CN106930883A - 发动机的预热系统及其控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的预热系统及其控制方法和车辆，所述发动机的预热系统包括：小循环回路；加热单元，所述加热单元串联在所述小循环回路内；水泵，所述水泵串联在所述小循环回路内；流量检测单元，所述流量检测单元仅在所述小循环回路连通时用于检测所述小循环回路的流量值。本发明所述发动机的预热系统，可以有效缩短发动机的暖机时间且在发动机关闭时也可预热发动机，预热效率高，响应速度快。

Description

发动机的预热系统及其控制方法和车辆

技术领域

本发明属于车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种发动机的预热系统及该预热系统的控制方法和设置有该预热系统的车辆。

背景技术

车辆作为常用的交通工具，为人们的出行带了便利，车辆的发动机作为车辆的动力源，其工作状态的好坏直接影响车辆的行驶性能。

发动机的燃烧室的最佳温度与发动机的工况密切相关：若燃烧室的温度高于最佳温度，将导致发动机排放变差，发动机爆震严重，零部件寿命下降；若燃烧室温度低于最佳温度，将导致燃油雾化效果差，且燃烧不完全，发动机的排放差，热效率低下。

发动机在冷启动或低温运行时，发动机的工作温度往往低于最佳温度。为提高发动机的热机效率，降低暖机时间，提高发动机的燃烧效率，降低排放，减少起动时机油压力低造成运动件磨损问题，相关技术往往使用预热系统来改善冷启动困难问题。但是相关技术中的预热系统结构过于复杂，且响应速度慢，应用成本较高，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机的预热系统，以在各种工况下均可方便地预热发动机。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机的预热系统，包括：小循环回路；加热单元，所述加热单元串联在所述小循环回路内；水泵，所述水泵串联在所述小循环回路内；流量检测单元，所述流量检测单元仅在所述小循环回路连通时用于检测所述小循环回路的流量值。

进一步地，所述小循环回路包括：机体冷却液通道，其中所述水泵设在所述加热单元与所述机体冷却液通道之间；小循环回水管，所述小循环回水管设在所述加热单元与所述机体冷却液通道之间，所述流量检测单元设在所述小循环回水管与所述加热单元之间。

进一步地，所述水泵的进口与所述加热单元的出口相连，所述水泵的出口与所述机体冷却液通道的进口相连。

进一步地，所述的发动机的预热系统还包括：温度检测单元，所述温度检测单元设在所述机体冷却液通道的出口与所述加热单元的进口之间。

进一步地，所述的发动机的预热系统还包括：控制单元，所述控制单元与所述发动机的转速检测单元、所述流量检测单元、所述温度检测单元、所述水泵和所述加热单元均相连，以根据所述转速检测单元、所述流量检测单元和所述温度检测单元的信号控制所述水泵和所述加热单元。

进一步地，所述水泵为电子水泵。

相对于现有技术，本发明所述的发动机的预热系统具有以下优势：

1)本发明所述的发动机的预热系统，通过设置单独的加热单元、水泵和流量检测单元，直接加热小循环回路中的冷却液，可以有效缩短发动机的暖机时间，提高发动机的燃烧室的温度，改善燃油雾化，改善燃烧，降低排放，降低燃油湿壁，改善零部件间的干摩擦，优化零部件间冷起动时润滑不良导致的磨损问题，提高零部件使用寿命，且在发动机关闭时也可预热发动机，预热效率高，响应速度快，发动机的预热系统结构简单，布置清晰，易于装配，生产成本低。

本发明的另一目的在于提出一种发动机的预热系统的控制方法，所述发动机的预热系统为上述任一种所述的发动机的预热系统，所述控制方法包括如下步骤：输入热机指令；在v＝0rpm且t＜T0时，开启所述加热单元和所述水泵，在v＝0rpm且t≥T0时，关闭所述加热单元和所述水泵；在v≥0rpm且f＝0时，关闭所述加热单元和所述水泵，在v≥0rpm且f≠0时，开启所述加热单元和所述水泵；其中，v为所述发动机的曲轴的转速，t为所述预热系统的冷却液的温度，T0为预设温度，f为所述流量检测单元检测到的流量值。

进一步地，所述步骤输入热机指令为主动输入或车辆的控制系统自动输入。

进一步地，T0满足：78℃≤T0≤82℃。

相对于现有技术，本发明所述的发动机的预热系统的控制方法具有以下优势：

1)本发明所述的发动机的预热系统的控制方法，在发动机开机或停机状态下，均可以控制预热系统启动或关闭，满足发动机的多种预热要求，且控制方法清晰可靠，反馈及时。

本发明的又一目的在于提出一种车辆，所述车辆设置有上述任一种所述的发动机的预热系统。

所述车辆与上述的发动机的预热系统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预热系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的预热系统的反馈示意图；

图3为本发明实施例所述的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例所述的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

100-预热系统，110-加热单元，120-水泵，130-小循环回路，131-机体冷却液通道，132-小循环回水管，140-流量检测单元，150-温度检测单元，160-控制单元，170-转速检测单元。

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。

首先将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在节温器的主阀门开启时，冷却液在大循环回路内流动，以迅速降低发动机的温度；在节温器的主阀门关闭时，冷却液在小循环回路130内流动，此时冷却液不流入水箱。

如图1-图2所示，发动机的预热系统100包括小循环回路130、加热单元110、水泵120和流量检测单元140。

其中，加热单元110串联在小循环回路130内，加热单元110用于加热小循环回路130内的冷却液，水泵120串联在小循环回路130内，水泵120用于驱动冷却液在小循环回路130内作循环流动，且水泵120可以为预热系统100中单独设置的水泵，即该水泵120仅用于驱动小循环回路(130)内的冷却液，流量检测单元140仅在小循环回路130连通时用于检测小循环回路130的流量值。

在预热系统100启动后，预热系统100还可以通过机油冷却器间接为机油预热，可选地，机油的预热温度可以为65℃。

发动机在冷启动或低温运行时，节温器的主阀门关闭，开启加热单元110和水泵120，使热的冷却液在小循环回路130内循环流动，以快速预热发动机，流量检测单元140可以检测小循环回路130是否连通，即流量检测单元140可以检测冷却液是否在小循环回路130流动，且冷却液在小循环回路130流动时，流量检测单元140可检测出冷却液在小循环回路(130)的流量值。

流量检测单元140用于在发动机启动后根据流量检测单元140的信号控制加热单元110和水泵120的开启或关闭。

在发动机启动后，若流量检测单元140显示小循环回路130的流量为零，则表明节温器的主阀门开启，大循环回路连通，此时关闭加热单元110和水泵120，以免影响发动机散热。

在发动机启动后，若流量检测单元140显示小循环回路130的流量不为零，则表明节温器的主阀门未开启，大循环回路未被连通，仅小循环回路130连通，此时开启加热单元110和水泵120，以快速预热发动机。

由于加热单元110、水泵120和流量检测单元140均为单独设置，所以即使在发动机未启动时，也可以控制加热单元110和水泵120启动以加热小循环回路130内的冷却液，对发动机进行预热。

根据本发明实施例的发动机的预热系统100，通过设置单独的加热单元110、水泵120和流量检测单元140，直接加热小循环回路130中的冷却液，可以有效缩短发动机的暖机时间，提高发动机的燃烧室的温度，改善燃油雾化，改善燃烧，降低排放，降低燃油湿壁，改善零部件间的干摩擦，优化零部件间冷起动时润滑不良导致的磨损问题，提高零部件使用寿命，且在发动机停机时也可预热发动机，预热效率高，响应速度快，发动机的预热系统100结构简单，布置清晰，易于装配，生产成本低。

在本发明的一些可选的实施例中，如图1-图2所示，小循环回路130包括机体冷却液通道131和小循环回水管132，其中水泵120可以设在加热单元110与机体冷却液通道131之间，小循环回水管132可以设在加热单元110与机体冷却液通道131之间，流量检测单元140可以设在小循环回水管132与加热单元110之间。

可以理解的是，根据本发明实施例的发动机的预热系统100可以形成如下回路：加热单元110-水泵120-机体冷却液通道131-小循环回水管132-流量检测单元140-加热单元110……冷却液可以被加热单元110加热，并在水泵120的驱动下在上述回路内循环流动，加热的冷却液流经机体冷却液通道131时可以加热发动机，提高发动机的燃烧室的温度。

具体地，机体冷却液通道131可以包括缸体冷却液通道和缸盖冷却液通道，根据本发明实施例的发动机的预热系统100可以形成如下循环回路：加热单元110-水泵120-缸体冷却液通道-缸盖冷却液通-小循环回水管132-流量检测单元140-加热单元110……或者，加热单元110-水泵120-缸盖冷却液通-缸体冷却液通道-小循环回水管132-流量检测单元140-加热单元110……加热的冷却液流经缸体冷却液通道时可以加热发动机的缸体，加热的冷却液流经缸盖冷却液通道时可以加热发动机的缸盖，以提高发动机的燃烧室的温度，迅速实现暖机。

优选地，水泵120的进口可以与加热单元110的出口相连，水泵120的出口可以与机体冷却液通道131的进口相连，也就是说，冷却液的流动方向为：加热单元110-水泵120-机体冷却液通道131，也就是说，水泵120直接将加热单元110加热的温度较高的冷却液泵入机体冷却液通道131，由此，可以减少冷却液的热量的散失，缩短暖机时间。

可选地，如图1-图2所示，本发明实施例的发动机的预热系统100还可以包括温度检测单元150，温度检测单元150用于检测小循环回路130内的冷却液的温度，以根据冷却液的温度控制加热单元110和水泵120的开启或关闭。

可以理解的是，在冷却液的温度较高时，可以关闭加热单元110和水泵120；在冷却液的温度较低时，可以开启加热单元110和水泵120。

优选地，如图1-图2所示，温度检测单元150可以设在机体冷却液通道131的出口与加热单元110的进口之间。

也就是说，温度检测单元150可以检测已与发动机进行热交换的冷却液的温度。若机体冷却液通道131的出口流出的冷却液的温度较高，则说明发动机的温度较高，发动机已无需预热，可以关闭加热单元110和水泵120；若机体冷却液通道131的出口流出的冷却液的温度较低，则说明发动机的温度较低，发动机还需预热，可以开启加热单元110和水泵120。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的发动机的预热系统100还可以包括控制单元160，控制单元160可以与发动机的转速检测单元170、流量检测单元140、温度检测单元150、水泵120和加热单元110均相连，以根据转速检测单元170、流量检测单元140和温度检测单元150的信号控制水泵120和加热单元110。

可以理解的是，转速检测单元170可以检测发动机的转速，控制单元160可以根据发动机的转速信号判断发动机的工作状态，比如转速为零时说明发动机未启动，转速不为零时，说明发动机处于开启状态。在发动机未启动时，控制单元160可以根据温度检测单元150检测的冷却液的温度信号控制加热单元110和水泵120；在发动机处于开启状态时，控制单元160可以根据流量检测单元140检测的小循环回路130的流量信号控制加热单元110和水泵120。

可选地，控制单元160可以根据流量检测单元140的信号计算流速，并依据流速与预设最佳流速(热交换效率最高)的对比来调整水泵120的转速，以使预热系统100的换热效率最佳。

优选地，如图2所示，水泵120可以与控制单元160相连，以将水泵120的工作状态反馈给控制单元160，在水泵120工作异常时，控制单元160可以控制加热单元110关闭。

可选地，水泵120可以为电子水泵，电子水泵的开启和关闭都易于控制，由此，发动机的预热系统100的响应速度快。

可选地，控制单元160可以为车辆的ECU。

可选地，流量检测单元140可以为流量计，加热单元110可以包括电加热器，由此，发动机的预热系统100的结构简单。

根据本发明实施例的发动机的预热系统100，通过设置单独的加热单元110、水泵120和流量检测单元140，直接加热小循环回路130中的冷却液，可以有效缩短发动机的暖机时间，提高发动机的燃烧室的温度，改善燃油雾化，改善燃烧，降低排放，降低燃油湿壁，改善零部件间的干摩擦，优化零部件间冷起动时润滑不良导致的磨损问题，提高零部件使用寿命，且在发动机关闭时也可预热发动机，预热效率高，响应速度快，发动机的预热系统100结构简单，布置清晰，易于装配，生产成本低。

下面描述根据本发明实施例的发动机的预热系统100的控制方法。

如图1-图4所示，发动机的预热系统100为上述实施例描述的任一种发动机的预热系统100，发动机的预热系统100的控制方法包括如下步骤：输入热机指令；在v＝0rpm且t＜T0时，开启加热单元110和水泵120，在v＝0rpm且t≥T0时，关闭加热单元110和水泵120；在v≥0rpm且f＝0时，关闭加热单元110和水泵120，在v≥0rpm且f≠0时，开启加热单元110和水泵120；其中，v为发动机的曲轴的转速，t为预热系统100的冷却液的温度，T0为预设温度，f为流量检测单元140检测的流量值。

可选地，转速v可以由发动机的转速检测单元(170)检测得到，冷却液的温度t可以由温度检测单元(150)检测得到。

可以理解的是，先根据发动机的曲轴的转速v判断发动机的工作状态，若v＝0rpm，则表明发动机处于停机状态，若v≥0rpm，则表明发动机处于启动状态。

具体地，可以将v与控制单元160中ROM的储存信号作比较，若转速为零，则判断发动机处于停机状态，此时再根据冷却液的温度t来控制加热单元110和水泵120，其中，在t＜T0时，开启加热单元110和水泵120，在t≥T0时，关闭加热单元110和水泵120。

通常发动机启动后，v≥700rpm，也就是说，可以将v与控制单元160中ROM的储存信号700rpm作比较，若v≥700rpm，则判断发动机处于启动状态，此时再根据流量检测单元140检测到的流量值f来控制加热单元110和水泵120，其中，在f＝0时，表明节温器的主阀门打开，大循环回路连通，关闭加热单元110和水泵120，在f≠0时，表明节温器的主阀门未打开，小循环回路130连通，开启加热单元110和水泵120。

需要说明的是，如图2所示，上述根据转速v、冷却液的温度t和流量值f的信号来控制加热单元110和水泵120的开启或关闭都为闭环反馈回路。也就是说，转速v、冷却液的温度t和流量值f不断反馈到控制单元160，控制单元160根据这些信号实时控制加热单元110和水泵120，防止发动机异常加热。

根据本发明实施例的发动机的预热系统100的控制方法，在发动机开机或停机状态下，均可以控制预热系统100启动或关闭，满足发动机的多种预热要求，且控制方法清晰可靠，反馈及时。

可选地，步骤在v≥0rpm且f≠0时，开启加热单元110和水泵120可以包括，根据流量值f计算流速，并依据流速与预设最佳流速(热交换效率最高)对比来调整水泵120的转速，从而改变流量值f，以使预热系统100的换热效率最佳。

在本发明的一些优选的实施例中，预设温度T0可以满足：78℃≤T0≤82℃。

由此，可以将冷却液的温度保持在较高的范围，缩短暖机时间，且不会触发节温器(节温器的临界温度通常为85℃左右)。

具体地，预设温度T0可以满足：T0＝80℃。

可选地，发动机的预热系统100的控制方法还可以包括如下步骤，在水泵120工作异常时，关闭加热单元110。由此，可以防止异常加热损坏零部件。也就是说，控制单元160可以根据水泵120反馈的工作状态信号控制加热单元110。

可选地，在一些可选的实施例中，步骤输入热机指令可以为主动输入。

也就是说，车辆上可以安装有控制键，控制键可以用于输入热机指令，比如控制键可以安装在驾驶室的控制面板上。

可选地，在另一些可选的实施例中，步骤输入热机指令可以为车辆的控制系统自动输入，由此，预热系统100的操控性更好。

也就是说，车辆的控制系统可以根据发动机的工况自动控制预热系统100的开启或关闭，由此，预热系统100的智能化水平更高。

综上所述，根据本发明实施例的发动机的预热系统100的控制方法，在发动机开机或停机状态下，均可以控制预热系统100启动或关闭，满足发动机的多种预热要求，且控制方法清晰可靠，反馈及时，对发动机的预热系统100的保护到位。

下面描述根据本发明实施例的车辆。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的车辆设置有上述实施例描述的任一种发动机的预热系统100。

根据本发明实施例的车辆，通过设置上述预热系统100，可以有效缩短发动机的暖机时间，改善燃烧，降低排放，降低燃油湿壁，改善零部件间的干摩擦，优化零部件间冷起动时润滑不良导致的磨损问题，提高车辆的零部件的使用寿命，且在发动机关闭时也可预热发动机，预热效率高，响应速度快，车辆的生产成本低。

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 (10)

1.一种发动机的预热系统(100)，其特征在于，包括：

小循环回路(130)；

加热单元(110)，所述加热单元(110)串联在所述小循环回路(130)内；

水泵(120)，所述水泵(120)串联在所述小循环回路(130)内；

流量检测单元(140)，所述流量检测单元(140)仅在所述小循环回路(130)连通时用于检测所述小循环回路(130)的流量值。

2.根据权利要求1所述的发动机的预热系统(100)，其特征在于，所述小循环回路(130)包括：

机体冷却液通道(131)，其中所述水泵(120)设在所述加热单元(110)与所述机体冷却液通道(131)之间；

小循环回水管(132)，所述小循环回水管(132)设在所述加热单元(110)与所述机体冷却液通道(131)之间，所述流量检测单元(140)设在所述小循环回水管(132)与所述加热单元(110)之间。

3.根据权利要求2所述的发动机的预热系统(100)，其特征在于，所述水泵(120)的进口与所述加热单元(110)的出口相连，所述水泵(120)的出口与所述机体冷却液通道(131)的进口相连。

4.根据权利要求2所述的发动机的预热系统(100)，其特征在于，还包括：

温度检测单元(150)，所述温度检测单元(150)设在所述机体冷却液通道(131)的出口与所述加热单元(110)的进口之间。

5.根据权利要求4所述的发动机的预热系统(100)，其特征在于，还包括：

控制单元(160)，所述控制单元(160)与所述发动机的转速检测单元(170)、所述流量检测单元(140)、所述温度检测单元(150)、所述水泵(120)和所述加热单元(110)均相连，以根据所述转速检测单元(170)、所述流量检测单元(140)和所述温度检测单元(150)的信号控制所述水泵(120)和所述加热单元(110)。

6.根据权利要求1所述的发动机的预热系统(100)，其特征在于，所述水泵(120)为电子水泵。

7.一种发动机的预热系统(100)的控制方法，其特征在于，所述发动机的预热系统(100)为如权利要求1-6中任一项所述的发动机的预热系统(100)，所述控制方法包括如下步骤：

输入热机指令；

在v＝0rpm且t＜T0时，开启所述加热单元(110)和所述水泵(120)，在v＝0rpm且t≥T0时，关闭所述加热单元(110)和所述水泵(120)；

在v≥0rpm且f＝0时，关闭所述加热单元(110)和所述水泵(120)，在v≥0rpm且f≠0时，开启所述加热单元(110)和所述水泵(120)；

其中，v为所述发动机的曲轴的转速，t为所述预热系统(100)的冷却液的温度，T0为预设温度，f为所述流量检测单元(140)检测到的流量值。

8.根据权利要求7所述的发动机的预热系统(100)的控制方法，其特征在于，所述步骤输入热机指令为主动输入或车辆的控制系统自动输入。

9.根据权利要求7所述的发动机的预热系统(100)的控制方法，其特征在于，T0满足：78℃≤T0≤82℃。

10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-6中任一项所述的发动机的预热系统(100)。