具有選擇器導(dǎo)向閥的液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和控制所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇器導(dǎo)向閥的方法
【專利說(shuō)明】具有選擇器導(dǎo)向閥的液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和控制所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇器導(dǎo)向閥的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年I月16日提交的德國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?02014200667.8的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考被并入本文用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)涉及具有帶有選擇器導(dǎo)向閥(selector guide valve)的冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]液體冷卻系統(tǒng)在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中被用來(lái)在燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)期間從發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種部件去除熱。由于其在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不同階段期間的不同冷卻需要，許多冷卻系統(tǒng)包括分開(kāi)的汽缸蓋和汽缸體冷卻套。冷卻套能夠包括一個(gè)或更多個(gè)用于使冷卻液循環(huán)通過(guò)汽缸蓋或汽缸體的冷卻液通道。
[0005]分開(kāi)的恒溫器能夠被用來(lái)控制通過(guò)汽缸蓋和汽缸體中的每一個(gè)的冷卻液流。然而，以此方式使用恒溫器具有許多缺點(diǎn)。例如，使用多個(gè)恒溫器會(huì)增加冷卻系統(tǒng)的尺寸以及系統(tǒng)的成本。
[0006]比例閥已經(jīng)被發(fā)展為使進(jìn)入多個(gè)冷卻套的流能夠經(jīng)由單個(gè)裝置控制。然而，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到當(dāng)前比例閥的若干缺點(diǎn)。例如，比例閥會(huì)由于冷卻液中的可以聚集在殼體與閥的可旋轉(zhuǎn)鼓(drum)之間的污染物而發(fā)生故障。顆粒在閥中的聚集會(huì)導(dǎo)致比例閥的故障或失效。例如，閥可能堵塞，并且可能限制并且在一些情況下完全抑制閥中的部件的旋轉(zhuǎn)。由于其中缺乏冷卻液循環(huán)，這樣的故障會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)損壞，并且在一些情況下會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)失效，并且因此導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞或失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，在一種方法中，提供了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中的選擇器導(dǎo)向閥。選擇器導(dǎo)向閥包括第一控制鼓和第二控制鼓，第一控制鼓獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)并且包括接收來(lái)自泵的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的入口和多個(gè)延伸通過(guò)第一控制鼓的冷卻液開(kāi)口，第二控制鼓獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，周向地(circumferentialIy)圍繞第一控制鼓，并且包括多個(gè)延伸通過(guò)第二控制鼓的冷卻液開(kāi)口。在選擇器導(dǎo)向閥中使用相對(duì)于彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)的第一控制鼓和第二控制鼓降低了由于閥中的顆粒形成而引起的閥故障(例如，閥堵塞)的可能性。特別地，一個(gè)控制鼓發(fā)生故障時(shí)另一控制鼓的旋轉(zhuǎn)能夠增加閥失靈的可能性。此外，在閥中提供兩個(gè)控制鼓增加了閥的可調(diào)整性，進(jìn)一步降低了閥故障的可能性。
[0008]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖參照以下【具體實(shí)施方式】時(shí)，本說(shuō)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將是顯而易見(jiàn)的。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。另外，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述問(wèn)題，并不認(rèn)為其是眾所周知的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1不出了發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻系統(tǒng)的不意圖；
[0011]圖2示出了被包括在圖1所示的冷卻系統(tǒng)中的示例選擇器導(dǎo)向閥的圖示說(shuō)明；
[0012]圖3示出了被包括在圖2所示的選擇器導(dǎo)向閥中的第二控制鼓的詳細(xì)視圖；
[0013]圖4示出了被包括在圖2所示的選擇器導(dǎo)向閥中的第一控制鼓的詳細(xì)視圖；
[0014]圖5A示意地示出了圖2所示的選擇器導(dǎo)向閥的殼體中的應(yīng)用于二維表面的出P ;
[0015]圖5B示意地示出了圖2所示的選擇器導(dǎo)向閥的第二控制鼓中的應(yīng)用于二維表面的開(kāi)口 ；
[0016]圖5C示意地示出了圖2所示的選擇器導(dǎo)向閥的第一控制鼓中的應(yīng)用于二維表面的開(kāi)口 ；
[0017]圖6示出了在圖5A-5C中圖示說(shuō)明的在選擇器導(dǎo)向閥的緊急運(yùn)行位置相互結(jié)合的視圖；以及
[0018]圖7示出了用于運(yùn)轉(zhuǎn)選擇器導(dǎo)向閥的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本文描述了一種液冷式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括至少一個(gè)液冷式汽缸蓋，并且具有液冷式汽缸體，以及具有用于冷卻系統(tǒng)(例如，液體式冷卻裝置)的非獨(dú)立需求(demand-dependent)控制的選擇器導(dǎo)向閥。選擇器導(dǎo)向閥可以被布置在冷卻液回路中，具有用于冷卻液的至少一個(gè)入口和至少三個(gè)出口。冷卻系統(tǒng)還包括再循環(huán)管路和旁通管路，其中熱交換器被布置在再循環(huán)管路中，旁通管路繞過(guò)布置在再循環(huán)管路中的熱交換器，提供旁通管路以便形成冷卻液回路。本文還描述了用于控制所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇器導(dǎo)向閥的方法。
[0020]選擇器導(dǎo)向閥例如在所述類型的可以用于機(jī)動(dòng)車輛中的原動(dòng)力的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用。在本說(shuō)明的背景下，表達(dá)“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”包含奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及混合動(dòng)力內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)利用混合燃燒過(guò)程和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置不僅包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而且包括電機(jī)，該電機(jī)能夠根據(jù)驅(qū)動(dòng)連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收動(dòng)力或作為可切換輔助驅(qū)動(dòng)裝置額外地輸出動(dòng)力。
[0021]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻裝置可以采取空氣式冷卻系統(tǒng)或液體式冷卻系統(tǒng)的形式。由于液體的更高的熱容，使用液體式冷卻系統(tǒng)比使用空氣式冷卻系統(tǒng)消散顯著更大的熱量是可能的。許多發(fā)動(dòng)機(jī)都能夠具有大量的熱負(fù)荷。因此，現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常裝有液體式冷卻系統(tǒng)。這種情況的另一原因是，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)能夠被機(jī)械增壓，并且部件的密集封裝可能是希望的，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊性。增加的封裝密集性已經(jīng)導(dǎo)致越來(lái)越大量的部件集成到汽缸蓋或汽缸體內(nèi)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)(即內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))的熱負(fù)荷進(jìn)一步增加。此外，排氣歧管能夠被集成到汽缸蓋內(nèi)，以便并入提供在汽缸蓋中的冷卻系統(tǒng)，并且使得如果需要，歧管不必由昂貴的可承受尚熱負(fù)荷的材料制成。
[0022]液體式冷卻系統(tǒng)冷卻套被包括在汽缸蓋中。冷卻套包括引導(dǎo)冷卻液通過(guò)汽缸蓋的冷卻液管道。能夠在入口側(cè)經(jīng)由供應(yīng)開(kāi)口向一個(gè)冷卻套饋送冷卻液，該冷卻液在流過(guò)汽缸蓋之后，在出口側(cè)經(jīng)由排出開(kāi)口離開(kāi)冷卻套。為了散熱，不必首先將熱引導(dǎo)至汽缸蓋表面?？諝馐嚼鋮s系統(tǒng)中的情況也是如此。更確切地說(shuō)，冷卻液可以被排出到已經(jīng)在汽缸蓋的內(nèi)部中的冷卻液。這里，冷卻液能夠由布置在冷卻液回路中的泵輸送，使得所述冷卻液循環(huán)。排出到冷卻液的熱由此能夠經(jīng)由排出開(kāi)口從汽缸蓋的內(nèi)部排出，并且在汽缸蓋外面例如經(jīng)由熱交換器和/或一些其他合適的部件再次從冷卻液提取。
[0023]如同汽缸蓋，汽缸體也可以裝有一個(gè)或更多個(gè)冷卻套。然而，汽缸蓋可以是承受更高熱負(fù)荷的部件中的一個(gè)，因?yàn)橄啾扔谄左w，汽缸蓋提供有排氣引導(dǎo)管路，并且被集成在汽缸蓋中的燃燒室壁比提供在汽缸體中的汽缸筒更長(zhǎng)時(shí)間地暴露于熱排氣。此外，汽缸蓋具有比汽缸體更低的部件質(zhì)量。
[0024]如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有液冷式汽缸蓋以及液冷式汽缸體，經(jīng)由汽缸體向被集成在汽缸蓋中的冷卻套供應(yīng)冷卻液、且/或經(jīng)由汽缸蓋向被集成在汽缸體中的冷卻套供應(yīng)冷卻液是可能的。
[0025]冷卻液通常由提供有添加劑的水-乙二醇混合物構(gòu)成。相比于其他冷卻液，水具有無(wú)毒、易獲取和便宜的優(yōu)點(diǎn)，并且此外具有非常高的熱容量，由于這個(gè)原因，水適合提取和消散非常大的熱量，這基本上被認(rèn)為是有利的。然而，其他類型的冷卻液可以在液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)中使用。
[0026]為了形成冷卻液回路，冷卻液離開(kāi)冷卻套的出口側(cè)排出開(kāi)口能夠被連接至能夠用于向冷卻套饋送冷卻液的入口側(cè)供應(yīng)開(kāi)口，為此目的，可以提供管路或多個(gè)管路。所述管路不必是物理意義上的管路，相反該管路也可以被部分地集成到汽缸蓋、汽缸體或一些其他部件內(nèi)。這樣的管路的示例是布置在其中的熱交換器的再循環(huán)管路，熱交換器從冷卻液提取熱。用于形成冷卻液回路的管路的另一示例是繞過(guò)布置在再循環(huán)管路中的熱交換器的旁通管路。
[0027]冷卻系統(tǒng)可以不被設(shè)計(jì)為在所有工況下從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取最大可能的熱量。確切地說(shuō)，冷卻系統(tǒng)的非獨(dú)立需求控制可能是期望的，除了全負(fù)荷外，非獨(dú)立需求控制還允許更利于從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取更少熱(例如，最小熱量)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
[0028]為了減少摩擦損失并且因此減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油特別是在冷啟動(dòng)之后的快速加熱可能是期望的。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)階段期間的快速加熱使機(jī)油粘度能夠相應(yīng)地快速降低，并且因此使特別是供應(yīng)機(jī)油的軸承(例如曲軸的軸承)中的摩擦與摩擦損失能夠相應(yīng)地快速減少。
[0029]基本上也可以通過(guò)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)本身的快速加熱來(lái)幫助為了減少摩擦損失的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的快速加熱，這進(jìn)而借助在暖機(jī)階段期間從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取的少量的熱來(lái)協(xié)助。
[0030]在這個(gè)方面，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)之后的暖機(jī)階段是從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提取減少的熱量(例如，最小熱量)可能是期望的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的示例。
[0031]通過(guò)依賴溫度的自控閥(通常也被稱為恒溫器閥)的使用，可以實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的為了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)快速加熱的目的而減少冷啟動(dòng)之后的熱提取的控制。所述類型的恒溫器閥具有被冷卻液沖擊的溫度反應(yīng)元件，其中根據(jù)該元件處的冷卻液溫度在更大或更小程度上阻塞或打開(kāi)通過(guò)閥的連接管路。
[0032]在具有液冷式汽缸蓋以及液冷式汽缸體的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，相互獨(dú)立地且以連續(xù)可變的方式控制通過(guò)汽缸蓋和通過(guò)汽缸體的冷卻液輸送量可能是期望的，特別是因?yàn)閮蓚€(gè)部件受到不同程度的熱負(fù)荷并表現(xiàn)出不同的暖機(jī)行為。在這方面，在每種情況下通過(guò)不同開(kāi)啟溫度的專用恒溫器閥來(lái)控制通過(guò)汽缸蓋的冷卻液流和通過(guò)汽缸體的冷卻液流可能是期望的。在暖機(jī)階段開(kāi)始的時(shí)候，冷卻液不會(huì)流動(dòng)，而是會(huì)在管路中并且在汽缸蓋