CN104018927A - 用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统。提供了用于分开地向汽缸盖和汽缸体提供液体冷却的方法和系统。在一个示例中，方法包括基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个。该方法还包括将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，以及将冷却剂自汽缸体冷却剂套排出，并且排回至所述单个泵。

Description

用于具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的内燃发动机的方法和系统

相关申请的交叉引用 

本申请要求2013年3月1号提交的德国专利申请号102013203474.1的优先权，其全部内容被并入本文以供所有目的的参考。 

背景技术

发动机可以在汽缸盖和汽缸体中使用各种冷却剂套，以便提供冷却。然而，冷却系统可存在关于增加发动机效率和废热排放（waste heat rejection）、改善发动机暖机、维持峰值温度控制、提供车辆加热等的竞争性目标。 

发明内容

一种平衡这类目标的方法包括一种发动机方法，其包括：基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个，将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，以及将冷却剂自汽缸体冷却剂套排出，并且排回至单个泵。例如，发动机冷却系统可以包括被耦接至第一汽缸盖冷却剂套的进口和汽缸体冷却剂套的进口的单个泵。第一切断元件可以被设置在泵与汽缸体之间，而第二切断元件可以被设置在泵与汽缸盖之间。调节第一和第二切断元件的位置可以控制通过第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个的冷却剂的流速和/或流量百分比。例如，在发动机冷启动期间，可以开始发动机暖机阶段。在这个阶段期间，第一切断元件可以关闭，从而允许冷却剂仅流过汽缸盖的第一汽缸盖冷却剂套。该冷却剂然后流至车辆内部加热器，并且流回至泵。停止冷却剂到汽缸体的流动可以允许发动机更快地加热，由此改善发动机性能。进 一步，通过使冷却剂仅流过汽缸盖并且流入车辆内部加热器，车辆的内部可以更快地加热，由此增加车辆乘客的舒适度。 

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍思路选择，这些思路在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由所附权利要求限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上述或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。 

附图说明

图1是示出具有单个共用的冷却剂泵的内燃发动机的第一实施方式的示意图。 

图2A-2B是示出利用单个泵将冷却剂选择性地泵送通过汽缸盖和/或汽缸体的方法的流程图。 

具体实施方式

以下描述涉及具有至少一个液体冷却型汽缸盖和一个液体冷却型汽缸体的内燃发动机，其中： 

至少一个汽缸盖配备有至少一个集成的冷却剂套，第一冷却剂套在进口侧具有用于供给冷却剂的第一供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第一排出开口， 

汽缸体配备有至少一个集成的冷却剂套，冷却剂套与汽缸体相关联，在进口侧具有用于供给冷却剂的第二供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第二排出开口，以及， 

为了形成冷却剂回路，排出开口至少与供应开口是可连接的。 

本发明还涉及一种用于控制所述类型的内燃发动机的冷却装置的方法。在下文中参照图2A-2B进一步描述用于控制冷却装置的方法。 

例如，上述类型的内燃发动机被用作机动车辆的驱动机。在本发明的背景下，“内燃发动机”的表述包括柴油发动机、奥托循环发动机以及混合动力内燃发动机（hybrid internal combustion engines），即，能够利用混合燃烧过程运转的内燃发动机。 

内燃发动机的冷却装置基本上可以采取空气式冷却装置或液体式冷 却装置的形式。由于液体具有较高的热容量，与利用空气式冷却装置可能散发的热量相比，利用液体式冷却装置可能散发显著更多的热量。因此，依据现有技术的内燃发动机越来越多地配备液体式冷却装置，这是因为发动机的热负荷在不断地增加。其另一个原因是内燃发动机越来越多是机械增压的，并且基于获得尽可能紧凑包装的目的，越来越多数量的部件被集成到汽缸盖或汽缸体内，因此发动机——即，内燃发动机——的热负荷在不断增加。排气歧管被越来越多地集成到汽缸盖中，以便被合并到汽缸盖中提供的冷却装置内，并且以便歧管无需由昂贵的高热负荷材料制成。 

液体式冷却装置的形成需要汽缸盖配备至少一个冷却剂套，也就是说，需要提供引导冷却剂经过汽缸盖的冷却剂管道。在进口侧通过供应开口向至少一个冷却剂套供给冷却剂，该冷却剂在流过汽缸盖后，在出口侧通过排出开口流出冷却剂套。无需先将热引导至汽缸盖表面以进行散热，空气式冷却装置中的情况正是如此，而是将热释放给已经在汽缸盖内部的冷却剂。在此，通过布置在冷却剂回路中的泵输送冷却剂，以便于所述冷却剂循环。因此，通过排出开口将释放给冷却剂的热从汽缸盖的内部排出，并且例如通过热交换器和/或以一些其他方式在汽缸盖外面再次从冷却剂中提取热。 

如同汽缸盖，汽缸体也可以配备一个或多个冷却剂套。汽缸盖是较高热负荷部件，因为与汽缸体相比，汽缸盖配置有排气引导线路，并且集成在汽缸盖中的燃烧室壁比提供在汽缸体中的汽缸筒更长久地暴露于高温排气中。此外，汽缸盖具有比汽缸体更轻的部件质量。 

作为冷却剂，一般使用提供有添加剂的水-二醇混合物。相对于其他冷却剂，水具有无毒、易获取和便宜的优点，并且此外还具有非常高的热容量，基于这个原因，水适于提取和散发极大的热量，这基本上被认为是有利的。 

本发明涉及的内燃发动机是液体冷却型，并且具有至少一个液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体。 

为了形成冷却剂回路，排出冷却剂的出口侧的排出开口至少与用于向冷却剂套供给冷却剂的进口侧供应开口是可连接的，为此目的，可以 提供一个线路或多个线路。所述线路无需是物理意义上的线路，而也可以部分地被集成到汽缸盖、汽缸体或一些其他部件内。这种线路的示例是热交换器被布置在其中以便从冷却剂中提取热的再循环线路。在此背景下，“至少是可连接的”意味着排出开口经由线路系统被永久地连接至供应开口，或可通过阀和/或切断元件的使用以目标方式相互连接。 

液体式冷却装置的宗旨和目的并不是在所有情况下从内燃发动机提取最大可能限度的热量。实际上，目的是根据要求控制液体式冷却装置，其除全负荷之外也允许内燃发动机的如下工作模式：其中从内燃发动机提取较少的热或尽可能少的热是更有利的。 

为了减少摩擦损失并因此减少内燃发动机的燃料消耗，发动机机油的快速加热，特别是在冷启动之后，可以是适宜的。在内燃发动机的暖机阶段期间快速加热发动机机油确保机油粘性相应地快速降低，因此确保摩擦和摩擦损失减少——特别是供应以机油的轴承，例如曲轴的轴承。 

根据现有技术已知多种可通过快速加热发动机机油减少摩擦损失的思路。例如，可以通过外部加热设备主动加热机油。然而，加热设备会消耗额外的燃料，这阻碍了燃料消耗减少。在其他的思路中，在运转期间受热的发动机机油被存储在绝热的容器中，并且在重启动的情况下被使用。然而，在运转期间受热的机油无法在高温下存储无限长的时间。在进一步的思路中，在暖机阶段，冷却剂运转的机油冷却器，与其本身目的相反，被用于加热机油，虽然这进而假设快速加热冷却剂。 

通过快速加热内燃发动机本身基本上也可以有助于快速加热发动机机油，以便减少摩擦损失，通过在暖机阶段从内燃发动机尽可能少地提取热进而有助于，即驱使，内燃发动机的快速加热。 

在这方面，在冷启动之后内燃发动机的暖机阶段是尽可能少的热例如无热将从内燃发动机中被提取的运转模式的示例。 

通过依赖温度的自控阀的使用，可以实现液体式冷却装置的控制，其中在冷启动之后的热提取减少，以便快速加热内燃发动机，依赖温度的自控阀在现有技术中通常也被称为恒温阀。所述类型的恒温阀具有受到冷却剂冲击的温度反应元件，其中通过该阀引导的线路，根据该元件处的冷却剂温度，被封堵或打开到较大或较小程度。以此方式，例如， 冷却剂可以经由绕过被布置在再循环线路中的热交换器的旁通线路自冷却回路的出口侧再循环至进口侧。 

根据现有技术还已知，所谓的无流动策略——其中通过汽缸盖和/或通过汽缸体的冷却剂通量被完全停止，以便从内燃发动机中提取尽可能少的热。 

在既具有液体冷却汽缸盖又具有液体冷却汽缸体的内燃发动机中，如同本发明主题的内燃发动机，通过汽缸盖以及通过汽缸体的冷却剂通量可被相互独立地控制将会是有利的，特别是因为这两种部件被不同程度地热负荷，并表现出不同的暖机行为。 

基本上寻找这样的液体式冷却装置的控制：不仅可以在冷启动之后分别减少和停止循环冷却剂流速或冷却剂通量，而且总体上可以操纵内燃发动机的热管理。 

基于舒适的原因，特别是在冷启动之后，经由加热回路线路向冷却剂运转的车辆内部加热器供给已经在汽缸盖和/或汽缸体中预热的冷却剂是有利的或是期望的。在此，具体地在以下两方面之间存在目的冲突，一方面，冷却剂在汽缸盖或汽缸体中预热以便向加热器提供预热的冷却剂，另一方面，停止或减少通过汽缸盖或汽缸体的冷却剂通量以便在暖机阶段期间从内燃发动机中提取尽可能少的热。 

根据现有技术，具有两个相互分开并且因此独立的冷却回路的冷却思路是已知的。在此，形成所谓的主冷却剂回路和所谓的次冷却剂回路，主冷却剂回路引导相对大的冷却剂流速通过被集成在汽缸体中的至少一个冷却剂套，次冷却剂回路引导相对小的冷却剂流速通过被集成在汽缸盖中的至少一个冷却剂套。冷却剂运转的车辆内部加热器被包括在次回路中，也就是说经由加热回路线路被供给已经在汽缸盖中被预热的冷却剂。因此，可以在内燃发动机的暖机阶段期间停止通过汽缸体的冷却剂通量，同时继续向加热器供给冷却剂。鉴于如常规应用主回路中的冷却剂流被通过机械驱动水泵输送，电力运转的泵被提供在次回路中。所述的额外泵显著地增加了液体式冷却装置的成本和空间要求。此外，仅能够向车辆内部加热器供给相对低的冷却剂流速。如果需要相对高的冷却剂流速，则不能提供这些。 

针对此背景，本发明的一个目标是提出根据权利要求1的前序部分的内燃发动机，其冷却装置关于成本、空间要求并且特别关于结合冷却剂运转的车辆内部加热器的舒适要求方面得到优化。 

本发明的进一步的次目标是明确提出用于控制所述类型的内燃发动机的冷却装置的方法。 

第一目标通过具有至少一个液体冷却型汽缸盖和一个液体冷却型汽缸体的内燃发动机实现，其中 

至少一个汽缸盖配备有至少一个集成的冷却剂套，所述第一冷却剂套在进口侧具有用于供给冷却剂的第一供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第一排出开口， 

汽缸体配备有至少一个集成的冷却剂套，所述冷却剂套与汽缸体相关联，在进口侧具有用于供给冷却剂的第二供应开口，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第二排出开口，以及， 

为了形成冷却剂回路，排出开口至少与供应开口是可连接的，并且其中 

第二排出开口至少可与第二供应开口经由热交换器被布置在其中的再循环线路连接，以及 

第二排出开口至少可与第二供应开口经由绕过被布置在再循环线路中的热交换器的旁通线路连接， 

第一排出开口至少可与第一供应开口经由冷却剂运转的车辆内部加热器被布置在其中的加热回路线路连接， 

用于将冷却剂输送至两个供应开口的共用泵被提供在供应开口的上游，其中泵包括外壳，并且切断元件被提供在泵与第二供应开口之间，以及 

加热回路线路通入旁通线路。 

根据本发明的内燃发动机具有液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体，其中集成在汽缸盖中的至少一个冷却剂套与集成在汽缸体中的至少一个冷却剂套相互分开。 

根据本发明，集成在汽缸盖中的第一冷却剂套的第一排出开口至少可与第一供应开口经由加热回路线路连接，使得冷却剂运转的加热器可 在所有运转状态下被供给已经在汽缸盖中预热的冷却剂。因此，确保向加热器最小量供给预热冷却剂。 

当需要时，可经由加热回路线路向冷却剂运转的加热器供给已经在汽缸盖中预热的冷却剂，同时通过关闭在第二供应开口上游（即，与汽缸体相关联的供应开口上游）提供的切断元件，停止经过至少一个与汽缸体相关联的冷却剂套的冷却剂通量。因此，在内燃发动机的暖机阶段期间可以停止通过汽缸体的冷却剂通量，以便从内燃发动机提取尽可能少的热，同时继续向加热器供给冷却剂。 

由于通过被布置在两个供应开口上游的共用泵向两个供应开口（即，与汽缸盖相关联的冷却剂套以及与汽缸体相关联的冷却剂套）供给冷却剂，当通过关闭切断元件停用第二供应开口时可以向冷却剂运转的加热器供应所有的冷却剂。也就是说，根据本发明，不存在相对低冷却剂流速的限制，诸如关于次回路思路所了解的。此外，例如，省去了提供额外的电力运转泵的需要。与所述类型的额外泵相关的缺点（具体是增加的成本和增加的空间要求）连同该泵一起被消除。 

通过如下事实，产生进一步的优点：汽缸盖比汽缸体更高热负荷，使得汽缸盖在冷启动之后更快地升温，并且因此被引导通过汽缸的冷却剂流比被引导通过汽缸体的冷却剂流更快地到达更高的温度。关于乘客厢在冷启动之后的快速加热，这是舒适方面的显著优点。 

通过根据本发明的内燃发动机，实现本发明基于的第一目标，也就是说提供这样的内燃发动机：其冷却装置在成本、空间要求以及特别是关于与冷却剂运转的车辆内部加热器结合的舒适要求方面被优化。 

被引导通过汽缸体的冷却剂能够在离开第二排出开口之后被再循环至进口侧——任选地经由再循环线路或经由旁通线路，其中，如需，能够从被布置在再循环线路中的热交换器中的冷却剂提取热。可以通过被提供在第二排出开口下游的恒温阀控制所述冷却剂流。 

泵确保冷却剂在冷却剂回路中循环，并且能够通过对流散热。这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中泵是可变控制的，因此能够通过输送压力影响冷却剂通量。 

根据本发明，被引导通过加热器或通过加热回路线路的冷却剂经由 旁通线路被再循环至进口侧，其中绕过被布置在再循环线路中的热交换器。这种方法对应于向加热器供应尽可能高的温度的冷却剂的目标，并且对应于驱使冷却剂升温以便加速内燃发动机的加热的目标。从热交换器中的冷却剂提取热将会阻碍所述目标。 

根据子权利要求的进一步有利的实施方式将会在下文中被更详细地描述。在此，将会特别明确如何调节以及引导冷却剂流，或开启和切断哪些回路线路，以及这会有利地导致什么效果和作用。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中集成在汽缸盖中的第一冷却剂套和与汽缸体相关联的冷却剂套相互分开。需要上述特征的实现，以便能够经由加热回路线路向冷却剂运转的加热器供给已经在汽缸盖中预热的冷却剂，并且同时，能够通过关闭切断元件来停止通过与汽缸体相关联的冷却剂套的冷却剂通量。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的，其中排气再循环系统的冷却剂运转的冷却设备被提供在车辆内部加热器上游的加热回路线路中。 

以此方式，能够从用于再循环的热排气提取热，并且能够向已经在汽缸盖中预热的冷却剂供应额外的热。以此方式能够增加加热功率。如适当，这使加热器所需的冷却剂流速降低。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中被提供在出口侧、用于排出冷却剂的第二排出开口被布置在汽缸体中。 

液体冷却型汽缸盖和液体冷却型汽缸体的冷却剂回路或相关联的冷却剂套相互分开。在至少一个汽缸盖与汽缸体之间不发生冷却剂交换。 

然而，这样的内燃发动机的实施方式也可以是有利的：其中至少一个汽缸盖配备有至少两个集成的并且相互分开的冷却剂套，其中为了向第二冷却剂套供给冷却剂，第二冷却剂套被连接至与汽缸体相关联的冷却剂套，并且被提供在出口侧、用于排出冷却剂的第二排出开口被布置在汽缸盖中。 

在组装的过程中，汽缸盖和汽缸体在其组装端侧相互连接，由此形成内燃发动机的汽缸（即燃烧室）。 

在本示例中，经由汽缸体向被集成在汽缸盖中的冷却剂套（所述冷却剂套被称为第二冷却剂套）供给冷却剂，并且为了这个目的，第二冷 却剂套被连接至与汽缸体相关联的冷却剂套。在此，第二冷却剂套被有利地布置为邻近汽缸盖中的组装端侧，以便简化冷却剂经由汽缸体的供给。 

因此，汽缸盖被已经在汽缸体中预热的冷却剂流部分地穿越，并且已经在汽缸盖中受热的冷却剂不经由加热回路线路供应给加热器和用于使乘客厢升温，而是经由旁通线路或再循环线路被再循环至进口侧。 

在本示例中，在出口侧提供的第二排出开口用于将冷却剂排出与汽缸体相关联的冷却剂套，并且用于将冷却剂排出汽缸盖的第二冷却剂套。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中切断元件是阀。 

鉴于恒温阀具有特性开启温度，在本示例中将例如能够通过发动机控制器主动调节的切断元件用作可连续调节的阀，因此基本上可以实施所述切断元件的特性映射控制的致动（characteristic-map-controlled actuation），并且因此还可以实现适合于内燃发动机的目前负荷状态的冷却剂温度，例如在相对低负荷下比在高负荷下更高的冷却剂温度。 

对于不同负荷状态的不同冷却剂温度可以是有利的，因为部件中的热传递不仅由通量冷却剂流速确定，而且还显著地由部件与冷却剂之间的温差确定。因此，部分负荷运转时相对高的冷却剂温度等同于冷却剂与汽缸体或汽缸盖之间的小温差。结果是在低度以及中度负荷下热传递降低。这增加了部分负荷运转的效率。 

通过发动机控制器控制的切断元件，能够根据需要调节（即，控制）通过汽缸体的冷却剂流量和因此提取的热量。现代内燃发动机一般具有发动机控制器，因此利用所述控制器调节或控制切断元件是有利的。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中共用泵的外壳容纳切断元件。以此方式，降低了成本、重量和空间要求。减少了部件的数量，因此在根本上降低了冷却装置的采购成本和组装成本。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中第二切断元件被提供在泵与第一供应开口之间。 

通过所述第二切断元件，能够根据需要调节通过汽缸盖和加热器的冷却剂流，特别是当第一切断元件关闭时。同样，通过发动机控制器的控制和/或致动是有利的。 

在此，这样的内燃发动机的实施方式同样是有利的：其中共用泵的外壳容纳第二切断元件。原因是已经在上文中陈述的那些。 

这样的内燃发动机的实施方式是有利的：其中第二切断元件是阀。这允许连续可变地调节冷却剂通量。 

本发明基于的第二子目标——具体地，明确提出用于控制上述类型的内燃发动机的冷却装置的方法——通过在内燃发动机的暖机阶段中关闭切断元件的方法实现。根据本发明，为了加速内燃发动机的加热，在暖机阶段中实现（即，实施）关于汽缸体的无流动策略。完全停止通过汽缸体的冷却剂通量，具体地直至满足允许和/或需要打开切断元件的预定标准。 

汽缸体冷却剂套中的冷却剂不流动，而是保持静止。因此，加速冷却剂的升温和内燃发动机的加热。这种方法迫使发动机机油升温，因此降低内燃发动机的摩擦损失，并且显著地减少内燃发动机的燃料消耗。 

关于根据本发明的内燃发动机已经陈述的内容还适用于根据本发明的方法。 

这样的方法实施方式是有利的：其中自切断元件的关闭状态开始，当超过预定汽缸体温度时，所述切断元件被打开。 

这样的方法的实施方式也是有利的：其中自切断元件的关闭状态开始，当超过预定冷却剂温度时，所述切断元件被打开。 

在其中第二切断元件被提供在泵与第一供应开口之间的内燃发动机的情况下，这样的方法实施方式是有利的：其中通过所述第二切断元件控制通过第一冷却剂套和加热器的冷却剂通量。 

可以根据确定的汽缸盖温度、汽缸体温度和/或车辆内部温度，抑或根据确定的冷却剂温度进行第一切断元件和/或第二切断元件的调节。以此方式，汽缸盖以及汽缸体均可根据需要被温度控制或冷却，并且车辆内部可被加热。 

这样的方法变型是有利的：其中以数学方式确定汽缸体和/或汽缸盖的温度。 

例如，通过模拟进行温度的数学确定，为此应用现有技术已知的模型（例如用于确定在燃烧期间产生的反应热的动态热模型和动力学模 型）。将已经可获得的内燃发动机的（即已经基于其他目的所确定的）运转参数用作模拟的输入信号。 

模拟计算的特征在于，不需要为确定温度提供额外的部件，特别是传感器，这对于成本而言是有利的。然而，不利的是，以此方式确定的温度仅是估计值，这可能降低控制或调控的质量。 

这样的方法变型也是有利的：其中通过借助于传感器的测量来直接检测汽缸体和/或汽缸盖的温度。 

通过测量检测汽缸体和/或汽缸盖温度不产生任何困难。汽缸体和/或汽缸盖即使在内燃发动机已经暖机时仍表现出比较适中的温度，此外还为布置传感器提供多种选择（即不同位置），而内燃发动机的功能性未被不利地影响。 

为了估计汽缸盖温度，还可以考虑不同的部件温度，特别是汽缸体温度，反之亦然，所述部件温度例如通过借助于传感器的测量来检测，或通过模拟计算以数学方式确定。 

在液体冷却型内燃发动机（诸如当前内燃发动机）中，还可以利用冷却剂温度确定（即，估计）汽缸体温度和/或汽缸盖温度。逆反的方法同样是可想到的。 

有利地，切断元件可以连续可变的方式调节，因此能够根据需要调节通过汽缸盖和/或通过汽缸体的贯穿流通。 

然而，切断元件基本上也可以是切换型设计，从而被多级切换。 

在第一切断元件关闭的内燃发动机暖机阶段中，汽缸盖可以继续被冷却剂流过并且被冷却，并且冷却剂可以经由汽缸盖和加热回路线路被输送至冷却剂运转的加热器，使得在暖机阶段期间，加热器被供给已经在汽缸盖中被预热的冷却剂，并且加热乘客厢。 

图1示意地示出了液体冷却型内燃发动机1的第一实施方式。为了形成液体式冷却装置，内燃发动机1包括液体冷却型汽缸盖2和液体冷却型汽缸体3。 

液体冷却型汽缸盖2具有两个集成的、相互分开的冷却剂套2a、2b，其中第一集成冷却剂套2a在进口侧具有用于供给冷却剂的第一供应开口4a，并且在出口侧具有用于排出冷却剂的第一排出开口5a。因此，第一 集成冷却剂套2a（例如，第一汽缸盖冷却剂套）和第二集成冷却剂套2b（例如，第二汽缸盖冷却剂套）流体地（fluidly）分开，使得其各自的冷却剂流动之间没有流体相互作用。经由汽缸体3向第二集成冷却剂套2b供给冷却剂（通过箭头图示说明）。为了这个目的，汽缸盖2的第二冷却剂套2b被布置在面向汽缸体3的那侧上，并且被连接于集成在汽缸体3中的冷却剂套3a，后者冷却剂套在进口侧具有用于供给冷却剂的第二供应开口4b。为了排出冷却剂，第二排出开口5b被提供在出口侧，所述第二排出开口在本示例中被布置在汽缸盖2中。与汽缸体相关联的冷却剂套3a的冷却剂和集成在汽缸盖2中的第二冷却剂套2b的冷却剂从所述第二排出开口5b排出。冷却剂以此方式离开，第一冷却剂套2a的第一排出开口5a不同于汽缸体冷却剂套3a和第二冷却剂套2b的排出开口5b，并且可以与之相隔。 

在供应开口4a、4b的上游提供共用泵12，用于将冷却剂输送至两个供应开口4a、4b。共用泵12可以是单个冷却剂泵，使得其是冷却剂系统中唯一的冷却剂泵。例如，在加热回路线路6中不存在专属泵。 

为了形成冷却剂回路，出口侧的排出开口5a、5b可以以下文描述的方式连接至进口侧的供应开口4a、4b。 

第二排出开口5b可以经由热交换器7a被布置在其中的回流线路7和/或经由绕过热交换器7a的旁通线路8连接至泵12和供应开口4a、4b。在回路中旁通线路8从再循环线路7分出的位置处布置恒温阀11，其自动进行两个线路7、8之间冷却剂流的分配。另外，第二排出开口5b不连接至加热回路线路，并且来自第二排出开口5b的冷却剂流不可流至内部加热器6a。 

第一排出开口5a可以经由加热回路线路6连接至泵12和供应开口4a、4b，其中冷却剂运转的车辆内部加热器6a被布置在其中的加热回路线路6通入旁通线路8。在本示例中，在加热回路线路6中加热器6a上游，提供了排气再循环系统的冷却剂运转的冷却设备6b，通过该冷却剂运转的冷却设备，冷却剂在被供应至加热器6a之前被额外地加热。如上所述，在加热回路线路6中没有泵，并且冷却剂经过内部加热器6a的流动是通过共用泵12提供的。 

在泵12与第二供应开口4b之间提供切断元件9，在本示例中为阀9a，其在内燃发动机1的暖机阶段（例如，当发动机温度在阈值以下和/或在冷启动情况下）中是关闭的，以便通过无流动策略驱使内燃发动机1的加热。在这种情况下，通过汽缸体3的冷却剂通量被完全停止。 

在泵12与第一供应开口4a之间提供第二切断元件10，在本示例中类似地为阀10a，通过第二切断元件能够控制和调节通过汽缸盖2和加热器6a的冷却剂流。单个共用泵12、第一切断元件和任选地第二切断元件的组合允许选择性地控制冷却剂通过汽缸盖和汽缸体中每一个的流动。通过调节切断元件和泵速，总冷却剂流量的不同百分比可以被引导至第一汽缸盖冷却剂套2a和/或汽缸体冷却剂套3a。在一些实施方式中，泵12上游的第一部分冷却剂流量可以被引导至第一汽缸盖冷却剂套2a，而泵12上游的第二部分冷却剂流量可以被引导至汽缸体冷却剂套3a。阀的位置可以调节第一和第二部分。例如，完全关闭第一切断元件9可以导致第一部分与泵上游的总冷却剂流量基本上相同，而第二部分基本上为零。 

图2A-2B示出了利用单个泵将冷却剂选择性地泵送通过汽缸盖和/或汽缸体的方法200。如上所述，通过汽缸体和汽缸盖的冷却剂流动可以是分开的。具体地，汽缸盖可以包括第一汽缸盖冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套，第一和第二汽缸盖冷却剂套流体地分开（例如，在两个冷却剂套之间无冷却剂流动）。汽缸体包括一个汽缸体冷却剂套。在一些实施方式中，汽缸体冷却剂套被流体地（流体连通地，fluidly）连接至第二汽缸盖冷却剂套，使得冷却剂自汽缸体冷却剂套流出，并且流入第二汽缸盖冷却剂套。因此，通过汽缸体的冷却剂流还必须在离开发动机和返回至冷却剂回流线路（例如，旁通线路8或回流线路7）之前经过汽缸盖的一部分（例如，下部）。通过第一汽缸盖冷却剂套的冷却剂流离开汽缸盖，并且流至加热回路线路（例如，在图1中示出的加热回路线路6），该加热回路线路包括车辆内部加热器，其将流动冷却剂提供的热供应至车辆内部。如上所述，加热回路线路不包括额外的泵，因此通过第一汽缸盖冷却剂套和内部加热器的冷却剂流由设置在汽缸盖和汽缸体上游的单个（例如，共用的）泵（例如，在图1中示出的泵12）提供。以此方式， 泵12可以是冷却剂再循环系统中唯一的冷却剂泵。 

如上所述，离开发动机的两个不同的冷却剂流保持相互分开，直至加热回路线路与旁通线路重新汇合到一起。另外，可以通过设置在单个泵与汽缸体之间的第一切断元件和设置在单个泵与汽缸盖之间的第二切断元件选择性地控制冷却剂从泵到汽缸盖和汽缸体中的每一个的流动。在一些实施方式中，切断元件中的一个或多个可以被集成到单个泵的外壳内。发动机控制器可以调节单个泵的运转（例如，泵速），和调节第一和第二切断元件中的每一个的位置。例如，切断元件可以是可调节到完全打开与完全关闭之间多个位置的阀。控制器可以基于发动机工况诸如发动机负荷和发动机温度将阀调节到这些位置。在其他实施方式中，控制器只可以打开以及关闭阀。在其他实施方式中，控制器可以基于如下调节阀：通过汽缸盖（例如，第一汽缸盖冷却剂套和车辆内部加热器）和汽缸体（例如，汽缸体冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套）中的每一个的期望的冷却剂流速或冷却剂流量百分比。在下文中所描述的用于执行方法200的指令可以被存储在控制器的存储器上，使得控制器可以执行该方法。 

方法200在202处开始于估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括发动机转速和负荷、发动机温度、发动机冷却剂温度、汽缸体温度、汽缸盖温度、车厢（例如，内部）温度、阀或切断元件位置、发动机接通（key-on）事件等。在202处，该方法可以包括基于另外的发动机温度和/或燃烧参数估计或计算发动机温度。例如，汽缸体温度可以基于测得的冷却剂温度和燃烧参数。 

在204处，该方法包括确定发动机暖机阶段情况是否存在。发动机暖机阶段情况可以包括冷启动情况。在另一示例中，发动机暖机阶段情况可以包括发动机温度（例如，汽缸体或汽缸盖温度）在阈值温度以下。如果在204处不存在暖机阶段情况，该方法继续至205，不关闭第一切断元件。然后该方法继续至212，估计发动机和冷却剂温度，从而确定通过汽缸盖和汽缸体的预期冷却剂流量百分比，如下文中进一步描述。 

如果在204处存在发动机暖机阶段情况，该方法继续至206，以利用单个泵将冷却剂仅泵送通过发动机的汽缸盖。具体地，该方法在206处 包括利用单个泵（例如，在图1中示出的泵12）将冷却剂仅泵送通过第一汽缸盖冷却剂套。该方法在206处可以包括关闭被设置在单个泵与汽缸体之间的的第一切断元件。因此，通向汽缸体和汽缸体冷却剂套的冷却剂流动可以被阻止。因此，该方法在206处包括将冷却剂仅泵送通过第一汽缸盖冷却剂套，而不通过汽缸体冷却剂套或第二汽缸盖冷却剂套。 

该方法在208处包括调节被设置在单个泵与汽缸盖之间的第二切断元件，以便调节通过第一汽缸盖冷却剂套和车辆内部加热器的冷却剂流动。例如，该方法在208处可以包括调节第二切断元件的位置（或打开程度），以便实现冷却剂通过汽缸盖和内部加热器的目标流速。目标流速可以基于发动机负荷、冷却剂温度、和/或汽缸盖温度中的一种或多种。 

该方法继续至210，以便将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器（例如，在图1中示出的内部加热器6a）的加热回路线路。具体地，该方法在210处可以包括，经由汽缸盖中的第一排出开口（例如，在图1中示出的第一排出开口5a）自第一汽缸盖冷却剂套排出冷却剂，然后使冷却剂流过内部加热器，然后返回至旁通线路，然后流回至泵。在一些实施方式中，该方法在208处还可以包括使冷却剂流至加热回路线路中内部加热器上游的冷却设备，诸如EGR冷却设备。 

在212处，该方法包括确定汽缸体温度是否大于阈值汽缸体温度和/或冷却剂温度是否大于阈值冷却剂温度。阈值汽缸体温度和/或阈值冷却剂温度可以基于指示需要额外的发动机冷却的温度。在一些示例中，这些阈值可以基于发动机负荷情况，并且可以随发动机负荷变化而变化。例如在较低的发动机负荷下，这些阈值可以较高。然而，随着发动机负荷增加，可需要通过汽缸体的额外发动机冷却。如果在212处两种情况均不满足，该方法继续至214，维持发动机运转。维持发动机运转可以包括维持当前的泵速、第一切断元件位置以及第二切断元件位置。然后该方法可以返回和/或循环回到212，重新检测发动机和冷却剂温度。 

可选地，在212处，如果汽缸体温度中的一个或多个大于阈值汽缸体温度或冷却剂温度大于阈值冷却剂温度，则该方法继续至216，利用单个泵将冷却剂泵送通过第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套。因此，该方法在216处可以包括打开第一切断元件（在泵与汽缸体之间），以便 允许自泵流出，并且流入汽缸体冷却剂套。在一些实施方式中，汽缸盖包括被流体地耦接至汽缸体冷却剂套的第二汽缸盖冷却剂套。因此，该方法在216处可以包括将冷却剂泵送通过汽缸体冷却剂套，从汽缸体冷却剂套泵送至第二汽缸盖冷却剂套，并且泵送通过第二汽缸盖冷却剂套。冷却剂可以同时但分开地流过第一汽缸盖冷却剂套以及流至内部加热器。 

该方法在218处包括将冷却剂从第二汽缸盖冷却剂套排至散热器或散热器旁路中的一种或多种。具体地，冷却剂可以通过第二排出开口（例如，在图1中示出的第二排出开口5b）离开汽缸体冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套。冷却剂然后可以流至恒温阀，并且基于冷却剂温度可以被选择性地引导至绕过散热器的旁通线路和/或散热器。 

在一些实施方式中，在220处，该方法可以包括调节被设置在单个泵与汽缸盖之间的第二切断元件。因此，可以调节通过第一汽缸盖冷却剂套和车辆内部加热器的冷却剂流的流速或百分比。在一个示例中，调节第二切断元件可以包括完全关闭第二切断元件，从而利用单个泵将冷却剂仅泵送通过汽缸体冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套。关闭第二切断元件可以阻止（例如，停止）冷却剂流过第一汽缸盖冷却剂套以及流过车辆内部加热器。例如，如果车辆内部温度到达阈值上限，从而不需要内部加热，则控制器可以关闭第二切断元件。 

以此方式，方法可以包括基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个，将冷却剂从第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路，以及将冷却剂自汽缸体冷却剂套排出并且排回至单个泵。自汽缸体冷却剂套排出冷却剂包括将冷却剂选择性地引导至散热器和散热器旁路中的每一个。 

该方法还可以包括使冷却剂自汽缸体冷却剂套直接流至第二汽缸盖冷却剂套，第一汽缸盖冷却剂套与第二汽缸盖冷却剂套流体地分开，并且与汽缸体冷却剂套流体地分开。在一个示例中，利用单个泵选择性地泵送冷却剂包括，响应于冷启动情况或发动机温度低于第一阈值中的一种或多种，关闭被设置在单个泵与汽缸体之间的第一切断元件，以使冷 却剂仅流过第一汽缸盖冷却剂套。在另一示例中，利用单个泵选择性地泵送冷却剂包括，响应于汽缸体温度大于第二阈值或冷却剂温度大于第三阈值中的一种或多种，打开第一切断元件，以使冷却剂流过汽缸体冷却剂套。因此，通过平衡迅速增加冷启动情况下的发动机温度与加热车辆内部，来实现技术效果，同时还提供了随着发动机温度增加而充足的发动机冷却。 

注意，本文中包括的示例控制和估计方式能够用于各种发动机和/或车辆系统配置。在本文中所公开的控制方法和方式可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。在本文中所描述的具体方式可以代表任意数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示例的各种动作、操作、和/或功能可以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施方式的特征和优点不一定要求所述处理顺序，提供所述处理顺序是为了便于图释和说明。取决于所使用的具体策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作、和/或功能可以图形表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。 

应认识到，在本文中所公开的配置和方式本质上是示例性的，并且这些具体的实施方式不被认为具有限制意义，因为多种变型是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的并且非显而易见的组合和子组合。 

本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同形式。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的组合，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/或特性的其他组合和子组合可通过现有权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中新权利要求的提出而被要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。 

Claims (20)

1.发动机方法，其包括：

基于发动机温度利用单个泵将冷却剂选择性地泵送至第一汽缸盖冷却剂套和汽缸体冷却剂套中的每一个；

将冷却剂从所述第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路；以及

将冷却剂自所述汽缸体冷却剂套排出，并且排回至所述单个泵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将冷却剂自所述汽缸体冷却剂套排出包括将冷却剂选择性地引导至散热器和散热器旁路中的每一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包括使冷却剂自所述汽缸体冷却剂套直接流至第二汽缸盖冷却剂套，所述第一汽缸盖冷却剂套与所述第二汽缸盖冷却剂套流体地分开，并且与所述汽缸体冷却剂套流体地分开。

4.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述单个泵选择性地泵送冷却剂包括，响应于冷启动情况或发动机温度在第一阈值以下中的一种或多种，关闭设置在所述单个泵与汽缸体之间的第一切断元件，以使冷却剂仅流过所述第一汽缸盖冷却剂套。

5.根据权利要求4所述的方法，其中利用所述单个泵选择性地泵送冷却剂包括，仅利用所述单个泵泵送冷却剂，并且响应于汽缸体温度大于第二阈值或冷却剂温度大于第三阈值中的一种或多种，打开所述第一切断元件，以使冷却剂流过所述汽缸体冷却剂套。

6.发动机方法，其包括：

在发动机暖机阶段期间，利用单个泵将冷却剂仅泵送通过第一汽缸盖冷却剂套；

当汽缸体温度大于第一阈值时，利用所述单个泵将冷却剂泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套、汽缸体冷却剂套和第二汽缸盖冷却剂套，所述第二汽缸盖冷却剂套被流体地耦接至所述汽缸体冷却剂套；

将冷却剂从所述第一汽缸盖冷却剂套排至包括车辆内部加热器的加热回路线路；以及

将冷却剂从所述第二汽缸盖冷却剂套排至散热器或散热器旁路中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的方法，其中利用所述单个泵将冷却剂仅泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套包括，关闭设置在所述单个泵与汽缸体之间的切断元件，并且其中所述发动机暖机阶段包括发动机温度在第二阈值以下。

8.根据权利要求7所述的方法，其中利用所述单个泵将冷却剂泵送通过所述第一汽缸盖冷却剂套、所述汽缸体冷却剂套和所述第二汽缸盖冷却剂套包括，响应于汽缸体温度大于所述第一阈值或冷却剂温度大于第三阈值中的一种或多种，打开所述切断元件。

9.根据权利要求6所述的方法，其还包括调节设置在所述单个泵与汽缸盖之间的第二切断元件，以便调节通过所述第一汽缸盖冷却剂套和所述车辆内部加热器的冷却剂的流动。

10.根据权利要求9所述的方法，其还包括利用所述单个泵将冷却剂仅泵送通过所述汽缸体冷却剂套和所述第二汽缸盖冷却剂套，所述将冷却剂仅泵送通过所述汽缸体冷却剂套和所述第二汽缸盖冷却剂套包括关闭所述第二切断元件。

11.根据权利要求10所述的方法，其还包括基于冷却剂温度、汽缸盖温度、汽缸体温度、车辆内部温度或发动机负荷中的一种或多种，调节所述第一切断元件和所述第二切断元件。

12.内燃发动机，其包括：

至少一个液体冷却型汽缸盖和一个液体冷却型汽缸体，其中

所述至少一个汽缸盖配备有至少一个集成的第一冷却剂套，所述第一冷却剂套在进口侧具有用于供给冷却剂的第一供应开口，并且在出口侧具有用于排出所述冷却剂的第一排出开口，

所述汽缸体配备有至少一个集成的冷却剂套，所述冷却剂套与所述汽缸体相关联，在进口侧具有用于供给冷却剂的第二供应开口，并且在出口侧具有用于排出所述冷却剂的第二排出开口，以及，

为了形成冷却剂回路，所述排出开口至少与所述供应开口是可连接的，

其中

所述第二排出开口经由热交换器被布置在其中的再循环线路可连接至所述第二供应开口，

所述第二排出开口经由绕过被布置在所述再循环线路中的所述热交换器的旁通线路可连接至所述第二供应开口，

所述第一排出开口经由冷却剂运转的车辆内部加热器被布置在其中的加热回路线路可连接至所述第一供应开口，

用于将冷却剂输送至所述两个供应开口的共用泵被提供在所述供应开口的上游，其中所述泵包括外壳，并且切断元件被提供在所述泵与所述第二供应开口之间，以及

所述加热回路线路通入所述旁通线路。

13.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中集成在所述汽缸盖中的所述第一冷却剂套和与所述汽缸体相关联的所述冷却剂套相互分开。

14.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中排气再循环系统的冷却剂运转的冷却设备被提供在所述车辆内部加热器上游的所述加热回路线路中。

15.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中提供在所述出口侧、用于排出所述冷却剂的所述第二排出开口被布置在所述汽缸体中。

16.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中所述至少一个汽缸盖配备有至少两个集成的并且相互分开的冷却剂套，其中为了向第二冷却剂套供应冷却剂，所述第二冷却剂套被连接至与所述汽缸体相关联的所述冷却剂套。

17.根据权利要求16所述的内燃发动机，其中提供在所述出口侧、用于排出所述冷却剂的所述第二排出开口被布置在所述汽缸盖中。

18.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中所述切断元件是阀，并且其中所述共用泵的所述外壳容纳所述切断元件。

19.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中第二切断元件被提供在所述泵与所述第一供应开口之间。

20.根据权利要求19所述的内燃发动机，其中所述共用泵的所述外壳容纳所述第二切断元件，并且其中所述第二切断元件是阀。