CN114961965B - 一种车辆内燃机热管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆技术领域，公开一种车辆内燃机热管理系统及方法，适用于以柴油、天然气等为燃料的重负荷内燃机。通过应用电子球阀节温器、电子水泵以及调速水泵，可以实现内燃机的温度和流量的精确管控，实现快速暖机，低负荷高水温提高油温，降低摩擦功，高负荷降低水温，优化燃烧，改善系统冷却避免过热，同时兼顾高温保护工况，降低过热失效的风险；针对应用液力缓速器的内燃机，在现有机型原理不改动的情况下，通过应用电子分流阀，兼顾液力缓速器的冷却和热量回收，且在液力缓速器不工作的情况下，关闭电子分流阀，使液力缓速器短路，保证系统压损最低，流量分配更合理。

Description

一种车辆内燃机热管理系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆内燃机热管理系统及方法。
背景技术
传统的重型柴油机冷却系统应用机械水泵和腊式节温器，按照额定点匹配水泵，存在低负荷能量浪费、整机温升较慢、油耗排放相对较差的缺点。尤其对于应用液力缓速器的车型，系统压损增大，散热需求更高，对系统散热提出的新的挑战，需要进一步提升主水泵、风扇等散热零部件的能力，增加水流量、进风量，进而改善整车热管理系统的热平衡能力，但是，散热零件能力的提升会带来油耗的增加。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种车辆内燃机热管理系统及方法，能够实现快速暖机。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种车辆内燃机热管理系统，包括依次设置的调速水泵、缸体布水道和电子球阀节温器，所述缸体布水道和所述电子球阀节温器之间通过相互并联的第一支路、第二支路和第三支路连通，所述第一支路上依次设置有缸体水套和缸盖水套，所述第二支路上依次设置有EGR冷却器和电子水泵，所述第三支路上设置有增压器，所述缸体布水道还通过空压泵与所述调速水泵连通，所述电子球阀节温器和所述调速水泵之间通过相互并联的第四支路、第五支路、第六支路、第七支路和第八支路连通，所述第四支路上设置有尿素泵，所述第六支路上设置有暖风机，所述第七支路上设置有散热器，所述电子球阀节温器包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述电子水泵与所述第一开关连通，所述第二开关通过所述第五支路与所述调速水泵连通，所述第三开关与所述暖风机连通，所述第四开关与所述散热器连通。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理系统的可选方案，还包括相互并联的液力缓速器和电子分流阀，所述液力缓速器和所述电子分流阀分别设置于所述第四开关与所述散热器之间，所述电子分流阀包括第五开关、第六开关和第七开关，所述第五开关与所述第四开关连通，所述第六开关与所述第五支路连通，所述第七开关连通于所述液力缓速器和所述散热器之间的管路上。
第二方面，本发明还提供了一种车辆内燃机热管理方法，采用上述的车辆内燃机热管理系统，内燃机当前温度T满足-40℃≤T＜35℃时，电子球阀节温器的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电子分流阀的第五开关、第六开关、第七开关分别处于关闭状态，调速水泵以20％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分三路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路进入缸体水套和缸盖水套，第三路经过增压器，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器后，再通过尿素泵回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，内燃机当前温度T满足35℃≤T＜45℃时，电子球阀节温器的第一开关、第二开关、第四开关和电子分流阀的第五开关、第六开关、第七开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第三开关处于开启状态，调速水泵以20％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分三路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路进入缸体水套和缸盖水套，第三路经过增压器，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器后再分两路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，内燃机当前温度T满足45℃≤T＜70℃时，电子球阀节温器的第二开关、第四开关和电子分流阀的第五开关、第六开关、第七开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第三开关分别处于开启状态，调速水泵以20％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、电子水泵、电子球阀节温器的第一开关的通道后回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为两路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，内燃机当前温度T满足70℃≤T＜85℃时，电子球阀节温器的第四开关和电子分流阀的第五开关、第六开关、第七开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第二开关、第三开关分别处于开启状态，调速水泵以100％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、非工作状态的电子水泵以及电子球阀节温器的第一开关的通道回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为三路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵，第三路经过第五支路回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，电子球阀节温器的第二开关和电子分流阀的第五开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第三开关、第四开关和电子分流阀的第六开关、第七开关分别处于开启状态，调速水泵以100％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、电子水泵以及电子球阀节温器的第一开关的通道回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为三路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵，第三路通过电子球阀节温器的第四开关进入液力缓速器，再经过电子分流阀的第六开关、第七开关以及第五支路回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，内燃机当前温度T满足T≥85℃时，电子球阀节温器的第二开关和电子分流阀的第六开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第三开关、第四开关和电子分流阀的第五开关、第七开关分别处于开启状态，调速水泵以100％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、非工作状态的电子水泵以及电子球阀节温器的第一开关的通道回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为三路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵，第三路通过电子球阀节温器、电子分流阀，再经由散热器回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，电子球阀节温器的第二开关和电子分流阀的第五开关、第六开关、第七开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第三开关、第四开关分别处于开启状态，调速水泵以100％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、电子水泵以及电子球阀节温器的第一开关的通道回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为三路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过暖风机回到调速水泵，第三路通过电子球阀节温器的第四开关进入液力缓速器，经过散热器回到调速水泵。
作为本发明提供的车辆内燃机热管理方法的可选方案，内燃机当前温度T满足T＞105℃时，电子球阀节温器的第二开关、第三开关和电子分流阀的第六开关分别处于关闭状态，电子球阀节温器的第一开关、第四开关和电子分流阀的第五开关、第七开关分别处于开启状态，调速水泵以100％额定转速工作，调速水泵的冷却液流经缸体布水道后分四路，第一路经过空压泵回到调速水泵，第二路经过EGR冷却器、电子水泵以及电子球阀节温器的已经节流的第一开关的通道回到调速水泵，第三路进入缸体水套和缸盖水套，第四路经过增压器，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器后再分为两路，第一路通过尿素泵回到调速水泵，第二路通过电子球阀节温器的第四开关进入液力缓速器，经过散热器回到调速水泵。
本发明的有益效果为：
本发明提供的车辆内燃机热管理系统及方法，适用于以柴油、天然气等为燃料的重负荷内燃机，通过应用电子球阀节温器、电子水泵以及调速水泵，可以实现内燃机的温度和流量的精确管控，实现快速暖机，低负荷高水温提高油温，降低摩擦功，高负荷降低水温，优化燃烧，改善系统冷却避免过热，同时兼顾高温保护工况，降低过热失效的风险；针对应用液力缓速器的内燃机，在现有机型原理不改动的情况下，通过应用电子分流阀，兼顾液力缓速器的冷却和热量回收，且在液力缓速器不工作的情况下，关闭电子分流阀，使液力缓速器短路，保证系统压损最低，流量分配更合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的车辆内燃机热管理系统的结构示意图。
图中：
1-调速水泵；2-缸体布水道；3-电子球阀节温器；4-缸体水套；5-缸盖水套；
6-EGR冷却器；7-电子水泵；8-增压器；9-空压泵；10-尿素泵；11-暖风机；
12-散热器；13-第一开关；14-第二开关；15-第三开关；16-第四开关；17-液力缓速器；18-电子分流阀；19-第五开关；20-第六开关；21-第七开关；
22-第五支路；23-第八支路。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
如图1所示，本实施例提供一种车辆内燃机热管理系统，适用于以柴油、天然气等为燃料的重负荷内燃机，该车辆内燃机热管理系统包括依次设置的调速水泵1、缸体布水道2和电子球阀节温器3。缸体布水道2和电子球阀节温器3之间通过相互并联的第一支路、第二支路和第三支路连通，第一支路上依次设置有缸体水套4和缸盖水套5，第二支路上依次设置有EGR冷却器6和电子水泵7，第三支路上设置有增压器8，缸体布水道2还通过空压泵9与调速水泵1连通。
电子球阀节温器3和调速水泵1之间通过相互并联的第四支路、第五支路22、第六支路、第七支路和第八支路23连通，第四支路上设置有尿素泵10，第六支路上设置有暖风机11，第七支路上设置有散热器12，电子球阀节温器3包括第一开关13、第二开关14、第三开关15和第四开关16，电子水泵7与第一开关13连通，第二开关14通过第五支路22与调速水泵1连通，第三开关15与暖风机11连通，第四开关16与散热器12连通。
调速水泵1为现有技术，调速水泵1的具体工作过程如下：发动机启动，带动皮带轮旋转，当发动机水温升高到80摄氏度时，温控开关闭合，电路导通，线圈组件产生磁场，通过磁场将吸合盘牢固吸合至皮带轮的前端面上，使得皮带轮能够通过吸合盘、磁铁固定盘带动水泵轴全速旋转，从而使得固定安装在水泵轴后端轴上的叶轮与皮带轮同速旋转，以迅速对发动机降温；当发动机水温降低至70摄氏度时，温控开关控制断开线圈组件的电源，吸合盘在弹簧片的弹力作用下与皮带轮分离，此时，皮带轮带动散热盘旋转，散热盘上的软铁a通过磁涡流带动磁铁固定盘上的若干永磁铁旋转，此情况下磁铁固定盘的转速可以达到皮带轮转速的30％～40％，磁铁固定盘通过水泵轴带动叶轮旋转，叶轮转速即为皮带轮转速的30％～40％，从而使得发动机的水温始终控制在70摄氏度-80摄氏度之间，使发动机始终处于该温度区间，保持最佳工作状态，同时，水泵叶轮轴的工作效率较高，从而发动机和水泵的使用寿命均得以延长。
电子球阀节温器3的工作原理就是根据冷却水温度自动调节，进入散热器的水量，确保发动机在适合的温度范围内工作，可以起到一个节约能耗等作用。电子球阀节温器3指的是发动机冷却液流动路径的阀门，所以电子球阀节温器3应该保持好的工作状态，这样才能够使发动机正常的工作，如果电子球阀节温器3不能开启或过迟开启都会造成发动机过热，如果电子球阀节温器3开启过早的话，还会使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。
EGR冷却器6是指废气再循环系统(Exhaust Gas Re-circulation)的冷却器。废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。
电子水泵7是用采用压电材料作动力装置，从控制到驱动彻底实现电子化，以电子集成系统完全控制液体传输，从而实现液体传输的可调性、精准性的一种新型水泵。电子水泵7具有以下特点：驱动模式采用压电材料作动力装置，颠覆了传统意义上的电动机驱动；可以精确输送液体，用于液体定量传输、定量控制等领域；输送液体的速度可调；泵体自带操作面板，所有操作通过电子按钮完成，全数字化设定，配备数码显示，直观精准；体积小(近似香烟盒)、重量轻(小于200克)。
增压器8可以是废气涡轮增压器，利用发动机排出的700-900摄氏度的高温废气，驱动涡轮机中的涡轮旋转，涡轮轴带动压气机中的叶轮高速旋转，以离心的方式压缩空气，提高发动机的进气密度到2-3个大气压。从而我们可以给发动机喷更多的燃油，达到提高发动机自身功率的目的。废气涡轮增压器由废气驱动的涡轮机、压缩新鲜空气的压缩机、中间起轴承支撑作用的中间体以及旁通阀控制机构组成。
空压泵9是指空气增压泵，是利用大面积活塞端的低压气体驱动而产生小面积活塞端的高压流体。可用于压缩空气及其它气体，输出气压可通过驱动气压无级调节。使用于原空压系统要提高压力的工作环境中。
选择性催化还原(SCR)技术是满足未来严格排放法规的柴油机的NOX催净化技术之一，具有安全性好，油耗低，耐硫性能好等优点。其工作原理是利用尿素溶液与NOX氧化还原反应，生成对人体无毒害的N2，并排放到大气中。尿素泵是将尿素溶液从尿素罐中泵出，并通过输送管道将尿素溶液运送到喷嘴。柴油机的排气温度一般在200-500℃，基本满足了SCR所采用的钒基催化剂的活性要求。因此柴油机排放的尾气中NO迅速与尿素水溶液反应生成氮气和水。
尿素泵10是SCR系统的核心部件，它的性能与发动机的排放功能有密切联系，为了保证尿素泵10的工作可靠性符SCR系统的工作要求，需要对尿素泵10进行标定。尿素泵10主要由电机、供给泵、反抽泵、开关阀、压力容腔、节流孔等组成。泵存在两种工作状态，供给和清空。向尿素喷射系统供给液体时，电机驱动供给泵，将尿素溶液从尿素箱中输送到压力容腔中，一部分尿素溶液用于喷射，一部分通过节流孔回流到尿素箱。
暖风机11是由通风机、电动机及空气加热器组合而成的联合机组。适用于各种类型的车间，当空气中不含灰尘和易燃或易爆性的气体时，可作为循环空气供暖用。暖风机可独立作为供暖用，一般用以补充散热器的不足部分或者利用散热器作为值班供暖，其余热负荷由暖风机承担。
散热器12是热水(或蒸汽)采暖系统中重要的、基本的组成部件。热水在散热器12内降温(或蒸汽在散热器内凝结)向室内供热，达到采暖的目的。散热器12的金属耗量和造价在采暖系统中占有相当大的比例，因此，散热器的正确选用涉及系统的经济指标和运行效果。
液力缓速器17是一种通过液力装置降低车辆行驶速度的汽车缓速器，液力缓速器17又称液力减速装置。汽车在下长坡时使用排气制动，虽然能收到良好的制动效果，但对于吨位较大的矿用自卸车来说，采用排气制动效果是有限的，且对发动机有一定程度的损害。因此，对装有液力机械传动的矿用自卸汽车都装有液力减速缓速器。
电子分流阀18的作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量(等量分流)，或按一定比例向两个执行元件供应流量(比例分流)，以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。
通过应用电子球阀节温器3、电子水泵7以及调速水泵1，可以实现内燃机的温度和流量的精确管控，实现快速暖机，低负荷高水温提高油温，降低摩擦功，高负荷降低水温，优化燃烧，改善系统冷却避免过热，同时兼顾高温保护工况，降低过热失效的风险。
可选地，该车辆内燃机热管理系统还包括相互并联的液力缓速器17和电子分流阀18，液力缓速器17和电子分流阀18分别设置于第四开关16与散热器12之间，电子分流阀18包括第五开关19、第六开关20和第七开关21，第五开关19与第四开关16连通，第六开关20与第五支路22连通，第七开关21连通于液力缓速器17和散热器12之间的管路上。
针对应用液力缓速器17的内燃机，在现有机型原理不改动的情况下，通过应用电子分流阀18，兼顾液力缓速器17的冷却和热量回收，且在液力缓速器17不工作的情况下，关闭电子分流阀18，使液力缓速器17短路，保证系统压损最低，流量分配更合理。
需要说明的是，针对不应用液力缓速器17的机型，可以取消电子分流阀18，内燃机系统整体管控策略原理与液力缓速器17不工作保持一致的实施方案。
本实施例还提供一种车辆内燃机热管理方法，采用上述的车辆内燃机热管理系统，内燃机当前温度T满足-40℃≤T＜35℃时，电子球阀节温器3的第一开关13、第二开关14、第三开关15、第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第六开关20、第七开关21分别处于关闭状态，调速水泵1以20％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分三路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路进入缸体水套4和缸盖水套5，第三路经过增压器8，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器3后，再通过尿素泵10回到调速水泵1。依据水温温升确定球阀转角作为暖机模式策略A，此为A0策略“微循环”快速暖机步骤，策略定义：电子球阀节温器3处于关闭状态，增压器8、尿素泵10正常工作，实现水温传感器感温，快速预热尿素或SCR，同步实现内燃机金属温度、油温、排气温度的快速温升，改善油耗排放。
可选地，内燃机当前温度T满足35℃≤T＜45℃时，电子球阀节温器3的第一开关13、第二开关14、第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第六开关20、第七开关21分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第三开关15处于开启状态，调速水泵1以20％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分三路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路进入缸体水套4和缸盖水套5，第三路经过增压器8，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器3后再分两路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1。此为A1策略采暖工况步骤，策略定义：在乘客提出采暖需求情况下，调速水泵1以20％额定转速工作，电子球阀节温器3的第三开关15开启，暖风机11适当开启，满足客户采暖需求，开启比例依据环温、客户需求、水温标定。
可选地，内燃机当前温度T满足45℃≤T＜70℃时，电子球阀节温器3的第二开关14、第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第六开关20、第七开关21分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第三开关15分别处于开启状态，调速水泵1以20％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、电子水泵7、电子球阀节温器3的第一开关13的通道后回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为两路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1。此为A2策略EGR工作步骤，策略定义：EGR冷却器6开始工作，调速水泵1以20％额定转速工作，管控暖风机11的第三开关15100％开启，电子球阀节温器3的第一开关13逐渐开启，EGR冷却器6所在支路流通，电子水泵7启动，标定占空比满足EGR冷却器6出气温度，避免进气温度过热。
可选地，内燃机当前温度T满足70℃≤T＜85℃时，电子球阀节温器3的第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第六开关20、第七开关21分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第二开关14、第三开关15分别处于开启状态，调速水泵1以100％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、非工作状态的电子水泵7以及电子球阀节温器3的第一开关13的通道回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为三路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1，第三路经过第五支路22回到调速水泵1。此为A3策略旁通水路工作，避免沸腾步骤，策略定义：结合工况标定，高负荷工况，增加缸盖水套5流量，避免局部沸腾气蚀以及水温传感器的异常感温，电子球阀节温器3的第二开关14逐渐开启旁通水路(即图1中示出的第五支路22)。
可选地，电子球阀节温器3的第二开关14和电子分流阀18的第五开关19分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第三开关15、第四开关16和电子分流阀18的第六开关20、第七开关21分别处于开启状态，调速水泵1以100％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、电子水泵7以及电子球阀节温器3的第一开关13的通道回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为三路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1，第三路通过电子球阀节温器3的第四开关16进入液力缓速器17，再经过电子分流阀18的第六开关20、第七开关21以及第五支路22回到调速水泵1。此为A4策略暖机工况，液力缓速器17工作步骤，策略定义：匹配液力缓速器17的车型，在下陡坡工况启动液力缓速器17，需要进行冷却，通过增加电子分流阀18，小循环工况可以实现冷却的同时进行热量回收，加速暖机，改善燃油经济性。需要说明的是，冷却液会有小流量经过液力缓速器17进入散热器12回到调速水泵1，考虑散热器12压损相对管路通道较大，流量较小，忽略不计。
可选地，内燃机当前温度T满足T≥85℃时，电子球阀节温器3的第二开关14和电子分流阀18的第六开关20分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第三开关15、第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第七开关21分别处于开启状态，调速水泵1以100％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、非工作状态的电子水泵7以及电子球阀节温器3的第一开关13的通道回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为三路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1，第三路通过电子球阀节温器3、电子分流阀18，再经由散热器12回到调速水泵1。依据目标水温调节球阀开度作为热机模式策略B，此为B0策略进入热机工况步骤，策略定义：水温达到一定温度，需要散热器12散热进入热机工况，第五支路22关闭，散热器12的支路开启，按照已标定的最佳油耗水温管控。需要说明的是，冷却液会有小流量经过液力缓速器17进入散热器12回到调速水泵1，考虑液力缓速器17压损相对管路通道较大，流量较小，忽略不计，整体流量均经过散热器12，且无压损损耗，可以保证应用液力缓速器17机型热平衡工况无散热损失。
可选地，电子球阀节温器3的第二开关14和电子分流阀18的第五开关19、第六开关20、第七开关21分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第三开关15、第四开关16分别处于开启状态，调速水泵1以100％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、电子水泵7以及电子球阀节温器3的第一开关13的通道回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为三路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过暖风机11回到调速水泵1，第三路通过电子球阀节温器3的第四开关16进入液力缓速器17，经过散热器12回到调速水泵1。此为B1策略停机下电，执行暖机策略进入策略A步骤，策略定义：热机策略需要进行温度精确调控，温度会存在±5℃，实际标定会定义策略A进入策略B的阈值1，同样会定义返回策略A的阈值条件，理论定义温度要相差10℃，保证球阀调节平稳过渡。此为B2策略热机工况，液力缓速器17工作步骤，策略定义：匹配液力缓速器17的车型，在下陡坡工况启动液力缓速器17，需要进行冷却，通过调节电子分流阀18，可以实现发动机冷却的同时兼顾液力缓速器17的冷却。
可选地，内燃机当前温度T满足T＞105℃时，且至少持续5s，电子球阀节温器3的第二开关14、第三开关15和电子分流阀18的第六开关20分别处于关闭状态，电子球阀节温器3的第一开关13、第四开关16和电子分流阀18的第五开关19、第七开关21分别处于开启状态，调速水泵1以100％额定转速工作，调速水泵1的冷却液流经缸体布水道2后分四路，第一路经过空压泵9回到调速水泵1，第二路经过EGR冷却器6、电子水泵7以及电子球阀节温器3的已经节流的第一开关13的通道回到调速水泵1，第三路进入缸体水套4和缸盖水套5，第四路经过增压器8，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器3后再分为两路，第一路通过尿素泵10回到调速水泵1，第二路通过电子球阀节温器3的第四开关16进入液力缓速器17，经过散热器12回到调速水泵1。此为失效保护策略，策略定义：结合极限报警水温标定，低于报警水温5～8℃，报警温度113℃，定义T＞105℃，持续5s(结合工况标定)，在水温报警之前提前调节各个支路分配，关闭暖风机11所在的支路，减小EGR冷却器6所在的支路流量(结合EGR率或EGR出气温度标定确认)，保证散热器12流量最大，增加系统散热能力。
本实施例提供的车辆内燃机热管理方法，适用于以柴油、天然气等为燃料的重负荷内燃机，通过应用电子球阀节温器3、电子水泵7以及调速水泵1，可以实现内燃机的温度和流量的精确管控，实现快速暖机，低负荷高水温提高油温，降低摩擦功，高负荷降低水温，优化燃烧，改善系统冷却避免过热，同时兼顾高温保护工况，降低过热失效的风险；针对应用液力缓速器17的内燃机，在现有机型原理不改动的情况下，通过应用电子分流阀18，兼顾液力缓速器17的冷却和热量回收，且在液力缓速器17不工作的情况下，关闭电子分流阀18，使液力缓速器17短路，保证系统压损最低，流量分配更合理。
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)

1.一种车辆内燃机热管理系统，其特征在于，包括依次设置的调速水泵(1)、缸体布水道(2)和电子球阀节温器(3)，所述缸体布水道(2)和所述电子球阀节温器(3)之间通过相互并联的第一支路、第二支路和第三支路连通，所述第一支路上依次设置有缸体水套(4)和缸盖水套(5)，所述第二支路上依次设置有EGR冷却器(6)和电子水泵(7)，所述第三支路上设置有增压器(8)，所述缸体布水道(2)还通过空压泵(9)与所述调速水泵(1)连通，所述电子球阀节温器(3)和所述调速水泵(1)之间通过相互并联的第四支路、第五支路(22)、第六支路、第七支路和第八支路(23)连通，所述第四支路上设置有尿素泵(10)，所述第六支路上设置有暖风机(11)，所述第七支路上设置有散热器(12)，所述电子球阀节温器(3)包括第一开关(13)、第二开关(14)、第三开关(15)和第四开关(16)，所述电子水泵(7)与所述第一开关(13)连通，所述第二开关(14)通过所述第五支路(22)与所述调速水泵(1)连通，所述第三开关(15)与所述暖风机(11)连通，所述第四开关(16)与所述散热器(12)连通。
2.根据权利要求1所述的车辆内燃机热管理系统，其特征在于，还包括相互并联的液力缓速器(17)和电子分流阀(18)，所述液力缓速器(17)和所述电子分流阀(18)分别设置于所述第四开关(16)与所述散热器(12)之间，所述电子分流阀(18)包括第五开关(19)、第六开关(20)和第七开关(21)，所述第五开关(19)与所述第四开关(16)连通，所述第六开关(20)与所述第五支路(22)连通，所述第七开关(21)连通于所述液力缓速器(17)和所述散热器(12)之间的管路上。
3.一种车辆内燃机热管理方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的车辆内燃机热管理系统，内燃机当前温度T满足-40℃≤T＜35℃时，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第二开关(14)、第三开关(15)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第六开关(20)、第七开关(21)分别处于关闭状态，调速水泵(1)以20％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分三路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第三路经过增压器(8)，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器(3)后，再通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)。
4.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，内燃机当前温度T满足35℃≤T＜45℃时，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第二开关(14)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第六开关(20)、第七开关(21)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第三开关(15)处于开启状态，调速水泵(1)以20％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分三路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第三路经过增压器(8)，第二路和第三路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分两路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)。
5.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，内燃机当前温度T满足45℃≤T＜70℃时，电子球阀节温器(3)的第二开关(14)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第六开关(20)、第七开关(21)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第三开关(15)分别处于开启状态，调速水泵(1)以20％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、电子水泵(7)、电子球阀节温器(3)的第一开关(13)的通道后回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为两路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)。
6.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，内燃机当前温度T满足70℃≤T＜85℃时，电子球阀节温器(3)的第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第六开关(20)、第七开关(21)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第二开关(14)、第三开关(15)分别处于开启状态，调速水泵(1)以100％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、非工作状态的电子水泵(7)以及电子球阀节温器(3)的第一开关(13)的通道回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为三路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)，第三路经过第五支路(22)回到调速水泵(1)。
7.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，电子球阀节温器(3)的第二开关(14)和电子分流阀(18)的第五开关(19)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第三开关(15)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第六开关(20)、第七开关(21)分别处于开启状态，调速水泵(1)以100％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、电子水泵(7)以及电子球阀节温器(3)的第一开关(13)的通道回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为三路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)，第三路通过电子球阀节温器(3)的第四开关(16)进入液力缓速器(17)，再经过电子分流阀(18)的第六开关(20)、第七开关(21)以及第五支路(22)回到调速水泵(1)。
8.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，内燃机当前温度T满足T≥85℃时，电子球阀节温器(3)的第二开关(14)和电子分流阀(18)的第六开关(20)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第三开关(15)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第七开关(21)分别处于开启状态，调速水泵(1)以100％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、非工作状态的电子水泵(7)以及电子球阀节温器(3)的第一开关(13)的通道回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为三路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)，第三路通过电子球阀节温器(3)、电子分流阀(18)，再经由散热器(12)回到调速水泵(1)。
9.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，电子球阀节温器(3)的第二开关(14)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第六开关(20)、第七开关(21)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第三开关(15)、第四开关(16)分别处于开启状态，调速水泵(1)以100％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、电子水泵(7)以及电子球阀节温器(3)的第一开关(13)的通道回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为三路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过暖风机(11)回到调速水泵(1)，第三路通过电子球阀节温器(3)的第四开关(16)进入液力缓速器(17)，经过散热器(12)回到调速水泵(1)。
10.根据权利要求3所述的车辆内燃机热管理方法，其特征在于，内燃机当前温度T满足T＞105℃时，电子球阀节温器(3)的第二开关(14)、第三开关(15)和电子分流阀(18)的第六开关(20)分别处于关闭状态，电子球阀节温器(3)的第一开关(13)、第四开关(16)和电子分流阀(18)的第五开关(19)、第七开关(21)分别处于开启状态，调速水泵(1)以100％额定转速工作，调速水泵(1)的冷却液流经缸体布水道(2)后分四路，第一路经过空压泵(9)回到调速水泵(1)，第二路经过EGR冷却器(6)、电子水泵(7)以及电子球阀节温器(3)的已经节流的第一开关(13)的通道回到调速水泵(1)，第三路进入缸体水套(4)和缸盖水套(5)，第四路经过增压器(8)，第三路和第四路汇聚至电子球阀节温器(3)后再分为两路，第一路通过尿素泵(10)回到调速水泵(1)，第二路通过电子球阀节温器(3)的第四开关(16)进入液力缓速器(17)，经过散热器(12)回到调速水泵(1)。
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