CN101749094A - 用于车辆发动机的冷却系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃发动机的冷却系统。所述冷却系统可以用于混合动力电动车辆。所述系统包括与发动机流体连通的电泵以及操纵所述泵的控制单元。所述泵可以被构造成供应流体到汽缸体或汽缸盖并且使流体经过所述汽缸体或汽缸盖回流。公开了电泵和机械泵的多种配置以控制流体流量和压力。

Description

用于车辆发动机的冷却系统和方法
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的冷却系统。所述冷却系统可以用于混合动力电动车辆。
背景技术
汽车发动机在操作期间会产生大量热量。用于发动机的传统冷却系统包括使水或其他冷却液通过发动机进行循环的水泵。机械泵(例如带式、链式或齿轮式泵)被大量用于内燃发动机。所述泵由发动机曲轴的旋转力驱动。通常，难以在不调节发动机速度的情况下调节或控制泵流速。
此外，当使用机械泵来冷却发动机时会存在明显的寄生损失。减少寄生损失可以改善内燃发动机车辆的燃料节约性。电水泵比机械泵的效率更高。例如，在对冷却系统有更少需求的情况下，电泵可以被控制以降低泵性能。然而，较大型的发动机的流量要求和受限的流通路径会使所使用的电泵过分地昂贵、庞大和沉重。
最后，用于发动机的冷却系统的封装会受到车辆的其他组件限制。当更大的发动机需要更高流量和压力需求时，更大的泵显著地增大所需要的封装空间。
因此，有益的是减小通过机械驱动的水泵来泵送冷却液穿过车辆冷却系统而造成的寄生损失。同样有益的是提供可以被封装在更小空间内的冷却系统。
发明内容
根据一个示例性实施例，一种用于内燃发动机的冷却系统，所述内燃发动机具有汽缸体和汽缸盖，所述冷却系统包括：与所述发动机流体连通的第一泵，该第一泵是电泵；与所述发动机流体连通的第二泵，该第二泵是电泵；以及操纵所述第一泵和所述第二泵的控制单元。至少两个流体回流通道被构造成将流体再次循环到泵。所述第一泵被构造成将流体供应到汽缸盖，并且所述第二泵被构造成将流体供应到汽缸体。
在另一个示例性实施例中，一种用于内燃发动机的冷却系统包括：相对于彼此并联布置的至少三个电水泵；与所述三个电水泵流体连通的机械水泵；以及操纵电水泵的控制单元。
本发明的一个优点是冷却系统的增大的总流量和压力。多个泵的使用使得能够以更大灵活性来调节或控制冷却系统的流量和压力。
本发明的另一个优点是它需要比一个大型泵更少的封装空间。泵的布置同样比单个泵的设计更灵活。在生产中多个较小泵的使用减小了每个泵的整体零件成本。
本发明将通过参考附图的示例在下文进行更详细的说明，其中相同的参考标记被用于附图中相同或实质相同的元件。本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点将通过以下结合附图实施本发明的最佳模式的详细说明而易于理解。在附图中：
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图2是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图3是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图4是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图5是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图6是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图7是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图8是根据本发明的示例性实施例的冷却系统和内燃发动机的示意图；
图9是根据本发明的示例性实施例用于冷却系统的控制单元的示意图；
图10是根据本发明的示例性实施例的泵控制单元的算法的流程图；
图11是根据本发明的示例性实施例的泵控制单元的算法的流程图；
图12是根据本发明的示例性实施例的泵控制单元的算法的流程图。
具体实施方式
参考图1-9，其中相同标记在几个视图中表示相同或相应部件，这些视图显示了与车辆发动机一起使用的冷却系统10、120、230、400、520、630、740。所述车辆可以是混合动力电动车辆。所述冷却系统包括与发动机流体连通的多个电泵。如图8所示，提供控制单元840以控制泵和发动机之间的流体分配。在图示说明的实施例中显示的发动机是内燃发动机。本文公开的技术可以用于各种内燃发动机，包括例如V4、V6、V8、V10或直列式排列。其他发动机(例如汪克尔发动机(Wankel)或其他内燃发动机构造)也可以采用本文公开的冷却系统。
参考图1，显示了冷却系统10和内燃发动机20。与具有单个和/或机械水泵的同时期设计相比，冷却系统10在操作期间提供更大的灵活性以及对发动机20的热状态的控制。所示的冷却系统10采用水作为冷却液，其他滑润剂或冷却液也可以用于本发明。例如，在一个实施例中，油或防冻剂被用于冷却系统10。
如图1所示，冷却系统10包括两个电水泵(或“EWP”)30、40。发动机20是v型发动机(例如，V8)。发动机20包括第一汽缸盖50和第二汽缸盖60。汽缸盖50、60被安装在汽缸体70的顶部。每个汽缸盖50、60具有专用于该盖的泵。泵30与第一汽缸盖50流体连通。泵30基于命令选择性地提供流体到第一汽缸盖50。泵40被构造成提供流体到第二汽缸盖60。冷却系统10包括控制系统(例如像图8中所示的控制系统840)。控制系统操纵泵30和泵40的性能。
泵30、40被构造成相互并联的配置。在这种构造中，泵30、40提供关于流体流速的更大的灵活性和能力。流体压力不必以与流速增大的速率相同的速率增大。具有比压力要求更大的流量需求的发动机可以利用所示的冷却系统10。
流体自汽缸盖50、60经过汽缸体70循环。在本实施例中，所示流体在回流过程中以与流体自然流动相反的方向流动。例如，可以自汽缸体70的基座向上引导流体到汽缸体的上部。回流使得能够更有效地使用流体或冷却液。多种发动机组件可以以相同流体冷却而不需要为每个发动机组件提供额外的泵送机构。在一些情况下，回流可以减小组件的腐蚀并且引起更大的热冷却。在图1中，冷却系统10被构造成直接提供流体到汽缸盖50、60并且经过汽缸体70回流流体。
流出发动机的流体被提供到加热器芯80。加热器芯80可以在流体中添加或去除热能。加热器芯80可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯80。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯80。加热器80可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵30、40中。
调温器90包括在冷却系统10中。调温器90与发动机散热器100流体连通。调温器90控制流体流入散热器100以从流体中去除多余热量。调温器90可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器90可以与被构造成测量流体温度的温度传感器(例如图1中所示的95、105)流体连通。在所示实施例中，传感器95被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器105被构造成测量流体流出发动机体时发动机的热侧(hot side)上的流体。传感器95、105可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵30和40的性能。例如，如果流出发动机20的流体超过120℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如80℃)的情况下，一个或更多个泵30、40可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖50、60的温度。在汽缸盖50、60超过300℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽110。流体槽110通过发动机散热器100与冷却系统10流体连通。在需要时，槽110中的流体被循环到发动机散热器100。发动机散热器100与调温器90流体连通。发动机散热器100可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图2，显示了冷却系统120和内燃发动机130。所示的冷却系统利用水作为冷却液，其他滑润剂或冷却液也可以用于本发明。例如，在一个实施例中，油或防冻剂被用于冷却系统120。
如图2所示，冷却系统120包括两个电水泵140、150。发动机130是v型发动机(例如V8)。发动机130包括第一汽缸盖160和第二汽缸盖170。汽缸盖160、170被安装在汽缸体180的顶部。泵140、150与汽缸体180流体连通。泵140、150基于命令选择性地提供流体到汽缸体180。冷却系统120包括控制系统(例如像图8中所示的控制系统840)。控制系统操纵泵140和150的性能。
泵140、150被构造成相互并联的配置。在这种构造中，泵140、150提供关于流体流速的更大的灵活性和能力。流体压力不必以与流速增大的速率相同的速率增大。具有比压力要求更大的流量需求的发动机可以利用所示的冷却系统120。流体自汽缸体180循环到汽缸盖160、170。流体在回流过程中可以以与流体自然流动相反的方向流动。
流出发动机130的流体被提供到加热器芯190。加热器芯190可以在流体中添加或去除热能。加热器芯190可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯190。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯190。加热器190可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵140、150中。
调温器200包括在冷却系统120中。调温器200与发动机散热器210流体连通。调温器200控制流体流入散热器210以从流体中去除多余热量。调温器200可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器200可以与被构造成测量流体温度的温度传感器(例如图2中所示的195、205)连通。在所示实施例中，传感器195被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器205构造成测量流体流出发动机体时发动机的热侧上的流体。传感器195、205可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵140和150的性能。例如，如果流出发动机130的流体超过100℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如70℃)的情况下，一个或更多个泵140、150可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖160、170的温度。在汽缸盖160、170超过400℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽220。流体槽220通过发动机散热器210与冷却系统120流体连通。在需要时，槽220中的流体被循环到发动机散热器210。发动机散热器210与调温器200流体连通。发动机散热器210可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图3，显示了冷却系统230和内燃发动机240。与具有单个和/或机械水泵的同时期设计相比，冷却系统230在操作期间提供更大的灵活性以及对发动机240的热状态的控制。所示的冷却系统230将水用作冷却液，其他滑润剂或冷却液也可以用于本发明。例如，在一个实施例中，油或防冻剂被用于冷却系统230。
如图3所示，冷却系统230包括八个电水泵(或“EWP”)250、260、270、280、290、300、310和320。发动机240是v型发动机，例如，V8。发动机包括第一汽缸盖330和第二汽缸盖340。汽缸盖330、340被安装在汽缸体350的顶部。每个汽缸盖330、340具有专用于该汽缸的泵。泵250、260、270和280与第一汽缸盖330流体连通并且提供流体到第一、第二、第三和第四汽缸。泵250、260、270和280基于命令选择性地提供流体到第一汽缸盖330中的汽缸。泵290、300、310和320被构造成提供流体到第二汽缸盖340，该第二汽缸盖包括第五、第六、第七和第八汽缸。冷却系统230包括控制系统(例如像图8中所示的控制系统840)。控制系统操纵泵250、260、270、280、290、300、310和320的性能。在另一个实施例中，每个汽缸具有专用于该汽缸的泵。
泵250、270、290和310被构造成相互并联的配置。泵250和260、270和280、290和300以及310和320被构造成相互串联。在这种构造中，泵250、260、270、280、290、300、310和320提供关于流体流速和压力的更大的灵活性和能力。泵250、260、270、280、290、300、310和320可以选择性地关闭从而使流体压力不必以与流速增大的速率相同的速率增大，反之亦然。在一个实施例中，发动机240是可变排量(或DOD)的发动机。控制单元被构造成根据发动机240正在操作的汽缸数来控制泵250、260、270、280、290、300、310和320。在发动机240仅利用四个汽缸的情况下，四个泵或更少的泵提供流体到发动机。
冷却系统230还可以被构造成使每个汽缸盖330、340可以具有同时操作的相同或不同数量的泵。在一种配置中，仅两个泵在每个汽缸盖330、340上操作。在另一种配置中，汽缸盖330具有三个正在操作的泵而汽缸盖340仅具有两个正在操作的泵。在期望增大汽缸盖330中的流速的情况下，泵250可以结合泵270和/或280进行操作。当期望增大汽缸盖330中的压力时，泵250可以结合泵260进行操作。控制单元被构造成根据发动机或变速箱操作来改变每个泵的性能。
流体从汽缸盖330、340循环经过汽缸体350。在图3中，冷却系统230被构造成直接供应流体到汽缸盖330并使流体经过汽缸体350回流。
流出发动机的流体被提供到加热器芯360。加热器芯360可以在流体中添加或去除热能。加热器芯360可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且用于控制加热器芯360。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器用于控制加热器芯360。加热器360可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯360分配的流体被引导回泵250、260、270、280、290、300、310和320中。
调温器370包括在冷却系统230中。调温器370与发动机散热器380流体连通。调温器370控制流体流入散热器380以从流体中去除多余热量。调温器370可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器370可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图3中所示的365、375)连通。在所示实施例中，传感器365被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器375被构造成测量流体流出发动机体时发动机的热侧上的流体。传感器365、375可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵250、260、270、280、290、300、310和320的性能。例如，如果流出发动机240的流体超过110℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如75℃)的情况下，一个或更多个泵250、260、270、280、290、300、310或320可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖330、340的温度。在汽缸盖330、340超过350℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽390。流体槽390通过发动机散热器380与冷却系统230流体连通。在需要时，槽中的流体被循环到发动机散热器380。发动机散热器380与调温器370流体连通。发动机散热器380可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图4，显示了冷却系统400和内燃发动机410。所示的冷却系统将水用作冷却液，其他滑润剂或冷却液也可以用于本发明。例如，在一个实施例中，油或防冻剂被用于冷却系统400。
如图4所示，冷却系统400包括布置成相互并联的三个电水泵420、430和440。还提供机械水泵450(或“MWP”)，该机械水泵相对于电水泵420、430和440串联布置。发动机410是直列式发动机(例如I-4发动机)。发动机410包括汽缸盖460和汽缸体470。泵420、430和440与汽缸体470流体连通。冷却系统400包括控制系统(例如像图8中所示的控制系统840)。控制系统操纵泵420、430和440的性能。
泵420、430和440被构造成相互并联的配置。在这种构造中，泵420、430和440提供关于流体流速的更大的灵活性和能力。流体压力不必以与流速增大的速率相同的速率增大。具有比压力要求更大的流量需求的发动机可以利用所示的冷却系统400。泵420、430和440可以是辅助泵，这些辅助泵被构造成在预定情况下增大冷却系统400的总压力。
机械水泵450接收来自泵420、430和440的流体。泵450定位在汽缸体470中。泵450将流体引导到发动机410的汽缸盖460。泵450可以是本领域公知的任意机械流体泵。
流出发动机410的流体被提供到加热器芯480。加热器芯480可以在流体中添加或去除热能。加热器芯480可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯480。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯480。加热器480可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯480分配的流体被引导回泵420、430和440中。
调温器490包括在冷却系统400中。调温器490与发动机散热器500流体连通。调温器490控制流体流入散热器500以从流体中去除多余热量。调温器490可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器490可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图4中所示的485、495)连通。在所示实施例中，传感器485被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器495被构造成测量流体流出发动机盖时发动机的热侧上的流体。传感器485、495可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵420、430和440的性能。例如，如果流出发动机410的流体超过110℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如75℃)的情况下，一个或更多个泵420、430和440可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖460的温度。在汽缸盖460超过350℃的温度的情况下，泵可以被指示增大以其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽510。流体槽510通过发动机散热器500与冷却系统流体连通。在需要时，槽510中的流体被循环到发动机散热器500。发动机散热器500与调温器490流体连通。发动机散热器500可以是本领域公知的任意类型的散热器。
图5中所示的冷却系统520类似于图4中所示的冷却系统400。冷却系统520包括相互并联布置的三个电水泵530、540和550。冷却系统520不像图4中所示的冷却系统那样包括机械水泵。泵530、540和550直接将流体供应到发动机570的汽缸体560中。流体从汽缸体通过泵530、540和550引入汽缸盖580中。冷却系统520提供相对于图4中的冷却系统400减小的压力性能。冷却系统520需要更少的零件并且提供替代冷却系统400的更低的成本。
流出发动机570的流体被提供到加热器芯590。加热器芯590可以在流体中添加或去除热能。加热器芯590可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯590。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯590。加热器590可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵530、540和550中。
调温器600包括在冷却系统520中。调温器600与发动机散热器610流体连通。调温器600控制流体流入散热器610以从流体中去除多余热量。调温器600可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器600可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图5中所示的595、605)连通。在所示实施例中，传感器595被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器605被构造成测量流体流出汽缸盖时发动机的热侧上的流体。传感器595、605可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵530、540和550的性能。例如，如果流出发动机570的流体超过112℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如76℃)的情况下，一个或更多个泵530、540和550可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖580的温度。在汽缸盖580超过250℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽620。流体槽620通过发动机散热器610与冷却系统流体连通。在需要时，槽620中的流体被循环到发动机散热器610。发动机散热器610与调温器600流体连通。发动机散热器610可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图6，显示了冷却系统630和内燃发动机640。所示的冷却系统630将水用作冷却液，其他滑润剂或冷却液也可以用于本发明。例如，在一个实施例中，油或防冻剂被用于冷却系统630。
如图6所示，冷却系统630包括相互串联布置的两个电水泵650、660。还提供机械水泵(或“MWP”)670，该机械水泵相对于电水泵650、660串联布置。发动机640是直列式发动机(例如I-4发动机)。发动机640包括汽缸盖680和汽缸体690。泵650、660与汽缸体690流体连通。冷却系统630包括控制系统(例如像图8中所示的控制系统840)。控制系统630操纵泵650、660的性能。
泵650、660被构造成相互串联的配置。在这种构造中，泵650、660提供关于流体压力的更大的灵活性和能力。流体流速不必以与流压增大的速率相同的速率增大。具有比流速要求更大的压力需求的发动机可以利用所示的冷却系统630。泵650和660可以是辅助泵，这些辅助泵被构造成在预定情况下增大冷却系统630的总压力。
机械水泵670接收来自泵650、660的流体。泵670定位在汽缸体690中。泵670将流体引导到发动机640的汽缸盖680。泵670可以是本领域公知的任意机械流体泵。
流出发动机640的流体被提供到加热器芯700。加热器芯700可以在流体中添加或去除热能。加热器芯700可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯700。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯700。加热器700可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵650和660中。
调温器710包括在冷却系统630中。调温器710与发动机散热器720流体连通。调温器710控制流体流入散热器720以从流体中去除多余热量。调温器710可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器710可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图6中所示的705、715)连通。在所示实施例中，传感器705被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器715被构造成测量流体流出汽缸盖时发动机的热侧上的流体。传感器705、715可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵650和660的性能。例如，如果流出发动机640的流体超过105℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如70℃)的情况下，一个或更多个泵650或660可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖680的温度。在汽缸盖680超过250℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽730。流体槽730通过发动机散热器720与冷却系统630流体连通。在需要时，槽730中的流体被循环到发动机散热器720。发动机散热器720与调温器710流体连通。发动机散热器720可以是本领域公知的任意类型的散热器。
图7中所示的冷却系统740类似于图6中所示的冷却系统630。冷却系统740包括相互串联布置的两个电水泵750、760。冷却系统740不像图6中所示的冷却系统630那样包括机械水泵。泵750、760直接将流体供应到发动机780的汽缸体770中。流体从汽缸体通过泵750、760引入汽缸盖790中。冷却系统740提供相对于图6中的冷却系统630减小的压力性能。冷却系统740需要更少的零件并且提供替代冷却系统630的更低的成本。
流出发动机780的流体被提供到加热器芯800。加热器芯800可以在流体中添加或去除热能。加热器芯800可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯800。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯800。加热器800可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵750、760中。
调温器810包括在冷却系统740中。调温器810与发动机散热器820流体连通。调温器810控制流体流入散热器820以从流体中去除多余热量。调温器810可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器810可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图7中所示的805、815)连通。在所示实施例中，传感器805被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器815被构造成测量流体流出汽缸盖时发动机的热侧上的流体。传感器805、815可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵750和760的性能。例如，如果流出发动机780的流体超过110℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如75℃)的情况下，一个或更多个泵750或760可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖790的温度。在汽缸盖790超过350℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
在所示实施例中，提供了流体槽830。流体槽830通过发动机散热器820与冷却系统流体连通。在需要时，槽830中的流体被循环到发动机散热器820。发动机散热器820与调温器810流体连通。发动机散热器820可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图8，显示了冷却系统840以及直列式发动机850。冷却系统840包括相互并联布置的两个电水泵860、870。所述冷却系统840包括两个分离的冷却回路。第一回路包括被构造成将流体供应到发动机的汽缸盖880的电水泵860。在所示实施例中，流体在流出汽缸盖880后回到流体槽890。流体回流通道或管路(bank)900从汽缸盖880延伸到流体槽890。流体可以在流出汽缸盖880后汇流并返回到流体槽890或加热器芯910。第二回路包括被构造成供应流体到汽缸体920的电水泵870。在所示实施例中，流体在流出汽缸体920后返回流体槽890。流体回流通道930从汽缸体920延伸到加热器芯910。流体可以在流出汽缸体920后汇流并返回到加热器芯910或流体槽890。在所示实施例中，冷却系统840包括至少两个流体回流通道(或管路)900和930。冷却系统840能够实现汽缸盖880和汽缸体920之间的更强的温度控制。冷却系统840可以获得更大的效率，因为泵860或870可以分别根据汽缸盖880和汽缸体920的需要运行。在汽缸盖880需要比汽缸体920更少的冷却的情况下，泵860可以运行在减小的功率水平。反之亦然，在汽缸体920需要比汽缸盖880更小的冷却的情况下，泵870可以运行在减小的功率水平。
加热器芯910可以在流体中添加或去除热能。加热器芯910可以由控制单元控制，所述控制单元可以与冷却系统控制单元相同或可以与所述冷却系统控制单元分离。在一个实施例中，加热器控制阀被连接到控制单元并且被用于控制加热器芯910。在另一个示例性实施例中，风扇或混合器被用于控制加热器芯910。加热器910可以是本领域公知的任意标准的加热器，例如散热器。从加热器芯分配的流体被引导回泵860、870中。
调温器940包括在冷却系统840中。调温器940与发动机散热器950流体连通。调温器940控制流体流入散热器950以从流体中去除多余热量。调温器940可以是本领域公知的任意标准的调温器。
在所示的实施例中，调温器940可以与构造成测量流体温度的温度传感器(例如图8中所示的935、945)连通。在所示实施例中，传感器935被构造成测量汽缸盖中的流体温度。传感器945被构造成测量流体流出汽缸体时发动机的热侧上的流体。传感器935、945可以被安置在关于发动机的多个点处，包括但不限于发动机的热/冷侧、汽缸盖或油流经的位置。例如，温度传感器可以测量流出发动机散热器的流体的温度。在一个实施例中，控制单元根据来自温度传感器的温度读数来操纵泵860和870的性能。例如，如果流出发动机850的流体超过100℃的预定阈值温度，则泵可以被指示增大其流体输出。在流体温度降至低于另一个预定温度(例如70℃)的情况下，一个或更多个泵860或870可以运行在降低的速度、流量或功率水平。在另一个示例中，温度传感器测量汽缸盖880的温度。在汽缸盖880超过300℃的温度的情况下，泵可以被指示增大其流体输出。
流体槽890通过发动机散热器950与冷却系统840流体连通。在需要时，槽890中的流体被循环到发动机散热器950。发动机散热器950与调温器940流体连通。发动机散热器950可以是本领域公知的任意类型的散热器。
参考图9，显示了控制单元960。控制单元960可以与本文公开的任何示例性的冷却系统10、120、230、400、520、630、740和840兼容。控制单元960与多个电泵970、980和990连通。在所示实施例中，控制单元960与发动机控制单元(或“ECU”)1000、变速器控制单元(或“TCU”)1010、调温器1020和其他车辆控制器(例如1030)连通。控制单元960被构造成根据发动机或变速箱操作来改变每个泵的性能。在一个实施例中，控制单元960根据发动机流量需求来操纵泵970、980或990中的至少一个。控制单元960接收来自ECU 1000的信号作为发动机的发动机流量要求。当发动机要求增大流量时，泵970、980和990可以增大其操作的功率水平。在一个实施例中，泵970、980和990可以串联或并联操作，如图3所示。在发动机要求增大的流量的情况下，泵970、980和/或990被指令相互串联操作。在发动机要求增大压力需求的情况下，泵970、980和/或990被指令相互并联操作。ECU 1000还被构造成提供表示发动机操作速度的信号。泵970、980和/或990也可以根据发动机速度进行操纵。
控制单元960与调温器1020连通。调温器1020被构造成发送表示流体温度的电信号。在一个实施例中，控制单元960具有控制算法，该控制算法根据流体温度来操纵泵性能。上文公开了一些示例性的热条件。控制单元960可以被配置多个阈值温度。每个泵970、980和/或990的性能可以在每个阈值温度下改变。
在另一个实施例中，控制单元960被构造成根据变速箱速度来操纵泵性能。控制单元960与变速箱控制单元1010连通。TCU 1010发送表示变速箱速度的信号到控制单元。在一个示例中，控制单元840包括逻辑组件，所述逻辑组件用于随着变速箱速度或档位的增大而增大流体的流速。在另一个实施例中，控制单元960被构造成根据最有效的操作方案来操纵泵970、980和/或990。最有效的方案可以定义为要求用于冷却系统的较低功率需求的操作方案。
图10示出了用于控制单元的示例性算法1040。控制单元在冷却系统上执行一系列检查以确定冷却系统需要的泵性能的类型。首先，控制单元与调温器或温度传感器连通。控制单元检查流体1050的温度。如果所测量的温度“Tcurrent”等于阈值或期望温度“Tdesired x”，则泵x继续运行在相同水平下。在所测量的温度不等于期望温度的情况下，控制单元改变泵x的性能，如1060所示。控制单元可以减小或增大泵x的性能。
在步骤1070，控制单元可以检查发动机的速度或流体的流速。控制单元将当前发动机速度“Ncurrent”与之前测量的发动机速度“Nprevious”比较。在发动机速度改变的情况下，控制单元改变泵x的性能。控制单元还可以在液压管路的任意点处检查流体的流速。当前流速“Lcurrent”与之前的流速“Lprevious”比较。在流速改变的情况下，控制单元改变泵x的性能。算法1040是闭环程序。一旦程序结束，则控制单元在步骤1050继续重新检查温度。
图11示出了用于在两个分离的液压管路中操纵泵性能的控制单元的两个示例性算法1080、1090。所述控制单元在每个液压管路上执行一系列检查以确定冷却系统需要的泵性能的类型。第一算法1080被配置为控制提供流体到汽缸盖的泵。第二算法1090被配置为控制提供流体到汽缸体的泵。首先，控制单元和与调温器或汽缸盖关联的温度传感器连通。控制单元检查流体1100的温度。如果所测量的温度“Tcurrent”等于阈值或期望温度“Tdesired x”，则泵x继续运行在相同水平下。在所测量的温度不等于期望温度的情况下，控制单元改变泵x的性能，如1100所示。控制单元可以减小或增大泵性能。在步骤1120，控制单元可以检查发动机的速度或流体的流速。控制单元将当前发动机速度“Ncurrent”与之前测量的发动机速度“Nprevious”比较。在发动机速度改变的情况下，控制单元在1110改变泵x的性能。控制单元还可以在液压管路的任意点处检查流体的流速。当前流速“Lcurrent”与之前的流速“Lprevious”比较。在流速改变的情况下，控制单元改变泵x的性能。算法1080是闭环程序。一旦程序结束，则控制单元在步骤1100继续重新检查温度。
控制单元还和与调温器或汽缸体关联的温度传感器连通。控制单元检查流体1130的温度。如果所测量的温度“Tcurrent”等于阈值或期望温度“Tdesired y y”，则泵y继续运行在相同水平下。在所测量的温度不等于期望温度的情况下，控制单元改变泵y的性能，如1140所示。控制单元可以减小或增大泵性能。在步骤1150，控制单元可以检查发动机的速度或流体的流速。控制单元将当前发动机速度“Ncurrent”与之前测量的发动机速度“Nprevious”比较。在发动机速度改变的情况下，控制单元改变泵y的性能。控制单元还可以在液压管路的任意点处检查流体的流速。当前流速“Lcurrent”与之前的流速“Lprevious”比较。在流速改变的情况下，控制单元改变泵y中的性能。算法1090是闭环程序。一旦程序结束，则控制单元在步骤1130继续重新检查温度。
图12示出了用于控制单元的另一个示例性算法1160。所述控制单元在其他系统上执行一系列检查以确定冷却系统需要的泵性能的类型。首先，控制单元检查发动机流量需求是否在预定阈值1170内。如果是，则控制单元移动到下一个检查。在发动机流量需求大于预定阈值的情况下，控制单元改变冷却系统1180中一个或多个泵的性能。对于下一个检查，控制单元检查发动机压力是否在预定阈值1190内。如果不是，则控制单元改变冷却系统1180中一个或多个泵的性能。
控制单元还在1200检查发动机速度。如果发动机速度在预定阈值之外，则控制单元改变冷却系统1180中一个或多个泵的性能。控制单元与调温器连通并且检查所述流体是否在预定阈值1210内。当流体温度在预定阈值之外时，控制单元改变冷却系统1180中一个或多个泵的性能。控制单元还与变速箱控制单元连通。控制单元检查变速箱性能特征。在一个实施例中，控制单元检查变速箱速度1220。如果变速箱速度在预定阈值内，则控制单元执行下一个检查1170。如果变速箱速度在预定阈值之外，则控制单元改变冷却系统1180中一个或多个泵的性能。在所示实施例中，所述算法是闭环系统。当控制单元执行了全部检查时，程序再次起动并且开始在1170检查发动机流量需求。在另一个实施例中，所述算法不是闭环系统。每个检查的顺序可以被改变。在另一个实施例中，控制单元仅根据变速箱速度和温度来操纵泵的性能。控制单元可以包括任意数量的公知处理器以完成本文所述的示例性算法。示例性处理器包括64位或32位的处理器。
流体被供应到发动机组件的顺序可以被改变并且其始终处于本发明的精神范围内。例如，图3中所示的冷却系统230首先提供流体到汽缸盖330并且之后将流体引导到汽缸体350。冷却系统230可以被构造成首先提供流体到汽缸体350并且之后输送到汽缸盖330或340。可以使用可替换的流动模式并且其始终处于本发明的精神范围内。
本发明的教导减小了每个独立泵的尺寸以增大车辆实施的灵活性。整体封装尺寸和所用的电流可以被减小。本发明的另一个益处是其可以降低产品成本。在更大的体积内排布泵可以导致更低的单个零件成本。电水泵的使用通常增大系统中的总流量和总压力。在一些配置中，可以利用更小的机械水泵。
本发明参考特定的方面被描述。附图中所示的这些方面和特征可以单独应用或组合应用。基于阅读和理解本说明书，技术人员容易想到修改和替换的实施例。虽然描述的各方面将电水泵作为构造的一种元件，但可以理解，如果需要，其他类型的泵可以用于选定的组件。应该理解，可以想到仅替换组件可获得基本相同功能和结果，例如，可以通过不同构造获得增大的压力输出或流体流速，而不背离本发明。本发明意图包括在所附权利要求或权利要求等价物的范围内的全部此类修改和替换。此外，虽然实现本发明的最佳模式被详细说明，但本发明所属领域的技术人员将意识到用于在所附权利要求范围内实施本发明的各种可替换的设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的冷却系统，所述内燃发动机具有汽缸体和汽缸盖，所述系统包括：
与所述发动机流体连通的第一泵，所述第一泵是电泵；
与所述发动机流体连通的第二泵，所述第二泵是电泵；
操纵所述第一泵和所述第二泵的控制单元；以及
构造成将流体再次循环到所述泵的至少两个流体回流通道；
其中所述第一泵被构造成将流体供应到所述汽缸盖；
其中所述第二泵被构造成将流体供应到所述汽缸体。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元根据发动机操作来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元根据发动机流量需求来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元根据发动机压力需求来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元根据发动机速度来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元根据流体温度来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元根据变速器速度来操纵所述第一泵和所述第二泵中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一泵和所述第二泵被并联布置。
9.根据权利要求8所述的系统，其进一步包括与所述第一泵和所述第二泵中的至少一个串联布置的第三泵。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一泵和所述第二泵被布置成使流体经过所述发动机回流。
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