CN114658530A - 发动机冷却系统、节温器的诊断方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种发动机冷却系统、节温器的诊断方法和车辆，其中，所述发动机冷却系统包括发动机水套、水泵、散热器、以及连接在发动机水套和散热器之间的节温器，节温器可选择性地控制发动机水套中的冷却液流入散热器，发动机冷却系统还包括用于检测发动机水套内冷却液温度的第一检测元件、用于检测散热器的出口处冷却液温度的第二检测元件、以及控制器，控制器分别与第一检测元件和第二检测元件相连接。这样，通过发动机水套内冷却液的温度、散热器出口处冷却液的温度的精确识别，能够有效、准确地对节温器状态进行诊断，能够良好的表征出节温器是否处于卡滞状态，节温器故障可以得到及时发现，防止漏报、误报，从而避免发动机系统发生更大故障。

Description

发动机冷却系统、节温器的诊断方法和车辆

技术领域

本公开涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种发动机冷却系统、节温器的诊断方法和车辆。

背景技术

随着智能技术的不断发展，电子智能技术已经广泛的应用到汽车领域中，实现了汽车智能控制的发展，促进了汽车性能的日益完善。但是在汽车性能日益提高的同时，汽车维修难度也在逐渐的提高，需要检修人员具有较高的科技水平。发动机冷却系统具有调节温度的作用，在整个汽车系统中具有重要的地位，一旦冷却系统出现故障就会造成发动机系统出现更大的故障，甚至造成发动机损毁，因此研究发动机冷却系统故障对提升汽车的使用寿命具有重要的现实意义。

节温器是冷却系统中调节发动机温度的核心元件，一旦节温器出现故障就会给发动机造成巨大的影响。节温器的故障主要表现为由于节温器卡死或外壳有裂纹或蚀洞，密封不良使膨胀体泄漏，导致水温达到节温器要求的全开温度时，节温器未能打开；或水温达到节温器要求的全开温度时，节温器不能全开，卡滞在大、小循环之间；或水温高于节温器正常初开温度时，节温器才初开，水温高于节温器全开温度时，节温器才全开，即打开迟滞；或由于弹簧断裂等原因导致水温不论高低，节温器一直常开。相关技术中，通常采用触摸水箱判断法，例如，当冷却液温度大于85℃时，通过触摸判定冷却液水箱进出口温度是否一致来诊断节温器是否故障；或采用实验法，例如，将节温器放在82℃～85℃的热水盆中，放置3分钟，通过判定节温器的开启间隙来诊断节温器是否故障。上述诊断方法需要人工操作，不能及时发现故障，且诊断结果不精确。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统能够解决节温器的故障诊断需要人工操作，且诊断结果不精确，因节温器故障得不到及时发现、致使发动机系统发生更大故障的问题。

本公开的第二个目的是提供一种节温器的诊断方法，该节温器的诊断方法能够解决节温器的故障诊断需要人工操作，且诊断结果不精确，因节温器故障得不到及时发现、致使发动机系统发生更大故障的问题。

本公开的第三个目的是提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的发动机冷却系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种发动机冷却系统，包括发动机水套、水泵、散热器、以及连接在所述发动机水套和所述散热器之间的节温器，所述节温器可选择性地控制所述发动机水套中的冷却液流入所述散热器，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括用于检测所述发动机水套内冷却液温度的第一检测元件、用于检测所述散热器的出口处冷却液温度的第二检测元件、以及控制器，所述控制器分别与所述第一检测元件和所述第二检测元件相连接。

可选地，所述发动机冷却系统还包括用于检测环境温度的第三检测元件，所述控制器和所述第三检测元件相连接。

根据本公开的第二个方面，还提供一种节温器的诊断方法，包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

且在t1～t2的时间区间内，所述散热器的出口处冷却液的温度与所述发动机水套内冷却液的温度具有相同的变化趋势，则确定节温器处于卡滞全开，并向仪表板发送第一触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

T1表示发动机水套内冷却液的温度，T2表示散热器的出口处冷却液的温度，t1为第一预设时间，t2为第二预设时间，T₀₁表示第一温差限值。

可选地，单位时间内的所述第一温差限值为0℃～25℃，t2-t1为1000s～1400s。

可选地，所述诊断方法还包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

且在t1～t2的时间区间内，所述散热器的出口处冷却液的温度基本保持不变，则确定所述节温器卡滞全关，并向所述仪表板发送第二触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

T₀₂表示第二温差限值，T₀₁＜T₀₂。

可选地，单位时间内的所述第二温差限值为50℃～70℃，t2-t1为1000s～1400s。

可选地，所述诊断方法还包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

在t1～t3的时间区间内所述散热器的出口处冷却液的温度基本保持不变，在t3时刻所述散热器的出口处冷却液的温度骤然上升或下降，以及在t3～t2的时间区间内所述散热器的出口处冷却液的温度T2逐渐上升或下降至接近所述发动机水套内冷却液的温度，则确定所述节温器卡滞半开或卡滞半关，并向仪表板发送第三触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

其中，t3为第三预设时间，t1＜t3＜t2，T₀₃表示第三温差限值，T₀₄表示第四温差限值，T₀₁＜T₀₃＜T₀₄。

可选地，当所述节温器卡滞半开，单位时间内的所述第三温差限值为10℃，单位时间内的所述第四温差限值为20℃；当所述节温器卡滞半关时，单位时间内的所述第三温差限值为50℃，单位时间内的所述第四温差限值为60℃，t2-t1为1000s～1400s。

可选地，所述诊断方法还包括：

获取所述发动机冷却系统所处的环境温度，所述第一温差限值、所述第二温差限值、所述第三温差限值与所述第四温差限值分别基于所述环境温度确定。

根据本公开的第三个方面，还提供一种车辆，包括如上所述的发动机冷却系统，所述控制器与所述车辆的仪表板相连接。

通过上述技术方案，通过发动机水套内冷却液的温度、散热器出口处冷却液的温度的精确识别，能够有效、准确地对节温器状态进行诊断，能够良好的表征出节温器是否处于卡滞状态，节温器故障可以得到及时发现，防止漏报、误报，从而避免发动机系统发生更大故障。发动机冷却系统的控制策略高度智能化，在电控发动机上应用易推广、成本低，系统参数可灵活配置，可随不同整车情况而更改，具备开放性、灵活性。

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是本公开一示例性实施方式提供的发动机冷却系统的结构框图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的节温器的诊断方法的流程图；

图3是图2中步骤201的流程图；

图4是本公开另一示例性实施方式提供的节温器的诊断方法的流程图；

图5是图4中步骤401的流程图；

图6是本公开又一示例性实施方式提供的节温器的诊断方法的流程图；

图7是图6中步骤601的流程图；

图8是本公开一示例性实施方式提供的在节温器处于第一状态下发动机冷却系统的温升曲线；

图9是本公开一示例性实施方式提供的在节温器处于第二状态下发动机冷却系统的温升曲线；

图10是本公开一示例性实施方式提供的在节温器处于第三状态下发动机冷却系统的温升曲线；

图11是本公开一示例性实施方式提供的在节温器处于正常状态下发动机冷却系统的温升曲线。

附图标记说明

1 发动机水套 2 水泵

3 节温器 4 散热器

5 第一检测元件 6 第二检测元件

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，在未做相反说明的情况下，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。在本公开中，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。

参考图1，本公开提供了一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统包括发动机水套1、水泵2、散热器4、以及连接在发动机水套1和散热器4之间的节温器3，节温器3可选择性地控制发动机水套1中的冷却液流入散热器4。当温度高于预定的温度，例如90℃，节温器阀门就会打开，这样冷却水就会流进散热器，进行大循环，进而利用冷却水温将发动机内的水温迅速控制下来，以避免发动机温度过高；当温度低于预定的温度，例如70℃，节温器阀门就会关闭，进行小循环，冷却水不再经过散热器，而是由气缸盖水套流出，这样就会避免发动机产生的热量被冷却水带走，从而加速了发动机温度的提升。在本公开的实施方式中，发动机冷却系统还包括用于检测发动机水套1内冷却液温度的第一检测元件5、用于检测散热器4的出口处冷却液温度的第二检测元件6、以及控制器，控制器分别与第一检测元件5和第二检测元件6相连接。需要说明的是，第一检测元件5与第二检测元件6可以为温度传感器，另外，初始时节温器处于关闭状态，发动机水套内的冷却液温度最高，当发动机的温度过高时，节温器就会打开，发动机水套内的冷却液流经散热器进行降温，以降低发动机的温度，此时，散热器的出口处的温度最低。因此，选取循环过程中冷却液温度最高、最低点的差值作为节温器状态的判断依据，更加直接、准确。当节温器打开时，冷却液会经过散热器，此时发动机水套内冷却液的温度T1与散热器的出口处冷却液的温度T2的相差不大；当节温器关闭时，T1、T2的温差会变大。因此，节温器处于打开或关闭状态最直接的影响是冷却液是否经过散热器，未经过散热器的冷却液最有代表性的是发动机水套内的冷却液，经过散热器后的冷却液当然是散热器的出口处的冷却液。

通过上述技术方案，通过发动机水套内冷却液的温度、散热器出口处冷却液的温度的精确识别，能够有效、准确地对节温器状态进行诊断，能够良好的表征出节温器是否处于卡滞状态，节温器故障可以得到及时发现，防止漏报、误报，从而避免发动机系统发生更大故障。发动机冷却系统的控制策略高度智能化，在电控发动机上应用易推广、成本低，系统参数可灵活配置，可随不同整车情况而更改，具备开放性、灵活性。

作为本公开的一示例性实施方式，发动机冷却系统还可以包括用于检测环境温度的第三检测元件，控制器和第三检测元件相连接。节温器的故障诊断需要根据环境温度去判断，不同的环境温度会得到不同的温差限值。需要说明的是，第三检测元件可以为温度传感器。

根据本公开的第二个方面，参考图2，还提供一种节温器的诊断方法，该节温器的诊断方法包括：步骤201，获取发动机水套内冷却液的温度T1和散热器的出口处冷却液的温度T2，根据获取的温度信息判断节温器是否处于第一状态；以及步骤202，基于对节温器所处状态的判断结果向仪表板发送第一触发信号，以使仪表板点亮故障灯；其中，在第一状态，节温器卡滞全开(节温器关不上，处于常开状态)。通过点亮故障灯，向驾驶员提示节温器卡滞全开故障无法正常工作，可以及时维修或更换节温器，以避免发动机系统发生更大故障，提高发动机的使用寿命。具体地，针对下文中提到的不同故障类型，故障灯可以为一个或多个，在只设置一个故障灯的实施例中，可以根据故障灯的不同颜色来对应发生不同的故障，也可以仅通过点亮故障灯的方式提醒节温器存在故障，并不详细区分节温器的故障类型；在设置多个故障灯的实施例中，可以通过不同的故障灯依次对应不同的故障，关于设置故障灯的数量、颜色在此不做具体限制，均属于本公开的保护范围。

具体地，参考图3，在根据获取的温度信息判断节温器是否处于第一状态的步骤中，包括步骤3011，计算积温差

步骤3012，判定积温差

是否≤第一温差限值T₀₁，且在t1～t2的时间区间内，散热器的出口处冷却液的温度T2与发动机水套内冷却液的温度T1具有相同的变化趋势；当满足该条件时，执行步骤3013，诊断节温器处于第一状态，并执行步骤3015，向仪表板发送第一触发信号，并点亮故障灯；反之，执行步骤3014，节温器处于正常状态，其中，t1为第一预设时间，t2为第二预设时间。进一步地，如图8所示为在环境温度25℃时，节温器处于第一状态下某一循环中的温升曲线，整个循环过程中T1、T2始终保持相同的变化趋势(这里，相同的变化趋势是指T1和T2同步升高或降低)，积温差较小，故障可以报出。进一步地，单位时间内的第一温差限值可以为0℃～25℃，t2-t1可以为1000s～1400s，具体地，t2-t1可以为1200s。需要说明的是，第一温差限值是指在t1～t2的时间区间内的T1和T2两条温升曲线之间的面积，而单位时间内的第一温差限值等于第一温差限值T₀₁/(t2-t1)，可通过对多次实验数据进行分析和计算得出。下文中介绍的单位时间内的第二温差限值、单位时间内的第三温差限值、以及单位时间内的第四温差限值的定义与此类似，不再重复限定。

在其他实施方式中，也可以计算温度差△T＝T1-T2，通过温度差△T与标定限制做对比，并且持续时间t大于时间限值，如果节温器能够关上，检测到的温度差△T应该是越来越高，但是，若温度差△T低于标定限值，则触发节温器卡滞全开故障。另外，还可以只获取一处水温参数，其主要控制逻辑为在一定运行时间，累计足够多的燃油消耗量后，将当前水温与标定限值做对比，如果节温器能够关上，检测到的水温应该是越来越高，但是，若水温低于标定限值，则触发节温器卡滞全开故障，但是此种方法不考虑散热器的影响。

作为本公开的一示例性实施方式，参考图4，诊断方法还可以包括：在步骤401，获取发动机水套内冷却液的温度T1和散热器的出口处冷却液的温度T2，根据获取的温度信息判断节温器是否处于第二状态的参数；以及步骤402，基于对节温器所处状态的判断结果向仪表板发送第二触发信号，以使仪表板点亮故障灯；其中，在第二状态，节温器卡滞全关(节温器打不开，处于关闭状态，不经过散热器)。通过点亮故障灯，向驾驶员提示节温器卡滞全关故障无法正常工作，可以及时维修或更换节温器，以避免发动机系统发生更大故障，提高发动机的使用寿命。

具体地，参考图5，在根据获取的温度信息判断节温器是否处于第二状态的步骤中，包括步骤5011，计算积温差

步骤5012，判断积温差

是否≥第二温差限值T₀₂，且在t1～t2的时间区间内，散热器的出口处冷却液的温度T2基本保持不变，其中，T2基本保持不变是指T2的最大值和最小值之间小于预设温度波动阈值；当满足该条件时，执行步骤5013，节温器处于第二状态，并执行步骤5015，向仪表板发送第二触发信号，并点亮故障灯；反之，执行步骤5014，节温器处于正常状态，其中，第一温差限值T₀₁＜第二温差限值T₀₂。进一步地，如图9所示为在环境温度25℃时，节温器处于第二状态下某一循环中的温升曲线，整个循环过程中T2始终未有太明显的温升，积温差较大，故障可以报出。进一步地，单位时间内的第二温差限值可以为50℃～70℃，t2-t1可以为1000s～1400s，具体地，t2-t1可以为1200s。

在正常情况下，节温器并不存在半开或半关状态，当其存在故障时，可卡滞在半开或半关的状态，在本公开的实施例中，参考图6，诊断方法还可以包括：步骤601，获取发动机水套内冷却液的温度T1和散热器的出口处冷却液的温度T2，根据获取的温度信息判断节温器是否处于第三状态；以及步骤602，基于对节温器所处状态的判断结果向仪表板发送第三触发信号，以使仪表板点亮故障灯；其中，在所述第三状态，节温器卡滞半开(节温器不能全开，处于接近全开状态)或卡滞半关(节温器不能全关，处于接近全关状态)。通过点亮故障灯，向驾驶员提示节温器卡滞半开或卡滞半关故障无法正常工作，可以及时维修或更换节温器，以避免发动机系统发生更大故障，提高发动机的使用寿命。

具体地，参考图7，在根据获取的温度信息判断节温器是否处于第三状态的步骤中，包括步骤7011，计算积温差

步骤7012，判断积温差

是否≥第三温差限值T₀₃且≤第四温差限值T₀₄，且在t1～t3的时间区间内，散热器的出口处冷却液的温度T2基本保持不变；在t3时刻，散热器的出口处冷却液的温度T2骤然上升或下降，这里，温度T2骤然上升或下降是指在t3时刻，T2直接增大至远远大于或直接降低至远远小于t1～t3时间区间内T2的温度值，即t3时刻的T2和t1～t3时间区间内的T2差值大于预设阈值；在t3～t2的时间区间内，散热器的出口处冷却液的温度T2逐渐上升或下降至接近发动机水套内冷却液的温度T1(在t3-t2的时间区间内，温度T2和时间为线性关系，直至接近T1)，当满足该条件时，执行步骤7013，节温器处于第三状态，并执行步骤7015，向仪表板发送第三触发信号，并点亮故障灯；反之，执行步骤7014，节温器处于正常状态，其中，第一温差限值T₀₁＜第三温差限值T₀₃＜第四温差限值T₀₄＜第二温差限值T₀₂。进一步地，如图10所示为在环境温度25℃时，节温器处于第三状态下某一循环中的温升曲线，循环过程中，在节温器未开启之前，即t1～t3的时间区间内，T2未有太明显的温升，在t3时刻，节温器开启，T2骤然升温，随后在t3～t2时间区间内，T2逐渐升温至接近T1，故障可以报出。进一步地，当判断卡滞半开时，单位时间内的第三温差限值可以为10℃，单位时间内的第四温差限值可以为20℃；当判断卡滞半关时，单位时间内的第三温差限值可以为50℃，单位时间内的第四温差限值可以为60℃，其中，t2-t1可以为1000s～1400s，具体地，t2-t1可以为1200s。这里，在对节温器是否处于半开或半关状态进行判断时，是在假定节温器可以由关闭状态切换至打开状态，但在打开一半时发生卡滞故障；或者节温器可以由打开状态切换至关闭状态，但在关闭至一半时发生卡滞故障的情况，并且这里的一半并不是严格意义上的一半。

另外，图11所示为环境温度25度时，节温器处于正常状态下某一循环中的温升曲线，循环过程中，在节温器未开启之前，T2未有太明显的温升，由于积温差较大并未持续过长时间，在t3时刻，节温器开启，T2骤然升温至接近T1，在节温器开启后，T1、T2逐渐保持相同的变化趋势，不会报出故障，防止故障误触发。其中，节温器在正常状态和第三状态下两者的区别在于，处于正常状态下、在t3时刻T2升高的温度高于节温器处于第三状态下、在t3时刻T2升高的温度，并且在图t3～t2的时间区间内，在第三状态为缓慢升高的过程，在正常状态下为几乎保持恒定的过程。

根据一些实施例，诊断方法还可以包括：获取发动机冷却系统所处的环境温度T₀，第一温差限值T₀₁、第二温差限值T₀₂、所述第三温差限值T₀₃与所述第四温差限值T₀₄分别基于环境温度T₀确定。

根据本公开的第三个方面，还提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的发动机冷却系统，控制器与车辆的仪表板相连接，控制器基于对节温器所处状态的判断结果，例如节温器是否处于第一状态或第二状态或第三状态，并向仪表板发送信号，若节温器处于第一状态或第二状态或第三状态则点亮故障灯。该车辆具有上文介绍的发动机冷却系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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 (10)

1.一种发动机冷却系统，包括发动机水套(1)、水泵(2)、散热器(4)、以及连接在所述发动机水套(1)和所述散热器(4)之间的节温器(3)，所述节温器(3)可选择性地控制所述发动机水套(1)中的冷却液流入所述散热器(4)，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括用于检测所述发动机水套(1)内冷却液温度的第一检测元件(5)、用于检测所述散热器(4)的出口处冷却液温度的第二检测元件(6)、以及控制器，所述控制器分别与所述第一检测元件(5)和所述第二检测元件(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述发动机冷却系统还包括用于检测环境温度的第三检测元件，所述控制器和所述第三检测元件相连接。

3.一种节温器的诊断方法，其特征在于，包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

且在t1～t2的时间区间内，所述散热器的出口处冷却液的温度与所述发动机水套内冷却液的温度具有相同的变化趋势，则确定节温器处于卡滞全开，并向仪表板发送第一触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

T1表示发动机水套内冷却液的温度，T2表示散热器的出口处冷却液的温度，t1为第一预设时间，t2为第二预设时间，T₀₁表示第一温差限值。

4.根据权利要求3所述的节温器的诊断方法，其特征在于，单位时间内的所述第一温差限值为0℃～25℃，t2-t1为1000s～1400s。

5.根据权利要求3所述的节温器的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

且在t1～t2的时间区间内，所述散热器的出口处冷却液的温度基本保持不变，则确定所述节温器卡滞全关，并向所述仪表板发送第二触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

T₀₂表示第二温差限值，T₀₁＜T₀₂。

6.根据权利要求5所述的节温器的诊断方法，其特征在于，单位时间内的所述第二温差限值为50℃～70℃，t2-t1为1000s～1400s。

7.根据权利要求3所述的节温器的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：

获取发动机水套内冷却液的温度和散热器的出口处冷却液的温度；

若

在t1～t3的时间区间内所述散热器的出口处冷却液的温度基本保持不变，在t3时刻所述散热器的出口处冷却液的温度骤然上升或下降，以及在t3～t2的时间区间内所述散热器的出口处冷却液的温度T2逐渐上升或下降至接近所述发动机水套内冷却液的温度，则确定所述节温器卡滞半开或卡滞半关，并向仪表板发送第三触发信号，以使所述仪表板点亮故障灯；其中，

其中，t3为第三预设时间，t1＜t3＜t2，T₀₃表示第三温差限值，T₀₄表示第四温差限值，T₀₁＜T₀₃＜T₀₄。

8.根据权利要求7所述的节温器的诊断方法，其特征在于，当所述节温器卡滞半开，单位时间内的所述第三温差限值为10℃，单位时间内的所述第四温差限值为20℃；当所述节温器卡滞半关时，单位时间内的所述第三温差限值为50℃，单位时间内的所述第四温差限值为60℃，t2-t1为1000s～1400s。

9.根据权利要求3、5或7所述的节温器的诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括：

获取所述发动机冷却系统所处的环境温度，所述第一温差限值、所述第二温差限值、所述第三温差限值与所述第四温差限值分别基于所述环境温度确定。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统，所述控制器与所述车辆的仪表板相连接。

Images