CN109236450A - 一种发动机的冷却系统、控制方法及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发动机的冷却系统、控制方法及发动机，涉及发动机技术领域。其中冷却系统包括泵源，第一支路的两端分别连接发动机出水口和泵源第一进水口且设置有温度传感器；第二支路的两端分别连接发动机进水口和泵源出水口；旁通支路两端分别与第一支路和第二支路连通且设置有控制阀；控制系统根据温度传感器感应的温度控制控制阀的开闭，以使冷却液选择性地通过旁通支路或发动机。控制方法及发动机采用上述冷却系统。本发明提出的发动机的冷却系统，热车阶段的冷却液不经过发动机，提高热车效率，缩短发动机热车时间；控制方法能够实现自动化控制；发动机的热车效率高，性能更佳。

Description

一种发动机的冷却系统、控制方法及发动机

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的冷却系统、控制方法及发动机。

背景技术

热车是发动机进入正常工作状态之前所必须经历的一段过程，热车时间的长短直接影响到发动机的经济性和适用性，如何缩短发动机热车时间，提高发动机的使用效率成为亟待解决的一个问题，缩短热车时间能提升发动机经济性和产品竞争力。发动机一旦运转起来，冷却液就会在发动机机体内不断的循环，持续带走热量。

为了缩短发动机的热车时间，现有技术中通常设置有用于散热的散热器、控制管路内冷却液通断的节温器和提供动力源的水泵，其中管路中的冷却液被设置为两个循环路径，包括大循环路径和小循环路径，大循环路径对应对发动机进行冷却阶段，小循环路径对应发动机的热车阶段。具体地，小循环路径的冷却液流向为：发动机-节温器-水泵-发动机，大循环路径的冷却液流向为：发动机-节温器-散热器-水泵-发动机，即在小循环路径中，冷却液不经过散热器，以提高热车效率。

现有技术中主要存在的技术问题为，无论冷却液通过大循环路径还是小循环路径，冷却液都必须经过发动机，而在发动机起动后的相当长一段时间内，冷却液会维持在较低的温度，采用现有技术中的小循环路径，小循环路径中的冷却液还是会带走发动机启动阶段产生的热量，同样会延长发动机热车时间。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的为提出一种发动机的冷却系统，热车阶段的冷却液不经过发动机，使得发动机产生的热量更有效地用来预热发动机本体，提高热车效率，缩短发动机热车时间。

本发明的另一个目的为提出一种发动机的冷却系统控制方法，能够实现自动化控制。

本发明的再一个目的为提出一种发动机，热车效率高，性能更佳。

本发明采用以下技术方案：

一种发动机的冷却系统，包括：泵源，还包括：

第一支路，第一支路的两端分别连接发动机出水口和泵源第一进水口，第一支路上靠近发动机出水口的一端设置有温度传感器；

第二支路，第二支路的两端分别连接发动机进水口和泵源出水口；

旁通支路，其两端分别与第一支路和第二支路连通，旁通支路与第二支路的连接处设置有控制阀；

控制系统，其分别与控制阀和温度传感器电连接；

控制系统根据温度传感器感应的温度能控制控制阀的开闭，以使冷却液选择性地通过旁通支路或发动机。

作为本发明的一种优选方案，还包括散热器，散热器进水口与第一支路连通，散热器出水口与泵源第二进水口连通。

作为本发明的一种优选方案，散热器进水口与第一支路连接处设置有节温器。

作为本发明的一种优选方案，控制系统为发动机的ECU。

一种发动机的冷却系统控制方法，采上述的发动机的冷却系统，

当温度传感器感应的温度低于第一预设温度时，节温器将散热器进水口的管路关闭，控制系统控制控制阀使与发动机出水口连接的管路关闭，冷却液从泵源出水口经过第二支路、旁通支路和第一支路回到泵源第一进水口，形成第一循环路径。

作为本发明的一种优选方案，当温度传感器感应的温度高于第一预设温度且低于第二预设温度时，节温器将散热器进水口的管路关闭，控制系统控制控制阀将旁通支路关闭，冷却液从发动机出水口经过第一支路、泵源、第二支路回到发动机进水口，形成第二循环路径。

作为本发明的一种优选方案，当温度传感器感应的温度高于第二预设温度且低于第三预设温度时，节温器将散热器进水口的管路部分打开，冷却液从发动机出水口经过第一支路后，一部分进入泵源第一进水口，另一部分进入散热器进水口后从散热器出水口流入泵源第二进水口，泵源出水口流入第二支路回到发动机进水口，形成第三循环路径。

作为本发明的一种优选方案，当温度传感器感应的温度高于第三预设温度时，节温器将散热器进水口的管路全部打开，使第一支路内的冷却液全部进入散热器，冷却液从发动机出水口经过第一支路、散热器、泵源和第二支路回到发动机，形成第四循环路径。

作为本发明的一种优选方案，第一预设温度为65-70℃，第二预设温度为80-85℃，第三预设温度为90-95℃。。

一种发动机，采用上述的发动机的冷却系统。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种发动机的冷却系统，通过设置旁通支路并使两端分别与第一支路和第二支路连通，在旁通支路与第二支路的连接处设置控制阀，使得控制系统根据温度传感器检测的温度对控制阀进行控制，以使冷却液选择性地通过旁通支路或发动机。在热车阶段的冷却液不经过发动机，冷却液在由旁通支路内循环而不流经发动机。这种设置方式使得发动机产生的热量更有效地用来预热发动机本体，提高热车效率，缩短发动机热车时间。

本发明提出的一种发动机的冷却系统控制方法，采用上述的发动机的冷却系统，通过设置第一预设温度，使得控制系统能对温度传感器感应的温度与第一预设温度进行判断，进而使得节温器将散热器进水口的管路关闭，形成第一循环路径。这种设置能够实现自动化控制。

本发明提出的一种发动机，采用上述的冷却系统，使得整个发动机的热车效率高，性能更佳。

附图说明

图1是本发明提供的发动机的冷却系统形成第一循环路径中冷却液流向示意图；

图2是本发明提供的发动机的冷却系统形成第二循环路径中冷却液流向示意图；

图3是本发明提供的发动机的冷却系统形成第三循环路径中冷却液流向示意图；

图4是本发明提供的发动机的冷却系统形成第四循环路径中冷却液流向示意图。

图中：

1、泵源；11、泵源第一进水口；12、泵源出水口；13、泵源第二进水口；

2、温度传感器；

3、控制阀；

4、散热器；41、散热器进水口；42、散热器出水口；

5、节温器；

10、第一支路；

20、第二支路；

30、旁通支路；

100、发动机；101、发动机出水口；102、发动机进水口。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

图1是本发明提供的发动机的冷却系统形成第一循环路径中冷却液流向示意图，如图1所示，该冷却系统主要包括泵源1、温度传感器2、控制阀3、散热器4和节温器5，以及连接各个部件的管路，具体包括第一支路10、第二支路20、旁通支路30。

具体地，泵源1为提供冷却液循环驱动力的动力源。在本发明中，优选泵源1为水泵，水泵可以单独设置，也可以与其他系统中的水泵共用，要求水泵具有两个进水口和一个出水口。如图1中所示，泵源1包括泵源第一进水口11、泵源第二进水口13和泵源出水口12。

进一步地，第一支路10的两端分别连接发动机出水口101和泵源第一进水口11，第一支路10上靠近发动机出水口101的一端设置有温度传感器2。第二支路20的两端分别连接发动机进水口102和泵源出水口12。即第一支路10和第二支路20为冷却系统的主流道。

温度传感器2设置在第一支路10上靠近发动机出水口101的一端，即温度传感器2通过感应管路内冷却液的温度，由于发动机燃烧会产生热量，热量传递给发动机内部的冷却液，因此通过将温度传感器2设置在第一支路10上靠近发动机出水口101的一端，通过感应此处冷却液的温度间接得到此时发动机内的温度。旁通支路30的两端分别与第一支路10和第二支路20连通，旁通支路30与第二支路20的连接处设置有控制阀3，即旁通支路30设置在第一支路10和第二支路20之间，与发动机100并联，控制阀3用于控制此处管路的走向。进一步地，控制阀3优选为一种三通阀，三通阀的三端分别连通泵源1、发动机100和旁通支路30，即通过控制控制阀3，能够实现泵源1和旁通支路30导通，流向发动机100的管路不导通，也能够实现泵源1和发动机100的管路导通，将旁通支路30关闭。进一步地，控制系统能够根据温度传感器2感应的温度，控制控制阀3的开闭。

在本发明中还包括控制系统，其中控制系统分别与控制阀3和温度传感器2电连接，即控制系统根据温度传感器2感应的温度控制控制阀3的开闭。优选控制系统为发动机的ECU。散热器4用于对管路内的冷却液进行散热，由于管路内冷却液在流动过程中同样会进行一定的散热，因此散热器4实际上用于对管路内的冷却液进行进一步散热，散热器4可以选择风冷或水冷等结构形式的散热器，还可以共用整个发动机所在系统内其他散热装置进行散热，只要能对管路内的冷却液进行散热的结构，均在本发明的保护范围内。节温器5是冷却领域的常规部件，是控制冷却液流动路径的阀门，其本质是一种自动调温装置，通常含有感温组件，借着热胀或冷缩来开启、关掉空气、气体或液体的流动。在本发明的技术方案中，节温器5根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。

进一步地，散热器进水口41与第一支路10连通，散热器出水口42与泵源第二进水口13连通。散热器进水口41与第一支路10连接处设置有节温器5。即节温器5可以控制散热器4与第一支路10的选择性连通，即节温器5可以控制将散热器4关闭，不让冷却液进入散热器4；节温器5部分打开，可以使得部分冷却液进入散热器4，让冷却液部分被散热器4进行散热；节温器5全部打开，可以使得所有的冷却液都进入散热器4内，由散热器4进行散热。这一过程不需要控制系统进行控制，节温器5自身的性能即可实现，而可以预计地是，散热器进水口41与第一支路10连接处也可以设置开关阀和温度传感器等电控元件，通过温度传感器感应冷却液的温度，控制装置控制开关阀的打开、关闭和开口大小，同样能够实现，因此本发明并不限定散热器进水口41与第一支路10连接处设置的具体结构形式，只要是能够自动实现散热器4选择性与第一支路10连通的结构，均在本发明的保护范围内。

本发明还提出一种发动机的冷却系统控制方法，优选采用上述的发动机的冷却系统，为了实现自动化控制，在控制系统内设置多个预设温度，具体包括第一预设温度、第二预设温度和第三预设温度。其中，第三预设温度高于第二预设温度，第二预设温度高于第一预设温度，三种预设温度形成了四个温度区间，即低于第一预设温度、第一预设温度到第二预设温度之间、第二预设温度到第三预设温度之间和高于第三预设温度，四个温度区间对应四种循环路径，每种循环路径对应一种工况。即本发明提出的发动机的冷却系统控制方法，能够自动形成四种循环路径，对应四种工况，通用性更高，使得发动机的可靠性更好。

具体地，如图1所示，当温度传感器2感应的温度低于第一预设温度时，节温器5将散热器进水口41的管路关闭，控制系统控制控制阀3使与发动机出水口102连接的管路关闭，冷却液从泵源出水口12经过部分第二支路20、旁通支路30和部分第一支路10回到泵源第一进水口11，形成第一循环路径。无论发动机是否启动，发动机所在的冷却系统中是充满着冷却液的。发动机启动时，泵源1同时启动，冷却液由于泵源1的启动而被驱动形成循环，只有冷却液循环起来，才能带走发动机100产生的热量，冷却液不流动时，发动机100内即使有冷却液但不流动，也不会带走发动机100产生的热量。

冷却液的流向如图1中的箭头所示，图1中这种冷却液的流向对应发动机热车的初始阶段，此时发动机内的温度很低，发动机启动阶段产生一定的热量，这部分热量应该用来预热发动机。通过本发明设置形成的第一循环路径，冷却液只在泵源1和旁通支路30内循环，即使第一支路10与旁通支路30的连接处不设置开关阀，由于控制阀3将第二支路20中流向发动机100的管路关闭，因此动机100内的冷却液不会形成循环，使得发动机100内的冷却液不参与循环，因此发动机100内的冷却液不会将发动机100产生的热量带走，使得发动机产生的热量更有效地用来预热发动机本体，提高热车效率，缩短发动机热车时间。

图2是本发明提供的发动机的冷却系统形成第二循环路径中冷却液流向示意图，如图2中所示，当温度传感器2感应的温度高于第一预设温度且低于第二预设温度时，节温器5将散热器进水口41的管路关闭，控制系统控制控制阀3将旁通支路30关闭，冷却液从发动机出水口101经过第一支路10、泵源1、第二支路20回到发动机进水口102，形成第二循环路径，冷却液的流向如图2中的箭头所示。此时发动机产生一定的热量，预热了部分发动机本体，但发动机本体可能发生局部过热的情况，因此发动机内的冷却液需要进行一定的循环。因此，第二循环路径中将旁通支路30关闭，使得冷却液在泵源1与发动机100之间循环，冷却液在循环的过程中也具有一定的散热效果，但此时散热效果并不明显。

图3是本发明提供的发动机的冷却系统形成第三循环路径中冷却液流向示意图，当温度传感器2感应的温度高于第二预设温度且低于第三预设温度时，节温器5将流向散热器进水口41的管路部分打开，使第一支路10内的冷却液一部分进入泵源第一进水口11，另一部分进入散热器进水口41，冷却液从发动机出水口101经过第一支路10后，一部分进入泵源第一进水口11，另一部分进入散热器进水口41后从散热器出水口42流入泵源第二进水口13，之后，两路冷却液从泵源出水口12流入第二支路20回到发动机进水口102，形成第三循环路径，冷却液的流向如图3中的箭头所示。图3中，节温器5通过感应温度，自动控制一部分冷却液对应流入散热器4内，即此时发动机处于第二预设温度和第三预设温度之间时，发动机已经完成了热车阶段，发动机产生的热量需要被冷却，因此有部分冷却液需要经过散热器4进一步散热。

图4是本发明提供的发动机的冷却系统形成第四循环路径中冷却液流向示意图，当温度传感器2感应的温度高于第三预设温度时，节温器5将散热器进水口41的管路全部打开，使第一支路10内的冷却液全部进入散热器4，冷却液从发动机出水口101经过第一支路10、散热器4、泵源第二进水口13、泵源出水口12和第二支路20回到发动机100，形成第四循环路径，冷却液的流向如图4中的箭头所示。即此时发动机处于高于第三预设温度时，发动机产生的热量较大，需要将整个发动机进行冷却，因此全部的冷却液需要经过散热器4进一步散热。

优选地，第一预设温度为65-70℃，第二预设温度为80-85℃，第三预设温度为90-95℃。其中，第一预设温度的范围是使用时根据实际情况进行设置的，而第二预设温度和第三预设温度为节温器5的自身属性，对应节温器5开启温度范围和全开温度范围，因此，可以根据实际工作需求，选择不同类型的节温器5。可以预计地是，本发明并不具体限定上述温度范围，仅优选保护上述温度范围。

综上所述，本发明提出的发动机的冷却系统控制方法，能够根据发动机运转的各个过程中产生的温度变化，自动化控制冷却系统的工作状态，对应形成四种循环路径。

本发明还提出了一种发动机，采用上述的发动机的冷却系统，进一步优选采用上述的冷却系统控制方法，使得发动机的热车效率高，性能更佳，可靠性更高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种发动机的冷却系统，包括：泵源(1)，其特征在于，还包括：

第一支路(10)，所述第一支路(10)的两端分别连接发动机出水口(101)和泵源第一进水口(11)，所述第一支路(10)上靠近所述发动机出水口(101)的一端设置有温度传感器(2)；

第二支路(20)，所述第二支路(20)的两端分别连接发动机进水口(102)和泵源出水口(12)；

旁通支路(30)，其两端分别与所述第一支路(10)和所述第二支路(20)连通，所述旁通支路(30)与所述第二支路(20)的连接处设置有控制阀(3)；

控制系统，其分别与所述控制阀(3)和所述温度传感器(2)电连接；

所述控制系统根据所述温度传感器(2)感应的温度控制所述控制阀(3)的开闭，以使冷却液选择性地通过所述旁通支路(30)或发动机(100)。

2.根据权利要求1所述的发动机的冷却系统，其特征在于，还包括散热器(4)，散热器进水口(41)与所述第一支路(10)连通，散热器出水口(42)与泵源第二进水口(13)连通。

3.根据权利要求2所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述散热器进水口(41)与所述第一支路(10)连接处设置有节温器(5)。

4.根据权利要求1所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述控制系统为发动机的ECU。

5.一种发动机的冷却系统控制方法，采用权利要求3所述的发动机的冷却系统，其特征在于，

当温度传感器感应的温度低于第一预设温度时，节温器将散热器进水口的管路关闭，控制系统控制控制阀使与发动机出水口连接的管路关闭，冷却液从泵源出水口经过第二支路、旁通支路和第一支路回到泵源第一进水口，形成第一循环路径。

6.根据权利要求5所述的发动机的冷却系统控制方法，其特征在于，当所述所述温度传感器感应的温度高于第一预设温度且低于第二预设温度时，所述节温器将所述散热器进水口的管路关闭，所述控制系统控制所述控制阀将所述旁通支路关闭，冷却液从发动机出水口经过所述第一支路、所述泵源、所述第二支路回到所述发动机进水口，形成第二循环路径。

7.根据权利要求6所述的发动机的冷却系统控制方法，其特征在于，当所述温度传感器感应的温度高于第二预设温度且低于第三预设温度时，所述节温器将所述散热器进水口的管路部分打开，冷却液从发动机出水口经过所述第一支路后，一部分进入所述泵源第一进水口，另一部分进入所述散热器进水口后从散热器出水口流入所述泵源第二进水口，经所述泵源出水口流入所述第二支路回到所述发动机进水口，形成第三循环路径。

8.根据权利要求7所述的发动机的冷却系统控制方法，其特征在于，当所述温度传感器感应的温度高于第三预设温度时，所述节温器将所述散热器进水口的管路全部打开，所述第一支路内的冷却液全部进入所述散热器，冷却液从发动机出水口经过所述第一支路、散热器、所述泵源和所述第二支路回到发动机，形成第四循环路径。

9.根据权利要求8所述的发动机的冷却系统控制方法，其特征在于，所述第一预设温度为65-70℃，所述第二预设温度为80-85℃，所述第三预设温度为90-95℃。

10.一种发动机，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的发动机的冷却系统。