CN107013296B - 发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机，包括：缸盖，缸盖上设有缸盖水套；缸体，缸体上设有缸体水套，缸体水套的至少一部分与缸盖水套连通；散热器和机油冷却器，散热器的出水端与缸体水套的进水端相连，机油冷却器的进水端与所述缸体水套的进水端相连；控制阀，控制阀具有第一进口和第一至第三出口。本发明的发动机可以根据不同的工况来调节发动机和机油的温度，使得发动机和机油处于合适的工作温度，进而至少在一定程度上提高了发动机的性能，降低了发动机的能耗。

Description

发动机

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种发动机。

背景技术

当前发动机的发展趋势为小型化，以实现车辆的低油耗、低排放。发动机匹配增压器、直喷等小型化技术后，随之而来的是较高的热负荷、机械负荷。此外实际运行中，发动机工况复杂，也加重了发动机材料的热疲劳。所以完善热管理***，按工况需要调节循环水量是非常有必要的。

当前常规发动机冷却***主要是通过设置节温器控制发动机大、小循环是否参与，此种方法循环水量调节精度较差，不能实现按需调节。近来热管理技术也不断推出，比如分流冷却、双层水套、静止死水技术等，但这些技术仅限于发动机的特定工况，也就是改善某一工况发动机的冷却循环。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机，该发动机可以根据不同的工况来调节发动机和机油的温度，使得发动机和机油处于合适的工作温度，进而至少在一定程度上提高了发动机的性能，降低了发动机的能耗。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机，包括：缸盖，所述缸盖上设有缸盖水套；缸体，所述缸体上设有缸体水套，所述缸体水套的至少一部分与所述缸盖水套连通；散热器和机油冷却器，所述散热器的出水端与所述缸体水套的进水端相连，所述机油冷却器的进水端与所述缸体水套的进水端相连；控制阀，所述控制阀具有第一进口和第一至第三出口，所述第一进口与所述缸盖水套的出水端和所述机油冷却器的出水端相连，所述第一出口与所述机油冷却器的进水端相连，所述第二出口与所述缸体水套的进水端相连，所述第三出口与所述散热器的进水端相连，所述第一进口设置成可选择性地与第一至第三出口中的至少一个连通。

进一步地，所述控制阀还包括：第二进口；所述缸体水套包括：缸体水套本体和缸体布水道，所述缸体布水道与所述缸盖水套相连，所述缸体水套本体的进水端和所述缸体布水道的进水端与所述散热器的出水端相连，所述缸体布水道的出水端与所述第一进口相连，所述缸体水套本体的出水端与所述第二进口相连，所述第二进口设置成可选择性地与第一至第三出口中的至少一个连通。

进一步地，所述控制阀包括外壳和阀芯，所述阀芯具有彼此连通的第一连通部和第二连通部，所述阀芯沿所述阀芯的轴向可移动地设置在所述外壳内。

进一步地，所述阀芯具有第一轴向位置，在所述阀芯处于所述第一轴向位置时，所述第一进口与所述第一出口连通。

进一步地，所述阀芯具有第二轴向位置，在所述阀芯处于所述第二轴向位置时，所述第一进口与所述第二出口连通。

进一步地，所述阀芯具有第三轴向位置，在所述阀芯处于所述第三轴向位置时，所述第一进口和所述第二进口分别与所述第二出口连通。

进一步地，所述阀芯具有第四轴向位置，在所述阀芯处于所述第四轴向位置时，所述第一进口和所述第二进口均连通与所述第二出口和所述第三出口连通。

进一步地，所述阀芯具有第五轴向位置，在所述阀芯处于所述第五轴向位置时，所述第一进口和所述第二进口分别与所述第三出口连通。

进一步地，所述第一连通部的靠近第二进口的一端构造为尖角结构。

进一步地，所述机油冷却器包括：并列设置的变速器机油冷却器和发动机机油冷却器。

相对于现有技术，本发明所述的具有以下优势：

本发明的发动机可以根据不同的工况来调节发动机和机油的温度，使得发动机和机油处于合适的工作温度，进而至少在一定程度上提高了发动机的性能，降低了发动机的能耗。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的发动机的一个实施例的示意图；

图2为本发明实施例所述控制阀的阀芯处于第一轴向位置时的示意图；

图3为本发明实施例所述阀芯的示意图；

图4是本发明实施例所述控制阀的阀芯处于第二轴向位置时的示意图；

图5是本发明实施例所述控制阀的阀芯处于第三轴向位置时的示意图；

图6是本发明实施例所述控制阀的阀芯处于第四轴向位置时的示意图；

图7是本发明实施例所述控制阀的阀芯处于第五轴向位置时的示意图；

图8是本发明实施例所述发动机的另一个实施例的示意图。

附图标记说明：

100-发动机，

110-缸盖，111-缸盖水套，

120-缸体，121-缸体水套本体，122-缸体布水道，

130-散热器，

140-机油冷却器，变速箱机油冷却器141，发动机机油冷却器142，

150-暖风装置，

160-控制阀，161-第一进口，162-第一出口，163-第二出口，164-第三出口，165-第二进口，166-外壳，167-阀芯，167a-第一连通部，167b-第二连通部，

170-第一水泵，180-第二水泵，

190a-第一单向阀，190b-第二单向阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

当前发动机的发展趋势为小型化，以实现车辆的低油耗、低排放。发动机机匹配增压器、直喷等小型化技术后，随之而来的是较高的热负荷、机械负荷。此外实际运行中，发动机工况复杂，也加重了发动机材料的热疲劳。所以完善热管理***，按工况需要调节循环水量是非常有必要的。

当前常规发动机冷却***主要是通过设置节温器控制发动机大、小循环是否参与，此种方法循环水量调节精度较差，不能实现按需调节。近来热管理技术也不断推出，比如分流冷却、双层水套、静止死水技术等，但这些技术仅限于发动机的特定工况，也就是改善某一工况发动机的冷却循环。

现有技术的具体缺点如下：

1)发动机循环水量不能实现线性调节，即温度控制有误差；

2)发动机工况复杂，不同工况下，其不同冷却部件所需的循环水量是完全不一样的，常规发动机热管理只是确保了发动机最高性能下的正常运转，其余工况无细化控制；

3)为实现发动机快速暖机，理论上会增加一套控制结构，进而导致成本增加。但该种技术效果有限，只能改善发动机某一特定工况；

4)冷启动性差，排放高；

5)暖机时间长，油耗高；

6)暖风供给缓慢，乘客驾驶舒适性差；

7)理论上低负荷高温度，高负荷低温度是发动机最佳温控，常规发动机不能实现。

为此，本发明提出一种发动机100，该发动机100可以至少在一定程度上改善现有技术中的发动机存在上述问题。

下面将参考附图1至图8并结合实施例来详细说明本发明的发动机100。

根据本发明实施例的发动机100可以包括缸盖110、缸体120、散热器130、机油冷却器140、暖风装置150和控制阀160。

其中，如图1所示，缸盖110上设有缸盖水套111，缸体120上设有缸体水套，缸体水套的至少一部分与缸盖水套111连通。也就是说，流经缸体水套的至少一部分冷却液可以流入到缸盖水套111。

缸盖水套111可以对缸盖110进行降温，缸体水套可以对缸体120进行降温，缸盖水套111和缸体水套可以避免发动机100过热而使发动机100出现各种不良现象，使发动机100和机油处于合适的工作温度。

散热器130的出水端和暖风装置150的出水端分别与缸体水套的进水端相连，机油冷却器140的进水端与暖风装置150的出水端相连，即机油冷却器140的进水端也与缸体水套的进水端相连。从散热器130出来的低温冷却液可以进入到缸体水套中，从散热器130出来的低温冷却液也可以进入到机油冷却器中以对机油进行降温。

控制阀160具有第一进口161、第一出口162、第二出口163和第三出口164，其中，第一进口161与缸盖水套111的出水端和机油冷却器140的出水端相连，第一出口162与机油冷却器140的进水端相连，第二出口163与暖风装置150的进水端相连，第三出口164与散热器130的进水端相连，第一进口161设置成可选择性地与第一出口162、第二出口163和第三出口164中的至少一个连通。

也就是说，从缸盖水套111中流出的温度较高的冷却液可以通过第一进口161进入到控制阀160中，并在控制阀160的控制可选择地进入到暖风装置150、机油冷却器140和散热器130中的至少一个。

在发动机100处于不同的工况下，可以控制***使从缸盖水套111中流出的冷却液进入到机油冷却器140、缸体水套和散热器130中的量，从而调节发动机100和机油的温度，使得发动机100和机油保持在合适的工作环境，并可以根据发动机100所处的工况(例如冷启动、暖机、部分负荷或全负荷)来调节冷却液的流向及流量。

需要说明的是，上文所述的“缸体水套的至少一部分”指的是：缸体水套既可以与现有技术中的缸体水套一样，全部与缸盖水套111相连，即冷却液依次流经缸体水套和缸盖水套111；又可以包括至少两部分，且其中一部分与缸盖水套111相连。

如图8所示，当缸体水套与现有技术中的缸盖水套一致、全部与缸盖水套111相连时，发动机100可以包括如下工况：

工况一：第一进口161和第一出口162连通

该工况下，由于第一进口161与第二出口163和第三出口164都不连通，缸体水套和缸盖水套111中的冷却液处于死水状态，不会发生流动和循环，进而缸体水套和缸盖水套111中的冷却液的温度可以快速升高。

工况二：第一进口161和第二出口163连通

该工况下，缸体水套、缸盖水套111以及控制阀160构成一个循环，此时缸体水套和缸盖水套111中的冷却液的温度仍处于上升状态，如有需要可以使冷却液经过机油冷却器140以对机油进行加热。

工况三：第一进口161与第二出口163和第三出口164连通

在该工况下，经过缸体水套和缸盖水套111的冷却液的一部分进入到散热器130中，另一部分直接返回到了缸体水套中，由此保证缸体120和缸盖110的温度不至于太高。

工况四：第一进口161和第三出口164连通

在该工况下，经过缸体水套和缸盖水套111的冷却液全部进入到散热器130中进行散热，从散热器130中流出的低温冷却液返回到缸体水套和缸盖水套111中以对缸体120和缸盖111进行降温。

根据本发明实施例的发动机100，通过设置控制阀160，可以有效地控制冷却液选择性地流入到散热器130、机油冷却器140和缸体水套中的一个或多个，进而并可以根据发动机100所处的工况来调节冷却液的流向及流量，保证发动机100和机油处于合适的工作温度。

在本发明的一些实施例中，如图1至图2、图4至图7所示，控制阀160还包括第二进口165，缸体水套包括缸体水套本体121和缸体布水道122，缸体水套本体121的进水端和缸体布水道122的进水端与散热器130的出水端相连，缸体布水道122的出水端与第一进口161相连，缸体水套本体121的出水端与第二进口165相连，第二进口165设置成可选择性地与第一出口162、第二出口163和第三出口164中的至少一个连通。

也就是说，缸体120中的冷却水路具有两条，一条为缸体布水道122，另一条为缸体水套本体121，缸体布水道122和缸体水套本体121并列设置，从散热器130中排出的低温冷却液可以同时进入到缸体布水道122和缸体水套中。

需要说明的是，对缸体120起主要降温作用的是缸体水套121，缸体布水道122的主要作用是将冷却液直接引入到缸盖水套111中。

由于第二进口165可选择性地与第一出口162、第二出口163和第三出口164中的至少一个相连，因此，缸体水套本体121中的高温冷却液可以直接通过第二进口165和第三出口164进入到散热器130中，使得冷却液的温度快速降低，避免发动机100和机油的温度过高。

具体地，如图2、图4至图7所示，控制阀160包括外壳166和阀芯167，阀芯167具有彼此连通的第一连通部167a和第二连通部167b，阀芯167沿阀芯167的轴向可移动地设置在外壳166内。通过控制阀芯167的移动，可以使得第一进口161可选择性地和第一出口162、第二出口163和第三出口164中的至少一个连通，第二进口165可选择性地和第一出口162、第二出口163和第三出口164中的至少一个连通。

首先需要说明的是，如图1所示，本发明的机油冷却器140包括并列设置的变速箱机油冷却器141和发动机机油冷却器142。第二出口163和机油冷却器140之间还可以设置有暖风装置150。

下面将结合具体实施例详细描述本发明的控制阀160的工作过程。

冷启动工况：

如图2所示，该工况下，发动机100和机油的温度较低，需要使发动机100快速升高到合适的温度，因此阀芯167处于第一轴向位置，在阀芯167处于第一轴向位置时，第一进口161与第一出口162连通，同时第一进口161不与第二出口163和第三出口164连通、第二进口165不与第一出口162、第二出口163和第三出口164中的任何一个连通。

由此，缸盖水套111和缸体水套中的水都处于不循环的状态，缸盖水套111和缸体水套中的冷却液的温度可以快速升高，便于发动机100的快速升温。

在本发明的一些实施例中，可以在第一出口162和机油冷却器140的进口之间设置第一水泵170，第一水泵170工作以使得控制阀160和机油冷却器140之间水形成第一循环，且由于机油冷却器140的出水端与第一进口161和缸盖水套111的出水端相连，因此第一循环中的冷却液可以吸收缸盖水套111中的冷却液中的热量，提升机油的温度，保证机油快速升温到合适的温度。

优选地，如图1所示，机油冷却器140和缸体水套的进水端之间设置有第一单向阀190a，保证第一循环中的冷却液不会进入到缸体水套中。可以理解的是，第一单向阀190a不设置在散热器130与缸体水套的进水端之间。

暖机工况：

暖机工况又包括第一暖机工况和第二暖机工况，在第一暖机工况下，阀芯167处于第二位置，在第二暖机工况下，阀芯167处于第三位置。

如图4所示，当阀芯167处于第二位置时，第一进口161和第二出口163连通，且第一进口161不与第一出口162和第三出口164连通、第二进口165不与第一出口162、第二出口163和第三出口164中的任一个连通。此时缸体120上的缸体水套本体121内的水仍然不会流动，确保了发动机100的温度能够快速升高。暖风装置150和缸盖水套111的进水端之间可以设置有第二水泵180，第二水泵180工作可以使得缸盖水套111、控制阀160、暖风装置150、缸体布水道122之间形成第二循环，但是散热器130中的冷却液不会进入第二循环中。

可以理解的是，第二水泵180可以同时设置在散热器130和缸体水套的进水端之间。

由于第二水泵180工作，可以使得控制阀160和机油冷却器140和暖风装置150之间形成第三循环，进而进一步提高了机油的温度。

如图5所示，当阀芯167处于第三位置时，第一进口161和第二出口163连通，第二进口165的一小部分与第二出口163连通，由此，缸体水套本体121中的冷却液中一小部分可以流入到第二循环中，提高了机油冷却器140中机油的温度，且至少在一定程度使得缸体水套本体121中的冷却液的温度不至于过高。

如图3所示，为了保证阀芯167处于第二位置时，第二进口165只有一小部分与第二出口163连通，可以将第一连通部167a的靠近第二出口163的一端设置为尖角结构。由此，可以有效地限制缸体水套本体121中的冷却液进入到控制阀160中的量。

部分负荷工况：

如图6所示，在该工况下，发动机100和机油的温度已经足够高，需要对发动机100和机油进行适当的降温。因此阀芯167具有第四轴向位置，在阀芯167处于第四轴向位置，第一进口161和第二进口165分别与第二出口163和第三出口164连通。

此时，散热器130中可以参与进入到冷却液循环***中，低温的冷却液可以对发动机100和机油进行降温。流经缸体水套中的冷却液(流经缸体水套本体121的冷却液和流经缸体布水道122与缸盖水套111的冷却液)中的一部分可以进入到散热器130中进行散热，但其中的另一部分不会经过散热器130，而是经过第二出口163和暖风装置150直接返回到缸体水套的进水端。

缸体水套本体121、散热器130和第二水泵180形成了第四循环，该循环主要起对发动机100降低温度的作用。此时第四循环中的冷却液也可以进入到第三循环中，以对机油冷却器140中的机油进行降温。

全负荷工况：

如图7所示，在该工况下，发动机100处于全负荷运转，发动机和机油的温度较高，需要对发动机100和机油进行降温以避免不良现象的发生。在全负荷工况下，阀芯处于第五轴向位置，此时第一进口161和第二进口165分别与第三出口164连通。

由此，流经缸体水套、缸盖水套111和机油冷却器140中的冷却液能够全部经过散热器130，进而从散热器130出来的低温冷却液可以对发动机100和机油进行降温，避免发动机100和机油的温度过高。

优选地，可以在第一水泵170和机油冷却器140的进水口之间设置第二单向阀190b。

综上所述，本发明的发动机100可以根据不同的工况来调节发动机100和机油的温度，使得发动机100和机油处于合适的工作温度，进而至少在一定程度上提高了发动机100的性能，降低了发动机100的能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机(100)，其特征在于，包括：

缸盖(110)，所述缸盖(110)上设有缸盖水套(111)；

缸体(120)，所述缸体(120)上设有缸体水套，所述缸体水套的至少一部分与所述缸盖水套(111)连通；

散热器(130)和机油冷却器(140)，所述散热器(130)的出水端与所述缸体水套的进水端相连，所述机油冷却器(140)的进水端与所述缸体水套的进水端相连；

控制阀，所述控制阀具有第一进口(161)、第一出口(162)、第二出口(163)和第三出口(164)，所述第一进口(161)与所述缸盖水套(111)的出水端和所述机油冷却器(140)的出水端相连，所述第一出口(162)与所述机油冷却器(140)的进水端相连，所述第二出口(163)与所述缸体水套的进水端相连，所述第三出口(164)与所述散热器(130)的进水端相连，所述第一进口(161)设置成可选择性地与第一出口(162)、第二出口(163)和第三出口(164)中的至少一个连通；

所述控制阀还包括：第二进口(165)；所述缸体水套包括：缸体水套本体(121)和缸体布水道(122)，所述缸体布水道(122)与所述缸盖水套(111)相连，所述缸体水套本体(121)的进水端和所述缸体布水道(122)的进水端与所述散热器(130)的出水端相连，所述缸体布水道(122)的出水端与所述第一进口(161)相连，所述缸体水套本体(121)的出水端与所述第二进口(165)相连，所述第二进口(165)设置成可选择性地与第一出口(162)、第二出口(163)和第三出口(164)中的至少一个连通。

2.根据权利要求1所述的发动机(100)，其特征在于，所述控制阀包括外壳(166)和阀芯(167)，所述阀芯(167)具有彼此连通的第一连通部(167a)和第二连通部(167b)，所述阀芯(167)沿所述阀芯(167)的轴向可移动地设置在所述外壳(166)内。

3.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述阀芯(167)具有第一轴向位置，在所述阀芯(167)处于所述第一轴向位置时，所述第一进口(161)与所述第一出口(162)连通。

4.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述阀芯(167)具有第二轴向位置，在所述阀芯(167)处于所述第二轴向位置时，所述第一进口(161)与所述第二出口(163)连通。

5.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述阀芯(167)具有第三轴向位置，在所述阀芯(167)处于所述第三轴向位置时，所述第一进口(161)和所述第二进口(165)分别与所述第二出口(163)连通。

6.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述阀芯(167)具有第四轴向位置，在所述阀芯(167)处于所述第四轴向位置时，所述第一进口(161)和所述第二进口(165)均与所述第二出口(163)和所述第三出口(164)连通。

7.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述阀芯(167)具有第五轴向位置，在所述阀芯(167)处于所述第五轴向位置时，所述第一进口(161)和所述第二进口(165)分别与所述第三出口(164)连通。

8.根据权利要求2所述的发动机(100)，其特征在于，所述第一连通部(167a)的靠近第二进口(165)的一端构造为尖角结构。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的发动机(100)，其特征在于，所述机油冷却器(140)包括：并列设置的变速器机油冷却器(141)和发动机机油冷却器(142)。

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