CN102877925B - 发动机冷却循环系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机。一种发动机冷却循环系统，包括发动机、水泵和散热器、控制装置、同控制装置电连接在一起的电动控制阀以及检测发动机冷却循环系统中的冷却液温度的温度传感器，发动机、散热器、电动控制阀和水泵构成大循环回路，发动机、电动控制阀和水泵构成小循环回路。本发明的一个目的旨在提供一种响应速度快、循环回路开闭时不会引起冷却液振动的、小循环回路导通状态可控的发动机冷却系统及其控制方法，以解决通过节温器控制发动机冷却系统时响应速度慢、节温器频繁开启会导致冷却液振动、小循环开启不可控等原因导致的发动机冷却效果差、发动机寿命缩短、发动机效率降低的问题。

Description

发动机冷却循环系统及其控制方法

技术领域

    本发明涉及发动机，尤其涉及一种发动机冷却循环系统及其控制方法，属于汽车领域。

背景技术

目前汽车上普遍使用的发动机冷却循环系统的结构形式及控制方法为：冷却循环系统包括两个循环回路，一个为由发动机、水泵、冷却器和节温器构成的大循环回路，另一个为由发动机和水泵构成的小循环回路，有的车型中在小循环回路中设置有暖通空调，用于对车内进行加热取暖。在冷却液（目前多数用水作为冷却液）温度较低即发动机刚起到时，因冷却液温度低于节温器的开启值，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道，也即大循环回路处于关闭状态，冷却液经小循环回路返回发动机，进行发动机内小循环（该状态称为暖缸状态）。当冷却液温度达到节温器的开启值后，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用向上的推力，推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启，这时冷却液经由散热器和节温器，再经水泵流回发动机，进行大循环。且现有的设计中，大循环回路开启时，小循环回路一直是处于开启状态的。

在中国专利申请公布号为101713323A、公布日为2010年5月26日、名称为“发动机冷却循环系统”的专利文献中公开了一种发动机冷却循环系统，同现有的通用的冷却循环系统的不同之处为将节温器集成在水泵内，以节省安装空间和提高发动机冷却系统的紧凑性。

现有的发动机冷却系统存在以下不足：节温器是通过材料受热后由固体变为流体的原理并配合弹簧来实现开闭的，故大循环回路开启与闭合的响应速度慢，响应速度慢会导致发动机得不到及时冷却和暖缸，从而影响发动机的使用寿命和工作效率；节温器在工作时经常开闭，节温器中的弹簧会产生振荡现象，弹簧的振动会导致循环回路中冷却液流产生振动，冷却液振动会导致水阻增大，影响发动机的冷却效果；小循环回路是始终导通的，而经小循环回路回到发动机的冷却液是没有经过冷却的，故对发动机的冷却效果差，影响发动机的工作效率和寿命；在小循环回路中设置有暖通空调的系统中、小循环管路要从车内穿过，在不需要开启暖通时，从小循环管路流过的冷却液（发动机正常工作后，冷却液温度会高于70度）经过车内时，热量会散失到车内，使车内的温度上升，影响乘员的乘坐舒适性，如果车内在使用制冷空调，则会影响车内制冷空调的制冷效果。

发明内容

本发明的一个目的旨在提供一种响应速度快、循环回路开闭时不会引起冷却液振动的、小循环回路导通状态可控的发动机冷却系统及其控制方法，以解决通过节温器控制发动机冷却系统时响应速度慢、节温器频繁开启会导致冷却液振动、小循环开启不可控等原因导致的发动机冷却效果差、发动机寿命缩短、发动机效率降低的问题。

本发明的第二个目的旨在提供一种当小循环系统中设置有暖通空调时对发动机的冷却效果影响小且不会影响乘坐舒适性的发动机冷却系统及其控制方法，以解决在小循环回路中设置有暖通空调时会影响发动机的冷却效果且影响乘坐舒适性的问题。

本发明的第三个目的旨在提供一种能够同外部冷却液对接以提高发动机冷却效果和能源得到充分利用的发动机冷却系统及其控制方法。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种发动机冷却循环系统，包括发动机、水泵和散热器、控制装置、同控制装置电连接在一起的电动控制阀以及检测发动机冷却循环系统中的冷却液温度的温度传感器，发动机、散热器、电动控制阀和水泵构成大循环回路，发动机、电动控制阀和水泵构成小循环回路。使用时，电动控制阀用于控制大循环回路和小循环回路的通断；温度传感器用于检测发动机冷却循环系统中的冷却液的温度；控制装置用于当发动机冷却循环系统中的冷却液温度低于设定的大循环开启温度值时通过电动控制阀使大循环回路关闭小循环回路开启、当发动机冷却循环系统中的冷却液温度高于或等于设定的大循环开启温度值时使大循环回路开启、小循环视需要而进行开启。

作为优选，本发明还包括暖通空调，暖通空调仅位于所述小循环回路上，暖通空调同所述控制装置电连接在一起。使用时，如果暖通空调不开启且发电机冷却循环系统中的冷却液温度达到设定值时，使冷却液全部从大循环回路进行循环，使得从发动机中流出的冷却液全部被散热器冷却，从而提高了发动机的冷却效果，由于此时小循环回路不导通，因此不会有热量散失到车内，故冷却循环系统不会影响车辆的乘坐舒适性和车内冷却空调的冷却效果。而当需要暖通空调开启时，小循环回路会开启，故此时暖通空调起到散热器的作用，使得流经小循环回路的冷却液也能得到冷却。

作为优选，本发明还包括用于控制小循环回路流量的流量控制阀。使用时，根据车内的温度情况，通过流量控制阀来控制小循环回路的流量，既能保证车内取暖要求的情况下，又能保证发动机的冷却效果。

作为优选，所述散热器设置在车身的左侧或右侧上且位于车身侧围板的内侧，散热器所在的车身侧围板上设有通风孔。改变一直以来将散热器安装在车辆前端或后端的传统做法，而将散热器设置在车辆的侧面上，车辆行驶过程中，车辆侧面的空气的流动性好，流动的空气经过通风孔时能加速散热器的散热速度，以提高对发动机的冷却效果，还能够降低发动机冷却风扇总成的工作时间，延长风扇总成的寿命，节省能源。最佳方式为设计在右侧。因目前全世界大部分国家（含我国）实现的是右行制（有可能统一为右行制），此设计使得当车辆行驶在没有隔离带的公路上时，对向行驶而来的车辆对车辆右侧的气流速度的降低作用小。

作为优选，本发明还包括出液电动阀和进液电动阀，出液电动阀和进液电动阀仅位于所述大循环回路上，所述进液电动阀的进口端设置有液位传感器，所述进液电动阀、出液电动阀和液位传感器三者都同所述控制装置电连接在一起。当本发明的发动机冷却系统用于洒水车上时，将进液电动阀和出液电动阀都对接在车辆的洒水车的储水罐上，回路中的热的冷却水有部分会经出液电动阀排到储水罐内，储水罐内的凉水经进液电动阀进入冷却系统的回路中，同回路中的热的冷却水混合在一起而流回发动机，对发动机的冷却效果好。能够降低发动机冷却风扇总成的工作时间，延长风扇总成的寿命，节省能源。

作为优选，水泵位于发动机的冷却液的流出端。当外部冷却液储存装置高于本发明的发动机冷却循环系统时，此设计能够借助水泵使冷却液排出。

一种发动机冷却循环系统的控制方法，其特征在于，当温度传感器检测到发动机冷却循环系统中的冷却液的温度低于设定的大循环开启温度值时，控制装置通过电动控制阀使大循环回路关闭小循环回路导通；当温度传感器检测到发动机冷却循环系统中的冷却液的温度大于或等于设定的大循环开启温度值时，控制装置通过电动控制阀使大循环回路开启。

作为优选，当温度传感器检测到冷却液的温度高于设定的大循环开启温度值且暖通空调处于停止状态时，控制装置通过电动控制阀使小循环回路关闭；当温度传感器检测到冷却液的温度高于设定的大循环开启温度值且暖通空调处于开启状态时，控制装置通过电动控制阀使小循环回路开启。

作为优选，在控制装置（4）内设置三个依次变大的第一减流温度值、第二减流温度值和第三减流温度值；当车内温度大于大于设定温度时，控制装置通过电动控制阀使小循环回路关闭；当车内温度既小于设定温度又小于第一减流温度值时、控制装置使流量控制阀处于全开状态；当车内温度小于设定温度和第二减流温度大于等于第一减流其上值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的51-75%；当车内温度小于设定温度和第三减流温度值大于等于第二减流温度值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的26-50%，当车内温度小于设定温度大于等于第三减流温度值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的5-25%。

本发明具有下述优点，通过设置电动控制阀配合温度传感器和控制装置对大小循环回路的开启与关闭进行控制，响应速度快，循环回路中冷却液不会产生振动，对发动机的冷却效果好；大循环开启后，如果不用暖通空调时，将小循环关闭，在优选方案中进一步地根据车内温度调整小循环回路的流量，既保持了乘坐的舒适性，又兼顾了发动机的冷却效果；优选方案中，利用车辆行驶时产生的风对散热器进行冷却及进一步地设计为可将外部冷却水引入循环回路中，能延长发动机冷却风扇的使用寿命和降低能耗。

附图说明

图1为本发明实施例一的示意图。

图2为本发明实施例二的示意图。

图3为本发明实施例三的示意图。

图4为实施例三的使用状态示意图。

图5为本发明实施例四的示意图。

图6为本发明实施例五的示意图。

图7为本发明实施例六的示意图。

图中：发动机1、水泵2、散热器3、控制装置4、电动控制阀5、两位两通常闭电磁阀51、两位两通常开电磁阀52、温度传感器6、车身7、车身右侧围板8、通风孔9、出液电动阀10、进液电动阀11、液位传感器12、排液管13、洒水车的水箱14、液面15、进液管16、暖通空调17、流量控制阀18。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种发动机冷却循环系统，包括发动机1、水泵2、散热器3、控制装置4、电动控制阀5和温度传感器6。电动控制阀5为两位三通电磁阀。发动机1、散热器2、电动控制阀5和水泵2构成大循环回路。发动机1、电动控制阀5和水泵2构成小循环回路。温度传感器6安装在发动机1的冷却液的流出端。为了使温度传感器6检测出的冷却液的温度值同发动机气缸的温度接近。温度传感器6固定在发动机1的冷却液出口端上。水泵2位于发动机1的冷却液进口端。水泵2通过发动机1进行带动。这样使得只要发动机1启动水泵2就开始工作。控制装置4为车辆的ECU。温度传感器6和电动控制阀5都通过导线同控制装置4电连接在一起。

使用时，散热器2按照现有的安装方式，安装在车身的前端或后端上。本实施例中的发动机冷却循环系统的控制方法为：在控制装置4内设定大循环回路开启温度值，当温度传感器6检测到的温度值（即发动机冷却循环系统中的冷却液的温度值）低于设定的大循环开启温度值时，控制装置4通过电动控制阀5使大循环回路关闭小循环回路导通，冷却液在小循环回路中按照图中的A向进行循环；当温度传感器6检测到的温度值大于等于设定的大循环开启温度值时，控制装置4通过电动控制阀5使大循环回路开启小循环回路关闭，冷却液在大循环回路中按照图中的B向进行循环。

实施例二，参见图2，同实施例一的不同之处为：散热器3设置在车身7的右侧上，散热器3位于车身右侧围板8的内侧，车身右侧围板8对应于散热器3的部位上设有通风孔9。本实施例中为安装在车身右侧上，当然安装在产生左侧上也可以，只是较之安装在右侧上而言，有车对向开过时散热器的散热效果会降低。

实施例三，参见图3，同实施例一的不同之处为：水泵2位于发动机1的冷却液出口端。在大循环回路上依次设有出液电动阀10和进液电动阀11。出液电动阀10和进液电动阀11都为两位两通常闭电磁阀。出液电动阀10和进液电动阀11都位于散热器3的进口端。进液电动阀11位于散热器3和出液电动阀10之间。进液电动阀11的进口端设置有液位传感器12。液位传感器12、出液电动阀10和进液电动阀11三者都同控制装置4电连接在一起。小循环回路按照图中C向循环，大循环回路按照图中D向循环。水泵2设置在发动机1的冷却液出口端的有益效果为：当盛装经出液电动阀10排出的冷却液的容器高于冷却循环回路时，水泵能够提供冷却液排出的扬程，否则需要另外设置将冷却液抽出的装置，因此该中位置关系使得冷却循环系统的结构简单且成本较低。

参见图4，下面以本实施例中的发动机冷却循环系统应用于洒水车的使用和控制方法作具体说明。

出液电动阀10的出口端通过排液管13同洒水车的水箱14连通在一起。排液管13的出口位于液面15上方。进液电动阀11的进口端通过进液管16同洒水车的水箱14连通在一起。进液管16的进口位于液面15下方。控制方法同实施例一的不同之处为：当液位传感器12检测到有冷却液也即洒水车的水箱14内有水流向进液电动阀11时，控制装置4使进液电动阀11和出液电动阀10都开启，此时如果大循环回路不导通，则洒水车的水箱14内的水和本发明的发动机冷却循环系统中的水不能够进行交换；如果大循环回路导通，则本发明的发动机冷却循环系统中的水流经大循环回路的过程中，有部分水依次经出液电动阀10和排液管13进入到洒水车的水箱14内，洒水车的水箱14内的水依次经进液管16和进液电动阀11补充到本发明的发动机冷却循环系统中，洒水车的水箱14内的水起到对发动机冷却循环系统中的水加速降温的作用。当洒水车的水箱14内的水没有时，进液电动阀11和出液电动阀10都会关闭。

实施例四，参见图5，同实施例一的不同之处为：电动控制阀5由一个两位两通常闭电磁阀51和一个两位两通常开电磁阀52构成。发动机1、散热器2、两位两通常闭电磁阀51和水泵2构成大循环回路。发动机1、两位两通常开电磁阀52和水泵2构成小循环回路。还设有暖通空调17。暖通空调17设置在小循环回路上。

使用时，暖通空调17用于给车内取暖。本实施例的控制方法为：在控制装置4内设定大循环回路开启温度值，当温度传感器6检测到的温度低于设定的大循环开启温度值时，两位两通常闭电磁阀51和两位两通常开电磁阀52都不得电，即大循环回路处于关闭状态、小循环回路处于开启状态，冷却液在小循环回路中按照图中的E向进行循环；当温度传感器6检测到的温度值大于等于设定的大循环开启温度值且暖通空调17处于停止状态时，控制装置4通过两位两通常开电磁阀52使小循环回路关闭、通过两位两通常闭电磁阀51使大循环回路开启，冷却液在大循环回路中按照图中的F向进行循环；当温度传感器6检测到冷却液的温度高于设定的大循环开启温度值且暖通空调17处于工作状态时，控制装置4通过两位两通常开电磁阀52使小循环回路开启、通过两位两通常闭电磁阀51使大循环回路开启，冷却液同时在大循环回路中按照图中的F向进行循环、在小循环回路中按照图中的E向进行循环。本实施例中控制小循环回路导通与断开的阀选用常开阀的有益效果为：不易产生大小循环都不导通的情况、能有效降低阀故障对发动机带来的危害性。

实施例五，参见图6，同实施例四的不同之处为：水泵2位于发动机1的冷却液出口端。在大循环回路上依次设有出液电动阀10和进液电动阀11。出液电动阀10和进液电动阀11都为两位两通常闭电磁阀。出液电动阀10和进液电动阀11都位于散热器3的进口端。进液电动阀11位于散热器3和出液电动阀10之间。进液电动阀11的进口端设置有液位传感器12。液位传感器12、出液电动阀10和进液电动阀11三者都同控制装置4电连接在一起。小循环按照图中G向循环，大循环回路按照图中H向循环。出液电动阀10和进液电动阀11使用时的连接方法和控制方法同实施例三的相同。

实施例六，同实施例五的不同之处为还包括流量控制阀18。流量控制阀18设置在小循环回路上。

本实施例的对小循环回路进行控制的方法为：还在控制装置4内设置依次增大的第一减流温度值、第二减流温度值和第三减流温度值。当车内温度达到设定温度时、控制装置4通过两位两通常开电磁阀52使小循环回路关闭。如果车内温度没有达到设定温度值，小循环回路始终处于导通状态且控制装置4按照下面四种情况对流量控制阀19进行控制：第一种情况为当车内温度大于等于第三减流温度值时，控制装置4使流量控制阀18的流量值为流量控制阀最大流量值的51-75%；第二情况为当车内温度大于等于第二减流温度值和小于第三减流温度值时，控制装置使流量控制阀18的流量值为流量控制阀最大流量值的26-50%；第三种情况为当车内温度大于等于第一减流温度值和小于第二减流温度值时，控制装置使流量控制阀18的流量值为流量控制阀最大流量值的5-25%；第四种情况为当车内温度小于第一减流温度值时，控制装置4时流量控制阀19全开。

Claims (2)

1.一种发动机冷却循环系统，包括发动机（1）、水泵（2）和散热器（3），其特征在于，还包括控制装置（4）、同控制装置电连接在一起的电动控制阀（5）、检测发动机冷却循环系统中的冷却液温度的温度传感器（6）、出液电动阀(10)和进液电动阀(11)，发动机（1）、散热器（3）、电动控制阀（5）和水泵（2）构成大循环回路，发动机（1）、电动控制阀（5）和水泵（2）构成小循环回路；出液电动阀和进液电动阀仅位于所述大循环回路上，所述进液电动阀（11）的进口端设置有液位传感器（12），所述进液电动阀（11）、出液电动阀（10）和液位传感器（12）三者都同所述控制装置（4）电连接在一起，所述发动机冷却循环系统还包括暖通空调（17）和用于控制小循环回路流量的流量控制阀（18），暖通空调仅位于所述小循环回路上，当温度传感器（6）检测到冷却液的温度高于设定的大循环开启温度值且暖通空调处于停止状态时，控制装置通过电动控制阀使小循环回路关闭；

当温度传感器（6）检测到冷却液的温度高于设定的大循环开启温度值且暖通空调处于开启状态时，控制装置（4）通过电动控制阀使小循环回路开启和通过以下方法控制流量控制阀（18）的开度：在控制装置（4）内设置三个依次变大的第一减流温度值、第二减流温度值和第三减流温度值；当车内温度大于等于设定温度时，控制装置通过电动控制阀使小循环回路关闭；当车内温度既小于设定温度又小于第一减流温度值时、控制装置使流量控制阀处于全开状态；当车内温度小于设定温度和第二减流温度大于等于第一减流其上值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的51-75%；当车内温度小于设定温度和第三减流温度值大于等于第二减流温度值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的26-50%，当车内温度小于设定温度大于等于第三减流温度值时、控制装置使流量控制阀的流量值为流量控制阀最大流量值的5-25%；

所述散热器设置在车身(7)的左侧或右侧上且位于车身侧围板的内侧，散热器所在的车身侧围板上设有通风孔。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却循环系统，其特征在于，水泵（2）位于发动机（1）的冷却液出口端。