CN110959067A - 发动机冷却装置及发动机*** - Google Patents
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Abstract
发动机冷却装置(4)具有设于发动机(2)及EGR冷却器(3)与散热器(6)之间以及发动机及EGR冷却器与泵(5)之间的流路切换部(7)。流路切换部具有:第一阀(20A),其在冷却水的温度未满第一温度的情况下使冷却水向通向泵的第一旁通流路(16)流通,在冷却水的温度为第一温度以上的情况下使冷却水向通向散热器的散热器连接流路(15)流通;第二阀(20B),其在冷却水的温度未满高于第一温度的第二温度的情况下使冷却水向第一旁通流路流通,在冷却水的温度为第二温度以上的情况下使冷却水向散热器连接流路流通。第一阀的数量少于第二阀的数量。
Description
技术领域
本发明涉及发动机冷却装置及发动机***。
背景技术
专利文献1公开了一种具有根据冷却水的温度切换冷却水的循环路径的阀(恒温器)的发动机冷却装置。在专利文献1的发动机冷却装置中,在发动机的暖机运转时(冷却水未满规定温度时)将阀关闭而使冷却水在泵与发动机之间循环,在完成暖机运转时(冷却水达到规定温度以上时)将阀打开而使冷却水在泵、发动机和散热器中按顺序循环。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-218024号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在包含发动机及上述发动机冷却装置的发动机***中,有的发动机***构成为通过将从发动机排出的排放气体的一部分作为EGR气体(废气再循环气体)与外界气体混合并返回发动机来降低排放气体中的NOx。这种发动机***具有用于冷却EGR气体的EGR冷却器。另外,发动机冷却装置构成为从泵向发动机及EGR冷却器双方供给冷却水。
然而,在发动机的暖机运转时,由于冷却水不在散热器中循环,因此冷却水的压力容易与冷却水的温度上升成比例地上升。由于EGR冷却器对冷却水压力的耐久性(耐压)多数低于发动机的耐久性,因此冷却水的压力变高是不好的。
此外,也可考虑将阀在较低温度下打开而使冷却水在散热器中循环,由此抑制冷却水的压力上升。然而,在该情况下,存在如下问题:发动机难以变暖,导致发动机的暖机运转变长。
本发明是鉴于这样的技术问题而做出的,其目的在于提供一种能够实现对EGR冷却器的保护并且能够抑制发动机的暖机运转的时间变长的发动机冷却装置以及具有该发动机冷却装置的发动机***。
用于解决技术问题的手段
本发明一方式的发动机冷却装置具有:泵,其从排出口向发动机及EGR冷却器供给冷却水;散热器,其对来自所述发动机及所述EGR冷却器的所述冷却水进行冷却,并将该冷却水的出口连接于所述泵的吸入口;流路切换部,其设于所述冷却水的从所述发动机及所述EGR冷却器向所述散热器的路径的途中;散热器连接流路,其将所述流路切换部与所述散热器连接;第一旁通流路,其将所述流路切换部与所述泵的吸入口连接;所述流路切换部具有:第一阀,其在所述冷却水的温度未满第一规定温度的情况下使所述冷却水向所述第一旁通流路流通,在所述冷却水的温度为所述第一规定温度以上的情况下使所述冷却水向所述散热器连接流路流通;第二阀,其在所述冷却水的温度未满第二规定温度的情况下使所述冷却水向所述第一旁通流路流通,在所述冷却水的温度为所述第二规定温度以上的情况下使所述冷却水向所述散热器连接流路流通,所述第二规定温度是高于所述第一规定温度的温度;所述第一阀的数量少于所述第二阀的数量。
本发明一方式的发动机***具有发动机、EGR冷却器和所述发动机冷却装置。
发明效果
根据本发明,能够实现对EGR冷却器的保护,并且能够抑制发动机的暖机运转的时间变长。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的发动机***的概略构成图。
图2是本发明一实施方式的发动机***中的流路切换部,是表示第一阀及第二阀关闭的状态的剖视图。
图3是图2的III-III剖视图。
图4是本发明一实施方式的发动机***中流路切换部,是表示第一阀打开且第二阀关闭的状态的剖视图。
图5是图4的V-V剖视图。
图6是本发明一实施方式的发动机***中的流路切换部,是表示第一阀及第二阀打开的状态的剖视图。
具体实施方式
<发动机***>
以下,参照图1~图6对本发明一实施方式详细进行说明。本实施方式的发动机***例如搭载于自卸卡车、轮式装载机、机动平地机等任意的作业车辆。
如图1所示,发动机***1具有发动机2、EGR冷却器3和利用冷却水对发动机2及EGR冷却器3进行冷却的发动机冷却装置4。图1中的箭头示出了发动机***1中冷却水流动的方向。
<发动机>
发动机2具有汽缸、汽缸体、汽缸盖等。在汽缸盖及汽缸体中设有使冷却水流通的第一冷却流路EF。发动机2由在第一冷却流路EF中流通的冷却水冷却。
<EGR冷却器>
EGR冷却器3对EGR气体进行冷却,其中EGR气体是从发动机2排出的排放气体的一部分。在EGR冷却器3中设有使冷却水流通的第二冷却流路CF。通过EGR冷却器3的EGR气体与在第二冷却流路CF中流通的冷却水之间进行换热而被冷却。
<发动机冷却装置>
发动机冷却装置4具有泵5、散热器6和流路切换部7。本实施方式的发动机冷却装置4还具有油冷却器8。另外,本实施方式的发动机冷却装置4还具有消泡箱9。
<泵>
泵5从其排出口5b向发动机2及EGR冷却器3供给冷却水。泵5的排出口5b连接于发动机2的第一冷却流路EF的入口EFa及EGR冷却器3的第二冷却流路CF的入口CFa。泵5由发动机2的动力驱动。泵5在发动机2进行驱动的期间始终动作。
<散热器>
散热器6使在发动机2的第一冷却流路EF及EGR冷却器3的第二冷却流路CF中流通而被发动机2及EGR冷却器3加热了的冷却水与外界气体之间进行换热,从而对变为高温的冷却水进行冷却。
散热器6中的冷却水的出口6b连接于泵5的吸入口5a。即,散热器6中被冷却的冷却水向泵5流动。散热器6中的冷却水的出口6b例如可以直接连接于泵5的吸入口5a,但在本实施方式中是经由后述油冷却器8连接于泵5的吸入口5a。
散热器6具有芯11和上水箱12。芯11使冷却水与外界气体之间进行换热。具体而言,使在芯11的管(未图示)中流通的冷却水与管周围的外界气体之间进行换热。上水箱12设于芯11的上侧,将从发动机2、EGR冷却器3流入的冷却水储存起来向芯11供给。在上水箱12上可拆装地设有散热器盖13。通过拆下散热器盖13,能够从发动机冷却装置4中的冷却水的循环路径的外侧向上水箱12供给冷却水。
<油冷却器>
油冷却器8对用于作业车辆的制动的制动油进行冷却。油冷却器8连接于散热器6中的冷却水的出口6b。由此,向油冷却器8中通入来自散热器6的冷却水,通过使该冷却水与制动油之间进行换热,能够对制动油进行冷却。油冷却器8中的冷却水的出口8b连接于泵5的吸入口5a。由此,冷却水在顺序通过散热器6及油冷却器8之后回到泵5。
<消泡箱>
消泡箱9连接于发动机2、EGR冷却器3、上水箱12。另外,消泡箱9连接于泵5的吸入口5a。消泡箱9从发动机2、EGR冷却器3、上水箱12回收含有气泡的冷却水,并从冷却水中分离和去除气泡。去除了气泡的冷却水从消泡箱9流至泵5。另外,通过使消泡箱9与上水箱12相连,使上水箱12及消泡箱9中的冷却水的压力保持相等。
消泡箱9具有安全盖14。安全盖14在消泡箱9及与之相连的冷却水的循环路径中的冷却水的压力达到规定压力时打开,防止该压力过度变高。
<流路切换部>
流路切换部7设于冷却水的从发动机2及EGR冷却器3向散热器6的路径的途中,即设于发动机2及EGR冷却器3与散热器6之间。在流路切换部7与散热器6之间设有将它们连接的散热器连接流路15。另外,在流路切换部7与泵5之间设有将它们连接的第一旁通流路16。并且,在流路切换部7与油冷却器8之间设有将它们连接的第二旁通流路17。
流路切换部7切换冷却水的流路,以使来自发动机2及EGR冷却器3的冷却水向散热器连接流路15及第一、第二旁通流路16、17中的一方或双方流通。
如图2、图3所示,流路切换部7具有多个阀20A、20B和收容多个阀20A、20B的壳体30。
<壳体>
在壳体30的内部形成有流入侧流路31、第一流出侧流路32和第二流出侧流路33。流入侧流路31具有与发动机2的第一冷却流路EF及EGR冷却器3的第二冷却流路CF的出口EFb、CFb(参照图1)连接的流入口31a。
第一流出侧流路32具有连接第一旁通流路16的泵侧流出口32a及连接第二旁通流路17的油冷却器侧流出口32b。泵侧流出口32a与油冷却器侧流出口32b相互隔开间隔地设置。在本实施方式中,泵侧流出口32a及油冷却器侧流出口32b位于第一流出侧流路32(壳体30)的一个方向(在图2为横向方向)上的两端。
第二流出侧流路33具有连接散热器连接流路15的散热器侧流出口33a。散热器侧流出口33a的数量例如可以是一个,但在本实施方式中是多个。多个散热器侧流出口33a在横向方向上隔开间隔地排列。在图2例示的壳体30中,散热器侧流出口33a的数量为两个。
这些流入侧流路31、第一流出侧流路32及第二流出侧流路33可以被相对地配置为,能够利用后述阀20A、20B在流入侧流路31及第一流出侧流路32连通的状态与流入侧流路31及第二流出侧流路33连通的状态之间切换。
在本实施方式中,流入侧流路31、第二流出侧流路33及第一流出侧流路32在与泵侧流出口32a和油冷却器侧流出口32b并列的横向方向交叉的纵向方向(在图2、图3中为上下方向)上由下而上顺序地排列。另外,第二流出侧流路33在纵向方向上还位于第一流出侧流路32的上侧。具体而言,如图3所示,第二流出侧流路33具有位于第一流出侧流路32的下侧的下侧流路部34、位于第一流出侧流路32的上侧的上侧流路部35和在深度方向位于第一流出侧流路32的相邻处且将下侧流路部34与上侧流路部35相连的连接流路部36。前述散热器侧流出口33a向上侧流路部35开口。
如图2所示,第二流出侧流路33的下侧流路部34利用形成于壳体30的第一孔37与流入侧流路31相连。第一孔37沿横向方向隔开间隔地排列有多个(在本实施方式中为三个)。另外,第二流出侧流路33的下侧流路部34利用形成于壳体30的第二孔38与第一流出侧流路32相连。第二孔38以位于各第一孔37的上侧的方式,沿横向方向隔开间隔地排列有多个(在本实施方式中为三个)。沿纵向方向并列的第一孔37及第二孔38的中心轴线同轴。第一孔37及第二孔38用于设置后述阀20A、20B。
<阀>
各阀20A、20B是根据冷却水的温度而动作的恒温器。各阀20A、20B在冷却水的温度未满规定温度的情况下使流入侧流路31与第一流出侧流路32连通而使冷却水向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通。另外,各阀20A、20B在冷却水的温度为规定温度以上的情况下使流入侧流路31与第二流出侧流路33连通而使冷却水向散热器连接流路15流通。
具体而言,各阀20A、20B在壳体30内分别设置在与沿纵向方向并列的第一孔37及第二孔38对应的位置。各阀20A、20B具有形成为沿纵向方向延伸的圆筒状的阀本体21、相对于阀本体21向径向外侧突出的圆环状的凸缘部22和沿纵向方向驱动阀本体21的促动器23。
阀本体21具有沿纵向方向贯通的贯通孔21a。阀本体21***于第二孔38,并且被配置为阀本体21的下侧的开口与第一孔37相对。阀本体21可沿纵向方向移动。
凸缘部22在阀本体21的下侧固定于壳体30。凸缘部22在开设第一孔37的下侧流路部34的内表面侧围绕第一孔37配置。
在冷却水的温度未满规定温度时,如图2~图4所示,促动器23使阀20A、20B的阀本体21向下方移动而使阀本体21的下端与凸缘部22接触。在该状态下,在阀本体21的上端与第一流出侧流路32的顶面32c之间形成间隙,流入侧流路31通过第一孔37及阀本体21的贯通孔21a与第一流出侧流路32连通。另外,由于阀本体21的下端与凸缘部22接触,因此流入侧流路31不与第二流出侧流路33连通。在以下的说明中,有时将该状态称作阀20A、20B关闭的状态。
另外,在冷却水的温度为规定温度以上时,如图4~图6所示,促动器23使阀20A、20B的阀本体21向上方移动而使阀本体21的上端与第一流出侧流路32的顶面32c接触。在该状态下,在阀本体21的下端与凸缘部22之间形成间隙,流入侧流路31通过第一孔37与第二流出侧流路33的下侧流路部34连通。另外,由于阀20A、20B的阀本体21的上端与第一流出侧流路32的顶面32c接触,因此流入侧流路31不与第一流出侧流路32连通。在以下的说明中,有时将该状态称作阀20A、20B打开的状态。
如图2~图6所示,在多个阀20A、20B中,具有动作温度比较低的第一阀20A和动作温度比第一阀20A高的第二阀20B。
如图2、图3所示,第一阀20A在冷却水的温度未满第一规定温度(以下称作第一温度)的情况下使流入侧流路31与第一流出侧流路32连通而使冷却水向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通。另外,如图4~图6所示,第一阀20A在冷却水的温度为第一温度以上的情况下使流入侧流路31与第二流出侧流路33连通而使冷却水向散热器连接流路15流通。
另一方面,如图2、图4所示,第二阀20B在冷却水的温度未满高于第一温度的第二规定温度(以下称作第二温度)的情况下使流入侧流路31与第一流出侧流路32连通而使冷却水向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通。另外,如图6所示,第二阀20B在冷却水的温度为第二温度以上的情况下使流入侧流路31与第二流出侧流路33连通而使冷却水向散热器连接流路15流通。
第一阀20A的数量少于第二阀20B的数量。第一阀20A及第二阀20B的具体数量可以是任意的。在本实施方式中,第一阀20A的数量是一个,第二阀20B的数量是两个。
另外,第一阀20A及第二阀20B以第一阀20A配置在第二阀20B之间的方式沿横向方向排列在泵侧流出口32a与油冷却器侧流出口32b之间。即,在横向方向上在第一阀20A的两侧配置第二阀20B。配置在第一阀20A的两侧的第二阀20B的数量例如可以相互不同,但相互相等的情况更加优选。
另外,在本实施方式中,形成于壳体30的多个散热器侧流出口33a在第二流出侧流路33上配置在从第一阀20A到各散热器侧流出口33a的距离相互相等的位置。在本实施方式中,一个第一阀20A在横向方向上位于两个散热器侧流出口33a的中间。注意,例如在第一阀20A的数量为多个的情况下,多个散热器侧流出口33a只要配置在从由多个第一阀20A组成的阀群到各散热器侧流出口33a的距离相互相等的位置即可。
<作用效果>
在本实施方式的发动机冷却装置4中,在冷却水的温度未满第一温度的状态下,图2、图3所示,流路切换部7的第一阀20A及第二阀20B双方关闭。即,第一阀20A及第二阀20B的阀本体21位于下侧。因此,从发动机2及EGR冷却器3流入到流路切换部7的流入侧流路31的全部冷却水通过与第一、第二阀20A、20B对应的第一孔37及阀本体21的贯通孔21a向第一流出侧流路32流通。然后,全部冷却水从第一流出侧流路32的泵侧流出口32a及油冷却器侧流出口32b向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通而向泵5及油冷却器8流动。由此,由于冷却水不向散热器连接流路15流通,即,由于冷却水不从流路切换部7向散热器6流动,因此冷却水一边循环一边被发动机2和EGR冷却器3高效地加热。
之后,若冷却水的温度为第一温度以上且未满第二温度,则图4、图5所示,第一阀20A打开,而第二阀20B维持在关闭状态。即,第一阀20A的阀本体21位于上侧,第二阀20B的阀本体21位于下侧。
因此,流入到流路切换部7的流入侧流路31的冷却水的一部分通过第一阀20A的阀本体21与凸缘部22的间隙顺序向第二流出侧流路33的下侧流路部34、连接流路部36及上侧流路部35流通。然后,该冷却水的一部分从散热器侧流出口33a向散热器连接流路15流通而向散热器6流动。
另外,流入到流入侧流路31的冷却水的其余部分通过与第二阀20B对应的第一孔37及阀本体21的贯通孔21a向第一流出侧流路32流通,并从泵侧流出口32a及油冷却器侧流出口32b向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通而向泵5及油冷却器8流动。即,在图4、图5所示的状态下,冷却水从流路切换部7向散热器6、泵5及油冷却器8流动。
在此,由于第一阀20A的数量少于第二阀20B的数量,因此从流路切换部7流入散热器6的冷却水的流量小于流入泵5和油冷却器8的冷却水的流量。由此,在图4、图5所示的状态下,也能够利用发动机2和EGR冷却器3使冷却水的温度高效地上升。
之后,若冷却水的温度变为第二温度以上,则如图6所示,第一阀20A及第二阀20B双方打开。即,第一阀20A及第二阀20B的阀本体21位于上侧。因此,从发动机2及EGR冷却器3流入到流路切换部7的流入侧流路31的全部冷却水通过第一、第二阀20A、20B的阀本体21与凸缘部22的间隙顺序向第二流出侧流路33的下侧流路部34、连接流路部36及上侧流路部35流通。然后,全部冷却水从第二流出侧流路33的散热器侧流出口33a向散热器连接流路15流通而向散热器6流动。即,冷却水不向第一旁通流路16及第二旁通流路17流通,不向泵5及油冷却器8流动。由此,可防止冷却水的温度过度上升。
【表1】
表1示出了上述本实施方式的发动机冷却装置4中的动作,具体而言,示出了冷却水的温度、与之相伴的第一、第二阀20A、20B的阀本体21的位置、散热器连接流路15、第一旁通流路16及第二旁通流路17中有无冷却水流通的之间的关系。
如以上说明,根据本实施方式的发动机冷却装置4及发动机***1,在冷却水的温度为第一温度以上且未满第二温度的情况下,一部分冷却水从流路切换部7向散热器6流动。因此,能够使冷却水的水压下降。由此,能够降低EGR冷却器3的冷却水的入口CFa处的冷却水的水压,实现对EGR冷却器3的保护。换言之,能够实现发动机冷却装置4及发动机***1中的EGR冷却器3的耐久性的实质性提高。
另外,根据本实施方式的发动机冷却装置4及发动机***1,在第一温度下打开的第一阀20A的数量比在第二温度下打开的第二阀20B的数量少。因此,在冷却水的温度为第一温度以上且未满第二温度的情况下,从流路切换部7向散热器6流动的冷却水的流量比向泵5和油冷却器8流动的冷却水的流量小。由此,与全部的阀20A、20B在较低温度下打开而使全部的冷却水向散热器6流动的情况下相比,能够更快地加热发动机2。即,能够将发动机2的暖机运转的时间抑制得较短。
另外,根据本实施方式的发动机冷却装置4,在冷却水的温度为第一温度以上且未满第二温度的情况下,如图4、图5所示,第一阀20A打开而堵住第一流出侧流路32的一部分。但是,第一阀20A在形成于壳体30的第一流出侧流路32的泵侧流出口32a及油冷却器侧流出口32b并列的方向上配置在第二阀20B之间。因此,即使第一阀20A堵住第一流出侧流路32的一部分,也能够使通过各第二阀20B的阀本体21流入到第一流出侧流路32的冷却水向泵侧流出口32a及油冷却器侧流出口32b双方顺利地流动。即,能够抑制第一阀20A阻碍第一流出侧流路32中冷却水向泵侧流出口32a和油冷却器侧流出口32b流动的情况。因此,能够抑制或防止向泵5流动的冷却水的流量与向油冷却器8流动的冷却水的流量之比(分流比)根据第一阀20A的开闭而变化。
另外,在本实施方式的发动机冷却装置4中,多个散热器侧流出口33a在第二流出侧流路33中配置在从第一阀20A到各散热器侧流出口33a的距离相互相等的位置。因此,如图4所示,在仅第一阀20A打开的状态下,能够抑制或防止第二流出侧流路33中从第一阀20A向两个散热器侧流出口33a的冷却水的流量相互不同。即,能够使冷却水在两个散热器侧流出口33a均等地流动。
<其他实施方式>
以上对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于此,能够在不脱离该发明的技术思想的范围内适当进行变更。
在本发明的发动机冷却装置中,多个阀20A、20B的排列可以是任意的。即,多个阀20A、20B并不限于沿壳体30的横向方向排成一列,例如也可以沿壳体30的深度方向排列。
本发明的发动机冷却装置例如也可以不具有油冷却器8及第二旁通流路17。
附图标记说明
1…发动机***、2…发动机、3…EGR冷却器、4…发动机冷却装置、5…泵、5a…吸入口、5b…排出口、6…散热器、7…流路切换部、8…油冷却器、9…消泡箱、15…散热器连接流路、16…第一旁通流路、17…第二旁通流路、20A…第一阀、20B…第二阀、21…阀本体、21a…贯通孔、22…凸缘部、23…促动器、30…壳体、31…流入侧流路、32…第一流出侧流路、32a…泵侧流出口、32b…油冷却器侧流出口、33…第二流出侧流路、33a…散热器侧流出口、34…下侧流路部、35…上侧流路部、36…连接流路部
Claims (4)
1.一种发动机冷却装置,其中,具有:
泵,其从排出口向发动机及EGR冷却器供给冷却水;
散热器,其对来自所述发动机及所述EGR冷却器的所述冷却水进行冷却,并将该冷却水的出口连接于所述泵的吸入口;
流路切换部,其设于所述冷却水的从所述发动机及所述EGR冷却器向所述散热器的路径的途中;
散热器连接流路,其将所述流路切换部与所述散热器连接;
第一旁通流路,其将所述流路切换部与所述泵的吸入口连接;
所述流路切换部具有:
第一阀,其在所述冷却水的温度未满第一规定温度的情况下使所述冷却水向所述第一旁通流路流通,在所述冷却水的温度为所述第一规定温度以上的情况下使所述冷却水向所述散热器连接流路流通;
第二阀,其在所述冷却水的温度未满第二规定温度的情况下使所述冷却水向所述第一旁通流路流通,在所述冷却水的温度为所述第二规定温度以上的情况下使所述冷却水向所述散热器连接流路流通,所述第二规定温度是高于所述第一规定温度的温度;
所述第一阀的数量少于所述第二阀的数量。
2.如权利要求1所述的发动机冷却装置,其中,还具有:
油冷却器,其供来自所述散热器的所述冷却水通过,并将该冷却水的出口连接于所述泵的吸入口;
第二旁通流路,其将所述流路切换部与所述油冷却器连接;
所述流路切换部具有***述第一阀及所述第二阀的壳体,
在所述壳体的内部,形成有:流入侧流路,其供来自所述发动机及所述EGR冷却器的所述冷却水流入;第一流出侧流路,其具有连接所述第一旁通流路的泵侧流出口以及相对于所述泵侧流出口隔开间隔地设置且连接所述第二旁通流路的油冷却器侧流出口;第二流出侧流路,其具有连接所述散热器连接流路的散热器侧流出口;
所述第一阀在未满所述第一规定温度的情况下使所述流入侧流路与所述第一流出侧流路连通,在为所述第一规定温度以上的情况下使所述流入侧流路与所述第二流出侧流路连通,
所述第二阀在未满所述第二规定温度的情况下使所述流入侧流路与所述第一流出侧流路流通,在为所述第二规定温度以上的情况下使所述流入侧流路与所述第二流出侧流路连通,
所述第一阀及所述第二阀以所述第一阀配置在所述第二阀之间的方式,沿所述泵侧流出口及所述油冷却器侧流出口并列的方向排列在所述泵侧流出口与所述油冷却器侧流出口之间。
3.如权利要求2所述的发动机冷却装置,其中,
所述第二流出侧流路具有多个所述散热器侧流出口,
多个所述散热器侧流出口在所述第二流出侧流路上配置在从所述第一阀到各散热器侧流出口的距离相互相等的位置。
4.一种发动机***,其中,具有:
发动机;
EGR冷却器;
权利要求1至3中任一项所述的发动机冷却装置。
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