CN106703967B - 基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法 - Google Patents

基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法,属于工程车辆智能温控领域。根据系统热源特征设计了高、低温冷却回路,低温回路中并联式布置的传动油换热器、液压油换热器冷却液互不干扰,避免了冷却能力不足或过度冷却问题。采用体积更小的水冷式的中冷器、液压油换热器、传动油换热器,提高换热效率的同时减轻散热器模组总重量,降低了制造成本,在有限的动力舱空间内更便于布置,降低了空气流过散热器模组的压力损失。ECU通过控制电磁换向阀的工作状态,实现了按照高、低温冷却回路内的各热源的散热需求自动匹配散热器的功能,提高了散热器的利用效率,达到了降低系统功耗的目的。

Description

基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法
技术领域
本发明涉及工程车辆智能温控技术领域,特别涉及一种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法。
背景技术
工程车辆温控系统主要功能是保证工程车辆相应各系统(发动机系统、进气增压系统、传动系统和液压系统)始终在适宜的温度范围内工作。工程车辆作业环境相对恶劣,由于动力舱空间有限,动力舱内往往存在多个相互干扰的热源与散热器,若散热系统不能满足工程车辆热源的散热需求将对整车安全平稳运行带来极大隐患。工程车辆各系统的工作温度过高或过低都会对车辆造成损害,因此车辆热管理问题始终是国内外研究的焦点。传统的工程车辆冷却系统多采用机械驱动冷却风扇与散热器组前后布置的方式,该种排列方式易造成冷却空气在各散热器之间互相干扰,使一些散热器表面风量分布不均,导致传热系数降低散热能力下降。传统冷却方式散热器模组压损较大;机械驱动的冷却风扇转速不能调控,不能满足冷启动阶段发动机快速升温,或大转矩、低转速工况下散热器模组对风量的需求,从而难以达到高效、准确地平衡工程车辆各系统工作温度要求。亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统及方法,解决了现有技术存在的上述问题。本发明根据不同热源的散热需求合理分配散热器散热能力,保证在最小功耗下发动机系统、液压系统、传动系统等始终在各自最适宜的温度范围内工作,缩短发动机的热机时间,降低系统功耗,减少污染物排放量,提高燃油经济性。本发明的液压油换热器、传动油换热器并联式设计,避免了流经热源冷却液的互相干扰;采用体积更小的水冷式的中冷器,整体系统中只存在高、低温两个空冷散热器;ECU通过控制高低温冷却回路散热需求控制电磁换向阀的工作状态,实现了按照两条冷却回路内的各热源的散热需求自动匹配散热器的功。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统,电子节温器3未开启时,发动机1冷却液经电子节温器3、高温回路水泵6返回发动机1;随着发动机1冷却液温度升高,电子节温器3在ECU7的控制下开启,第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14左位与管路联接,发动机1经电子节温器3、第一电磁换向阀4左位与辅助散热器13入口管路联接,辅助散热器13经第二电磁换向阀14左位与高温散热器5管路联接,经高温回路水泵6后管路联接至发动机1冷却液入口,高温回路冷却液在辅助散热器13内进行一次强制热交换,再进入高温散热器5进行二次强制热交换;中冷器8与集热装置9串联,集热装置9内置并联的液压油换热器17、传动油换热器18,集热装置9经第二电磁换向阀14左位与低温散热器15管路联接,冷却液进入低温散热器15与冷却空气进行强制热交换后经低温回路电控水泵10、中冷器8后进入集热装置9。
所述的ECU7控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14右位与管路联接时,发动机1经电子节温器3、第一电磁换向阀4右位与高温散热器5管路联接,高温散热器5经高温回路水泵6后管路联接发动机1冷却液入口,此时高温回路中的冷却液只在高温散热器5进行一次强制热交换;中冷器8与集热装置9串联后经第一电磁换向阀4右位与辅助换热器13管路联接,辅助换热器13经第二电磁换向阀14右位后与低温散热器15串联,低温回路中的冷却液在辅助换热器13进行一次强制热交换、在低温散热器15进行二次强制热交换。
所述的ECU7分别与高温回路温度传感器2、电子节温器3、第一电磁换向阀4、低温回路电控水泵10、电机11、低温回路温度传感器12、第二电磁换向阀14连接,通过设置在高温回路上的高温回路温度传感器2获取高温回路中的冷却液实时温度,通过设置在低温回路上的低温回路温度传感器12获取低温回路中的冷却液实时温度,并根据获取的温度信号控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14、低温回路电控水泵10、电机11及与其连接的风扇16的工作状态。
所述的中冷器8为水冷中冷器。
本发明的另一目的在于提供一种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控方法,ECU 7通过布置在高温冷却回路上的高温回路温度传感器2获取温度值T1,T1对应ECU 7预设值TH;通过布置在低温冷却回路上的低温回路温度传感器12获取温度值T2,T2对应预设值TL;在发动机1冷启动阶段,若T1≤TH,T2≤TL,为缩短暖机时间,发动机冷却液在高温回路水泵6的驱动下在小循环冷却回路内流动,ECU7控制风扇16的电机11不工作,低温回路电控水泵10驱动冷却液流动;当T1≥TH,T2≤TL,由于传动系统、液压油系统升温比发动机1慢,发动机1的散热需求更大,此时电子节温器3开启,第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的左位与管路接通,发动机1高温冷却液经高温冷却回路流动,在辅助散热器13中与冷却空气进行一次强制换热,在高温散热器5中进行二次强制热交换,低温冷却回路冷却液经第二电磁换向阀14进入低温散热器15与冷却空气进行一次强制热交换;T2≥TL时,低温散热器已无法单独满足低温回路的散热需求,此时第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的右位在ECU7控制下与管路连通,此时辅助散热器13与低温散热器15经第二电磁换向阀14串联共同作为低温冷却回路的散热器,高温散热器5单独作为高温冷却回路散热器;发动机1冷却液只在高温散热器5中与冷却空气进行一次强制热交换,低温回路冷却液分别在辅助散热器13、低温散热器15中与冷却空气进行两次强制热交换;在整个控制过程中,ECU7根据T1、T2控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的阀位转换,并调节风扇16的转速以满足高温回路的冷却需求,根据T2调节低温回路电控水泵10的转速,调节低温回路冷却液流量以满足低温回路各系统的散热需求;当ECU7无法获取高、低温回路温度传感器中任何一个温度传感器信号时,电机11以最大转速工作。
本发明的有益效果在于:
1、发动机置于高温冷却回路,传动油换热器、液压油系统换热器和水冷中冷器置于低温冷却回路,并联式设计的集热装置使流经传动油换热器、液压油换热器的冷却液互不干扰,避免了冷却能力不足或过度冷却问题,提高了换热效率。
2、采用体积更小的水冷式的中冷器、液压油换热器、传动油换热器,提高换热效率的同时减轻散热器模组总重量,降低了制造成本,整体系统中只存在高、低温两个空冷散热器,在有限的动力舱空间内更便于布置,且减小了冷空气通过散热器组的压降。
3、ECU通过控制电磁换向阀的工作状态,实现了按照两条冷却回路内的各热源的散热需求自动匹配散热器的功能,T1≥TH,T2≤TL工况下在不提高风扇转速的情况下增加高温回路散热器的换热面积,提高了散热器的利用效率,达到了降低系统功耗的目的。
4、冷却风扇的驱动电机转速由ECU根据系统散热需求控制,解决了发动机低转速、大转矩工况下的散热需求不足的问题,T1≤TH,T2≤TL工况下风扇不工作,缩短了发动机的热机时间。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实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。
图1为本发明的基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统的结构示意图;
图2为本发明的基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控方法的流程示意图。
图中:1、发动机;2、高温回路温度传感器;3、电子节温器;4、第一电磁换向阀;5、高温散热器;6、高温回路水泵;7、ECU;8、中冷器;9、集热装置;10、低温回路电控水泵;11、电机;12、低温回路温度传感器;13、辅助散热器;14、第二电磁换向阀;15、低温散热器;16、风扇;17、液压油换热器;18、传动油换热器。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1所示,本发明的基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统,包括高温冷却回路、低温冷却回路、发动机1、集热装置9、中冷器8、高温散热器5、低温散热器15、辅助散热器13、高温回路水泵6、低温回路电控水泵10、电子节温器3、风扇16、电机11、第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14、ECU7、高温回路温度传感器2、低温回路温度传感器12,电子节温器3未开启时,发动机1冷却液经电子节温器3、高温回路水泵6返回发动机1;随着发动机1冷却液温度升高,电子节温器3在ECU7的控制下开启,第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14左位与管路联接,发动机1经电子节温器3、第一电磁换向阀4左位与辅助散热器13入口管路联接,辅助散热器13经第二电磁换向阀14左位与高温散热器5管路联接,经高温回路水泵6后管路联接至发动机1冷却液入口,高温回路冷却液在辅助散热器13内进行一次强制热交换,再进入高温散热器5进行二次强制热交换;中冷器8与集热装置9串联,集热装置9内置并联的液压油换热器17、传动油换热器18,集热装置9经第二电磁换向阀14左位与低温散热器15管路联接,冷却液进入低温散热器15与冷却空气进行强制热交换后经低温回路电控水泵10、中冷器8后进入集热装置9。
所述的ECU7控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14右位与管路联接时,发动机1经电子节温器3、第一电磁换向阀4右位与高温散热器5管路联接,高温散热器5经高温回路水泵6后管路联接发动机1冷却液入口,此时高温回路中的冷却液只在高温散热器5进行一次强制热交换;中冷器8与集热装置9串联后经第一电磁换向阀4右位与辅助换热器13管路联接,辅助换热器13经第二电磁换向阀14右位后与低温散热器15串联,低温回路中的冷却液在辅助换热器13进行一次强制热交换、在低温散热器15进行二次强制热交换。
所述的ECU7分别与高温回路温度传感器2、电子节温器3、第一电磁换向阀4、低温回路电控水泵10、电机11、低温回路温度传感器12、第二电磁换向阀14连接,通过设置在高温回路上的高温回路温度传感器2获取高温回路中的冷却液实时温度,通过设置在低温回路上的低温回路温度传感器12获取低温回路中的冷却液实时温度,并根据获取的温度信号控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14、低温回路电控水泵10、电机11及与其连接的风扇16的工作状态。
所述的中冷器8为水冷中冷器。
参见图2所示,本发明的种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控方法,ECU7通过布置在高温冷却回路上的高温回路温度传感器2获取温度值T1,T1对应ECU 7预设值TH;通过布置在低温冷却回路上的低温回路温度传感器12获取温度值T2,T2对应预设值TL;在发动机1冷启动阶段,若T1≤TH,T2≤TL,为缩短暖机时间,发动机冷却液在高温回路水泵6的驱动下在小循环冷却回路内流动,ECU7控制风扇16的电机11不工作,低温回路电控水泵10驱动冷却液流动;当T1≥TH,T2≤TL,由于传动系统、液压油系统升温比发动机1慢,发动机1的散热需求更大,此时电子节温器3开启,第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的左位与管路接通,发动机1高温冷却液经高温冷却回路流动,在辅助散热器13中与冷却空气进行一次强制换热,在高温散热器5中进行二次强制热交换,低温冷却回路冷却液经第二电磁换向阀14进入低温散热器15与冷却空气进行一次强制热交换;T2≥TL时,低温散热器已无法单独满足低温回路的散热需求,此时第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的右位在ECU7控制下与管路连通,此时辅助散热器13与低温散热器15经第二电磁换向阀14串联共同作为低温冷却回路的散热器,高温散热器5单独作为高温冷却回路散热器;发动机1冷却液只在高温散热器5中与冷却空气进行一次强制热交换,低温回路冷却液分别在辅助散热器13、低温散热器15中与冷却空气进行两次强制热交换;在整个控制过程中,ECU7根据T1、T2控制第一电磁换向阀4、第二电磁换向阀14的阀位转换,并调节风扇16的转速以满足高温回路的冷却需求,根据T2调节低温回路电控水泵10的转速,调节低温回路冷却液流量以满足低温回路各系统的散热需求;当ECU7无法获取高、低温回路温度传感器中任何一个温度传感器信号时,电机11以最大转速工作。
以上所述仅为本发明的优选实例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统,其特征在于:电子节温器(3)未开启时,发动机(1)冷却液经电子节温器(3)、高温回路水泵(6)返回发动机(1);随着发动机(1)冷却液温度升高,电子节温器(3)在ECU(7)的控制下开启,第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)的左位分别与管路联接,发动机(1)经电子节温器(3)、第一电磁换向阀(4)左位与辅助散热器(13)入口管路联接,辅助散热器(13)经第二电磁换向阀(14)左位与高温散热器(5)管路联接,经高温回路水泵(6)后管路联接至发动机(1)冷却液入口,高温回路冷却液在辅助散热器(13)内进行一次强制热交换,再进入高温散热器(5)进行二次强制热交换;中冷器(8)与集热装置(9)串联,集热装置(9)内置并联的液压油换热器(17)、传动油换热器(18),集热装置(9)经第二电磁换向阀(14)左位与低温散热器(15)管路联接,冷却液进入低温散热器(15)与冷却空气进行强制热交换后经低温回路电控水泵(10)、中冷器(8)后进入集热装置(9);
所述的ECU(7)控制第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)右位与管路联接时,发动机(1)经电子节温器(3)、第一电磁换向阀(4)右位与高温散热器(5)管路联接,高温散热器(5)经高温回路水泵(6)后管路联接发动机(1)冷却液入口,此时高温回路中的冷却液只在高温散热器(5)进行一次强制热交换;中冷器(8)与集热装置(9)串联后经第一电磁换向阀(4)右位与辅助换热器(13)管路联接,辅助换热器(13)经第二电磁换向阀(14)右位后与低温散热器(15)串联,低温回路中的冷却液在辅助换热器(13)进行一次强制热交换、在低温散热器(15)进行二次强制热交换;
所述的ECU(7)分别与高温回路温度传感器(2)、电子节温器(3)、第一电磁换向阀(4)、低温回路电控水泵(10)、电机(11)、低温回路温度传感器(12)、第二电磁换向阀(14)连接,通过设置在高温回路上的高温回路温度传感器(2)获取高温回路中的冷却液实时温度,通过设置在低温回路上的低温回路温度传感器(12)获取低温回路中的冷却液实时温度,并根据获取的温度信号控制第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)、低温回路电控水泵(10)、电机(11)及与其连接的风扇(16)的工作状态。
2.一种利用权利要求1所述的基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控系统实现的基于双冷却回路分体散热器的工程车辆温控方法,其特征在于:ECU(7)通过布置在高温冷却回路上的高温回路温度传感器(2)获取温度值T1,T1对应ECU(7)预设值TH;通过布置在低温冷却回路上的低温回路温度传感器(12)获取温度值T2,T2对应预设值TL;在发动机(1)冷启动阶段,若T1≤TH,T2≤TL,为缩短暖机时间,发动机冷却液在高温回路水泵(6)的驱动下在小循环冷却回路内流动,ECU(7)控制风扇(16)的电机(11)不工作,低温回路电控水泵(10)驱动冷却液流动;当T1≥TH,T2≤TL,由于传动系统、液压油系统升温比发动机(1)慢,发动机(1)的散热需求更大,此时电子节温器(3)开启,第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)的左位与管路接通,发动机(1)高温冷却液经高温冷却回路流动,在辅助散热器(13)中与冷却空气进行一次强制换热,在高温散热器(5)中进行二次强制热交换,低温冷却回路冷却液经第二电磁换向阀(14)进入低温散热器(15)与冷却空气进行一次强制热交换;T2≥TL时,低温散热器已无法单独满足低温回路的散热需求,此时第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)的右位在ECU(7)控制下与管路连通,此时辅助散热器(13)与低温散热器(15)经第二电磁换向阀(14)串联共同作为低温冷却回路的散热器,高温散热器(5)单独作为高温冷却回路散热器;发动机(1)冷却液只在高温散热器(5)中与冷却空气进行一次强制热交换,低温回路冷却液分别在辅助散热器(13)、低温散热器(15)中与冷却空气进行两次强制热交换;在整个控制过程中,ECU(7)根据T1、T2控制第一电磁换向阀(4)、第二电磁换向阀(14)的阀位转换,并调节风扇(16)的转速以满足高温回路的冷却需求,根据T2调节低温回路电控水泵(10)的转速,调节低温回路冷却液流量以满足低温回路各系统的散热需求;当ECU(7)无法获取高、低温回路温度传感器中任何一个温度传感器信号时,电机(11)以最大转速工作。
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