CN103075239A - 用于液体冷却的内燃机的冷却回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液体冷却的内燃机的冷却回路，具体而言涉及用于机动车所用的液体冷却的内燃机的冷却回路，其带有：主冷却回路，该主冷却回路带有引导到散热器的供给管路和返回管路，并且带有绕过散热器的旁通管路，例如可与温度相关地控制该旁通管路；以及此外用于机动车的制动装置的缓速器的被联接的副冷却回路，其利用同样供给管路、返回管路以及控制阀联接到主冷却回路处。为了实现结构上和控制技术上适宜的设计，提出，可通过作为控制阀的唯一的旋转滑阀控制两个冷却回路，在旋转滑阀的具有通过孔的壳体处如此互联两个冷却回路，即其通到散热器和/或缓速器的流量比率可以预定的或限定的方式尤其地可在0%和100%之间变化。

Description

用于液体冷却的内燃机的冷却回路
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车所用的液体冷却的内燃机的冷却回路(Kühlkreislauf)。
背景技术
文件DE 103 32 907 A1描述了这种类型的冷却回路，其带有用于内燃机的主冷却回路和用于作为机动车的制动装置的缓速器(Retarder)的副冷却回路。借助于恒温调节阀控制带有集成的旁通管路(Kurzschlussleitung)的主冷却回路，该旁通管路用于在内燃机尚冷的情况下使散热器断开联结。在激活的状态中或在制动运行中在缓速器中产生的热通过主冷却回路被导出。在此，这样的切换阀被集成到副冷却回路中，即在缓速器未激活时可借助于该切换阀使副冷却回路断开联结以用于使供给两个冷却回路的输送泵卸载。
发明内容
本发明的目的为，提出这种类型的冷却回路，即其在结构方面成本小的情况下允许改进的热设计和对两个回路(Kreislauf)的液体流进行的控制。
根据本发明，利用权利要求1所述的特征实现该目的。本发明的有利的且尤其适宜的改进方案为从属权利要求的对象。
根据本发明提出，通过唯一的旋转滑阀(Drehschieberventil)控制两个冷却回路，在旋转滑阀的具有通过孔(Durchströmöffnung)的壳体处如此互联(zusammenschalten)两个冷却回路，即，其通到散热器和/或缓速器的流量比率(Durchflussrate)可以预定的或限定的方式优选地可在0%和100%之间变化。旋转滑阀以在结构和控制技术上简单的方式不仅使选择性地使散热器和/或缓速器的副回路断开联结成为可能，而且也使用于改进热控制的任意中间位置和针对内燃机和缓速器的不同的运行状态进行匹配成为可能。
在结构上尤其适宜的实施方案中，旋转滑阀的壳体可具有四个流通孔(Durchflussöffnung)并且接入从内燃机到散热器的供给管路(Vorlaufleitung)中，其中，通过第三流通孔将旁通管路联接在主冷却回路的供给管路和返回管路之间，并且最后将缓速器的返回管路联接到第四流通孔处，并且其中，缓速器的供给管路此外在旋转滑阀的上游与主冷却回路的供给管路相连接。
在此，在旋转滑闸(Drehschieber)的设计上简单的构造方案中，流通孔中的三个径向地且以在周向上分布的方式布置在旋转滑阀的壳体处，并且通过例如在横截面中为新月形的旋转滑闸控制，其中，用于缓速器的返回管路的第四流通孔轴向地通入旋转滑闸并且始终被打开。尤其地，这具有的优点为，通过旋转滑闸仅仅应控制三个流通孔，而在流通孔始终打开的情况下，副冷却回路的流动阻力被考虑到控制中。
为此此外可为有利的是，在从内燃机到散热器的供给管路中在旋转滑阀上游、然而在副冷却回路的供给管路的分支部的下游设置节流元件，其保证通过缓速器的冷却液的最小通过量(Mindestdurchsatz)。例如，节流元件可在旋转滑闸入口(Drehschieberzulauf)的区域中通过节流孔板(Blende)或横截面变窄部形成。
在本发明想法的尤其有利的改进方案中，将输送装置尤其地输送泵接入主冷却回路中，其中优选地设置成，输送装置以功率调节的方式构造在主冷却回路中和/或可临时地与旋转滑阀的切换位置(Schaltstellung)相关地以较大的或较小的输送功率(Förderleistung)运行。在此，输送装置例如可通过可电地调节的输送泵形成，但是或者备选地也可通过借助于联结装置(例如皮带传动装置)联结到内燃机处且由此与内燃机“转速”耦合的机械的输送泵形成。在后者的情况下继而可借助于调整装置调节输送功率，其中，例如联结装置(例如磁性联结器或粘性联结器(Viscokupplung)，仅仅提及几个示例)可用作调整装置。但是备选地或附加地，也可通过可调整的导叶组件形成调整装置。在这种类型的结构中，在通过旋转滑阀使缓速器断开联结时和/或在使主冷却回路以旁通模式运行(不穿流散热器)时可(在输送功率保持不变的情况下)明显减小输送泵的驱动功率(Antriebsleistung)，并且由此节省内燃机的驱动能。
优选地，可电地通过步进马达调整旋转滑阀或旋转滑闸，其中，获取冷却回路的运行参数、内燃机的负载状态和机动车的常用制动器(Betriebsbremse，有时称为脚制动器)的运行状态，并且根据这些数据调整旋转滑闸并如有可能调节输送泵的输送功率。优选地，步进马达可在两个旋转方向上调整旋转滑闸，并且由此控制不同的切换顺序。
此外，为了实现失效保护切换(fail-safe Schaltung)，旋转滑阀可设有至少一个位置传感器例如为旋转角传感器，并且以反馈控制的方式电子地监视旋转滑阀的功能。那么，在确定功能故障时，可产生警告信号和/或向旋转滑闸的保护位置(例如打开两个冷却回路，提高输送泵功率，等)靠近(anfahren)。
此外，在用于内燃机的加热功能中(例如在极低的室外温度和/或为了舒适的冷行驶性能和/或为了联接到主冷却回路处的车内供暖设备的快速响应)，激活缓速器并且通过旋转滑阀临时地将其副冷却回路联接到被旁通的主冷却回路处。由此得到双重效应，一方面由于缓速器的加热，但是另一方面缓速器的制动运行引起内燃机更高的驱动功率结合内燃机的临时的更高的燃料流量和更快的加热。
可以弹性作用的方式将旋转滑阀的旋转滑闸预紧到预定的位置中，在该位置中，不仅主冷却回路而且副冷却回路在流动技术方面与主冷却回路的散热器相连接。由此以有利的方式保证，在旋转滑闸的电的操纵失效时保证内燃机和缓速器的冷却。例如，可通过在周向上作用的、作用在旋转滑闸处且作用在壳体处的螺旋扭力弹簧建立该预紧。
最后，在结构上紧凑的且重量适宜的设计中，旋转滑阀和主冷却回路的输送泵可布置在共同的罩壳中。
此外，要求保护用于这种类型的根据本发明的冷却回路的方法指导(Verfahrenführung)，利用该冷却回路得到上述优点。
附图说明
下面根据所附的示意性的图纸详细解释本发明的实施例。其中：
图1以简化的方框图显示了用于在机动车中的内燃机的冷却回路，其带有主冷却回路和用于作为机动车的制动装置的缓速器的副冷却回路，并且带有用于控制两个冷却回路的电操纵的旋转滑阀，以及
图2至9在用于控制主冷却回路和副冷却回路的旋转滑闸的八个可能的位置下显示了穿过旋转滑阀的壳体的横截面。
参考标号列表
1 内燃机(BKM)
2 主冷却回路
3 副冷却回路
4 缓速器
5 从BKM(1)到散热器(6)的供给管路
5a 从BKM(1)到旋转滑阀(10)的供给管路的区段
5b 从旋转滑阀(10)到散热器(6)的供给管路的区段
6 散热器
7 散热器(6)的返回管路
8 输送泵
9 从旋转滑阀(10)到输送泵(8)的旁通管路
10 旋转滑阀
10a 壳体
10b 旋转滑闸
11 从BKM(1)到缓速器(4)的供给管路
12 从缓速器(4)到旋转滑阀(10)的返回管路
13 节流元件
14 控制器
15 联接接头
16 散热器风扇。
具体实施方式
在图1中粗略地示意性地示出了用于机动车的液体冷却的内燃机1的冷却回路，其带有主冷却回路2和用于机动车的未进一步详细示出的制动装置(持续制动器(Dauerbremse))的仅仅象征性指出的缓速器4的副冷却回路3。
主冷却回路2基本上由从内燃机1到空气水热交换器或散热器6的供给管路5和从散热器6到内燃机1的返回管路7组成。在返回管路7中布置有带有可变地控制的输送功率的输送泵8。
在供给管路5和返回管路7之间，在输送泵8的下游接入旁通管路9，该旁通管路9可通过借助于电步进马达(未示出)***纵的旋转滑阀10控制。
仅仅如此程度地示出主冷却回路2，即，其对于理解本发明是必须的。未绘出其它冷却回路联接部，例如机动车的车内供暖设备等。
用于(例如通过热交换器或通过直接加载来)冷却缓速器4的副冷却回路3同样具有供给管路11和返回管路12。
供给管路11在旋转滑阀10的上游联接在主冷却回路2的供给管路5的区段5a处，其中，在两个供给管路5a,11的连接部位和旋转滑阀10之间可在供给管路5a中设置节流装置13(例如限定的变窄部)。
输送泵8和旋转滑阀10的步进马达通过电子的控制器14(以虚线指出)控制，该控制器14例如通过改变转速或体积流量引起输送泵8的变化的功率并且将旋转滑阀10调整到尚待描述的切换位置中。如有可能，控制器14也可操控在散热器6处的电动的散热器风扇16。
为此，在控制器14中获取并以调节技术的方式处理例如在供给管路5,12中的温度传感器T(未示出)的、内燃机的负载状态L(例如驱动运行(Antriebsbetrieb)或惯性滑行运行(Schubbetrieb))的、缓速器4的运行状态R等的数据。
图2至9显示了穿过旋转滑阀10的壳体10a的横截面，新月形的旋转滑闸10b可旋转地支承在壳体10a中。向外被密封的旋转滑闸10b可通过步进马达被调整到以下描述的例如零度(图2)至315度(图9)的位置中。
在壳体10a处布置有三个如可看出的那样在周缘上错位的、径向上分支的联接接头，其邻接在流通孔处，该流通孔或多或少被旋转滑闸10b阻断或释放。供给管路5的区段5a(分别利用箭头指出)、继续引导的供给管路区段5b和旁通管路9联接到联接接头处。
返回管路12的另一联接接头15相对于旋转滑闸10b的旋转轴线同轴地取向，其中，其流通孔始终被打开或根据旋转滑闸位置与剩余三个流通孔中的一个或两个相连接。
在旋转滑闸10b的0度初始位置中(图2)，完全打开供给管路5的供给区段5a的流通孔和旁通管路9的流通孔。
继续引导的供给管路区段5b的流通孔被封闭。该位置相应于内燃机1的冷起动。
在该切换位置中，使冷却液从内燃机1通过旁通管路9、输送泵8和返回管路7的剩余的区段再次循环到内燃机1。使散热器6断开联结，即，冷却液不流经散热器6。
由于其较高的流动阻力，带有缓速器4的副冷却回路3同样被断开联结，其中，通过节流部位13同样可调整较小的最小通过量。
例如，如下分配冷却液通过量：
散热器6 - 0%；
旁通管路9 -100%；
缓速器4 - 0%；
减小输送泵8的功率，或甚至短暂地切断输送泵8。
图3显示了在内燃机1逐渐被加热时旋转滑闸10b的切换位置，在其中，完全打开供给管路区段5a的流通孔并且部分地打开供给管路区段5b的流通孔和旁通管路9的流通孔，并且由此以约50%的份额将散热器6接入冷却液循环中。缓速器4由于副冷却回路3的较高的流动阻力如之前一样未变地被断开联结。
一旦内燃机1达到其运行温度，通过步进马达将旋转滑闸10b调整到在图4中示出的切换位置中，在其中，封闭旁通管路9，并且完全打开通到散热器6的供给管路区段5b以及供给管路5的供给管路区段5a。出于上文提及的原因继续使缓速器4断开联结。如有可能，已经可提高输送泵8的功率。
在图5中，旋转滑闸10b调整到这样的位置中，即在其中继续完全打开通到供给管路区段5b的流通孔，但是部分地关闭(zusteuern)供给管路区段5a的流通孔。如有可能，进一步提高输送泵8的功率。
这引起，输送泵8不仅通过主冷却回路2的供给管路区段5b而且通过副冷却回路3的供给管路11吸入冷却液，确切地说，联结两个回路1和2。例如，在缓速器4处于制动运行中并且内燃机1相对较热时，可为这种情况。
在根据图6的旋转滑闸10b的切换位置中，继续关闭旁通管路9的流通孔，并且也关闭供给管路5的供给管路区段5a的联接部。将输送泵8接通到全功率。
结果，两个冷却回路2和3完全被连结到冷却液循环(Kühlflüssigkeitsumsatz)中，确切地说被接通到全冷却功率。冷却液流流动通过供给管路5的供给管路区段5a、供给管路11、缓速器4、返回管路12、主冷却回路的供给管路区段5b、散热器6等。
例如，如果当在内燃机1未供油的(unbefeuert)情况下机动车处于较长的惯性滑行运行阶段时内燃机温度T下降，则可控制旋转滑闸10b进入到根据图7的切换位置中，在该位置中，继续关闭供给管路区段5a，但是部分地打开用于旁通管路9的流通孔。由此引起，在仍然完全穿流缓速器4的情况下减小对内燃机1的穿流。
在如有可能继续冷却内燃机1时的较长的惯性滑行运行阶段时，根据图8如此增强该状态，即在关闭供给管路区段5a和供给管路区段5b的流通孔时以及在打开旁通管路9的流通孔时继续完全穿流缓速器4，其中，通过副冷却回路3的供给管路11、缓速器4、其返回管路12、旁通管路9、输送泵8和位于上游的返回管路7实现冷却液通过。由此，缓速器4附加地引起内燃机1的加热或温度稳定，而使散热器6断开联结。
最后，在旋转滑闸10b的根据图9的切换位置中，继续完全打开旁通管路9的流通孔并且完全关闭供给管路区段5b，而部分地打开供给管路5的供给管路区段5a的流通孔。由此，减小用于缓速器4的冷却功率，其中，如有可能也可降低(zurückfahren)输送泵8的功率。
旋转滑阀10不限制在所示出的实施例上。
因此代替可在两个旋转方向上调整的步进电机，也可设置其它电的、机械的、气动的、液压的或磁性的操纵***。
可通过弹性的器件(例如螺旋扭力弹簧)将旋转滑闸10b预紧到例如根据图6的切换位置中，在电的操纵***失效时，该螺旋扭力弹簧自动地使旋转滑闸10b运动到该位置中并将其保持在该处。由此保证，两个冷却回路2,3处于运行中且不会出现不允许的过热。
此外，旋转滑阀10可设有至少一个位置传感器例如为旋转角传感器(未示出)，其联接到控制器14处，以使得由此利用反馈控制以电子学的方式保证旋转滑闸10b的功能。
除了旋转滑阀10的所描述的功能，附加地，在用于内燃机1的加热功能中可激活缓速器4，并且其副冷却回路3暂时地通过旋转滑阀10联接到被旁通的主冷却回路2处(旋转滑闸10b的根据图8的切换位置)。在此，重要的区别在于，内燃机1被供油(befeuern)，并且为了克服以控制的方式引入的(eingesteuert)制动功率应以较高的负载要求使内燃机1运行。这表示内燃机1的尤其有效的加热阶段。
如有可能，输送泵8和旋转滑阀10可布置在带有集成的旁通管路9的共同的罩壳中，由此，减小结构上的成本并且实现尤其紧凑的且适宜装配的设计。
除了旋转滑闸10b的根据图2至9示出的切换位置，也可通过步进马达无级地向旋转滑闸10b的其它中间位置靠近，其中，在带有与以上描述不同的切换顺序的两个旋转方向中可为这种情况。

Claims (13)

1. 一种用于机动车所用的液体冷却的内燃机的冷却回路，该冷却回路带有：主冷却回路，所述主冷却回路带有引导到散热器尤其地引导到通过空气-水-热交换器形成的散热器的供给管路和从所述散热器引导离开的返回管路，并且带有绕过所述散热器的旁通管路，可取决于预定的参数例如与温度相关地控制所述旁通管路；以及用于机动车的制动装置的缓速器的被联接的至少一个副冷却回路，该副冷却回路具有供给管路和返回管路，并且此外利用控制阀将该副冷却回路联接到所述主冷却回路处，其特征在于，可通过作为控制阀的唯一的旋转滑阀(10)控制所述两个冷却回路(2,3)，在所述旋转滑阀(10)的具有通过孔的壳体(10a)处如此互联所述冷却回路(2,3)，即所述冷却回路(2,3)通到所述散热器(6)和/或通到所述缓速器(4)的流量比率可以限定的方式尤其地可在0%和100%之间变化。
2. 根据权利要求1所述的冷却回路，其特征在于，所述旋转滑阀(10)的壳体(10a)具有四个流通孔并且接入从所述内燃机(1)通到所述散热器(6)的供给管路(5)中，通过第三流通孔将所述旁通管路(9)联接在所述供给管路(5)和所述返回管路(7)之间，并且将所述缓速器(4)的返回管路(12)联接到第四流通孔(15)处，其中，所述缓速器(4)的供给管路(11)在所述旋转滑阀(10)的上游与所述主冷却回路(3)的供给管路(5a)相连接。
3. 根据权利要求2所述的冷却回路，其特征在于，所述流通孔中的三个径向地、优选地以位于共同的平面中和/或在周向上分布的方式布置在所述旋转滑阀(10)的壳体(10a)处，并且可通过旋转滑闸(10b)优选地为在横截面中为新月形的旋转滑闸(10b)控制，并且用于所述缓速器(4)的所述返回管路(12)的所述第四流通孔(15)轴向地通入所述旋转滑闸(10b)并且持续被打开。
4. 根据权利要求2和3所述的冷却回路，其特征在于，在从所述内燃机(1)通到所述散热器(6)的供给管路(5)中在所述旋转滑阀(10)上游、然而在所述副冷却回路(3)的供给管路(11)的分支部的下游设置节流元件(13)，该节流元件如此设计，即其保证通过所述缓速器(4)的冷却液的最小通过量。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路，其特征在于，将输送装置(8)尤其为输送泵接入所述主冷却回路(2)中，其中优选地设置成，所述输送装置(8)以功率调节的方式构造在所述主冷却回路(2)中和/或可临时地与所述旋转滑阀(10)的切换位置相关地以较大的或较小的输送功率运行。
6. 根据权利要求6所述的冷却回路，其特征在于，通过可电地调节的输送泵形成所述输送装置，或者备选地通过借助于联结装置尤其地借助于皮带传动装置联结到内燃机处的机械的输送泵形成所述输送装置，其输送功率可借助于调整装置尤其地为以联结装置的形式的和/或以可调整的导叶组件的形式的调整装置被调节。
7. 根据权利要求5或6所述的冷却回路，其特征在于，在通过所述旋转滑阀(10)使所述缓速器(4)断开联结时和/或在使主冷却回路(3)以旁通模式运行时，就输送功率保持不变而言，减小所述输送装置(8)的驱动功率。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路，其特征在于，可借助于辅助能量尤其地电地和/或气动地和/或液压地和/或磁性地例如通过步进马达调整所述旋转滑阀(10)，其中，获取所述冷却回路(2,3)的运行温度(T)和/或所述内燃机(1)的负载状态(L)和/或所述缓速器(4)的运行状态(R)，并且依照所述数据调整所述旋转滑阀(10)并如有可能调整所述输送装置(6)的输送功率。
9. 根据权利要求8所述的冷却回路，其特征在于，所述旋转滑阀(10)设有至少一个位置传感器优选地为旋转角传感器，并且优选地以控制器(14)的反馈控制的方式电子地监视所述旋转滑阀(10)的功能。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路，其特征在于，在用于所述内燃机(1)的加热功能中，激活所述缓速器(4)并且通过所述旋转滑阀(10)临时地将所述缓速器(4)的副冷却回路(3)联接到被旁通的主冷却回路(3)处。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路，其特征在于，以弹性作用的方式将所述旋转滑阀(10)的旋转滑闸(10b)预紧到预定的切换位置(图6)中，在所述切换位置中，不仅所述主冷却回路(2)而且所述副冷却回路(3)在流动技术方面与所述主冷却回路(2)的散热器(6)相连接。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路，其特征在于，所述旋转滑阀(10)和所述主冷却回路(2)的输送装置(8)布置在共同的罩壳中。
13. 一种用于使根据前述权利要求中任一项所述的冷却回路运行的方法。
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