CN107060980A - 发动机冷却系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明是一种发动机冷却系统及汽车，涉及汽车技术领域，为解决节温器开启前暖风系统中存在流水声的问题而设计。该发动机冷却系统中，发动机出水管包括上升段，上升段的高点与散热器连通，上升段的低点与发动机水套连通。该发动机冷却系统包括旁通管路，旁通管路的一端与上升段连通，旁通管路的另一端与暖风出水管连通。该汽车包括上述发动机冷却系统。本发明提供的发动机冷却系统及汽车用于对发动机进行冷却，并在发动机热机过程中、节温器开启前对暖风系统进行除气处理。

Description

发动机冷却系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种发动机冷却系统及汽车。

背景技术

汽车技术的高速发展和能源环境问题的日益突出，使得燃油经济性能正成为汽车制造行业中的一个热点问题，而发动机冷却系统则对燃油经济性能起着至关重要的作用。通常，冷却液在发动机冷却系统中的循环回路包括大循环回路和小循环回路。当冷却液温度较高时，节温器阀门打开，冷却液经过散热器而进行的循环流动过程被称为大循环回路；当冷却液温度相对较低时，节温器阀门关闭，冷却液不经过散热器而进行的循环流动过程被称为小循环回路。为了促使发动机快速热机升温，优化发动机的油耗系统，通常会将膨胀水箱用于为发动机进行补水的补水管连接至大循环回路中的节温器前，而节温器通常设置在发动机缸体的进水口处，在节温器开启前，由于膨胀水箱内的冷却液不会参与至冷却系统的循环中，因而减少了发动机暖机过程中的冷却液量，从而大大缩短了发动机的暖机时间，极大地提高了整车的燃油经济性能。

然而，上述将发动机补水由小循环回路改至大循环回路以提高整车燃油经济性能的同时，也会带来发动机热机过程中、节温器开启前冷却系统除气不畅的弊端。此时，气液混合物会在小循环回路中循环，当发动机停机或怠速时，气液混合物便会在暖风系统中的芯体分离释放，而在芯体上部形成较大的气腔。在发动机二次启动或加速过程中，由于压力的突然变化，将会引起暖风系统中气液两相的强烈扰流，从而导致暖风系统中出现流水声。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种发动机冷却系统，以解决节温器开启前暖风系统中存在流水声的技术问题。

本发明提供的发动机冷却系统，包括发动机水套、暖风系统、散热器、用于将所述发动机冷却系统中的蒸汽排出的膨胀水箱、循环回路、用于使冷却液在所述循环回路中流动的水泵和与所述水泵连接的节温器；所述节温器安装在所述发动机水套的进水口处。

所述发动机水套的发动机出水管包括上升段，所述上升段的高点与所述散热器连通，所述上升段的低点与所述发动机水套连通。

所述发动机冷却系统还包括旁通管路，所述旁通管路的一端与所述上升段连通，所述旁通管路的另一端与所述暖风系统的暖风出水管连通。

进一步的，所述旁通管路的管径为所述发动机出水管的管径的1/2-1/10。

进一步的，所述旁通管路包括引流段，所述引流段与所述上升段平行设置。

进一步的，沿所述上升段的上升趋势，所述旁通管路设置在所述上升段的低点位置至所述上升段的9/10位置处。

进一步的，还包括与发动机连接的涡轮增压器。

所述涡轮增压器的出水管与所述暖风出水管连通，所述涡轮增压器的排气管与所述膨胀水箱连通。

进一步的，还包括用于对冷却液及油液进行热交换的机油冷却器。

进一步的，所述冷却液在进入所述水泵之前进入所述机油冷却器。

进一步的，还包括气液分离装置。

进一步的，所述膨胀水箱与所述散热器的散热器出水管连通，用于为发动机补水。

本发明发动机冷却系统带来的有益效果是：

通过在发动机冷却系统中设置发动机水套、暖风系统、散热器、膨胀水箱、循环回路、水泵和节温器，其中，膨胀水箱用于将发动机冷却系统中的蒸汽排出，水泵用于使冷却液在循环回路中流动，节温器与水泵相连，且节温器安装在发动机水套的进水口处。在发动机水套的发动机出水管上设置有上升段，且上升段的高点与散热器连通，上升段的低点与发动机水套连通。在上升段上还设置有与其连通的旁通管路，旁通管路的另一端与暖风系统的暖风出水管连通，旁通管路中的冷却液与暖风出水管中的冷却液汇合后，共同流回至水泵的进水口处。

该发动机冷却系统的工作原理为：在发动机热机过程中、节温器开启前，发动机冷却系统中的小循环回路参与循环工作，该小循环回路包括经过暖风系统的循环回路。此时，冷却液经过水泵的泵送作用，在发动机水套中流动，一方面经发动机出水管流出，经过旁通管路的引流后，流回至暖风出水管上，并与暖风出水管中的冷却液汇合，然后共同流回至水泵的进水口处；另一方面流经暖风系统，随后由暖风出水管回到水泵的进水口处。此时，流经发动机出水管中的冷却液，将在其上升段内由下至上进行流动，由于气液组分质量及密度之间的差异，处于气液两相混合状态的冷却液在由下至上的流动过程中，气液将逐步分离。此时，气体将趋向于上升段的高点流动，使气泡慢慢向上聚集在发动机出水管的上层，并逐步流动至散热器中，以排出至膨胀水箱中；而一部分冷却液液体则通过旁通管路流动至暖风出水管中，与暖风出水管中的冷却液汇集流入至水泵的进水口处。

该发动机冷却系统通过在发动机出水管与暖风出水管之间设置旁通管路，对发动机水套中的冷却液进行引流，将发动机冷却系统中的气体引到大循环回路中的散热器上，以减少进入暖风系统中的冷却液的气体含量。并利用冷却液在上升段内流动过程中的气液分离现象，实现了将发动机冷却系统产生的大部分气体经发动机出水管的可靠排出，大大减小了流动至暖风系统中的气体，从而减少了暖风系统芯体上部形成的气腔，进而改善了暖风系统中产生流水声的问题。该发动机冷却系统仅通过设置一段连接发动机出水管与暖风出水管的旁通管路，便大大改善了以往发动机热机过程中、节温器开启前冷却系统除气不畅的弊端，方案结构简单，易于实现，且成本较为低廉。此外，该发动机冷却系统开发周期短，能耗小，具有较高的市场经济价值。

本发明的第二个目的在于提供一种汽车，以解决节温器开启前暖风系统中存在流水声的技术问题。

本发明提供的汽车，包括上述发动机冷却系统。

本发明汽车带来的有益效果是：

通过在汽车中设置上述发动机冷却系统，其中，发动机冷却系统的结构、工作原理和有益效果已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。

该汽车通过设置上述发动机冷却系统，改善了以往发动机热机过程中、节温器开启前冷却系统除气不畅的弊端，进而改善了暖风系统中存在流水声的问题。此外，该汽车用于缓解除气不畅的方案，结构简单，易于实现，成本低廉，且开发周期较短，故具有较高的市场经济价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例发动机冷却系统的原理示意图；

图2为本发明实施例发动机冷却系统中的旁通管路的布置结构图；

图3为本发明实施例另一种发动机冷却系统的原理示意图，其中，旁通管路上设置有气液分离装置；

图4为本发明实施例又一种发动机冷却系统的原理示意图，其中，暖风系统回路中设置有气液分离装置。

图标：10-散热器；20-发动机水套；30-暖风系统；40-膨胀水箱；50-水泵；60-节温器；70-旁通管路；80-涡轮增压器；90-机油冷却器；100-气液分离装置；11-散热器出水管；21-发动机出水管；31-暖风出水管；32-暖风进水管；41-补水管；42-第一排气管路；43-第二排气管路；71-引流段；211-上升段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供了一种发动机冷却系统，包括发动机水套20、暖风系统30、散热器10、用于将发动机冷却系统中的蒸汽排出的膨胀水箱40、循环回路、用于使冷却液在循环回路中流动的水泵50和与水泵50连接的节温器60，节温器60安装在发动机水套20的进水口处。具体的，如图2所示，发动机水套20的发动机出水管21包括上升段211，其中，上升段211的高点与散热器10连通，上升段211的低点与发动机水套20连通。并且，该发动机冷却系统还包括旁通管路70，旁通管路70的一端与上升段211连通，旁通管路70的另一端与暖风系统30的暖风出水管31连通。

该发动机冷却系统的工作原理为：在发动机热机过程中、节温器60开启前，发动机冷却系统中的小循环回路参与循环工作，该小循环回路包括经过暖风系统30的循环回路。此时，冷却液经过水泵50的泵送作用，在发动机水套20中流动，一方面经发动机出水管21流出，经过旁通管路70的引流后，流回至暖风出水管31上，并与暖风出水管31中的冷却液汇合，然后共同流回至水泵50的进水口处；另一方面流经暖风系统30，随后由暖风出水管31回到水泵50的进水口处。此时，发动机出水管21中的冷却液，将在其上升段211内由下至上进行流动，由于气液组分质量及密度之间的差异，处于气液两相混合状态的冷却液在由下至上的流动过程中，气液将逐步分离。此时，气体将趋向于上升段211的高点流动，使气泡慢慢向上聚集在发动机出水管21的上层，并逐步流动至散热器10中，以排出至膨胀水箱40中；而一部分冷却液液体则通过旁通管路70流动至暖风出水管31中，与暖风出水管31中的冷却液汇集流入至水泵50的进水口处。

该发动机冷却系统通过在发动机出水管21与暖风出水管31之间设置旁通管路70，对发动机水套20中的冷却液进行引流，将发动机冷却系统中的气体引到大循环回路中的散热器10上，以减少进入暖风系统30中的冷却液的气体含量。并利用冷却液在上升段211内流动过程中的气液分离现象，实现了将发动机冷却系统产生的大部分气体经发动机出水管21的可靠排出，大大减小了流动至暖风系统30中的气体，从而减少了暖风系统30芯体上部形成的气腔，进而改善了暖风系统30中产生流水声的问题。该发动机冷却系统仅通过设置一段连接发动机出水管21与暖风出水管31的旁通管路70，便大大改善了以往发动机热机过程中、节温器60开启前冷却系统除气不畅的弊端，方案结构简单，易于实现，且成本较为低廉。此外，该发动机冷却系统开发周期短，能耗小，具有较高的市场经济价值。

需要说明的是，本实施例示出的各幅附图中，实线表示液体所流经的循环回路，虚线表示用于将发动机冷却系统内部的气体排出的排气通道，箭头表示液体或者气体在循环回路中的流动方向。

请继续参照图1，本实施例中，冷却液在发动机冷却系统中的循环流动路线有两条，一条为大循环回路，一条为小循环回路。其中，大循环回路为：水温高的时候，节温器60阀门打开，冷却液经过散热器10而进行的循环流动过程；小循环回路为：水温相对较低时，节温器60阀门关闭，冷却液不经过散热器10而进行的循环流动过程，小循环回路能够使水温快速升高。并且，散热器10中的气体经第一排气管路42排出至膨胀水箱40，暖风系统30中的气体经第二排气管路43排出至膨胀水箱40。

具体的，本实施例中，小循环回路包括四条：第一条为依次经过发动机水套20—暖风系统30—水泵50—发动机水套20的循环回路；第二条为依次经过发动机水套20—旁通管路70—水泵50—发动机水套20的循环回路；第三条为依次经过发动机水套20—涡轮增压器80—水泵50—发动机水套20的循环回路；第四条为依次经过发动机水套20—机油冷却器90—水泵50—发动机水套20的循环回路。

需要说明的是，本实施例中，第一排气管路42和第二排气管路43可以为橡胶软管。并且，如图2所示，在发动机冷却系统中还可以设置夹持件对橡胶软管进行夹持固定。通过设置夹持件，实现了对橡胶软管的可靠固定，同时，也在一定程度上减少了因橡胶软管缠绕或打结而造成的发动机冷却系统通气不畅的现象，从而大大提高了本实施例发动机冷却系统的工作可靠性。

请继续参照图2，本实施例中，旁通管路70的管径可以为发动机出水管21的管径的1/2-1/10。当大循环回路开启后，这样的设置，能够保证大部分冷却液从散热器10中流过，以对发动机进行冷却，从而大大提高了本实施例发动机冷却系统的工作可靠性。

请继续参照图2，本实施例中，旁通管路70可以包括引流段71。具体的，引流段71与上升段211平行设置。由于气液组分质量及密度之间的差异，在引流段71对发动机出水管21中的冷却液进行引流的过程中，使得液体能够被快速引流至暖风出水管31中，进而流动至水泵50位置处。而气体则在引流段71的高点附近，并流动至发动机出水管21的高点位置处，以经散热器10排出至膨胀水箱40。

此外，为了使大部分气泡能够聚集在上升段211的高点位置处，以通过散热器10排出至膨胀水箱40，本实施例中，如图2所示，沿上升段211的上升趋势，旁通管路70可以设置在上升段211的低点位置至上升段211的9/10位置处。

请继续参照图2，本实施例中，散热器10上设置有进水室，上升段211的高点与进水室的高点连通。这样的设置，减少了气体在进水室中的流动距离，使得上升段211内的气体能够尽可能快地通过散热器10排出至膨胀水箱40中，以提高本实施例发动机冷却系统的除气效率，从而进一步提高该发动机冷却系统的工作可靠性。

请继续参照图1，本实施例中，该发动机冷却系统还可以包括与发动机连接的涡轮增压器80。并且，涡轮增压器80的出水管与暖风出水管31连通，涡轮增压器80的排气管与膨胀水箱40连通。

发动机在工作过程中，利用其排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，继而，涡轮带动与其同轴的叶轮，使叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，并使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气的排出速度与涡轮的转速也同步增快，叶轮便会压缩更多的空气进入气缸，从而大大提高了发动机的动力性能。此外，由于该涡轮增压器80的工作过程是由发动机的废气进行推动，因而大大提高了燃油经济性，并且降低了废气等污染物的排放，减少了环境污染。

请继续参照图1，本实施例中，该发动机冷却系统还可以包括用于对冷却液及油液进行热交换的机油冷却器90。具体的，冷却液可以在进入水泵50之前进入至机油冷却器90中。

在发动机频繁工作后，从发动机水套20出来的冷却液温度大致为95-105℃，而变速器中的油液温度大致为110-120℃。由于此时对发动机的冷却要求较高，因此从发动机水套20出来的冷却液先与油液在机油冷却器90中进行热交换，以进一步吸收热量，然后再经过水泵50进入大循环回路、小循环回路或者混合循环等循环回路中进行热交换，保证了回流至发动机水套20中的冷却液温度能够满足对发动机的冷却要求。

本实施例中，该发动机冷却系统还可以包括气液分离装置100。具体的，如图3所示，气液分离装置100可以设置在旁通管路70上，此时，气液分离装置100与散热器10连通。在旁通管路70对发动机出水管21中的冷却液进行引流的过程中，通过设置气液分离装置100，可以实现对旁通管路70中气液组分的可靠分离，以减少经旁通管路70进入至暖风出水管31中的气体，从而减少暖风芯体上部形成的气腔，以进一步改善发动机热机过程中、节温器60开启前暖风系统30中存在的流水声的问题，进而提高本实施例发动机冷却系统的除气可靠性。而且，通过设置将气液分离装置100与散热器10连通的管路，使得混入旁通管路70中的少量气体在冷却液向下流动的过程中，能够通过气液分离装置100排出至散热器10中，以进一步减少暖风系统30中冷却液的气体含量，从而大大提高了本实施例发动机冷却系统的除气的可靠性。

需要说明的是，本实施例中，气液分离装置100还可以设置在暖风系统30的循环回路中，具体的，如图4所示，气液分离装置100可以设置在暖风进水管32上，同时，该气液分离装置100也与膨胀水箱40连通，以使气体经第二排气管路43排出至膨胀水箱40中。这样的设置，使得冷却液在进入暖风系统30的回路进行循环前，能够先通过气液分离装置100将大部分气体排出，再进入暖风系统30中进行循环，进一步提高了本实施例发动机冷却系统的除气可靠性。

请继续参照图1，本实施例中，膨胀水箱40与散热器出水管11连通，以为发动机补水。

本实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述发动机冷却系统。通过在汽车中设置上述发动机冷却系统，其中，发动机冷却系统的结构、工作原理和有益效果已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。

该汽车通过设置上述发动机冷却系统，改善了以往发动机热机过程中、节温器60开启前冷却系统除气不畅的弊端，进而改善了暖风系统30中存在流水声的问题。此外，该汽车用于缓解除气不畅的方案，结构简单，易于实现，成本低廉，且开发周期较短，故具有较高的市场经济价值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发动机冷却系统，包括发动机水套(20)、暖风系统(30)、散热器(10)、用于将所述发动机冷却系统中的蒸汽排出的膨胀水箱(40)、循环回路、用于使冷却液在所述循环回路中流动的水泵(50)和与所述水泵(50)连接的节温器(60)；所述节温器(60)安装在所述发动机水套(20)的进水口处，其特征在于，

所述发动机水套(20)的发动机出水管(21)包括上升段(211)，所述上升段(211)的高点与所述散热器(10)连通，所述上升段(211)的低点与所述发动机水套(20)连通；

所述发动机冷却系统还包括旁通管路(70)，所述旁通管路(70)的一端与所述上升段(211)连通，所述旁通管路(70)的另一端与所述暖风系统(30)的暖风出水管(31)连通。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述旁通管路(70)的管径为所述发动机出水管(21)的管径的1/2-1/10。

3.根据权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述旁通管路(70)包括引流段(71)，所述引流段(71)与所述上升段(211)平行设置。

4.根据权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于，沿所述上升段(211)的上升趋势，所述旁通管路(70)设置在所述上升段(211)的低点位置至所述上升段(211)的9/10位置处。

5.根据权利要求1-4任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，还包括与发动机连接的涡轮增压器(80)；

所述涡轮增压器(80)的出水管与所述暖风出水管(31)连通，所述涡轮增压器(80)的排气管与所述膨胀水箱(40)连通。

6.根据权利要求1-4任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，还包括用于对冷却液及油液进行热交换的机油冷却器(90)。

7.根据权利要求6所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述冷却液在进入所述水泵(50)之前进入所述机油冷却器(90)。

8.根据权利要求1-4任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，还包括气液分离装置(100)。

9.根据权利要求1-4任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述膨胀水箱(40)与所述散热器(10)的散热器出水管(11)连通，用于为发动机补水。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的发动机冷却系统。