CN106545451A - 发动机的冷却预热循环系统、控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的冷却预热循环系统、控制方法及车辆。发动机内设有冷媒腔，冷却预热循环系统包括：散热器，散热器与冷媒腔相连以在散热器和冷媒腔之间形成第一循环水路；与环境隔热的隔热容器，隔热容器与冷媒腔相连以在隔热容器和冷媒腔之间形成第二循环水路；切换装置，切换装置选择性导通第一循环水路或第二循环水路。根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统可以在一定程度上克服背景技术中的问题，可以在发动机冷启动时，使发动机内的冷媒温快速升高，在发动机关闭时，使发动机内的冷媒温快速降低，从而可以降低发动机磨损，提高寿命，节能减排，同时结构简单，效果显著，易于实现。

Description

发动机的冷却预热循环系统、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆的发动机冷却、预热技术领域，尤其是涉及一种发动机的冷却预热循环系统，该冷却预热循环系统的控制方法和具有该冷却预热循环系统的车辆。

背景技术

对于现有技术中的车辆的发动机冷却循环系统具有下述两个状态：

状态一：车辆启动时，特别是冬天，发动机完全处于冷启动状态，发动机内水温较低，发动机内的润滑油不能完全的发挥作用，此时发动机的损耗较大，同时需要发动机较高的转速来快速提高水温，所以油耗也相对增加；

状态二：车辆正常运行且停车后，发动机及散热器风扇等立即停止工作，但发动机内的水温因为没有散热器的辅助，特别是在夏天，发动机内的水温不仅不会降低，反而会瞬间升高，此时，发动机零件的热应力会变大、机械强度会降低，由此加速了发动机的损耗；另外一方面，由于高温，会导致机油的粘度降低，不能起到很好的润滑作用，同时，机油挥发量也会增加，即机油的消耗也会增加。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种发动机的冷却预热循环系统，该冷却预热循环系统可以在一定程度上克服背景技术中的问题，可以在发动机冷启动时，使发动机内的冷媒温快速升高，在发动机关闭时，使发动机内的冷媒温快速降低，从而可以降低发动机磨损，提高寿命，节能减排，同时结构简单，效果显著，易于实现。

本发明还需要提出一种该冷却预热循环系统的控制方法。

本发明还需要提出一种具有该发动机的冷却预热循环系统的车辆。

根据本发明第一方面实施例的发动机的冷却预热循环系统，所述发动机内设有冷媒腔，所述冷却预热循环系统包括：散热器，所述散热器与所述冷媒腔相连以在所述散热器和所述冷媒腔之间形成第一循环水路；与环境隔热的隔热容器，所述隔热容器与所述冷媒腔相连以在所述隔热容器和所述冷媒腔之间形成第二循环水路；切换装置，所述切换装置选择性导通所述第一循环水路或所述第二循环水路。

根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统，可以在发动机冷启动时，使发动机内的冷媒温快速升高，在发动机关闭时，使发动机内的冷媒温快速降低，从而可以降低发动机磨损，提高寿命，节能减排，同时该冷却预热循环系统的结构简单，效果显著，易于实现。

另外，根据本发明的发动机的冷却预热循环系统还可具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述冷媒腔的容积大致等于所述隔热容器的容积。

根据本发明的一个实施例，所述切换装置包括：第一三通阀，所述第一三通阀的三个阀口分别与所述冷媒腔的冷媒腔进口、所述散热器的散热器出口和所述隔热容器的隔热容器出口相连通；第二三通阀，所述第二三通阀的三个阀口分别与所述冷媒腔的冷媒腔出口、所述散热器的散热器进口和所述隔热容器的隔热容器进口相连通。

根据本发明的一个实施例，所述第一三通阀和所述第二三通阀均为电动三通阀。

根据本发明的一个实施例，所述第二循环水路上设有水泵。

根据本发明的一个实施例，所述冷却预热循环系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述冷媒腔的冷媒腔出口处的冷媒温度。

根据本发明第二方面实施例的发动机的冷却预热循环系统的控制方法，包括：

S10、启动所述发动机，控制所述第一循环水路断开且控制所述第二循环水路导通，以使所述隔热容器与所述冷媒腔内的冷媒互换；S20、控制所述第一循环水路导通且控制所述第二循环水路关闭，以利用所述散热器对冷媒进行散热；S30、关闭所述发动机，控制第二循环水路导通以使所述隔热容器与所述冷媒腔内的冷媒互换。

根据本发明的一个实施例，所述冷却预热循环系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述冷媒腔的冷媒腔出口处的冷媒温度，所述控制方法还包括：S11、在步骤10中，当所述温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制进入所述步骤20。

根据本发明的一个实施例，所述控制方法还包括：S12、在步骤S11中，当所述温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制第二循环水路关闭且保持预定时间后，进入所述步骤20。

根据本发明第三方面实施例的车辆，包括：发动机，所述发动机内设有冷媒腔；冷却预热循环系统，所述冷却预热循环系统为根据本发明第一方面所述的发动机的冷却预热循环系统。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统的原理图，其中的箭头示出了冷媒在散热器和冷媒腔之间的流动路径；

图2是根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统的原理图，其中的箭头示出了冷媒在隔热容器和冷媒腔之间的流动路径；

图3是根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统的控制方法。

附图标记：

发动机的冷却预热循环系统10；

散热器1；散热器进口11；散热器出口12

隔热容器2；隔热容器进口21；隔热容器出口22；

切换装置3；第一三通阀31；第二三通阀32；

水泵4；

发动机20；冷媒腔201；冷媒腔进口2011；冷媒腔出口2012；气缸202。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明第一方面的实施例的发动机的冷却预热循环系统10。如图1和图2所示，其中，发动机20内设有冷媒腔201，冷媒腔201围绕发动机20的气缸202设置，冷媒流动在该冷媒腔201内，以便对发动机20进行升温或降温。

根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统10包括：散热器1、与环境隔热的隔热容器2和切换装置3。

散热器1与冷媒腔201相连以在散热器1和冷媒腔201之间形成第一循环水路，具体地，冷媒腔201的冷媒腔进口2011通过管路与散热器1的散热器出口12连通，冷媒腔201的冷媒腔出口2012通过管路与散热器1的散热器进口11连通，由此当第一循环水路导通时，冷媒可以通过散热器1进行散热，并且经散热后温度降低的冷媒流向冷媒腔201以对发动机20进行降温。其中，图1中的箭头所显示的流路为第一循环水路。

隔热容器2与冷媒腔201相连以在隔热容器2和冷媒腔201之间形成第二循环水路，具体地，冷媒腔201的冷媒腔进口2011通过管路与隔热容器2的隔热容器出口22连通，冷媒腔201的冷媒腔出口2012通过管路与隔热容器2的隔热容器进口21连通。其中隔热容器2被构造成与环境保持有效的隔热效果，即隔热容器2内的冷媒可以在一定时间内保持恒温。其中当第二循环水路导通时，隔热容器2内的冷媒可以与冷媒腔201内的冷媒进行交换，由此可以有效地对快速地对发动机20进行预热或者冷却。其中，图2中的箭头所显示的流路为第二循环水路。

其中，本冷却预热循环系统10还包括切换装置3，切换装置3选择性导通第一循环水路或第二循环水路，这里需要解释的是，切换装置3可以在同一时间控制第一循环水路和第二循环水路中的一个导通且另一个断开。

这里简述对于上述冷却预热循环系统10的使用控制方法：

当车辆启动时，发动机20被启动，此时由于发动机20内的冷媒由于长时间与环境换热后，其温度降低，特别是在冬季时，发动机20内的冷媒处于低温状态，因此此时可以控制第二循环水路导通并且第一循环水路断开，如图2所示，此时若隔热容器2内的冷媒温度较高时，就可以与冷媒腔201内的低温冷媒进行互换，即高温的冷媒流向冷媒腔201内以对发动机20进行预热，低温的冷媒流向隔热容器2内储存备用，这样就可以在发动机20冷启动时，快速对发动机20进行预热，由此可以降低发动机20损耗和磨损，提高寿命，同时可以避免现有技术中通过发动机20较高的转速来快速提高水温，所以在一定程度上可以降低油耗。

可选地，冷却预热循环系统10还可以包括温度检测装置(图未示出)，温度检测装置用于检测冷媒腔201的冷媒腔出口2012处的冷媒温度，当温度检测值高于预定温度时，说明隔热容器2内的高温冷媒已经完全流入到了冷媒腔201，从而可以有效利用高温冷媒对发动机20进行快速预热。

其中需要说明的是，上述的隔热容器2内的“温度较高的冷媒”可以是上一次发动机20运行时与高温发动机20进行热交换后的冷媒，该高温冷媒通过第二循环水路进入到隔热容器2内进行存储后得到的。

进一步地，当发动机20正常运行时，可以控制第一循环水路导通并且第二循环水路断开，如图1所示，这样可以利用散热器1对冷媒进行散热，从而对正常运行的发动机20进行降温。

当停车时，发动机20被关闭，此时第一循环水路断开，散热器1不再参与冷媒循环，而且车辆内的散热风扇也停止了工作，此时发动机20内的冷媒温度非常高，而且由于在车辆启动时，隔热容器2与冷媒腔201之间的冷媒产生了交换，因此这时隔热容器2内的冷媒温度较低，因此此时可以控制第二循环水路导通，如图2所示，再次使隔热容器2内的冷媒与冷媒腔201内的冷媒进行交换，即低温的冷媒流向冷媒腔201内以对发动机20进行快速冷却，高温的冷媒流向隔热容器2内储存备用，这样就可以在发动机20停机时，可以快速对发动机20进行冷却，由此可以降低发动机20零件的热应力，提高零件的机械强度，由此降低发动机20的损耗和磨损，提高寿命，同时也可以减缓机油粘度的降低，由此可以在一定程度上保证机油的润滑作用，机油的挥发量也会降低，进而减缓机油的消耗。

可选地，当温度检测值低于预定温度时，说明隔热容器2内的低温冷媒已经完全流入到了冷媒腔201，从而可以有效利用高温冷媒对发动机20进行快速冷却。

综上所述，根据本发明实施例的发动机的冷却预热循环系统10，可以在发动机20冷启动时，使发动机20内的冷媒温快速升高，在发动机20关闭时，使发动机20内的冷媒温快速降低，从而可以降低发动机20磨损，提高寿命，节能减排，同时该冷却预热循环系统10的结构简单，效果显著，易于实现。

在本发明的实施例中，冷媒腔201的容积大致等于隔热容器2的容积。由于发动机20的型号确定时，发动机20内的冷媒腔201的容积是确定的，因此通过将隔热容器2的容积设计为大致等于冷媒腔201容积，从而可以在隔热容器2内的冷媒与冷媒腔201内的冷媒相互交换时，能够有效地将冷媒腔201内的冷媒进行全部替换，有效地利用隔热容器2内的冷媒对发动机20进行快速冷却或者预热。

其中如图1和图2所示，根据本发明实施例的控制装置包括：第一三通阀31和第二三通阀32。第一三通阀31的三个阀口分别与冷媒腔201的冷媒腔进口2011、散热器1的散热器出口12和隔热容器2的隔热容器出口22相连通，第二三通阀32的三个阀口分别与冷媒腔201的冷媒腔出口2012、散热器1的散热器进口11和隔热容器2的隔热容器进口21相连通。由此可以时控制装置的结构简单，容易实现。

有利地，第一三通阀31和第二三通阀32均为电动三通阀。由此第一三通阀31和第二三通阀32的控制更加自动化。需要说明的是，对于第一三通阀31和第二三通阀32的控制可以是自动控制，也就是说，对于第一循环水路和第二循环水路的导通和切断可以是通过检测装置检测到发动机20的启停信息后，自动控制第一三通阀31和第二三通阀32切换，从而对第一循环水路和第二循环水路进行导通或切断的控制。当然上述控制也可以由驾驶员进行触发控制，也就是说驾驶员可以根据其需要主动触发第一循环水路导通或切断，或者主动触发第二循环水路导通或切断。

当然本发明中的第一三通阀31和第二三通阀32还可以是机械三通阀，第一三通阀31和第二三通阀32的控制可以由驾驶员进行手动控制。

优选地，第二循环水路上设有水泵4，由此可以驱动第二循环水路内的冷媒流动。同理，第一循环水路上也可以设有水泵。

下面参照图1-图3描述根据本发明第二方面实施例的发动机的冷却预热循环系统的控制方法流程，具体地，包括如下步骤：

S10、启动发动机，控制第一循环水路断开且控制第二循环水路导通，以使隔热容器与冷媒腔内的冷媒互换。该步骤适用于车辆刚刚启动时，由于发动机处于冷启动状态，因此可以时第二循环水路导通，从而可以将隔热容器内的较高温度的冷媒输送到冷媒腔内以快速对发动机进行预热。其中，这里的水路的切换控制可以是由检测装置检测到发动机的启动信息后，进而自动控制第一循环水路断开且控制第二循环水路导通的，当然也可以是由驾驶员根据实际需要进行手动触发控制。此步骤中，高温的冷媒流向冷媒腔内以对发动机进行预热，低温的冷媒流向隔热容器内储存备用。

S20、控制第一循环水路导通且控制第二循环水路关闭，以利用散热器对冷媒进行散热。该步骤适用于车辆正常行驶过程中，可以利用散热器对冷媒进行散热，从而对发动机进行降温。

S30、关闭发动机，控制第二循环水路导通以使隔热容器与所述冷媒腔内的冷媒互换。该步骤适用于车辆停驶时，此时由于发动机关闭，此时第一循环水路断开，散热器不再参与冷媒循环，而且车辆内的散热风扇也停止了工作，此时发动机内的冷媒温度非常高，因此控制第二循环水路导通，可以将隔热容器内所储存的低温冷媒输送到冷媒腔内以对发动机进行快速冷却，而冷媒腔内的高温冷媒流向隔热容器中以被下次发动机冷启动用。

根据本发明上述实施例的冷却预热循环系统的控制方法，可以在发动机冷启动时，使发动机内的冷媒温快速升高，在发动机关闭时，使发动机内的冷媒温快速降低，从而可以降低发动机磨损，提高寿命，节能减排，同时该冷却预热循环系统的结构简单，效果显著，易于实现。

其中，冷却预热循环系统还包括温度检测装置，温度检测装置用于检测冷媒腔的冷媒腔出口处的冷媒温度，进一步地，控制方法还包括：

S11、在步骤10中，当温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制进入步骤20。也就是说，在步骤10中，第二循环水路导通时，隔热容器内的温度较高冷媒经过管路被输送到冷媒腔内进行发动机预热，当温度检测装置所测得的温度高于预设温度时说明冷媒腔内已经充满了高温冷媒，由此可以使利用高温冷媒更加快速地对发动机进行预热。也就是说，判断温度检测装置所测得的温度值是否高于预设温度，当该温度检测值高于预设温度时，控制进入步骤20，当该温度检测值不高于预设温度时，回到步骤10。

当然优选地，还包括如下步骤：S12、在步骤S11中，当温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制第二循环水路关闭且保持预定时间后，进入步骤20。也就是说，当冷媒腔内充满了高温冷媒后，可以控制第一循环水路和第二循环水路均关闭，由此可以暂停冷媒腔内的冷媒的循环，使高温冷媒可以对发动机进行一定时间的预热，这样可以使预热效果更好。当满足预定时间后，可以进入到步骤S20中。

根据本发明第三方面实施例的车辆，其特征在于，包括：发动机和冷却预热循环系统，发动机内设有冷媒腔，冷却预热循环系统为根据上述的发动机的冷却预热循环系统。

由于上述冷却预热循环系统具有上述优点，因此通过设置该冷却预热循环系统，从而可以使车辆具有相应优点，即可以有利于车辆的发动机的寿命提高，降低发动机磨损，节能减排，可以提高车辆的功能性，提升车辆的档次。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发动机的冷却预热循环系统，所述发动机内设有冷媒腔，其特征在于，所述冷却预热循环系统包括：

散热器，所述散热器与所述冷媒腔相连以在所述散热器和所述冷媒腔之间形成第一循环水路；

与环境隔热的隔热容器，所述隔热容器与所述冷媒腔相连以在所述隔热容器和所述冷媒腔之间形成第二循环水路；

切换装置，所述切换装置选择性导通所述第一循环水路或所述第二循环水路。

2.根据权利要求1所述的发动机的冷却预热循环系统，其特征在于，所述冷媒腔的容积大致等于所述隔热容器的容积。

3.根据权利要求1所述的发动机的冷却预热循环系统，其特征在于，所述切换装置包括：

第一三通阀，所述第一三通阀的三个阀口分别与所述冷媒腔的冷媒腔进口、所述散热器的散热器出口和所述隔热容器的隔热容器出口相连通；

第二三通阀，所述第二三通阀的三个阀口分别与所述冷媒腔的冷媒腔出口、所述散热器的散热器进口和所述隔热容器的隔热容器进口相连通。

4.根据权利要求2所述的发动机的冷却预热循环系统，其特征在于，所述第一三通阀和所述第二三通阀均为电动三通阀。

5.根据权利要求1所述的发动机的冷却预热循环系统，其特征在于，所述第二循环水路上设有水泵。

6.根据权利要求1所述的发动机的冷却预热循环系统，其特征在于，所述冷却预热循环系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述冷媒腔的冷媒腔出口处的冷媒温度。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的发动机的冷却预热循环系统的控制方法，其特征在于，包括：

S10、启动所述发动机，控制所述第一循环水路断开且控制所述第二循环水路导通，以使所述隔热容器与所述冷媒腔内的冷媒互换；

S20、控制所述第一循环水路导通且控制所述第二循环水路关闭，以利用所述散热器对冷媒进行散热；

S30、关闭所述发动机，控制第二循环水路导通以使所述隔热容器与所述冷媒腔内的冷媒互换。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述冷却预热循环系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述冷媒腔的冷媒腔出口处的冷媒温度，所述控制方法还包括：

S11、在步骤10中，当所述温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制进入所述步骤20。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

S12、在步骤S11中，当所述温度检测装置所测得的温度高于预设温度时，控制第二循环水路关闭且保持预定时间后，进入所述步骤20。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

发动机，所述发动机内设有冷媒腔；

冷却预热循环系统，所述冷却预热循环系统为根据权利要求1-6中任一项所述的发动机的冷却预热循环系统。