CN105673178B - 一种带egr系统发动机的冷却系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带EGR系统发动机的冷却系统及其控制方法，其中，电子水泵通过第三管路的一个支路连接至EGR系统，电子水泵通过第三管路的另一个支路连接至第一管路，该第一管路分别连接至增压系统和进气集成中冷；第四管路通过第五管路连接至低温散热器，增压系统和进气集成中冷分别通过第二管路连接至第四管路的一个支路，EGR系统连接至第四管路的另一个支路；电子水泵连接至第三管路并用于提供动力，其冷却液流向为电子水泵至EGR系统、增压系统以及进气集成中冷，再汇集并通过第五管路至低温散热器。解决了EGR系统在发动机工况处于低负荷区EGR废气温度过低的问题和EGR系统冷却耗能高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种带EGR系统、增压系统和进气集成中冷的发动机冷却系统及其控制方法。
背景技术
随着油耗法规的加严，油耗已经从一个非强制性的客户满意度指标，上升成法规的一个强制性指标。油耗不仅关系到客户的满意度，而且从法规层面上也会直接影响整车的销售。而随着人们生活水平的提高，客户对汽车加速性能的要求越来要高，已经成为客户选购汽车的重要指标。
鉴于以上情况，降低油耗和提高汽车加速性能，已经成为各汽车企业一个日趋紧迫的课题，在诸多新技术中，EGR是一个重要降油耗的技术方向，而增压系统和进气集成中冷是提高汽车加速性能的主要技术。EGR系统、增压系统和进气集成中冷都涉及到冷却，EGR系统、增压系统和进气集成中冷的冷却一般与发动机本体的冷却系统分开，是单独的一套冷却系统。其中EGR系统工况比较复杂普通的冷却系统很难精确控制EGR废气冷却后的温度。发动机不同工况对冷却液的流量需求不同，尤其是EGR系统(如图1)，在低负荷区不需要冷却，全负荷时EGR系统不工作也不需要冷却。在低负荷区如果冷却会导致EGR废气温度过低反而对油耗不利。目前解决低负荷区EGR废气冷却过冷的问题，主要采用增加旁通阀和旁通管。
目前带EGR系统、增压系统和进气集成中冷的发动机冷却方案一般采用图2所示方案，该方案控制简单，成本较低，但该方案有个明显的缺点，无法精确控制EGR支路冷却液的流量，进而无法精确控制EGR废气冷却后的温度，适用于增压系统和进气集成中冷这种冷却液需求趋势相近的系统冷却。而EGR系统图1低负荷区不需要冷却，全负荷时EGR系统不工作也不需要冷却，而该方案无法单独调节EGR系统的冷却液流量，因此无形中造成电子水泵效率低，有一部分能量浪费在不需要冷却的EGR系统上。而且同时会导致EGR系统在图1所示左下低负荷区域出现EGR废气温度过低，而对发动机油耗不利。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题：发动机不同工况对冷却液的流量需求不同，尤其是EGR系统(如图1)，在低负荷区不需要冷却，全负荷时EGR系统不工作也不需要冷却。在低负荷区如果冷却会导致EGR废气温度过低反而对油耗不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带EGR系统发动机的冷却系统及其控制方法，解决EGR系统在发动机处于低负荷区EGR废气过冷的问题和EGR系统冷却耗能高的问题。
针对以上上述现有技术问题和发明目的，本发明提出一种带EGR系统发动机的冷却系统，在普通冷却系统的基础上在EGR支路增加了一个电磁阀，用于控制EGR系统冷却液的流量，进而解决了EGR系统图1左下低负荷区EGR废气过冷的问题和EGR系统冷却耗能高的问题。
该带EGR系统发动机的冷却系统包括电子水泵，EGR系统，增压系统，进气集成中冷，低温散热器，第一管路，第二管路，第三管路，第四管路以及第五管路，其中，所述电子水泵通过第三管路的一个支路连接至EGR系统，所述电子水泵通过第三管路的另一个支路连接至第一管路，该第一管路分别连接至增压系统和进气集成中冷；所述第四管路通过第五管路连接至低温散热器，所述增压系统和进气集成中冷分别通过第二管路连接至第四管路的一个支路，EGR系统连接至第四管路的另一个支路；所述电子水泵连接至第三管路并用于提供动力，其冷却液流向为电子水泵至EGR系统、增压系统以及进气集成中冷，再通过第五管路至低温散热器。
进一步地，还包括膨胀壶和高温散热器，所述高温散热器连接至膨胀壶，所述膨胀壶连接至第五管路。
进一步地，所述第一管路至第五管路均为橡胶管，第三管路通过三通连接至第一管路，第四管路通过三通连接至第二管路，第五管路通过三通连接至第四管路。
进一步地，还包括电磁阀，其设置于EGR系统上第三管路，用于调控流向EGR系统和增压系统及进气集成中冷的冷却液比例，和电子水泵共同控制EGR系统、增压系统和进气集成中冷的冷却液流量。
进一步地，所述电子水泵由电控单元ECU控制来提供相应流量的冷却液。
进一步地，高温散热器通过节温器连接至缸盖，节温器另一端连接至暖风系统。
进一步地，膨胀壶内有一定量的冷却液，其通过单向阀和节流阀连接至第五管路，单向阀防止流向膨胀壶中的冷却液倒流，节流阀限制流向膨胀壶的流量。
上述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，包括如下步骤：
(1)当发动机工况处于低负荷区时，利用电磁阀关闭EGR系统的冷却管路；
(2)确定电子水泵的负荷；
(3)根据负荷确定电子水泵的工作MAP；
(4)电子水泵提供相应流量的冷却液；
(5)当发动机工况处于低负荷区以外时，电磁阀打开一定的开度；
(6)在EGR系统工作MAP确定后，以达到最小的冷却液流量来满足EGR系统、增压系统和进气集成中冷的冷却需求。
进一步地，步骤(2)中根据EGR系统、增压系统和进气集成中冷需求确定电子水泵的负荷，步骤(4)中由ECU控制电子水泵提供相应流量的冷却液。步骤(5)中开度根据增压系统、进气集成中冷和EGR系统冷却液需求量确定，步骤(6)中可通过标定试验确定电磁阀的开度MAP和电子水泵的工作MAP，以达到最小的冷却液流量。
与目前现有技术相比，本发明解决了EGR系统图1左下低负荷区EGR废气过冷的问题，同时节约了EGR系统的冷却耗能。
附图说明
图1是汽油机EGR在4大区域中分别如何改善油耗示意图。
图2是目前带EGR系统、增压系统和进气集成中冷发动机的冷却系统原理图。
图中：1.低温散热器 2.高温散热器 3.进气集成中冷 4.增压系统 5.电子水泵6.EGR系统 7.膨胀壶 8.水泵 9.缸体 10.暖风 11.缸盖 12.节温器 13.单向阀 14.节流阀
图3是本发明带EGR系统发动机的冷却系统的原理图。
图中：1.低温散热器 2.高温散热器 3.进气集成中冷 4.增压系统 5.电子水泵6.EGR系统 7.膨胀壶 8.水泵 9.缸体 10.暖风 11.缸盖 12.节温器 13.单向阀 14.节流阀 15.电磁阀 a.第一管路 b.第二管路 c.第三管路 d.第四管路 e.第五管路
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
如图3所示，本实施例带EGR系统、进气集成中冷和增压系统发动机冷却系统包括1.低温散热器 2.高温散热器 3.进气集成中冷 4.增压系统 5.电子水泵 6.EGR系统 7.膨胀壶 8.水泵 9.缸体 10.暖风 11.缸盖 12.节温器 13.单向阀 14.节流阀 15.电磁阀，各部件之间通过橡胶管和三通管相连，冷却流向：电子水泵5至并列的EGR系统6、增压系统4、进气集成中冷3，再到低温散热器1。其中，电子水泵通过第三管路的一个支路连接至EGR系统，电子水泵通过第三管路的另一个支路连接至第一管路，该第一管路分别连接至增压系统和进气集成中冷；第四管路通过第五管路连接至低温散热器，增压系统和进气集成中冷分别通过第二管路连接至第四管路的一个支路，EGR系统连接至第四管路的另一个支路；电子水泵连接至第三管路并用于提供动力，其冷却液流向为电子水泵至EGR系统、增压系统以及进气集成中冷，再通过第五管路至低温散热器。高温散热器连接至膨胀壶，膨胀壶连接至第五管路。
当发动机工况为图1左下低负荷区时，利用电磁阀15关闭EGR系统6的冷却管路，根据增压系统4和进气集成中冷3需求确定电子水泵8的负荷，进一步确定电子水泵8的工作MAP，由ECU控制电子水泵8提供相应流量的冷却液。当发动机工况为图1左下低负荷区以外时，电磁阀15打开一定的开度，该开度根据增压系统4、进气集成中冷3和EGR系统6冷却液需求量确定。在EGR系统6工作MAP确定后，可通过标定试验确定电磁阀15的开度MAP和电子水泵5的工作MAP，以达到最小的冷却液流量来满足EGR系统6、增压系统4和进气集成中冷3的冷却需求。
冷却系统主要分为两部分：1、发动机本体冷却系统；2、EGR系统、进气集成中冷和增压系统的冷却系统。本发明主要针对EGR系统、进气集成中冷和增压系统的冷却进行改进，对发动机本体的冷却不做赘述。
本发明相对带旁通阀和旁通管的EGR系统，都解决了EGR系统图1左下低负荷区EGR废气过冷的问题，但本发明同时节约了EGR系统的冷却耗能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，EGR系统发动机的冷却系统包括电子水泵，EGR系统，增压系统，进气集成中冷，低温散热器，第一管路，第二管路，第三管路，第四管路以及第五管路，其中，所述电子水泵通过第三管路的一个支路连接至EGR系统，所述电子水泵通过第三管路的另一个支路连接至第一管路，该第一管路分别连接至增压系统和进气集成中冷；所述第四管路通过第五管路连接至低温散热器，所述增压系统和进气集成中冷分别通过第二管路连接至第四管路的一个支路,EGR系统连接至第四管路的另一个支路；所述电子水泵连接至第三管路并用于提供动力，其冷却液流向为电子水泵至EGR系统、增压系统以及进气集成中冷，再汇集并通过第五管路至低温散热器，其特征在于，带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法包括如下步骤：
(1)当发动机工况处于低负荷区时，利用电磁阀关闭EGR系统的冷却管路；
(2)确定电子水泵的负荷；
(3)根据负荷确定电子水泵的工作MAP；
(4)电子水泵提供相应流量的冷却液；
(5)当发动机工况处于低负荷区以外时，电磁阀打开一定的开度；
(6)在EGR系统工作MAP确定后，以达到最小的冷却液流量来满足EGR系统、增压系统和进气集成中冷的冷却需求。
2.如权利要求1所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤(2)中根据EGR系统、增压系统和进气集成中冷需求确定电子水泵的负荷，步骤(4)中由ECU控制电子水泵提供相应流量的冷却液。
3.如权利要求1或2所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤(5)中开度根据增压系统、进气集成中冷和EGR系统冷却液需求量确定，步骤(6)中可通过标定试验确定电磁阀的开度MAP和电子水泵的工作MAP，以达到最小的冷却液流量。
4.如权利要求1所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，还包括膨胀壶和高温散热器，所述高温散热器连接至膨胀壶，所述膨胀壶连接至第五管路。
5.如权利要求4所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，所述第一管路至第五管路均为橡胶管，第三管路通过三通连接至第一管路，第四管路通过三通连接至第二管路，第五管路通过三通连接至第四管路。
6.如权利要求1、2、4、5中任一项所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，还包括电磁阀，其设置于EGR系统上第三管路，用于调控流向EGR系统和增压系统及进气集成中冷的冷却液比例，电磁阀和电子水泵共同控制EGR系统、增压系统和进气集成中冷的冷却液流量。
7.如权利要求6所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，所述电子水泵由电控单元ECU控制来提供相应流量的冷却液。
8.如权利要求7所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，高温散热器通过节温器连接至缸盖，节温器另一端连接至暖风系统。
9.如权利要求4所述带EGR系统发动机的冷却系统的控制方法，其特征在于，膨胀壶内有一定量的冷却液，其通过单向阀和节流阀连接至第五管路，单向阀防止流向膨胀壶中的冷却液倒流，节流阀限制流向膨胀壶的流量。
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