CN115370460B - 一种主动控制的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，公开了一种主动控制的冷却系统及控制方法，主动格栅设置在中冷器上；主动格栅包括多个设置在安装框内的叶片和用于多个叶片开启角度的驱动机构；散热器包括三通阀门、进水主通道、出水主通道、过水通道和多个散热单元管，三通阀门的第一出水口与过水通道接，三通阀门的第二出水口与进水主通道连接，进水主通道通过散热单元管与出水主通道连接，过水通道与出水主通道连接，三通阀门的进水口通过第一冷却水管与发动机的出水端连接，散热出水口通过第二冷却水管与发动机的进水端连接；本发明能通过控制三通阀门实现冷却液大小循环切换和控制主动栅格开关实现发动机的保暖与散热，且采用三通阀门流量分配更精准。

Description

一种主动控制的冷却系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种主动控制的冷却系统。

背景技术

商用车冷却系统的控制原理是：发动机冷却液温度未升高时，节温器关闭，冷却液从小循环(图示通道①)流回发动机。当冷却液温度升高时，一般到85℃以上(不同发动机稍有差异)，节温器开始打开，冷却液逐渐从大循环(图示通道②)流经散热器散热后流回发动机。随着温度的不断升高，通道①流量下降，通道②流量上升，此消彼长，当冷却液温度达到95℃以上后，冷却液完全从通道②流出，通道①截止。当冷却液温度下降时，节温器逐渐关闭，通道②流量减少，通道①流量增加，最终只剩下通道①的流量。

冷却系统的主要作用是给发动机散热，但近几年来，随着排放升级(国六)、油耗要求不断严重及热管理的概念的提出和应用，冷却系统还需承担着热管理重要作用，包括发动机最佳运行工况需要热(在85℃～95℃左右)，驾驶室取暖需要热以及后处理器排放需要热。

当外界环境温度低时，比如冬天，发动机热机时间长，有试验表示，从10℃升温到80℃需要20分钟以上。如果是北方的冬天，气温更低，热机时间更长，为此，在北方冬天时，常常看到卡车前脸格栅上披上了一层帆布或者贴上一层纸皮，捂住进气，实现更快的暖机和保温。发动机在低温运行时，主要会出现排放不达标，油耗高以及空调暖风功能无法使用等问题。

现状态的中冷冷却系统更多是侧重于散热功能，对于发动机热机和保温能力偏弱，更没有办法实现主动控制热机和保温功能。现技术方案主要是依靠节温器控制水温，实现发动机热机，而节温器控制水温主要存在以下缺点：

1、节温器为机械结构，里面是石蜡，利用石蜡的温度特性实现节温器的开关，缺少电控功能，对温度变化响应慢，温度误差大，达±2～3℃；

2、节温器只能保证低温时冷却液从小循环流回发动机，不经散热器，以减少冷却液热量流失。但无法改变商用车发动机舱空旷，汽车行驶时气流从前往后流动，将热量带走的情况。为此，无法主动实现发动机快速升温以及保温的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动控制的冷却系统及控制方法，通过控制三通阀门实现冷却液大小循环切换和控制主动栅格开关实现发动机的保暖与散热，且采用三通阀门流量分配更精准。

为实现上述目的，本发明一个方面提供了一种主动控制的冷却系统，包括中冷器、主动格栅、散热器、风扇和控制器，所述主动格栅设置在所述中冷器上且朝向车辆前进方向的一侧设置；所述主动格栅包括连接在所述中冷器上的安装框、多个设置在所述安装框内的叶片和用于多个所述叶片开启角度的驱动机构；所述风扇设置在所述散热器与发动机之间；

所述散热器包括三通阀门、进水主通道、出水主通道、过水通道和多个散热单元管，所述三通阀门的第一出水口与所述过水通道的进水端连接，所述三通阀门的第二出水口与所述进水主通道的进水端连接，所述进水主通道通过多个所述散热单元管与所述出水主通道连接，所述过水通道的出水端与所述出水主通道的出水端连接并形成散热出水口，所述三通阀门的进水口通过第一冷却水管与发动机的出水端连接，所述散热出水口通过第二冷却水管与发动机的进水端连接；

所述控制器分别与所述中冷器、主动格栅和散热器电连接。

作为本发明优选的方案，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述第二冷却水管之间连接有补水管，所述膨胀水箱与所述第一冷却水管之间连接有除气管。

作为本发明优选的方案，所述散热单元管上均布有多个外翅片。

作为本发明优选的方案，还包括缓速器，所述缓速器的进水端与发动机的出水端连接，所述缓速器的出水端通过所述第一冷却水管与所述三通阀门的进水口连接。

作为本发明优选的方案，所述安装框的左右两侧分别设有挡板，所述安装框通过所述挡板安装在所述中冷器上。

作为本发明优选的方案，所述安装框的左右两侧分别设有挡板，所述安装框通过所述挡板安装在车架上，所述挡板包括前后连接的硬质板和柔性板，所述柔性板靠近所述中冷器的一侧。

此外，本发明另一个方面提供了一种冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，当主动格栅失去位置或者主动格栅重新上电后，主动格栅上的叶片完全打开；

步骤二，获得电锁的钥匙位置信号，当钥匙处于关闭状态时，则当前为驻车状态，关闭主动格栅使叶片闭合，完全开启三通阀门的第一出水口，关闭三通阀门的第二出水口；当钥匙处于开启状态时，进行步骤三；

步骤三，获取发动机冷却液温度，当发动机冷却液温度小于或等于83℃时，关闭主动格栅使叶片闭合，完全开启三通阀门的第一出水口，关闭三通阀门的第二出水口；当发动机冷却液温度大于或等于86℃且小于或者等于90℃时，进行步骤六；当发动机冷却液温度大于或等于93℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为50％，使三通阀门的第一出水口的开度为50％且三通阀门的第二出水口的开度为50％；当发动机冷却液温度大于或等于98℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100％，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤四，获取风扇状态，当风扇处于开启状态时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100％，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤五，获取空调状态信息，当空调管路压力大于或等于0.3Mpa时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100％，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤六，获取车速，当车速小于或等于40km/h，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100％，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；当车速大于或等于50km/h，关闭主动格栅，使三通阀门的第一出水口的开度为50％且三通阀门的第二出水口的开度为50％；

步骤七，获取发动机进气温度，当发动机进气温度小于或等于48℃时，进入所述步骤三；当发动机进气温度大于或等于53℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为50％，使三通阀门的第一出水口的开度为50％且三通阀门的第二出水口的开度为50％；

其中，所述步骤四、所述步骤五不分先后。

作为本发明优选的方案，还包括缓冲器判断步骤，当缓速器打开时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100％，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；所述步骤四、所述步骤五与所述缓冲器判断步骤不分先后。

本发明实施例一种主动控制的冷却系统及控制方法与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过主动格栅与散热器的配合，能够实现主动控制发动机冷却液温度，在发动机热机过程或者天气冷的时候，通过关闭主动格栅使得气流阻挡在中冷器和散热器之前，冷的气流就没法穿过中冷器和散热器，没法通过对流热传递带走热量，以达到发动机热量得到快速凝聚和温度保持的效果；通过三通阀门调整流量分配，实现冷却液大小循环控制(大循环时，冷却液经过散热单元管；小循环时，冷却液不经过散热单元管，直接从过水通道回到发动机)；本发明通过控制三通阀门实现冷却液大小循环切换和控制主动栅格开关实现发动机的保暖与散热；这样在天气冷，实现发动机快速热机以及保暖，快速暖机后能够有效降低油耗和减少有害物质排放，发动机保温能让发动机冷却液温度长期运行最佳工况，有利于提高发动机寿命；而在天气热或爬坡工况时，使发动机有效散热；此外，取消发动机上的节温器，提升发动机的通用性，降低发动机成本，采用三通阀门能通过电控实现流量分配，较当前机械式节温器响应时间更快，流量分配更精准，更可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是现有的冷却系统的示意图；

图2是本发明提供的主动控制的冷却系统的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的主动控制的冷却系统的连接结构图；

图4是本发明另一个实施例提供的主动控制的冷却系统的连接结构图；

图5是本发明提供的主动格栅的爆炸图；

图6是本发明提供的散热器的结构示意图；

图中，1为中冷器；11为第一中冷管；12为第二中冷管；2为主动格栅；21为安装框；22为叶片；23为连杆机构；24为驱动电机；25为挡板；26为车架前横梁；3为散热器；31为三通阀门；32为进水主通道；33为出水主通道；34为过水通道；35为散热单元管；361为第一冷却水管；362为第二冷却水管；37为水泵；4为风扇；5为膨胀水箱；51为补水管；52为除气管；6为发动机；31＇为节温器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图2至图6所示，本发明实施例优选实施例的一种主动控制的冷却系统，包括中冷器1、主动格栅2、散热器3、风扇4和控制器，所述主动格栅2设置在所述中冷器1上且朝向车辆前进方向的一侧设置；所述主动格栅2包括连接在所述中冷器1上的安装框21、多个设置在所述安装框21内的叶片22和用于多个所述叶片22开启角度的驱动机构；所述风扇4设置在所述散热器3与发动机6之间；所述驱动机构包括驱动电机24，多个叶片22包括主动叶片22与从动叶片22，主动叶片22与从动叶片22均与连杆机构23连接，所述驱动电机24的输出端与主动叶片22连接并带动主动叶片22转动，主动叶片22带动连杆机构23转动，连杆机构23带动其它从动叶片22转动，最终实现主动格栅2的打开和闭合，进而能够实现叶片22从0°到90°不同角度的开启；

所述散热器3包括三通阀门31、进水主通道32、出水主通道33、过水通道34和多个散热单元管35，所述三通阀门31的第一出水口与所述过水通道34的进水端连接，所述三通阀门31的第二出水口与所述进水主通道32的进水端连接，所述进水主通道32通过多个所述散热单元管35与所述出水主通道33连接，所述过水通道34的出水端与所述出水主通道33的出水端连接并形成散热出水口，所述三通阀门31的进水口通过第一冷却水管361与发动机6的出水端连接，所述散热出水口通过第二冷却水管362与发动机6的进水端连接；具体的，所述主动控制的冷却系统还包括膨胀水箱5，所述膨胀水箱5与所述第二冷却水管362之间连接有补水管51，所述膨胀水箱5与所述第一冷却水管361之间连接有除气管52，通过水泵37实现第一冷却水管361、散热器3、第二冷却水管362与发动机6之间的冷却液的循环，所述中冷器1通过第一中冷管11与发动机6的进气口连接，所述中冷器1通过第二中冷管12与发动机6的出气口连接；所述控制器分别与所述中冷器1、主动格栅2和散热器3电连接。

示例性的，所述散热单元管35上均布有多个外翅片，这样有效与空气接触，提高散热效果与效率；当大循环时，冷却液经过三通阀门31的第二出水口进入进水主通道32，然后冷却液通过多个散热单元管35进入出水主通道33；当小循环时，冷却液直接从过水通道34回到发动机6，不经过散热单元管35，一来避免了在热机阶段热量散失掉，二来减少流体阻力，从而减少水泵37功耗。

示例性的，所述主动控制的冷却系统还包括缓速器，所述缓速器的进水端与发动机6的出水端连接，所述缓速器的出水端通过所述第一冷却水管361与所述三通阀门31的进水口连接，通过三通阀门31能够适配缓速器时，发动机6部分需求再进行变更，整体通用性更好。而现有的冷却系统，节温器布置在发动机6上，许多节温器座甚至与发动机6缸体连接，变更和调整的成本高，工作量大。比如整车匹配缓速器后，发动机6出水口需先流到缓速器，缓速器后再流入节温器，这就要求发动机6重新调整节温器，近年来，随着液力缓速器配置的增长，发动机6节温器变更也比较频繁，部分发动机6的节温器座布置在发动机6缸体上，变更就涉及更改发动机6缸体，成本高，周期长。

在本实施例中，如图3所示，所述安装框21的左右两侧分别设有挡板25，所述安装框21通过所述挡板25安装在所述中冷器1上，挡板25的主要作用为：第一、起导风作用，主动格栅2打开时(即叶片22打开)，保证气流从前往后流，避免往两侧窜，提高冷却效率；主动格栅2闭合时，能够防止冷空气从两侧流入，以免影响升温和保温效果。第二、挡板25可以充作支架作用，将该主动格栅2与中冷器1连接一起，起到固定该主动格栅2的作用。

在另一实施例中，如图4所示，主动格栅2固定在车架前横梁26上，所述安装框21的左右两侧分别设有挡板25，所述安装框21通过所述挡板25安装在车架上，所述挡板25包括前后连接的硬质板和柔性板，所述柔性板靠近所述中冷器1的一侧，这样保证柔性板能够变形，能够有效防止主动格栅2落装过程将挡板25碰坏。

此外，本发明实施例还提供了一种主动控制的冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，当主动格栅2失去位置或者主动格栅2重新上电后，主动格栅2上的叶片22完全打开；

步骤二，获得电锁的钥匙位置信号，当钥匙处于关闭状态时，则当前为驻车状态，关闭主动格栅2使叶片22闭合，完全开启三通阀门31的第一出水口，关闭三通阀门31的第二出水口；当钥匙处于开启状态时，进行步骤三；

步骤三，获取发动机6冷却液温度，当发动机6冷却液温度小于或等于83℃时，关闭主动格栅2使叶片22闭合，完全开启三通阀门31的第一出水口，关闭三通阀门31的第二出水口，这样能够防止热量散失，以满足热机保温需求；当发动机6冷却液温度大于或等于86℃且小于或者等于90℃时，进行步骤六，以满足热机保温需求；当发动机6冷却液温度大于或等于93℃时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为50％，使三通阀门31的第一出水口的开度为50％且三通阀门31的第二出水口的开度为50％，以满足散热需求，防止过热；当发动机6冷却液温度大于或等于98℃时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为100％，关闭三通阀门31的第一出水口，且完全开启三通阀门31的第二出水口，以满足散热需求，防止过热；

步骤四，获取风扇4状态，当风扇4处于开启状态时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为100％，关闭三通阀门31的第一出水口，且完全开启三通阀门31的第二出水口，为了进一步散热；

步骤五，获取空调状态信息，当空调管路压力大于或等于0.3Mpa时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为100％，关闭三通阀门31的第一出水口，且完全开启三通阀门31的第二出水口，为了进一步散热；

步骤六，获取车速，当车速小于或等于40km/h，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为100％，关闭三通阀门31的第一出水口，且完全开启三通阀门31的第二出水口；当车速大于或等于50km/h，关闭主动格栅2，使三通阀门31的第一出水口的开度为50％且三通阀门31的第二出水口的开度为50％，高车速时，叶片22闭合有利于降低风阻；

步骤七，获取发动机6进气温度，当发动机6进气温度小于或等于48℃时，进入所述步骤三；当发动机6进气温度大于或等于53℃时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为50％，使三通阀门31的第一出水口的开度为50％且三通阀门31的第二出水口的开度为50％，作为辅助判断，提高冷却液的温度控制的准确性；

其中，所述步骤四、所述步骤五不分先后；

通过整车CAN总线通讯网络获取发动机6冷却液温度、风扇4状态、发动机6进气温度、车速和空调状态信息，通过电锁获取钥匙位置信号。

具体的，所述冷却系统的控制方法还包括缓冲器判断步骤，当缓速器打开时，开启主动格栅2并使叶片22开启幅度为100％，关闭三通阀门31的第一出水口，且完全开启三通阀门31的第二出水口，为了进一步散热；所述步骤四、所述步骤五与所述缓冲器判断步骤不分先后。

综上，本发明通过主动格栅2与散热器3的配合，能够实现主动控制发动机6冷却液温度，在发动机6热机过程或者天气冷的时候，通过关闭主动格栅2使得气流阻挡在中冷器1和散热器3之前，冷的气流就没法穿过中冷器1和散热器3，没法通过对流热传递带走热量，以达到发动机6热量得到快速凝聚和温度保持的效果，这样在天气冷，实现发动机6快速热机以及保暖，快速暖机后能够有效降低油耗和减少有害物质排放，发动机6保温能让发动机6冷却液温度长期运行最佳工况，有利于提高发动机6寿命，并且也使得用户在天冷时用上暖风，增加驾乘舒适性；而在天气热或爬坡工况时，使发动机6有效散热；同时，主动格栅2关闭时，还可以防止碎石、蚊虫和泥水等杂物进入中冷器1和散热器3，起到保护作用，有利于延长零件使用寿命，确保零件性能；通过三通阀门31调整流量分配，实现冷却液大小循环控制(大循环时，冷却液经过散热单元管35；小循环时，冷却液不经过散热单元管35，直接从过水通道34回到发动机6)，本发明通过控制三通阀门31实现冷却液大小循环切换和控制主动栅格开关实现发动机6的保暖与散热，通过电控实现流量分配，较当前机械式节温器响应时间更快，流量分配更精准，更可靠，更符合汽车电控化发展趋势，此外，三通阀门31集成在散热器3总成上，符合汽车模块化设计；取消发动机6上的节温器，提升发动机6的通用性，降低发动机6成本，采用三通阀门31能通过电控实现流量分配，较当前机械式节温器响应时间更快，流量分配更精准，更可靠。

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“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，或一体地连接；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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种主动控制的冷却系统，其特征在于，所述主动控制的冷却系统包括中冷器、主动格栅、散热器、风扇和控制器，所述主动格栅设置在所述中冷器上且朝向车辆前进方向的一侧设置；所述主动格栅包括连接在所述中冷器上的安装框、多个设置在所述安装框内的叶片和用于多个所述叶片开启角度的驱动机构；所述风扇设置在所述散热器与发动机之间；

所述散热器包括三通阀门、进水主通道、出水主通道、过水通道和多个散热单元管，所述三通阀门的第一出水口与所述过水通道的进水端连接，所述三通阀门的第二出水口与所述进水主通道的进水端连接，所述进水主通道通过多个所述散热单元管与所述出水主通道连接，所述过水通道的出水端与所述出水主通道的出水端连接并形成散热出水口，所述三通阀门的进水口通过第一冷却水管与发动机的出水端连接，所述散热出水口通过第二冷却水管与发动机的进水端连接；

所述控制器分别与所述中冷器、主动格栅和散热器电连接；

所述主动控制的冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，当主动格栅失去位置或者主动格栅重新上电后，主动格栅上的叶片完全打开；

步骤二，获得电锁的钥匙位置信号，当钥匙处于关闭状态时，则当前为驻车状态，关闭主动格栅使叶片闭合，完全开启三通阀门的第一出水口，关闭三通阀门的第二出水口；当钥匙处于开启状态时，进行步骤三；

步骤三，获取发动机冷却液温度，当发动机冷却液温度小于或等于83℃时，关闭主动格栅使叶片闭合，完全开启三通阀门的第一出水口，关闭三通阀门的第二出水口；当发动机冷却液温度大于或等于86℃且小于或者等于90℃时，进行步骤六；当发动机冷却液温度大于或等于93℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为50%，使三通阀门的第一出水口的开度为50%且三通阀门的第二出水口的开度为50%；当发动机冷却液温度大于或等于98℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100%，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤四，获取风扇状态，当风扇处于开启状态时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100%，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤五，获取空调状态信息，当空调管路压力大于或等于0.3Mpa时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100%，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

步骤六，获取车速，当车速小于或等于40km/h，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100%，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；当车速大于或等于50km/h，关闭主动格栅，使三通阀门的第一出水口的开度为50%且三通阀门的第二出水口的开度为50%；

步骤七，获取发动机进气温度，当发动机进气温度小于或等于48℃时，进入所述步骤三；当发动机进气温度大于或等于53℃时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为50%，使三通阀门的第一出水口的开度为50%且三通阀门的第二出水口的开度为50%；

其中，所述步骤四、所述步骤五不分先后。

2.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述第二冷却水管之间连接有补水管，所述膨胀水箱与所述第一冷却水管之间连接有除气管。

3.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，所述散热单元管上均布有多个外翅片。

4.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，还包括缓速器，所述缓速器的进水端与发动机的出水端连接，所述缓速器的出水端通过所述第一冷却水管与所述三通阀门的进水口连接。

5.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，所述安装框的左右两侧分别设有挡板，所述安装框通过所述挡板安装在所述中冷器上。

6.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，所述安装框的左右两侧分别设有挡板，所述安装框通过所述挡板安装在车架上，所述挡板包括前后连接的硬质板和柔性板，所述柔性板靠近所述中冷器的一侧。

7.如权利要求1所述的主动控制的冷却系统，其特征在于，所述主动控制的冷却系统的控制方法还包括缓冲器判断步骤，当缓速器打开时，开启主动格栅并使叶片开启幅度为100%，关闭三通阀门的第一出水口，且完全开启三通阀门的第二出水口；

所述步骤四、所述步骤五与所述缓冲器判断步骤不分先后。

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