CN108071472B - 发动机冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发动机冷却装置，包括相互独立并隔离的第一冷却回路和第二冷却回路，第一冷却回路包括围绕发动机的燃烧室的顶部而设的第一冷却管道，第二冷却回路包括第二冷却管道，第二冷却管道设于发动机的气缸的缸体的远离燃烧室的部分，第一冷却回路流通第一冷却液，第二冷却回路流通沸点高于第一冷却液的第二冷却液。本发动机冷却装置中，由于第一冷却管道中设置第一冷却液，在缸体的下部设置沸点较高的第二冷却液，通过第一冷却液降低燃烧室顶部的温度，可减少NOx的生成，沸点较高的第二冷却液可加热缸体壁，减少从缸体壁流失的热量，可促进CO、HC和颗粒物的燃烧，从而降低发动机的油耗和NOx、CO等有害物的排放。

Description

发动机冷却装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种发动机冷却装置。
背景技术
近年来，为应对能源危机及气候变化，各国发布了严苛的油耗排放法规，中国轻型车国6排放标准a阶段NOx限值为60mg/km，b阶段NOx限值为32mg/km，促使汽车厂商开发新技术和增加新的后处理系统以降低NOx排放。作为车用动力源，汽油机仍将存在相当长时间，未来提升内燃机的燃油经济性和排放性能非常有必要，为了增加汽车的燃油经济性，各大汽车制造商采取了各种应对措施，在汽车发动机方面有启停技术、Miller循环、阿特金森循环、EGR、热管理等，为降低有害气体的排放，在后处理系统方面有SCR系统，LNT系统等，而后处理系统具有最优工作温度区间，在发动机冷启动怠速时排放的污染物较多，油耗也大，因此，降低发动机原始排放至关重要。
目前的发动机由于气缸盖顶部在空气大量吸入的进气门位置产生较多的NOx，而缸体下部又容易因温度过低而产生CO、HC和颗粒物，因此如何对发动机燃烧室的各个部位进行合理的冷却十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降低发动机油耗，并降低NOx、CO、HC和颗粒物等排放的发动机冷却装置。
一种发动机冷却装置，包括第一冷却回路和第二冷却回路，所述第一冷却回路包括围绕发动机的燃烧室的顶部而设的第一冷却管道，所述第二冷却回路包括第二冷却管道，所述第二冷却管道设于发动机的气缸的缸体的远离所述燃烧室的部分，且所述第一冷却回路与所述第二冷却回路相互独立并隔离，其中，所述第一冷却回路用于流通第一冷却液，所述第二冷却回路用于流通第二冷却液，所述第二冷却液的沸点高于所述第一冷却液的沸点。
本发动机冷却装置中，由于在靠近燃烧室的第一冷却管道中设置第一冷却液，在缸体的下部设置沸点较高的第二冷却液，通过第一冷却液降低燃烧室顶部的温度，可减少NOx的生成，同时通过沸点较高的第二冷却液，利用其沸点较高的特性，加热缸体壁，减少从缸体壁流失的热量，可促进CO、HC和颗粒物的燃烧，避免产生CO、HC和颗粒物，从而降低发动机的油耗和NOx、CO等有害物的排放。
其中一实施例中，所述第一冷却管道包括开设于发动机的气缸盖底部的第一部分和开设于发动机的所述缸体顶部的第二部分，所述第一部分与所述第二部分连通。
其中一实施例中，所述第二冷却管道开设于所述第一冷却管道的所述第二部分的下方，并与所述第二部分间隔设置。
其中一实施例中，所述第一冷却管道的所述第二部分从所述缸体的与所述气缸盖相接的顶部延伸至所述缸体的1/3处，所述第二冷却管道从所述缸体的1/3处延伸至所述缸体靠近底部的位置。
其中一实施例中，所述第一冷却管道的截面积大于所述第二冷却管道的截面积。
其中一实施例中，所述第一冷却液为水，所述第二冷却液为机油。
其中一实施例中，所述缸体内设有可上下移动的活塞、开设于气缸盖并与所述燃烧室可连通的进气道、开设于所述气缸盖并与所述燃烧室可连通的排气道、用于打开或关闭所述进气道的进气门、用于打开或关闭所述排气道的排气门、伸入所述燃烧室内的火花塞和朝向所述燃烧室而设的喷油器。
其中一实施例中，所述第二冷却回路还包括温度检测元件、输送件、箱体和润滑系统，所述温度检测元件设于所述第二冷却通道以检测所述第二冷却通道的温度，所述输送件用于在所述第二冷却通道内温度达到第一设定温度时将所述箱体内的液体输送至所述第二冷却通道内，以使液体在所述第二冷却通道和所述箱体之间流通，所述润滑系统连接于所述箱体在所述第二冷却通道内温度达到第二设定温度时使油液在所述润滑系统和所述箱体之间流通。
其中一实施例中，所述第二冷却回路还包括第一开关和第二开关，所述第一开关设于所述润滑系统的输出口与所述箱体之间，以连通或截止所述润滑系统与所述箱体，所述第二开关设于所述润滑系统的输入口与所述箱体之间，以连通或截止所述润滑系统与所述箱体；当所述温度检测元件检测到所述第二冷却通道内温度冷却到所述第二设定温度时，所述第一开关和所述第二开关打开。
其中一实施例中，所述第二冷却回路还包括控制器，所述控制器连接于所述温度检测元件、所述输送件、所述第一开关和所述第二开关，所述控制器用于接收所述温度检测元件检测的温度，并在所述第二冷却通道内温度冷却到所述第一设定温度时控制所述输送件打开，在所述第二冷却通道内温度冷却到所述第二设定温度时控制所述第一开关和所述第二开关打开。
附图说明
图1为本发明一实施例的发动机冷却装置的结构示意图；
图2为图1所示发动机冷却装置的部分冷却回路结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
申请人通过NOx缸内生成机理分析发现，在汽缸盖内顶部温度上升的部分，空气大量吸入的进气门位置产生的NOx较多，故可降低燃烧室上部分的温度以降低NOx排放，而活塞下行时，受汽缸壁的影响，会产生CO、HC和颗粒物，故可通过加热汽缸壁的措施，减少从汽缸壁流失的热量，同时促进颗粒物、HC和CO等废气的燃烧，从而减少油耗和有害气体的排放，使发动机达到更高的排放要求。
如图1所示，本实用新型一实施例的发动机冷却装置包括第一冷却回路10和第二冷却回路30，第一冷却回路10包括围绕发动机的燃烧室100的顶部而设的第一冷却管道101，第二冷却回路30包括第二冷却管道301，第二冷却管道301设于发动机的气缸的缸体200的远离燃烧室的部分(即缸体的下部)，且第一冷却回路10与第二冷却回路30相互独立并隔离。其中，第一冷却回路10用于流通第一冷却液50，第二冷却回路30用于流通第二冷却液60，第二冷却液60的沸点高于第一冷却液50的沸点。
本发动机冷却装置中，由于在靠近燃烧室100的第一冷却管道101中设置第一冷却液50，在缸体200的下部设置沸点较高的第二冷却液60，通过第一冷却液50降低燃烧室100顶部的温度，可减少NOx的生成，同时通过沸点较高的第二冷却液，利用其沸点较高的特性，加热缸体壁，减少从缸体壁流失的热量，可促进CO、HC和颗粒物的燃烧，避免产生CO、HC和颗粒物，从而降低发动机的油耗和Nox、CO等有害物的排放。相比之下，即使气缸盖和缸体由各自冷却，通过分开控制热量使气缸盖和缸体具有不同的温度，但如果采用传统冷却剂，气缸盖和缸体的温度差为20℃左右，收效甚微，因此采用沸点不同的冷却液对本发动机冷却装置来说尤为重要。
本实施例中，第一冷却管道101包括开设于发动机的气缸盖300底部的第一部分102和开设于发动机的缸体200顶部的第二部分104，第一部分102与第二部分104连通。通过这样的设置，第一冷却管道101围绕于燃烧室100的顶部位置。
本实施例中，第二冷却管道301开设于第一冷却管道101的第二部分104的下方，并与第二部分104间隔设置。
本实施例中，第一冷却管道101的第二部分104从缸体200的与气缸盖300相接的顶部延伸至缸体200的1/3处，第二冷却管道301从缸体200的1/3处延伸至缸体200靠近底部的位置。也就是说，第一冷却管道101的第二部分104设于缸体200上面1/3的部分，第二冷却管道301设于缸体200的下面2/3的部分。
本实施例中，第一冷却管道101的截面积大于第二冷却管道301的截面积。这样，第一冷却液50具有较大的流量以快速冷却燃烧室100的顶部，而第二冷却液60具有较小的流量。
本实施例中，第一冷却液50为水，第二冷却液60为机油。由于机油的沸点可高达200℃以上，因此可使缸体200的下部保持在较高的温度，减少从缸体壁流失的热量。可以理解，第一冷却液50和第二冷却液60可以为其他冷却剂，保证其沸点差即可。
本实施例中，缸体200内设有可上下移动的活塞80、开设于气缸盖300并与燃烧室100可连通的进气道82、开设于气缸盖300并与燃烧室100可连通的排气道83、用于打开或关闭进气道82的进气门84、用于打开或关闭排气道83的排气门85、伸入燃烧室100内的火花塞86和朝向燃烧室100而设的喷油器87。
如图2所示，本实施例中，第二冷却回路30还包括温度检测元件303、输送件304、箱体305和润滑系统(图未示)，温度检测元件303设于第二冷却通道301以检测第二冷却通道301的温度，输送件304用于在第二冷却通道301内温度达到第一设定温度A时将箱体305内的液体输送至第二冷却通道301内，以使液体在第二冷却通道301和箱体305之间流通，润滑系统连接于箱体305在第二冷却通道301内温度达到第二设定温度B时使油液在润滑系统和箱体305之间流通。本实施例中，第一设定温度A高于第二设定温度B，可以理解，第一设定温度A和第二设定温度B的高低关系并不严格要求，这里设置成第一设定温度A高于第二设定温度B只是由于第二冷却通道301的温度开始是比较高然后逐步冷却的。具体地，温度检测元件303可为温度传感器，输送件304可为机油泵。
利用上述第二冷却回路30，在发动机启动时，输送件304处于关闭状态；随着发动机的工作第二冷却通道301内温度升高，温度检测元件303检测到第二冷却通道301内温度达到第一设定温度A时，输送件304开启，将箱体305内的冷却液输送至第二冷却通道301以冷却气缸的燃烧室顶部，从第二冷却通道301流出的冷却液流回箱体305；当温度检测元件303检测到第二冷却通道301内温度冷却到第二设定温度B时，润滑系统与箱体305连通，润滑系统中温度较低的润滑油进入箱体305，如此能使第二冷却通道301内温度保持在B±5℃。这样，输送件304一开始是关闭的，因此能使第二冷却通道301的温度快速上升，以加热气缸的缸体壁；然后利用箱体305与第二冷却通道301的冷却液小循环以及润滑系统与箱体305的润滑油循环使第二冷却通道301内温度保持在一个稳定的范围内，加热汽缸壁，减少汽缸壁流失的热量，降低油耗，同时，促进颗粒物、HC和CO等废气的燃烧。
本实施例中，第二冷却回路30还包括第一开关306和第二开关307，第一开关306设于润滑系统的输出口a与箱体305之间，以连通或截止润滑系统与箱体305，第二开关307设于润滑系统的输入口b与箱体305之间，以连通或截止润滑系统与箱体305；当温度检测元件303检测到第二冷却通道301内温度冷却到第二设定温度B时，第一开关306和第二开关307打开。具体地，第一开关306为单向阀以仅允许润滑油从润滑系统输送到箱体305，第二开关307为单向阀以仅允许润滑油从箱体305输送到润滑系统。
第二冷却回路30还包括控制器309，控制器309连接于温度检测元件303、输送件304、第一开关306和第二开关307，控制器309用于接收温度检测元件303检测的温度，并在第二冷却通道301内温度冷却到第一设定温度A时控制输送件304打开，在第二冷却通道301内温度冷却到第二设定温度B时控制第一开关306和第二开关307打开。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种发动机冷却装置，其特征在于，其包括第一冷却回路(10)和第二冷却回路(30)，所述第一冷却回路(10)包括围绕发动机的燃烧室(100)的顶部而设的第一冷却管道(101)，所述第二冷却回路(30)包括第二冷却管道(301)，所述第二冷却管道(301)设于发动机的气缸的缸体(200)的远离所述燃烧室(100)的部分，且所述第一冷却回路(10)与所述第二冷却回路(30)相互独立并隔离，其中，所述第一冷却回路(10)用于流通第一冷却液(50)，所述第二冷却回路(30)用于流通第二冷却液(60)，所述第二冷却液(60)的沸点高于所述第一冷却液(50)的沸点。
2.如权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第一冷却管道(101)包括开设于发动机的气缸盖(300)底部的第一部分(102)和开设于发动机的所述缸体(200)顶部的第二部分(104)，所述第一部分(102)与所述第二部分(104)连通。
3.如权利要求2所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第二冷却管道(301)开设于所述第一冷却管道(101)的所述第二部分(104)的下方，并与所述第二部分(104)间隔设置。
4.如权利要求3所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第一冷却管道(101)的所述第二部分(104)从所述缸体(200)的与所述气缸盖(300)相接的顶部延伸至所述缸体(200)的1/3处，所述第二冷却管道(301)从所述缸体(200)的1/3处延伸至所述缸体(200)靠近底部的位置。
5.如权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第一冷却管道(101)的截面积大于所述第二冷却管道(301)的截面积。
6.如权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第一冷却液(50)为水，所述第二冷却液(60)为机油。
7.如权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述缸体(200)内设有可上下移动的活塞(80)、开设于气缸盖(300)并与所述燃烧室(100)可连通的进气道(82)、开设于所述气缸盖(300)并与所述燃烧室(100)可连通的排气道(83)、用于打开或关闭所述进气道(82)的进气门(84)、用于打开或关闭所述排气道(83)的排气门(85)、伸入所述燃烧室(100)内的火花塞(86)和朝向所述燃烧室(100)而设的喷油器(87)。
8.如权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第二冷却回路(30)还包括温度检测元件(303)、输送件(304)、箱体(305)和润滑系统，所述温度检测元件(303)设于所述第二冷却通道(301)以检测所述第二冷却通道(301)的温度，所述输送件(304)用于在所述第二冷却通道(301)内温度达到第一设定温度时将所述箱体(305)内的液体输送至所述第二冷却通道(301)内，以使液体在所述第二冷却通道(301)和所述箱体(305)之间流通，所述润滑系统连接于所述箱体(305)在所述第二冷却通道(301)内温度达到第二设定温度时使油液在所述润滑系统和所述箱体(305)之间流通。
9.如权利要求8所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第二冷却回路(30)还包括第一开关(306)和第二开关(307)，所述第一开关(306)设于所述润滑系统的输出口与所述箱体(305)之间，以连通或截止所述润滑系统与所述箱体(305)，所述第二开关(307)设于所述润滑系统的输入口与所述箱体(305)之间，以连通或截止所述润滑系统与所述箱体(305)；当所述温度检测元件(303)检测到所述第二冷却通道(301)内温度冷却到所述第二设定温度时，所述第一开关(306)和所述第二开关(307)打开。
10.如权利要求9所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述第二冷却回路(30)还包括控制器(309)，所述控制器(309)连接于所述温度检测元件(303)、所述输送件(304)、所述第一开关(306)和所述第二开关(307)，所述控制器(309)用于接收所述温度检测元件(303)检测的温度，并在所述第二冷却通道(301)内温度冷却到所述第一设定温度时控制所述输送件(304)打开，在所述第二冷却通道(301)内温度冷却到所述第二设定温度时控制所述第一开关(306)和所述第二开关(307)打开。
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