[发明专利]用于内燃发动机冷却回路中的水循环的装置

说明书

发明领域

本发明属于工业交通工具比如例如商用交通工具和/卡车等的生产领域。更准确地说，本发明涉及用于内燃发动机的冷却回路中的水循环的装置，优选地但并非排他地涉及用于柴油型内燃发动机的冷却回路中的水循环的装置。本发明还涉及包括这样的装置的内燃发动机的冷却回路，以及涉及包括所述冷却回路的商用和/或工业交通工具。

现有技术描述

正如所已知的，任意由内燃发动机(例如，柴油发动机)所机动化的交通工具必然包括发动机本身的冷却回路，以确保其正确运行。内燃发动机的冷却回路通常包括循环泵和冷却管路，冷却管路向循环泵的下游延展，穿过内燃发动机的气缸体和气缸盖，以冷却内燃发动机的气缸体和气缸盖。

在与所述发动机元件热交换后，在冷却管路中循环的水流入散热器中，水在散热器中通过水/空气热交换被冷却。离开散热器的被冷却的空气因此被带回至循环泵的入口，以再次穿过回路。通常，冷却回路还包括由热膨胀阀调节的旁通管路。更确切地说，这样的热膨胀阀具有当水的温度低于预定的特性值时，通常是当发动机在其启动阶段时，将被引导至散热器的水改道至旁通管路中的功能。当水温超过这样的预定值时，热膨胀阀则阻塞/分流来自冷却管路的水流，第一部分在旁通管路中循环而第二部分被引导至散热器。当水温超过第二预定值时，热膨胀阀则将全部水流量引导向散热器，阻断旁通管路中的通路。

在最新的解决方案中，离开循环泵的水流量(在下文中也被称为输送流量)根据内燃发动机的运行条件而被调节，即根据发动机本身的负荷和速度而被调节。具体来说，在部分负荷条件下，输送流量被减小，以限制发动机的冷却，且避免气缸的过度冷却，即油的过度冷却。确实，这样的消极情况将导致油粘性的增加并因此导致发动机摩擦的增加。如今，根据两个不同的解决方案，输送流量调节有效地并可靠地被执行，但是这在成本方面却不是有益的。

第一个已知的解决方案提供了不依赖于发动机而改变泵的旋转速度的控制件的使用。这样的控制件通常通过具有可调速度的电马达而形成，该电马达直接驱动泵的叶轮轴。输送流量的减小是通过这样的方式被改变的：改变电马达的速度，从而导致叶轮旋转速度的改变。该电马达根据水温而被控制，并因此根据内燃发动机的运行条件而被控制。叶轮速度的改变导致泵扬程(pump head)的改变，并因此导致输送流量的改变。

即使这一解决方案在输送流量调节方面是相对有效的，但其在效率方面具有明显的不足。具体来说，对于电马达的运行所必须的能量转换在效率方面是非常关键的因素。不仅如此，必须注意到的是，在电马达或者控制马达本身的电路失效的情况下，循环泵将不工作，并因此水将不在冷却管路中循环。在这些情况下，由于热量不再被消散，因此发动机烧坏的风险是很高的。因此明显的是，不依赖于驱动轴而促动液力泵在可靠性方面是不可接受的，尤其是对于其寿命通常超过一百万公里的重型工业交通工具。

一种替代性的已知解决方案提供了在由驱动轴通过机械传动装置所驱动的皮带轮和液力泵的叶轮的转轴之间的电磁耦合的使用。如果有必要，该电磁耦合允许皮带轮和叶轮之间的滑动，这意味着叶轮本身的速度的改变，即输送流量的改变。

与前述的解决方案相比，由于在电磁耦合失效的情况下，液力泵保持运转，允许冷却水的循环，因此该第二解决方案使得发动机更加可靠。但是，在成本方面，电磁耦合十分昂贵，且在运行视角下，其具有非常低的效率，通常约为60％。这一方面对吸收功率的减小部分地不利，尤其是在低速下。因此，在泵轴处节约的功率的相关部分被耦合的传动的低效率所消极地补偿。即使总的能量平衡为正，该第二解决方案仍然是不令人满意的。

通过这些考虑，对允许克服上述的现有技术的限制和不足的替代性技术方案的需求出现了。

因此，本发明的目标的主要任务为提供一种用于内燃发动机的冷却回路中的水循环的装置，该装置允许克服上述的不足。

在本任务的范围内，本发明的第一目标为提供用于水循环的装置，在失效的情况下，该装置不会消极地影响内燃发动机的安全性。

本发明的另一目标为提供用于水循环的装置，该装置不基于电磁耦合或电马达的使用。

尤其是，本发明的目的为提供用于水循环的装置，该装置是可靠的，且易于在有竞争力的成本下制造。

发明概述

因此，本发明涉及根据权利要求1中所述的用于在内燃发动机的冷却回路中的水循环的装置。