CN103122785B - 一种可控式发动机冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可控式发动机冷却系统。本装置包括水泵、发动机水套、机油冷却器、散热器，其特征在于：水泵出水口通过出水阀连接发动机水套，水泵回水侧连有旋转阀，旋转阀上依次设有第一回水口、第二回水口、第三回水口，发动机水套出口连接第一回水口形成小循环回路，发动机水套出口连接散热器、散热器连接第二回水口形成大循环回路，发动机水套出口连接机油冷却器、机油冷却器连接第三回水口形成机冷回路，三个回水口的接通位置相互交错，旋转阀阀芯正向转动时，接通顺序依次为第一回水口、第三回水口、第二回水口。本发明通过旋转阀门控制冷却系统各循环回路的流量，达到实时调节冷却液温度的目的；并可以根据发动机的实时工况，设定不同的温度阈值，进行冷却液温度控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机部件，特别涉及一种可控式发动机冷却系统。
技术背景
目前发动机冷却系统，通常一般只要求发动机工作温度不能过热，也不能过冷，但是这种冷却系统已不能满足对于目前严格的排放法规要求，这样不仅影响发动机的燃油消耗率和输出功率，而且影响发动机的排放。传统的发动机冷却系统采用根据温度开闭的节温器来控制冷却系统大小循环的切换，控制标准仅以冷却液温度为准，与发动机工作状态无关。如2012年6月20日公告的CN202280504U号中国专利，名称为发动机冷却系统，该系统中的节温器根据冷却液温度实现开闭，无法与发动机运行的具体工况关联。
而实际上，在发动机低速低负荷时，冷却水温度调节到较高的阈值，如107℃左右，能起到减小摩擦功的效果；随着载荷和转速的增加，冷却水温度控制阈值降至85℃左右，能最大可能的减少摩擦功和避免爆震发生。而传统的节温器显然无法满足上述的控制需求。
发明内容
本发明的目的在于针对传统的节温器切换冷却系统大小循环无法根据发动机实际工况进行调整的问题，发动机提供一种采用可控旋转阀门控制发动机冷却系统大小循环切换的可控式发动机冷却系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可控式发动机冷却系统，包括水泵、发动机水套、机油冷却器、散热器，水泵出水口通过出水阀连接发动机水套，水泵回水侧连有旋转阀，旋转阀上依次设有第一回水口、第二回水口、第三回水口，旋转阀阀芯上设有与三个回水口对应的弧形回水槽，依次为第一回水槽、第二回水槽、第三回水槽，阀芯转动至回水槽与回水口对齐时形成通路，发动机水套出口连接第一回水口形成小循环回路，发动机水套出口连接散热器、散热器连接第二回水口形成大循环回路，发动机水套出口连接机油冷却器、机油冷却器连接第三回水口形成机冷回路，三个回水口的接通位置相互交错，旋转阀阀芯正向转动时，接通顺序依次为第一回水口、第三回水口、第二回水口。本装置通过旋转可控的旋转阀门，根据发动机工况确定对应的最佳冷却液温度设定阈值，实时调节旋转阀门的位置，使冷却液温度保持在设定阈值的附近，发动机运转过程中，冷却控制系统控制出水阀的开关及旋转阀的转动位置，使发动机每一个工况范围内都能达到合理的冷却水温度，从而减小摩擦功，提高热效率。在发动机低速低负荷时，冷却水温度调节到107°C，此时起到减小摩擦功的效果，随着载荷和转速的增加，冷却水温度降至85°C，最大可能的减少摩擦功和避免爆震发生。发动机刚启动时，膨胀壶工作是冷却液充满冷却回路，发动机进行暖机，暖机时出水阀、旋转阀门各回水口均关闭，发动机水套内冷却液迅速升温，当达到设定温度时，出水阀打开，旋转阀正向转动，第一回水口率先接通，发动机水套通过第一回水口形成小循环回路，当小循环不能满足冷却需求，旋转阀继续正向转动接通机冷回路、大循环回路进行降温。通过旋转阀的转动调节，可以调节小循环回路，机冷回路和大循环回路的流量比，达到实时调节冷却液温度的目的，可以根据发动机的工况信息，实时改变冷却液温度的阈值，并通过旋转阀调节流量迅速使冷却液达到设定的温度。
作为优选，所述旋转阀各回水槽的中心转动到与回水口对齐时流量最大，为全开位，回水槽的两端转动到与回水口对齐时流量最小，沿旋转阀阀芯转动方向分别为起始位和终止位，转动过程中流量平滑过渡。回水槽与回水口对应位置的不同能调节流量大小，因此可以通过阀芯转动，来调节对应位置从而调节各回水口的流量。
作为优选，第一回水槽转动到终止位时，第二回水槽在全开位。当大循环回路流量达到最大时，小循环回路流量接近于零，可以迅速进行降温；而在此位置时旋转阀阀芯逆向旋转，大小循环回路同时开启，通过阀芯旋转程度可以调节流量比。
作为优选，所述第一回水槽在全开位时，第二回水槽未接通而第三回水槽接通。小循环回路流量达到最大时而仍不能满足降温需求，机冷回路接通，使温度控制平滑变化，而旋转阀继续正转后，大循环回路接通。
作为优选，所述旋转阀采用电机控制。所述电机根据冷却液温度实时控制旋转阀位置，调节冷却液温度。
作为优选，所述发动机水套出口连接有暖风机，暖风机直接连接水泵回水侧。
作为优选，所述发动机水套出口连接有增压器冷却水套，增压器冷却水套直接连接水泵回水侧。
作为优选，增压器冷却水套支路上设有发动机停机散热时开启的电子水泵。
作为优选，发动机低负荷工作时冷却液温度阈值在105～109℃，发动机高负荷工作时冷却液温度阈值在85～90℃。
本发明通过旋转阀门控制冷却系统各循环回路的流量，达到实时调节冷却液温度的目的；并可以根据发动机的实时工况，设定不同的温度阈值，进行冷却液温度控制。
附图说明
图1是本发明启动时的冷却液流向示意图。
图2是本发明暖机时冷却系统状态示意图。
图3是本发明小循环回路接通状态示意图。
图4是本发明大小循环回路调节控制的状态示意图。
图中：1.水泵，2.旋转阀，3.出水阀，4.发动机水套，5.散热器，6.机油冷却器，7.增压器冷却水套，8.暖风机，9.电子水泵，21.第一回水口，22.第二回水口，23.第三回水口，24.第一回水槽，25.第二回水槽，26.第三回水槽。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例：一种可控式发动机冷却系统，如图1-4所示。冷却系统包括水泵1，水泵的出水侧设有出水阀3，出水阀3为阀芯转动开启的球阀，通过阀芯转动程度可以控制流量，以保持出水阀和旋转阀流量的同步性。水泵的回水侧连接有旋转阀2，旋转阀2上从右到左依次设有第一回水口21、第二回水口22、第三回水口23，旋转阀可转动的阀芯上设有与三个回水口对应的弧形回水槽，依次为第一回水槽24、第二回水槽25、第三回水槽26，对应的回水槽与回水口对齐时形成通路。水泵1出水侧通过出水阀3连接发动机水套4，发动机水套4出口直接连接第一回水口21形成小循环回路，发动机水套4出口连接散热器5、散热器5连接第二回水口22形成大循环回路，发动机水套4出口连接机油冷却器6、机油冷却器6连接第三回水口23形成机冷回路。发动机水套4出口连接暖风机8、暖风机8直接连接水泵回水侧形成暖风机支路；发动机水套4出口增压器冷却水套7、增压器冷却水套7直接连接水泵回水侧形成增压器冷却水套支路，增压器冷却水套支路上还设有电子水泵9，发动机正常工作时电子水泵9作为管路的一部分，发动机停机散热时，电子水泵9运行时冷却液形成经过散热器5的回路进行散热。
旋转阀2通过电机M控制转动，旋转阀阀芯上的回水槽中心对齐回水口时流量最大，为全开位，回水槽两端对齐回水口时流量最小，如图1-4所示，各回水槽的下端与回水口对齐时为起始位，回水槽上端与回水口对齐为终止位。第一回水槽24、第二回水槽25、第三回水槽26的全开位和起始位均相互错开，以图3电机M处旋转箭头方向为正向旋转，正向旋转时，三个回水口接通顺序依次为第一回水口21、第三回水口23、第二回水口22。第一回水口全开时，第三回水口接通，而第二回水口未接通且处于起始位的边缘，而第二回水口全开时，第一回水口位于终止位。
图1为发动机启动状态示意图，冷却液沿图中箭头方向流动，充满三个回路，该过程持续2-5秒后，旋转阀逆向转动进入暖机过程。
图2为发动机暖机过程，出水阀3关闭，旋转阀逆向转动至三个回水口均未接通的位置，此时发动机水套内冷却液静止进行暖机，发动机水套内冷却液迅速升高到设定温度后，旋转阀正向转动并与旋转阀同步开启出水阀接通小循环回路。
图3为小循环回路接通状态，此时旋转阀第一回水口接通且出水阀开启，冷却液进入循环，对所有冷却液进行加温，并在循环中使冷却液温度均匀，此时旋转阀继续正向转动，当冷却液全部加温完毕，小循环无法满足散热需求，旋转阀正向转动依次接通机冷回路和大循环回路。
图4为三个回水口均接通时，根据发动机工况设定冷却液温度阈值，根据冷却液实时温度调节旋转阀正反转，控制三个回路的流量比。当冷却液温度大于设定阈值，旋转阀正转加大大循环回路的流量；反之当冷却液温度小于设定阈值，旋转阀逆转加大小循环回路的流量。当发动机工况改变，此时冷却液温度阈值也随之变化，此时根据变化后阈值与实时冷却液温度的对比，确定旋转阀转动方向，使冷却液温度迅速接近阈值。
发动机停机时，电子水泵9运行，冷却液散热回路顺流向为水泵-旋转阀第二回水口-散热器-增压器冷却水套-水泵。
发动机低负荷工作时冷却液温度阈值在107℃，发动机高负荷工作时冷却液温度阈值在85℃。正常使用情况下，汽车在三挡以上运行时，发动机高负荷工作；汽车怠速、倒档、1-2挡运行时，发动机处于低负荷工作状态。
Claims (8)
1.一种可控式发动机冷却系统，包括水泵、发动机水套、机油冷却器、散热器，其特征在于：水泵出水口通过出水阀连接发动机水套，水泵回水侧连有旋转阀，旋转阀上依次设有第一回水口、第二回水口、第三回水口，旋转阀阀芯上设有与三个回水口对应的弧形回水槽，依次为第一回水槽、第二回水槽、第三回水槽，阀芯转动至回水槽与回水口对齐时形成通路，发动机水套出口连接第一回水口形成小循环回路，发动机水套出口连接散热器、散热器连接第二回水口形成大循环回路，发动机水套出口连接机油冷却器、机油冷却器连接第三回水口形成机冷回路，三个回水口的接通位置相互交错，旋转阀阀芯正向转动时，接通顺序依次为第一回水口、第三回水口、第二回水口，所述旋转阀各回水槽的中心转动到与回水口对齐时流量最大，为全开位，回水槽的两端转动到与回水口对齐时流量最小，沿旋转阀阀芯转动方向分别为起始位和终止位，转动过程中流量平滑过渡。
2.根据权利要求1所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：第一回水槽转动到终止位时，第二回水槽在全开位。
3.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：所述第一回水槽在全开位时，第二回水槽未接通而第三回水槽接通。
4.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：所述旋转阀采用电机控制。
5.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：所述发动机水套出口连接有暖风机，暖风机直接连接水泵回水侧。
6.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：所述发动机水套出口连接有增压器冷却水套，增压器冷却水套直接连接水泵回水侧。
7.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：增压器冷却水套支路上设有发动机停机散热时开启的电子水泵。
8.根据权利要求1或2所述的一种可控式发动机冷却系统，其特征在于：发动机低负荷工作时冷却液温度阈值在105～109℃，发动机高负荷工作时冷却液温度阈值在85～90℃。
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