CN108437779B - 发动机散热系统和车辆、以及发动机的散热方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种发动机散热系统和车辆、以及发动机的散热方法，发动机散热系统包括设置在车辆前方的主散热装置和与主散热装置相连接设置在车辆底部的辅助散热装置，辅助散热装置包括固定在车辆底部的辅助散热器，用于封闭辅助散热器的进气格栅，以及用于控制进气格栅打开或关闭的第一控制器。主散热装置和辅助散热装置相配合，尤其是在极限工况下主散热装置不能满足发动机散热需求时，辅助散热装置能够进行补充散热，辅助散热装置布置在车辆的底部，充分利用车辆行驶状态下流动的空气进行散热，第一控制器通过控制进气格栅的打开或关闭，以满足不同工况下发动机的散热需求，辅助散热装置布置在车辆底部，充分利用车底的布置空间，结构更加紧凑。

Description

发动机散热系统和车辆、以及发动机的散热方法

技术领域

本公开涉及发动机散热领域，具体地，涉及一种发动机散热系统和车辆、以及发动机的散热方法。

背景技术

发动机散热，尤其是燃料电池汽车发动机的散热，是汽车开发的难点之一。相关技术中，大多采用在车辆前方的进气格栅位置布置散热器，同时配置大进风量风扇、增大进风面积等方式对发动机进行散热，但是上述方式并不能满足大功率发动机的散热需求，尤其是在极限工况下，不能保证发动机的正常工作。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种发动机散热系统，该发动机散热系统能够满足不同工况下发动机的散热需求，保证发动机的正常工作。

本公开的第二个目的是提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的发动机散热系统。

本公开的第三个目的是提供一种发动机的散热方法，该方法可实现不同工况下发动机的及时散热，满足散热需求的同时实现热管理的可控。

为了实现上述目的，本公开提供一种发动机散热系统，包括设置在车辆前方的主散热装置和与所述主散热装置相连接设置在所述车辆底部的辅助散热装置，所述辅助散热装置包括固定在所述车辆底部的辅助散热器，用于封闭所述辅助散热器的进气格栅，以及用于控制所述进气格栅打开或关闭的第一控制器。

可选地，所述辅助散热器的上方还间隔设置有导流罩，所述导流罩形成为在所述辅助散热器的位置处向上凹入的弧形结构，所述进气格栅用于将所述辅助散热器封闭在所述弧形结构内。

可选地，所述辅助散热装置还包括设置在所述导流罩和所述辅助散热器之间的散热风扇，用于驱动所述散热风扇转动的驱动件，以及用于控制所述驱动件转速的第二控制器，所述第二控制器和所述第一控制器电连接。

可选地，还包括用于检测发动机当前温度的检测元件，所述检测元件和所述第一控制器电连接。

可选地，所述检测元件包括用于检测所述发动机出口处温度的第一检测元件、用于检测所述主散热装置出口处温度的第二检测元件以及用于检测当前环境温度的第三检测元件。

可选地，所述主散热装置包括与所述辅助散热器相串联的主散热器。

根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的发动机散热系统。

根据本公开的第三个方面，还提供一种发动机的散热方法，所述发动机上设置有上述发动机散热系统，以及与所述第一控制器电连接用于检测所述发动机当前温度的检测元件，该发动机的散热方法包括：根据所述检测元件检测到的温度值计算所述发动机需要的散热量；当所述散热量小于或等于第一阈值时，所述主散热装置和所述辅助散热器工作，所述第一控制器控制所述进气格栅关闭；当所述散热量大于所述第一阈值且小于或等于第二阈值时，所述主散热装置和所述辅助散热器工作，同时所述第一控制器控制所述进气格栅打开；其中，所述第一阈值用于表征所述主散热装置和所述辅助散热器能达到的最大散热量，所述第二阈值用于表征所述主散热装置、所述辅助散热器以及所述进气格栅打开时能达到的最大散热量，所述第一阈值小于所述第二阈值。

可选地，所述辅助散热器的上方还设置有散热风扇，用于驱动所述散热风扇转动的驱动件，以及用于控制所述驱动件转速的第二控制器，所述第二控制器和所述第一控制器电连接，所述发动机的散热方法还包括：当所述散热量大于所述第二阈值时，所述主散热装置和所述辅助散热器工作，所述第一控制器控制所述进气格栅打开，同时所述第二控制器控制所述散热风扇转动。

可选地，该散热方法还包括：根据所述散热量，通过所述第二控制器调整所述散热风扇的转速。

通过上述技术方案，主散热装置和辅助散热装置相配合，尤其是在极限工况下主散热装置不能满足发动机散热需求时，辅助散热装置能够进行补充散热，并且辅助散热装置布置在车辆的底部，能够充分利用车辆行驶状态下流动的空气进行散热，第一控制器通过控制进气格栅的打开或关闭，以满足不同工况下发动机的散热需求，另外，辅助散热装置布置在车辆底部，充分利用车底的布置空间，结构更加紧凑。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的发动机散热系统的结构示意图；

图2是本公开提供的发动机散热系统中辅助散热装置进气格栅关闭时的结构示意图；

图3是本公开提供的发动机散热系统中辅助散热装置进气格栅打开时的结构示意图；

图4是本公开提供的发动机的散热方法的流程图。

附图标记说明

1 主散热装置 2 辅助散热装置

21 辅助散热器 22 进气格栅

23 导流罩 24 散热风扇

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“前”、“后”是指相对于车辆正常行驶的方向而言的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图3所示，本公开提供一种发动机散热系统，包括设置在车辆前方的主散热装置1和与主散热装置1相连接设置在车辆底部的辅助散热装置2，辅助散热装置2包括固定在车辆底部的辅助散热器21，用于封闭辅助散热器21的进气格栅22，以及用于控制进气格栅22打开或关闭的第一控制器(图中未示出)。

通过上述技术方案，主散热装置1和辅助散热装置2相配合，尤其是在极限工况下主散热装置1不能满足发动机散热需求时，辅助散热装置2能够进行补充散热，并且辅助散热装置2布置在车辆的底部，能够充分利用车辆行驶状态下流动的空气进行散热，第一控制器通过控制进气格栅22的打开或关闭，以满足不同工况下发动机的散热需求，另外，辅助散热装置2布置在车辆底部，能够充分利用车底的布置空间，结构更加紧凑。

在本公开中，主散热装置1包括与辅助散热器21相串联的主散热器，主散热器布置在车辆的前方，辅助散热器21和主散热器相连接且布置在车辆的底部，在车辆行驶过程中，当发动机以小功率运行时，主散热器和辅助散热器21内的冷却液能够及时带走发动机工作时产生的热量，起到降温作用，保证发动机的正常工作，此时，如图2所示，第一控制器控制进气格栅22处于关闭状态，使车底趋于平整以减小风阻；当发动机以大功率运行时，主散热器和辅助散热器21不能满足发动机的散热需求时，如图3所示，第一控制器控制进气格栅22打开，充分利用车辆行驶状态下的流动空气，及时对辅助散热器21进行辅助散热，进一步保证对发动机的散热效果。

需要说明的是，主散热器和辅助散热器21通过管路相串联，即，管路的两端分别连接至主散热器的出水口和辅助散热器21的进水口，主散热器布置在车辆的前方，辅助散热器21布置在车辆的底部，两者相互配合，能够从不同的位置对发动机进行冷却降温，保证散热效果。

为实现辅助散热器21的安装和固定，在本公开中，如图2和图3中所示，辅助散热器21的上方还间隔设置有导流罩23，导流罩23形成为在辅助散热器21的位置处向上凹入的弧形结构，进气格栅22用于将辅助散热器21封闭在弧形结构内。这样，导流罩23和进气格栅22之间形成封闭的容纳腔用于固定辅助散热器21，在车辆行驶过程中，车辆底部流动的空气可沿图3箭头中所示的方向由进气格栅22进入对辅助散热器21进行散热，完成散热后的空气可沿导流罩23流出该容纳腔，即，通过空气的流动带走辅助散热器21的热量，起到辅助散热的作用。在其他实施方式中，根据发动机的运行功率，还可以通过第一控制器对进气格栅22开启的角度进行控制，例如随着发动机运行功率的增大，适当增大进气格栅22开启的角度，以增加容纳腔内流通的空气量，保证对辅助散热器21的散热效果。

进一步地，当发动机以更大功率运行时，主散热器、辅助散热器21以及由进气格栅22进入的空气均不能满足发动机的散热需求时，辅助散热装置2还包括设置在导流罩23和辅助散热器21之间的散热风扇24，用于驱动散热风扇24转动的驱动件，以及用于控制驱动件转速的第二控制器，第二控制器和第一控制器电连接。在本实施方式中，驱动件可以为电机，散热风扇24可以直接连接在电机的输出轴上以带动散热风扇24转动，散热风扇24的转动能够加快辅助散热器21和导流罩23之间空间的流动速度，进而带走辅助散热器21的热量，进一步保证对辅助散热器21的散热效果。具体地，第二控制器可以为用于控制电机转速的MCU(微控单元)，第一控制器为与MCU电连接的ECU(电子控制单元)，更好的实现对进气格栅22和散热风扇24的智能化控制。

本公开提供的发动机散热系统还包括用于检测发动机当前温度的检测元件(图中未示出)，检测元件和第一控制器电连接，检测元件可以为温度传感器或热电偶。这样，检测元件能够实时监测发动机的工作温度，根据检测元件检测到的温度，可选择适当的散热方式，以保证对发动机的散热效果，同时还不会造成能源的浪费。

具体地，在本实施方式中，检测元件包括用于检测发动机出口处温度的第一检测元件、用于检测主散热装置1出口处温度的第二检测元件以及用于检测当前环境温度的第三检测元件。这样，可根据第一检测元件检测到的温度值T1、第二检测元件检测到的温度值T2以及第三检测元件检测到的温度值T3三者之间的比较和计算，判断主散热器和辅助散热器21能否满足发动机的散热需求，进而判断是否需要打开或关闭进气格栅22以及散热风扇24，另外，可以根据检测到的温度值，通过第二控制器调整散热风扇24的转速，例如当检测到的温度值较高时，可适当增加散热风扇的转速；当检测到的温度值较低时，可适当减小散热风扇24的转速，更好地保证对发动机的散热效果。

根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的发动机散热系统，该车辆具有上述发动机散热系统的所有有益效果，此处不做过多赘述。

根据本公开的第三个方面，还提供一种发动机的散热方法，该发动机上设置有上述的发动机散热系统，如图4所示，该散热方法包括：步骤101，根据检测元件检测到的温度值计算发动机需要的散热量；当散热量小于或等于第一阈值时，执行步骤102，主散热装置1和辅助散热器21工作，第一控制器控制进气格栅22关闭；当散热量大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，执行步骤103，主散热装置1和辅助散热器21工作，同时第一控制器控制进气格栅22打开；其中，第一阈值用于表征主散热装置1和辅助散热器21能达到的最大散热量，第二阈值用于表征主散热装置1、辅助散热器21以及进气格栅22打开时能达到的最大散热量，第一阈值小于第二阈值，并且第一阈值和第二阈值可由经验获得或经过多次试验测得。

这样，根据检测元件检测到的温度值，判读主散热器和辅助散热器21能否满足发动机的散热需求，当能够满足发动机散热需求时，第一控制器控制进气格栅22关闭，使车辆底部趋于平整以减小风阻；当不能满足发动机的散热需求时，第一控制器控制进气格栅22打开，引导气流对辅助散热器进行补充散热，满足发动机不同工况下的散热需求，实现发动机散热管理的可控性，操作方便且智能化。

进一步地，在本公开中，发动机的散热方法还包括：当散热量大于第二阈值时，执行步骤104，主散热装置1和辅助散热器21工作，第一控制器控制进气格栅22打开，同时第二控制器控制散热风扇24转动。当主散热器、辅助散热器21以及打开进气格栅22同步工作，还是不能满足发动机的散热需求时，散热风扇24的转动能够加快空气的流动速度，尽快带走辅助散热器21的热量，进一步保证发动机的散热效果。

更进一步地，该发动机的散热方法还包括：步骤105，根据散热量，通过第二控制器调整散热风扇24的转速，第二控制器可以为用于控制散热风扇24转速的开关，具有不同的挡位，以保证散热风扇24在相应的挡位具有不同的转速，根据计算的散热量选择不同的转速，以更好地实现对辅助散热器21的冷却和降温。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种发动机散热系统，其特征在于，包括设置在车辆前方的主散热装置（1）和与所述主散热装置（1）相连接设置在所述车辆底部的辅助散热装置（2），所述辅助散热装置（2）包括固定在所述车辆底部的辅助散热器（21），用于封闭所述辅助散热器（21）的进气格栅（22），以及用于控制所述进气格栅（22）打开或关闭的第一控制器；

所述辅助散热器（21）的上方还间隔设置有导流罩（23），所述导流罩（23）形成为在所述辅助散热器（21）的位置处向上凹入的弧形结构，所述进气格栅（22）用于将所述辅助散热器（21）封闭在所述弧形结构内；

所述辅助散热装置（2）还包括设置在所述导流罩（23）和所述辅助散热器（21）之间的散热风扇（24），用于驱动所述散热风扇（24）转动的驱动件，以及用于控制所述驱动件转速的第二控制器，所述第二控制器和所述第一控制器电连接；

所述发动机散热系统还包括用于检测发动机当前温度的检测元件，所述检测元件和所述第一控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的发动机散热系统，其特征在于，所述检测元件包括用于检测所述发动机出口处温度的第一检测元件、用于检测所述主散热装置（1）出口处温度的第二检测元件以及用于检测当前环境温度的第三检测元件。

3.根据权利要求1所述的发动机散热系统，其特征在于，所述主散热装置（1）包括与所述辅助散热器（21）相串联的主散热器。

4.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-3中任一项所述的发动机散热系统。

5.一种发动机的散热方法，其特征在于，所述发动机上设置有根据权利要求1-3中任一项所述的发动机散热系统，以及与所述第一控制器电连接用于检测所述发动机当前温度的检测元件，该发动机的散热方法包括：

根据所述检测元件检测到的温度值计算所述发动机需要的散热量；

当所述散热量小于或等于第一阈值时，所述主散热装置（1）和所述辅助散热器（21）工作，所述第一控制器控制所述进气格栅（22）关闭；

当所述散热量大于所述第一阈值且小于或等于第二阈值时，所述主散热装置（1）和所述辅助散热器（21）工作，同时所述第一控制器控制所述进气格栅（22）打开；

其中，所述第一阈值用于表征所述主散热装置（1）和所述辅助散热器（21）能达到的最大散热量，所述第二阈值用于表征所述主散热装置（1）、所述辅助散热器（21）以及所述进气格栅（22）打开时能达到的最大散热量，所述第一阈值小于所述第二阈值。

6.根据权利要求5所述的发动机的散热方法，其特征在于，所述辅助散热器（21）的上方还设置有散热风扇（24），用于驱动所述散热风扇（24）转动的驱动件，以及用于控制所述驱动件转速的第二控制器，所述第二控制器和所述第一控制器电连接，所述发动机的散热方法还包括：

当所述散热量大于所述第二阈值时，所述主散热装置（1）和所述辅助散热器（21）工作，所述第一控制器控制所述进气格栅（22）打开，同时所述第二控制器控制所述散热风扇（24）转动。

7.根据权利要求6所述的发动机的散热方法，其特征在于，还包括：根据所述散热量，通过所述第二控制器调整所述散热风扇（24）的转速。

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