CN110966077B - 一种内燃机冷却***、控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种内燃机冷却***，该***包括水泵和内燃机缸体，内燃机缸体上设置有进气侧水套、排气侧水套、集成排气歧管水套和缸盖主水套；水泵的出水口与排气侧水套连接，通过水泵将冷却液泵送至排气侧水套；排气侧水套同时与缸盖主水套和集成排气歧管水套连接，缸盖主水套与集成排气歧管水套构成并列的两条水路；缸盖主水套和集成排气歧管水套同时与进气侧水套连接。本发明通过对水套进行分区设计，通过不同分区的水套构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，提升结构稳定性和使用寿命。

Description

一种内燃机冷却***、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种内燃机冷却***、控制方法及车辆。

背景技术

内燃机作为车辆的动力装置，其处于合适的工作温度对于保证内燃机的结构稳定性和工作可靠性至关重要。

目前对于内燃机的温度控制通常为在缸体上设置整体的水套结构，通过水套中流通的冷却液吸收内燃机缸体散发的热量，降低内燃机温度，防止内燃机运动机件过热因高温膨胀破坏正常配合间隙，避免润滑油的高温失效。

然而，内燃机工作时缸体的各处温度不均匀，现有的冷却***中，由于水套结构的不合理，冷却液在水套的引导作用下，会直接与设置有水套的缸体各个部位接触，从而导致缸体各处应力不均，缸体的变形量较大，影响内燃机的正常工作，降低内燃机的寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种内燃机冷却***、控制方法及车辆，以保证内燃机各处散热均匀，减少缸体变形量，提升结构稳定性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种内燃机冷却***，所述内燃机冷却***包括水泵和内燃机缸体，所述内燃机缸体上设置有进气侧水套、排气侧水套、集成排气歧管水套和缸盖主水套；

所述水泵的出水口与所述排气侧水套连接，通过所述水泵将冷却液泵送至所述排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套同时与所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套连接，所述缸盖主水套与所述集成排气歧管水套构成并列的两条水路，所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套同时与所述进气侧水套连接，所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却。

进一步的，所述内燃机冷却***还包括控制装置、机油冷却器、散热器和暖风组件；

所述控制装置的进水口与所述进气侧水套的出水口连接；

所述控制装置的出水口同时与所述机油冷却器、散热器和暖风组件连接，所述机油冷却器、所述散热器和所述暖风组件三者并联设置，通过所述控制装置将冷却液分配给所述机油冷却器、散热器和暖风组件，其中，所述控制装置用于调配流量以及控制冷却水路的通断。

进一步的，所述内燃机冷却***还包括水温传感器；

所述水温传感器设置在所述进气侧水套的出水口位置，通过所述水温传感器监测冷却液的温度，所述控制装置根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器、散热器和暖风组件的流量。

进一步的，所述控制装置为单输入多输出的开关元件。

相对于现有技术，本发明所述的内燃机冷却***具有以下优势：

本发明所述的一种内燃机冷却***，通过对缸体上的水套结构进行分区设计，通过不同分区的水套结构构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，并且，将缸盖主水套与集成排气歧管水套设置为两条并列的水路，可针对性地对缸盖与集成排气歧管部位输送不同流量的冷却液，提升散热能效。

本发明的另一目的在于提出一种内燃机冷却控制方法，以保证内燃机各处散热均匀，减少缸体变形量，提升结构稳定性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种内燃机冷却控制方法，所述方法包括：

通过水泵将冷却液泵送至排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却。

进一步的，所述方法还包括：

通过控制装置将冷却液分配给机油冷却器、散热器和暖风组件，其中，所述控制装置连接在所述进气侧水套的出水口，所述控制装置用于调配流量以及控制冷却水路的通断。

进一步的，所述方法还包括：

通过水温传感器监测冷却液的温度，其中，所述水温传感器设置在所述进气侧水套的出水口；

所述控制装置根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器、散热器和暖风组件的流量。

本发明的另一目的还在于提出一种车辆，以保证车辆动力***的稳定运转。

为达到上述目的，本发明新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，所述车辆包括前述的内燃机冷却***。

所述车辆与上述的内燃机冷却***及控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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一种内燃机冷却***的原理示意图；

图2-1为本发明实施例所述的缸盖及集成排气歧管水套结构的示意图；

图2-2为本发明实施例所述的进气侧和排气侧水套结构的示意图；

图3为本发明实施例所述的又一种内燃机冷却***的原理示意图；

图4为本发明实施例所述的一种内燃机冷却控制方法的流程图；

图5为本发明实施例所述的又一种内燃机冷却控制方法的流程图。

附图标记说明：

10-水泵，110-进气侧水套，111-排气侧水套,112-集成排气歧管水套，113-缸盖主水套，21-控制装置，22-机油冷却器，23-散热器，24-暖风组件，25-水温传感器。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

参照图1至图2-2，给出了本发明的一种内燃机冷却***的原理示意图，所述内燃机冷却***包括水泵10和内燃机缸体，所述内燃机缸体上设置有进气侧水套110、排气侧水套111、集成排气歧管水套112和缸盖主水套113；

所述水泵10的出水口与所述排气侧水套111连接，通过所述水泵10将冷却液泵·送至所述排气侧水套111，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套111同时与所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112连接，所述缸盖主水套113与所述集成排气歧管水套112构成并列的两条水路，所述排气侧水套111中的冷却液按预设的比例分两路分别进入所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112同时与所述进气侧水套110连接，所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112中的冷却液汇聚进入所述进气侧水套110中，用于对缸体的进气侧进行冷却。

具体而言，如图1所示，本发明提供的内燃机冷却***包括水泵10和内燃机缸体，水泵10用于提供冷却液流动的压力，驱动冷却液在回路中流动，对内燃机缸体进行冷却降温。本发明中将传统的整体的水套进行分区设计，内燃机缸体上分别设置有进气侧水套110、排气侧水套111、集成排气歧管水套112和缸盖主水套113，进气侧水套110靠近缸体上进气门的位置，排气侧水套靠近缸体上排气门的位置，集成排气歧管水套112为设置在集成排气歧管附近的水套，缸盖主水套113为内燃机缸盖位置的水套。如图2-1和图2-2所示，给出了各部分水套的结构示意图。水泵10的出水口与排气侧水套111连接，水泵10将冷却液泵送至排气侧水套111，用于对缸体的排气侧进行冷却，排气侧水套111同时与缸盖主水套113和集成排气歧管水套112连接，缸盖主水套113与集成排气歧管水套112构成并列的两条水路，排气侧水套111中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套113和集成排气歧管水套112中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；进入到缸盖主水套113和集成排气歧管水套112中的冷却液的比例可以是通过水套的造型、截面等进行控制，也可设置阀件进行控制。缸盖主水套113和集成排气歧管水套112同时与进气侧水套110连接，缸盖主水套113和集成排气歧管水套112两条水路中的冷却液汇聚进入进气侧水套110中，用于对缸体的进气侧进行冷却。从而，根据上述水套分区结构以及水路流向，冷却液首先对温度较高的缸体排气侧进行冷却，最后冷却缸体的进气侧，使缸体进、排气侧温度梯度减小，冷却均匀，减小缸孔变形量，提升内燃机的工作可靠性及寿命。此外，集成排气歧管水套和缸盖主水套并联的结构设计，可为两条水路分配不同的冷却液流量，可针对不同部位匹配不同的流量，提高散热能效。

本发明所述的一种内燃机冷却***，通过对缸体上的水套结构进行分区设计，通过不同分区的水套结构构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，并且，将缸盖主水套与集成排气歧管水套设置为两条并列的水路，可针对性地对缸盖与集成排气歧管部位输送不同流量的冷却液，提升散热能效。

实施例二

参照图3、图2-1和图2-2，给出了本发明的一种内燃机冷却***的原理示意图，所述内燃机冷却***包括水泵10和内燃机缸体，所述内燃机缸体上设置有进气侧水套110、排气侧水套111、集成排气歧管水套112和缸盖主水套113；

所述水泵10的出水口与所述排气侧水套111连接，通过所述水泵10将冷却液泵送至所述排气侧水套111，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套111同时与所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112连接，所述缸盖主水套113与所述集成排气歧管水套112构成并列的两条水路，所述排气侧水套111中的冷却液按预设的比例分两路分别进入所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112同时与所述进气侧水套110连接，所述缸盖主水套113和所述集成排气歧管水套112中的冷却液汇聚进入所述进气侧水套110中，用于对缸体的进气侧进行冷却。

具体而言，如图3所示，本发明提供的内燃机冷却***包括水泵10和内燃机缸体，水泵10用于提供冷却液流动的压力，驱动冷却液在回路中流动，对内燃机缸体进行冷却降温。本发明中将传统的整体的水套进行分区设计，内燃机缸体上分别设置有进气侧水套110、排气侧水套111、集成排气歧管水套112和缸盖主水套113，进气侧水套110靠近缸体上进气门的位置，排气侧水套靠近缸体上排气门的位置，集成排气歧管水套112为设置在集成排气歧管附近的水套，缸盖主水套113为内燃机缸盖位置的水套。如图2-1和图2-2所示，给出了各部分水套的结构示意图。水泵10的出水口与排气侧水套111连接，水泵10将冷却液泵送至排气侧水套111，用于对缸体的排气侧进行冷却，排气侧水套111同时与缸盖主水套113和集成排气歧管水套112连接，缸盖主水套113与集成排气歧管水套112构成并列的两条水路，排气侧水套111中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套113和集成排气歧管水套112中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；进入到缸盖主水套113和集成排气歧管水套112中的冷却液的比例可以是通过水套的造型、截面等进行控制，也可设置阀件进行控制。缸盖主水套113和集成排气歧管水套112同时与进气侧水套110连接，缸盖主水套113和集成排气歧管水套112两条水路中的冷却液汇聚进入进气侧水套110中，用于对缸体的进气侧进行冷却。从而，根据上述水套分区结构以及水路流向，冷却液首先对温度较高的缸体排气侧进行冷却，最后冷却缸体的进气侧，使缸体进、排气侧温度梯度减小，冷却均匀，减小缸孔变形量，提升内燃机的工作可靠性及寿命。此外，集成排气歧管水套和缸盖主水套并联的结构设计，可为两条水路分配不同的冷却液流量，可针对不同部位匹配不同的流量，提高散热能效。

进一步的，参照图3，所述内燃机冷却***还包括控制装置21、机油冷却器22、散热器23和暖风组件24；

所述控制装置21的进水口与所述进气侧水套110的出水口连接；

所述控制装置21的出水口同时与所述机油冷却器22、散热器23和暖风组件24连接，所述机油冷却器22、所述散热器23和所述暖风组件24三者并联设置，通过所述控制装置21将冷却液分配给所述机油冷却器22、散热器23和暖风组件24，其中，所述控制装置21用于调配流量以及控制冷却水路的通断。

具体而言，如图3所示，本发明的内燃机冷却***还包括控制装置21、机油冷却器22、散热器23和暖风组件24。控制装置21的进水口与进气侧水套110的出水口连接，汇集来自水套的冷却液，将冷却液分配给与控制装置21连接的机油冷却器22、散热器23和暖风组24，当冷却液输送至机油冷却器22时，可在温度过高时对机油进行冷却，降低机油温度，保持润滑机油一定的粘度，避免机械部件的过度磨损；可在温度过低时对机油加热，提升机油温度，避免润滑机油过于黏稠，保证润滑性能。当冷却液输送至散热器23时，通过散热器的散热片可加快内燃机热量的散失，有助于内燃机维持在合适的工作温度区间。当冷却液输送至暖风组件24时，吸收了内燃机热量的高温冷却液可通过暖风组件24对空气加热，产生热风，用于冬季驾驶室内的供暖。当然，实时应用中，该控制装置21可根据实际需求决定开启或关闭通往机油冷却器、散热器和暖风组件中任意水路，当开启后也可调节其相应的流量。当三条水路均关闭时，此时，冷却液可停止循环，储存在水套及水路中，整个冷却***减少向外散失的热量，即此时提供了一种暖机模式，可在环境温度较冷时，减少冷却液所吸收的热量的散失，以维持内燃机的最佳工作温度。

进一步的，参照图3，所述内燃机冷却***还包括水温传感器25；

所述水温传感器25设置在所述进气侧水套110的出水口位置，通过所述水温传感器25监测冷却液的温度，所述控制装置21根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器22、散热器23和暖风组件24的流量。

具体而言，如图3所示，本发明的内燃机冷却***还包括水温传感器25。该水温传感器25设置在进气侧水套110的出水口位置，通过水温传感器25可对冷却液的温度进行监测，当该温度达到预先设定的目标温度时，触发控制装置21为打开状态并控制流向机油冷却器22、散热器23和暖风组件24的流量。比如，同时打开流向机油冷却器22、散热器23和暖风组件24的冷却水路，并调节各个水路的流量，或者当在寒冷的环境中温度低于预先设定的目标温度时，触发控制装置21动作同时关闭三条水路，以维持内燃机的最佳工作温度。当然，具体应用中可根据实际情况决定打开或关闭一路或几路冷却水路。

进一步的，所述控制装置21为单输入多输出的开关元件。

具体而言，前述的控制装置21可以是单输入多输出的开关元件，比如，球阀或电磁阀一类的元件，输入端可接收来自进气侧水套110的冷却液，多个输出端则可将冷却液输送给机油冷却器22、散热器23和暖风组件24。

本发明所述的一种内燃机冷却***，通过对缸体上的水套结构进行分区设计，通过不同分区的水套结构构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，并且，将缸盖主水套与集成排气歧管水套设置为两条并列的水路，可针对性地对缸盖与集成排气歧管部位输送不同流量的冷却液，提升散热能效。此外，结合控制装置与温度传感器，可控制了冷却液的输出流向与流量，提供一种寒冷环境中的暖机模式，有助于内燃机在低温环境中的运转。

实施例三

参照图4，本发明提供了一种内燃机冷却控制方法，所述方法包括：

步骤101，通过水泵将冷却液泵送至排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

步骤102，所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

步骤103，所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却。

本发明所述的一种内燃机冷却方法，基于前述的内燃机冷却***，通过对缸体上的水套结构进行分区设计，通过不同分区的水套结构构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，并且，将缸盖主水套与集成排气歧管水套设置为两条并列的水路，可针对性地对缸盖与集成排气歧管部位输送不同流量的冷却液，提升散热能效。

实施例四

参照图5，本发明提供了又一种内燃机冷却方法，所述方法包括：

步骤201，通过水泵将冷却液泵送至排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

步骤202，所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

步骤203，所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却；

步骤204，通过控制装置将冷却液分配给机油冷却器、散热器和暖风组件，其中，所述控制装置连接在所述进气侧水套的出水口，所述控制装置用于调配流量以及控制冷却水路的通断；

步骤205，通过水温传感器监测冷却液的温度，其中，所述水温传感器设置在所述进气侧水套的出水口；

步骤206，所述控制装置根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器、散热器和暖风组件的流量。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括前述的内燃机冷却***。

本发明所述的一种内燃机冷却方法及车辆，通过对缸体上的水套结构进行分区设计，通过不同分区的水套结构构建全新的冷却循环水路，先对温度较高的区域降温，其次对温度较低的区域降温，可避免缸体各部分的不均匀收缩，防止变形量过大，并且，将缸盖主水套与集成排气歧管水套设置为两条并列的水路，可针对性地对缸盖与集成排气歧管部位输送不同流量的冷却液，提升散热能效。此外，结合控制装置与温度传感器，可控制了冷却液的输出流向与流量，提供一种寒冷环境中的暖机模式，有助于内燃机在低温环境中的运转。

对于上述方法实施例而言，由于其与***实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见***实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

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 (8)

1.一种内燃机冷却***，其特征在于，所述内燃机冷却***包括水泵和内燃机缸体，所述内燃机缸体上设置有进气侧水套、排气侧水套、集成排气歧管水套和缸盖主水套；

所述水泵的出水口与所述排气侧水套连接，通过所述水泵将冷却液泵送至所述排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套同时与所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套连接，所述缸盖主水套与所述集成排气歧管水套构成并列的两条水路，所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套同时与所述进气侧水套连接，所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却；

所述内燃机冷却***，包括：阀件，所述阀件控制进入所述缸盖主水套的所述冷却液流量与进入所述集成排气歧管水套的所述冷却液流量的比例。

2.根据权利要求1所述的内燃机冷却***，其特征在于，所述内燃机冷却***还包括控制装置、机油冷却器、散热器和暖风组件；

所述控制装置的进水口与所述进气侧水套的出水口连接；

所述控制装置的出水口同时与所述机油冷却器、散热器和暖风组件连接，所述机油冷却器、所述散热器和所述暖风组件三者并联设置，通过所述控制装置将冷却液分配给所述机油冷却器、散热器和暖风组件，其中，所述控制装置用于调配流量以及控制冷却水路的通断。

3.根据权利要求2所述的内燃机冷却***，其特征在于，所述内燃机冷却***还包括水温传感器；

所述水温传感器设置在所述进气侧水套的出水口位置，通过所述水温传感器监测冷却液的温度，所述控制装置根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器、散热器和暖风组件的流量。

4.根据权利要求2所述的内燃机冷却***，其特征在于，

所述控制装置为单输入多输出的开关元件。

5.一种内燃机冷却控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过水泵将冷却液泵送至排气侧水套，用于对缸体的排气侧进行冷却；

所述排气侧水套中的冷却液按预设的比例分两路分别进入缸盖主水套和集成排气歧管水套中，用于分别对缸盖和集成排气歧管冷却；

所述缸盖主水套和所述集成排气歧管水套中的冷却液汇聚进入进气侧水套中，用于对缸体的进气侧进行冷却；

通过阀件控制进入所述缸盖主水套的所述冷却液流量与进入所述集成排气歧管水套的所述冷却液流量的比例。

6.根据权利要求5所述的内燃机冷却控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过控制装置将冷却液分配给机油冷却器、散热器和暖风组件，其中，所述控制装置连接在所述进气侧水套的出水口，所述控制装置用于调配流量以及控制冷却水路的通断。

7.根据权利要求6所述的内燃机冷却控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过水温传感器监测冷却液的温度，其中，所述水温传感器设置在所述进气侧水套的出水口；

所述控制装置根据所述温度调整开闭状态以及流向所述机油冷却器、散热器和暖风组件的流量。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至4任一项所述的内燃机冷却***。

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