CN115059536B - 一种v型发动机智能控制冷却系统及控制方法 - Google Patents

一种v型发动机智能控制冷却系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统；包括左列电动水泵、右列电动水泵、控制器、发动机左列水套、发动机右列水套、节温器、散热器和机油冷却器；本发明实现整机冷却液流量可随发动机两列的分别停缸或启动状态控制对应侧冷却液的0流量或持续流动，可提升暖机速度，同时双独立回路可灵活适配停缸技术，有效降低水泵无用的功率损耗，避免停缸列冷却液热量散失过多，进一步提升整机经济性；另外双电动水泵的使用有效降低了对单一大功率电动水泵功率的需求，可利用现有中小排量直列发动机电动水泵供应资源，大幅降低相关开发费用和零件成本，使大功率V型发动机对传统机械水泵的电动化替换成为可能。

Description

一种V型发动机智能控制冷却系统及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车冷却系统技术领域，尤其涉及一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统及控制方法。
背景技术
随着乘用车油耗法规日趋严苛，各传统整车厂商双积分压力越来越大，各家企业均逐步放弃大排量发动机的开发与使用，但少数大型乘用车仍需开发应用高功率V型发动机；为降低发动机油耗，停缸等技术应用的必要性逐渐提高。
现有V型汽油发动机机大都采用机械式水泵，该机械式水泵与直列汽油机相同，机械水泵通过皮带与曲轴相连，水泵转速的高低完全取决于发动机转速；该方案是目前V型发动机最主流技术路线，成本低廉但没有任何节油手段，无法依据需求进行调节，只要发动机不停止运转，机械式水泵就会一直转动，消耗发动机产生的动能，影响发动机经济性表现，同时无法适应发动机停缸技术；停缸(cylinder deactivation)又称闭缸，是指发动机在运转过程中，当汽车所需动力较低时，发动机的部分缸体可以暂停运转，从而降低整体的油耗；当发动机单侧停缸时，受机械式水泵无法分控两列的影响，停缸侧仍有大量的防冻液流过，既影响整机温升，又会造成水泵驱动功率无意义的浪费，进而影响发动机油耗表现。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，采用两个电动水泵并联双回路控制V型发动机两列，实现整机冷却液流量可随发动机两列的分别停缸或启动状态控制对应侧冷却液的0流量或持续流动，可提升暖机速度，同时双独立回路可灵活适配停缸技术，有效降低水泵无用的功率损耗，避免停缸列冷却液热量散失过多，进一步提升整机经济性；另外双电动水泵的使用有效降低了对单一大功率电动水泵功率的需求，可利用现有中小排量直列发动机电动水泵供应资源，大幅降低相关开发费用和零件成本，使大功率V型发动机对传统机械水泵的电动化替换成为可能。
本发明的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，包括左列电动水泵、右列电动水泵、控制器、发动机左列水套、发动机右列水套、节温器、散热器和机油冷却器；
所述左列电动水泵的出水口与发动机左列水套的进水口连通，所述右列电动水泵的出水口与发动机右列水套的进水口连通，采用两个中小排量直列发动机电动水泵并联双回路电动水泵冷却系统，实现整机冷却液流量可随发动机两列的分别停缸或启动状态控制对应侧冷却液的0流量或持续流动，可提升暖机速度；
所述发动机左列水套的出水口和所述发动机右列水套的出水口分别与节温器的进水口连通，当左右两列发动机水套内的冷却液升温到90°时，节温器开启，冷却液通过散热器大量散热；温度低于90°时，节温器关闭，左右两列发动机水套中的冷却液通过机油冷却器散热；
节温器的出水口与散热器的进水口连通；
散热器的出水口分别与左列电动水泵的进水口和右列电动水泵的进水口连通；
发动机左列水套的出水口和发动机右列水套的出水口分别与机油冷却器（8）的水路一端连通；
机油冷却器的水路另一端分别与左列电动水泵的进水口和右列电动水泵的进水口连通；
所述控制器分别与左列电动水泵、右列电动水泵电连接，控制器通过两个电动水泵并联双回路控制V型发动机两列水套循环，实现整机冷却液流量可随发动机两列的分别停缸或启动状态控制对应侧冷却液的0流量或持续流动，可提升暖机速度，同时双独立回路可灵活适配停缸技术，有效降低水泵无用的功率损耗，现有技术V型发动机使用单一机械水泵配合两个水路控制阀系统结构，该系统可以实现单列水流的控制，但机械水泵仍需维持原功率持续运转，造成了无用的水泵功率损耗；本发明控制器分别控制左右两列电动水泵根据左列或右列发动机的停缸情况对应的电动水泵及时停止运转，避免停缸列冷却液热量散失过多，在停缸列发动机再次启动时，对应列的电动水泵可直接进行常规运行状态，进一步提升整机经济性。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统还包括三通A，该三通A的第一端口与发动机左列水套的出水口连通，该三通A的第二端口与发动机右列水套的出水口连通，该三通A的第三端口分别与节温器的进水口和机油冷却器的水路一端连通。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统还包括三通B，该三通B的第一端口与左列电动水泵的进水口连通，该三通B的第二端口与右列电动水泵的进水口连通，该三通B的第三端口分别与散热器的出水口和机油冷却器的水路另一端连通。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统还包括三通C，该三通C的第一端口与机油冷却器的水路另一端连通，该三通C的第二端口与散热器的出水口连通，该三通C的第三端口与三通B的第三端口连通。
所述控制器为ECU，ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，又称"行车电脑"、"车载电脑"等；它和普通的电脑一样,由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成；所述左列电动水泵和右列电动水泵均为中小排量直列发动机电动水泵，有效降低了对单一电动水泵大功率的需求，大幅降低相关开发费用和零件成本。
本申请还提供了一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，步骤如下：
S1、冷启动阶段：左、右两个电动水泵均不工作（0流量），待发动机左、右两列水套水温升至温度T1时，左、右两个电动水泵同步或分别进入间歇工作状态，左、右两个电动水泵间歇工作状态均为：停转-运转-停转，反复进行间歇工作状态直至发动机左、右两列水套水温达到温度T2，随后进入常规工作阶段；
S2、常规工作阶段：为降低对ECU的算力需求，两个电动水泵被同步控制持续运转，或者，两个电动水泵分别被控制持续运转；
S3、停缸控制阶段：当发动机左列或右列进入停缸状态时，为避免残余热量对发动机本体造成损害，停缸列对应的电动水泵先行进入低速运转状态，待运转一段时间T3后，对应列电动水泵停转，此时，停缸列发动机带有80°左右的余热，该余热不会对发动机本体造成损害；当停缸列发动机恢复运转时，由于该停缸列发动机带有80°左右的余热，对应列的电动水泵可立即启动并直接进入常规工作阶段。
步骤一所述温度T1为30°-60°；步骤一所述温度T2为75°-90°。
步骤一所述间歇工作状态的停转时间为30秒-60秒，间歇工作状态的运转时间为10秒-30秒。
步骤三所述低速运转状态为500转/分钟-2000转/分钟。
步骤三所述时间T3为30秒-180秒。
有益效果
本发明采用两个电动水泵并联双回路电动水泵冷却系统，实现整机冷却液流量可随发动机两列的分别停缸或启动状态控制对应侧冷却液的0流量或持续流动，可提升暖机速度，同时双独立回路可灵活适配停缸技术，有效降低水泵无用的功率损耗，进一步提升整机经济性；另外双电动水泵的使用有效降低了对单一大功率电动水泵功率的需求，可利用现有中小排量直列发动机电动水泵供应资源，大幅降低相关开发费用和零件成本，使大功率V型发动机对传统机械水泵的电动化替换成为可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1是本发明系统原理图。
图2是本发明控制方法的流程图。
图中：
1、左列电动水泵；
2、右列电动水泵；
3、控制器；
4、发动机左列水套；
5、发动机右列水套；
6、节温器；
7、散热器；
8、机油冷却器；
91、三通A；
911、三通A的第一端口；
912、三通A的第二端口；
913、三通A的第三端口；
92、三通B；
921、三通B的第一端口；
922、三通B的第二端口；
923、三通B的第三端口；
93、三通C；
931、三通C的第一端口；
932、三通C的第二端口；
933、三通C的第三端口。
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，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
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中的具体含义。
实施例1
参见图1所示，一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，包括左列电动水泵1、右列电动水泵2、控制器3、发动机左列水套4、发动机右列水套5、节温器6、散热器7和机油冷却器8；
所述左列电动水泵1的出水口与发动机左列水套4的进水口连通，所述右列电动水泵2的出水口与发动机右列水套5的进水口连通；
所述发动机左列水套4的出水口和所述发动机右列水套5的出水口分别与节温器6的进水口连通；
节温器6的出水口与散热器7的进水口连通；
散热器7的出水口分别与左列电动水泵1的进水口和右列电动水泵2的进水口连通；
发动机左列水套4的出水口和发动机右列水套5的出水口分别与机油冷却器8的水路一端连通；
机油冷却器8的水路另一端分别与左列电动水泵1的进水口和右列电动水泵2的进水口连通；
所述控制器3分别与左列电动水泵1、右列电动水泵2电连接。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，还包括三通A91，该三通A91的第一端口911与发动机左列水套4的出水口连通，该三通A91的第二端口912与发动机右列水套5的出水口连通，该三通A91的第三端口913分别与节温器6的进水口和机油冷却器8的水路一端连通。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，还包括三通B92，该三通B92的第一端口921与左列电动水泵1的进水口连通，该三通B92的第二端口922与右列电动水泵2的进水口连通，该三通B92的第三端口923分别与散热器7的出水口和机油冷却器8的水路另一端连通。
所述适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，还包括三通C93，该三通C93的第一端口931与机油冷却器8的水路另一端连通，该三通C93的第二端口932与散热器7的出水口连通，该三通C93的第三端口933与三通B92的第三端口923连通。
所述控制器3为ECU；所述左列电动水泵1和右列电动水泵2均为中小排量直列发动机电动水泵。
实施例2
本申请还提供了一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，步骤如下：
S1、冷启动阶段：左、右两个电动水泵均不工作，待发动机左、右两列水套水温升至温度T1时，左、右两个电动水泵同步进入间歇工作状态，左、右两个电动水泵间歇工作状态均为：停转-运转-停转，反复进行间歇工作状态直至发动机左、右两列水套水温达到温度T2，随后进入常规工作阶段；
S2、常规工作阶段：为降低对ECU的算力需求，两个电动水泵被同步控制持续运转；
S3、停缸控制阶段：当发动机左列或右列进入停缸状态时，停缸列对应的电动水泵先行进入低速运转状态，待运转一段时间T3后，对应列电动水泵停转；当停缸列发动机恢复运转时，对应列的电动水泵可立即启动并直接进入常规工作阶段。
步骤一所述温度T1为50°；步骤一所述温度T2为80°。
步骤一所述间歇工作状态的停转时间为45秒，间歇工作状态的运转时间为20秒。
步骤三所述低速运转状态为1000转/分钟。
步骤三所述时间T3为100秒。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，本发明还可以有风扇、水温传感器等现有技术的零部件，其不属于本发明创新保护内容，所以不在系统中注明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统；其特征在于：包括左列电动水泵（1）、右列电动水泵（2）、控制器（3）、发动机左列水套（4）、发动机右列水套（5）、节温器（6）、散热器（7）和机油冷却器（8）；
所述左列电动水泵（1）的出水口与发动机左列水套（4）的进水口连通，所述右列电动水泵（2）的出水口与发动机右列水套（5）的进水口连通；
所述发动机左列水套（4）的出水口和所述发动机右列水套（5）的出水口分别与节温器（6）的进水口连通；
节温器（6）的出水口与散热器（7）的进水口连通；
散热器（7）的出水口分别与左列电动水泵（1）的进水口和右列电动水泵（2）的进水口连通；
发动机左列水套（4）的出水口和发动机右列水套（5）的出水口分别与机油冷却器（8）的水路一端连通；
机油冷却器（8）的水路另一端与左列电动水泵（1）的进水口和右列电动水泵（2）的进水口连通；
所述控制器（3）分别与左列电动水泵（1）、右列电动水泵（2）电连接；
还包括三通A（91），该三通A（91）的第一端口（911）与发动机左列水套（4）的出水口连通，该三通A（91）的第二端口（912）与发动机右列水套（5）的出水口连通，该三通A（91）的第三端口（913）分别与节温器（6）的进水口和机油冷却器（8）的水路一端连通；
还包括三通B（92），该三通B（92）的第一端口（921）与左列电动水泵（1）的进水口连通，该三通B（92）的第二端口（922）与右列电动水泵（2）的进水口连通，该三通B（92）的第三端口（923）分别与散热器（7）的出水口和机油冷却器（8）的水路另一端连通；
还包括三通C（93），该三通C（93）的第一端口（931）与机油冷却器（8）的水路另一端连通，该三通C（93）的第二端口（932）与散热器（7）的出水口连通，该三通C（93）的第三端口（933）与三通B（92）的第三端口（923）连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统，其特征在于：所述控制器（3）为ECU；所述左列电动水泵（1）和右列电动水泵（2）均为中小排量直列发动机电动水泵。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤如下：
S1、冷启动阶段：左、右两个电动水泵均不工作，待发动机左、右两列水套水温升至温度T1时，左、右两个电动水泵同步或分别进入间歇工作状态，左、右两个电动水泵间歇工作状态均为：停转-运转-停转，反复进行间歇工作状态直至发动机左、右两列水套水温达到温度T2，随后进入常规工作阶段；
S2、常规工作阶段：两个电动水泵被同步控制持续运转，或者，两个电动水泵分别被控制持续运转；
S3、停缸控制阶段：当发动机左列或右列进入停缸状态时，停缸列对应的电动水泵先行进入低速运转状态，待运转一段时间T3后，对应列电动水泵停转；当停缸列发动机恢复运转时，对应列的电动水泵可立即启动并直接进入常规工作阶段。
4.根据权利要求3所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，其特征在于：S1所述温度T1为30°-60°；S1所述温度T2为75°-90°。
5.根据权利要求3所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，其特征在于：S1所述间歇工作状态的停转时间为30秒-60秒，间歇工作状态的运转时间为10秒-30秒。
6.根据权利要求3所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，其特征在于：S3所述低速运转状态为500转/分钟-2000转/分钟。
7.根据权利要求3所述的一种适用于具有停缸功能的V型发动机智能控制冷却系统的控制方法，其特征在于：S3所述时间T3为30秒-180秒。
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