻器連接在高壓壓縮器的下 游。在這方面，有利地，可想到的是在低溫冷卻劑回路中連接恒溫器 閥在從中間的中間冷卻器和/或主要的中間冷卻器的下游，使得通過(guò) 兩個(gè)冷卻器的冷卻劑通過(guò)量作為在中間冷卻器之后的冷卻劑的流向上 第二冷卻回路中發(fā)生的溫度或多個(gè)溫度的函數(shù)可控。而且，在有利的改進(jìn)中，設(shè)置在第二冷卻回路中的關(guān)閉元件具有 過(guò)壓閥。借助于上述過(guò)壓閥，壓力限制功能結(jié)合在第二冷卻回路中， 從而使得如果需要的話(huà)，氣冷的低溫?zé)峤粨Q器(特別地，即熱量借助 于其從第二冷卻回路傳送到外界中的熱交換器)可被防止不允許的壓力尖峰。除了上述冷卻系統(tǒng)之外，本發(fā)明還涉及一種用于冷卻內(nèi)燃機(jī)的方 法。內(nèi)燃機(jī)借助于增壓空氣供給裝置充入增壓空氣并且冷卻劑在第一 和第二冷卻回路中循環(huán)。第一冷卻回路運(yùn)^f亍在比第二冷卻回路更高的溫度水平，并且增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中間冷卻單元，其從 增壓空氣傳送熱量到第二冷卻回路中，第二冷卻回路的冷卻劑通過(guò)量 優(yōu)選作為車(chē)輛特定的運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的方法的區(qū)別在于在內(nèi)燃機(jī)(3)的運(yùn)行期間，在第二冷卻回路(2)中的 冷卻劑通過(guò)量作為車(chē)輛部件的操作參數(shù)或者狀態(tài)改變和/或其它影響 變量(諸如環(huán)境溫度)的函數(shù)而被節(jié)流到O (零)，即被關(guān)閉。該關(guān) 閉優(yōu)選作為內(nèi)燃機(jī)、至少一個(gè)冷卻回路和/或至少一個(gè)排氣處理系統(tǒng) 部件的運(yùn)行參數(shù)或狀態(tài)改變的函數(shù)而發(fā)生。


在不限制本發(fā)明的 一 般概念的情況下，本發(fā)明將參見(jiàn)附圖在下面 進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖1示出具有高和低溫冷卻回路和在低溫冷卻回路中關(guān)閉元件的 冷卻系統(tǒng)。圖2示出具有高和低溫冷卻回路并且在低溫冷卻回路中不具有關(guān) 閉元件的冷卻系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的冷卻系統(tǒng)，其具有設(shè)計(jì)作為高溫冷卻 回路的第一冷卻回路1和設(shè)計(jì)作為低溫冷卻回路的第二冷卻回路2。在 機(jī)動(dòng)車(chē)輛冷卻系統(tǒng)示出的示例實(shí)施例中(例如，使用在現(xiàn)代運(yùn)載車(chē)輛 中，特別在卡車(chē)和公共汽車(chē)中)，內(nèi)燃機(jī)3，油熱交換器4，排氣熱交 換器5,冷卻劑泵6和氣冷的高溫?zé)峤粨Q器7液壓地和熱地結(jié)合入高溫 冷卻回路l中。熱量從上述車(chē)輛部件中凈皮散出并且經(jīng)由第一冷卻回路 1，即高溫冷卻回路中輸送的冷卻劑，并借助于高溫?zé)峤粨Q器7傳送到 外界空氣。恒溫器8提供在第一冷卻回路1的內(nèi)部，其調(diào)節(jié)通過(guò)高溫?zé)峤粨Q器 的冷卻劑的通過(guò)量。而且，在圖l中示出的冷卻系統(tǒng)具有第二冷卻回 路2,其實(shí)施作為低溫冷卻回路，首先中間冷卻單元9和氣冷的低溫?zé)峤粨Q器10熱地和液壓地結(jié)合到其中。在此第二冷卻回路2中，在內(nèi)燃 機(jī)3的運(yùn)行期間，冷卻劑被冷卻到顯著低于冷卻回路l中的冷卻劑溫度 的溫度。為了實(shí)施內(nèi)燃機(jī)3的最佳充氣，提供增壓空氣的兩級(jí)壓縮ll,其 具有低壓壓縮器lla和高壓壓縮器llb。增壓空氣利用中間冷卻單元9 進(jìn)行冷卻，其具有中間的中間冷卻器9a和主要的中間冷卻器9b。中間 的中間冷卻器9a和主要的中間冷卻器9b并聯(lián)地液壓結(jié)合在第二冷卻回 路2中并且因?yàn)殡x開(kāi)低壓壓縮器11 a的增壓空氣流過(guò)中間的中間冷卻器 9a并且離開(kāi)高壓壓縮器llb的增壓空氣流過(guò)主要的中間冷卻器9b,而對(duì)增壓空氣進(jìn)行冷卻。恒溫器調(diào)節(jié)閥12a， 12b (通過(guò)它們?cè)谥虚g冷卻單元內(nèi)的冷卻劑通 過(guò)量的分布是可控的)在所有情況下液壓地連接到第二冷卻回路2中 中間的中間冷卻器9 a和主要的中間冷卻器的下游。而且，實(shí)施作為關(guān)閉元件13的閥在第二冷卻回路2中的冷卻劑流 向上連接到氣冷的低溫?zé)峤粨Q器10的下游。作為車(chē)輛部件的運(yùn)行參數(shù) 或者狀態(tài)改變和/或其它影響變量的函數(shù)，冷卻劑的通過(guò)量可以關(guān)閉。 如此，例如在內(nèi)燃機(jī)3的輕負(fù)荷操作或者起動(dòng)階段，最低通過(guò)量可減 少為0。由于通常提供的冷卻劑最低通過(guò)量引起的內(nèi)燃機(jī)3的不希望冷 卻或者加熱階段延長(zhǎng)因而可靠地被阻止。此外，關(guān)閉元件13可結(jié)合有壓力限制或者減壓性能，使用這種功 能，在第二冷卻回路2中發(fā)生的不允許的高壓被抑制，該不允許的高 壓特別會(huì)損壞低溫?zé)峤粨Q器IO。而且，可想到將安裝有壓力限制或者合。關(guān)閉元件13通過(guò)考慮已經(jīng)由車(chē)輛傳感器記錄的測(cè)定值所產(chǎn)生的信 號(hào)驅(qū)動(dòng)。與圖1相比，圖2示出一種從現(xiàn)有技術(shù)已知的冷卻系統(tǒng)。在冷卻系 統(tǒng)的此實(shí)施例中，可能部分地或者完全地旁通低溫?zé)峤粨Q器10的旁通 閥16第二冷卻回路2中的冷卻劑流向中位于低溫?zé)峤粨Q器10前。因而 這些線(xiàn)路的變化還表示允許內(nèi)燃機(jī)的更迅速加熱或者避免不希望的冷 卻的可能性。與根據(jù)本發(fā)明的目的的技術(shù)效果相比，旁通閥與對(duì)應(yīng)管 路導(dǎo)向的結(jié)合表示相對(duì)高的費(fèi)用。此外，旁通閥實(shí)施作為三通岡時(shí)， 與作為關(guān)閉元件的閉塞閥相比，不能阻止在主流路上的最低通過(guò)量。附圖標(biāo)記目錄1 第一冷卻回路(高溫冷卻回路)2 第二冷卻回路(低溫冷卻回路)3 內(nèi)燃機(jī)4 油熱交換器5 排氣熱交換器6 冷卻劑泵7 高溫?zé)峤粨Q器8 發(fā)動(dòng)機(jī)恒溫器9 中間冷卻單元a) 中間的中間冷卻器b) 主要的中間冷卻器10 低溫?zé)峤粨Q器11 壓縮才幾a) 低壓壓縮器b) 高壓壓縮器12 恒溫器閥13 關(guān)閉元件14 車(chē)輛控制計(jì)算機(jī)15 發(fā)動(dòng)機(jī)控制器16 旁通閥
權(quán)利要求
1.一種具有增壓空氣供給裝置的內(nèi)燃機(jī)(3)的冷卻系統(tǒng)，具有第一(1)和第二(2)冷卻回路，其中第一冷卻回路(1)運(yùn)行在比第二冷卻回路(2)更高的溫度水平，并且其中增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中間冷卻單元(9)，其熱連接到第二冷卻回路(2)上，該第二冷卻回路(2)具有可控的冷卻劑通過(guò)量，其特征在于至少一個(gè)關(guān)閉元件(13)設(shè)置于第二冷卻回路(2)中，在內(nèi)燃機(jī)(3)的運(yùn)行期間，作為車(chē)輛部件的運(yùn)行參數(shù)和/或諸如環(huán)境溫度的其它影響變量的函數(shù)，在第二冷卻回路(2)中的冷卻劑通過(guò)量可利用該關(guān)閉元件節(jié)流到0(零)，即可以被關(guān)閉。
2. 如權(quán)利要求l所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于該車(chē)輛部件是內(nèi) 燃機(jī)(3)、至少一個(gè)冷卻回路(1, 2)和/或排氣處理系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于該增壓空氣供 給裝置具有低壓壓縮器Ula)和高壓壓縮器(lib)，并且中間冷卻 單元(9)具有中間冷卻器(9a)和主要冷卻器(9b),其中中間冷 卻器(9a)在增壓空氣流動(dòng)方向上連接在低壓壓縮器(lla)和高壓 壓縮器(lib)之間，并且主要冷卻器(9b)連接在高壓壓縮器(lib) 的下游。
4. 如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于中間 冷卻單元(9)具有至少一個(gè)溫度傳感器，和通過(guò)控制技術(shù)可操作地 連^^妾到該溫度傳感器上的閥，該閥在冷卻劑的流動(dòng)方向上連^t妄到下游。
5. 如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于關(guān)閉 元件(13)結(jié)合有減壓或者壓力限制功能，或者串聯(lián)地連接到減壓或 者壓力限制閥上。
6. —種用于冷卻內(nèi)燃機(jī)(3)的方法，該內(nèi)燃機(jī)通過(guò)增壓空氣 供給裝置充有增壓空氣，其中冷卻劑循環(huán)在第一 (1)和第二 (2)冷 卻回路中，第一冷卻回路(1 )運(yùn)4亍在比第二冷卻回路(2 )更高的溫 度水平，并且增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中間冷卻單元(9)， 中間冷卻單元(9)將熱從增壓空氣傳遞到第二冷卻回路(2),在第 二冷卻回路(2)中冷卻劑通過(guò)量被調(diào)節(jié)，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)(3) 的運(yùn)行期間，作為車(chē)輛部件的運(yùn)行參數(shù)或狀態(tài)改變和/或諸如環(huán)境溫度的其它影響變量的函數(shù)，在第二冷卻回路(2)中的冷卻劑通過(guò)量 被節(jié)流到0 (零)，即被關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于作為內(nèi)燃機(jī)(3)、至 少一個(gè)冷卻回路(1, 2)和/或排氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)或狀態(tài)改變 的函數(shù)，冷卻劑被關(guān)閉。
全文摘要
說(shuō)明了一種用于冷卻具有增壓空氣供給裝置的內(nèi)燃機(jī)(3)的方法和系統(tǒng)，其具有第一(1)和第二(2)冷卻回路，其中第一冷卻回路(1)運(yùn)行在比第二冷卻回路(2)更高的溫度，并且其中增壓空氣供給裝置具有至少一個(gè)中間冷卻單元(9)，其熱連接到第二冷卻回路(2)中并且第二冷卻回路(2)具有可控的冷卻劑通過(guò)量。所述系統(tǒng)的區(qū)別在于至少一個(gè)關(guān)閉元件(13)設(shè)置在第二冷卻回路(2)中，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行期間，作為車(chē)輛部件的運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)，在第二冷卻回路(2)中的冷卻劑通過(guò)量利用該關(guān)閉元件被節(jié)流到0(零)，即被關(guān)閉。
文檔編號(hào)F02B29/04GK101225764SQ20071015275
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者G·拉布, H·鮑爾, P·基斯林杰 申請(qǐng)人:曼商用車(chē)輛奧地利股份公司