CN106968863A - 一种发动机冷却液加热系统 - Google Patents

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应军军
张勇强
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Abstract

本发明提供了一种发动机冷却液加热系统，用于在低温环境启动时加热冷却液以加热发动机，包括：排气管路，用于排出发动机的尾气，排气管路包括：主管，其具有进气端和排气端，用于将尾气传输至车辆外部；支管，其一端与主管的进气端相连，另一端与主管的排气端相连；和设置在主管与支管的连接部处的阀门，其构造成能够根据发动机的冷却液温度来选择性地打开或关闭主管；与支管相连通的换热器，用于将尾气的热量传递至换热器中的冷却液；其中，支管配置成在主管被打开时停用，在主管被关闭时启用。本发明能够降低车辆怠速的积碳风险，使得车辆在寒冷环境下能够快速启动走车。

Description

一种发动机冷却液加热系统
技术领域
本发明涉及车辆低温启动技术领域，特别是涉及一种发动机冷却液加热系统。
背景技术
冷启动是指车辆在没有预热的情况下直接启动。而冷启动对车辆的性能会造成伤害。其中一个原因是冷启动的车辆还没有完全润滑发动机的各个部件，特别是没有润滑完全的曲轴部件，其在工作过程中易造成拉断。还有一个原因是活塞部件易产生积碳，从而导致机油变质，致使车辆驱动能力下降，缩短发动机的使用寿命。
现有技术的方案是降低发动机的散热功率，从而提升发动机水温的升温速率。但是现有技术的方案是被动的，而不能在车辆准备启动后使得发动机水温尽快达到合适的温度。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种发动机冷却液加热系统，在寒冷环境条件下，利用尾气的余热快速将发动机水温加热到合适的温度，合适温度的发动机水温能够最大化发挥发动机润滑油的作用，从而减少了车辆原地冷启动的摩擦时间以及降低了车辆怠速的积碳风险，提高了燃油经济性，使得车辆在寒冷环境下能够快速启动走车。
特别地，本发明提供了一种发动机冷却液加热系统，用于在低温环境启动时加热所述冷却液以加热所述发动机，包括：排气管路，用于排出所述发动机的尾气，所述排气管路包括：主管，其具有进气端和排气端，用于将所述尾气传输至车辆外部；支管，其一端与所述主管的进气端相连，另一端与所述主管的排气端相连；和设置在所述主管与所述支管的连接部处的阀门，其构造成能够根据所述发动机的冷却液温度来选择性地打开或关闭所述主管；与所述支管相连通的换热器，用于将所述尾气的热量传递至所述换热器中的所述冷却液；其中，所述支管配置成在所述主管被打开时停用，在所述主管被关闭时启用。
进一步地，所述换热器包括：第一流通部，其与所述支管相连通，用于流通所述尾气；和与所述第一流通部相互不连通的第二流通部，用于流通所述冷却液；其中，所述第二流通部设置成靠近或接触所述第一流通部，以使得所述尾气的热量能够传递至所述冷却液。
进一步地，所述支管具有第一端口和第二端口；其中，所述第一端口设置在所述支管与所述主管的进气端相连接的连接部处；其中，所述第二端口设置在所述支管与所述主管的排气端相连接的连接部处。
进一步地，所述阀门包括：设置在所述第一端口处的第一阀门，所述第一阀门配置成在所述发动机冷却液的温度低于一预定温度时打开，以使得所述尾气从所述主管的所述进气端流入所述第一端口；和设置在所述第二端口的第二阀门，所述第二阀门配置成将从所述第一端口流入的所述尾气排出至所述第二端口，以进一步流入所述主管的排气端。
进一步地，所述第一阀门为双向开关，所述双向开关设置在所述第一端口与所述主管的所述进气端之间，以使得所述第一阀门在打开所述第一端口的同时关闭所述主管。
进一步地，所述换热器设置在所述第一端口与所述第二端口之间，以使得所述尾气能够从所述第一端口流入，并从所述第二端口排出。
进一步地，还包括：散热器水箱，其包括与所述第二流通部连接的循环管，以使得所述第二流通部的所述冷却液与所述散热器水箱中的所述冷却液进行循环交换；其中，所述循环管端口设置有第三阀门，所述第三阀门在所述冷却液的温度低于预定温度时打开。
进一步地，连接所述散热器水箱和所述第二流通部的所述循环管为多个。
进一步地，所述第二流通部设置为弯曲的管路，以使得所述第二流通部以最大面积与所述第一流通部接触。
进一步地，还包括：温度传感器，用于检测所述冷却液的温度；和控制器，用于根据所述冷却液的温度向所述阀门发送打开和/或关闭的指令。
本发明的发动机冷却液加热系统由于在车辆尾气和发动机散热器水箱之间设置了换热器，因此在寒冷环境条件下，发动机水温能够快速达到合适的温度。合适温度的发动机水温能够最大化发挥发动机润滑油的作用，从而减少了车辆原地冷启动的摩擦时间以及降低了车辆怠速的积碳风险，提高了燃油经济性，使得车辆在寒冷环境下能够快速启动走车。
进一步地，本发明的冷却液加热系统利用热水密度比冷水密度小，因此换热器中的被加热到高温的冷水能够通过所述循环管自动上升至散热器水箱，而散热器水箱中的冷水通过循环管下降至换热器中继续加热升温，从而实现了发动机水温的自动加热。在启动车辆后，由于发动机水温被自动加热，驾驶员能够在短时间内快速走车而不影响发动机的性能。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例发动机冷却液加热系统的不工作状态示意图，图中箭头表示尾气流动方向；
图2是图1所示的发动机冷却液加热系统的工作状态图，图中箭头表示尾气流动方向。
图中各符号表示的含义：
1、主管，2、支管，21、第一阀门，22、第二阀门，3、散热器水箱，31、第三阀门，4、温度传感器，5、循环管，6、换热器，61、第一流通部，62、第二流通部。
具体实施方式
结合图1和图2对发动机冷却液加热系统的结构进行详细说明。发动机冷却液加热系统用于加热在低温环境启动的所述发动机。在寒冷环境条件下，所述加热系统利用尾气的余热快速将发动机冷却液加热到合适的温度。合适温度的发动机冷却液能够最大化发挥发动机润滑油的作用，从而减少了车辆原地冷启动的摩擦时间以及降低了车辆怠速的积碳风险，提高了燃油经济性，使得车辆在寒冷环境下能够快速启动走车。
所述加热系统包括散热器水箱3、温度传感器4、排气管路、换热器6以及控制器。温度传感器4设置于散热器水箱3中。温度传感器4用于检测所述发动机冷却液，并将所述温度参数传递至控制器。
在本实施例中，所述控制器为发动机控制器。所述控制器根据所述温度参数判断是否要加热散热器水箱3中的冷却液。当所述温度参数低于预定温度时，所述控制器启动所述加热系统。在本实施例中，所述预定温度为90℃。在其他实施例中，所述预定温度也可以为其他更适合发动机性能发挥的温度。
排气管路用于排出所述发动机的尾气。在本实施例中，出于降低噪音的考虑，加热系统中的所述排气管路选择在消声器中段。在消声器中段的车辆尾气温度在200℃至300℃之间。
所述排气管路包括主管1和支管2。所述主管1在发动机正常工作状态下用于流通所述尾气。所述主管1具有进气端和排气端，用于将所述尾气传输至车辆外部。所述支管2是由所述主管1延伸出的支路。所述支管2的一端与所述主管1的进气端相连，另一端与所述主管1的排气端相连。并且在所述主管1与所述支管2的连接处设置有阀门。所述阀门构造成能够根据所述发动机的冷却液温度来选择性地打开或关闭所述主管1。
在本实施例中，所述支管2具有分别与所述主管1连通的第一端口和第二端口。所述第一端口设置在所述支管2与所述主管1的进气端相连接的连接部。所述第一端口设置有第一阀门21。所述第一阀门21配置成在所述发动机冷却液的温度低于一预定温度时打开，以使得所述尾气从所述主管1的所述进气端流入所述第一端口。所述第二端口设置在所述支管2与所述主管1的排气端相连接的连接部处。所述第二端口设置有第二阀门22。所述第二阀门22配置成将从所述第一端口流入的所述尾气排出至所述第二端口，以进一步流入所述主管1的排气端。因此，当所述发动机冷却液低于预定温度时，控制器能够打开所述第一阀门21和第二阀门22。
进一步地，所述第一阀门21设置为所述第一端口与所述主管1的所述进气端之间的双向开关，以使得所述第一阀门21在打开所述第一端口的同时关闭所述主管1。
进一步地，所述第二阀门22设置为所述第二端口与所述主管1的所述出气端之间的双向开关，以使得所述第二阀门22在打开所述第二端口的同时关闭所述主管1。
在另一个实施例中，所述支管2具有与所述主管1的进气端连通的端口。所述端口设置有阀门，以使得在所述发动机冷却液低于预定温度时所述尾气从所述主管1的进气端流入所述支管2。所述支管2还具有另一个终端，所述终端通向车辆外部。所述尾气进入所述支管2后能够从所述终端离开。其中，当所述发动机冷却液低于预定温度时，控制器能够打开所述阀门。
进一步地，在所述本实施例和所述另一个实施例中，所述支管2配置成在所述主管1被打开时停用，在所述主管1被关闭时启用。
加热系统还包括设置在所述支管2处，与所述支管2相连通的换热器6。所述换热器6用于将所述尾气的热量传递至所述换热器6中的所述冷却液。所述换热器6包括第一流通部61和第二流通部62。第一流通部61与所述支管2相连通，用于流通所述尾气。第二流通部62用于流通所述冷却液，其中，第二流通部62与所述第一流通部61相互不连通的。并且，所述第二流通部62设置成靠近或接触所述第一流通部61，以使得所述尾气的热量能够传递至所述冷却液。
在本实施例中，所述换热器6设置在所述第一端口与所述第二端口之间，当所述发动机冷却液低于预定温度时，所述尾气能够从所述第一端口流入所述第一流通部61，并从第一流通部61离开流入所述第二端口。因此，所述换热器6能够用于将所述第一流通部61的尾气的热量传导至所述第二流通部62的冷却液中。
在本实施例中，为了使得第一流通部61和第二流通部62之间的传热效率更高，所述第二流通部62设置为弯曲的管路，以使得所述第二流通部62以最大面积与所述第一流通部61接触。其中，第二流通部62选择导热率高的管路材料。
所述加热系统还包括散热器水箱3。所述散热器水箱3包括与所述第二流通部62连接的循环管5，以使得所述第二流通部62的所述冷却液与所述散热器水箱3中的所述冷却液进行循环交换。在装配完成的散热器水箱3、循环管5、换热器6、支管2的结构中，所述散热器水箱3位于所述换热器6的上方，以便于所述散热器水箱3和换热器6中的水循环。具体地，水循环的原理是利用热水密度比冷水密度小，因此换热器6中的被加热到高温的冷却液能够通过所述循环管5自动上升至散热器水箱3，而散热器水箱3中的冷却液通过循环管5下降至换热器6中继续加热升温，从而实现了发动机冷却液的自动加热。
在本实施例中，所述循环管5端口设置有第三阀门31，所述第三阀门31能够在所述发动机冷却液低于预定温度时打开。也就是说，当所述发动机冷却液低于预定温度时，控制器同时也打开了所述第三阀门31。为了散热器水箱3和第二流通部62之间更好的水循环，连接所述散热器水箱3和所述第二流通部62的所述循环管5可以为多个。在本实施例中，所述循环管5为两个，并且分别设置在所述散热器水箱3两侧。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种发动机冷却液加热系统，用于在低温环境启动时加热所述冷却液以加热所述发动机，包括：排气管路，用于排出所述发动机的尾气，所述排气管路包括：
主管，其具有进气端和排气端，用于将所述尾气传输至车辆外部；
支管，其一端与所述主管的进气端相连，另一端与所述主管的排气端相连；和
设置在所述主管与所述支管的连接部处的阀门，其构造成能够根据所述发动机的冷却液温度来选择性地打开或关闭所述主管；
与所述支管相连通的换热器，用于将所述尾气的热量传递至所述换热器中的所述冷却液；
其中，所述支管配置成在所述主管被打开时停用，在所述主管被关闭时启用。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却液加热系统，其中，所述换热器包括：
第一流通部，其与所述支管相连通，用于流通所述尾气；和
与所述第一流通部相互不连通的第二流通部，用于流通所述冷却液；
其中，所述第二流通部设置成靠近或接触所述第一流通部，以使得所述尾气的热量能够传递至所述冷却液。
3.根据权利要求1或2所述的加热系统，其中，所述支管具有第一端口和第二端口；
其中，所述第一端口设置在所述支管与所述主管的进气端相连接的连接部处；
其中，所述第二端口设置在所述支管与所述主管的排气端相连接的连接部处。
4.根据权利要求3所述的加热系统，其中，所述阀门包括：
设置在所述第一端口处的第一阀门，所述第一阀门配置成在所述发动机冷却液的温度低于一预定温度时打开，以使得所述尾气从所述主管的所述进气端流入所述第一端口；和
设置在所述第二端口的第二阀门，所述第二阀门配置成将从所述第一端口流入的所述尾气排出至所述第二端口，以进一步流入所述主管的排气端。
5.根据权利要求4所述的加热系统，其中，所述第一阀门为双向开关，所述双向开关设置在所述第一端口与所述主管的所述进气端之间，以使得所述第一阀门在打开所述第一端口的同时关闭所述主管。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的加热系统，其中，所述换热器设置在所述第一端口与所述第二端口之间，以使得所述尾气能够从所述第一端口流入，并从所述第二端口排出。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的加热系统，其中，还包括：
散热器水箱，其包括与所述第二流通部连接的循环管，以使得所述第二流通部的所述冷却液与所述散热器水箱中的所述冷却液进行循环交换；
其中，所述循环管端口设置有第三阀门，所述第三阀门在所述冷却液的温度低于预定温度时打开。
8.根据权利要求7所述的加热系统，其中，连接所述散热器水箱和所述第二流通部的所述循环管为多个。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的加热系统，其中，所述第二流通部设置为弯曲的管路，以使得所述第二流通部以最大面积与所述第一流通部接触。
10.根据权利要求9所述的发动机冷却液加热系统，其中，还包括：
温度传感器，用于检测所述冷却液的温度；和
控制器，用于根据所述冷却液的温度向所述阀门发送打开和/或关闭的指令。
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