CN102713192A - 内燃机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机(10)的冷却系统，内燃机具有带有至少两个气缸组(14，16)的燃烧发动机(12)以及与气缸组的数量相同的多个废气热交换器(18，20)以及制动器联接部，其中，可由用作冷却介质的流体在优选的流动方向上流经冷却系统并且冷却系统具有冷却系统主干区段(30)和与发动机(12)的气缸组(14，16)的数量相同的多个冷却系统分支区段，冷却系统分支区段分别具有气缸组分支区段(22，24)、废气热交换器分支区段(36，38)和聚合分支区段(44，46)。并且，与此相应的内燃机(10)。

Description

内燃机的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的内燃机(Brennkraftmaschine)的冷却系统。此外，本发明涉及一种根据权利要求9的内燃机。
背景技术
内燃机应用在多个领域中，其中例如应用在机动车技术的范围中。除了具有一个气缸组(Zylinderbank)的内燃机，同样已知这样的内燃机，即，在其中V形地彼此布置两个气缸组(所谓的V型发动机)。为了可避免由于过热引起的在机动车的内燃机处的损坏，其通常具有冷却系统，在内燃机的运行中，冷却介质流流经该冷却系统并且该冷却系统负责内燃机和如有可能同样机动车的其它组件(例如客舱)的调温(Temperierung)。在V型地布置的气缸组中，分别平行地由冷却介质部分流流经气缸组并且由此对其进行冷却。
在车辆结构的范围中重要的议题为车辆的排放值。除了正确地且对于每个运行情况最优地调整的空燃比，这样的事实对于良好的排放值同样起到重要作用，即，尽可能始终在相同的边界条件下进行(ablaufen)燃烧过程。对于废气质量起到重要作用的边界条件之一为发动机(Motor)或内燃机的单个的气缸组的均匀的且尽可能保持恒定的调温或冷却。
可利用所谓的废气再冷却器(Abgasrückkühler)实现排放值的进一步改进，在其中，在内燃机的废气的一部分与由内燃机吸入的空气混合并再次被输送到燃烧过程之前冷却该部分废气。同样，对于废气再冷却器需要尽可能恒定的边界条件、尤其地在废气的冷却方面恒定的边界条件，以使得可在期望的程度上影响排放值。
但是，除了以上提及的组件，根据现有技术的内燃机还具有其它装置，其需要至少短时的(zeitweise)冷却。为此，例如应提及出版文件DE 10 2006 012 847 A1，从该文件中已知用于加热内燃机的冷却循环的装置，其中，制动器(Retarder)与内燃机驱动地相连接，并且其中，将制动器的至少短时的废热输送到冷却循环。制动器具有不动的定子和可相对于定子运动的转子，其中，转子与内燃机驱动地相连接。不仅定子而且转子具有叶轮。如果机动车的内燃机处于运动中，则制动器的转子叶同样处于运动中。一旦将液体引导到制动器罩壳中，转子将液体置于旋转中并且使其压靠定子的叶轮，由此将运动能转化成热，并且使车辆制动。作为被引导到制动器罩壳中的液体可考虑油、但是也可考虑水或流经内燃机的冷却系统的液体。
发明内容
本发明的目的为，给出用于带有至少两个气缸组的内燃机的冷却系统，其提供单个的气缸组和与气缸组的数量相同的多个废气热交换器的尽可能均匀的调温或冷却，废气热交换器同样必须被调温，其中，同时也可可靠地供给其它冷却介质消耗器。此外，本发明的目的为，给出相应的内燃机。
根据本发明，该目的通过具有根据权利要求1的特征的冷却系统实现。在内燃机方面，该目的通过带有根据权利要求9的特征的内燃机实现。
根据本发明的可由用作冷却介质的流体在优选的流动方向(在内燃机运行时的流动方向)上流经的冷却系统具有冷却系统主干区段和与气缸组的数量以及内燃机的燃烧发动机(Verbrennungsmotor)的废气热交换器的数量相同的多个冷却系统分支区段。冷却系统分支区段分别具有气缸组分支区段、废气热交换器分支区段和聚合分支区段(Zusammenführungs-Zweigabschnitt)。冷却系统主干区段通入气缸组分支区段中，其分别具有气缸组分支区段输出部，该输出部可与气缸组输入部引入流连通(Fluidkommunikation)中。废气热交换器分支区段分别具有废气热交换器分支区段输入部和废气热交换器分支区段输出部，该输入部和该输出部分别可与相关联的气缸组输出部和相关联的废气热交换器输入部引入流连通中。聚合分支区段分别具有聚合分支区段输入部，其可分别与相关联的废气热交换器输出部引入流连通中。此外，聚合分支区段在优选的流动方向上在聚合分支区段输入部下游与冷却系统主干区段处于流连通中，具体而言通入其中，其中，在冷却系统主干区段中设置有用于制动器(制动器前行联接部(Retarder-Vorlaufaufanschluss)和制动器回行联接部(Retarder-Rücklaufanschluss))的联接装置。
通过在冷却系统主干区段中设置用于制动器的联接装置，可利用全部冷却介质流供给制动器，而可利用冷却介质的尽可能相同的部分流供给对排放值负责的待冷却的构件。附加地，联接的制动器的接入以尽可能小的程度影响在冷却系统分支区段中的冷却介质流的均匀分布，因为在冷却系统主干区段中出现产生的流动并且由此没有不同地影响在冷却介质分支区段中的流动情况。由此，提供与废气相关的构件的均匀的冷却。
附图说明
从以下对本发明的可能的实施形式的描述、根据显示了对于本发明重要的细节的附图以及从权利要求书中得到本发明的其它特征和优点。在本发明的变型方案中可分别单独地或以任意组合多个地实现单个的特征。
下面根据附图详细解释本发明的可能的实施形式。其中：
图1示例性地显示了根据本发明的冷却系统的实施形式，其实现在根据本发明的内燃机的示例性的实施形式中。
具体实施方式
在图1中示例性地且示意性地在其与内燃机10的共同作用中示出根据本发明的冷却系统的可能的实施形式的示意性的结构。
内燃机10具有带有第一和第二气缸组14，16的燃烧发动机12(下面也称为发动机12)，其中此外备选地也可设想带有多于两个气缸组的发动机。示例性地描述的发动机10为这样的发动机，即，在其中两个气缸组14，16彼此V形地布置(V型发动机)，其中，同样可设想带有其它气缸组布置方案的发动机(例如带有多个串联的气缸组的直列发动机或分割成多个气缸组的星型发动机等)。除了发动机12，内燃机10此外具有第一和第二废气热交换器18，20，其为(未示出的)废气再冷却器的两个组成部分。
第一废气热交换器18与第一气缸组14相关联并且用于冷却在第一气缸组14中产生的废气的一部分(优选地30％至40％)，而第二废气热交换器20与第二气缸组16相关联并且用于冷却在该处产生的废气的一部分(优选地30％至40％)。紧接着，通过发动机12的空气输入部将废气的被冷却的部分输送到另一燃烧过程，由此有利地影响发动机12(确切地说内燃机10)的排放值。
为了冷却两个气缸组14，16，在气缸组14，16中布置通道或材料空缺(Materialaussparung)，在内燃机10的运行中冷却介质流经该通道或材料空缺。在所描述的实施形式中，作为发动机热交换器起作用的通道或材料空缺为发动机12的集成的组成部分。但是，此外备选地，也可设想这样的发动机热交换器，即，其形成独立的装置并且如有可能可不与发动机12相关联而可与内燃机10的冷却系统相关联。
当内燃机10运行时，冷却介质(在优选的运行流动方向上，通过箭头21指出)流经两个气缸组14，16以用于冷却发动机12。为此第一气缸组14通过内燃机10的冷却系统的与其相关联的第一气缸组分支区段22并且第二气缸组16通过内燃机10的冷却系统的与其相关联的第二气缸组分支区段24以相同的程度被供给冷却介质。
为此，冷却系统的两个气缸组分支区段22，24通过布置在第一气缸组14处的第一气缸组输入部26并且通过布置在第二气缸组16处的第二气缸组输入部28并且通过相应的布置在气缸组分支区段22，24处的气缸组分支区段输出部(未示出)分别与相关联的气缸组14，16处于流连通中。为此，在第一气缸组输入部26处设置有第一气缸组联接装置(未示出)并且在第二气缸组输入部28处设置有第二气缸组联接装置(同样未示出)。由在发动机10的上游(相对于优选的流动方向)通入两个气缸组分支区段22，24中的冷却系统主干区段30利用冷却介质供给两个气缸组分支区段22，24。
同样在内燃机10的运行中必须相应地冷却两个废气热交换器18，20。为此，第一废气热交换器18具有第一废气热交换器输入部32，并且第二废气热交换器20具有第二废气热交换器输入部34。通过冷却系统的第一废气热交换器分支区段36利用冷却介质供给第一废气热交换器18，第一废气热交换器分支区段36(通过与其相关联的废气热交换器分支区段输入部)与第一气缸组输出部31并且(通过与其相关联的废气热交换器分支区段输出部)与第一分区热交换器输入部32处于流连通中，而通过冷却系统的第二废气热交换器分支区段38利用冷却介质供给第二废气热交换器20，第二废气热交换器分支区段38(又通过与其相关联的废气热交换器分支区段输入部)与第二气缸组输出部33并且(通过与其相关联的废气热交换器分支区段输出部)与第二废气热交换器输入部34处于流连通中.
为了导出冷却介质，第一废气热交换器18具有第一废气热交换器输出部40，并且第二废气热交换器20具有第二废气热交换器输出部42。第一废气热交换器18通过与其相关联的第一废气热交换器输出部40与冷却系统的第一聚合分支区段44(通过与该第一聚合分支区段44相关联的聚合分支区段输入部)处于流连通中，而第二废气热交换器20通过与其相关联的第二废气热交换器输出部42与冷却系统的第二聚合分支区段46(继而通过与该第二聚合分支区段46相关联的聚合分支区段输入部)处于流连通中。
两个聚合分支区段44，46在废气热交换器输出部40，42的下游在结合点或结合区域48中通入冷却系统主干区段30中。在所描述的实施形式中，例如连接管50(其为第二聚合分支区段46的组成部分)用于聚合两个冷却介质部分流21a，21b。在冷却介质弯管(Kühlmittelkrümmer)52中进行部分流的聚合，冷却介质弯管52将冷却介质部分流21a，21b聚合到冷却系统主干区段30中。
此外，根据本发明的内燃机10的所描述的实施形式具有用于循环冷却介质的冷却介质泵54和用于为发动机油调温的机油热交换器56，发动机油用作用于发动机12的润滑材料。冷却介质泵54通过与其相关联的冷却介质泵输入部58以及通过与其相关联的冷却介质泵输出部60与冷却介质主干区段30处于流连通中。这同样适用于机油热交换器56，其通过机油热交换器输入部62和机油热交换器输出部64与冷却介质主干区段30处于流连通中。两个构件54，56布置在结合区域48的下游。
在结合区域48下游并且由此在冷却介质弯管52下游、然而在冷却介质泵54上游，在冷却系统主干区段30中布置有制动器输入联接部66和制动器输出联接部68，其在所描述的实施形式中与布置在内燃机中的制动器74的制动器输入部70和制动器输出部72处于流连通中。
通过在该部位(在接合区域48下游)处的布置方案保证，一方面整个冷却介质流供联接在制动器输入联接部66和制动器输出联接部68处的制动器74使用并且另一方面不由于通过制动器输入联接部66提取冷却介质不均匀地影响在两个冷却介质部分流21a，21b中的流动情况，这导致排放值的不期望的恶化，因为两个气缸组14，16和两个废气热交换器18，20经历不同的冷却。这导致，待通过废气热交换器18，20冷却的且待引导回到燃烧中的废气(约整个废气的30％至40％)可具有不期望的温度和如有可能同样(在不同地冷却气缸组时)具有不期望的成分。
此外，在冷却系统主干区段30中布置有恒温器(Thermostat)76，其根据在冷却介质中存在的温度将冷却介质流引导到冷却系统主干区段旁路78(其与其余的以上提及的构件限定所谓的小的冷却循环)中并且由此直接引导到冷却介质泵54或引导到冷却系统主干区段30的冷却输出部80，其与变速器机油冷却器82和用于冷却冷却介质的热循环散热器84处于流连通中(所谓的大的冷却循环)。为此，变速器机油冷却器82和热循环散热器84具有相应的冷却介质输入部和冷却介质输出部，其与冷却系统的主干区段30的相应的联接装置处于流连通中。在流经大的冷却循环时，冷却介质通过冷却系统的主干区段30的冷却输入部86被引导到冷却介质泵54。
在当前描述的实施形式中，不仅冷却系统主干区段30而且冷却系统分支区段通过管实现，备选地为此也可设想软管。在该处应指出的是，在其最简单的实施形式中冷却系统仅仅具有冷却系统主干区段30和冷却系统分支区段，而所有其它提及的构件可为内燃机10的组成部分(如有可能同样为集成的组成部分)。此外备选地，上述和在从属权利要求中提及的构件也可为冷却系统的组成部分(如有可能集成的组成部分)。然而，已经通过最简单的实施形式实现根据本发明的想法，并且由此相应地定义技术的解决方案。
虽然已经根据带有固定的特征组合的实施形式描述了本发明，然而本发明也包括可设想的其它有利的组合，例如其尤其地但是不详尽地通过从属权利要求给出。所有在申请材料中公开的特征作为本发明重要内部被要求保护，只要其单个地或以组合的方式相对于现有技术来说为创新的。

Claims (13)

1.一种内燃机(10)的冷却系统，该内燃机(10)具有带有至少两个气缸组(14，16)的燃烧发动机(12)以及与所述气缸组的数量相同的多个废气热交换器(18，20)，其中，可由用作冷却介质的流体在优选的流动方向上流经所述冷却系统并且所述冷却系统具有冷却系统主干区段(30)和与所述燃烧发动机(12)的气缸组(14，16)的数量相同的多个冷却系统分支区段，所述冷却系统分支区段分别具有气缸组分支区段(22，24)、废气热交换器分支区段(36，38)以及聚合分支区段(44，46)，其中，所述冷却系统主干区段(30)通入所述气缸组分支区段(22，24)中，该气缸组分支区段(22，24)分别具有气缸组分支区段输出部，该气缸组分支区段输出部可与相关联的气缸组输入部(26，28)引入流连通中，其中，所述废气热交换器分支区段(36，38)分别具有废气热交换器分支区段输入部和废气热交换器分支区段输出部，该废气热交换器分支区段输入部和该废气热交换器分支区段输出部分别可与相关联的气缸组输出部(31，33)和相关联的废气热交换器输入部(32，34)引入流连通中，其中，所述聚合分支区段(44，46)分别具有聚合分支区段输入部，该聚合分支区段输入部可分别与废气热交换器输出部(40，42)引入流连通中，并且其中，所述聚合分支区段(44，46)此外在优选的流动方向上在所述聚合分支区段输入部下游与所述冷却系统主干区段(30)处于流连通中并且通入所述冷却系统主干区段(30)中，并且其中，在所述冷却系统主干区段(30)中设置有用于制动器(74)的联接装置。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统主干区段(30)具有其它联接装置，尤其地用于恒温器(76)和/或变速器机油冷却器(82)和/或热循环散热器(84)和/或机油冷却器(56)和/或用于冷却介质泵(54)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，以管的形式或软管的形式构造所述冷却系统主干区段(30)和/或所述冷却系统分支区段。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统具有与所述冷却系统分支区段的数量相同的多个用于冷却所述燃烧发动机(12)的发动机热交换器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统具有与所述冷却系统分支区段的数量相同的多个废气热交换器(18，20)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统具有至少一个机油热交换器(56)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统具有冷却介质泵(54)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统具有至少一个恒温器(76)。
9.一种带有燃烧发动机(12)的内燃机(10)，该燃烧发动机(12)带有至少两个气缸组(14，16)和与所述气缸组(14，16)的数量相同的多个废气热交换器(18，20)以及根据前述权利要求中任一项所述的可由流体在流动方向上流经的冷却系统。
10.根据权利要求9所述的内燃机(10)，其特征在于，所述内燃机具有发动机热交换器，其为所述燃烧发动机(12)的集成的组成部分。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的内燃机(10)，其特征在于，所述内燃机具有制动器(74)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的内燃机(10)，其特征在于，所述内燃机具有热循环散热器(84)和/或变速器机油冷却器(82)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的内燃机(10)，其特征在于，所述内燃机具有增压空气冷却器，其用于冷却用于所述至少两个气缸组(14，16)的增压空气。
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