CN107366568B - 一种车辆及其发动机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机冷却系统，包括具有增压冷却器和主水泵的冷却回路；还包括与所述增压冷却器串联的备用水泵，所述备用水泵在发动机紧急停机且系统达到第一预设条件时工作，以将管路内的冷却液泵送至所述增压冷却器内，且当系统达到第二预设条件时所述备用水泵停止。应用本发明提供的发动机冷却系统，通过备用水泵的设置，即使在发动机热机状态下紧急停机，也不会造成增压器内过热引起的元件失效，从而保证系统的正常冷却。本发明还公开了一种包括上述发动机冷却系统的车辆。

Description

一种车辆及其发动机冷却系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种发动机冷却系统，还涉及一种包括上述发动机冷却系统的车辆。

背景技术

随着现代车辆技术的迅速发展，人们不仅注重其良好的动力性，对车辆的经济性和舒适性也有了更高的要求。发动机作为车辆的核心动力源，其工作状态对车辆运行有着至关重要的影响。冷却系统是发动机的重要组成部分，用于将汽车发动机工作时高温零件所吸收的热量及时带走，使它们保持在正常的温度范围内工作。良好设计的冷却系统可以保障动力装置及相关组件在理想的条件下运行，从而增加发动机的寿命，降低维护成本、排放和油耗，进而提高车辆的经济性和舒适性。

现有技术中常见的发动机冷却系统中，发动机机体水套的出水口与节温器的进水口连通，节温器的出水口与散热器的进水口连通，散热器的出水口通过水泵与机体水套的进水口连通。增压冷却器(TC冷却器)的一端与机体水套的出水口连通，另一端通过水泵与机体水套的进水口连通。膨胀水箱通过补水管路经水泵与机体水套的进水口连通，且散热器与膨胀水箱连通以将回路内的气体排出。暖风的两端分别与节温器和水泵连接，机油冷却器的两端分别与机体水套和水泵连接。然而，发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承用于润滑和冷却。正在运行的发动机突然停机后，水泵停止工作，TC冷却器无冷却液流过，而机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏元件。

综上所述，如何有效地解决发动机紧急停机时TC冷却器无冷却液流过，因而容易过热造成元件功能失效等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统的结构设计可以有效地解决发动机紧急停机时TC冷却器无冷却液流过，因而容易过热造成元件功能失效的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述发动机冷却系统的车辆。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机冷却系统，包括具有增压冷却器和主水泵的冷却回路；还包括与所述增压冷却器串联的备用水泵，所述备用水泵在发动机紧急停机且系统达到第一预设条件时工作，以将管路内的冷却液泵送至所述增压冷却器内，且当系统达到第二预设条件时所述备用水泵停止。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述备用水泵连接于所述主水泵与所述增压冷却器之间。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述机体水套的出水端与散热器的进水端连通，所述散热器的出水端与节温器的进水端连通，所述节温器的出水端通过所述主水泵与所述机体水套的进水端连通。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述机体水套为分体式水套，包括环绕缸盖设置的缸盖水套和环绕缸体设置的缸体水套，所述缸体水套与所述缸盖水套相连通。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述增压冷却器的进水端与所述缸盖水套的出水端连通，所述增压冷却器的出水端通过所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述缸体水套的出水端与机油冷却器的进水端连通，所述机油冷却器的出水端通过所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通，所述缸盖水套的出水端分别通过旁通管、散热器和暖风后均经所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通。

优选地，上述发动机冷却系统中，膨胀水箱的出水口通过补水管路经所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通，所述膨胀水箱的进水口分别与所述散热器的出水端和所述缸盖水套的出水端连通。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述主水泵与所述节温器由同一壳体集成设置。

优选地，上述发动机冷却系统中，所述主水泵设置于所述发动机的缸体的进气侧，且由平衡轴驱动。

本发明提供的发动机冷却系统包括具有增压冷却器、主水泵的冷却回路和备用水泵。其中，冷却回路中的主水泵能够将管路内的冷却液泵送至增加冷却器中以为其降温。备用水泵与增压冷却器串联，用于在发动机紧急停机且系统达到第一预设条件时启动，将管路内的冷却液泵送至增压冷却器内，而当系统达到第二预设条件时停止。

应用本发明提供的发动机冷却系统时，发动机正常运行时，主水泵工作带动冷却液在冷却回路内流动，备用水泵则作为导通元件，供冷却液经过。而当正在运行的发动机紧急停机时，若系统达到第一预设条件，则备用水泵启动将管路内的冷却液泵送至增压冷却器中，避免其过热造成元件功能失效，经备用水泵带动冷却液流动的冷却作用，直至系统达到第二预设条件时，备用水泵停止工作。也就是通过备用水泵的设置，即使在发动机热机状态下紧急停机，也不会造成增压器内过热引起的元件失效，保证系统的正常冷却。

在一种优选的实施方式中，本发明提供的发动机冷却系统其节温器设置于机体水套的进水前。进而在冷机时，也就是大循环过程中，冷却液经散热器冷却后流入节温器，相较于设置于出水端的节温器而言，冷却液的温度波动小，使得发动机运转平稳。且在暖机时，由于节温器设置于散热器后端，其初开温度相交于设置于机体水套出水端降低，进而能够有效缩短暖机时间。

在另一种优选的实施方式中，机体水套为分体式水套，因而缸体和缸盖有各自的冷却回路。由于缸体与缸盖的温差大，一体式水套易出现冷却液流动分布不均匀导致的缸体或缸盖局部过热或过冷。通过将机体水套设置为分体式结构，保证了缸体和缸套各自的冷却液流动分布均匀。且通过各自的冷却回路，便于控制缸体与缸盖的温度，使得缸盖工作温度较低，提高充气效率，有效降低有害物排放。而缸体的温度较高，有利于减少摩擦功，进而降低油耗及部分负荷有害物排放。

在另一种优选的实施方式中，膨胀水箱的进水口与缸盖水套的出水口连通，进而在节温器关闭、散热器不参与循环时也能够实现连续除气。且通过膨胀水箱能够在主水泵的回水侧设置一定压力，以降低主水泵在高温高转速运行时发生气蚀的概率。同时，在发动机停机、主水泵停止工作时，通过膨胀水箱的储水为系统补充足够的冷却液，以通过备用水泵对增压器进行冷却。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述任一种发动机冷却系统。由于上述的发动机冷却系统具有上述技术效果，具有该发动机冷却系统的车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的发动机冷却系统一种具体实施方式的结构示意图。

附图中标记如下：

机体水套1，缸盖水套11，缸体水套12，增压冷却器2，主水泵3，散热器4，节温器5，膨胀水箱6，暖风7，机油冷却器8，备用水泵9，旁通管10；图中箭头所示方向为冷却液流向。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种发动机冷却系统，以避免发动机紧急停机时TC冷却器无冷却液流过导致过热造成元件功能失效。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

请参阅图1，图1为本发明提供的发动机冷却系统一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的发动机冷却系统包括具有增压冷却器2、主水泵3的冷却回路和备用水泵9。

其中，冷却回路中的主水泵3能够将管路内的冷却液泵送至增压冷却器2中以为其降温，具体主水泵3与增压冷却器2的连接关系请参考现有技术，此处不再赘述。增压冷却器2一般为中冷器。具体各组成部分的结构及参数等可参考现有技术，此处不再赘述。

备用水泵9与增压冷却器2串联，具体备用水泵9可以串联在冷却回路中，用于在发动机紧急停机因而主水泵3停止工作且发动机冷却系统达到第一预设条件时启动，将管路内的冷却液泵送至增压冷却器2内进行冷却，直至当发动机冷却系统达到第二预设条件时主水泵3停止工作。根据需要也可以通过设置备用冷却回路，备用冷却回路包括备用水泵9及增压冷却器2。一般的备用水泵9采用电子水泵，进而在发动机停机后，能够通过电力驱动以带动管路内的冷却液流动。具体的，备用水泵9工作时的转向可以与主水泵3工作时的转向相反。需要说明的是，此处及下文提到的第一预设条件可根据实际情况进行设置，对其具体形式可以不做限定。如设置为系统冷却液温度达到预设开启温度，如增压冷却器2入口处冷却液温度达到预设开启温度等，或者系统持续工作预设时间，如发动机持续工作预设时间对应的发动机冷却系统工作时间或增压器持续工作预设时间等。具体预设温度或预设时间等可以对应发动机紧急停机造成增压器过热的临界条件，当然也可以设置为临界条件以下，以提高系统的安全性。第一预设条件根据需要也可以设置为系统处于正常供电状态，即当发动机停机后车辆非断电状态下，则开启备用水泵9。当然，从经济效益等方面考虑，第一预设条件一般设置为增压冷却器2入口处冷却液温度达到预设开启温度。此处及下文提到的第二预设条件，具体的也可以根据实际需要进行设置，此处亦不作具体限定。如可以设置为备用水泵9开启预设时间，则当备用水泵9开启预设时间后控制其关闭，也可以设置为发动机冷却系统冷却液温度达到预设关闭温度，如增压冷却器2入口处冷却液温度达到预设关闭温度等，或者根据需要也可以设置为系统处于断电状态，如车辆熄火则备用水泵9停止工作。但从经济效益等方面考虑，第二预设条件一般设置为增压冷却器2入口处冷却液温度达到预设关闭温度。

发动机冷却系统中散热器4等结构的设置及接连接关系具体可参考现有技术，此处不再赘述。

发动机正常运行时，主水泵3工作带动冷却液在冷却回路内流动，备用水泵9则作为导通元件，供冷却液经过。而当正在运行的发动机紧急停机、主水泵3停止工作时，若系统达到第一预设条件，则备用水泵9启动将管路内的冷却液泵送至增压冷却器2中，避免其过热造成元件功能失效，经备用水泵9带动冷却液流动的冷却作用，直至发动机紧急停机后系统达到第二预设条件时，备用水泵9停止工作。也就是通过备用水泵9的设置，即使在发动机热机状态下紧急停机，也不会造成增压器内过热引起的元件失效，进而延长了系统的使用寿命。根据需要，主水泵3故障无法正常运行时，也可以通过备用水泵9工作保障发动机冷却系统的正常运行。另外，发动机正常运行时，备用水泵9一般作为导通元件，根据需要备用水泵9也可以与主水泵3共同作用。

发动机冷却系统中，一般的机体水套1的出水端与增压冷却器2的进水端连通，增压冷却器2的出水端与主水泵3连通，主水泵3又与机体水套1的进水端连通，也就是通过管路将机体水套1、增压冷却器2及主水泵3连通形成增压器的冷却回路。

具体的，备用水泵9可以连接于主水泵3与增压冷却器2之间，也就是主水泵3工作时，冷却液由机体水套1流出经增压冷却器2、备用水泵9、主水泵3流回至机体水套1。

进一步地，可以将节温器5设置于机体水套1的进水前，也就是机体水套1的出水端与散热器4的进水端连通，散热器4的出水端与节温器5的进水端连通，节温器5的出水端通过主水泵3与机体水套1的进水端连通。进而管路内的冷却液由机体水套1流出后，能够经过散热器4、节温器5、主水泵3而后流回至机体水套1。相较于现有技术中节温器5设置于机体水套1的出水处，节温器5设置于进水口，在冷机时，也就是大循环过程中，流入节温器5的为经过散热器4冷却的冷却液，进而经散热器4的散热作用，相较于设置于出水端的节温器5而言，冷却液的温度波动小，使得发动机运转平稳。且在暖机时，由于节温器5设置于散热器4后端，其初开温度相交于设置于机体水套1出水端降低，进而能够有效缩短暖机时间。

在上述各实施例的基础上，机体水套1为分体式水套，包括环绕缸盖设置的缸盖水套11和环绕缸体设置的缸体水套12，缸体水套12与缸盖水套11相连通。也就是缸体和缸盖有各自的冷却回路。由于现有技术中的机体水套1多为一体式结构，而缸体与缸盖的温差大，一体式水套易出现冷却液流动分布不均匀导致的缸体或缸盖局部过热或过冷。通过将机体水套1设置为分体式结构，保证了缸体和缸套各自的冷却液流动分布均匀。且通过各自的冷却回路，便于控制缸体与缸盖的温度，使得缸盖工作温度较低，提高充气效率，有效降低有害物排放；而缸体的温度较高，有利于减少摩擦功，进而降低油耗及部分负荷有害物排放。具体的缸盖水套11与缸体水套12的结构可以根据各自的冷却需求进行设置，如设置缸盖水套11的冷却管路排布密度大于缸体水套12的冷却管路排布密度，以使缸盖获得较低的工作温度，而缸体仍保持较大的工作温度。

进一步地，将机体水套1设置为分体式结构，可以相应的调整增压冷却器2与机体水套1的连接关系。增压冷却器2的进水端与缸盖水套11的出水端连通，增压冷却器2的出水端通过主水泵3与缸体水套12的进水端连通。也就是将增压冷却器2串联于缸盖出水后，与缸体出水并联。由于增压冷却器2与缸盖出水端连接，而缸盖出水端的水温相对较低，使得增压冷却器2入口处水温低，冷却效果好，工作可靠。且增压冷却器2与缸体出水并联，可以减小水泵的流量，降低水泵的消耗功率，进而提高发动机的燃油经济性。

更进一步地，机体水套1为分体式结构，机油冷却器8的两端均与缸体水套12连接，也就是缸体水套12的出水端与机油冷却器8的进水端连通，机油冷却器8的出水端经过主水泵3与缸体水套12的进水端连通。因而机油冷却器8的冷却液由缸体水套12供给，控制过程中一般保持机油冷却器8回路常通。通过将机油冷却器8与缸体水套12连接，减小了系统阻力，进而减小水泵扬程。且可以通过校对机油冷却器8的流量来调整冷却系统的流量需求。同时，机油冷却器8与增压冷却器2的进水端分别与缸体水套12和缸盖水套11连接，能够有效避免进水口均连接于缸体水套12造成缸体水套12内冷却液不足的问题，使发动机冷却均匀，延长了发动机的使用寿命，且有利于提高燃油经济性。

在机体水套1为分体式结构的情况下，对于散热器4其进水端可以与缸盖水套11的出水端连通，散热器4的出水端与节温器5的进水端连通，节温器5的出水端通过主水泵3与缸体水套12的进水端连通。也就是散热器4的进水口与缸盖水套11连接而机油冷却器8的进水口与缸体水套12连接，进而在大循环开启时，能够有更多的冷却液通过散热器4，提高系统的冷却性能，保证机油温度处在最佳状态。

缸盖水套11出水端的一个支路与散热器4的进水端连通，另一支路通过旁通管10与主水泵3连接，主水泵3与缸体水套12的进水端连通，再一支路与暖风7的进水端连通，暖风7的出水端经主水泵3与缸体水套12的进水端连通。因而暖风7入口处高温度的冷却液对暖风7的散热特性有益。且暖风7与散热器4并联的方式可以降低系统阻力，进而减小水泵扬程。具体缸盖水套11的出水端可以分别布置于缸盖水套11的两侧，与主水泵3位于同侧的出水端与增压冷却器2的进水端连通，与主水泵3侧相对的另一侧的出口端包括三支路分别与旁通管10、散热器4和暖风7连通。

在上述各实施例的基础上，膨胀水箱6的出水口通过补水管路经主水泵3与缸体水套12的进水口连通，膨胀水箱6的进水口分别与散热器4的出水口和缸盖水套11的出水口连通。也就是膨胀水箱6为三支路膨胀水箱6。一个支路与散热器4连通，在节温器5开启时进而将系统内的气体排出。另一个支路与缸盖水套11连通，在节温器5关闭时也可以通过缸盖水套11的连通作用将系统内的气体排出，以实现连续除气。同时，在发动机停机时，膨胀水箱6也可以为系统补充足够的冷却液。另外，将缸盖水套11的出水端与膨胀水箱6连通，可以在主水泵3的回水侧定义一定的压力，进而降低主水泵3在高温高转速时发生气蚀的概率。

进一步地，主水泵3与节温器5由同一壳体集成设置。也就是主水泵3与节温器5共用一个外壳体，通过集成设置，有效减少了外围管路，节约空间，便于冷却系统整体及其他结构的布局。具体主水泵3与节温器5的内部结构可参考现有技术，此处不再赘述。具体的，主水泵3设置于发动机的缸体的进气侧，且由平衡轴驱动。通过平衡轴驱动主水泵3，能够使主水泵3更为平稳的运行。当然，根据需要也可以通过曲轴等驱动主水泵3。

采用上述实施例中的发动机冷却系统时，大小循环过程大致如下。小循环过程中，循环冷却液低于一定温度时，节温器5关闭，冷却液不流经散热器4，让发动机尽快达到最佳工作温度。此时缸体水套12中的冷却液通过机油冷却器8回到主水泵3后继续循环。缸盖水套11中的出水分成三路，支路一通过暖风7后回到主水泵3，支路二通过增压冷却器2后回到主水泵3，支路三的冷却液直接通过旁通管10走旁通支路直接回到主水泵3，而后再继续循环。直至循环冷却液温度升高至节温器5的初开温度时，节温器5开启，启动大循环。大循环过程中，主水泵3将冷却液从散热器4中输送到机体水套1，即缸体水套12和缸盖水套11中，被机体水套1加热后的冷却液再回到散热器4，冷却后继续循环。

也就是发动机冷却系统的工作状态大致包括以下四种。状态一：系统水温t<节温器5开启温度t1时，则节温器5关闭，系统启动小循环模式，冷却液不流经散热器4，使得发动机尽快达到最佳工作温度。状态二：节温器5开启温度t1<系统水温t<节温器5全开温度t2时，则节温器5初开，系统大循环模式开启。且随着水温上升，开度逐渐增大，同时旁通支路也同时开启。状态三：系统水温t>节温器5全开温度t2时，系统开启大循环模式，此时旁通支路关闭。状态四：发动机紧急停机、主水泵3停止工作，且系统达到第一预设条件时，备用水泵9开始工作，为TC冷却器提供冷却液，保证系统的正常冷却。而后当系统达到第二预设条件时，备用水泵9停止工作。以上主要说明了发动机冷却系统各主要部件的连接关系，其各回路的开闭等详细控制过程也可参考现有技术。

需要说明的是，以上关于水泵、水套等命名方式并不表示对系统内冷却液的限定，冷却液既可以为水也可以为其他常规用于冷却的液体等介质。水泵仅表示用于为冷却介质提供动力的设备，机体水套1表示机体外用于容纳冷却介质的空间。

基于上述实施例中提供的发动机冷却系统，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例中任意一种发动机冷却系统。由于该车辆采用了上述实施例中的发动机冷却系统，所以该车辆的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。且对于节温器5设置于发动机进水前、膨胀水箱6设置为三支路、机体水套1为分体式水套及节温器5与主水泵3集成设置等限定即可以单独限定其中的一项，也可以同时限定其中的两项或多项，由此组成的新的技术方案也应在本申请的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种发动机冷却系统，包括具有增压冷却器和主水泵的冷却回路；其特征在于，还包括与所述增压冷却器串联的备用水泵，所述备用水泵在发动机紧急停机且系统达到第一预设条件时工作，以将管路内的冷却液泵送至所述增压冷却器内，且当系统达到第二预设条件时所述备用水泵停止，机体水套的出水端与散热器的进水端连通，所述散热器的出水端与节温器的进水端连通，所述节温器的出水端通过所述主水泵与所述机体水套的进水端连通，机体水套为分体式水套，包括环绕缸盖设置的缸盖水套和环绕缸体设置的缸体水套，所述缸体水套与所述缸盖水套相连通，所述缸体水套的出水端与机油冷却器的进水端连通，所述机油冷却器的出水端通过所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通，所述缸盖水套的出水端分别通过旁通管、散热器和暖风后均经所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述备用水泵连接于所述主水泵与所述增压冷却器之间。

3.根据权利要求1-2任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述增压冷却器的进水端与所述缸盖水套的出水端连通，所述增压冷却器的出水端通过所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通。

4.根据权利要求1-2任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，膨胀水箱的出水口通过补水管路经所述主水泵与所述缸体水套的进水端连通，所述膨胀水箱的进水口分别与所述散热器的出水端和所述缸盖水套的出水端连通。

5.根据权利要求1-2任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述主水泵与节温器由同一壳体集成设置。

6.根据权利要求1-2任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述主水泵设置于发动机的缸体的进气侧，且由平衡轴驱动。

7.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的发动机冷却系统。

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