[发明专利]内燃机中的液体冷却装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的液体冷却装置及其生产方法。

背景技术

在车辆所使用的内燃机-例如活塞式发动机如柴油发动机或四冲程汽油发动机-运行时，在气缸的燃烧室中产生2000℃以上的温度。从气缸经由气缸壁传送到发动机气缸体和气缸盖的热量会造成对内燃机的其它部件的威胁，所述其它部件仅有有限的热阻，因此必须尽可能有效地将所述热量除去，以避免由于过热而损坏这些部件。

利用空气或者液体作为冷却介质冷却内燃机是现有技术中已知的。利用水作为冷却液的液体冷却尤其优选，因为水的高热容和低粘度使充分冷却内燃机成为可能。在水冷式内燃机中，冷却通道例如位于气缸壁和/或气缸盖中或曲轴箱中，上述冷却通道形成冷却回路的一部分，冷却水通过上述冷却回路输送。在位于内燃机外的冷却回路段中，设有空气冷却式换热器，所述空气冷却式换热器在机动车的情况下称为散热器，且冷却水通过散热器将在内燃机中所吸收的热量排放到环境中。冷却液通常进入内燃机位置较低的区域中，并通过发动机组/曲轴外壳的冷却通道或冷却套输送到气缸盖中，从所述气缸盖冷却液再在位置较高的区域离开内燃机。然而，还已知在冷却液进入发动机外壳之前通过一优选可致动的阀将冷却液分散到两个分开的回路中，并将液流分开输送到曲轴外壳和气缸盖的冷却通道或冷却套中。

在冷却回路中可以设置另一些与机动车的加热系统或空调装置相互作用的热换器、压缩机和冷凝器。因此，例如，由内燃机放出的热量至少一部分可以用于加热乘客舱。还已知通过合适的换热器冷却从内燃机排出的热的废气。这里，可以例如利用从起动状态下的热废气取出的热能来加热冷却液，以使该冷却液所流过的内燃机更快地到达它的最佳运行温度。然而，在废气循环系统的情况下冷却废气尤其有利，所述废气循环系统现在在机动车区段中使用，以便首先减少部分载荷区的消耗，其次减少来自内燃机的排放，尤其是氮氧化物(NOx)的排放。这里，使通常可用阀控制的废气支流再循环到内燃机的吸气段中。当再循环的废气支流通过废气冷却器冷却时，可以进一步改善废气再循环对消耗和减少NOx排放的影响。

冷却液的循环通常用位于冷却回路中的泵进行，所述泵通常由内燃机通过V形带直接驱动，以便产生与发动机转数有关的冷却液流。为使内燃机快速到达它的最佳工作温度，还已知在内燃机的加热状态下通过恒温器控制的阀绕过冷却器。

除了通过加热冷却液摄取内燃机中所产生的热量之外，在特别热的区别中另外发生冷却液的部分气化，因此通过相应的气化热焓可以实施十分有效的冷却相应的发动机表面。

现今，现代内燃机不再仅用水作为冷却液，而代之以使用一种液体，所述液体一般称为冷却剂并包括水和另一些添加剂一起，首先是用来防止结冰和腐蚀的添加剂。

如机动车中所用的用于内燃机的冷却回路的冷却剂组成通常包括水与亚烷基乙二醇，主要是作为防冻成分的乙二醇和/或丙二醇和/或丙三醇。

例如，从EP-A-816467已知不仅使用亚烷基乙二醇，而且还使用高级乙二醇类和乙二酯酯类作为防冻剂成分。

因为内燃机的部件由于运行期间的绝对温度和温度波动而经受高的热应力，所以任何腐蚀类型和腐蚀程度都是潜在的可能导致缩短内燃机的工作寿命和降低可靠性的危险因素。在现代化内燃机中所用的许多材料例如铸铁、铜、黄铜、软焊料、钢和轻金属合金尤其是镁合金和铝合金，尤其是在不同金属相互接触的部位处产生另外的潜在的腐蚀问题。尤其是在这些部位处可能发生各种不同类型的腐蚀，例如点蚀、钢腐蚀、浸蚀或气蚀。因此，现代冷却剂组成还包括专用腐蚀抑制剂用作腐蚀保护成分。例如，DE-A-19547449、EP-A-0552988或US-A4561990公开了用于内燃机的冷却水的防冻剂，所述防冻剂包括羧酸、钼酸盐或三唑类。EP-A-0229440描述了一种防腐剂成分，所述防腐剂成分包括脂族一元酸、二元烃基酸和烃基三唑。作为防腐剂成分的专用酸类例如在EP-A-0479470中说明。从DE-A-19605509中已知用季铵化米唑类作为防腐剂成分。冷却剂组成还必需如此设计，以便它们可与冷却回路的非金属成分例如作为软管连接或密封的弹性体或其它塑料相容，且不改变或侵蚀它们。

除了在冷却剂组成的防冻剂和防腐剂成分方面的不断改进之外，现代技术研发目的尤其是在于冷却液的冷却性能方面的改进。因此，例如提出了通过添加剂来改善冷却性能，上述添加剂降低了冷却液在冷却回路中的粘度和/或流阻。