CN103628968A - 汽缸盖和汽缸体的独立冷却 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于液体冷却内燃发动机的多种系统。在一个示例中，内燃发动机包括：汽缸盖；联接于汽缸盖的汽缸体；流体联接于汽缸盖和冷却剂阀并且包括构造成从冷却剂除去热量的热交换器的第一回流管路；流体联接于汽缸体和冷却剂阀的第二回流管路；从第一回流管路分支并且流体联接于冷却剂阀的旁通管路；以及流体联接于汽缸盖、汽缸体和冷却剂阀的起始供给管路，该起始供给管路包括构造成供给冷却剂的泵。该冷却剂阀构造成经由旋转选择多个工作位置中的一个控制冷却剂流通过冷却剂管路。

Description

汽缸盖和汽缸体的独立冷却

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年7月30日提交的德国专利申请号102012213341.0的优先权，为了所有目的其整个内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及独立地冷却内燃发动机中的汽缸盖和汽缸体。

背景技术

液体冷却的内燃发动机可以包括设置在发动机的汽缸盖和/或汽缸体中的至少一个冷却剂套。冷却剂可以供给至冷却剂套的进口，循环通过该汽缸盖和/或汽缸体，因而冷却发动机，并且经由冷却剂套的出口排出，在该点被加热的冷却剂可以供给热交换器，在热交换器中热量可以从冷却剂中抽出并且排放到周围环境或诸如乘客舱的其他位置。由于机械增压器和涡轮增压器的使用变得更加普遍并且由于发动机部件（例如，排气歧管）日益集成到汽缸盖和/或汽缸体中以实现紧凑封装，所以在内燃发动机中越来越实施液体冷却。一般而言，与设置在汽缸体中的汽缸相比，由于汽缸盖的质量较小、所具有的引导热排气的管路，并且比较长时间暴露在其燃烧室壁的高温，所以汽缸盖比汽缸体具有更多的热负载。因此，可以寻求汽缸盖和汽缸体有关的不同的冷却策略。例如，由于气门致动系统的运行可以通过避免其轴承中的混合摩擦在较低的温度下被最佳化，可以寻求与汽缸体相比更全面地冷却汽缸盖，虽然汽缸衬和活塞之间的摩擦损失可通过保持气缸体在相对高的温度下被最小化。

德国专利申请号DE10061546A1公开了一种用于经由液体冷却剂的内燃发动机的冷却系统。为了控制流过汽缸盖的冷却剂管路和流过汽缸体的冷却剂管路的冷却剂的量，在汽缸盖和汽缸体的下游设置专用的调温阀。在这里，汽缸盖的调温阀具有比汽缸体的调温阀更低的打开温度。在这里，具有不变的、专门部件运行温度的调温阀被选择成适合于所有的负荷状态，并且因此具有被配置用于高负荷的打开温度，该打开温度较低并且导致即便在部分负荷运行中也比较低的冷却剂温度。在部分负荷运行中的低冷却剂温度与该冷却剂和部件之间的较大温差有关。

本发明人已经认识到用这种方法的一些问题。用这种冷却系统，在低负荷和中等负荷下发生比较大量的热传输，这降低部分负荷运行期间的效率。而且，两个调温阀的利用增加成本、控制程序的复杂性、重量和封装空间。

发明内容

为了解决这些问题，提供一种提供基于要求的内燃发动机中的汽缸盖和汽缸体的独立的冷却系统。

在一个示例中，一种内燃发动机包括汽缸盖、联接于该汽缸盖的汽缸体、与汽缸盖和冷却剂阀流体联接并且包括构造成从冷却剂除去热量的热交换器的第一回流管路、与汽缸体和冷却剂阀流体联接的第二回流管路、从该第一回流管路分支并且与冷却剂阀流体联接的旁通管路、以及与汽缸盖、汽缸体和冷却剂阀流体联接的起始供给管路，该起始供给管路包括被构造成供给冷却剂的泵。该冷却剂阀被构造成经由旋转选择多个工作位置的其中之一来控制冷却剂流通过第一回流管路、第二回流管路、旁路管路以及起始供给管路。

以这种方式，根据要求可以便于汽缸盖和汽缸体的独立冷却，包括不希望从发动机抽出最大热量的情况。

附图说明

图1示出包括冷却剂回路的内燃发动机的方块图。

图2A示出设置在图1的冷却剂回路中的冷却剂阀的示例。

图2B示出图2A的冷却剂阀设置在其中的壳体的示例。

图3示意地示出图2A的冷却剂阀的多个工作位置。

图4示出流程图，该流程图图示说明用于用图2A的冷却剂阀控制冷却剂流通过图1的冷却剂回路的方法。

具体实施方式

一些内燃发动机利用液体冷却以降低部件温度，例如汽缸盖和汽缸体的温度。由于汽缸盖和汽缸体具有不同的工作特性，并且在不同的温度下最佳地工作，可以选择针对汽缸盖和汽缸体的不同的冷却策略。在一些方法中，在汽缸盖和汽缸体的下游分别设置具有不同打开温度的调温阀。但是，在低负荷和中等负荷下可以发生比较大量的热传输，因此降低了部分负荷运行期间的效率。而且，包括多个调温阀将增加成本、控制程序的复杂性、重量和封装空间。

可以提供便于内燃发动机中汽缸盖和汽缸体的基于需求的独立冷却的各种系统。在一个示例中，一种内燃发动机包括汽缸盖、联接于该汽缸盖的汽缸体、与汽缸盖和冷却剂阀流体联接并且包括构造成从冷却剂除去热的热交换器的第一回流管路、与汽缸体和冷却剂阀流体联接的第二回流管路、从该第一回流管路分支并且与冷却剂阀流体联接的旁通管路、以及与汽缸盖、汽缸体和冷却剂阀流体联接的起始供给管路，该起始供给管路包括构造成供给冷却剂的泵。该冷却剂阀构造成经由旋转选择多个工作位置其中之一控制冷却剂流通过第一回流管路、第二回流管路、旁路管路以及起始供给管路。

图1示出包括冷却剂回路的内燃发动机的方块图。图2A示出设置在图1的该冷却剂回路中的冷却剂阀的示例。图2B示出图2A的冷却剂阀设置在其中的壳体的示例。图3示意地示出图2A的冷却剂阀的多个工作位置。图4示出流程图，该流程图图示说明用于通过图2A的冷却剂阀控制通过图1的冷却剂回路的冷却剂流的方法。图1的发动机还包括构造成执行图4中所示方法的控制器。

图1示出流体联接于内燃发动机102的冷却剂回路100的示意图。内燃发动机102可以是柴油发动机、火花点火的汽油发动机、或混合动力的内燃发动机，例如，并且可以包括在汽车的推进系统中。发动机102可以包括多个汽缸（例如四个）并且可以通过包括控制器104的控制系统并且通过来自车辆操作者的输入运行。在图1中控制器104被示出为微型计算机，包括：微处理单元（CPU）104A、输入/输出端口（I/O）104B、在这个具体的示例中示出为只读存储器（ROM）芯片104C的用于可执行的程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）104D、保活存储器104E和数据总线。控制器104可以接收来自联接于发动机102的传感器的各种信号，包括但不限于引入的质量空气流的指示、通过汽缸盖温度传感器105A和汽缸体温度传感器105B分别提供的在下面更多详细地描述的汽缸盖和汽缸体的温度、发动机冷却剂温度、来自联接于曲轴（未示出）的霍尔效应传感器（或其他类型）的表面点火感测、节气门位置、以及绝对歧管温度。控制器104还可以向冷却剂回路100和发动机102的各种部件——例如在下面另外详细描述的步进电机提供信号和命令。

发动机102中的汽缸（未示出）的每个可以包括设置在其中的活塞（未示出）。该活塞可以联接于曲轴（未示出）使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。该曲轴可以经过中间传动系统（未示出）联接于车辆的至少一个驱动轮。而且，汽缸可以经由进气通道（未示出）接收来自进气歧管（未示出）的进气，并且可以经由排气通道（未示出）排出燃烧气体。该进气和排气歧管可以经由相应的进气门和排气门（未示出）选择性地与每个汽缸连通。在一些实施例中，汽缸可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。

燃料喷射器（未示出）直接联接于每个汽缸，用于将燃料直接喷射到其中。该喷射与从控制器104接收的信号的脉冲宽度成正比。以这种方式，燃料喷射器提供通常所说的燃料直接喷射到汽缸中。例如，燃料喷射器可以安装在汽缸的侧面或汽缸的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵、和燃料轨的燃料系统（未示出）提供给燃料喷射器。在一些实施例中，汽缸可以可选地或附加地包括设置在进气歧管中的燃料喷射器，以提供通常所说的进气到燃料喷射到每个汽缸上游的进气口中。

如图所示，发动机102包括汽缸盖106，其联接于设置在其下方的汽缸体108，汽缸盖和汽缸体一起可以形成多个汽缸（未示出）。汽缸盖106可以通过各种合适的方法（例如，螺栓联接）联接于汽缸体108，或者在其他实施例中，汽缸盖和汽缸体可以作为单一的单元一体地形成。在所示的实施例中，汽缸盖106和汽缸体108分别包括汽缸盖冷却剂套107和汽缸体冷却剂套109，每个冷却剂套分别一体地结合在其中，两个冷却剂套构造成从发动机102的附近区域（例如，汽缸）除去热，并且将抽出的热传输给流过其中的冷却剂。在这里，冷却剂套107和109包括对应于发动机102的汽缸的数目的相互流体连通的多个部分（例如4个）。在其他实施例中，冷却剂套107和109每个可以是设置成围绕发动机102中的汽缸的整体的连续的冷却剂套。还有，可以提供延伸通过汽缸盖106和汽缸体108两者的冷却剂套，并且可以包括流体连通的单独的部分，或可以是单个的、整体的、连续的冷却剂套。

汽缸盖106包括第一供给开口110，第一供给管路112与其流体联接并且构造成向汽缸盖和汽缸盖冷却剂套107供给冷却剂。同样，汽缸体108包括第二供给开口114，第二供给管路116与其流体联接并且构造成向汽缸体和汽缸体冷却剂套109供给冷却剂。第一和第二供给管路112和116可以接收来自上游泵118的冷却剂。泵118可以是在冷却剂回路100中能够提供适当的冷却剂压力的任何合适的泵，并且可以从构造成储存冷却剂的合适的容器（未示出）提供冷却剂。冷却剂例如可以是水、一种或更多种合适的化学冷却剂、或其混合物（例如，具有添加剂的水-乙二醇混合物）。

已经流过汽缸盖106和汽缸盖冷却剂套107的冷却剂在第一排放口120离开汽缸盖，并且通过第一回流管路122排出。同样，冷却剂在第二排放口124离开汽缸体108并且通过第二回流管路126排出。第一回流管路122、第二回流管路126和从该第一回流管路122分支的旁通管路128结合并且流体联接于在下面更详细描述的冷却剂阀130。冷却剂阀130用合适的致动器131控制，该致动器131又由控制器104控制，该致动器也在下面更详细描述。

设置在冷却剂阀130上游和旁通管路128下游的热交换器132构造成从由汽缸盖106排放的冷却剂中抽出热。热交换器132可以是各种合适的类型，包括但不限于液体-空气热交换器，或液体-液体热交换器，并且可以将热抽出到周围大气或发动机102的其他区域。热交换器132可以是例如散热器。在热交换器132是液体-空气热交换器的实施例中，可以提供风扇马达134，风扇马达134以转动风扇叶片（未示出）的方式设置。以这种方式，足够大的空气质量流提供给热交换器132，以在所有的发动机运行状态帮助热传输。风扇马达134可以是，例如，电驱动的，并且在不同负荷和旋转速度的情况下由控制器104以连续可变的方式控制。在旁通管路128的下游的包括热交换器132并且将热交换器流体联接于冷却剂阀130第一回流管路122的这部分可以叫做散热（radiation）管路135。

在冷却剂阀130的下游和泵118以及第一和第二回流管路112和116的上游设置加热装置136，其经由于从汽缸盖106和汽缸体108排出的加热的冷却剂（例如，冷却剂运行的加热器）工作。例如，加热装置136可以是构造成向乘客舱提供热的车内加热器，并且可以包括风扇（未示出）。加热装置136经由起始供给管路138流体联接于泵118，从而完成冷却剂回路100。但是，其他的设置是可能的，其中加热装置136设置在其他位置，例如在第一回流管路122中热交换器132的上游。

虽然第一和第二供给管路112和116、第一和第二回流管路122和126、以及旁通管路128被示出为与冷却剂回路100的各种部件流体连通的不连续的物理管路，但是应当明白，这些管路的一个或更多可以结合在汽缸盖106、汽缸体108、或其他部件（例如，发动机102的其他位置）中。

上面介绍的冷却剂阀130包括多个工作位置，其控制冷却剂流通过起始供给管路138、第一和第二供给管路112和116、第一和第二回流管路122和126、以及旁通管路128。冷却剂阀130在这些管路中实现不同的联接，因而方便独立地冷却汽缸盖106和汽缸体108。在所示的实施例中，第一回流管路122（例如，散热管路135）、第二回流管路126、以及旁通管路128用作冷却剂阀130的三个进口管路，而起始供给管路138用作单个出口管路。

冷却剂回路100和发动机102可以包括未示出的其他部件。例如，冷却剂回路100可以包括构造成减轻冷却剂回路中的高压并且因此防止冷却剂回路降级并且确保其高效运行的放气管。在一个实施例中，放气管可以从散热管道135分支并且流体联接于构造成从流过它的冷却剂抽出气体的装置，该气体可以抽出到周围大气中或其他合适的位置。该放气管路可以在抽气装置的下游延伸，从而流体联接于例如汽缸盖106和/或热交换器132。

现在转向图2A，冷却剂阀130的示范性实施例被示出。在这个示例中，冷却剂阀130是具有圆柱形主体（例如，控制鼓）202的旋转阀，该圆柱形主体202包括在围绕该冷却剂阀的纵轴线204对齐的圆柱形区域内设置的多个口。例如，冷却剂阀130包括设置在第一圆柱形区208的三个口206。在这个示例中，冷却剂阀130包括七个圆柱形区，每个限定该冷却剂阀的工作位置并且控制图1的冷却剂回路100中的各种管路中的冷却剂流。未画影线的口（例如，口207）表示敞开的空心区域，当将一个管路联接于另一个时，冷却剂可以流过该空心区域，而画影线的口（例如209）表示冷却剂阀130的实心区域，该实心区域可以与该冷却剂阀的周围表面连续并且阻止冷却剂流动。口206选择性地阻止或允许冷却剂流动。冷却剂阀130可以通过各种合适方法形成，例如，诸如注塑或机加工，并且可以由在下面更详细地描述的马达210物理地致动。

纵轴线204还表示冷却剂阀130可以绕其旋转的轴线，并且因而在其各种工作位置（例如圆柱形区）中选择并且控制在该冷却剂回路100中的各种管路中的冷却剂流。冷却剂阀130的旋转选择工作位置可以由下面更详细地描述的马达210控制。图2B示出冷却剂阀130设置在其中并且在筒或壳体250中可旋转的示例性装置，在这个示例中三个外部口或连接开口252设置在其外表面上。筒250和外部开口252两者在几何上轮廓相符，以匹配冷却剂阀130的几何形状，以便当每个工作位置（例如，圆柱形区）与外部口对齐时（例如横向地）确保精确旋转、工作位置选择、冷却剂流动以及管路联接。在这个实施例中，外部口252对于图1所示的每个联接分别联接于三个管路——第二回流管路126、旁通管路128和散热管路135，并且可以用合适的方式流体地密封这种口。外部口252和第二回流管路126、旁通管路128和散热管路135，例如，可以与冷却剂阀130的（横向）表面邻接。因此，冷却剂阀130的旋转，与由口206提供的冷却剂的选择的输送和堵塞一起，便于冷却剂回路100的各种管路中的冷却剂控制。冷却剂阀130的工作位置和其对通过这些管路的冷却剂流的影响在下面参考图3更详细地描述。

应当明白，图2A和2B中所示的冷却剂阀130和筒250的实施例是示例性的，并且不是想要以任何方式限制。在提供合适的形状的筒以便于上面所述的冷却剂控制的情况下，其他装置是可能的，其中冷却剂阀可以设置具有圆盘形形状。在这种情况下，第二回流管路126、旁通管路128和散热管路135可以与该圆盘（例如，相对于该圆盘的旋转轴线横向地取向的）侧面（face side）相邻。而且，根据希望的冷却剂控制和部件特性，冷却剂阀130可以具有任何数目的工作位置和每个工作位置（例如，圆柱形区）的任何数目的口。同样，在其他实施例中，筒250可以具有总共四个外部口252，包括分别将冷却剂流联接到图1的第一供给管路112和第二供给管路116的两个外部口

现在转向图3，绘图300示意地示出随冷却剂阀130的每个工作位置和该冷却剂阀产生的在这些管路中的联接的变化，通过散热管路135、旁通管路128和第二回流管路126的冷却剂的流动或堵塞。图1中的致动器131可以转动该冷却剂阀通过其工作位置，每个工作位置具有在下面更详细地描述的指定驻留时间。在这个示例中，冷却剂阀130的每个工作位置对应于该冷却剂阀绕纵轴线204的角度取向，其中θ₄（例如，0°）被限定为对应于第四工作位置的角度。该多个工作位置在本文中如图3所示从左向右详细地描述。

在对应于角度θ₄的第四工作位置，散热管路135、旁通管路128和第二回流管路126通过选择冷却剂阀130的合适的圆柱形区——例如，图2A的第一圆柱形区208，而被堵塞。换句话说，驻留在这些管路中的冷却剂不流动通过冷却剂阀130和该冷却剂阀的下游。因此，散热管路135、旁通管路128和第二回流管路126与起始供给管路138以及第一和第二供给管路112和116分开。由于冷却剂不循环通过汽缸盖106和汽缸体108而是在冷却剂套107和109中保持基本静止，所以第四工作位置便于停用图1的发动机102的冷却。在发动机102的起动和预热期间可以选择第四工作位置，并且具体说在冷启动之后，当汽缸盖106和汽缸体108的预热加速时。发动机102中的机油的加热被进一步加快，从而减小摩擦损失和燃料消耗。

在对应于角度θ₅的第五工作位置，旁通管路128联接于起始供给管路138，而散热管路135和第二回流管路126保持与该供给管路的堵塞。像第四工作位置一样，第五工作位置可以适合于快速加热发动机102。但是，冷却剂能够循环通过汽缸盖106并且旁路热交换器132，因此加热的冷却剂可以提供给加热装置136，以便加热乘客舱。汽缸体108的温度可以目标方式被同时升高。例如，在发动机102起动时可以选择第五工作位置。

在对应于角度θ₁的第一工作位置，第二回流管路126联接于起始供给管路138，而旁通管路128也仍然联接于该供给管路，并且散热管路135仍然从该供给管路阻止。在这里，不通过热交换器132从冷却剂抽出热，并且冷却剂循环能够通过汽缸盖106和汽缸体108。正如第五工作位置的情况一样，加热的冷却剂可以由加热装置136利用，以向乘客舱提供热。例如，在发动机102起动时可以选择第一工作位置。

在对应于角度θ₃的第三工作位置，散热管路135、旁通管路128和第二回流管路126全都联接于起始供给管路138。在这里，通过热交换器132从冷却剂回路100的一部分冷却剂抽出热，同时经由旁通管路128使剩余一部分冷却剂旁路热交换器。当希望发动机102部分冷却时，并且在发动机运行期间（例如，中等负荷，可接受的汽缸盖、汽缸体或冷却剂温度等）可以选择该第三工作位置。

在对应于角度θ₆的第六工作位置，第二回流管路126从起始供给管路138阻止，而散热角度管路135和旁通管路128与该供给管路保持联接。当希望汽缸盖106部分冷却并且汽缸体108的温度升高时，可以选择第六工作位置。正如第三工作位置的情况一样，例如，当希望发动机102部分冷却时，并且另外在发动机运行状况期间，可以选择第六工作位置。

在对应于角度θ₂的第二工作位置，散热管路135仍然联接于起始供给管路138。但是旁通管路128从起始供给管路138阻止，并且第二回流管路126联接于该供给管路。由于流过汽缸盖的冷却剂整体地被引导通过散热管路135中的热交换器132，当希望汽缸盖106的冷却程度最大时，可以选择该第二工作位置。因此，例如，对于汽缸盖、汽缸体、或冷却剂温度的一个或更多已经超过可接受的限度的过温状态，可以选择第二工作位置。

在对应于角度θ₇的第七工作位置，散热管路135仍然联接于起始供给管路138，并且旁通管路128从该供给管路保持阻止。但是，第二回流管路126从起始供给管路138阻止。当希望流过汽缸盖106的冷却剂的最大冷却时，可以选择该第七工作位置。像第二工作位置一样，例如，对于发动机的过温状态可以选择第七工作位置。

在一些实施例中，冷却剂阀130可以以连续线性循环（例如，以图3从左到右的顺序）的方式上述工作位置上过渡。在这个示例中，除了一个例外（从第六过渡到第二工作位置）之外，散热管路135、旁通管路128和第二回流管路126其中之一对起始供给管路138的状态对于工作位置的每个变化而被改变。这个循环和其他潜在的循环对于发动机运行的典型循环可以优化冷却剂阀130的运行——例如，当发动机运行开始并且汽缸盖106和汽缸体108的温度变化（例如，升高）时，上面所述的循环可以以所述顺序线性地经过，从而最小化需要操作冷却剂阀的致动，因为对于典型的发动机运行循环，循环根据汽缸盖和汽缸体的典型的温度变化被选择。但是，其他的实施例也是可能的，其中对于给定的工作位置，这些管路的两个或更多的状态可以变化。而且，在其他实施例中，冷却剂阀130可以以非连续的顺序设置在任何给定工作位置中。作为非限制性的示例，对应于上面所述的七个工作位置的冷却剂阀130角度如下：0°（第四工作位置）。51.5°（第五工作位置）、103°（第一工作位置）、154.5°（第三工作位置）、206°（第六工作位置）、275.5°（第二工作位置）、309°（第七工作位置）。

上面介绍并且示于图2A中电机210，可以驱动冷却剂阀130、其控制鼓的旋转以及其工作位置的选择。具体说，电机210可以是步进电机，其通过对应于预定的步骤大小的至少一个步骤的预定角度，从一个工作位置到另一个工作位置运动冷却剂阀130。在对应于上面提供的示范性角度（例如，0°、51.5°、103°、154.5°、206°、257.5°、和309°）的七个工作位置的实施例中，预先定义的角度是51.5°。该步进马达便于在工作位置中过渡而基本不延迟，并且与连续可变的方式的调节相比，数字地调节冷却剂阀130的旋转取向。每个工作位置的驻留时间可以根据发动机运行参数预先确定或动态地确定。在一些实施例中，发动机102的运行参数、和/或流过发动机的冷却剂、和/或特性曲线图，可以储存在电机210中以便于基于需求的冷却剂控制。

以这种方式，促进适合于运行条件和发动机负荷的汽缸盖106和汽缸体108的独立冷却。而且，其他部件的温度控制是可能的，因为促进了在不同发动机运行点处改变温度控制策略——例如，发动机102的加快的预热是可能的，除了在部分负荷运行下汽缸体的局部冷却之外，这样对于不同的负荷点能够实现不同的冷却剂温度（例如，在一些情况下，在低负荷下冷却剂温度比在高负荷下高）。在冷却剂阀130的情况下，单个部件足以实施本文所描述的冷却剂控制，并且，例如，可以省去使用两个调温阀。因此，可以减少成本、空间和复杂性。

现在转向图4，图4示出流程图，该流程图图示说明用于通过致动图2A和2B的冷却剂阀130控制通过图1的冷却剂回路100和发动机102的冷却剂流的方法400。

在402，确定发动机102是否在起动状态。如果发动机102最近已经起动（是），在404冷却剂阀130设置在第四工作位置以加快发动机和部件的预热（例如，加热机油以减少摩擦损失）。

如果发动机102不在起动状态（否），在406确定是否希望不冷却汽缸盖106。如果冷却汽缸盖是不希望的（是），在408确定是否希望冷却汽缸体108。如果希望冷却汽缸体（是），在410冷却剂阀130设置在第一工作位置。如果汽缸体冷却是不希望的（否），在412将冷却剂阀130设置在第五工作位置。

如果在406确定汽缸盖冷却是希望的（否），在414确定是否希望汽缸盖106的中等水平的冷却。如果希望汽缸盖106的中等水平的冷却（是），在416确定是否希望冷却汽缸体108。如果希望冷却汽缸体108（是），在418冷却剂阀130设置在第三工作位置。如果不希望冷却汽缸体108（否），在420将冷却剂阀130设置在第六工作位置。

如果在414确定不希望汽缸盖106中等水平的冷却（否），在422确定是否希望对汽缸盖的高水平的冷却。如果希望汽缸盖106的高水平的冷却（是），在424确定是否希望冷却汽缸体108。如果希望冷却汽缸体108（是），在426将冷却剂阀130设置在第二工作位置。如果不希望冷却汽缸体108（否），在428冷却剂阀130设置在第七工作位置。

如果在422确定不希望汽缸盖106的高水平冷却，则方法400结束。相反，在选择任何一个上面所述的工作位置之后，方法400返回至406，因此，响应的、基于需求的冷却可以提供给发动机102。是否希望汽缸盖和汽缸体的冷却确定可以基于由上面所述的汽缸盖温度传感器105A和汽缸体温度传感器105B提供的信号。应当明白，方法400可以是自适应的这样冷却剂阀130可以设置在响应于包括发动机负荷和冷却剂温度的其他运行参数的工作位置。用作控制参数还可以利用上面参考图3描述的发动机状态，包括发动机起动、发动机运行和过温状态。

以这种方式，冷却剂阀130可以根据方法400运行，根据要求和他们相应的运行特性以不同的流率，独立地冷却汽缸盖106和汽缸体108。冷却剂阀130足以通过数字控制方便基于需求的独立地冷却这两个部件，而在其他方法中两个部件用来通过模拟控制分别控制汽缸盖和汽缸体的冷却。

应当指出，示范性的方法可以包括在内燃发动机启动时将冷却剂阀设置在第四工作位置，该内燃发动机包括汽缸盖和汽缸体；在设置在第四工作位置之后，将冷却剂阀设置在第一工作位置和第五工作位置其中之一；在设置在第一工作位置或第五工作位置其中之一之后，将冷却剂阀设置在第三工作位置和第六工作位置其中之一；并且在设置在第三工作位置和第六工作位置其中之一之后，将冷却剂阀设置在第二工作位置和第七工作位置其中之一；其中冷却剂阀通过角度取向的旋转选择被设置在每个工作位置；并且其中每个工作位置便于根据汽缸盖温度、汽缸体温度、和冷却剂温度的一个或更多，独立地冷却汽缸盖和汽缸体。

应当注意，包括在其中示范性控制和估测方法可以与各种发动机和/或车辆系统结构一起使用。本文中描述的具体方法可以表示任何数目处理对策的其中一个或更多，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下可以省略。同样，为了实现这里所述的目的、特征和优点，处理的次序不是必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。虽然没有明白地示出，但是本领域的技术人员将会认识到，一个或多个所示的动作或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作可以图示地表示编程在该发动机控制系统中的计算机可读的储存介质中的编码。

应当明白，本文所公开的结构和方法在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本发明的主题包括本文所公开的各种系统和结构、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或更多这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来主张。这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、等同或不同都被认为包含在本发明的主题内。

Claims (20)

1.一种液体冷却的内燃发动机，包括：

至少一个汽缸盖，该汽缸盖包括至少一个一体的冷却剂套，该至少一个一体的冷却剂套在进口侧具有第一供给开口并且在出口侧具有第一排放开口，该第一供给开口构造成接收冷却剂，该第一排放开口构造成排放冷却剂；

汽缸体，该汽缸体包括至少一个一体的冷却剂套，该至少一个一体的冷却剂套在该进口侧具有第二供给开口并且在该出口侧具有第二排放开口，该第二供给开口构造成接收冷却剂，该第二排放开口构造成排放冷却剂；

冷却剂阀；

包括热交换器的第一回流管路，该第一回流管路将该第一排放开口连接于该冷却剂阀；

第二回流管路，该第二回流管路将该第二排放开口连接于该冷却剂阀；

包括泵的供给管路，构造成向该第一供给开口、该第二供给开口、和该一体的冷却剂套输送冷却剂，该供给管路从该冷却剂阀分支；和

旁路管路，该旁通管路在该热交换器的上游从该第一回流管路分支，该旁通管路通向该冷却剂阀；

其中，该冷却剂阀具有控制鼓，该控制鼓在包括第一工作位置和第二工作位置的工作位置之间绕纵轴线是可旋转的；

其中，该第一工作位置将该第一回流管路与该供给管路分开，并且将该第二回流管路和该旁通管路联接于该供给管路；

其中该第二工作位置将该旁通管路与该供给管路分开，并且将该第一回流管路和该第二回流管路联接于该供给管路；并且

其中该控制鼓用步进电机驱动，该步进电机构造成对应于可预定的步大小的至少一步，在工作位置之间旋转该控制鼓预定角度。

2.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中该可旋转的控制鼓在第三工作位置将该旁通管路、该第一回流管路、和该第二回流管路联接于该供给管路。

3.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中的该可旋转的控制鼓在第四工作位置将该旁通管路、第一回流管路、和第二回流管路与该供给管路分开。

4.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中该可旋转的控制鼓在第五工作位置将该旁通管路连接于该供给管路，并且将该第一回流管路和该第二回流管路与该供给管路分开。

5.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中该可旋转的控制鼓在第六工作位置将该第二回流管路与该供给管路分开，并且将该第一回流管路和该旁通管路连接于该供给管路。

6.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中该可旋转的控制鼓在第七工作位置将该第一回流管路联接于该供给管路，并且将第二回流管路和该旁通管路与该供给管路分开。

7.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，还包括冷却剂运行的加热器。

8.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，其中该冷却剂阀包括该控制鼓可旋转地安装在其中的壳体，该壳体包括用于该第一回流管路、该第二回流管路、该旁通管路和该供给管路的连接开口。

9.根据权利要求1的液体冷却的内燃发动机，

其中在可预定的循环中通过步进电机调节并控制该控制鼓；并且

其中该可预定的循环包括该控制鼓的工作位置的顺序，该工作位置包括第一工作位置和第二工作位置，每个工作位置具有该控制鼓的对应的驻留时间。

10.根据权利要求9的液体冷却的内燃发动机，其中该循环被预先定义为汽缸盖温度、汽缸体温度、和冷却剂温度中的一个或更多的函数。

11.根据权利要求9的液体冷却的内燃发动机，其中该工作位置的顺序被线性地经过，因此该控制鼓的旋转被最小化，对于典型的发动机运行循环该工作位置的顺序基于该汽缸盖和该汽缸体的典型的温度变化。

12.一种内燃发动机,，包括：

汽缸盖；

联接于该汽缸盖的汽缸体；

流体联接于该汽缸盖和冷却剂阀的第一回流管路，该第一回流管路包括构造成从冷却剂除去热量的热交换器；

流体联接于该汽缸体和该冷却剂阀的第二回流管路；

从该第一回流管路分支的旁通管路，该旁通管路流体联接与该冷却剂阀；以及

流体联接于该汽缸盖、汽缸体和冷却剂阀的起始供给管路，该起始供给管路包括构造成供给冷却剂的泵；

该冷却剂阀构造成经由旋转选择多个工作位置的其中之一控制冷却剂流通过该第一回流管路、该第二回流管路、该旁路管路以及该起始供给管路。

13.根据权利要求12的内燃发动机，其中该冷却剂阀包括具有多个圆柱形区的圆柱形主体，每个圆柱形区限定多个工作位置的其中之一，该多个圆柱形区的每个包括至少一个端口，该端口构造成阻止或允许冷却剂流动。

14.根据权利要求13的内燃发动机，其中该圆柱形主体被定位在具有外表面的圆柱形筒中，该外表面包括至少一个连接开口，该连接开口流体联接于该第一回流管路、该第二回流管路、该旁通管路以及该起始供给管路的其中之一。

15.根据权利要求12的内燃发动机，其中该冷却剂阀具有圆盘形主体。

16.根据权利要求12的内燃发动机，还包括可操作地联接于该冷却剂阀的致动器，该致动器构造成驱动该多个工作位置之一的旋转选择。

17.根据权利要求16的内燃发动机，其中该致动器是步进电机。

18.根据权利要求12的内燃发动机，其中该多个工作位置包括：

第一工作位置，该第一工作位置将该第一回流管路与该起始供给管路分开，并且将该第二回流管路和该旁通管路连接于该供给管路；

第二工作位置，该第二工作位置将该旁通管路与该起始供给管路分开，并且将该第一回流管路和该第二回流管路连接于该供给管路；

第三工作位置，该第三工作位置将该旁通管路、该第一回流管路和第二回流管路连接于该起始供给管路；

第四工作位置，该第四工作位置将该旁通管路、该第一回流管路和第二回流管路与该起始供给管路分开；

第五工作位置，该第五工作位置将该旁通管路连接于该起始供给管路，并且将该第一回流管路和该第二回流管路与该起始供给管路分开；

第六工作位置，该第六工作位置将该第二回流管路与该起始供给管路分开，并且将该第一回流管路和该旁通管路连接于该起始供给管路；以及

第七工作位置，该第七工作位置将该第一回流管路连接于该起始供给管路，并且将该第二回流管路和该旁通管路与该起始供给管路分开。

19.根据权利要求18的内燃发动机，

其中在起动该内燃发动机时选择该第四工作位置；

其中如果希望冷却该汽缸体，在选择该第四工作位置之后选择该第一工作位置；

其中如果不希望冷却该汽缸体，在选择该第四工作位置之后选择该第五工作位置；

其中如果希望冷却该汽缸体，在选择该第一工作位置和该第五工作位置的其中之一之后选择该第三工作位置；

其中如果不希望冷却该汽缸体，在选择该第一工作位置和该第五工作位置的其中之一之后选择该第六工作位置；

其中如果希望冷却该汽缸体，在选择该第三工作位置和该第六工作位置其中之一之后选择该第二工作位置；

其中如果不希望冷却该汽缸体，在选择该第三工作位置和该第六工作位置其中之一之后选择该第七工作位置；并且

其中该多个工作位置顺序地经过，因此该冷却剂阀的旋转最少，对于典型的发动机运行循环，该顺序基于汽缸盖和汽缸体的典型的温度变化。

20.一种方法，包括：

根据发动机起动、发动机运行和过温状态，通过具有三个进口管路和单个排放管路的旋转阀，独立地调节到汽缸盖和汽缸体的冷却剂流，该阀具有至少七个不同的位置，该七个不同的位置在该进口和该出口管路中具有不同的联接。

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