CN106285894B - 汽车发动机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车发动机及其控制方法，涉及汽车技术领域，为解决现有技术中的内燃机的机体温度上升速度慢所导致汽车发动机使用寿命短的问题。所述汽车发动机包括位于内燃机的机体内的发动机水套、与发动机水套通过液体管路连通、且位于内燃机的机体外的储罐，该储罐的容积不小于发动机水套的容积；内燃机停止工作后，当其机体温度低于机体设定温度时，发动机水套中的冷却水通过液体管路流入储罐中；内燃机再次启动后，当其机体温度达到机体设定温度时，储罐中的冷却水通过液体管路流入发动机水套中。本发明所述的汽车发动机主要应用于轿车中。

Description

汽车发动机及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车发动机及其控制方法。

背景技术

汽车发动机通常包括内燃机、启动系统和冷却系统，其中，内燃机是通过使燃料在其内部燃烧，并将燃料燃烧产生的热能直接转换为动力能的热力发动机；启动系统是能够使静止的内燃机进入工作状态的动力源(如电机)；冷却系统是能够吸收并散发热量以保证内燃机在适宜的温度环境下工作的水冷系统。

在现有的汽车发动机中，冷却系统主要包括位于内燃机机体内的发动机水套、通过管路与发动机水套连接且位于内燃机机体外的水箱、及安装在管路上的水泵。现有技术中，当启动系统带动内燃机开始工作的同时，冷却系统通过水泵使水箱中的冷却水立即进入发动机水套，以便于为工作中的内燃机进行冷却，使其保持在适宜的工作温度下。

但是，当汽车发动机长时间处于低温环境后启动时(冷启动)，例如冬季寒冷的夜里一宿未动的汽车在第二天早上需要启动时，如果冷却水在内燃机开始工作的同时进入发动机水套后，会导致本身温度较低的内燃机机体温度更低，从而影响内燃机进入最佳工作温度环境下的时间，即导致内燃机在冷启动时机体温度上升缓慢，进而导致内燃机中活塞环与缸体、曲轴与主轴承座等摩擦副磨损加剧，影响内燃机及汽车发动机的使用寿命。虽然目前也有通过在水箱中设有保温加热装置，来使在内燃机开始工作时进入发动机水套中的冷却水的温度处于较高温度，但是保温加热装置需要一定的加热时间才能保证在内燃机开始工作时进入发动机水套中的冷却水的温度处于较高温度，如果加热时间较短，则依然无法有效提高内燃机的机体温度上升速度，从而依然会影响内燃机及汽车发动机的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车发动机，用于解决因内燃机的机体温度上升速度慢，所导致汽车发动机的使用寿命短的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车发动机，包括：位于内燃机的机体内的发动机水套；与所述发动机水套通过液体管路连通、且位于所述内燃机的机体外的储罐，所述储罐的容积不小于所述发动机水套的容积；所述内燃机停止工作后，当所述内燃机的机体温度低于机体设定温度时，所述发动机水套中的冷却水通过所述液体管路流入所述储罐中；所述内燃机再次启动后，当所述内燃机的机体温度达到所述机体设定温度时，所述储罐中的冷却水通过所述液体管路流入所述发动机水套中。

具体地，所述储罐通过真空管路与发动机真空泵连通，且所述储罐位于所述发动机水套的上方；所述液体管路上设有节水阀；所述真空管路上设有第一节气阀。

实际应用时，所述储罐通过真空连接管与汽车制动系统连通，所述真空连接管上设有第二节气阀。

其中，所述储罐位于所述内燃机的排气侧，且所述储罐的顶部设置有排气装置。

具体地，所述排气装置包括位于所述储罐顶部且与所述储罐连通的排气管路，所述排气管路上设有第三节气阀。

进一步地，所述储罐内设置有加热装置。

优选地，所述节水阀、第一节气阀、第二节气阀和第三节气阀分别与控制装置信号连接。

相对于现有技术，本发明所述的汽车发动机具有以下优势：

本发明提供的汽车发动机中，当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度不低于机体设定温度时，则冷却水保存在发动机水套中，一方面以便于内燃机在短时间内再次启动时能够直接处于最佳工作状态下对应的机体温度，从而尽量避免活塞环与缸体、曲轴与主轴承座等摩擦时产生的副磨损，另一方面使内燃机能够得到充分冷却，从而避免在汽车激烈驾驶后，冷却水骤然离开发动机水套，导致缸盖等零部件局部温度过高，出现裂纹等问题，进而提高汽车发动机的使用寿命。当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度已开始低于机体设定温度时，则发动机水套中的冷却水全部通过液体管路流入储罐中，以便于内燃机再次冷启动时的初始阶段发动机水套中没有冷却水，从而使内燃机的机体温度能够自行快速提升至其处于最佳工作状态下对应的机体温度，避免现有技术中受发动机水套内冷却水的影响导致内燃机的机体温度上升缓慢，进而提高汽车发动机的使用寿命，并且待内燃机的机体温度自行达到其处于最佳工作状态下对应的机体温度时，储罐中的冷却水再通过液体管路进入发动机水套中，以便于内燃机能够保持在适宜的温度环境下继续工作，因此本发明提供的汽车发动机能够在内燃机启动时有效提高内燃机的机体温度上升速度，从而提高汽车发动机的使用寿命。

本发明的另一目的在于提出一种汽车发动机的控制方法，包括：内燃机停止工作后，获取水温传感器所检测的所述内燃机的第一机体温度；判断所述第一机体温度是否低于所述内燃机的机体设定温度，当所述第一机体温度不低于所述内燃机的机体设定温度时，冷却水保存在发动机水套中；当所述第一机体温度低于所述内燃机的机体设定温度时，所述冷却水从所述发动机水套流入储罐中；

内燃机再次启动后，获取水温传感器所检测的所述内燃机的第二机体温度；判断所述第二机体温度是否达到所述内燃机的机体设定温度，当所述第二机体温度达到所述内燃机的机体设定温度时，所述冷却水从所述储罐流入所述发动机水套中。

其中，所述内燃机工作过程中，当所述储罐中的冷却水已流入所述发动机水套中后，发动机真空泵将所述储罐中的空气全部抽走。

具体地，所述内燃机的机体设定温度为所述内燃机在最佳工作状态下对应的机体温度。

所述汽车发动机的控制方法与上述汽车发动机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种汽车发动机的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的另一种汽车发动机的结构示意图；

图3A和图3B为本发明实施例所述的汽车发动机的控制方法的流程图。

附图标记说明：

1-发动机水套， 2-液体管路， 3-储罐，

4-真空管路， 5-发动机真空泵， 61-节水阀，

621-第一节气阀， 7-真空连接管， 622-第二节气阀，

8-排气装置， 9-排气管路， 623-第三节气阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供一种汽车发动机，如图1所示，包括：位于内燃机的机体内的发动机水套1；与发动机水套1通过液体管路2连通、且位于内燃机的机体外的储罐3，该储罐3的容积不小于发动机水套1的容积；内燃机停止工作后，当内燃机的机体温度低于机体设定温度时，发动机水套1中的冷却水通过液体管路2流入储罐3中；内燃机再次启动后，当内燃机的机体温度达到机体设定温度时，储罐3中的冷却水通过液体管路2流入发动机水套1中。

本发明实施例提供的汽车发动机中，当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度不低于机体设定温度时，则冷却水保存在发动机水套中，一方面以便于内燃机在短时间内再次启动时能够直接处于最佳工作状态下对应的机体温度，从而尽量避免活塞环与缸体、曲轴与主轴承座等摩擦时产生的副磨损，另一方面使内燃机能够得到充分冷却，从而避免在汽车激烈驾驶后，冷却水骤然离开发动机水套，导致缸盖等零部件局部温度过高，出现裂纹等问题，进而提高汽车发动机的使用寿命。当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度已开始低于机体设定温度时，则发动机水套中的冷却水全部通过液体管路流入储罐中，以便于内燃机再次冷启动时的初始阶段发动机水套中没有冷却水，从而使内燃机的机体温度能够自行快速提升至其处于最佳工作状态下对应的机体温度，避免现有技术中受发动机水套内冷却水的影响导致内燃机的机体温度上升缓慢，进而提高汽车发动机的使用寿命，并且待内燃机的机体温度自行达到其处于最佳工作状态下对应的机体温度时，储罐中的冷却水再通过液体管路进入发动机水套中，以便于内燃机能够保持在适宜的温度环境下继续工作，因此本发明实施例提供的汽车发动机能够在内燃机启动时有效提高内燃机的机体温度上升速度，从而提高汽车发动机的使用寿命。

此外，内燃机的机体温度在启动时快速上升能够使燃油更好地雾化，并使燃油燃烧更加充分，进而减少燃油湿壁、机油稀释、燃油消耗大、废气排放恶化等问题，从而进一步有效提高汽车发动机的综合性能。此处需要补充说明的是，上述所提机体设定温度为内燃机在最佳工作状态下对应的机体温度，通常为90度-110度。

实际应用时，为了减少零部件的使用数量，使汽车发动机的整体结构较简单、且具有较佳的可靠性，如图1所示，在一种优选实施方式中，储罐3可以通过真空管路4与发动机真空泵5连通，且储罐3位于发动机水套1的上方；其中，液体管路2上设有节水阀61，真空管路4上设有第一节气阀621。在内燃机工作过程中，且当储罐3中的冷却水已流入发动机水套1中后，节水阀61关闭、第一节气阀621打开，从而可以利用发动机真空泵5通过真空管路4快速将储罐3中的空气全部抽走，以使储罐3中形成负压状态，进而当发动机水套1中的冷却水需要流入储罐3中时，将第一节气阀621关闭、节水阀61打开，以直接利用储罐3中的负压状态通过液体管路2将发动机水套1中的冷却水全部吸入；其中，将储罐3设置于发动机水套1的上方，此种布置可以直接通过重力作用使储罐3中的冷却水自行进入发动机水套1中，无需消耗额外的能量，以便于提高整车的经济性，从而本发明实施例提供的汽车发动机能够避免电子水泵等零部件的使用，通过巧妙设计仅使用汽车自身的发动机真空泵5，进而使汽车发动机的整体结构较简单、且具有较佳的可靠性。

此处需要补充说明的是，本发明实施例提供的汽车发动机综合考虑到各零部件的布局和冷却水的流速等因素，如图1所示，储罐3与发动机水套1之间优选为设置有两条液体管路2，每条液体管路2上均设有一个节水阀621，当冷却水需要在储罐3和发动机水套1之间流动时，上述两个节水阀621同时打开或关闭。

为了同时能够改善整车的操控性能，提高驾驶安全，本发明实施例提供的另一种汽车发动机可以有效提升整车的刹车响应速度。具体地，如图2所示，储罐3通过真空连接管7与汽车制动系统连通，且该真空连接管7上设有第二节气阀622。驾驶员在驾驶过程中，如若出现紧急情况后需要快速制动时，本发明实施例提供的另一种汽车发动机中的第二节气阀622打开，此时储罐3中储存的真空可以与发动机真空泵5一起为汽车制动系统提供真空源，即储罐3不仅可以储存冷却水，还可以快速通过真空连接管7为汽车制动系统提供辅助的真空源，以有效提升整车的刹车响应速度，进而有效提升整车的制动性能和效果。当然，在行驶过程中一般情况下的减速刹车及内燃机停止工作后，第二节气阀622应关闭。另外，上述储罐3中的真空来源于现有的发动机真空泵5，从而能够有效保证零部件的通用性，降低生产成本。

本发明实施例提供的另一种汽车发动机，由于储罐3内能够储存真空，因此在相同的制动效果下，与未采用本发明实施例提供的汽车发动机的车辆相比，发动机真空泵5的排量可以减小，结构可以更加紧凑，从而汽车发动机外形尺寸可以达到更小水平，搭载布置可以更加紧凑，成本可以更低，更加符合汽车轻量化的设计理念。

由于储罐3能够为汽车制动系统提供辅助的真空源，为避免水分通过真空连接管7进入汽车制动系统，影响汽车制动系统中各部件的使用寿命，在储罐3内的空气抽空之前，其内应保持较好的干燥环境。为此本发明实施例提供的另一种汽车发动机中，如图2所示，储罐3可以位于内燃机的排气侧(如图2中虚线箭头所示一侧)，且储罐3的顶部可以设置有排气装置8。由于内燃机的排气侧温度较高，因此在储罐3中的冷却水依靠重力作用流入发动机水套1中后，可以通过排气侧的余温将储罐3内壁上残留的少量冷却水蒸发，并通过排气装置8排出至储罐3外，以保证储罐3在用于储存真空时其内的湿度符合要求。

为了便于生产制造并保证良好的排气效果，如图2所示，上述排气装置8可以包括位于储罐3顶部且与储罐3连通的排气管路9，且排气管路9上设有第三节气阀623。在储罐3干燥时，第三节气阀623打开，被蒸发的冷却水(即向上运动的热蒸汽)能够顺利从储罐顶部的排气管路9排出至储罐3外；在内燃机工作过程中，该第三节气阀623应关闭，以使储罐3处于密封空间并能够储存真空，在内燃机停止工作后，该第三节气阀623也最好关闭，以利于储罐3内存储冷却水，只有在储罐3中的冷却水进入发动机水套1后的短时间内，该第三节气阀623应打开，从而以便于储罐3的干燥操作。

实际应用中，为了提高储罐3的干燥效果，以使整车适用工况更加广泛，储罐3内可以设置有加热装置，例如加热丝等，从而在汽车启动后行驶的距离较短、内燃机的排气侧温度还处于较低水平时，储罐3内部设有的加热装置，可以在特定工况下进一步加快其内的冷却水的蒸发速度。

其中，为了便于节水阀61和各节气阀(621、622、623)的开闭控制，上述节水阀61、第一节气阀621、第二节气阀622和第三节气阀623可以分别与控制装置信号连接；具体地，该控制装置可以为ECU。

本发明实施例还提供了一种汽车发动机的控制方法，如图3A所示，该方法包括：步骤101、内燃机停止工作后，获取水温传感器所检测的内燃机的机体的第一机体温度；步骤102、判断第一机体温度是否低于机体设定温度；步骤103、当第一机体温度不低于内燃机的机体设定温度时，冷却水保存在发动机水套中；步骤104、当第一机体温度低于机体设定温度时，冷却水从发动机水套流入储罐中。

如图3B所示，该方法还包括：步骤201、内燃机再次启动后，获取水温传感器所检测的内燃机的机体的第二机体温度；步骤202、判断第二机体温度是否达到机体设定温度；步骤203、当第二机体温度达到机体设定温度时，冷却水从储罐流入发动机水套中；步骤204、当第二机体温度未达到机体设定温度时，冷却水保存在储罐中。

本发明实施例提供的汽车发动机的控制方法中，当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度不低于机体设定温度时，则冷却水保存在发动机水套1中，一方面以便于内燃机在短时间内再次启动时能够直接处于最佳工作状态下对应的机体温度，从而尽量避免活塞环与缸体、曲轴与主轴承座等摩擦时产生的副磨损，另一方面使内燃机能够得到充分冷却，从而避免在汽车激烈驾驶后，冷却水骤然离开发动机水套，导致缸盖等零部件局部温度过高，出现裂纹等问题，进而提高汽车发动机的使用寿命。当内燃机停止工作后，若内燃机的机体温度已开始低于机体设定温度时，则发动机水套1中的冷却水全部通过液体管路2流入储罐3中，以便于内燃机再次冷启动时的初始阶段发动机水套1中没有冷却水，从而使内燃机的机体温度能够自行快速提升至其处于最佳工作状态下对应的机体温度，避免现有技术中受发动机水套1内冷却水的影响导致内燃机的机体温度上升缓慢，进而提高汽车发动机的使用寿命，并且待内燃机的机体温度自行达到其处于最佳工作状态下对应的机体温度时，储罐3中的冷却水再通过液体管路2进入发动机水套1中，以便于内燃机能够保持在适宜的温度环境下继续工作，因此本发明实施例提供的汽车发动机的控制方法能够在内燃机启动时有效提高内燃机的机体温度上升速度，从而提高汽车发动机的使用寿命。

其中，上述汽车发动机的控制方法还可以包括：内燃机工作过程中，当储罐3中的冷却水已流入发动机水套1中后，通过发动机真空泵5对储罐3进行抽真空，从而在汽车出现紧急情况后需要快速制动时，储罐3可以与发动机真空泵5一起为汽车制动系统提供真空源，进而有效提升整车的刹车响应速度。

具体地，上述内燃机的机体设定温度为该内燃机在最佳工作状态下对应的机体温度，通常可以为90-110度。

本发明实施例提供的汽车发动机及其控制方法中，储罐3集成储存冷却水和储存真空功能为一体，使用简单的结构与巧妙的控制方法，以适应内燃机在寒冬中短时间内启动或冷启动时的要求，使内燃机的机体温度能够快速提升，其所采用的零部件布置简单、成本低，最大程度的借用汽车发动机中现有的零部件、高效可靠；并且能够改善车辆的操控性，提升整体安全水平，在不增加发动机真空泵5排量，甚至可以减小其排量的同时，使汽车发动机的结构更加紧凑，顺应轻量化的设计要求，降低汽车发动机的整机成本。

实际生产制造时，储罐3的具体结构可以根据内燃机的边界进行合理设计，即储罐3可以为异形结构，但需要保证储罐3中不存在冷却水回流死区，并且储罐3的容积应保证不小于发动机水套1的容积，以使发动机水套1中的冷却水能够完全流入储罐3中、无剩留，从而保证内燃机在寒冬中短时间内启动或冷启动时均能够有效提高机体温度的上升速度。当储罐3的容积等于发动机水套1的容积时，其整体体积较小，从而便于布置、且成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车发动机，其特征在于，包括：

位于内燃机的机体内的发动机水套(1)；

与所述发动机水套(1)通过液体管路(2)连通、且位于所述内燃机的机体外的储罐(3)，所述储罐(3)的容积不小于所述发动机水套(1)的容积；

所述内燃机停止工作后，当所述内燃机的机体温度低于机体设定温度时，所述发动机水套(1)中的冷却水通过所述液体管路(2)流入所述储罐(3)中；

所述内燃机再次启动后，当所述内燃机的机体温度达到所述机体设定温度时，所述储罐(3)中的冷却水通过所述液体管路(2)流入所述发动机水套(1)中；

所述储罐(3)通过真空管路(4)与发动机真空泵(5)连通，且所述储罐(3)位于所述发动机水套(1)的上方；

所述液体管路(2)上设有节水阀(61)；

所述真空管路(4)上设有第一节气阀(621)。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机，其特征在于，所述储罐(3)通过真空连接管(7)与汽车制动系统连通，所述真空连接管(7)上设有第二节气阀(622)。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机，其特征在于，所述储罐(3)位于所述内燃机的排气侧，且所述储罐(3)的顶部设置有排气装置(8)。

4.根据权利要求3所述的汽车发动机，其特征在于，所述排气装置(8)包括位于所述储罐(3)顶部且与所述储罐(3)连通的排气管路(9)，所述排气管路(9)上设有第三节气阀(623)。

5.根据权利要求3或4所述的汽车发动机，其特征在于，所述储罐(3)内设置有加热装置。

6.根据权利要求4所述的汽车发动机，其特征在于，所述节水阀(61)、第一节气阀(621)、第二节气阀(622)和第三节气阀(623)分别与控制装置信号连接。

7.一种汽车发动机的控制方法，其特征在于，包括：

内燃机停止工作后，获取水温传感器所检测的所述内燃机的机体的第一机体温度；

判断所述第一机体温度是否低于机体设定温度，当所述第一机体温度不低于机体设定温度时，冷却水保存在发动机水套中；当所述第一机体温度低于机体设定温度时，所述冷却水从所述发动机水套流入储罐中；

内燃机再次启动后，获取水温传感器所检测的所述内燃机的机体的第二机体温度；

判断所述第二机体温度是否达到所述机体设定温度，当所述第二机体温度达到所述机体设定温度时，所述冷却水从所述储罐流入所述发动机水套中；

所述内燃机工作过程中，当所述储罐中的冷却水已流入所述发动机水套中后，通过发动机真空泵对所述储罐进行抽真空。