CN107548432A - 内燃机和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机，其具有内燃发动机和冷却系统，所述冷却系统包括冷却剂泵、主冷却器(30)、暖气热交换器(28)、绕过所述暖气热交换器(28)的旁路(34)、内燃发动机中的冷却剂通道以及调节设备，所述调节设备具有用于根据至少一个局部冷却剂温度受控地分配冷却剂的执行器，其中，调节设备在沿一个方向控制执行器时‑在第一位置(72)中允许冷却剂流过内燃发动机和暖气热交换器(28)并且阻止冷却剂流过旁路(34)以及主冷却器(30)；‑在第二位置(88)中附加地允许冷却剂流过旁路(34)；并且‑在第三位置(96)中附加地允许冷却剂流过主冷却器(30)，其特征在于，调节设备(16)在处于第一位置(72)之前的零点位置(58)中阻止冷却剂流过内燃发动机(10)并且允许冷却剂流过暖气热交换器(28)。

Description

内燃机和机动车

本发明涉及一种内燃机和具有这种内燃机的机动车。

用于机动车的内燃机通常具有冷却系统，在所述冷却系统中，冷却剂借助一个或多个泵在至少一个冷却循环中泵送并且在此吸收集成在冷却循环中的部件、尤其是内燃发动机以及油冷却器和/或增压空气冷却器的热能。所述热能接着在周围环境热交换器、所谓的主(水)冷却器以及暂时地在暖气热交换器中排放到环境空气中，对于暖气热交换器的情况排放到设置用于调节机动车内部空间的空气的环境空气中。

现代机动车的冷却系统具有更多的冷却循环。例如已知的是，设置所谓的大或者主冷却循环以及小冷却循环，它们区段性地设计为整体，并且其中，借助恒温控制的阀将冷却剂导引通过大冷却循环或者小冷却循环。这根据冷却剂的温度进行，因此例如在内燃机的热机阶段，当冷却剂尚未到达规定的运行温度范围时，使冷却剂在小冷却循环内输送，由此绕过主冷却器，亦即将冷却剂通过热传导主要冷却至环境空气温度的环境热交换器。而如果冷却剂达到运行温度范围，则借助恒温控制的阀使冷却剂按大冷却循环被输送，因此通过从冷却剂向环境空气的热传递避免了冷却系统过热。而暖气热交换器作为第二环境热交换器通常集成在小冷却循环中，由此在内燃机的热机阶段也可以实现对机动车内部空间的加热。

在常规驱动的、行驶驱动功率只借助内燃机产生的机动车中，通常使用所谓的机械驱动式冷却剂泵，它们由内燃发动机本身驱动。这种机械驱动式冷却剂泵可以具有简单的结构设计并且因此能够成本低廉地制造。然而，机械驱动式冷却剂泵的缺点可能体现在冷却剂泵的驱动转速与所属内燃发动机的输出轴(例如曲轴或者凸轮轴)的转速的关联。在常规驱动的机动车中这种关联就已经可能产生不利影响，使得冷却剂泵在转速相对较低时的足够输送功率方面的设计可能导致在内燃机输出轴的转速较高时输送功率设计冗余。然而，这种问题可以通过机械驱动式冷却剂泵的可调节设计避免或者至少减弱。这种可调节的机械驱动式冷却剂泵例如由DE 10 2010 044 167 A1已知。

因此在现代机动车的冷却系统中，冷却剂体积流的主要调节可以借助可调节的冷却剂泵实现，而体积流在单独的、分别具有不同冷却需求的部件上的分配可以借助主动地并且尤其通过恒温器控制的阀进行控制。例如DE 103 42 935 A1公开了一种具有冷却循环的内燃机，所述冷却循环包括由内燃发动机机械驱动的泵。因此，泵的输送体积流取决于内燃发动机的转速。为了针对多个集成在冷却循环中的热交换器，如尤其是内燃发动机的气缸盖和气缸曲轴箱的冷却通道以及用于由内燃机驱动的机动车的内部空间暖气的暖气热交换器，实现单独适配的冷却剂体积流，将多个可分别单独控制的调节阀集成在冷却循环中。因此，由DE 103 42 935 A1已知的冷却系统在结构设计上较耗费。

按照权利要求1的前序部分所述的内燃机在迄今未公开的德国专利申请10 2014219 252.8中描述。内燃机包括调节设备，其借助使第一闭锁阀运动的执行器和阶段性地由第一闭锁阀带动的第二闭锁阀以相对简单的方式实现了与运行适配地将冷却剂输入内燃机的冷却系统的不同部件中。在此使用机械地，也就是由内燃机的内燃发动机的轴驱动的冷却剂泵。

在混合动力车，也就是具有混合行驶驱动器的机动车中，行驶驱动功率至少暂时地既由内燃机(直接或者间接地)也由电动机产生，对于所述混合动力车，内燃机的内燃发动机经常并且也在更长的时间段关闭，尽管机动车在运行并且尤其也通过电动行驶驱动器运动。为了在混合动力车的这种运行状态下也(部分地)维持冷却系统的功能性，例如为了实现对传动系的单独部件的冷却和/或调节机动车内部空间的温度，在混合动力车中多使用电力驱动的冷却剂泵，其驱动只通过为此设置的电动机进行。为此可在市场上买到的电动机-冷却剂泵单元相对较贵。

在DE 20 2008 005 103 U1中还公开了一种可能性，即通过三角皮带由电动机驱动内燃发动机的辅助机组和冷却水泵。

由现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，在具有包括多个部件的冷却系统的内燃机中，以尽可能简单和成本低廉的方式实现通过单独部件的冷却剂流的适配。在此，尤其应在内燃机的内燃发动机不运行时能够将冷却剂尤其输送至冷却系统的暖气热交换器。

该技术问题按本发明通过按照权利要求1所述的内燃机解决。具有这种内燃机的机动车是权利要求13的主题。按照本发明的内燃机和按照本发明的机动车的有利实施形式是其它权利要求的主题并且由本发明的以下说明得出。此外，权利要求15的主题是用于运行按照本发明的机动车的方法。

本发明一方面涉及一种内燃机，其具有至少一个内燃发动机和冷却系统，所述冷却系统包括至少一个冷却剂泵、主冷却器、暖气热交换器、绕过所述暖气热交换器的旁路、内燃发动机中的冷却剂通道以及调节设备，所述调节设备具有(优选电动的、必要时液压的和/或气动的)用于根据至少一个局部冷却剂温度受控地分配冷却剂的执行器，其中，调节设备在沿一个(控制或者运动)方向控制执行器时

-在第一位置中允许冷却剂流过内燃发动机和暖气热交换器并且阻止冷却剂流过旁路以及周围环境热交换器；

-在第二位置中附加地允许冷却剂流过旁路；并且

-在第三位置中(至少与第一位置相比)附加地允许冷却剂流过主冷却器。

这种内燃机实现了，通过冷却系统的各单独部件(它们在冷却剂的通流方面受到调节)的打开或者关闭的智能顺序只借助一个受控制的执行器来调节这些部件。

在此尤其可以规定，在调节设备的第一位置中，只有冷却剂的相对较小的体积流借助冷却剂泵输送通过冷却系统的(绕过主冷却器的)小冷却循环，其中，只流过内燃发动机(至少部分地)和暖气热交换器。由于只有相对较小的冷却剂体积流输送通过内燃发动机，所以尤其可以在内燃机的热机阶段实现冷却剂的相应分量的较快加热并且因此实现暖气热交换器和由此机动车暖气的相对较早的发挥作用，内燃机优选设置用于机动车的驱动。

因此，“暖气热交换器”理解为这样的热交换器，其中进行从冷却系统的冷却剂向用于加热机动车内部空间的环境空气的热过渡或热传递。暖气热交换器由此与主冷却器相同地代表一种环境热交换器。

通过在调节设备的第二位置中接入旁路，可以在内燃机不断升高的运行温度中避免冷却系统的过热，方式为在小冷却循环中并且因此绕过主冷却器地将较大的冷却剂体积流输送通过内燃发动机。绕过暖气热交换器的旁路在此是有利的，因为通过暖气热交换器的最大体积流(其受到暖气热交换器的流动导引横截面和朝向或者远离暖气热交换器导引的冷却系统管路限制)优选设计得相对较小并且因此不是在调节设备的第二位置中的整个冷却剂体积流均可以和应该导引通过暖气热交换器。这尤其在以下情况(因为可以规定)下适用，即暖气热交换器在调节设备的第一和所有在其之后的位置中由冷却剂流过。

在调节设备的第三位置中，接通主冷却器，其通过从冷却剂向环境空气的热交换尤其只用于冷却冷却剂。因此可以规定，在调节设备的第三位置中，冷却剂在冷却系统的大冷却循环内被循环输送。

为了确保在第三位置中所有冷却剂导引通过暖气热交换器或者主冷却器，可以在按照本发明的内燃机的优选设计方案中规定，所述调节设备在第三位置中又阻止冷却剂流过旁路。

在这种内燃机中按照本发明规定，调节设备在处于第一位置之前的零点位置中阻止冷却剂流过内燃发动机并且允许冷却剂流过暖气热交换器。

由此可以实现用于冷却剂的暖气循环，其尤其在权利要求1的前序部分所述的冷却系统部件方面可以只包括冷却剂泵和暖气热交换器(以及部分调节设备)。这可以充分利用暖气热交换器的功能性并且由此尤其是按照本发明的、包括至少一个按照本发明的内燃机(优选用于产生行驶驱动功率)的机动车也可以在不需要用于冷却各单独或者所有其余(待冷却的)冷却系统部件的冷却功能性的情况下运行。

这尤其可以是这种情况，即按照本发明的内燃机的内燃发动机不运行，由此其没有产生必须借助冷却剂运输至尤其是主冷却器并且在该处排放到环境空气中的废热。这例如在内燃机的内燃发动机不运行的情况下是重要的，然而这对于内燃机的其它部件(并且因此对于内燃机本身)和必要时也对于按照本发明的机动车也适用。这例如尤其可以是以下情况，即内燃发动机在机动车的静止状态下自动地关停(“启停自动设备”)，其中，也应保持机动车的内部空间加热的功能性。此外，在机动车应在规定使用之前先予以预热的情况下也能实现机动车的相应运行状态(“停车暖气功能性”)。

此外，当机动车是特征在于具有附加的电动行驶驱动器的混合动力车时，可以在机动车(和必要时还有内燃机的其它部件)同时运行的情况下规定内燃机的内燃发动机不运行。在这种混合动力车的只通过电动行驶驱动器产生行驶驱动功率的运行状态下，内燃发动机通常不运行，因此内燃发动机不消耗燃料。尽管如此在这些运行状态下也应在需要时产生内部空间加热的功能性。

为了在内燃发动机不运行时也实现冷却剂泵的驱动，可以优选地规定，输送元件并且尤其是冷却剂泵的泵轮可以借助电动机驱动。

为了在此实现用于电动机的尽可能灵活的定位，还可以优选地规定，输送元件能够通过电动机的传动机构、尤其是皮带传动机构(例如齿形带传动机构)或者齿轮传动机构由电动机驱动。

此外优选地，可以设置用于冷却电动机和/或属于电动机的功率电子器件的冷却泵驱动冷却循环。所述冷却泵驱动冷却循环优选直接地设计，因此由冷却剂泵的输送元件输送的冷却剂(尤其是由冷却剂泵输送的整体流的支流)只导引通过电动机和/或属于电动机的功率电子器件并且不用于冷却其它部件。

此外可以优选规定，电动机和/或属于电动机的功率电子器件容纳在相同的壳体中或者固定在其上，冷却剂泵也集成在所述壳体中。由此尤其可以实现的是，将形成冷却泵驱动冷却循环的冷却通道至少部分地集成在所述壳体中。特别优选地可以规定，(单构件或者多构件式)壳体(至少)容纳或者说集成冷却剂泵、调节设备和电动机以及可选地也容纳或者说集成属于电动机的功率电子器件。

此外，通过按照本发明规定的电力驱动内燃机的冷却剂泵的可能性，以相对简单的方式实现了这种可能性，即在内燃发动机的转速相对较低的同时，相比单纯机械驱动的冷却剂泵提高冷却剂泵的输送功率并且由此提高冷却系统的冷却功率。在内燃发动机的转速相对较低的同时可以实现改善的冷却功率，使内燃发动机以较高的压缩率工作，其中，通常由较高的压缩率产生的较高的爆震倾向(其尤其可能在内燃发动机转速相对较低时记录到)可以通过改善的冷却功率被补偿。以此方式尤其可以实现的是，将内燃发动机设计为阿特金森发动机或者至少设计为，使得其可以在所演绎的阿特金森循环中运行，这至少部分地伴随气体在内燃发动机中的相对较高的压缩率和由此相对较高的爆震倾向。

阿特金森发动机以已知的方式原则上的特征在于不同的活塞行程和由此用于一方面进气和压缩并且另一方面膨胀和排气的排量。这可以通过附加的曲柄摇杆机构和曲轴与活塞之间的另一连杆实现。在曲轴旋转一周时，活塞两次上下运动。优点在于，气体通过延长的活塞膨胀行程进一步膨胀并且因此降低了废气温度，由此可以提高效率。然而同时，升功率下降。在所谓的推导或演绎的阿特金森循环中，不同活塞行程的作用在常规的四冲程发动机中(尤其是汽油发动机)中通过改变的阀控制时间和尤其是延长的排气阀打开时间被模拟。

因为在调节设备的零点位置中，没有规定内燃发动机(和尤其是所有其余的通常将热能传递至冷却剂的部件)的通流，所以内燃发动机(和其它部件)不作为用于内部空间加热的热源。因此优选地，在冷却系统中集成加热设备，所述加热设备可以在调节设备的零点位置中供冷却剂通流(或者在冷却剂泵的运行中被通流)。加热设备例如可以是电力的(例如PTC加热元件)或者化学的(例如潜热存储器)加热设备，因此在内燃机或者机动车的相应运行状态下，加热设备可以用作替代热源，以保持机动车的内部空间暖气的功能性。

在按照本发明的内燃机的另一优选设计方案中可以规定，所述调节设备在第一位置、第二位置和/或第三位置中、尤其在除了零点位置的所有位置中阻止冷却剂泵与暖气热交换器之间的直接(也就是不导引通过至少一个在权利要求1的前序部分中所述的其余部件)的连接。这能够以设计有利的方式通过以下方式实现，即，调节设备在零点位置中封闭冷却剂泵与内燃发动机之间的由冷却系统的冷却剂管路形成的连接并且同时打开冷却剂泵与暖气热交换器之间的连接。两者尤其可以借助单独的闭锁元件实现。由此可以避免在内燃发动机运行时，一部分冷却剂直接从冷却剂泵输送至暖气热交换器，由此使这部分冷却剂没有从待冷却的内燃机部件和尤其是内燃发动机吸收热能，然而这是在内燃机的运行中期望的，以便尤其能够省去附加的加热设备的必要时规定的运行。

优选地可以规定，调节设备的所有位置除了零点位置(和在内燃机或者机动车不运行时的第三位置)只在内燃发动机运行时被调节。

如果气缸壳体(尤其是气缸曲轴箱)和内燃发动机的气缸盖分别具有至少一个冷却通道，则可以实现按照本发明的内燃机的内燃发动机的有利冷却，其中，冷却通道由调节设备控制地按照需求供冷却剂流通。在此尤其可以规定，调节设备在第一位置中允许冷却剂流过气缸盖的冷却剂通道并且阻止冷却剂流过气缸壳体的冷却剂通道。由此可以实现的是，在内燃机的内燃发动机运行时，在热机阶段冷却剂只导引通过内燃机的气缸盖(和暖气热交换器)，其相对于气缸壳体承受更高的热负荷并且具有较小的、在内燃机的这种运行状态下必要时还从冷却剂吸收热能的质量，由此不只能够实现有利于暖气热交换器的加热功率的快速的冷却剂加热，而且同时也已经能够实现气缸盖的冷却。而尚未规定气缸壳体的冷却剂通道的通流，由此可以实现的是，在这种运行状态下可以实现气缸壳体的气缸壁的更快加热，这对于气缸与活塞之间的摩擦损失以及内燃机的排放特性有积极影响。

气缸壳体的冷却剂通道接入冷却系统的过程优选在调节设备处于第二位置与第三位置之间的中间位置中才进行，其中，内燃机的运行温度已经高到使得气缸壳体的冷却也是有意义的或者必须的。

在按照本发明的内燃机的另一优选设计方案中还可以规定，在调节设备的至少两个位置之间的调节可以是分级的或者无级的，因此调节设备可以调节到一个或多个分级中并且也可以保持在其中。由此可以进一步改善各单独部件借助冷却剂的通流与实际需求的适配。

此外可以规定，调节设备能够根据内燃发动机的运行特征场在调节设备的至少两个位置之间并且尤其在第二位置与第三位置之间调节。在这种运行特征场中，尤其可以记录随着内燃机的内燃发动机运行的转速变化的负载。由此能够以有利的方式根据运行状态并且因此根据内燃发动机的生热控制主冷却器中从冷却剂向环境空气的热传递。这例如实现了，将冷却剂的温度尽可能地保持恒定或者根据需要调节到尤其可能也取决于内燃发动机的运行状态的定义值(范围)。尤其可以在相对较小的负载和/或转速时调节形成较高的冷却剂温度，其可能导致相应较高的油温并且因此相对较低的摩擦损失。而在负载和/或转速较高时，可以降低冷却剂温度，以便保护内燃发动机防止热过载。由此也可以实现对冷却剂温度的预调节，其与例如借助温度传感器的相应调节不同，不对已经实现的温度改变做出响应。在此可以特别优选地规定，在根据内燃发动机的运行特征场在至少两个位置之间的调节可以是分级的或者无级的。

在按照本发明的内燃机的可以在结构设计上相对简单地实现的设计方案中可以规定，调节设备包括由执行器平移式和/或旋转式地运动的闭锁阀，其借助执行器产生的运动导致进气口和/或出气口的与调节设备的位置相应的关闭或者打开，所述进气口和/或出气口(与相应的冷却剂管路结合地)将调节设备与冷却系统的相应部件流体相连。

可能也有利的是，调节设备包括多于一个闭锁阀，其中优选规定，只有第一闭锁阀由执行器移动，而另一或者其它闭锁阀的运动(在第一闭锁阀运动的至少一个区段中)通过第一闭锁阀作用产生。

业已证明在结构设计上有利的是，所述调节设备包括由执行器运动的第一闭锁阀和由第一闭锁阀移动的第二闭锁阀，其中，第二闭锁阀(优选只)设置用于到达调节设备的第一位置和零点位置，方式为第二闭锁阀的闭锁位置形成调节设备的零点位置并且使其运动到打开位置以到达第一位置。在此可以特别优选地规定，所述第一闭锁阀在其运动区域中只部分地带动第二闭锁阀。这尤其实现了第二闭锁阀的简化设计，其在按照本发明的内燃机的优选设计方案中只在调节设备在零点位置与第一位置之间(并且必要时相反地)调节时进行运动，而不再规定在调节设备在其它位置之间调节时借助第一闭锁阀使第二闭锁阀运动。这种第一和第二闭锁阀的耦连可以例如借助耦连杆传动机构、马耳他十字接头机构和/或曲线传动机构实现。

用于可能不是持久地耦连在第一闭锁阀上的第二闭锁阀的位置固定尤其可以基于摩擦配合，方式为为了使第二闭锁阀运动克服摩擦配合所需的力大于这样的力，所述力由于第二闭锁阀的质量，也就是由于惯性或者重力造成地，和/或由于冷却剂在第二闭锁阀上的液压力沿通过第二闭锁阀的支承实现的运动方向形成。作为备选或补充，也可以设置形状配合的位置固定。在此，第二闭锁阀的位置固定尤其可以通过第一闭锁阀进行。

按照本发明的内燃机的设计简单和尤其在所需的结构空间方面有利的设计方案的特征在于，一个或者多个闭锁阀设计为旋转阀。

调节设备的执行器的控制还优选根据配属于内燃发动机的局部温度进行，所述局部温度因此特别优选地在冷却剂通道中(特别优选在相比入口更靠近冷却剂通道的出口的位置上)和/或在连接在所述冷却剂通道的出口上的冷却系统区段中测量。为此，按照本发明的内燃机可以具有布置在内燃发动机的冷却剂通道中或者沿冷却剂的流动方向直接连接在冷却剂通道上的冷却剂管路中的冷却剂温度传感器。

在此，如果只设置一个温度传感器，则其优选布置在内燃发动机的气缸盖的冷却剂通道中。然而，借助调节设备的冷却剂分配的更好调节可以通过以下方式实现，即其根据气缸盖中的冷却剂的局部温度和气缸壳体中的冷却剂的局部温度被控制。相应地可以设置布置在气缸盖的冷却剂通道中的第一冷却剂温度传感器和布置在气缸壳体的冷却剂通道中的第二冷却剂温度传感器。

按照本发明的机动车尤其可以是轮式机动车(优选是轿车或者载重汽车)。

不定冠词(“一个”)，尤其在权利要求书和阐述权利要求书的说明书中，理解为描述首次出现的某个名词并且不理解为量词。因此相应地，具体化的部件理解为，它们至少存在一个并且可能存在多个。

以下根据在附图中示出的实施例详细阐述按照本发明的内燃机。在附图中：

图1示意性地在框图中示出按照本发明的内燃机；

图2以第一立体图示出用于按照本发明的内燃机的调节设备；

图3以第二立体图示出按照图2的调节设备；

图4以分解视图示出按照图2和图3的调节设备；

图5示出按照图2至图4的调节设备，其具有只部分显示的壳体；

图6以隔离的图示出按照图2至图5的调节设备的执行器和由执行器直接或者间接地操作的闭锁阀；

图7示出剖切按照图2至图6的调节设备得到的横剖面，调节设备处于零点位置；

图8示出按照图7示出的调节设备处于第一位置；

图9示出集成在按照图2至图8的调节设备的壳体中的冷却剂泵借助电动机的驱动；并且

图10示出按照图1的按照本发明的内燃机的各单独部件根据在冷却剂泵被驱动时的所属调节设备的不同位置被冷却剂通流。

图1示意性地示出按照本发明的内燃机。所述内燃机包括内燃发动机10，其例如可以设计为按照汽油或者柴油原理工作的冲程活塞内燃发动机并且包括气缸壳体12以及气缸盖14。此外，内燃机还具有调节设备16，所述调节设备具有第一闭锁阀18、第二闭锁阀20和执行器22。第一闭锁阀18可以借助执行器22运动，而第二闭锁阀20可以在第一闭锁阀18的可行整体运动的一个区段中由第一闭锁阀18带动。

调节设备16集成在内燃机的冷却系统中。在所述冷却系统中还集成有气缸壳体12和气缸盖14的冷却剂通道24、26、暖气热交换器28、主冷却器30以及冷却剂泵32。冷却系统的各单独部件在此通过冷却剂管路流体导通地相连。冷却系统还包括旁路34，其在绕开暖气热交换器28和主冷却器30的情况下将调节设备16的出口84与冷却剂泵32的入口46相连。

图2至图9示出按照图1的调节设备16的可行设计方案。在调节设备16中，闭锁阀18、20形式为旋转阀的形式，其根据其相应的旋转定向关闭或者打开用于使冷却剂流过调节设备16的入口和出口。

调节设备16包括壳体36，设计为叶轮泵的冷却剂泵32的泵轮38也可旋转地集成在所述壳体中。泵轮38的旋转和由此冷却剂在冷却系统中的输送通过电动机108实现，后者通过齿形带传动机构与泵轮38的轴40相连。齿形带传动机构包括与泵轮38的轴40相连的第一皮带轮42、与电动机108的电动机轴相连的第二皮带轮110和齿形带112(参见图9)。

第二皮带轮110罐状地包围凸轮轴盖板116的从气缸盖壳体114突伸出的区段，其中，凸轮轴盖板116的所述区段罐状地包围与电动机108的轴共轴地定向的凸轮轴118的从气缸盖壳体114伸出的端部区段。这种气缸盖14(在没有相关主要结构改变的情况下)既适用于在此所示的与由电动机108驱动的冷却剂泵32的结合，也适用于冷却剂泵32的机械式驱动器，其中在省去电动机108和凸轮轴盖板116的情况下将适当的(第二)皮带轮作为齿形带传动机构的部分与从气缸盖壳体114伸出的凸轮轴118的区段相连。冷却剂泵32借助电动机108或者凸轮轴118的可选驱动可以尤其根据内燃机是否在混合动力车中与附加的电动行驶驱动器相组合还是在常规汽车中没有如此组合进行选择。在第一种情况下，可以通过冷却剂泵32借助电动机108的驱动实现重要的优点，而在第二种情况下冷却剂泵32通过凸轮轴118的驱动可以更成本低廉地实现。

为了输送冷却剂，将冷却剂通过冷却剂泵32的第一入口44和第二入口46输入泵轮38。第一入口44通过冷却剂管路与主冷却器30的出口50相连。第二入口46通过冷却剂管路与旁路34和暖气热交换器28的出口52相连。在此规定，形成旁路34的冷却剂管路作为通道集成在壳体36中。

通过泵轮38的旋转，冷却剂通过设计在壳体36内部的冷却剂通道54导引至调节设备16的第一出口56。所述第一出口56在调节设备16的零点位置58中借助处于封闭位置的第二闭锁阀20的封闭元件60封闭(也可以参见图7)。由此防止了冷却剂输送通过内燃发动机10。然而同时由封闭元件60打开了来自泵轮38的冷却剂通道54与调节设备16的第二出口120之间的连接，因此由冷却剂泵32输送的冷却剂通过第二出口120和(未在图4和图5中示出的)接管124经过例如电动的加热设备122导引至暖气热交换器28的入口64并且由所述暖气热交换器又导引至冷却剂泵32。在调节设备16的零点位置58中，冷却剂输送至只包括加热设备122、暖气热交换器28和冷却剂泵32的加热循环中。这在内燃发动机10未运行并且同时要求通过暖气热交换器28供应热能的内部空间暖气的功能性时予以设置，就像尤其在包括按照本发明的内燃机的混合动力车只借助附加的电动行驶驱动器临时提供行驶驱动功率时会如此设置。

在调节设备16的零点位置58中，第一闭锁阀18处于这种定向，其中调节设备16的第三出口62借助第一闭锁阀18的第一闭锁元件66封闭，所述第三出口通过冷却剂管路同样与暖气热交换器28的入口64相连。

在内燃机的冷启动时规定，不将冷却剂输送通过冷却系统，方式为电动机108不运行。内燃机的冷启动的特征在于，内燃机的部件的温度基本上相当于环境温度，然而至少处于定义的极限温度之下。以此方式避免了冷却剂针对冷却系统的各不同待冷却部件的冷却效果，因此所述部件和尤其是在内燃机运行中主要传递废热的气缸盖14尽可能快地加热，这对燃料消耗和由内燃发动机10产生的废气的组成有积极作用。

在内燃机冷启动并且达到用于局部冷却剂温度的定义的第一极限值之后，借助执行器22将调节设备16从零点位置58调节到第一位置72，所述局部冷却剂温度借助在气缸盖14的出口68附近集成在冷却剂通道26中的第一冷却剂温度传感器70测量。执行器22为此由内燃机的发动机控制装置86控制，其传输冷却剂温度传感器70的信号。在此可以规定，调节设备16从零点位置58向第一位置72的调节过程根据借助第一冷却剂温度传感器70测量的局部冷却剂温度分级地或者无级地通过第一闭锁阀18和由此旋转耦连的第二闭锁阀20的与温度升高相关的扭转实现。在此，闭锁阀18、20间歇地往回旋转也是可行的。第一闭锁阀18的扭转借助执行器22实现，所述执行器通过轴48与第一闭锁阀18相连。

在调节设备16的第一位置中，第二闭锁阀20处于打开位置，其中第一出口56不再由闭锁元件60封闭，而是基本上完全打开。然而同时，第二闭锁阀20的闭锁元件60封闭第二出口120，由此中断绕开内燃发动机10的加热循环。

在调节设备16的第一位置中，第一闭锁阀18处于这样的定向，其中其第一闭锁元件66不再封闭第三出口62，而是基本上完全打开。同时，第一闭锁阀18的第二闭锁元件74封闭调节设备16的与气缸壳体12的出口76相连的第一入口78、调节设备16的与主冷却器30的入口80通过冷却剂管路相连的第四出口82以及调节设备16的与旁路34相连的第五出口84。因此，在调节设备16的第一位置中，通过冷却剂泵32实现的冷却剂循环输送只在小冷却循环中实现，所述小冷却循环包括冷却剂泵32、调节设备16、气缸盖14和暖气热交换器28。

在达到用于气缸盖14中的借助第一冷却剂温度传感器70测量的局部冷却剂温度的定义的第二极限值之后，调节设备16从第一位置72调节到第二位置88。在此，第一闭锁阀18朝第二闭锁元件74越来越大地打开第五出口84的定向扭转，由此旁路34平行于暖气热交换器28地集成在小冷却循环中。调节设备16的第一入口78和第四出口82在此还由第一闭锁阀18封闭。第二闭锁阀20在第一闭锁阀18运动时保持在其打开位置中，因为第二闭锁阀不再旋转耦连在第一闭锁阀18上。

通过将旁路34集成在冷却循环中，可以提高整体输送的冷却剂体积流，以便实现用于气缸盖14的相应较高的冷却效率。

第一闭锁阀18与第二闭锁阀20的只是阶段性的旋转耦连通过部段齿部94实现，所述部段齿部只在第一闭锁阀18在调节设备16的零点位置58与第一位置72之间来回转动时才相互啮合。第二闭锁阀20在其打开位置中的位置固定通过第一闭锁阀18形状配合地实现，方式为连接在第一闭锁阀18的部段齿部94上的环形区段104啮合到连接在第二闭锁阀20的部段齿部94上的凹处106中并且在第一闭锁阀18旋转时在凹处106中滑动地运动。

在达到用于气缸盖14中的借助第一冷却剂温度传感器70测量的局部冷却剂温度的定义的第三极限值之后和/或在达到用于气缸壳体12中的借助布置在气缸壳体12的出口76附近的第二冷却剂温度传感器90测量的局部冷却剂温度的定义的第一极限值之后，调节设备16从第二位置88移动到中间位置92。在此，第一闭锁阀18沿这个定向扭转，其中第二闭锁元件74附加地越来越大地打开调节设备16的第一入口78。由此闭锁元件只还保持调节设备16的第四出口82封闭并且因此防止了主冷却器30的通流。因此，在中间位置92中也规定了冷却剂流过气缸壳体12。

在达到用于气缸盖14中的借助第一冷却剂温度传感器70测量的局部冷却剂温度的定义的第四极限值之后和/或在达到用于气缸壳体12中的借助第二冷却剂温度传感器90测量的局部冷却剂温度的定义的第二极限值之后和/或根据储存在发动机控制装置86中的内燃机运行特征场，将调节设备16从中间位置92移动至第三位置96。在此，调节设备16的第三出口82越来越大地打开并且由此将主冷却器30连入大冷却循环中，而同时通过第一闭锁阀18的第二闭锁元件74以越来越大的程度再次关闭调节设备16的第四出口84(参见图10)。由此确保了，除了冷却剂流的相对较小的导引通过暖气热交换器28的部分，冷却剂完全导引通过主冷却器30并且在其中通过热交换冷却至环境空气的温度。

调节设备16的第三位置96还设置用于内燃机的未运行状态。由此一方面实现了“故障保护”功能性，通过所述功能性在调节设备的执行器例如由于在可由内燃机驱动的机动车的未运行状态下被黄鼠狼啃咬而损坏时可以确保冷却系统的(功能受限的)运行。此外，调节设备的第三位置96使得在内燃机的未运行状态下在进行维护工作时更容易填充和清空冷却系统。

调节设备16的壳体36设置用于与内燃发动机10的气缸盖14在形成第一出口56、第一入口78以及与气缸盖14的出口68相连的第二入口98的一侧直接螺栓连接。

第一闭锁阀18和第二闭锁阀20在壳体36中的密封分别通过(借助盘形弹簧102)弹簧加载的环形的密封元件100进行。

附图标记清单

10 内燃发动机

12 气缸壳体

14 气缸盖

16 调节设备

18 第一闭锁阀

20 第二闭锁阀

22 执行器

24 气缸壳体的冷却剂通道

26 气缸盖的冷却剂通道

28 暖气热交换器

30 主冷却器

32 冷却剂泵

34 旁路

36 壳体

38 泵轮

40 轴

42 第一皮带轮

44 冷却剂泵的第一入口

46 冷却剂泵的第二入口

48 轴

50 主冷却器的出口

52 暖气热交换器的出口

54 冷却剂通道

56 调节设备的第一出口

58 调节设备的零点位置

60 第二闭锁阀的闭锁元件

62 调节设备的第三出口

64 暖气热交换器的入口

66 第一闭锁阀的第一闭锁元件

68 气缸盖的出口

70 第一冷却剂温度传感器

72 调节设备的第一位置

74 第一闭锁阀的第二闭锁元件

76 气缸壳体的出口

78 调节设备的第一入口

80 主冷却器的入口

82 调节设备的第四出口

84 调节设备的第五出口

86 发动机控制装置

88 调节设备的第二位置

90 第二冷却剂温度传感器

92 调节设备的中间位置

94 部段齿部

96 调节设备的第三位置

98 调节设备的第二入口

100 密封元件

102 盘形弹簧

104 环形区段

106 凹处

108 电动机

110 第二皮带轮

112 齿形带

114 气缸盖壳体

116 凸轮轴盖

118 凸轮轴

120 调节设备的第二出口

122 加热设备

124 接管

Claims (15)

1.一种内燃机，具有内燃发动机(10)和冷却系统，所述冷却系统包括冷却剂泵(32)、主冷却器(30)、暖气热交换器(28)、绕过所述暖气热交换器(28)的旁路(34)、内燃发动机(10)中的冷却剂通道(24、26)以及调节设备(16)，所述调节设备(16)具有用于根据至少一个局部冷却剂温度受控地分配冷却剂的执行器(22)，其中，调节设备(16)在沿一个方向控制执行器(22)时

-在第一位置(72)中允许冷却剂流过内燃发动机(10)和暖气热交换器(28)并且阻止冷却剂流过旁路(34)以及主冷却器(30)；

-在第二位置(88)中附加地允许冷却剂流过旁路(34)；并且

-在第三位置(96)中附加地允许冷却剂流过主冷却器(30)，

其特征在于，调节设备(16)在处于第一位置(72)之前的零点位置(58)中阻止冷却剂流过内燃发动机(10)并且允许冷却剂流过暖气热交换器(28)。

2.按权利要求1所述的内燃机，其特征在于在调节设备(16)的零点位置(58)中能够供冷却剂流通的加热设备(122)。

3.按权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述调节设备(16)在第一位置(72)、第二位置(88)和/或第三位置(96)中阻止冷却剂泵(32)与暖气热交换器(28)之间的直接连接。

4.按前述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述调节设备(16)在第三位置(96)中又阻止冷却剂流过旁路(34)。

5.按前述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述调节设备包括由执行器(22)移动的第一闭锁阀(18)和由第一闭锁阀(18)移动的第二闭锁阀(20)，其中，第二闭锁阀(20)的闭锁位置表示调节设备的零点位置。

6.按权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述第一闭锁阀(18)在其运动区域中只区段性地带动第二闭锁阀(20)。

7.按权利要求5或6所述的内燃机，其特征在于，所述闭锁阀(18、20)设计为旋转阀。

8.按前述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于布置在内燃发动机(10)的冷却通道(24、26)中的冷却剂温度传感器(70、90)。

9.按前述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述调节设备(16)能够根据内燃机的运行特征场在第二位置(88)与第三位置(96)之间调节。

10.按前述权利要求之一所述的内燃机，其特征在于，所述冷却剂泵(32)的输送元件能够借助电动机(108)驱动。

11.按权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述输送元件能够通过电动机(108)的传动机构驱动。

12.按权利要求10或11所述的内燃机，其特征在于用于冷却电动机(108)和/或电动机附属的功率电子器件的冷却泵驱动冷却循环。

13.一种机动车，具有按前述权利要求之一所述的设置用于产生行驶驱动功率的内燃机。

14.按权利要求13所述的机动车，其特征在于附加的电动行驶驱动器。

15.一种用于运行按权利要求14所述的机动车的方法，其特征在于，调节设备(16)在内燃发动机(10)不运行并且在通过电动行驶驱动器产生行驶驱动功率时保持在零点位置。