CN107387221A - 发动机冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机冷却系统，其包括膨胀水壶、高温循环系统和低温循环系统，其中，高温循环系统包括：机械水泵、节温器、机油冷却器、变速箱油冷器和缸体水套；机械水泵的出水口设有第一支路、第二支路和第三支路，其中，第三支路与变速箱油冷器的进液口连通；节温器包括入口通道，变速箱油冷器的出液口与入口通道连通，节温器的出液口与机械水泵的进水口连通；低温循环系统包括电子水泵和低温散热器，电子水泵和低温散热器构成闭合回路，膨胀水壶的进气口通过第一除气管路与闭合回路连通。本发明提供的发动机冷却系统，实现了低温循环系统中在各工况下均可进行除气，同时实现了高温循环回路温度的精确控制。

Description

发动机冷却系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机冷却系统。
背景技术
发动机冷却系统是保障发动机正常稳定运行的重要系统之一，其主要功能是保证发动机在各种工况下都有最适宜的工作温度，冷却系统对发动机的动力性、经济性以及可靠性都有很大的影响。而冷却系统温度主要由节温器进行控制，根据发动机水温的高低自动改变冷却水的循环路线及流量，使发动机始终工作在最适合的温度下。
在现有发动机冷却系统中，高温循环系统一般通过两条管路进行除气，低温循环系统通过一条管路除气，且三条除气管路均通过单向阀控制并汇合至膨胀水壶。高温循环中机械水泵的性能约为电子水泵的6倍，且电子水泵根据低温循环系统温度进行转速调节，所以在系统运行过程中高温循环系统压力高于低温循环系统，造成低温循环系统中的单向阀后的压力高于单向阀前的压力，导致单向阀不能正常打开，最终导致低温循环系统不能正常除气，随着系统温升的升高，冷却液中的气泡不断增加，气泡的存在不仅会降低散热器的换热效果，也会导致低温循环系统中的电子水泵工作不稳定，不利于低温循环系统的冷却，降低系统冷却性能。
另外变速箱油冷器的冷却液由缸盖水套流出，因缸盖水套的末端为发动机水套最大热负荷位置，所以流经缸盖水套的冷却液温度较高，不利于变速箱油冷器在恶劣工况下的冷却，造成变速箱油冷却不足，进而影响变速箱性能甚至造成变速箱的损坏。
现有发动机冷却系统中节温器的结构如图1所示，发动机在小循环工况下，节温器20上的副阀门22开启，冷却液由节温器入口冲向副阀门22，副阀门22会对冷却液造成阻挡作用，同时机械水泵10入口压力为系统压力最低点，所以冷却液直接流向机械水泵10的前端，不利于蜡包23的感温，特别在低温环境中，当发动机转速较低时，冷却液冲不到蜡包23，蜡包23基本感知不到冷却液温度，造成节温器20延迟打开或无法打开的问题，进而引起系统无法精确控制水温。且因流向蜡包23的冷却液的温度不稳定，会造成主阀门21的频繁开启和关闭，一方面造成发动机温度的异常波动，延长发动机暖机时间，导致发动机的排放和燃油经济性变差，另一方面在冷却系统内产生热冲击，使相关零部件的使用寿命下降。
为了使节温器20能够感温，目前常用的解决方案如图2所示，在原节温器20阀座上增加水挡30，实现冷却液引流到蜡包23的作用，达到蜡包23感温的目的。但是，为实现蜡包23能够接触到冷却液，需要建立尺寸较大的水挡30结构，一般水挡30的高度超过出水口24直径的一半，进而造成机械水泵10前端阻力的增加，引起水泵叶轮根部压力的降低，特别是对于高性能水泵，甚至造成空化并引起水泵发生汽蚀，导致水泵性能降低及结构破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机冷却系统，以实现在低温循环回路各工况下均可进行除气，降低低温循环回路空化的风险，使散热器工作在较高换热性能点，保证电子水泵工作性能，满足系统冷却需求，同时实现高温循环回路温度的精确控制，防止因冷却液温度波动造成系统结构的破坏。
本发明提供了一种发动机冷却系统，包括膨胀水壶、高温循环系统和低温循环系统，其中：
所述高温循环系统包括：机械水泵、节温器、机油冷却器、变速箱油冷器和缸体水套；
所述机械水泵的出水口设有第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路与所述机油冷却器的进液口连通，所述第二支路与所述缸体水套的进液口连通，所述第三支路与所述变速箱油冷器的进液口连通；
所述节温器包括主阀门入口和入口通道，所述变速箱油冷器的出液口与所述入口通道连通，所述节温器的出液口与所述机械水泵的进水口连通；所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口均与所述主阀门入口连通，且所述缸体水套和所述机油冷却器并联；
所述低温循环系统包括电子水泵和低温散热器，所述电子水泵和所述低温散热器构成闭合回路，所述膨胀水壶的进气口通过第一除气管路与所述闭合回路连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述高温循环系统还包括高温散热器，所述高温散热器的进液口分别与所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口连通，所述高温散热器的出液口与所述主阀门入口连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述高温循环系统还包括小循环支路，所述节温器还包括副阀门入口，所述小循环支路的一端与所述副阀门入口连通，所述小循环支路的另一端分别与所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述高温循环系统还包括暖风机，所述暖风机的进液口与发动机的缸盖水套连通，所述暖风机的出液口与所述入口通道连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述缸盖水套的出液支路上连接有第二除气管路，所述高温散热器的进液支路上连接有第三除气管路，所述第二除气管路和所述第三除气管路均与膨胀水壶的进气口连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述第一除气管路、所述第二除气管路和所述第三除气管路上设置有单向阀。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述低温循环系统还包括增压器和中冷器，所述增压器与所述中冷器并联，且所述增压器与所述中冷器均串联在所述低温循环系统的闭合回路中。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述入口通道与所述节温器中的蜡包对齐。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述膨胀水壶上设置有第一补水回路和第二补水回路，所述第一补水回路与所述机械水泵的进水口连通，所述第二补水回路与所述电子水泵的进水口连通。
如上所述的发动机冷却系统，其中，优选的是，所述机械水泵的进水管路上固定设置有补水通道，所述第一补水回路与所述补水通道连通。
本发明提供的发动机冷却系统，通过在节温器上设置入口通道，使冷却液可以与蜡包充分接触，保证了节温器正常感知发动机实际水温并正常开启，实现了对水温的精确控制，防止了系统温度的大幅波动造成热冲击；通过使变速箱油冷器的进液口与机械水泵的出水口连通，使变速箱油冷器的出液口与节温器的入口通道连通，从而可以为变速箱油冷器提供经高温散热器冷却过的温度较低的冷却液，有效提升了冷却效果，保证变速箱机油处于合适油温，实现变速箱较高的传动效率；通过将低温循环系统中的第一除气管路直接连接到膨胀水壶的进气口，从而可以实现高、低温循环系统的单独除气，保证各工况下的除气效果，有效避免了低温循环系统无法正常除气的问题；通过在机械水泵的进水管路上设置补水通道，使补水回路直接与补水通道连通，实现了对机械水泵的单独补水，降低了其他管路冷却液的影响，有效保证了泵前压力。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为一种现有发动机冷却系统中节温器的结构示意图；
图2为另一种现有发动机冷却系统中节温器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的发动机冷却系统的原理图；
图4为本发明实施例提供的发动机冷却系统中节温器的结构示意图。
附图标记说明：
10-机械水泵 20-节温器 21-主阀门
22-副阀门 23-蜡包 24-出水口
30-水挡 100-机械水泵 110-变速箱油冷器
120-暖风机 130-缸体水套 140-缸盖水套
150-机油冷却器 160-高温散热器 170-小循环支路
200-节温器 210-蜡包 300-电子水泵
310-低温散热器 320-增压器 330-中冷器
400-膨胀水壶 410-第一除气管路 420-第二除气管路
430-第三除气管路 440-第一补水回路 450-第二补水回路
A-主阀门入口 B-节温器出液口 C-副阀门入口
D-入口通道 E-补水通道
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
同时参照图3和图4，本发明实施例提供了一种发动机冷却系统，其包括膨胀水壶400、高温循环系统和低温循环系统，其中，高温循环系统包括：机械水泵100、节温器200、机油冷却器150、变速箱油冷器110和缸体水套130；机械水泵100的出水口设有第一支路、第二支路和第三支路，第一支路与机油冷却器150的进液口连通，第二支路与缸体水套130的进液口连通，第三支路与变速箱油冷器110的进液口连通；节温器200包括主阀门入口A和入口通道D，变速箱油冷器110的出液口与入口通道D连通，节温器出液口B与机械水泵100的进水口连通；缸体水套130的出液口和机油冷却器150的出液口均与主阀门入口A连通，且缸体水套130和机油冷却器150并联；低温循环系统包括电子水泵300和低温散热器310，电子水泵300和低温散热器310构成闭合回路，膨胀水壶400的进气口上连接有第一除气管路410，膨胀水壶400的进气口通过该第一除气管路410与闭合回路连通。
本发明实施例提供的发动机冷却系统，其具体工作原理如下：
在高温循环系统中，当大循环开启时，冷却液由机械水泵100增压后，分成三路，一路流过机油冷却器150，一路直接流向变速箱油冷器110，另一路流进发动机的缸体水套130中，并通过缸垫水孔流向缸盖水套140；其中，主要的冷却液由缸盖水套140流回缸体水套130，并由缸体水套130流出，与流经机油冷却器150的冷却液汇合后从主阀门入口A流入到节温器200中；另外，变速箱油冷器110的冷却液可以直接从节温器200的入口通道D流入节温器200中，并在经过节温器200中的蜡包210后，与从主阀门入口A流入的冷却液汇合，最后通过节温器出液口B流出，并回流至机械水泵100中。其中，由于进入入口通道D的冷却液可以直接冲向节温器200中的蜡包210，从而可以使蜡包210充分感知冷却液的温度，有效保证了对水温的精确控制，防止了因系统温度的大幅波动而造成热冲击。
另外，由于现有技术中变速箱油冷器110的冷却液由缸盖水套140流出，因缸盖水套140末端为发动机水套最大热负荷位置，所以流经缸盖水套140的冷却液温度较高，不利于变速箱油冷器110在恶劣工况下的冷却，造成变速箱油冷却不足，进而影响变速箱性能甚至造成变速箱的损坏；因此，为了解决该问题，在本发明实施例提供的发动机冷却系统中，变速箱油冷器110直接与机械水泵100构成回路，从而可以使流入变速箱油冷器110的冷却液的温度不至于过高，提升了变速箱油冷器110的冷却效果，保证了变速箱机油处于合适油温，实现了变速箱较高的传动效率。
为了保证从入口通道D流入节温器200的冷却液可以与蜡包210充分接触，入口通道D与蜡包210的位置对齐，从而可以使从入口通道D流出的冷却液直接冲击到蜡包210上。
进一步地，高温循环系统还包括高温散热器160，高温散热器160的进液口分别与缸体水套130的出液口和机油冷却器150的出液口连通，高温散热器160的出液口与主阀门入口A连通，从而可以在系统进行大循环时，对高温冷却液进行散热冷却，使回流至机械水泵100的冷却液温度不至于过高，保证系统温度的稳定性。
进一步地，高温循环系统还包括小循环支路170，节温器200还包括副阀门入口C，小循环支路170的一端与副阀门入口C连通，小循环支路170的另一端分别与缸体水套130的出液口和机油冷却器150的出液口连通。具体地，当小循环开启时，冷却液流经缸体水套130之后与机油冷却器150汇合，并经小循环支路170，通过副阀门入口C进入节温器200，最终从节温器出液口B流出并回流至机械水泵100中；发动机处于小循环过程中，冷却液的温度相对于大循环中的冷却液温度较低，故小循环中的冷却液无需经过高温散热器160即可保证系统中冷却液温度的稳定性，从而通过小循环支路170可以提高冷却液的循环效率，减少发动机不必要的损耗。
进一步地，高温循环系统还包括暖风机120，暖风机120的进液口与发动机的缸盖水套140连通，暖风机120的出液口与入口通道D连通；从机械水泵100输出的冷却液，其中一路流入缸体水套130后，通过缸垫水孔流入缸盖水套140，而缸盖水套140中的大部分冷却液最终再次从缸盖水套140回流至缸体水套130，并从缸体水套130流出至高温散热器160的进液口或者流至节温器200的副阀门入口C，而少部分的冷却液流出至暖风机120，并通过暖风机120流入至节温器200上的入口通道D，由于流经缸盖水套140的冷却液温度较高，故从缸盖水套140流入暖风机120的冷却液温度较高，若使暖风机120的出液口与机械水泵100的进水口直接连接，会使较高温度的冷却液流入机械水泵100，当冷却液再次进入新的循环中时，会使系统温度整体上升，不利于系统温度的平衡。而使暖风机120的出液口与节温器200的入口通道D连通，可以使从暖风机120流入到节温器200中的冷却液与从高温散热器160流入节温器200中的冷却液汇合，由于从高温散热器160流出的冷却液的温度较低，从而可以中和从暖风机120流出的高温冷却液，使最终汇入到机械水泵100中的冷却液温度不至于过高；同时，从高温散热器160流出的温度较低的冷却液可以经过机械水泵100进入变速箱油冷器110，使变速箱油冷器110获得温度较低的冷却液，从而可以有效提升变速箱油冷器110的冷却效果，保证变速箱机油处于合适的油温，实现变速箱较高的传动效率，同时，机械水泵100也可以将温度较低的冷却液泵入系统的整体循环中，从而可以有效保证系统整体温度的稳定。
进一步地，缸盖水套140的出液支路上连接有第二除气管路420，高温散热器160的进液支路上连接有第三除气管路430，第二除气管路420和第三除气管路430均与膨胀水壶400的进气口连通；由此可以实现高、低温循环系统的单独除气，保证各工况下的除气效果，有效解决了现有技术中由于高、低温循环系统通过一条管路除气，而导致因高温循环系统压力高于低温循环系统，使低温循环系统不能正常除气的问题。
可以理解的是，为了防止膨胀水壶400中的冷却液在各个除气管路中发生回流，第一除气管路410、第二除气管路420和第三除气管路430上可以设置有单向阀。
进一步地，低温循环系统还包括增压器320和中冷器330，增压器320与中冷器330并联，且增压器320与中冷器330均串联在低温循环系统的闭合回路中。
进一步地，膨胀水壶400上设置有第一补水回路440和第二补水回路450，第一补水回路440与机械水泵100的进水口连通，第二补水回路450与电子水泵300的进水口连通；由此，高低温循环系统可以通过来自膨胀水壶400的补水回路在机械水泵100和电子水泵300的进水口处进行补水，保证冷却系统中冷却液的量的平衡性。
进一步地，机械水泵100的进水管路上固定设置有单独的补水通道E，第一补水回路440与补水通道E连通，由此可以使补充的冷却液在不经过其它管路的情况下直接对机械水泵100进行补水，即，该补水通道E不与其他回水管路和暖风公用一个通道，从而降低其他管路的影响，且补水通道E布置在距离机械水泵100较近的位置处，有利于保证机械水泵100前的压力，防止发生空化现象。
本发明实施例提供的发动机冷却系统，通过在节温器上设置入口通道，使冷却液可以与蜡包充分接触，保证了节温器正常感知发动机实际水温并正常开启，实现了对水温的精确控制，防止了系统温度的大幅波动造成热冲击；通过使变速箱油冷器的进液口与机械水泵的出水口连通，使变速箱油冷器的出液口与节温器的入口通道连通，从而可以为变速箱油冷器提供经高温散热器冷却过的温度较低的冷却液，有效提升了冷却效果，保证变速箱机油处于合适油温，实现变速箱较高的传动效率；通过将低温循环系统中的第一除气管路直接连接到膨胀水壶的进气口，从而可以实现高、低温循环系统的单独除气，保证各工况下的除气效果，有效避免了低温循环系统无法正常除气的问题；通过在机械水泵的进水管路上设置补水通道，使补水回路直接与补水通道连通，实现了对机械水泵的单独补水，降低了其他管路冷却液的影响，有效保证了泵前压力。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机冷却系统，包括膨胀水壶、高温循环系统和低温循环系统，其特征在于：
所述高温循环系统包括：机械水泵、节温器、机油冷却器、变速箱油冷器和缸体水套；
所述机械水泵的出水口设有第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路与所述机油冷却器的进液口连通，所述第二支路与所述缸体水套的进液口连通，所述第三支路与所述变速箱油冷器的进液口连通；
所述节温器包括主阀门入口和入口通道，所述变速箱油冷器的出液口与所述入口通道连通，所述节温器的出液口与所述机械水泵的进水口连通；所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口均与所述主阀门入口连通，且所述缸体水套和所述机油冷却器并联；
所述低温循环系统包括电子水泵和低温散热器，所述电子水泵和所述低温散热器构成闭合回路，所述膨胀水壶的进气口通过第一除气管路与所述闭合回路连通。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述高温循环系统还包括高温散热器，所述高温散热器的进液口分别与所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口连通，所述高温散热器的出液口与所述主阀门入口连通。
3.根据权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述高温循环系统还包括小循环支路，所述节温器还包括副阀门入口，所述小循环支路的一端与所述副阀门入口连通，所述小循环支路的另一端分别与所述缸体水套的出液口和所述机油冷却器的出液口连通。
4.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述高温循环系统还包括暖风机，所述暖风机的进液口与发动机的缸盖水套连通，所述暖风机的出液口与所述入口通道连通。
5.根据权利要求4所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述缸盖水套的出液支路上连接有第二除气管路，所述高温散热器的进液支路上连接有第三除气管路，所述第二除气管路和所述第三除气管路均与膨胀水壶的进气口连通。
6.根据权利要求5所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一除气管路、所述第二除气管路和所述第三除气管路上设置有单向阀。
7.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述低温循环系统还包括增压器和中冷器，所述增压器与所述中冷器并联，且所述增压器与所述中冷器均串联在所述低温循环系统的闭合回路中。
8.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述入口通道与所述节温器中的蜡包对齐。
9.根据权利要求1-8任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述膨胀水壶上设置有第一补水回路和第二补水回路，所述第一补水回路与所述机械水泵的进水口连通，所述第二补水回路与所述电子水泵的进水口连通。
10.根据权利要求9所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述机械水泵的进水管路上固定设置有补水通道，所述第一补水回路与所述补水通道连通。
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