CN113006923A - 发动机冷却系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种发动机冷却系统包括：冷却液泵及支路组，支路组的输入端和输出端与冷却液泵相连，支路组包括并联设置的第一支路及第二支路；第一支路设有发动机水套、第一比例阀及第一温度检测器，发动机水套沿冷却液的流动方向设于第一比例阀及第一温度检测器的上游；第二支路设有EGR冷却器、第二比例阀及第二温度检测器，EGR冷却器沿冷却液的流动方向设于第二比例阀及第二温度检测器的上游；其中，第一比例阀根据检测温度以调节第一支路中的冷却液流量；第二比例阀根据检测温度以调节第二支路中的冷却液流量。该发动机冷却系统能够提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。同时，还能降低油耗，提高发动机的经济性。

Description

发动机冷却系统及车辆
技术领域
本申请涉及汽车发动机技术领域，特别是涉及发动机冷却系统及车辆。
背景技术
发动机冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适，将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性。
然而现有发动机冷却系统内各零部件依靠自身的流阻特性来分配流量，此种分配方式对流量的控制精度低，存在冷却液流量过剩现象，不利于发动机的经济性。
发明内容
基于此，有必要针对现有发动机冷却系统的冷却液流量控制精度不高，导致发动机经济性不高的问题，提供一种能够提高发动机经济性的发动机冷却系统及车辆。
根据本申请的一个方面，提供一种发动机冷却系统，所述发动机冷却系统包括：
冷却液泵及支路组，所述支路组的输入端和输出端均与所述冷却液泵相连，所述支路组包括并联设置的第一支路及第二支路；
所述第一支路设有发动机水套、第一比例阀及第一温度检测器，所述发动机水套沿冷却液的流动方向设于所述第一比例阀及所述第一温度检测器的上游；
所述第二支路设有EGR冷却器、第二比例阀及第二温度检测器，所述EGR冷却器沿冷却液的流动方向设于所述第二比例阀及所述第二温度检测器的上游；
其中，所述第一比例阀与所述第一温度检测器通讯连接，所述第一比例阀用于响应所述第一温度检测器检测的温度变化以调节所述第一支路中的冷却液流量；
所述第二比例阀与所述第二温度检测器通讯连接，所述第二比例阀用于响应所述第二温度检测器检测的温度变化以调节所述第二支路中的冷却液流量。
在其中一个实施例中，所述第一比例阀通过调节其开度以调节所述第一支路中的冷却液流量，所述第二比例阀通过调节其开度以调节所述第二支路中的冷却液流量。
在其中一个实施例中，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第三支路；
所述第三支路设有油冷器，第三比例阀及第三温度检测器，所述油冷器沿冷却液的流动方向设于所述第三比例阀及第三温度检测器的上游；
其中，所述第三比例阀与所述第三温度检测器通讯连接，所述第三比例阀用于相应所述第三温度检测器检测的温度变化以调节所述第三支路中冷却液流量。
在其中一个实施例中，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第四支路；
所述第四支路设有空压泵、第四比例阀及第四温度检测器，所述空压泵沿冷却液的流动方向设于所述第四比例阀及第四温度检测器的上游；
其中，所述第四比例阀与所述第四温度检测器通讯连接，所述第四比例阀用于相应所述第四温度检测器检测的温度以调节所述第四支路中冷却液流量。
在其中一个实施例中，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第五支路；
所述第五支路设有尿素冷却喷嘴、第五比例阀及第五温度检测器，所述尿素冷却喷嘴沿冷却液的流动方向设于所述第五比例阀及第五温度检测器的上游；
其中，所述第五比例阀与所述第五温度检测器通讯连接，所述第五比例阀用于相应所述第五温度检测器检测的温度以调节所述第五支路中冷却液流量。
在其中一个实施例中，所述第一比例阀及所述第二比例阀的开度范围为50％～100％。
7、根据权利要求6所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一比例阀及所述第二比例阀的初始开度均为50％，和/或
所述第一温度检测器及所述第二温度检测器均具有一温度阈值，所述第一支路及所述第二支路的输出端的冷却液温度达到所述温度阈值时，所述第一比例阀和所述第二比例阀开度为100％。
在其中一个实施例中，所述第一比例阀与所述第一温度检测器一体设置；和/或
所述第二比例阀与所述第二温度检测器一体设置。
在其中一个实施例中，所述发动机冷却系统还包括节温器、第一回路及第二回路；
所述支路组的输出端在所述节温器中汇合；
所述第一回路的输入端与所述节温器连通，所述第一回路的输出端与所述冷却液泵相连，所述第一回路设有散热风扇；
所述第二回路的输入端与所述节温器连通，所述第一回路的输出端直接与所述冷却液泵相连；
其中，所述节温器用于根据所述支路组汇合后的冷却液温度，选择性地导通所述第一回路或所述第二回路。
作为本申请的同一发明构思，还提供一种车辆，包括上述的发动机冷却系统。
上述发动机冷却系统，第一支路及第二支路之间为并联，使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。进一步地，通过第一比例阀及第二比例阀分别对第一支路及第二支路中的冷却液流量精确控制，能够降低油耗，提高发动机的经济性。
附图说明
图1为本申请一实施例中的冷却系统结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
为了便于理解本发明的技术方案，在详细展开说明之前，首先对现有的发动机冷却系统进行阐述。
现有发动机冷却系统内各零部件依靠自身的流阻特性来分配流量，分配及流经各零部件中的冷却液比例基本不变，而冷却液流量与发动机的转速成正比，导致各零部件在多数工况下存在冷却液流量过剩现象。
例如，发动机水套(缸体水套和缸盖水套)和油冷器等对冷却液需求量较高的部件，在低负荷情况下，会存在水温和油温过低的现象，从而不利于发动机的经济性。
又例如，冷却液泵、散热风扇的工况都是基于发动机水套的出水温度标定，准确测量发动机水套的出水温度就显得尤为重要。EGR冷却器的出水与发动机水套的出水会在节温器腔内汇合，因而EGR冷却器的出水温度会直接影响发动机水套出水温度的测定。具体地，发动机转速在1600rpm以下时，EGR冷却器不运行，此时，EGR冷却器的出水温度与发动机水套的进水温度相同，导致发动机水套出水温度的测量值会低于实际值，从而对冷却液泵和散热风扇的标定造成不利影响，进而影响发动机的经济性。
基于此，本申请提供一种发动机冷却系统及车辆，能够较佳地改善上述问题。
下面将结合附图对本申请的发动机冷却系统及车辆进行说明。
图1示出本申请一实施例中的冷却系统结构示意图。为便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的结构。
参阅附图，本申请一实施例提供的发动机冷却系统100，包括冷却液泵10及支路组，支路组的输入端和输出端与冷却液泵10相连，支路组包括第一支路31及第二支路32。
具体地，第一支路31及第二支路32为并联设置，且在第一支路31上设有发动机水套50，第二支路32上设有EGR冷却器60。如此，能够使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。
更具体地，第一支路31及第二支路32均具有输入端及输出端，输入端为冷却液的进口端，输出端为冷却液的出口端。第一支路31及第二支路32的输入端及输出端均与冷却液泵10连通。该发动机冷却系统100工作时，冷却液泵10用于向第一支路31和第二支路32提供高压的冷却液，冷却液分别从第一支路31及第二支路32经过发动机水套50及EGR冷却器60，带走发动机水套50及EGR冷却器60中的热量后再回到冷却液泵10，如此循环。
进一步地，第一支路31及第二支路32上还分别依次串接有第一比例阀41及第二比例阀42，用于调节第一支路31及第二支路32中的冷却液流量。具体地，发动机水套50沿冷却液的流动方向设于第一比例阀41的上游，EGR冷却器60沿冷却液的流动方向设于第二比例阀42的上游。
在一些实施例中，第一比例阀41通过调节其开度以调节第一支路31中的冷却液流量，第二比例阀42通过调节其开度以调节第二支路32中的冷却液流量。
具体到一些实施例中，在冷启动阶段，第一比例阀41及第二比例阀42均处于较小开度状态，第一支路31及第二支路32中的阻力增大，冷却液泵10流量减小，流经发动机水套50的流量减小，加速冷却液的升温，使发动机加速到达正常工作温度，从而降低油耗及排放。具体到一些实施例中，在发动机暖机和高温阶段，发动机温度较高，第一比例阀41及第二比例阀42均处于较高开度状态，第一支路31及第二支路32阻力减小，冷却液泵10流量增加，流经发动机水套50的流量增加，使发动机的缸体和缸盖都达到最佳温度，以减少爆震，降低油耗。
具体到一些实施例中，在发动机转速较低时，例如1600rpm以下，由于EGR冷却器60不会运行，所以EGR冷却器60不需冷却。此时，第二比例阀42可处于最低开度状态，以降低第二支路32中的冷却液流量。如此，能够将EGR冷却器60节流的冷却液分配至发动机水套50，以提升发动机在较低转速工况下的冷却效果。此外，EGR冷却器60中冷却液流量越小，对发动机水套50的出水温度的冲击更小，ECU测得的发动机水套50的出水温度更接近实际值，从而使散热风扇22及冷却液泵10的响应及反馈更加准确。
在一些实施例中，支路组还包括设有油冷器70的第三支路33，第三支路33与第一支路31及第二支路32并联。如此，能够使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。
具体地，第三支路33具有输入端及输出端，输入端为冷却液的进口端，输出端为冷却液的出口端，且第三支路33的输入端及输出端与冷却液泵10连通该发动机冷却系统100工作时，冷却液泵10向第三支路33提供高压冷却液，冷却液从第三支路33经过油冷器70，带走油冷器70上所产生的热量并从散热器再回到冷却液泵10，如此循环。
进一步地，第三支路33上还设有第三比例阀43，用于调节第三支路33中的冷却液流量。
在一些实施例中，第三比例阀43通过调节其开度以调节第三支路33中的冷却液流量。具体到一些实施例中，在发动机冷启动阶段，第三比例阀43处于较小开度状态，冷却液流量减小，便于油冷器70换热，使机油快速升温，降低发动机摩擦功，以降低油耗及排放。
在一些实施例中，发动机冷却系统100还包括设有空压泵80的第四支路34，第四支路34与第一支路31、第二支路32及第三支路33并联。如此，能够使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。
具体地，第四支路34具有输入端及输出端，输入端为冷却液的进口端，输出端为冷却液的出口端，第四支路34的输入端及输出端均与冷却液泵10连通。该发动机冷却系统100工作时，冷却液泵10向第四支路34提供高压冷却液，冷却液能够从第四支路34经过空压泵80，带走空压泵80上所产生的热量并从散热器再回到冷却液泵10，如此循环。
进一步地，第四支路34上还设有第四比例阀44，通过调节其开度以调节第四支路34中的冷却液流量。
需要了解的是，随着新的国家排放标准的实施，大多数车型都是通过采用可选择催化还原(SCR)技术来达到排放标准。SCR技术需要消耗尿素溶液(车用脱硝剂)，而尿素冷却喷嘴90正是SCR后处理系统中的关键部件，其主体是一个电磁阀，电磁阀对工作温度范围具有一定要求。
故在一些实施例中，发动机冷却系统100还包括流经尿素冷却喷嘴90的第五支路35，第五支路35与第一支路31、第二支路32、第三支路33及第四支路34并联。如此，能够使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。
具体地，第五支路35具有输入端及输出端，输入端为冷却液的进口端，输出端为冷却液的出口端，第五支路35的输入端均与冷却液泵10连通。该发动机冷却系统100工作时，冷却液泵10能向第五支路35提供高压冷却液，允许冷却液从第五支路35经过尿素冷却喷嘴90，带走尿素冷却喷嘴90所产生的热量并从散热器再回到冷却液泵10，如此循环。
在一些实施例中，第五支路35上还设有第五比例阀45，用于调节尿素冷却喷嘴90中的冷却液流量。
在一些实施例中，第五比例阀45通过调节其开度以调节第五支路35中的冷却液流量。具体到一些实施例中，在发动机处于高转速或低负荷状态时，第五比例阀45处于较小的开度状态，流经尿素冷却喷嘴90中的冷却液流量减少，以降低发动机冷却系统100的散热量。
在一些实施例中，第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35上还分别设有第一温度检测器、第二温度检测器、第三温度检测器、第四温度检测器及第五温度检测器，且分别沿冷却液流动方向设于发动机水套50、RGR冷却器60、油冷器70、空压泵80及尿素冷却喷嘴90的下游。
具体地，第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45能够响应第一温度检测器、第二温度检测器、第三温度检测器、第四温度检测器及第五温度检测器检测到的温度变化，以分别调节第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35中的冷却液流量。
在一些实施例中，第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45的初始开度均为50％，且开度均能够在50％-100％范围之间变化，以方便控制流经第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35上的冷却液流量。
进一步地，第一温度检测器、第二温度检测器、第三温度检测器、第四温度检测器及第五温度检测器中预设有一温度阈值，温度阀在实时检测第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35中的冷却液温度同时，会将检测值与温度阈值作比较，并根据两者之间的差值，调节第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45的开度。
进一步地，在一些实施例中，第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45分别与第一温度检测器、第二温度检测器、第三温度检测器、第四温度检测器及第五温度检测器一体设置，组成五个感温阀，且分别沿冷却液的流动方向设于发动机水套50、EGR冷却器60、油冷器70、空压泵80及尿素冷却喷嘴90的下游。如此，能够精确检测流经各支路的冷却液温度，进而方便根据检测值分别调节各比例阀的开度，防止冷却液流量过剩现象，提高发动机的经济性。
具体到一些实施例中，当检测值大于或等于该温度阈值时，对应比例阀的开度调整为100％。具体地，温度阈值可以设为95℃。应当注意的是，温度阈值的设置应当根据发动机的实际情况标定，上述仅为了举例说明，并不能理解为对本申请的限定。
进一步地，发动机冷却系统100还包括通讯连接于冷却液泵10的控制器，通过控制冷却液泵10的功率，并协同第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45，根据发动机的负荷调节流经第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35中的冷却液流量。如此，能够提高发动机的经济性。
在一些实施例中，发动机冷却系统还包括节温器21、第一回路及第二回路。第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35的输出端在节温器21中汇合。第一回路及第二回路的输入端均与节温器21连通，第一回路及第二回路的输出端均与冷却液泵10连通。其中，第一回路上设有散热风扇22。
具体到一些实施例中，在发动机处于冷启动阶段或低俗负荷时，冷却液经第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35的输出端在节温器21中汇合后，经第二回路回到冷却液泵10。如此，能够减少发动机系统的散热量，从而使发动机的温度迅速升至工作温度，减少爆震，降低油耗，提高发动机的经济性。
具体到一些实施例中，当发动机的温度过高时，冷却液经第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35的输出端在节温器21中汇合后，经第一回路回到冷却液泵10。由于散热风扇22能够对流经第一回路的冷却液进行降温处理，从而能够提高发动机冷却系统100的散热性能，保证发动机的工作温度处于合适范围。
作为本申请的同一发明构思，还提供一种车辆，包括上述的发动机冷却系统100。
上述的发动机冷却系统100及车辆，第一支路31、第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35之间为并联，使各支路阻力接近，且系统总阻力最小，从而提高各支路的冷却液流量，增大系统的散热量。进一步地，通过第一比例阀41、第二比例阀42、第三比例阀43、第四比例阀44及第五比例阀45配合温度检测器能够分别精确控制第一支路31及第二支路32、第三支路33、第四支路34及第五支路35中的冷却液流量，从而降低油耗，提高发动机的经济性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统包括：
冷却液泵及支路组，所述支路组的输入端和输出端均与所述冷却液泵相连，所述支路组包括并联设置的第一支路及第二支路；
所述第一支路设有发动机水套、第一比例阀及第一温度检测器，所述发动机水套沿冷却液的流动方向设于所述第一比例阀及所述第一温度检测器的上游；
所述第二支路设有EGR冷却器、第二比例阀及第二温度检测器，所述EGR冷却器沿冷却液的流动方向设于所述第二比例阀及所述第二温度检测器的上游；
其中，所述第一比例阀与所述第一温度检测器通讯连接，所述第一比例阀用于响应所述第一温度检测器检测的温度变化以调节所述第一支路中的冷却液流量；
所述第二比例阀与所述第二温度检测器通讯连接，所述第二比例阀用于响应所述第二温度检测器检测的温度变化以调节所述第二支路中的冷却液流量。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一比例阀通过调节其开度以调节所述第一支路中的冷却液流量，所述第二比例阀通过调节其开度以调节所述第二支路中的冷却液流量。
3.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第三支路；
所述第三支路设有油冷器，第三比例阀及第三温度检测器，所述油冷器沿冷却液的流动方向设于所述第三比例阀及第三温度检测器的上游；
其中，所述第三比例阀与所述第三温度检测器通讯连接，所述第三比例阀用于相应所述第三温度检测器检测的温度变化以调节所述第三支路中冷却液流量。
4.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第四支路；
所述第四支路设有空压泵、第四比例阀及第四温度检测器，所述空压泵沿冷却液的流动方向设于所述第四比例阀及第四温度检测器的上游；
其中，所述第四比例阀与所述第四温度检测器通讯连接，所述第四比例阀用于相应所述第四温度检测器检测的温度以调节所述第四支路中冷却液流量。
5.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述支路组还包括与所述第一支路及所述第二支路并联设置的第五支路；
所述第五支路设有尿素冷却喷嘴、第五比例阀及第五温度检测器，所述尿素冷却喷嘴沿冷却液的流动方向设于所述第五比例阀及第五温度检测器的上游；
其中，所述第五比例阀与所述第五温度检测器通讯连接，所述第五比例阀用于相应所述第五温度检测器检测的温度以调节所述第五支路中冷却液流量。
6.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一比例阀及所述第二比例阀的开度范围为50％～100％。
7.根据权利要求6所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一比例阀及所述第二比例阀的初始开度均为50％，和/或
所述第一温度检测器及所述第二温度检测器均具有一温度阈值，所述第一支路及所述第二支路的输出端的冷却液温度达到所述温度阈值时，所述第一比例阀和所述第二比例阀开度为100％。
8.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述第一比例阀与所述第一温度检测器一体设置；和/或
所述第二比例阀与所述第二温度检测器一体设置。
9.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括节温器、第一回路及第二回路；
所述支路组的输出端在所述节温器中汇合；
所述第一回路的输入端与所述节温器连通，所述第一回路的输出端与所述冷却液泵相连，所述第一回路设有散热风扇；
所述第二回路的输入端与所述节温器连通，所述第一回路的输出端直接与所述冷却液泵相连；
其中，所述节温器用于根据所述支路组汇合后的冷却液温度，选择性地导通所述第一回路或所述第二回路。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的发动机冷却系统。
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