CN110513221B - 冷却介质输送装置、冷却介质系统和内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机、尤其机动车内燃机的冷却介质输送装置，具有用于输送液态冷却介质的泵，该泵具有能够与箱连接的抽吸接头和配属于内燃机的、用于冷却介质的压力接头；具有用于驱动泵的可操控的电动机；具有配属于抽吸接头的截止阀；具有能够与所述箱连接的回流管路，该回流管路具有至少一个止回阀；并且具有加热装置。本发明设置，为了将冷却介质输送装置构造为输送模块，至少所述泵、所述电动机、所述截止阀、所述止回阀和所述加热装置布置在一个共同的模块壳体中。

Description

冷却介质输送装置、冷却介质系统和内燃机

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机、尤其机动车内燃机的冷却介质输送装置，所述冷却介质输送装置具有用于输送液态冷却介质的泵、用于驱动泵的可操控的电动机、配属于抽吸接头的截止阀、能够与所述箱连接的回流管路和加热装置，其中，所述泵具有能够与箱连接的抽吸接头和能够配属于内燃机的、用于冷却介质的压力接头；所述回流管路具有至少一个止回阀。

此外，本发明涉及具有这种冷却介质输送装置的冷却介质系统以及具有这种冷却介质系统的内燃机。

背景技术

开头所述类型冷却介质输送装置由现有技术已知。由于对废气排放不断提高的要求，内燃机逐渐地在其消耗方面被优化。为此，一方面提高在内燃机的汽缸中充注的空气质量的压缩。然而，这种内燃机可能在具有高载荷的运行点中不以最优的运行特征、尤其不以最优的消耗运行，因为所述运行点被内燃机的爆震倾向和形成的高废气温度限制。为了减少爆震倾向已知，将点火时间点向后调整，然而其中，在获得相同功率的情况下燃料消耗增加。为了减少废气温度已知，通过附加的燃料使空气燃料混合物变浓，但由此也使燃料消耗增加。

用于减少爆震倾向和降低废气温度的其它可能的措施是，将液态冷却介质、尤其水或者直接喷射到内燃机的燃烧室中或者喷射到内燃机的进气系中。为此已知一种冷却介质系统，该冷却介质系统在箱中储存并且提供液态冷却介质、尤其水并且将其借助冷却介质输送装置输送至可操纵的喷射阀，以便喷射所希望量的冷却介质或者水。为此所需的冷却介质输送装置通常具有泵、驱动该泵的电动机、截止阀以及加热装置，所述截止阀配属于泵的抽吸管路。所述加热装置用于使在所述系统中存在冻结的冷却介质或者水融化，以便在周围环境温度低于冷却介质的凝固点时也确保在内燃机启动之后所述系统的快速的运行准备，或者保护所述系统免受由于引导液体的部件结冰而损坏。通过流体技术上与箱连通的回流管路实现系统的压力调节。借助所述加热装置能够在需要时加热并且融化残留的冷却介质液体，以便实现冷却介质液体的快速提供和/或避免结冰损坏。

发明内容

根据本发明提出一种用于内燃机、尤其机动车内燃机的冷却介质输送装置，所述冷却介质输送装置具有：用于输送液态冷却介质的泵，用于驱动泵的可操控的电动机，配属于抽吸接头的截止阀，能够与箱连接的回流管路，和加热装置，其中，所述泵具有能够与所述箱连接的抽吸接头和可配属于内燃机的、用于冷却介质的压力接头，所述回流管路具有至少一个止回阀，其中，为了将所述冷却介质输送装置构造为输送模块，至少所述泵、所述电动机、所述截止阀、所述止回阀和所述加热装置布置在一个共同的模块壳体中。

根据本发明的冷却介质输送装置具有以下优点：该冷却介质输送装置特别紧凑、稳固并且有利地可解冻地构型。通过将冷却介质输送装置的主要部件布置在一个共同的模块壳体中的方式，实现在需要时能够通过至少一个加热装置将主要元件解冻，使得确保加热装置关于所述冷却介质输送装置的高效率。改善的效率在冷却介质喷射时是非常有利的，因为由于高融化焓和尤其水的高比热容必须耗费很多能量，以便可靠地解冻冷却介质输送装置的各个部件。构造为具有一个共同的模块壳体或者单个模块壳体的输送模块的另一优点通过在各个部件、尤其回流管路之间的短的液压管路长度得到。由此实现，用于排空管路或者用于清除管路中的冷却介质的回吸过程能够在短时间内被执行，并且更少的剩余水在需要时须被解冻，这带来另一能量优点。此外，通过构造为输送模块，在终端客户处得到简单且快速的装配，该简单且快速的装配此外避免了零件的错误装配顺序。在此，至少泵、电动机、截止阀、止回阀和加热装置被理解为冷却介质输送装置的主要部件。所述冷却介质输送装置尤其构造为水输送装置。

根据本发明的一个优选的扩展方案，在模块壳体中布置有至少一个配属于抽吸接头的第一过滤器和/或至少一个配属于压力接头的第二过滤器。通过在模块壳体中布置一个或者两个过滤器实现，在需要时也能够借助加热装置有效地加热所述过滤器并且从而能够将残留在相应过滤器中的剩余水/液体解冻。

此外优选地设置，在模块壳体中布置有至少一个尤其配属于压力接头的压力传感器。借助该压力传感器随时确保冷却介质输送装置的功能检测。借助所述压力传感器也能够调节输送压和/或输送体积。通过压力传感器在模块壳体中的有利布置得到，也能够在需要时简单地借助加热装置解冻所述压力传感器。

根据本发明的一个优选的扩展方案，在模块壳体中布置有至少一个压力减振器，该压力减振器尤其配属于压力接头。该压力减振器例如构造为气体压力减振器和/或弹簧压力减振器，其中，弹簧力例如也能够通过柔性材料，如橡胶等实现。通过压力减振器减少泵的压力振动，当泵是容积泵、尤其活塞泵时，则这尤其是有利的。由此确保压力调节的更高调节品质和从而在计量时冷却介质液体的更好配量精度。附加地，压力减振器提供以下优点：在系统中存在的冻结的冷却介质可以膨胀到压力减振器中，而不会由于膨胀而损坏布置在模块壳体中的部件或者模块壳体。因此，压力减振器也有助于保护冷却介质系统免受冻结的冷却介质或者水。

根据本发明的一个优选的扩展方案，压力传感器连接在第二过滤器之后。这意味着，第二过滤器位于泵和压力传感器之间。第二过滤器连接在回流管路之后，第二过滤器尤其位于压力传感器和回流管路之间，该回流管路与压力接头连接。第二过滤器尤其构造为细过滤器。细过滤器尤其可以理解为一种过滤器，该过滤器具有比第一过滤器更小的网眼。如果第二过滤器不布置在模块壳体中，则该第二过滤器优选靠近内燃机布置、尤其布置在冷却介质分配轨上并且尤其构造为可更换的。在这种情况下，细过滤器的加热则尤其通过内燃机的余热实现。

根据本发明的一个优选的扩展方案，加热装置构造为可电运行的加热装置或液压的加热装置。通过构造为电加热装置，该加热装置能够随时被操控并且能够简单且精确地在其功率方面被调节。通过构造为液压加热装置来减少能量耗费，因为例如能够利用来自内燃机和通过内燃机加热的冷却水作为液压加热介质。

根据本发明的一个优选的扩展方案，电动机具有至少一个能够作为加热装置运行的线圈或者说转子绕组或者定子绕组。在这种情况下，加热装置也构造为可电运行的加热装置并且集成到电动机中。因此，通过操控所述至少一个线圈能够实现，所述电动机辐射热，即使该电动机不驱动泵。

此外优选地设置，模块壳体构造为塑料壳体。由此，模块壳体具有较小的重量并且能够简单且成本低地适配不同的空间轮廓。

优选地，在这种情况下，加热装置具有至少一个导热元件，该导热元件至少区段地被模块壳体包围。通过尤其由金属制成的导热元件确保，由加热装置提供的热被传导到输送模块的宽的区域内，以便在输送模块中确保融化残余的液体。所述导热元件尤其这样地成型和/或构造，使得该导热元件直至达到输送模块的引导液体的管路并且由此给所述管路直接供应可供使用的热。可电运行的加热装置例如是与电加热元件连接的金属件，例如板材、注塑或切削加工构件，或者也可以是特殊的塑料，该塑料构造为在加载电压时或者通过电流变热。

根据本发明的一个替代的实施方式，模块壳体优选由金属制成。由此，模块壳体本身提供有利的热传导。在此，加热装置尤其直接布置在模块壳体上，以便确保从加热装置到模块壳体中的有利的热传递。

此外有利地设置，模块壳体具有热绝缘的模壳。通过该模壳在输送模块中进一步提高加热装置的效率并且此外防止输送模块过早结冰。

根据本发明提出一种用于机动车的内燃机的冷却介质系统，该冷却介质系统具有用于提供液态冷却介质的箱、用于将冷却介质以计量方式喷射到所述内燃机的燃烧室中或者进气管中的喷射阀和用于将冷却介质从所述箱输送到所述喷射阀的冷却介质输送装置，该冷却介质系统的特点在于具有根据本发明构造的冷却介质输送装置。由此得到已经提及的优点。

根据本发明提出一种用于机动车的内燃机，该内燃机具有上述冷却介质系统，该内燃机的特点在于具有根据本发明的冷却介质系统。由此也得到之前已经提及的优点。所述冷却介质系统尤其构造为用于内燃机的水喷射系统。

附图说明

尤其由之前的说明以及由权利要求得到另外的优点和优选的特征组合。在下面要借助附图详细地阐述本发明。附图示出了：

图1用于内燃机的有利的冷却介质系统。

图2在简化的细节视图中的冷却介质系统的冷却介质输送装置。

图3在另一示意图中的根据一个有利扩展方案的冷却介质输送装置。

具体实施方式

图1以简化的示图示出内燃机2的有利的冷却介质系统1。内燃机2尤其构造为活塞式发动机并且为此具有多个汽缸3，在所述汽缸中分别可纵向移动地支承有与曲轴耦合的活塞4。活塞4与汽缸3和缸盖5围成燃烧室6，进气管7和废气管8通入到所述燃烧室中。进气管7和废气管8配有可操纵的进气阀9或者排气阀10。此外，在缸盖5上布置有燃料喷射阀11，该喷射阀构造为用于将液态燃料喷射到燃烧室6中，使得该液态燃料与来自进气管7的新鲜空气一起在燃烧室6中点燃并且由此在活塞4上做功。

冷却介质系统1构造为水喷射系统，该水喷射系统具有用于提供和制备水的箱12、冷却介质输送装置13以及水喷射阀14。冷却介质输送装置 13构造为用于将水从箱12输送至水喷射阀14，其中，水喷射阀14构造为用于将水以计量方式喷射到内燃机2的进气管7中，使得降低内燃机2的废气温度和爆震倾向。对于所示的实施例替代地，水喷射阀14可以被直接配属于汽缸3，以便将水直接喷射到燃烧室6中。

冷却介质输送装置13当前构造为输送模块15，该输送模块在模块壳体 16中承载冷却介质输送装置13的所有主要元件。

图2为此以简化的示图示出具有虚线示出的模块壳体16的输送模块 15。冷却介质输送装置13具有用于输送液态冷却介质的泵17、用于驱动泵 17的电动机18、可操控的截止阀19以及回流管路20作为主要元件。泵17 具有抽吸接头21和压力接头22。抽吸接头21具有通到箱12的抽吸管路 23。压力接头22具有通到水喷射阀14的压力管路24。压力接头22配有回流管路20，该回流管路从压力管路24在泵17下游(当泵17在朝水喷射阀 14的方向输送时)分支。此外，回流管路20具有止回阀25，该止回阀防止，液体从箱12通过回流管路20到达压力管路24中。可选地，此外在回流管路20中存在节流孔26。

回流管路20、压力管路24和抽吸管路23从模块壳体16中引出。此外，至少马达18和隔离阀19的电连接线路从壳体中引出，以便能够在外部操控所述马达和隔离阀。

此外，在模块壳体16中布置有加热装置27。该加热装置27根据当前实施例构造为可电运行的加热装置，该加热装置通过通电产生热并且将热辐射到模块壳体16中。有利地，模块壳体16由塑料制成。由此，模块壳体16轻便且结实地构造并且能够简单地匹配不同的结构空间。在这种情况下，加热装置27有利地具有至少一个导热元件、尤其导热板，该导热元件在模块壳体16中延伸并且尤其至少区段地被模块壳体16包围用于该导热元件的支承。导热元件尤其构造为用于接近冷却介质输送装置13的主要部件，如截止阀19、泵17和止回阀25，使得这些部件在需要时能够在短时间内解冻并且从而必要时能够清除冰。通过这些部件被合并在输送模块15 中的方式，加热装置27能够被共同利用，使得这些部件能够被一起加热。由此能够在低于凝固点的温度融化冻结的冷却介质，所述冷却介质尤其在朝向箱的回吸过程之后残留在冷却介质系统1的引导流体的管路中。这尤其对于具有止回阀25和节流孔26的回流管路20是有利的，因为所述残留的冷却介质通常不能被吸回。

通过输送模块15能够实现所述部件的紧凑布置，此外，将外部的液压接口和电接口的数量减少到最小。替代由塑料构造，模块壳体16也可以由金属例如铁、不锈钢或者铝制成，以便改善模块壳体的导热性能。

可选地，此外在模块壳体16中布置有位于抽吸管路23中的第一过滤器28和/或在压力管路24中位于回流管路20的分支或者通入口下游的第二过滤器29。第一过滤器28尤其构造为预过滤器并且第二过滤器29构造为细过滤器。可选地，此外在模块壳体16中布置有至少一个压力传感器30。当前，压力传感器30在第二过滤器29下游配属于压力管路24，即位于过滤器29和内燃机2之间，以便监控泵17的输送压力并且确保有利的压力调节，使得尤其以高精确性确保将冷却介质或者水配量至新鲜空气或者内燃机2的配量精度。

替代地，第一过滤器28布置在箱12内，由此可以更紧凑地构造输送模块15。根据另一实施例，第二过滤器29不布置在输送模块15中，而是靠近内燃机地布置在内燃机2上、尤其布置在冷却介质分配轨上，并且由此尤其这样地实施，使得该第二过滤器能够更换。在这种情况下，尤其通过内燃机2的余热实现细过滤器的加热或者解冻。

可选地，此外在模块壳体16中布置有压力减振器31。该压力减振器优选在第二过滤器29和回流管路20的通入口之间连接到压力管路24上。压力减振器31例如可以通过使用柔性材料、如橡胶和/或充满气体的腔和/或弹簧来实现。由此，在泵17实施为容积泵的情况下减少压力振动，这导致压力调节的更好的调节品质，这又在冷却介质液体的配量精度方面具有优点。

如果压力传感器30不存在于输送模块15中，则该压力传感器优选靠近内燃机地安装在轨上，尤其安装在细过滤器下游，以便在压力调节时补偿细过滤器上的可能的压力降。

加热装置27可以或者通过附加的加热丝来实现，或者替代地通过电动机18的至少一个线圈或者铜绕组的通电来实现，或者通过两者的组合来实现。

如果加热装置27构造为液压加热装置，则通过该液压加热装置和在输送模块15中的液压管路系统引导热的内燃机冷却水。冷却水流优选是从内室加热装置引回的流或者机动车的部分流。

图3示出输送模块15的一个有利的扩展方案，在该扩展方案中，模块壳体16设有热绝缘的模壳32。该模壳例如可以由聚苯乙烯硬质泡沫塑料构成。由此，尤其在输送模块15中提高了加热装置27的效率。

止回阀25可以不同地实施。根据第一实施例，止回阀具有小于100mbar 的小打开压力，使得该止回阀仅防止，在回吸过程期间水从箱12被吸入。替代地，止回阀构造有在2至4bar范围内的打开压力，该止回阀满足“压力保持”的附加功能。通过所述压力保持一方面避免，水喷射阀14中的液体或者水在直至120℃的温度下不蒸发，另一方面由此避免，由于进气管7 中存在的进气压力，空气通过水喷射阀14被压回到冷却介质系统1中。

Claims (16)

1.一种用于内燃机(2)的冷却介质输送装置(13)，该冷却介质输送装置具有：用于输送液态冷却介质的泵(17)，用于驱动所述泵(17)的、能够操控的电动机(18)，配属于抽吸接头(21)的截止阀(19)，能够与箱(12)连接的回流管路(20)，和加热装置(27)，其中，所述泵具有能够与所述箱(12)连接的抽吸接头(21)和能够配属于所述内燃机(2)的、用于冷却介质的压力接头(22)，所述回流管路具有至少一个止回阀(25)，其特征在于，为了将所述冷却介质输送装置(13)构造为输送模块(15)，至少所述泵(17)、所述电动机(18)、所述截止阀(19)、所述止回阀(25)和所述加热装置(27)布置在一个共同的模块壳体(16)中，其中，在所述模块壳体(16)中布置有至少一个压力减振器(31)并且该压力减振器配属于所述压力接头(22)。

2.根据权利要求1所述的冷却介质输送装置，其特征在于，在所述模块壳体中布置有至少一个配属于所述抽吸接头(21)的第一过滤器(28)和/或至少一个配属于所述压力接头(22)的第二过滤器(29)。

3.根据权利要求2所述的冷却介质输送装置，其特征在于，在所述模块壳体(16)中布置有至少一个压力传感器(30)。

4.根据权利要求3所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述压力传感器(30)连接在所述第二过滤器(29)之后。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述第二过滤器(29)连接在所述回流管路(20)之后。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述加热装置(27)构造为能够电运行的加热装置或者构造为液压的加热装置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述电动机(18)的至少一个线圈能够作为加热装置(27)运行。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述模块壳体(16)由塑料制成。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述加热装置(27)具有至少一个导热元件，所述导热元件至少区段地被所述模块壳体(16)包围。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述模块壳体(16)由金属制成。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述模块壳体具有热绝缘的模壳(32)。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述冷却介质输送装置构造为用于内燃机的水喷射系统的水输送装置。

13.根据权利要求1所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述冷却介质输送装置(13)构造为用于机动车内燃机。

14.根据权利要求3所述的冷却介质输送装置，其特征在于，所述压力传感器(30)配属于所述压力接头(22)。

15.一种用于机动车的内燃机(2)的冷却介质系统(1)，该冷却介质系统具有用于提供液态冷却介质的箱(12)、用于将冷却介质以计量方式喷射到所述内燃机(2)的燃烧室(6)中或者进气管(7)中的喷射阀(14)和用于将冷却介质从所述箱(12)输送至所述喷射阀(14)的冷却介质输送装置(13)，其特征在于，所述冷却介质输送装置(13)构造为根据权利要求1至14中任一项所述的冷却介质输送装置(13)。

16.一种用于机动车的内燃机(2)，该内燃机具有根据权利要求15所述的冷却介质系统(1)。

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