CN102269037A - 用于保持发动机缸体冷却剂套内无流动策略的被单独冷却的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有发动机缸体冷却剂套和汽缸盖冷却剂套的内燃发动机，其中涡轮增压器被设置为其涡轮机处于排气通道中，所述涡轮机具有；涡轮机壳体。所述内燃发动机进一步包括冷却***，冷却***内发动机缸体冷却剂套液态连接至泵，汽缸盖冷却剂套液态连接至所述泵，涡轮机冷却剂通道穿过涡轮机壳体且液态连接至所述泵并绕过发动机缸体冷却剂套。

Description

用于保持发动机缸体冷却剂套内无流动策略的被单独冷却的涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机，其具有发动机缸体冷却剂套和汽缸盖冷却剂套，且具有被设置成其涡轮机处于排气通道中的涡轮增压器。

背景技术

发动机缸体冷却剂套和汽缸盖冷却剂套已被开发用于为发动机去热而提高发动机运行。例如，EP 0 038 556B1描述了内燃发动机的冷却***。借助于第一泵，传送冷却剂穿过汽缸盖冷却剂套。第二泵传送冷却剂穿过汽缸体冷却剂套。虽然两个冷却剂套在内燃发动机内没有任何关联，但均在主回路管路***的出口侧打开。冷却器旁路***从主回路管路***中分支出，该冷却器旁路***通向汽缸盖冷却剂套的汽缸盖进口并且通向汽缸体冷却剂套的汽缸体进口。借助控制阀，阻止冷却剂流动至冷却器并且允许冷却剂流动穿过冷却器旁路***。借助第二控制阀，中断穿过汽缸体冷却剂套的冷却剂流动。

已知内燃发动机的发动机汽缸体和汽缸盖在各自情况下被彼此单独地由冷却剂回路的冷却剂横穿。以此方式，主要热连接至燃烧室壁和排气传导装置的汽缸盖和主要热连接至摩擦部位的发动机汽缸体能够被区别性地冷却。这种所谓的“分离冷却剂***(split cooling system)”(分离冷却剂回路)的目标是：在内燃发动机的预热阶段冷却汽缸盖，且同时最开始不冷却发动机汽缸体(无流动策略)，以便发动机汽缸体可更迅速地升温至所需工作温度。

例如，申请人的EP 1 900 919A1公开了内燃发动机的分离冷却剂回路(split coolant circuit)，提供了汽缸盖冷却剂套和发动机缸体冷却剂套，其中分离冷却剂回路具有泵、冷却器、控温器和加热装置，并且冷却剂在分离冷却剂回路中循环。控温器被设置成使得在冷却剂超过预定温度时，控制穿过发动机缸体冷却剂套及穿过冷却器的冷却剂流动。

通过这些措施(分开冷却)，预热阶段的摩擦损失可被降低，然而，还已知更迅速地加热了发动机油、加热了冷却剂或者加热了活塞裙的表面。

试图尽可能长地保持阻止冷却剂流动穿过汽缸体冷却剂套(汽缸体冷却剂套的所谓“无流动策略”)，以便减少预热阶段期间的摩擦损失，具体是在内燃发动机的冷起动之后的摩擦损失。例如，已知在汽缸体冷却剂套和汽缸盖冷却剂套之间制造内部联系，从而在汽缸体冷却剂套中零流动期间形成的冷却剂蒸气可被引导至汽缸盖冷却剂套，优选地进入进口侧汽缸盖冷却剂套。通过排出热气(这些热气自然地收集在上部区域)，汽缸体冷却剂套的无流动策略可被保持更长时间，因为热蒸汽聚集的所述区域可被冷却剂横穿，从而有利地阻止了所述区域中的热损坏。

在汽缸体冷却剂套的无流动策略的情况下，或在分开冷却概念的情况下，可导致很少热量传到例如机舱加热装置以便例如预热机舱或者以便为窗户除霜的情况。

涡轮增压器具有涡轮机和压缩机，其中涡轮机借助排气流被驱动，从而压缩机侧能够产生被压缩的空气，所述被压缩的空气被供给至内燃发动机。涡轮机壳体由例如高合金铸钢制造，以便承受排气的高温负载。生产铸钢是非常昂贵的，特别是由于它的合金元件，例如37wt.％的镍。然而，铸钢不仅昂贵而且具有相对大的重量，整体上来讲，任何额外的重量在机动车辆的燃料消耗上都具有不利的影响。

发明内容

因此，本发明基于使用简单装置改进在背景技术中描述的内燃发动机类型的目的，从而在所述内燃发动机中，即便在汽缸体冷却剂套的无流动策略下，仍能获得例如用于机舱加热装置的适量热流动，其中还试图获得关于降低具体为涡轮增压器重量的优点，以便降低燃料的消耗。

根据本发明，通过具有本发明特征的内燃发动机来实现该目的，其中涡轮增压器，优选地是其涡轮机壳体具有冷却回路，所述冷却回路与汽缸体冷却剂套独立并被联接至公共泵，至少通向涡轮增压器的旁路被提供在泵的下游和汽缸体水冷进口的上游。

应指出，不是仅在专利权利要求中独立限定的特征可通过任何期望的易于理解的技术方式与另一特征组合并且公开了本发明的其他实施例。具体结合附图的说明书进一步描述并且指明了本发明。

因此，通过本发明尽可能长地保持汽缸体冷却剂套的无流动策略，特别是在内燃发动机的冷启动之后，因为涡轮增压器或其涡轮机壳体被有效配备有与实际发动机冷却回路独立的外部冷却剂回路。因此，例如通过在冷却剂回路中循环冷却剂，可吸收或回收流动穿过涡轮机壳体中涡轮机的排气的热量，并将其供给至例如机舱加热装置，而不需要放弃汽缸体冷却剂套的无流动策略，其中可有利获得摩擦表面和工作介质(例如润滑油)的更快速的预热。这例如降低了内燃发动机的燃料消耗率。因此，可以想到排气的热回收，其中被回收的热量还可被用来预热内燃发动机的结构，其中被回收的热量同样可以被用来预热工作介质和/或被供给至机舱加热装置。因此，尽管保持汽缸体冷却剂套的无流动概念，仍可提供具体至机舱加热装置的适量热流动。

还有利地是，通过根据本发明的技术方案可使用需承受降低热负载(由于冷却)的材料制造涡轮机壳体。在此方面，实际可免除具有非常昂贵的合金元件的昂贵铸钢。为了获得重量方面的进一步优点，还可通过本发明免除由重型铸钢制造的涡轮机壳体，并且使用其他、更轻量并且制造更便宜的材料。涡轮机壳体可由例如铝制造。使用相对于铸钢而言非常轻量的涡轮机壳体能够得到其他明显的优点，因此燃料消耗率能被进一步降低。具体因为根据本发明提供的冷却的原因，也可以有利的选择材料铝。

在优选的实施例中，旁路直接通向涡轮增压器或者其涡轮机壳体，以便能够向其供给必要的冷却剂。冷却剂管路开放到涡轮机壳体下游(相对冷却剂流动)的冷却剂回路中。

已知汽缸盖被形成为具有排气收集器。通过本发明，有利的是尽管使用无流动策略，仍能冷却所述排气收集器。为了冷却所述排气收集器，开放到排气收集器中的进口连接管路可从旁路中分支。因此，汽缸盖的排气侧被冷却，而不需要放弃无流动策略，例如，如果需要机舱加热。在出口侧，被冷却的排气收集器同样具有至冷却回路的出口连接管路。在此方面，这种装置也被认为是出口侧汽缸盖冷却剂套，其由流动分别地横穿并且借此热量同样可被回收，而不需要放弃汽缸体冷却剂套的无流动策略。

通过将排气热量传递至循环的冷却剂，因此同样可回收热量，所述热量可用于以上相同的示例性目的。

优选地，排气收集器被整合在汽缸盖中，也就是与汽缸盖被制造为单件，优选地以整体形式(集成排气歧管；IEM)。在此，每个汽缸的排气管路(四缸发动机一般针对每个汽缸具有一个排气管路)在排气收集器处合并并且开放到公共排气管路中，所述公共排气管路通向排气段，排气后处理装置(例如催化转化器)被设置在排气段中。因此，有效表面面积被减小，因此可更迅速地将示例性的催化转化器升至其工作温度。集成排气收集器还可优选具有单独的冷却剂回路，以便能够如之前一样利用排气热量。

在本发明的背景下，经由从旁路分支的进口连接管路将排气收集器或其冷却剂套联接至公共泵是有利的。

在此方面，考虑到冷却剂流动方面，两个部件涡轮机壳体和排气收集器或者集成排气收集器可被有效并联。

在其他有利的实施例中，关于冷却剂流动方面，两个部件(排气收集器/涡轮机)可以被串联。因此，提供成，旁路首先被引导至集成排气收集器的进口侧，其中集成排气收集器的出口连接管路开放到涡轮机壳体中。然后，连接管路从涡轮机壳体通向冷却剂回路，以便开放到冷却剂回路中。在此实施例中，关于冷却剂流动方面，排气收集器被设置在涡轮机壳体的上游。

然而，还可构想旁路被首先引导至涡轮机壳体，以便其出口管路在集成排气收集器的进口侧开放。然后，集成排气收集器的出口连接管路可通至冷却剂回路，以便开放在冷却剂回路中。在此实施例中，关于冷却剂流动方面，排气收集器被设置在涡轮机壳体的下游。

旁路可被形成在内燃发动机中并且在排气收集器的冷却剂套的方向上自泵延伸穿过发动机汽缸体并穿过汽缸盖。在此方面，旁路可有利地被形成为被铸造到部件内的导管或者被形成为钻孔的导管，也就是说被形成为冷却剂导管。在优选的实施例中，旁路作为冷却剂导管被整合到汽缸体中，也就是说在冷却剂泵和汽缸盖之间。在其他优选实施例中，旁路或对应的冷却剂导管在汽缸体内的前盖中被引导穿过汽缸盖密封件并且进入到(出口侧)汽缸盖中，其中排气收集器被整合到汽缸盖(在出口侧)中。

然而，还可构想一个实施例，其中旁路作为外部管路被形成在内燃发动机的外侧，所述外部管路被连接至涡轮增压器的或其涡轮机壳体的冷却剂套和/或排气收集器的冷却剂套。

明显地还可提供单独的泵，所述泵导致冷却剂流动穿过涡轮增压器或者其涡轮机壳体，并且穿过排气收集器至机舱加热装置并且返回至(单独的)泵，在此没有严格限制可能的串联和/或并联连接。可使单独的冷却剂泵仅在预热阶段或预热阶段的部分阶段有效。(单独的)泵还可协助主冷却剂泵作用。

因此，通过本发明，提供了具有单独冷却剂套的涡轮增压器或其涡轮机壳体，至少在内燃发动机的预热阶段或其部分阶段内该单独的冷却剂套独立于汽缸体冷却剂套。具体地，本发明可将汽缸体冷却剂套的“无流动策略”保持一个特别长的时间，即便是有例如车辆乘客需求机舱加热仍可保持该策略。这是由于通过将(额外)热量从排气引导至冷却剂，可以以此方式使机舱加热装置实施其功能，而不需要在汽缸体冷却剂套的实际冷却剂回路上放置负载。汽缸盖明显在其进口侧具有与其出口侧(集成排气收集器可设置在此)相分离(分开冷却)的冷却剂回路。所述汽缸盖的进口侧冷却剂套还明显不接触涡轮机壳体的冷却剂套或排气收集器的冷却剂套。在此，汽缸体冷却剂套经由相应装置被联接至进口侧汽缸盖冷却剂套也是有利的，这样在汽缸体冷却剂套内的冷却剂零流动(无流动策略)期间形成的热冷却剂蒸气通过汽缸盖密封件中的孔或气体通风孔被排出到进口侧汽缸盖冷却剂套内。

在本发明的背景下，无流动策略仅被约束于汽缸体冷却剂套。这意味着仅汽缸体冷却剂套中的冷却剂流动实际上被完全阻止(也就是说小泄漏量除外)，而在涡轮机壳体和/或汽缸盖中，特别是它们的出口侧冷却剂套中，冷却剂即便是在预热阶段也保持流动，特别是在第一预热阶段(部分阶段)中也保持流动。

当内燃发动机的预热阶段已经结束时，涡轮增压器的(也就是说涡轮机壳体的和/或排气收集器的)单独的冷却回路能够被连接至内燃发动机的冷却回路(也就是进口侧汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套)。

因此，通过本发明可提供用于内燃发动机的冷却策略和在内燃发动机预热阶段期间或者预热阶段的第一部分阶段期间的冷却剂控制方法，其中冷却剂从泵(与汽缸体冷却剂套是公共的)被引导、旁通绕开汽缸体冷却剂套并且从而不与在预热阶段的汽缸体冷却剂套接触、穿过单独的旁路至涡轮增压器或其涡轮机壳体，由此可获得恒定的冷却剂流动。如果流动仍穿过集成排气收集器，则还可在汽缸盖的出口侧或者出口侧冷却剂套内获得恒定的冷却剂流动，而在汽缸体冷却剂套中通过关闭汽缸体控温器而能够保持无流动策略，即便是例如车辆乘客需求加热机舱时也如此。

控温器被设置在冷却剂泵出口和汽缸体冷却剂套进口之间是有利的。因此，可有利地确保在预热阶段的部分阶段中在汽缸体冷却剂套中的冷却剂具有零流动(小泄漏量除外)。在优选的实施例中，控温器被整合到汽缸体中，其中旁路从控温器分支。

控温器被设置以便通过汽缸体冷却剂套中冷却剂的温度而被控制是有利的，也就是说有利地不被汽缸体外的冷却剂的温度控制。

附图说明

本发明的其他有利实施例在从属权利要求和以下附图说明中被公开。在这些附图中：

图1显示内燃发动机的示意图，内燃发动机具有冷却***，冷却***包括液态连接至泵的汽缸盖冷却剂套，发动机缸体冷却剂套，涡轮机冷却剂通道。

图2至图5显示如图1显示的额外的实施例。图6显示运行内燃发动机冷却***的方法。

在不同附图中，相同部件一般具有相同的附图标记，从而所述部件一般仅描述一次。

具体实施方式

在此描述一种内燃发动机。所述内燃发动机包括其涡轮机处于排气通道中的涡轮增压器，所述涡轮机具有涡轮机壳体。所述内燃发动机进一步包括冷却***，所述冷却***包括发动机缸体冷却剂套液态连接至泵，汽缸盖冷却剂套液态连接至所述泵，以及涡轮机冷却剂通道穿过涡轮机壳体且液态连接至所述泵并绕过发动机缸体冷却剂套。在一些示例中，温控器被设置在所述泵的下游和发动机缸体冷却剂套，汽缸盖冷却剂套及涡轮机冷却剂通道的上游。所述温控器被设置为根据冷却剂和/或发动机温度而控制冷却剂流入发动机缸体冷却剂套，汽缸盖冷却剂套和/或涡轮机冷却剂通道。

在冷却***中可使用多种冷却流动控制策略。例如，流至发动机缸体冷却剂套的冷却剂流动可在发动机的冷启动中基本长时段被禁止，而同时冷却剂可流动穿过涡轮机冷却剂通道和/或汽缸盖冷却剂套。结果，热量在冷启动期间从冷却***可被提供至各种车辆***(例如，机舱加热装置)。这种类型的控制策略被称为“无流动”策略。因此，可以此方式在适当运行状况期间，例如冷启动期间当发动机低于阈值温度时，基本禁止冷却剂在一段期望的时段内穿过发动机缸体冷却剂套。

此外，当冷却剂流动穿过涡轮机冷却剂通道时，额外的热量可从发动机中抽出并且被输送至车辆的其他***，例如机舱加热装置，而流至发动机缸体的冷却剂套的冷却剂流动被基本禁止。以此方式，发动机缸体冷却剂套的“无流动”策略可在冷启动期间使用，以迅速预热各种发动机缸体部件(例如，静止和运动部件)中的润滑液体和被润滑表面，由此改进发动机的运行同时热量可从发动机中抽出并被提供至其他车辆***，而没有中断“无流动”策略。当发动机缸体被迅速预热时，内燃发动机的燃料消耗被降低。

此外，当冷却剂被引导穿过涡轮机时，由于涡轮机壳体和相邻涡轮机部件的降低的温度，涡轮机的各种部件(例如壳体)可由对热降级具有更少抵抗力的材料构造。因此，在一些实施例中，与具有铝元素的铸钢相比，涡轮机壳体可由铝构造。结果，涡轮机的成本可被减低，因为相比铸钢，铝具有降低的价格。此外，铝可比铸钢更轻，由此降低了涡轮机的重量。因此，发动机的燃料消耗在涡轮机的重量被减小时可被降低。

此外，在一个实施例中，发动机可包括集成到汽缸盖中的排气收集器。集成的排气收集器可被称为集成排气歧管。当排气收集器被集成到汽缸盖中时，汽缸盖冷却剂套可包括与排气收集器相邻的一个或多个冷却剂通道。另一方面，当排气收集器未被集成到汽缸盖中时，至少部分围绕排气收集器的冷却剂通道可被流体联接在汽缸盖冷却剂套的下游。冷却剂管路可被流体联接至泵的出口和汽缸盖冷却剂套的进口。以此方式，排气收集器可在基本禁止冷却剂流动至发动机缸体冷却剂套时被冷却。将理解当冷却剂流进与排气收集器相邻的通道中时，额外的热量可被传递至冷却剂，从而增加了可经由冷却***传递至车辆其他***的热量。具体地，如果存在机舱加热请求，则增加的热量可在冷启动期间被传递至机舱加热装置。

图1显示具有发动机汽缸体2和汽缸盖的内燃发动机1。汽缸盖3和发动机缸体2可被联接在一起以形成至少一个汽缸56。虽然单个汽缸被示出，但是将理解内燃发动机可在其他实施例中包括多个汽缸。例如，内燃发动机1可包括3个汽缸。汽缸盖3可包括出口侧和进口侧，所述出口侧包括一个或多个排气通道，所述进口侧包括一个或多个进气通道。在一些实施例中，汽缸盖3的出口侧可包括集成排气收集器50。然而，在其他实施例中，排气收集器可被定位在汽缸盖3的外部。集成排气收集器可被称为集成排气歧管。

集成排气歧管可以是发动机中的每个汽缸的排气管路的汇合。此外，集成排气歧管可被流体联接至排气后处理装置(例如，催化器、过滤器等等)。排气后处理装置可以在汽缸盖的外部。当利用集成排气歧管时，因为在处理装置上游的排气流中的各种管道的有效表面区域的减少，可更迅速地升高排气后处理装置的温度。此外，在一些实施例中，冷却剂通道可被包括在与集成排气收集器50相邻的汽缸盖中。冷却剂通道可被包括在汽缸盖冷却剂套52中。

汽缸盖3可包括汽缸盖冷却剂套52并且发动机缸体2可具有发动机缸体冷却剂套54。汽缸盖冷却剂套52可包括横穿汽缸盖3的至少一个冷却剂通道58。在一些实施例中，冷却剂通道58可相邻于集成排气收集器50。然而，在其他实施例中，额外的与汽缸盖冷却剂套52流体分离的冷却剂通道可相邻于集成排气收集器50。额外的冷却剂通道可被包括在汽缸盖冷却剂套52中。以此方式，排气收集器50可被冷却。此外，发动机缸体冷却剂套52可包括横穿发动机缸体2的至少一个冷却剂通道55。

在其他实施例中，汽缸盖3可具有与第一汽缸盖冷却剂套52流体分离的额外的冷却剂套。第二汽缸盖冷却剂套可邻接一个或多个汽缸进气通道。此外，第二汽缸盖冷却剂套可与涡轮机冷却剂通道60流体分离，如在此更细节地讨论的。此外，在一些实施例中，第二汽缸盖冷却剂套可经由汽缸盖密封件(未示出)中的孔(例如，气体通风孔)被联接至发动机缸体冷却剂套54，所述孔可被配置为能够使得气体从发动机缸体冷却剂套54流至第二汽缸盖冷却剂套。以此方式，当冷却剂流动在发动机缸体冷却剂套中被基本禁止时，形成的蒸汽可被排出。

内燃发动机1包括冷却***4。冷却***4可包括各种冷却剂管路、冷却剂通道等等，从而冷却剂可围绕发动机的多个位置流动。具体地，冷却***4包括机舱加热装置6或其他被配置为将热量从冷却***内的冷却剂传递至其他介质(例如周围空气)的适当的热交换器。机舱加热装置6可被配置为将热量从冷却剂传递至车辆(内燃发动机被设置其中)的机舱。冷却***4还可包括泵7，所述泵7被配置为将冷却剂流至分离冷却控温器8。冷却剂泵可通过遮盖罩(例如前罩)被保持在内或至少部分遮盖。同样地，分离冷却控温器8可例如通过控温器壳体被保持在内或至少部分遮盖。分离冷却控温器8被设置在泵出口和发动机缸体冷却剂套的进口之间。分离冷却控温器8可被流体联接至发动机缸体冷却剂套54的进口62。具体地，在一些实施例中，分离冷却控温器8可被定位在进口62。以此方式，分离冷却控温器8被设置在泵7的出口64的下游和发动机缸体冷却剂套54的进口62的上游之间。此外，在一些实施例中，分离冷却控温器8可被直接集成到发动机缸体2和/或发动机缸体冷却剂套54的一部分内。以此方式，控温器可基于发动机缸体的温度和/或发动机缸体冷却剂套中冷却剂的温度调整流至各种下游部件的冷却剂流动。分离冷却控温器8可基于发动机温度选择性禁止发动机缸体冷却剂套54中的冷却剂流动。此外，在一些示例中，穿过旁路11的冷却剂流动可在发动机运行期间被允许。然而，在其他示例中，穿过旁路11的冷却剂流动可在发动机运行期间被选择性允许。在此更细节地讨论细节冷却剂流动控制策略。冷却***的其他部件可被包括在冷却***中，例如通风装置、主冷却器、其他控温器、管路或连接管路、其他旁路、油冷却器和主控温器没有在附图中说明。

旁路11在泵7的下游和进口62的上游、液态连接至分离冷却控温器8并从分离冷却控温器8分支出。在一些实施例中，旁路可横穿发动机缸体2远离汽缸56的一部分并且横穿汽缸盖3通向汽缸盖冷却剂套52的进口70的一部分。在此方面，旁路可被有利形成为铸造到部件内的导管或者被形成为钻空的导管，即冷却剂导管。在示例实施例中，旁路11可被集成在发动机缸体中作为冷却剂导管，也就是说在泵7和汽缸盖3之间。在另一实施例中，旁路11或对应的冷却剂导管可在发动机缸体2中的前罩中被引导穿过汽缸盖密封件并且进入汽缸盖3的出口侧，其中排气收集器被整合到汽缸盖(在出口侧)中。此外，在其他实施例中。旁路11可以是在发动机缸体2外部的冷却剂管路。以此方式，冷却剂可从泵7被直接输送至涡轮机冷却剂通道60，从而增加了冷却剂和涡轮机之间的温度差值，由此增加了被传递至涡轮机冷却剂通道60中的冷却剂的热量。

旁路11可被流体联接至涡轮机冷却剂通道60的进口65，其可横穿涡轮机13的壳体61。壳体61可至少部分封罩被包括在涡轮机内的转子组件(未显示)。将理解涡轮机13可被定位在内燃发动机1的排气通道中。涡轮机13可被包括在涡轮增压器12内，所述涡轮增压器具有被定位在发动机进气通道内的压缩机66。压缩机66和涡轮机13可经由轴或其他被配置为将旋转能量从涡轮机传递至压缩机的适当部件联接。冷却剂管路14可被流体联接至涡轮机冷却剂通道60的出口68和在发动机缸体冷却剂套54和汽缸盖冷却剂套52下游定位的冷却剂管路17。以此方式，来自发动机缸体(例如，集成排气歧管)和涡轮机的热量可经由冷却剂被传递至机舱加热装置6。此外，连接管路16可被流体联接至冷却剂管路14和汽缸盖冷却剂套52的进口70，从而使得冷却剂从旁路11流至汽缸盖冷却剂套。然而，在其他实施例中，例如图2中显示的实施例中，冷却剂管路14可被流体联接至汽缸盖冷却剂套52的进口70。

分离冷却控温器8被配置为调整流至汽缸盖冷却剂套52、发动机缸体冷却剂套54和/或涡轮机冷却剂通道60的的冷却剂流动。

汽缸盖冷却剂套52的出口74可以被流动连接到冷却剂管路17。附加地，冷却剂管路17可以被流动连接到冷却剂管路80。类似地，发动机缸体冷却剂套54的出口76可以经由出口管路18(经由虚线所示)被流动连接到冷却剂管路80。将意识到，当允许冷却剂经由分离冷却温控器8通过发动机缸体冷却剂套时冷却剂可以行进通过出口管路18。附加地，冷却剂管路17可以被流动连接到机舱加热装置6或其他适当热交换器。泵7经由冷却剂管路77被流动连接到机舱加热装置。以此方式，冷却***4可以包括完全冷却剂回路。在所示实施例中，冷却剂可以经由冷却剂接头78流入冷却***4内。不过，在其他实施例中，冷却***4内可以不包括冷却剂接头78。

各种控制技术可以被用于调节冷却***4内的冷却剂流动。将意识到，控制技术可以被编程到单个部件内，例如分离冷却温控器8和泵7内，或者控制技术可以经由控制器72被实施，其中该控制器72与分离冷却温控器8、泵7和可以包括冷却***4内的附加电子可调部件电通信(例如有线、无线)。

在一种示例性控制策略中，冷却***4可以***纵成在特定工况期间基本禁止流向发动机缸体冷却剂套54的冷却剂流动(也就是说小泄漏量除外)并且允许流向涡轮机冷却剂通道60和/或汽缸盖冷却剂套52的冷却剂流动。具体地，冷却***可以被控制成基本禁止长时间通过发动机缸体冷却剂套的冷却剂流动，即使例如存在来自于车辆驾驶员的机舱加热请求。这是因为，热量能够从涡轮机壳体以及汽缸盖被汲取并且被传输到机舱加热装置，而不需要在发动机缸体冷却剂套的实际冷却回路上放置负载。以此方式，冷却剂可以旁路绕过发动机缸体冷却剂套54。这种控制策略可以被实现于发动机预热阶段的至少一部分期间当内燃发动机1低于阈值温度时。以此方式，发动机汽缸体内的各种部件可以被快速加热，减少摩擦损失以及发动机磨损，其是由低于理想工作温度的润滑剂(例如油)所导致的。

此外，来自涡轮机冷却剂通道60和/或汽缸盖冷却剂套52的热量可以被传输到机舱加热装置6。因此，响应预热阶段来自车辆驾驶员的请求，热量被传输到机舱，使得流动穿过涡轮机13的排气的热量可被回收并且例如供给至机舱加热装置6。以此方式，冷却剂流动可以基本被禁止流向发动机缸体冷却剂套52，即使例如请求了机舱加热装置6的机舱加热。因此，当禁止冷却剂流动通过发动机缸体冷却剂套54时不必须要放弃机舱加热。为此目的，当基本没有冷却剂流动通过发动机缸体冷却剂套54时可以提供经由旁路11流向涡轮机冷却剂通道60的冷却剂流动，或者在预热阶段的另一部分阶段期间通过发动机缸体冷却剂套54的冷却剂流动以连续方式增加。

因为经由冷却***4提供给涡轮机的冷却的原因，涡轮机13内的各种部件，例如涡轮机的壳体，可以由相比于铸铁合金较轻且较少抵抗热降级的材料制成。例如，涡轮机壳体可以由铝合金制成。

当发动机预热阶段结束(例如当发动机汽缸体、冷却剂等已经超过阈值温度时)，可以允许流向发动机缸体冷却剂套54的冷却剂流动。以此方式，可以减小发动机缸体冷却剂套54的热降级可能性。

在另一策略中，当因为发动机汽缸体内的冷却剂温度已经到达预定值而使得预热阶段或预热阶段的至少部分阶段(其中发动机缸体冷却剂套内实现无流动策略)将要结束时，可以允许冷却剂流动通过分离冷却温控器8进入发动机缸体冷却剂套并且通过相应孔进入第二汽缸盖冷却剂套，从此冷却剂例如流入出口74并且与来自于第一汽缸盖冷却剂套的冷却剂混合。明显可能的是，省去出口74，之后能够在机舱加热装置6和/或其供给管路内发生混合。此外，在一些实施例中，第二汽缸盖冷却剂套可以经由隔板而分离于第一汽缸盖冷却剂套。

在图1所示的示例性实施例中，涡轮机冷却剂通道60和汽缸盖冷却剂套52以并行流动构造被流动连接。并行流动构造是如下形式的构造，其中第一部件的进口被流动连接到第二部件的进口，并且第一部件的出口被流动连接到第二部件的出口。以此方式，冷却剂并行地流动通过各部件。另一方面，串行流动构造是如下形式的构造，其中第一部件的出口被流动连接到第二部件的进口。以此方式，冷却剂串行地流动通过各部件。如所示，涡轮机冷却剂通道60的进口65和汽缸盖冷却剂套52的进口70经由旁路11被流动连接到泵7。类似地，涡轮机冷却剂通道60的出口68和汽缸盖冷却剂套52的出口74可以被流动连接。与图1所示的示例性实施例相比，图2-6示出了以串行流动构造流动连接的涡轮机冷却剂通道60和汽缸盖冷却剂套52。具体地，图2示出了以串行流动构造连接且被置于汽缸盖冷却剂套52的上游的涡轮机冷却剂通道60。在图2中，旁路11使得冷却剂首先流向涡轮机冷却剂通道60、流向冷却剂管路14并且之后流向汽缸盖冷却剂套52。在图2中，冷却剂管路14可以被称为进口连接管路16。如图2所示，冷却剂管路17被流体连接到冷却剂管路80。因此，在图2所示实施例中，涡轮机冷却剂通道60被流动连接到汽缸盖冷却剂套52的上游。不过在图4所示实施例中，涡轮机冷却剂通道60可以被流动连接到汽缸盖冷却剂套52的下游。

图3示出了冷却***4的实施例，其中出口管路17可以在汽缸盖冷却剂套52的上游被流动连接到冷却剂管路14。出口管路18还可以被流动连接到冷却剂管路80，参考图2所示，以便出口管路18被有效划分为两个部分分支。开放到冷却剂管路14内的分支之后可以根据涡轮机冷却剂通道60内的压降被流动横穿(关于其中冷却剂流动的方面)，且另一冷却剂流动行进到冷却剂管路80内。可以提供控制元件，例如阀门，来控制出口管路80的相应分支内的冷却剂流动的可调幅值。

图4所示的示例性实施例示出了涡轮机冷却剂通道60和汽缸盖冷却剂套52之间的串行流动构造。不过涡轮机冷却剂通道60在所示实施例中被置于汽缸盖冷却剂套52的下游。如所示，旁路11可以被直接连接到汽缸盖冷却剂套52的进口70，并且冷却剂管路17被直接连接到涡轮机冷却剂通道60的进口65。附加地，出口68经由冷却剂管路14被流动连接到冷却剂管路80。虚线再次示出了发动机缸体冷却剂套的出口管路18，在图2所示实施例中，其被置于涡轮机冷却剂通道60下游的冷却***4内。

图5的示例实施例示出了根据图4的串联流动连接，不过其中出口管路18在涡轮机冷却剂通道60的上游被流动连接到冷却剂管路17。此外在其他实施例中，出口管路18可以被分为两个部分分支，以便开放到出口冷却剂管路17内的分支之后根据压降被流动横穿(关于冷却剂流动方面)，且另一分支被流动连接到冷却剂管路80。可提供控制元件(例如，阀)用于控制相应分支中冷却剂流动的可调幅值。

将意识到，图1-5示意性示出了内燃发动机1。因此，内燃发动机可以包括未示出的其他特征。例如，发动机缸体冷却剂套54可以经由汽缸盖密封件内的孔或除气孔被连接到第二汽缸盖冷却剂套。在这样的实施例中，在预热阶段当发动机低于阈值温度时，可以基本禁止经由分离冷却温控器8流向发动机缸体冷却剂套54的冷却剂流动。热冷却剂在发动机缸体冷却剂套54内蒸发，其产物能够经由前述孔被排出。以此方式，可以减小发动机汽缸体的热损坏的可能性，使得能够长时段地禁止通过发动机缸体冷却剂套的冷却剂流动。

此外在包括冷却剂、涡轮机冷却剂通道60、排气收集器50和机舱加热装置6的冷却剂回路中可以提供独立泵。以此方式，可以独立于通过发动机缸体冷却剂套和汽缸盖冷却剂套的冷却剂流动，来调节通过上述通道的冷却剂流动。第二泵可以在预热阶段中的一段时段或预热阶段中的部分阶段期间被启动。第二泵也可以用于辅助第一泵7。

图6示出了用于在内燃发动机内运行冷却***的方法600。方法600可以经由上述***和部件被实施，或者可以经由其他适当***和部件被实施。具体地在一种示例中，可以在一种内燃发动机中实现该方法，其中该内燃发动机包括：涡轮增压器，该涡轮增压器包括位于排气通道内的涡轮机；冷却***，其包括流动连接到发动机缸体冷却剂套、发动机汽缸盖冷却剂套的泵；和穿过涡轮机壳体的涡轮机冷却剂通道。

可以在第一运行状况期间实施步骤602和步骤604，例如在内燃发动机的温度低于阈值的预热阶段期间。可以在第二运行状况期间实现步骤606和步骤608，例如当内燃发动机的温度已经到达和/或超过阈值时。

在602处方法600包括使得冷却剂从泵流入汽缸盖冷却剂套和/或涡轮机冷却剂通道。之后在604处方法600包括禁止从泵流向发动机缸体冷却剂套的冷却剂流动。

在606处，方法包括使得冷却剂从泵流入汽缸盖冷却剂套和/或涡轮机冷却剂通道。之后在608处方法600包括使得冷却剂从泵流入发动机缸体冷却剂套。

将意识到，这里描述的构造和/或方法实际上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不被看作限制性含义，因为可以存在大量变型。本公开内容的主题包括这里公开的各种特征、功能、动作和/或性质的所有新颖性且非显而易见性的组合和子组合及其任意和所有等价物。

Claims (20)

1.一种内燃发动机，包括，

其涡轮机处于排气通道中的涡轮增压器，所述涡轮机具有涡轮机壳体；

冷却***，包括，

发动机缸体冷却剂套液态连接至泵；

汽缸盖冷却剂套液态连接至所述泵；

涡轮机冷却剂通道穿过涡轮机壳体且液态连接至所述泵并绕过发动机缸体冷却剂套。

2.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道被液态连接至所述冷却***内的一个组件，该组件被设置在所述泵的下游和发动机缸体冷却剂套的上游。

3.如权利要求2所述的内燃发动机，其中

所述组件是分离冷却温控器。

4.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机壳体由铝形成。

5.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道以平行流配置被液态连接至所述汽缸盖冷却剂套。

6.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道以串行流配置被液态连接至所述汽缸盖冷却剂套。

7.如权利要求6所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道的出口被液态连接至所述汽缸盖冷却剂套的入口。

8.如权利要求6所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道包括被液态连接至所述汽缸盖冷却剂套出口的入口。

9.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述汽缸盖冷却剂套穿过至少部分汽缸盖。

10.如权利要求9所述的内燃发动机，其中

所述汽缸盖冷却剂套穿过至少部分汽缸盖并相邻于集成入汽缸盖的排气收集器。

11.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述发动机缸体冷却剂套穿过部分发动机缸体且所述汽缸盖冷却剂套穿过部分汽缸盖，所述发动机缸体和所述汽缸盖组成至少一个汽缸。

12.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道通过旁路被连接至所述泵，所述旁路穿过部分发动机缸体并不靠近汽缸。

13.如权利要求1所述的内燃发动机，其中

所述涡轮机冷却剂通道包括液态连接至冷却***内冷却剂管道的出口，所述冷却剂管道被设置在所述发动机缸体冷却剂套的下游。

14.一种在内燃发动机内运行冷却***的方法，所述内燃发动机具有涡轮增压器，所述涡轮增压器包括被设置于排气通道中的涡轮机；冷却***，所述冷却***包括液态连接至发动机缸体冷却剂套的泵；和穿过涡轮机壳体的涡轮机冷却剂通道，所述方法包括：

在第一运行状况下，将冷却剂从泵流入汽缸盖冷却剂套和/或所述涡轮机冷却剂通道并阻止冷却剂从泵流入汽缸盖冷却剂套。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括在第二运行状况下，冷却剂从泵流入发动机缸体冷却剂套和冷却剂从泵流入汽缸盖冷却剂套和/或所述涡轮机冷却剂通道。

16.如权利要求14所述的方法，其中

所述第一运行状况是内燃发动机的温度低于阈值的预热阶段。

17.如权利要求14所述的方法，其中

所述汽缸盖冷却剂套穿过部分汽缸盖并相邻于一个或多个排气通道。

18.如权利要求14所述的方法，其中

所述一个或多个排气通道被包括在集成排气歧管中。

19.一种内燃发动机，包括

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括被设置于排气通道中的涡轮机，所述涡轮机具有涡轮机壳体；

冷却***，包括，

发动机缸体冷却剂套，所述发动机缸体冷却剂套包括液态连接至泵的入口和一个或多个穿过发动机缸体的发动机缸体冷却剂通道；

汽缸盖冷却剂套，所述汽缸盖冷却剂套包括液态连接至泵的入口和一个或多个穿过汽缸盖的汽缸盖冷却剂通道；

涡轮机冷却剂通道，所述涡轮机冷却剂通道穿过涡轮机壳体并以平行流配置被液态连接至所述发动机缸体冷却剂套。

20.如权利要求19所述的内燃发动机，其中所述涡轮机冷却剂通道包括液态连接至分离冷却温控器的入口，所述分离冷却温控器被设置在所述泵的下游和所述发动机缸体冷却剂套的上游。

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