CN109139219A - 一种发动机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明保护一种发动机冷却系统，包括发动机缸体、缸体水套、缸盖水套、调温器、暖通、散热器、发动机油冷器和蓄水壶。本发明可以通过调温器的选择控制开关，使冷却水流向根据发动机负荷进行切换，实现快速暖机和降低油耗。在发动机冷启动阶段，保持缸盖水套和缸体水套为串联结构，使冷却水一个循环被加热两次，最大程度加快冷却水的升温，并通过油冷器换热，使机油也快速升温，降低发动机摩擦功，降低油耗及排放。在发动机温度较高的暖机和高温阶段，保持缸盖水套和缸体水套为并联结构，最大程度增加发动机水流量，并可控制缸体缸盖各自的水流量，使缸体缸盖都达到最佳温度，以降低爆震，降低油耗。

Description

一种发动机冷却系统

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，尤其涉及发动机冷却系统。

背景技术

发动机暖机是指发动机本体温度从低温上升到正常工作温度的过程。发动机冷启动时，由于进气系统和气缸温度较低，汽油很难完全蒸发，会造成燃烧不完全，引起C、H大量排放，形成污染。同时由于燃料蒸发难，燃烧状况较差，又造成额外加大燃油量的问题。另外，发动机在暖机过程中冷却水温度也较低，发动机由冷却水带走的热量增多，更增加了热损失，进一步加剧前述污染排放和油耗增加的问题。还有一个问题是，发动机冷启动时温度低，润滑油还不能有效工作，致使发动机的内部运动构件摩擦较大。鉴于此，解决以上问题的技术方向应该是，通过提高发动机启动时暖机速度的方式，降低油耗，减少污染排放。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，目的在于提供一种发动机冷却系统，以提高暖机速度，降低油耗。

本发明的技术方案如下：

一种发动机冷却系统,包括发动机缸体、缸体水套、缸盖水套、调温器、暖通、散热器、发动机油冷器和蓄水壶。

本系统使用的调温器为热管理式调温器TMM，并且内设有高压腔和低压腔，而且高压腔和低压腔互不连通，高压腔设有一路可开闭通道，根据负荷需要选择性地通断,低压腔设有两路可选择性通断的通道，根据负荷需要对小循环支路和散热器支路选择性地连接。

本系统各部分之间的水路连接关系如下：

所述发动机水泵的第一出水口连接缸盖水套进水口。

所述发动机水泵的第二出水口连接调温器的高压腔，高压腔的第一出水口连接缸体进水口，后进入经过缸体水套，缸体水套的出水口与缸盖水套第一出水口的水路汇合。

此汇合水路分别接小循环支路和散热器支路，小循环支路连接调温器低压腔的第一进水口，散热器支路接调温器低压腔的第二进水口；调温器低压腔的出水口与发动机水泵的第二进水口连接。

调温器高压腔的第二出水口分别连接暖通、发动机油冷器的进水口，暖通、发动机油冷器为并行连接，并且其出水口汇合后与发动机水泵的第一进水口连接。

缸盖水套的第二出水口连接蓄水壶，蓄水壶的出水口连接水泵的第三进水口。

调温器高压腔的第一出水口和第二出水口在其高压腔内合并为一个出水口。

本发明通过以上水路连接设计，可以通过调温器的选择控制开关，使冷却水流向根据发动机负荷进行切换，实现快速暖机和降低油耗。在发动机冷启动阶段，保持缸盖水套和缸体水套为串联结构，使冷却水一个循环被加热两次，最大程度加快冷却水的升温，并通过油冷器换热，使机油也快速升温，降低发动机摩擦功，以降低油耗及排放。在发动机温度较高的暖机和高温阶段，保持缸盖水套和缸体水套为并联结构，最大程度增加发动机水流量，并可控制缸体缸盖各自的水流量，使缸体缸盖都达到最佳温度，以降低爆震，降低油耗。

进一步，本系统还具有变速器油冷器，发动机油冷器与暖通并列设置，其进水口与调温器高压腔的出水连接，其出水口与暖通和发动机油冷器的出水口水路汇合后与水泵的第一进水口水路连接。将变速器油冷器接入冷却系统循环，暖机时，也可以加快变速器油的升高，降低变速器摩擦功，降低油耗。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明在冷启动阶段的水流向示意图；

图3为本发明在暖机阶段的水流向示意图；

图4为本发明在高温阶段的水流向示意图；

图中标记为：1、发动机水泵；2、缸盖水套；3、缸体水套；4、调温器；5、变速器机油冷；6、发动机机油冷；7、暖通；8、散热器；9、蓄水壶；10、调温器低压腔；11、调温器高压腔 ；12、小循环支路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本系统的结构参见图1，本系统包括涉及的部件有：发动机水泵1、缸体水套3、缸盖水套2、调温器4、暖通7、散热器8、发动机油冷器6、变速器油冷器5。

其中调温器4采用热管理式调温器TMM（thermal management module）,例如曲阜天博EA888-3，ITW长安汽车1306040-NE01，其内设有高压腔11和低压腔10，而且高压腔和低压腔互不连通，高压腔设有一路可开闭通道，根据负荷需要选择性地通断,低压腔设有两路可选择性通断的通道，根据负荷需要对小循环支路和散热器支路选择性地通断。

发动机水泵1的第一出水口连接缸盖水套2的进口。

发动机水泵1的第二出水口连接调温器高压腔11，调温器高压腔11的出水分两路，第一出水口连接缸体进水，经过缸体水套3后，出水与缸盖水套2的第一出水口汇合。此汇合口分别接小循环支路12和散热器8，小循环支路12接调温器低压腔10的第一进水口，散热器8接调温器低压腔10的第二进水口，调温器低压腔10的出水口与水泵1的第二进水口连接。

调温器高压腔11的第二出水口分别连接变速器机油冷5、发动机机油冷6和暖通7的进水口，变速器机油冷5、发动机机油冷6和暖通7为并行连接，并且其出水口汇合后与水泵1的第一进水口连接。

调温器高压腔11的第一出水口和第二出水口在其高压腔内合并为一个出水口。

缸盖水套2的第二出水口连接，的出水口连接水泵1的第三进水口。

以上发动机水泵1的第一进水口、第二进水口、第三进水口可以汇合成一个进水口。

以下根据附图进一步说明系统在发动机冷启动时、暖机时、高温时的工作方式：

参见图2，在发动机冷启动阶段，调温器高压腔11断开，调温器低压腔10全部断开。冷却水的流向为：发动机水泵1出水----至缸盖进水口----流经缸盖水套2后至缸盖第一出水口----经过缸体水套3后至缸体进出水口----至变速器机油冷5、发动机机油冷6和暖通7----至水泵1的第一进水口； 缸盖水套2第二出水口----至蓄水壶9----至水泵1的第三进水口，最后水泵1的第一进水口和第三进水口汇合后回到水泵1。

此阶段，缸体水套和缸盖水套为串联水路，具体过程为：冷启动开始，发动机水泵1首先将冷却水泵出，缸盖进水口，流进缸盖水套2，然后从缸盖出水口流出，一部分冷却液经过缸体水套3后至缸体出水口，再分别流进变速器机油冷5、发动机机油冷6和暖通7，暖通7、发动机油冷器6及变速器机油冷5的出水汇合后经水泵1的第一进水口回流到水泵1；缸盖水套2的第二出水口的水通过水路进入蓄水壶9，蓄水壶9通过水泵1的第三进水口将水回流到水泵1。

在以上发动机冷启动阶段，缸体水套2和缸盖水套3为串联结构，冷却水流经缸体水套2和缸盖水套3，流程长，可以最大程度实现暖机，加快冷却液和润滑油的升温速度，降低摩擦功，达到节油及降低排放的目的。

参见图3，在发动机暖机阶段，调温器高压腔11闭合，保持调温器低压腔10的第一进水口闭合及第二进水口断开状态。冷却水的详细流向为：发动机水泵1出水----至缸盖进水口----流经缸盖水套2后至其第二出水口----至----至水泵1的第三进水口。发动机水泵1出水----另一部分水流至调温器高压腔体11----调温器高压腔体11的一部分水流至缸体进水口----流经缸体水套3后与缸盖第一出水口汇合----流至小循环支路12---调温器高压腔体10----发动机水泵1的第二进水口。调温器高压腔11的另一部分水流至变速器机油冷5、发动机机油冷6和暖通7----至发动机水泵1的第一进水口； 最后，发动机水泵1的第一进水口、第二进水口和第三进水口汇合后回到水泵1的进水口。

此阶段，缸体水套3和缸盖水套2为并联水路，具体过程为：经过冷启动阶段的冷却水循环后，冷却水已有一定的温度，冷却水从发动机水泵1泵出，一部分流至缸盖进水口，流经缸盖水套2，然后从缸盖出水口流出，一部分水流至，再经发动机水泵1的第三进水口流回发动机水泵1。另一部分发动机水泵1出水则流至调温器高压腔11，调温器高压腔11的出水一部分流至缸体进水口，流经缸体水套3，然后与缸盖水套2流出的另一部分水汇合，汇合水流经小循环支路12，进入调温器低压腔10，再经发动机水泵1的第二进水口流回发动机水泵1；调温器高压腔11的另一部分水流进变速器机油冷5、发动机机油冷6、暖通7，它们的出水流至发动机水泵1的第一进水口，最后流回水泵1。

此阶段缸体水套3和缸盖水套2为并联结构，可以最大程度增大系统流量，通过单独控制缸体和缸盖的水流量，使缸体和缸盖都达到最佳温度，以降低爆震，降低油耗。

参见图4，在发动机高温阶段，调温器高压腔11闭合，保持调温器低压腔10的第一进水口断开及第二进水口闭合状态，冷却水的流向为：与暖机阶段相比，小循环支路12断开不参与系统循环，散热器8支路代替小循环支路12参与系统循环，从缸盖出水口汇合处的一部分水流至散热器8---调温器高压腔体10----水泵1第二进水口，其他支路水流向保持不变。最后，水泵1的第一进水口、第二进水口和第三进水口汇合后回到发动机水泵1的进水口。

此阶段，缸体水套3和缸盖水套2也为并联水路，具体过程为：温度已经较高的冷却水从发动机水泵1泵出，一部分流至缸盖进水口，流经缸盖水套2，然后从缸盖出水口流出，一部分水流至，再经发动机水泵1的第三进水口流回发动机水泵1。另一部分发动机水泵1出水则流至调温器高压腔11，调温器高压腔11的出水一部分流至缸体进水口，流经缸体水套3，然后与缸盖水套2流出的另一部分水汇合，汇合水流经散热器8，进入调温器低压腔10，再经发动机水泵1的第二进水口流回发动机水泵1；调温器高压腔11的另一部分水流进变速器机油冷5、发动机机油冷6、暖通7，它们的出水流至发动机水泵1的第一进水口，最后流回发动机水泵1。

该阶段缸体水套3和缸盖水套2为并联结构，除了最大程度增大系统流量，单独控制缸体缸盖的水流量外，还通过散热器的冷却降温，使发动机不致过热，保持缸体缸盖为最佳温度，降低爆震，降低油耗。

Claims (6)

1.一种发动机冷却系统,包括发动机缸体、缸体水套、缸盖水套、调温器、暖通、散热器、发动机油冷器和蓄水壶，其特征在于：

所述调温器内设有高压腔和低压腔，而且高压腔和低压腔互不连通，高压腔设有一路可开闭通道，根据负荷需要选择性地通断,低压腔设有两路可选择性通断的通道，根据负荷需要对小循环支路和散热器支路选择性地连接；

所述发动机水泵的第一出水口连接缸盖水套进口；

所述发动机水泵的第二出水口连接调温器的高压腔，高压腔的第一出水口连接缸体进水口；

缸体第一进水口经过缸体水套后，缸体水套的出水口与缸盖水套第一出水口的水路汇合；

此汇合水路分别接小循环支路和散热器支路，小循环支路接调温器低压腔的第一进水口，散热器支路接调温器低压腔的第二进水口；调温器低压腔的出水口与发动机水泵的第二进水口连接；

高压腔的第二出水口分别连接暖通、发动机油冷器的进水口，暖通、发动机油冷器为并行连接，并且其出水口汇合后与发动机水泵的第一进水口连接；

缸盖水套的第二出水口连接蓄水壶，蓄水壶的出水口连接发动机水泵的第三进水口。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统,其特征在于：

在发动机冷启动阶段，缸体水套和缸盖水套为串联水路，调温器高压腔的通道处于断开状态，调温器低压腔的通道全部处于断开状态：冷却水从发动机水泵泵出至缸盖进水口，流进缸盖水套，然后从缸盖出水口流出，一部分冷却液再经过缸体水套后至缸体出水口，再分别流进发动机机油冷和暖通，暖通、发动机油冷器的出水汇合后经水泵1的第一进水口回流到水泵； 缸盖水套的第二出水口的水进入蓄水壶，蓄水壶通过水泵的第三进水口将水回流到水泵；

在发动机暖机阶段，缸体水套和缸盖水套为并联水路，调温器高压腔的通道和低压腔的第一进水口处于闭合状态，调温器低压腔的第二进水口处于断开状态：冷却水从发动机水泵泵出，一部分流至缸盖进水口，经过缸盖水套，一部分水流从缸盖第二出水口，流至蓄水壶，再经发动机水泵的第三进水口流回发动机水泵；发动机水泵出水的另一部分流至调温器高压腔，调温器高压腔的出水一部分流至缸体进水口，流经缸体水套后，与缸盖第一出水口水流汇合，汇合水流经小循环支路，进入调温器低压腔，再经发动机水泵的第二进水口流回发动机水泵；调温器高压腔的另一部分水流进变速器机油冷、发动机机油冷和暖通，变速器机油冷、发动机机油冷和暖通的出水流至发动机水泵的第一进水口，最后流回发动机水泵；

在发动机高温阶段，缸体水套和缸盖水套为并联水路，调温器高压腔的通道和调温器低压腔的第二进水口处于闭合状态，调温器低压腔的第一进水口为断开状态；冷却水从发动机水泵泵出，一部分流至缸盖进水口，经过缸盖水套，一部分水流从缸盖第二出水口，流至蓄水壶，再经发动机水泵的第三进水口流回发动机水泵；发动机水泵出水的另一部分流至调温器高压腔，调温器高压腔的出水一部分流至缸体进水口，流经缸体水套后，与缸盖第一出水口水流汇合，汇合水流经散热器，进入调温器低压腔，再经发动机水泵的第二进水口流回水泵；调温器高压腔的另一部分水流进发动机机油冷和暖通，发动机机油冷和暖通的出水流经水泵的第一进水口，最后流回发动机水泵。

3.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统,其特征在于：还设有变速器油冷器，与发动机油冷器与暖通并列设置，其进水口与调温器高压腔的出水水路连接，变速器油冷器出水口与暖通和发动机油冷器的出水口水路汇合后与水泵的第一进水口水路连接。

4.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统,其特征在于：所述发动机水泵第一、第二、第三进水口可汇合成一个进水口。

5.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统,其特征在于：所述调温器低压腔的第一出水口和第二出水口可汇合成一个出水口。

6.根据权利要求1或2所述的冷却系统,其特征在于：所述调温器采用热管理式调温器TMM。