CN112065557A - 一种冷却系统、控制方法及车辆 - Google Patents
一种冷却系统、控制方法及车辆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112065557A CN112065557A CN202010815861.0A CN202010815861A CN112065557A CN 112065557 A CN112065557 A CN 112065557A CN 202010815861 A CN202010815861 A CN 202010815861A CN 112065557 A CN112065557 A CN 112065557A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling
- temperature
- cooling branch
- pressure
- branch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
- F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
- F01P11/16—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
- F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
- F01P11/18—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/22—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
- F01P3/2207—Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point characterised by the coolant reaching temperatures higher than the normal atmospheric boiling point
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
- F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P7/00—Controlling of coolant flow
- F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
- F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
- F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P2003/005—Liquid cooling the liquid being fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P2003/006—Liquid cooling the liquid being oil
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
- F01P2003/027—Cooling cylinders and cylinder heads in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
- F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
- F01P2005/105—Using two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P7/00—Controlling of coolant flow
- F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
- F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
本申请涉及车辆技术领域,尤其涉及一种冷却系统、控制方法及车辆,包括:第一冷却支路、第二冷却支路和增压装置,所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联,所述第一冷却支路与所述第二冷却支路内设有用于冷却工质流动的通道;所述增压装置用于调节所述第一冷却支路中的压力;所述第一冷却支路包括依次连接的第一待冷却件和调节阀;所述第二冷却支路包括依次连接的压力调节装置和第二待冷却件。通过设计第一冷却支路与第二冷却支路分别对缸盖和缸体进行冷却,以满足缸体和缸盖的不同散热需求;并根据发动机的负荷状态调节缸体和缸盖的散热量,实现换热量和发动机水套壁面温度的快速变化,达到发动机最佳工作温度。
Description
技术领域
本申请涉及车辆技术领域,尤其涉及一种冷却系统、控制方法及车辆。
背景技术
随着各地政府对汽车油耗及排放的进一步限制,尤其是欧洲要求2021年所有乘用车CO2排放不得超过95g/km,而电动车目前由于全生命周期CO2排放、成本、续航里程等问题,尚不能取代燃油车成为市场主流,因此当前各大主机厂依然需要投入大量资源提升发动机的性能,如效率、最大功率、污染物排放等。根据国家2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,乘用车新车平均热效率将分别达到2025年44%,2030年48%,要实现该目标,需要重点发展的发动机热管理技术,其中发动机的冷却是发动机热管理中的重要因素。
现有的发动机冷却系统限制了部分高效发动机技术的应用推广。比如,提高压缩比能够有效地提高发动机理论热效率,但由于压缩终点混合气压力大、温度高,局部混合气在火焰锋面尚到达时发生自燃形成新的火焰锋面,该火焰锋面与前述点火引起的火焰锋面相遇,形成冲击波,导致爆震并对发动机造成损害。爆震现象可通过强化发动机散热抑制,传统冷却一般采用水套强制对流换热冷却发动机,换热系数量级通常在几千W/(m2·K),冷却效率低下。
此外,发动机的散热需求由发动机温度决定,温度下限由燃烧是否稳定、摩擦损失是否显著等决定,温度上限由材料许用温度、爆震指数等决定。发动机温度通常与工作负荷相关,如:发动机启动/暖机阶段,缸壁温度偏低,燃烧不佳,指示热效率低;润滑油温度低,粘性大,活塞、曲轴等部位摩擦损失高;三元催化器温度低于额定温度,排放偏高,此时需要尽快提高机体温度,发动机散热需求低,甚至不需要散热。传统发动机冷却系统无法实现各负荷下的精确冷却。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的冷却系统不能根据缸体和缸盖不同散热需求分别进行散热的问题。
为解决上述技术问题,第一方面,本申请实施例公开了一种冷却系统,包括:第一冷却支路、第二冷却支路和增压装置,
所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联,所述第一冷却支路与所述第二冷却支路内设有用于冷却工质流动的通道;
所述增压装置用于调节所述第一冷却支路中的压力;
所述第一冷却支路包括依次连接的第一待冷却件和调节阀;
所述第二冷却支路包括依次连接的压力调节装置和第二待冷却件。
作为一种实施方式,所述压力调节装置为减压阀;
所述第一待冷却件包括第一进口和第一出口,所述第一出口与所述调节阀连接;
所述第二待冷却件包括第二进口和第二出口,所述减压阀与所述第二进口连接;
所述增压装置具有出液口,所述出液口分别与所述第一进口和所述减压阀连接。
作为一种实施方式,所述压力调节装置为水泵;
所述第一待冷却件包括第一进口和第一出口,所述第一出口与所述调节阀连接;
所述增压装置具有出液口,所述出液口与所述第一进口连接;
所述第二待冷却件包括第二进口和第二出口,所述水泵与所述第二进口连接。
进一步的,所述第一冷却支路还包括温度传感器,所述温度传感器用于测量所述第一冷却支路中的冷却工质的温度。
进一步的,所述第一冷却支路还包括压力传感器,所述压力传感器用于测量所述第一冷却支路中的冷却工质的压力。
进一步的,所述调节阀为气体调节阀;和/或,
所述冷却工质包括甲苯、丙醇、乙胺、戊胺、丙酸乙酯、水、煤油中的至少一种。
第二方面,本申请实施例公开了一种冷却系统控制方法,所述方法包括:
获取待冷却件的许用温度和实际温度;
若所述许用温度不大于所述实际温度,则启动所述冷却系统;
根据所述许用温度和所述实际温度设置增压装置的输出功率和调节阀的开度。
进一步的,所述根据所述许用温度和所述实际温度设置增压装置的输出功率和调节阀的开度,包括:
根据所述许用温度,确定第一冷却支路中冷却工质的初始设定温度;
根据所述实际温度与所述初始设定温度,确定所述增压装置的初始输出功率和所述调节阀的初始开度;
获取所述第一冷却支路中的冷却工质的当前温度;
根据所述当前温度设置所述调节阀的所述开度;
获取所述第一冷却支路中的冷却工质的当前压力;
根据所述当前压力设置所述增压装置的所述输出功率。
进一步的,所述根据所述实际温度与所述初始设定温度,确定所述增压装置的初始输出功率和所述调节阀的初始开度,包括:
根据所述实际温度与所述初始设定温度确定散热量;
根据所述散热量确定蒸发量;
根据蒸发量确定第一冷却支路中的冷却工质的初始流量;
根据所述初始流量确定所述调节阀的所述初始开度;
根据所述初始流量和所述初始开度,确定所述增压装置的所述初始输出功率。
第三方面,本申请实施例公开了一种车辆,所述车辆包括权如上所述的冷却系统。
本申请实施例提供的冷却系统、控制方法及车辆,具有如下技术效果:
本申请实施例所述的冷却系统,通过设计第一冷却支路与第二冷却支路分别对缸盖和缸体进行冷却,以满足缸体和缸盖的不同散热需求;通过控制冷却系统内的压力,使第一冷却支路的冷却工质处于相变冷却状态,使第二冷却支路的冷却工质处于核态沸腾状态,并根据发动机的负荷状态调节缸体和缸盖的散热量,实现换热量和发动机水套壁面温度的快速变化,达到发动机最佳工作温度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本申请实施例提供的一种冷却系统结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种冷却系统结构示意图;
图3是本申请实施例提供的一种冷却系统控制方法流程示意图;
图4是本申请实施例提供的一种根据许用温度和实际温度设置增压装置的输出功率和调节阀开度的流程示意图;
图5是本申请实施例提供的一种确定增压装置的初始输出功率和调节阀的初始开度的流程示意图;
以下对附图作补充说明:
101-第一待冷却件;102-第二待冷却件;103-增压装置;104-减压阀;105-水泵;106-调节阀;107-温度传感器;108-压力传感器;109-散热器;110-膨胀水壶。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
发动机的散热需求由发动机温度决定,发动机温度通常与工作负荷相关,部分负荷下,发动机无爆震、材料温度安全、热应力较低,传统冷却由于冷却工质(50%乙二醇水溶液)沸点限制,水套壁面温度一般不超过110℃,缸体两侧壁面温差大,导致了不必要的散热损失,因此部分负荷下需要限制散热。高负荷下,汽油发动机工作温度上限主要受爆震指数限制,对于爆燃现象不明显的发动机,其工作温度上限主要由材料许用温度限制。为了保持发动机合理的温度,传统的冷却系统通过增加冷却液流量,提高对流换热系数满足发动机散热需求,但应注意,对于汽油发动机由于缸壁温度上限比较低,传统冷却可以满足冷却需求,对于不易爆燃的发动机,缸壁温度上限远高于乙二醇水溶液沸点,采用传统对流冷却可能导致过量的散热,因此高负荷下应分类看待散热问题。
如图1和图2所示,本申请实施例公开了一种冷却系统,包括:第一冷却支路、第二冷却支路和增压装置103,第一冷却支路与第二冷却支路并联,第一冷却支路与第二冷却支路内设有用于冷却工质流动的通道;增压装置103用于调节第一冷却支路中的压力;第一冷却支路包括依次连接的第一待冷却件101和调节阀106;第二冷却支路包括依次连接的压力调节装置和第二待冷却件102。
本申请实施例所述的冷却系统,通过设计第一冷却支路与第二冷却支路分别对缸盖和缸体进行冷却,以满足缸体和缸盖的不同散热需求;通过控制冷却系统内的压力,使第一冷却支路的冷却工质处于相变冷却状态,使第二冷却支路的冷却工质处于核态沸腾状态,并根据发动机的负荷状态调节缸体和缸盖的散热量,实现换热量和发动机水套壁面温度的快速变化,达到发动机最佳工作温度,进而提高发动机热效率。
本申请实施例中,第一待冷却件101为缸盖,第二待冷却件102为缸体。冷却系统具有循环回路,冷却工质在循环回路中循环流动。该循环回路包括两个冷却支路,第一冷却支路和第二冷却支路的进口端相接,第一冷却支路和第二冷却支路的出口端相接,循环回路内的冷却工质在进口端处分流进入两个冷却支路,然后在两个冷却支路的出口端处汇集在一起再次进入循环回路的干路循环。
循环回路中设有增压装置103,增压装置103主要用于增加第一循环支路内冷却工质的压力。可选的,增压装置103为增压泵。冷却工质经增压装置103增压后流经第一待冷却件101,然后经调节阀106流出第一冷却支路。在此过程中,可以通过控制增压装置103的输出功率和调节阀106的开度,调整第一冷却支路内的冷却工质的压力,进而可以改变其沸点。当第一待冷却件101许用温度较高时,可通过调整第一冷却支路内的冷却工质的压力,提高冷却工质的沸点,因此可以提高冷却温度上限,减少第一待冷却件101的不必要散热,提高热效率。由于物质相变的时候具有相变潜热,液体在发生相变时具有较大的潜热。因此还可以通过选用合适的调节阀106,控制冷却工质排出调节阀106时的物质状态,使第一冷却支路处于相变冷却,更有利于提高冷却系统的散热效率。可选的,上述冷却工质排出调节阀106时的物质状态包括液态、气态或气液混合态。在发动机工作过程中,不同负荷下缸盖温度差异较大,因此采用相变冷却,通过控制冷却工质的在第一冷却支路中的压力改变沸点,以获得不同的缸盖壁面温度,散热量由冷却工质流量控制。可选的,为确保缸盖后调节阀106工作稳定,调节阀106出口冷却工质为纯蒸汽。压力调节装置用于调控第二冷却支路中的压力,使冷却工质在第二冷却支路中处于常压下流动,且能够调节第二冷却支路中冷却工质的流量。在发动机工作过程中,不同负荷下缸体温度比较恒定,因此通过控制通过第二冷却支路冷却工质的流量,使第二冷却支路处于核态沸腾冷却状态,第二冷却支路冷却工质的流量由缸体最大散热量决定,第二冷却支路冷却工质温度保持在沸点附近,第二冷却支路出口为气液两相混合物,发动机变负荷时缸壁温度略微变化由核态沸腾换热量-过热度曲线决定,出口含气率根据缸壁温度自动调整。压力调节装置的选型与增压装置103的位置具有关联关系。当增压装置103设置在循环回路的干路中时,压力调节装置需要将流经第二冷却支路的冷却工质压力调控为常压,可选的,压力调节装置为减压阀104、泄压电磁阀等泄压装置。当增压装置103设置在第一冷却支路中时,流经第二冷却支路的冷却工质未经增压装置103增压,因此无需泄压,压力调节装置仅需控制第二冷却支路中冷却工质的流量,可选的,压力调节装置为水泵105、流量控制电磁阀等流量控制装置。
如图1所示,压力调节装置为减压阀104;第一待冷却件101包括第一进口和第一出口,第一出口与调节阀106连接;第二待冷却件102包括第二进口和第二出口,减压阀104与第二进口连接;增压装置103具有出液口,出液口分别与第一进口和减压阀104连接。
在一些实施例中,增压装置103设置在循环回路的干路中,能够为整个系统中冷却工质的流动提供动力。当冷却工质进入第二冷却支路中时,减压阀104需要将冷却工质压力调控为常压,减压阀104的出口压力由第二冷却支路的阻力特性决定。
如图2所示,压力调节装置为水泵105;第一待冷却件101包括第一进口和第一出口,第一出口与调节阀106连接;增压装置103具有出液口,出液口与第一进口连接;第二待冷却件102包括第二进口和第二出口,水泵105与第二进口连接。
在另一些实施例中,增压装置103设置在第一冷却支路中,对流经第一冷却支路中的冷却工质进行增压。水泵105设置在第二待冷却件102之前,通过水泵105控制第二冷却支路中冷却工质的流量。
第一冷却支路还包括温度传感器107,温度传感器107用于测量第一冷却支路中的冷却工质的温度。
本申请实施例中,如图1和图2所示,温度传感器107能够将第一冷却支路中冷却工质的温度反馈至控制系统,控制系统根据反馈温度调整流经第一冷却支路的冷却工质流量和压力。在一些实施例中,第二冷却支路也设置有温度传感器107。
第一冷却支路还包括压力传感器108,压力传感器108用于测量第一冷却支路中的冷却工质的压力。
本申请实施例中,如图1和图2所示,压力传感器108能够将第一冷却支路中冷却工质的压力反馈至控制系统,控制系统根据反馈压力值调整增压装置103的设定值,实现对冷却系统实时根据待散热件的散热需求调整散热量。在一些实施例中,冷却系统还包括散热器109,散热器109设置在循环回路的干路中,用于对第一冷却支路和第二冷却支路流出的冷却工质进行冷凝散热。在另一些实施例中,冷却系统还包括膨胀水壶110,膨胀水壶110设置在循环回路的干路中,用于向冷却系统中注入冷却工质以及除去冷却工质中的气体。
调节阀106为气体调节阀106。
本申请实施例中,控制冷却工质排出调节阀106时的物质状态,可以通过选择特定的调节阀106种类来实现。为了使第一冷却支路处于相变冷却,提高第一冷却支路的散热效率,同时考虑使用成本,调节阀106选用气体调节阀106,气体调节阀106仅允许气体通过,保证第一冷却支路内的冷却工质发生相变,对第一待冷却件101进行相变冷却。
冷却工质包括甲苯、丙醇、乙胺、戊胺、丙酸乙酯、水、煤油中的至少一种。
本申请实施例中,冷却工质的沸点应不高于缸体和缸盖的许用温度。为了保证冷却系统在低温环境中能够正常工作,冷却工质的凝固点应尽可能低,防止冷却工质在低温下凝固,影响发动机工作。传统冷却系统一般采用乙二醇水溶液采用对流换热保持发动机部件温度在合理范围,采用这种冷却方式冷却工质流量大,泵功高,而且部分负荷时发动机缸壁温度受冷却工质沸点限制,缸壁两侧温差大,散热损失多,同时不能根据缸体、缸盖不同散热需求分开散热。本申请实施例中,针对缸体和缸盖采用不同的冷却策略,采用正丙醇作为冷却工质。由于不同负荷下缸体温度比较恒定,因此采用核态沸腾冷却,核态沸腾水套壁面温度高于沸点5℃-10℃,第二冷却支路压力接近常压,冷却工质沸点在97℃左右,不同负荷下冷却工质质量流量基本恒定,散热量由缸体蒸发量自动调节,也可以通过冷却工质的流量调节。不同负荷下缸盖温度差异较大,因此采用相变冷却,与缸体冷却区别在于主动控制第一冷却支路压力,改变沸点获得不同的缸盖壁面温度,其散热量由冷却工质流量控制。
本申请实施例中,首先需要对不同工况下,采用对核态沸腾冷却的第二冷却支路流量和进口压力进行估算和实验验证,获得减压阀104的工作压力和工作流量,据此对减压阀104进行优化选型。对不同工况下,采用相变冷却的第一冷却支路流量、压力和调节阀106开度进行估算和实验验证。具体的:首先,通过缸盖散热量以及缸壁设计温度估算蒸发量,获得第一冷却支路初始流量;然后,通过调节阀106反馈维持第一冷却支路压力在设定值;最后,微调第一冷却支路流量保持出口过热度在5℃-10℃;由此获得不同发动机负荷下的第一冷却支路的流量、压力、调节阀106的流量系数及开度的原始分布曲线,增压泵转速由第二冷却支路流量和第一冷却支路流量决定,据此对增压泵和调节阀106进行优化选型。在一些实施例中,只需要对第一冷却支路回路进行控制,根据前面获得的不同工况下的流量、压力、调节阀106的流量系数及开度的原始分布曲线由控制器控制给定增压泵初始流量、调节阀106初始开度,根据压力传感器108对调节阀106进行微调,根据温度传感器107对增压泵进行微调。对于发动机启动及暖机阶段,关闭增压泵,冷却系统不工作,实现迅速暖机;在一些高负荷下提高第一冷却支路压力,提高沸点,减少缸盖散热;当高负荷爆震较明显,降低第一冷却支路压力,降低沸点直至爆震减弱甚至消失。
本申请实施例所述的冷却系统,冷却支路的数量不仅限于两个,还可以为多个,且上述冷却系统不仅适用于发动机缸盖和缸体的冷却,还适用于其他包括多个待散热装置的系统或机构。
图3是本申请实施例提供的一种冷却系统控制方法,请参阅图3,方法包括:
S301:获取待冷却件的许用温度和实际温度。
本申请实施例中,许用温度为发动机正常工作时所允许的最高温度,许用温度由材料、爆震等因素决定,实际温度通过温度传感器107实时测得冷却系统内冷却工质的实际温度,包括第一冷却支路的实际温度和第二冷却支路的实际温度。实际应用中,不同负荷下缸体温度比较稳定,第二冷却支路中的压力设定为常压,且不同负荷下冷却液质量流量基本恒定。因此本申请实施例以第一冷却支路的实际温度进行说明。在一些实施例中,还可以通过第一冷却支路的实际温度和第二冷却支路的实际温度对冷却系统进行调控。
S303:判断许用温度是否不大于实际温度。若是,则转至步骤S305,否则,转至步骤S307;
S305:若许用温度不大于实际温度,则启动冷却系统。
本申请实施例中,许用温度小于等于实际温度,说明发动机在当前负荷下需要启动冷却系统对发动机进行冷却。
S307:若许用温度大于实际温度,则维持冷却系统关闭。
本申请实施例中,许用温度大于实际温度,说明发动机处于启动暖机阶段,冷却系统不需要工作,使发动机快速暖机。
S309:根据许用温度和实际温度设置增压装置103的输出功率和调节阀106的开度。
本申请实施例中,冷却系统启动后,控制器根据许用温度和实际温度设置增压装置103的输出功率和调节阀106的开度。请参阅图4,图4是本申请实施例提供的一种根据许用温度和实际温度设置增压装置103的输出功率和调节阀106开度的流程示意图,根据许用温度和实际温度设置增压装置103的输出功率和调节阀106的开度,包括:
S401:根据许用温度,确定第一冷却支路中冷却工质的初始设定温度;
本申请实施例中,由于许用温度为发动机正常工作时所允许的最高温度,因此根据许用温度确定一个略小于或等于许用温度的温度值作为冷却工质的初始设定温度,且初始设定温度高于高于当前冷却工质沸点5℃-10℃,此温度同时也可以作为目标调控温度。
S403:根据实际温度与初始设定温度,确定增压装置103的初始输出功率和调节阀106的初始开度;
本申请实施例中,确定第一冷却支路中冷却工质的初始设定温度后,控制器根据实际温度与初始设定温度,来确定增压装置103的初始输出功率和调节阀106的初始开度。请参阅图5,图5是本申请实施例提供的一种确定增压装置103的初始输出功率和调节阀106的初始开度的流程示意图,根据实际温度与初始设定温度确定增压装置103的初始输出功率和调节阀106的初始开度,包括:
S501:根据实际温度与初始设定温度确定散热量;
本申请实施例中,根据实际温度与初始设定温度之间的差值,计算出当前负荷下发动机需要散热的热量。
S503:根据散热量确定蒸发量;
本申请实施例中,由于对发动机的缸体采用核态沸腾冷却,对缸盖采用相变冷却,因此可以根据发动机需要散热的热量计算出当前工况下冷却工质的蒸发量。
S505:根据蒸发量确定第一冷却支路中的冷却工质的初始流量;
本申请实施例中,冷却工质在冷却系统中不断循环流动,因此可冷却工质的蒸发量计算出通过第一冷却支路的冷却工质的初始流量。
S507:根据初始流量确定调节阀106的初始开度;
本申请实施例中,初始流量确定后,根据初始流量可确定调节阀106的初始开度。
S509:根据初始流量和初始开度,确定增压装置103的初始输出功率。
本申请实施例中,发动机当前负荷下,实际温度大于许用温度,此时需要对发动机快速冷却,无需通过增压装置103对冷却工质进行增压来提高沸点。因此可根据初始流量和初始开度来确定增压装置103的初始输出功率。
S405:获取第一冷却支路中的冷却工质的当前温度;
本申请实施例中,温度传感器107实时反馈冷却工质的当前温度。
S407:根据当前温度设置调节阀106的开度;
本申请实施例中,冷却系统工作过程中,随着发动机温度的下降,所需冷却工质的蒸发量也会下降,冷却工质的流量需求下降,因此可根据当前温度调整调节阀106的开度。
S409:获取第一冷却支路中的冷却工质的当前压力;
本申请实施例中,压力传感器108实时反馈冷却工质的当前压力。
S411:根据当前压力设置增压装置103的输出功率。
本申请实施例中,冷却工质温度下降导致当前温度低于许用温度,因此需要增压装置103增加冷却工质的压力来提高冷却工质的沸点,减少发动机散热量。具体的,根据初始设定温度初步设定当前增压装置103的输出功率,然后根据压力传感器108实时反馈的压力值对当前增压装置103的输出功率进行修正,得到增压装置103最终的实际输出功率。
本申请实施例公开了一种车辆,车辆包括权如上所述的冷却系统。
传统冷却系统温度响应速度慢,主要有两方面:第一,蜡式节温器迟滞比较明显,第二,冷却系统内冷却工质温度的变化需要时间。发动机工作负荷是一个动态过程,最佳缸壁温度在不断变化。核态沸腾换热系数可达到几万主要取决于过热度和壁面条件,因此从冷却速度而言,核态沸腾冷却更高效。此外,核态沸腾有一个特点,就是换热量与壁面过热度呈正相关,而过热度可以通过冷却工质压力控制,通过调节阀106控制系统压力可以实现换热量和发动机水套壁面温度的快速变化,达到发动机最佳温度。另外,由于冷却系统内压力比较均匀,冷却工质沸点几乎处处相同,只要不出现局部蒸干,考虑到沸腾换热的高换热系数,壁面温度接近工质沸点,可以获得更均匀的发动机温度分布,这对发动机热变形来讲是有利的。
此外,传统冷却通过冷却工质显热带走热量,水的比热容约为4.2kJ/(kg·K),而水的相变潜热约为2100kJ/kg,相同的散热量下,相变冷却的冷却工质质量流量不到传统冷却的5%,这大大减小了泵功和冷却系统的体积。由于相变冷却的冷却工质正常运行温度在沸点附近,因此发动机水套出口的平均温度高于传统冷却,散热器109高温侧的温度更高,这意味着在相同冷却风量条件下,散热器109体积可以更小,这对整车动力系统的小型化以及减小散热风扇功率是有利的。
需要说明的是:上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冷却系统,其特征在于,包括:第一冷却支路、第二冷却支路和增压装置(103),
所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联,所述第一冷却支路与所述第二冷却支路内设有用于冷却工质流动的通道;
所述增压装置(103)用于调节所述第一冷却支路中的压力;
所述第一冷却支路包括依次连接的第一待冷却件(101)和调节阀(106);
所述第二冷却支路包括依次连接的压力调节装置和第二待冷却件(102)。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述压力调节装置为减压阀(104);
所述第一待冷却件(101)包括第一进口和第一出口,所述第一出口与所述调节阀(106)连接;
所述第二待冷却件(102)包括第二进口和第二出口,所述减压阀(104)与所述第二进口连接;
所述增压装置(103)具有出液口,所述出液口分别与所述第一进口和所述减压阀(104)连接。
3.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述压力调节装置为水泵(105);
所述第一待冷却件(101)包括第一进口和第一出口,所述第一出口与所述调节阀(106)连接;
所述增压装置(103)具有出液口,所述出液口与所述第一进口连接;
所述第二待冷却件(102)包括第二进口和第二出口,所述水泵(105)与所述第二进口连接。
4.根据权利要求2或3所述的冷却系统,其特征在于,所述第一冷却支路还包括温度传感器(107),所述温度传感器(107)用于测量所述第一冷却支路中的冷却工质的温度。
5.根据权利要求4所述的冷却系统,其特征在于,所述第一冷却支路还包括压力传感器(108),所述压力传感器(108)用于测量所述第一冷却支路中的冷却工质的压力。
6.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述调节阀(106)为气体调节阀(106);和/或,
所述冷却工质包括甲苯、丙醇、乙胺、戊胺、丙酸乙酯、水、煤油中的至少一种。
7.一种冷却系统控制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待冷却件的许用温度和实际温度;
若所述许用温度不大于所述实际温度,则启动所述冷却系统;
根据所述许用温度和所述实际温度设置增压装置(103)的输出功率和调节阀(106)的开度。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据所述许用温度和所述实际温度设置增压装置(103)的输出功率和调节阀(106)的开度,包括:
根据所述许用温度,确定第一冷却支路中冷却工质的初始设定温度;
根据所述实际温度与所述初始设定温度,确定所述增压装置(103)的初始输出功率和所述调节阀(106)的初始开度;
获取所述第一冷却支路中的冷却工质的当前温度;
根据所述当前温度设置所述调节阀(106)的所述开度;
获取所述第一冷却支路中的冷却工质的当前压力;
根据所述当前压力设置所述增压装置(103)的所述输出功率。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述实际温度与所述初始设定温度,确定所述增压装置(103)的初始输出功率和所述调节阀(106)的初始开度,包括:
根据所述实际温度与所述初始设定温度确定散热量;
根据所述散热量确定蒸发量;
根据蒸发量确定第一冷却支路中的冷却工质的初始流量;
根据所述初始流量确定所述调节阀(106)的所述初始开度;
根据所述初始流量和所述初始开度,确定所述增压装置(103)的所述初始输出功率。
10.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括权利要求1-6任一项所述的冷却系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010815861.0A CN112065557B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种冷却系统、控制方法及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010815861.0A CN112065557B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种冷却系统、控制方法及车辆 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112065557A true CN112065557A (zh) | 2020-12-11 |
CN112065557B CN112065557B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=73661452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010815861.0A Active CN112065557B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 一种冷却系统、控制方法及车辆 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112065557B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106050385A (zh) * | 2015-04-09 | 2016-10-26 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的冷却装置 |
CN106640318A (zh) * | 2015-10-29 | 2017-05-10 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 一种发动机冷却系统及具有其的车辆 |
CN107762610A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-03-06 | 陕西启源科技发展有限责任公司 | 发动机智能冷却系统 |
CN107905879A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-13 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种发动机冷却系统 |
CN109057941A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-21 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种相互独立的发动机高低温冷却系统 |
CN109209598A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-15 | 浙江义利汽车零部件有限公司 | 发动机冷却方法、装置、控制器及冷却循环系统 |
CN109252937A (zh) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于热管理系统的阀组件 |
CN110023607A (zh) * | 2016-07-20 | 2019-07-16 | 弗兰克·威尔 | 内燃机的热管理系统和热管理方法 |
CN111396186A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-10 | 昆明云内动力股份有限公司 | 一种发动机分体式冷却系统和方法 |
-
2020
- 2020-08-14 CN CN202010815861.0A patent/CN112065557B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106050385A (zh) * | 2015-04-09 | 2016-10-26 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的冷却装置 |
CN106640318A (zh) * | 2015-10-29 | 2017-05-10 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 一种发动机冷却系统及具有其的车辆 |
CN110023607A (zh) * | 2016-07-20 | 2019-07-16 | 弗兰克·威尔 | 内燃机的热管理系统和热管理方法 |
CN109252937A (zh) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于热管理系统的阀组件 |
CN107905879A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-13 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种发动机冷却系统 |
CN107762610A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-03-06 | 陕西启源科技发展有限责任公司 | 发动机智能冷却系统 |
CN109057941A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-21 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种相互独立的发动机高低温冷却系统 |
CN109209598A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-15 | 浙江义利汽车零部件有限公司 | 发动机冷却方法、装置、控制器及冷却循环系统 |
CN111396186A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-10 | 昆明云内动力股份有限公司 | 一种发动机分体式冷却系统和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112065557B (zh) | 2022-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pang et al. | Review of engine cooling technologies for modern engines | |
US7216609B2 (en) | Motor vehicle cooling system | |
US7040303B2 (en) | Combined aftercooler system with shared fans | |
US20150184576A1 (en) | Engine cooling system | |
EP2796686B1 (en) | Cooling system control device | |
US20120216761A1 (en) | Cooling device for engine | |
CN106545405B (zh) | 使用多种冷却介质的混合中间冷却器系统和其控制方法 | |
CN209340025U (zh) | 一种发动机冷却系统及车辆 | |
US20170089250A1 (en) | Cooling apparatus for internal combustion engine | |
CN110273748A (zh) | 车辆推进系统的热管理系统和方法 | |
US10216258B1 (en) | Vehicle thermal system for reduced fuel consumption | |
CN112065557B (zh) | 一种冷却系统、控制方法及车辆 | |
Owen et al. | A Practical Recuperated Split Cycle Engine for Low Emissions and High Efficiency | |
Kaltakkıran et al. | Instantaneous energy balance and performance analysis during warm up period of a spark ignition engine under several thermal energy management strategies | |
CN110466344A (zh) | 一种车辆的格栅控制方法及车辆 | |
RU155350U1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением со вторичным контуром | |
Khanjani et al. | Controlling variable coolant temperature in internal combustion engines and its effects on fuel consumption | |
KR101946683B1 (ko) | 내연기관용 냉각 시스템 및 방법 | |
US20140305415A1 (en) | Combustion control for combustion engines | |
CN208330517U (zh) | 发动机冷却系统及车辆 | |
CN104088693B (zh) | 发动机组件 | |
EP2757245A1 (en) | Egr gas cooling system | |
Pantow et al. | Controllable cooling system for heavy-duty commercial vehicles | |
DE10262382B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kosteneffizienten Erhöhung und Nutzung der Abwärme von Brennkraftmaschinen | |
Worsztynowicz | The influence of fuel type on the cooling system heat exchanger parameters in heavy-duty engines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |