CN102733921A - 一种发动机冷却系统及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机冷却系统，其包括散热器、膨胀水箱、泵装置、以及相互连通的缸盖水套和缸体水套，所述泵装置的输出口与所述缸盖水套的输入口相连通以输入冷却液，并将被输入的冷却液设置成分别用于对发动机的缸盖和缸体进行冷却的两个流路：第一流路是经由缸盖水套并从设于缸盖上的输出口流出、然后进入膨胀水箱后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路；第二流路是经由缸体水套并从设于缸体上的输出口流出、然后进入散热器后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。本发明还涉及一种发动机冷却方法。采用本发明能够更加合理地控制并保持缸盖和缸体的温度，从而可以显著地提高润滑油温度、降低摩擦损失、改善燃油消耗并降低排放。

Description

一种发动机冷却系统及冷却方法

【技术领域】

本发明涉及一种冷却系统及冷却方法，尤其涉及一种发动机冷却系统及冷却方法。

【背景技术】

发动机冷却系统是汽车的重要组成部分之一，它的主要功用是将受热零件吸收的部分热量及时地散发出去，从而使发动机在各种工况下都能得到适度冷却而保持在适宜的温度范围内工作。这样的冷却系统应当既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在发动机冷启动之后，冷却系统还应当保证发动机能迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

目前，汽车发动机的水冷系统均为强制循环水冷系统，即利用水泵来提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机和整车零部件的流动通道中循环流动。这种系统通常包括水泵、散热器(包括冷却风扇)、节温器、膨胀水箱、发动机缸体和缸盖中的水套以及其他附加装置等。

在传统的发动机冷却系统中都是将水泵的输出口布置在缸体水套上的，通过水泵泵送出的冷却液依次流经缸体水套、缸垫水孔、缸盖水套之后流出发动机，然后流到整车冷却系统的零件(如散热器、空调加热器芯等)，再流回到水泵。由于冷却液是先流经缸体后再流经缸盖，所以这将会导致缸体冷却效果好、缸盖冷却效果差，不利于实现二者长久耐用，并会影响到发动机运行效果。而实际上，最需要进行有效冷却的反而是缸盖，这是由于需要降低摩擦损失和排放的缘故，发动机缸体的温度反而应当被保持得高一些。

此外，在传统的冷却系统系统中是采用蜡式节温器来调整流经散热器的流量，但是蜡式节温器存在着调节滞后的缺点，这就导致了发动机冷却液温度的波动性。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机冷却系统，从而能够有效地解决现有技术中存在的上述诸多问题。

此外，本发明的目的还在于提供一种发动机冷却方法，以更好地满足对发动机进行冷却的现实需要。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发动机冷却系统，其包括散热器、膨胀水箱、泵装置、以及相互连通的缸盖水套和缸体水套，所述泵装置的输出口与所述缸盖水套的输入口相连通以输入冷却液，并将被输入的冷却液设置成分别用于对发动机的缸盖和缸体进行冷却的两个流路，其包括：

第一流路，其是经由所述缸盖水套并从设于缸盖上的输出口流出、然后进入所述膨胀水箱后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路；以及

第二流路，其是经由所述缸体水套并从设于缸体上的输出口流出、然后进入所述散热器后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

在上述的发动机冷却系统中，优选地，所述发动机冷却系统还包括第三流路，其是将从所述缸盖上的输出口流出的冷却液的一部分输入车载的暖风装置、然后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

在上述的发动机冷却系统中，优选地，所述发动机冷却系统还包括封闭装置，其设于所述缸盖水套和缸体水套之间，用于在发动机冷启动过程中封闭被输入的冷却液从所述缸盖水套流入所述缸体水套的通道。

在上述的发动机冷却系统中，优选地，所述发动机冷却系统还包括流量控制阀，其设于所述第二流路中用于控制冷却液的流量。

在上述的发动机冷却系统中，优选地，所述发动机冷却系统还包括：

第一温度传感器，其设于所述缸盖的输出口处用于检测冷却液温度；

第二温度传感器，其设于所述缸体上用于检测缸体温度；以及

调控装置，其用于通过比较所检测到的冷却液温度与其预设值、所检测到的缸体温度与其预设值，来调控所述流量控制阀的开度和/或所述散热器中的冷却风扇的运转，从而控制所述缸盖和缸体的温度。

在上述的发动机冷却系统中，优选地，所述调控装置是ECU。

一种发动机冷却方法，其包括：

通过泵装置从其输出口向缸盖水套的输入口输入冷却液；以及

设置第一流路和第二流路，以使得被输入的冷却液分别通过所述第一流路和第二流路来对发动机的缸盖和缸体进行冷却，所述第一流路是经由所述缸盖水套并从设于缸盖上的输出口流出、然后进入车载膨胀水箱后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路，所述第二流路是经由与所述缸盖水套相互连通的缸体水套并从设于缸体上的输出口流出、然后进入车载散热器后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

在上述的发动机冷却方法中，优选地，所述方法还包括设置第三流路，以使得从所述缸盖上的输出口流出的冷却液的一部分输入车载的暖风装置、然后再流入所述泵装置的输入口而形成环路。

在上述的发动机冷却方法中，优选地，所述方法还包括在发动机冷启动过程中，封闭被输入的冷却液从所述缸盖水套流入所述缸体水套的通道。

在上述的发动机冷却方法中，优选地，所述方法还包括通过设于所述第二流路中的流量控制阀来控制冷却液的流量。

在上述的发动机冷却方法中，优选地，所述方法还包括：

通过设于所述缸盖的输出口处的第一温度传感器来检测冷却液温度；

通过设于所述缸体上的第二温度传感器来检测缸体温度；以及

设置调控装置，以便通过比较所检测到的冷却液温度与其预设值、所检测到的缸体温度与其预设值，来调控所述流量控制阀的开度和/或所述散热器中的冷却风扇的运转，从而控制所述缸盖和缸体的温度。

在上述的发动机冷却方法中，优选地，所述调控装置是ECU。

本发明的有益效果在于：与现有的发动机冷却系统相比较，本发明的发动机冷却系统通过设置不同的流路来针对发动机缸体和缸盖单独进行冷却，可以将缸盖保持在更低的温度以保证耐久性要求、提高充气效率，同时使缸体保持较高温度以降低发动机油耗、排放并提升发动机性能。此外，由于在本发明中取消了传统的节温器，而设置了一个通过调控装置(例如ECU等)根据冷却液温度、缸体温度来灵活控制开度的流量控制阀，其响应时间更快，可以对缸体温度实现精确的控制，从而能进一步提高润滑油温度、降低摩擦损失、改善油耗性能，同时还可以改善燃烧、降低排放。另外，采用本发明的发动机冷却系统及冷却方法能够在发动机冷启动的过程中，通过使冷却液只集中流经缸盖水套而不必流经缸体水套，可以保证发动机本体迅速升温从而能够显著改善在冷启动过程中的油耗和排放。

【附图说明】

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1是本发明的发动机冷却系统一个实施例的组成示意图。

附图标记说明：

1    泵装置              2    缸盖水套

3    缸体水套            4    流量控制阀

5    散热器              6    暖风装置

7    膨胀水箱            8    第一温度传感器

9    第二温度传感器      10   封闭装置

11   调控装置            A    第一流路

B    第二流路            C    第三流路

【具体实施方式】

请参考图1，在该图中示意性地图示出了本发明的发动机冷却系统一个实施例的组成示意图。在该实施例中，发动机冷却系统主要包括泵装置1、缸盖水套2、缸体水套3、流量控制阀4、散热器5、暖风装置6、膨胀水箱7、第一温度传感器8、第二温度传感器9、封闭装置10和调控装置11等，以下将对这些组成部分及其功能等方面进行详细的说明。

如图1所示，缸盖水套2和缸体水套3是相互连通的，并且在本发动机冷却系统中是将泵装置1的输出口直接连通到缸盖水套2的输入口，从而输入冷却液来对发动机进行冷却，该冷却液随后通过第一流路A、第二流路B这两个不同的流路来分别对发动机的缸盖和缸体单独进行冷却。

在图1中采用框图的方式并且分别通过实心箭头、空心箭头示意性地显示出了在上述的第一流路A、第二流路B中冷却液的基本流向情况。其中，第一流路A所形成的循环回路是：冷却液从泵装置1经缸盖水套2的输入口流入，然后流经缸盖水套2对缸盖进行冷却，再从设置在该缸盖上的输出口流出发动机，随后流入车载的膨胀水箱7后再返回到泵装置1的输入口。第二流路B所形成的循环回路是：冷却液从泵装置1经缸盖水套2的输入口流入，并随后流经缸体水套3对缸体进行冷却，再从设置在缸体上的输出口流出发动机，然后流入车载的散热器5后再返回到泵装置1的输入口。如图1所示，在第二流路B中并没有设置传统的节温器，而是设置了流量控制阀4，从而能更快速、准确地调控在第二流路B中的冷却液流量，对缸体温度实现精确控制。关于针对流量控制阀4的控制实现，将在随后内容中进行更详细的介绍。

总结而言，上述的第一流路A、第二流路B这两个流路最终都是汇总到泵装置1的输入口形成了一个冷却液的总循环回路。

此外，在图1中还同时显示出了本发明的发动机冷却系统中的第三流路C，它是将从缸盖上的输出口流出发动机的冷却液的一部分输送到车载的暖风装置6，然后再将该部分的冷却液返回到流入泵装置1的输入口所形成的环路。显然，该第三流路C最终也是汇总到泵装置1的输入口而并入了上述的冷却液总循环回路。

在说明以上的第一流路A、第二流路B和第三流路C中所提及的散热器5、暖风装置6和膨胀水箱7等，可以相应地采用现有的通用装置，由于这些技术内容已经为本领域技术人员所能理解或熟知，因此在本文中不多赘述。

为了能够实现对发动机缸盖、缸体的更佳温度控制效果，在上述实施例中还增设了一些部件，下面将就此进行相应的说明。

例如，如图1所示，在缸盖的输出口处设置了第一温度传感器8以便对该处的冷却液温度进行检测，同时也在缸体上设置了第二温度传感器9(例如，采用金属传感器)来检测缸体的温度。而且，在该实施例中还设置了调控装置11(例如，采用ECU或者其他的独立控制器等)，该调控装置11是用来根据通过以上两个温度传感器所获得的温度数据以及内置的控制策略来调控流量控制阀4的开度和/或散热器5中的冷却风扇(未图示)的运转，从而更加精确、灵活地对缸盖和缸体的温度进行控制。上述的内置控制策略可以根据实际应用情形或需要而进行设置，例如采用通过将由第一温度传感器8检测到的冷却液温度与其相应的预设值进行比较、将由第二温度传感器9检测到的缸体温度与其相应的预设值进行比较的方式。

再举例而言，可以将上述的调控装置11设置成：当检测到缸体的实际温度低于某一设定值时，就由该调控装置11发送信号使流量控制阀4完全关闭或部分关闭，从而完全切断或减少第二流路B中的冷却液流量，以使得缸体温度持续上升；而一旦检测到缸体温度达到该设定值后，则由该调控装置11发送信号使流量控制阀4完全打开或增大开度，以便使得冷却液流出或更多地流到散热器5中。如此，就可以将缸体温度维持在较高水平，从而有利于实现提高润滑油温度、降低摩擦损失、改善油耗和燃烧、降低排放等多方面的良好效果。

在请参考图1，在本发动机冷却系统中还设置了位于缸盖水套2和缸体水套3之间的封闭装置10，通过该封闭装置10可以在某些需要情形下封闭缸盖水套2之间缸体水套3的通道，以阻止经由缸盖水套2的输入口输入的冷却液流入缸体水套3。例如，在发动机冷启动过程中，通过操作封闭装置10来使得冷却液只流经缸盖水套2而不流经缸体水套3，这样即能有效地保证发动机本体能迅速升温，从而使得在该冷启动过程中的燃油消耗量、排放得到显著地改善。

以下再结合图1来说明本发明的发动机冷却方法，以便能够更加清楚地理解本发明的原理、特点和优点。

举例而言，在本发明的发动机冷却方法的一个实施例中，首先使用泵装置1从它的输出口向缸盖水套2的输入口输送冷却液，然后将该被输入的冷却液通过已设置好的第一流路A和第二流路B来分别对发动机的缸盖和缸体单独进行冷却，这样的第一流路A和第二流路B已在之前进行描述，并且还可以在该第二流路B中设置如前述所述的流量控制阀4来控制冷却液流量，因此对于这些内容都不再重复说明。

同样地，在以上的发动机冷却方法实施例中，关于设置第三流路C、在例如发动机冷启动过程或其他所需场合下封闭冷却液从缸盖水套2流入缸体水套3的通道、通过设置第一温度传感器8和第二温度传感器9以及调控装置11来最终更理想地控制缸盖和缸体的温度等部分的内容也请一并参照之前各处的相应描述。

最后，应当特别指出的是，根据具体应用场合或者实际需要，完全可以针对本发明的发动机冷却系统及冷却方法进行更多的灵活变形处理，以下仅以本发明中的发动机冷却系统的一些情形进行示例性的说明，这些示例都不能被用作对本发明的任何限制。并且还应当理解的是，对于本发明中的发动机冷却方法显然也可以进行相类似的变化处理。

例如，在一个实施例中，为了简化系统或者基于某些方面考虑，可以省略而不必设置第三流路C。同样地，也可以在其他一些实施例中不设置封闭装置10。

又如，在另一个实施例中，可以将第一温度传感器8和/或第二温度传感器9改为设置在非图1中所示的其他任何适宜位置上。

再如，在又一个实施例中，还可以在第一流路A中的不同位置上分别设置多个第一温度传感器8，以便提供更为详尽、准确的冷却液温度数据。而在另一个优选示例中，也可以在缸体上的多处设置若干个第二温度传感器9。在更优选的情形下，还能同时设置多个第一温度传感器8和第二温度传感器9，以便获取更为全面的温度数据，进一步提升本发明对于发动机缸盖和缸体的温度调控能力。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的发动机冷却系统以及发动机冷却方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (12)

1.一种发动机冷却系统，其包括散热器、膨胀水箱、泵装置、以及相互连通的缸盖水套和缸体水套，其特征在于，所述泵装置的输出口与所述缸盖水套的输入口相连通以输入冷却液，并将被输入的冷却液设置成分别用于对发动机的缸盖和缸体进行冷却的两个流路，其包括：

第一流路，其是经由所述缸盖水套并从设于缸盖上的输出口流出、然后进入所述膨胀水箱后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路；以及

第二流路，其是经由所述缸体水套并从设于缸体上的输出口流出、然后进入所述散热器后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括第三流路，其是将从所述缸盖上的输出口流出的冷却液的一部分输入车载的暖风装置、然后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

3.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括封闭装置，其设于所述缸盖水套和缸体水套之间，用于在发动机冷启动过程中封闭被输入的冷却液从所述缸盖水套流入所述缸体水套的通道。

4.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括流量控制阀，其设于所述第二流路中用于控制冷却液的流量。

5.根据权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括：

第一温度传感器，其设于所述缸盖的输出口处用于检测冷却液温度；

第二温度传感器，其设于所述缸体上用于检测缸体温度；以及

调控装置，其用于通过比较所检测到的冷却液温度与其预设值、所检测到的缸体温度与其预设值，来调控所述流量控制阀的开度和/或所述散热器中的冷却风扇的运转，从而控制所述缸盖和缸体的温度。

6.根据权利要求5所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述调控装置是ECU。

7.一种发动机冷却方法，其特征在于，所述方法包括：

通过泵装置从其输出口向缸盖水套的输入口输入冷却液；以及

设置第一流路和第二流路，以使得被输入的冷却液分别通过所述第一流路和第二流路来对发动机的缸盖和缸体进行冷却，所述第一流路是经由所述缸盖水套并从设于缸盖上的输出口流出、然后进入车载膨胀水箱后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路，所述第二流路是经由与所述缸盖水套相互连通的缸体水套并从设于缸体上的输出口流出、然后进入车载散热器后再流入所述泵装置的输入口所形成的环路。

8.根据权利要求7所述的发动机冷却方法，其特征在于，所述方法还包括设置第三流路，以使得从所述缸盖上的输出口流出的冷却液的一部分输入车载的暖风装置、然后再流入所述泵装置的输入口而形成环路。

9.根据权利要求7或8所述的发动机冷却方法，其特征在于，所述方法还包括在发动机冷启动过程中，封闭被输入的冷却液从所述缸盖水套流入所述缸体水套的通道。

10.根据权利要求7或8所述的发动机冷却方法，其特征在于，所述方法还包括通过设于所述第二流路中的流量控制阀来控制冷却液的流量。

11.根据权利要求10所述的发动机冷却方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过设于所述缸盖的输出口处的第一温度传感器来检测冷却液温度；

通过设于所述缸体上的第二温度传感器来检测缸体温度；以及

设置调控装置，以便通过比较所检测到的冷却液温度与其预设值、所检测到的缸体温度与其预设值，来调控所述流量控制阀的开度和/或所述散热器中的冷却风扇的运转，从而控制所述缸盖和缸体的温度。

12.根据权利要求11所述的发动机冷却方法，其特征在于，所述调控装置是ECU。

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