CN111206980A - 发动机水套和具有该发动机水套的发动机冷却*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及发动机水套和具有该发动机水套的发动机冷却***。所述发动机水套可以包括：缸体侧水套，其形成在发动机汽缸体内并且环绕汽缸体的汽缸；和缸盖侧水套，其形成在发动机汽缸盖内并且环绕汽缸盖的燃烧室和排气口。特别是，所述缸盖侧水套包括：环绕汽缸盖的燃烧室的第一冷却液通道，以及环绕汽缸盖的排气口的第二冷却液通道；并且，所述第二冷却液通道流体分隔于所述第一冷却液通道。

Description

发动机水套和具有该发动机水套的发动机冷却***
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年11月22日提交的韩国专利申请No.10-2018-0145348的优先权及权益，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
本申请涉及发动机水套和具有该发动机水套的发动机冷却***，其能够改善发动机冷却性能并提高燃料效率。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息并且不构成现有技术。
随着发动机运行时发动机的温度升高，发动机冷却***可防止发动机过热。发动机冷却***包括控制冷却液的流量和/或流向的冷却液控制阀，以此提高燃料经济性或动力输出，并减少排放等。
冷却液控制阀可使冷却液循环通过水套和散热器之间的循环通道，从而调节冷却液的温度，并且在发动机的冷启动条件下，该冷却控制阀可阻断冷却液向散热器的流动，从而预热该发动机。另外，冷却液控制阀可使冷却液流入到机油加热器、EGR、加热器等，从而在各种预热操作中利用冷却液作为液体的热传递介质。因此，冷却液控制阀也可被称为热管理模块(TMM)或者集成式热管理模块(ITM)。
水套是发动机中设置的冷却液通道。冷却液在水套中循环从而冷却发动机。
水套被区分为设置于发动机的汽缸体的缸体侧水套和设置于发动机的汽缸盖的缸盖侧水套，并且缸体侧水套和缸盖侧水套是相互连通的。缸盖侧水套具有环绕燃烧室的第一冷却液通道和环绕排气口的第二冷却液通道，从而，经过缸盖侧水套的冷却液会冷却燃烧室和排气口。
同时，当经过排气口周围的冷却液的流量(即，经过第二冷却液通道的冷却液的流量)大的时候，传到冷却液的热量会增加，并相应地，车辆的整体冷却性能会下降。因此，增加散热器的容量和冷却风扇的功率成为必要。另一方面，当经过排气口周围的冷却液的流量较小时，汽缸盖可能会由于排放的热量而损坏。
我们发现，由于环绕或者覆盖燃烧室的第一冷却液通道和环绕或者覆盖排气口的第二冷却液通道彼此直接连接，因此传统的汽缸盖侧水套无法单独调节仅经过排气口周围的冷却液的流量。这导致了冷却性能下降，并对汽缸盖造成损坏。
公开于背景技术部分的上述信息仅供于增强对本申请概念的背景技术的理解，并且可以包含并不被认为是本领域技术人员已知的现有技术的一些技术概念。
发明内容
本申请的一个方面致力于提供一种发动机水套和具有该发动机水套的发动机冷却***，其可以根据车辆的运行条件，改变经过排气口周围的冷却液的流量(即，经过环绕排气口的冷却液通道的排气侧冷却液的流量)，从而提高发动机冷却性能，防止对汽缸盖和排气***的热损坏，并提高燃料效率。
根据本申请的一个方面，一种发动机的水套可以包括：缸体侧水套，其形成在发动机汽缸体内并且环绕或覆盖汽缸体的每个汽缸；和缸盖侧水套，其形成在发动机汽缸盖内并且环绕或覆盖汽缸盖的燃烧室和排气口，其中，所述缸盖侧水套可包括：环绕或覆盖所述汽缸盖的燃烧室的第一冷却液通道，以及环绕或覆盖汽缸盖的排气口的第二冷却液通道；以及，所述第二冷却液通道可流体分隔于第一冷却液通道。
所述第一冷却液通道可直接流体连接至缸体侧水套。
根据本申请的另一方面，一种发动机冷却***可包括：发动机，其包括具有缸体侧水套的汽缸体和具有缸盖侧水套的汽缸盖，所述缸盖侧水套具有环绕或覆盖汽缸盖的燃烧室的第一冷却液通道和环绕或覆盖汽缸盖的排气口的第二冷却液通道；第一冷却液回路，其与缸体侧水套和缸盖侧水套的第一冷却液通道连通；第二冷却液回路，其与缸盖侧水套的第二冷却通道连通；和冷却液控制阀，其可控制通过所述第一冷却液回路和第二冷却液回路循环的冷却液的流向和流量。
所述第一冷却液回路可包括：循环冷却液的冷却液泵，以及冷却所述冷却液的散热器。
所述第二冷却液回路可包括：与所述第二冷却液通道的出口连通的加热器。
所述冷却液控制阀可包括：与第一冷却液通道的出口流体连通的第一入口，与所述第二冷却液通道的出口流体连通的第二入口，与所述散热器的入口流体连通的第一出口，以及，与所述第二冷却液通道的入口流体连通的第二出口。
所述发动机冷却***可以进一步包括：测量冷却液的温度的冷却液温度传感器；测量排气温度的排气温度传感器；测量发动机RPM(每分钟转数)的RPM传感器；以及控制冷却液控制阀的控制器。
所述控制器根据发动机的运行条件可以控制冷却液控制阀，从而独立地改变经过第一冷却液通道的冷却液的流量和经过第二冷却液通道的冷却液的流量。
当通过RPM传感器测量的发动机RPM低于或等于参考RPM时，所述控制器可以将冷却液控制阀的第二出口的开度减小至预定的参考开度或以下。
当通过RPM传感器测量的发动机RPM低于或等于参考RPM并且通过冷却液温度传感器测量的冷却液的温度高于或等于参考冷却液温度时，所述控制器可以将所述冷却液控制阀的第二出口的开度减小至预定的参考开度或以下。
当通过RPM传感器测量的发动机RPM超过参考RPM时，所述控制器可以将所述冷却液控制阀的第二出口的开度增大至高于预定的参考开度。
当通过所述RPM传感器测量的发动机RPM超过参考RPM并且通过所述排气温度传感器测量的排气的温度高于或等于参考排气温度的时候，所述控制器可以将冷却液控制阀的第二出口的开度增大至高于预定的参考开度。
通过本文提供的说明，其它可应用领域将变得明显。应理解的是，说明书和具体实施例仅旨在用于说明的目的而不旨在限制本申请的范围。
附图说明
为了可以很好地理解本申请，现在参考所附附图，以给出的示例的方式来描述其各种形式，在这些附图中：
图1示出了根据本申请的示例性形式的发动机的截面图。
图2示出了根据本申请的示例性形式的发动机冷却***的配置。
图3示出了根据本申请的示例性形式的发动机冷却***的框图。
图4是示出根据本申请的示例性形式的用于控制发动机冷却***的方法的流程图。
本文描述的附图仅用于说明的目的并且不旨在以任何方式限制本申请的范围。
附图标记说明
1：发动机 2：汽缸体
3：汽缸盖 3a：燃烧室
3c：排气口 4：汽缸
5：活塞 10：发动机冷却***
11：散热器 12：三通阀
13：冷却液泵 14：EGR冷却器
15：储液器 16：加热器
20：缸体侧水套 30：缸盖侧水套
31：第一冷却液通道 32：第二冷却液通道
40：冷却液控制阀 41：第一入口
42：第二入 43：第一出口
44：第二出口 51：第一冷却液回路
52：第二冷却液回路。
具体实施方式
下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本申请、应用或用途。应当理解，在附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
此外，省略与本申请相关的公知技术的详细描述，从而不会不必要地模糊本申请的主旨。
例如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语可以用于描述本申请的示例性实施方案中的元件。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件，但是这些术语并不限制相应元件的本质特征、顺序或次序等。除非另有声明，本文使用的所有术语(包括技术术语或科技术语)的含义与本申请所属领域的技术人员一般理解的含义相同。这些术语如同常用词典中定义的术语一样应被解释为具有与相关技术领域中的语境含义等同的含义，而不应被解释为具有理想的含义或过于字面的含义，除非本申请中明确限定具有这样的含义。
参考图1，发动机1可以包括：具有多个汽缸4的汽缸体2，以及连接于汽缸体2的汽缸盖3。
汽缸体2可以具有多个汽缸4，为了方便说明，图1中示出了一个汽缸4。活塞5可以设置为在汽缸4内进行往返移动。
汽缸体2可以包括：环绕或覆盖汽缸4周围的缸体侧水套20，并且冷却液可以通过缸体侧水套20。
汽缸盖3可以具有燃烧室3a，进气口3b和排气口3c。汽缸盖3可以包括缸盖侧水套30，缸盖侧水套30环绕或覆盖燃烧室3a和排气口3c。
根据本申请的示例性形式，缸盖侧水套30可以包括：环绕或覆盖燃烧室3a周围的第一冷却液通道31，以及环绕或覆盖排气口3c周围的第二冷却液通道32。
第一冷却液通道31可以直接流体连接于缸体侧水套20，并且第一冷却液通道31可以从缸体侧水套20接收冷却液。随着冷却液按顺序通过缸体侧水套20和缸盖侧水套30的冷却液通道31，汽缸体2的汽缸4和汽缸盖3的燃烧室3a可以被冷却。
第二冷却液通道32可以流体分隔于第一冷却液通道31，从而第二冷却液通道32可以不直接流体连接于第一冷却液通道31。通过将第二冷却液通道32与第一冷却液通道31分隔，相对于经过缸体侧水套20和第一冷却液通道31的冷却液(燃烧室侧冷却液)的流量，经过第二冷却液通道32的冷却液的流量可以被独立地改变。随着冷却液经过缸盖侧水套30的第二冷却液通道32，汽缸盖3的排气口3c可以相对于汽缸盖3的燃烧室3a而单独地冷却。
参考图2，根据本申请示例性形式的发动机冷却***10可以包括：第一冷却液回路51、第二冷却液回路52和冷却液控制阀40，所述第一冷却液回路51与缸体侧水套20和缸盖侧水套30的第一冷却液通道31连通；所述第二冷却液回路52与缸盖侧水套30的第二冷却液通道32连通；所述冷却液控制阀40控制经过第一冷却液回路51和第二冷却液回路52循环的冷却液的流向和流量。
冷却液可以通过第一冷却液回路51循环，由此冷却液会经过缸体侧水套20和缸盖侧水套30的第一冷却液通道31。随着冷却液经过缸体侧水套20和第一冷却液通道31，汽缸体2的汽缸4和汽缸盖3的燃烧室3a会被冷却。
第一冷却液回路51可以包括：用于循环冷却液的冷却液泵13，以及用于使冷却液冷却的散热器11。所述散热器11可以是空气冷却型热交换器或水冷却型热交换器。
冷却液泵13的出口可以与缸体侧水套20的入口21直接连通。
冷却液可以通过第二冷却液回路52循环，由此冷却液会经过缸盖侧水套30的第二冷却液通道32。随着冷却液经过缸盖侧水套30的第二冷却液通道32，汽缸盖3的排气口3c会被冷却。第二冷却液回路52还可以包括：与缸盖侧水套30的第二冷却液通道32的出口34连通的加热器16。
冷却液控制阀40可以是旋转阀，其包括：具有多个入口41、42和多个出口43、44的阀壳，以及可旋转地安装在阀壳内的阀体。冷却液控制阀40可以单独地调节多个入口41、42和多个出口43、44的每一个的开度。
根据一种示例性形式，冷却液控制阀40可以包括：第一入口41、第二入口42、第一出口43以及第二出口44，所述第一入口41与缸盖侧水套30的第一冷却液通道31的出口35流体连通；所述第二入口42与第二冷却液通道32的出口34流体连通；所述第一出口43与散热器11的入口流体连通；所述第二出口44与缸盖侧水套30的第二冷却液通道32的入口33流体连通。冷却液控制阀40可以配置为调节第一入口41，第二入口42，第一出口43和第二出口44的开度。
冷却液控制阀40的第一出口41可以与第一冷却液通道31的出口35直接连通。
冷却液控制阀40的第二入口42可以通过加热器16与第二冷却液通道32的出口34连通。
冷却液控制阀40的第一出口43可以与散热器11的入口直接连通。
冷却液控制阀40的第二出口44可以与第二冷却液通道32的入口33直接连通。
通过冷却液控制阀40的操作可以调节第一出口43的开度和第二出口44的开度，以此可以控制流到散热器11和缸盖侧水套30的第二冷却液通道32的冷却液的流量和流向。
根据发动机的运行条件，可以改变冷却液控制阀40的第一出口43的开度，以此可以适当地控制流到散热器11的冷却液的流量。
此外，可以根据发动机RPM(每分钟转数)、冷却液的温度和排气的温度等来改变冷却液控制阀40的第二出口44的开度，以此可以独立地控制流到缸盖侧水套30的第二冷却液通道32的冷却液的流量。例如，在相对较低的发动机RPM和相对较高的冷却液温度的条件下，可以减少经过排气口3c周围的冷却液的流量，从而有助于改善车辆的整体冷却性，并且在相对较高发动机RPM和相对较高的排气温度的条件下，可以增加经过排气口3c周围的冷却液的流量(即，经过第二冷却液通道32的冷却液的流量)，从而防止对汽缸盖的损坏并降低排气的温度。
根据本申请示例性形式的发动机冷却***10还可以包括：从第一冷却液回路51分支的第一旁路管道53。
第一旁路管道53的一端可以在冷却液泵13的下游点处分支，第一旁路管道53的另一端可以与EGR冷却器14的入口连通。冷却液可以通过第一旁路管道53流入到EGR冷却器14。也就是说，冷却液通过在发动机1的水套20和30周围做出迂回从而流到EGR冷却器14，从而冷却EGR冷却器14。EGR冷却器14可以具有用于使冷却液通过的冷却通道(未显示)。
EGR冷却器14的出口可以连接至第一回流管54的一端，并且第一回流管54的另一端可以汇合至第一冷却液回路51。
EGR冷却器14的另一出口可以连接至补充管道55。补充管道55可以汇合至第一回流管54的一点。储液器15可以连接至补充管道55。因此，EGR冷却器14中的冷却液的一部分可以储存在储液器15中。第二旁路管道56可以从第一补充管道55分支。第二旁路管道56的一端可以连接至补充管道55的分支点，第二旁路管道56的另一端可以汇合至第一冷却液回路51的一个点。三通阀12可以配置在第一冷却液回路51、第一回流管54和第二旁路管道56汇合的点。
图3示出了根据本申请示例性形式的发动机冷却***10的方框图。
参考图3，发动机冷却***10可以包括：测量冷却液的温度的冷却液温度传感器61，测量排气温度的排气温度传感器62，测量发动机RPM的RPM传感器63，以及控制冷却液控制阀40的控制器65。
根据发动机RPM、冷却液的温度、排气的温度等，控制器65可以控制冷却液控制阀40来调节冷却液控制阀40的第一出口43的开度。也就是说，根据发动机的运行条件，可以改变冷却液控制阀40的第一出口43的开度，由此可以适当调节流到散热器11的冷却液的流量，从而可以调节流到缸体侧水套20和缸盖侧水套30的第一冷却液通道31的冷却液的流量。
此外，根据发动机RPM、冷却液的温度、排气的温度等，控制器65可以控制冷却液控制阀40来调节冷却液控制阀40的第二出口44的开度。也就是说，根据发动机的运行条件，可以改变冷却液控制阀40的第二出口44的开度，以此可以调节流到缸盖侧水套30的第二冷却液通道32的冷却液的流量。例如，在相对较低的发动机RPM和相对较高的冷却液温度条件下，控制器65可以减小冷却液控制阀40的第二出口44的开度，从而减少经过第二冷却液通道32的冷却液的流量，因此可以改善发动机冷却***的整体冷却性能。在相对较高的发动机RPM和相对较高的排气温度的条件下，控制器65可以增大冷却液控制阀40的第二出口44的开度，从而增加了经过第二冷却液通道32的冷却液的流量，因此防止了对汽缸盖的损坏，并降低了排气的温度。
如上所述，控制器65可以通过下述方式控制冷却液控制阀40：根据发动机的运行条件，独立地改变经过第一冷却液通道31的冷却液的流量和经过第二冷却液通道32的冷却液的流量。特别是，通过独立地调节经过冷却通道32的冷却液的流量，在低速条件下的冷却性能和高速条件下的燃料经济性得到有效地提高。
图4是示出根据本申请的示例性形式的用于控制发动机冷却***10的方法的流程图。
在步骤S1中，在发动机运行期间，控制器65可以判断通过RPM传感器63测量的发动机RPM“R”是否低于或等于预定的参考RPM“Rt”。
在步骤S2中，当测量的RPM“R”低于或等于参考RPM“Rt”(低发动机转速条件)时，控制器65可以判断通过冷却液温度传感器61测量的冷却液温度Tc是否高于或等于预定的参考冷却液温度Ts。
当步骤S1中测量的发动机RPM“R”低于或等于参考RPM“Rt”(低发动机转速条件)，并且在步骤S2中测量的冷却液温度Tc高于或等于参考冷却液温度Ts(冷却液过热状态)时，在步骤S3中，控制器65可以将冷却液控制阀40的第二出口44的开度减小至参考开度或以下，从而将经过第二冷却液通道32的冷却液的流量减少到低于参考冷却液流量。也就是说，当在低发动机转速条件(测量的发动机RPM“R”低于或等于参考RPM“Rt”)以及在冷却液过热条件(测量的冷却液温度Tc高于或等于参考冷却液温度Ts)被满足的情况下，控制器65可以减小冷却液控制阀40的第二出口44的开度，从而减少经过第二冷却液通道32的冷却液的流量(即，经过排气口3c周围的冷却液的流量)。
低发动机转速条件(在步骤S1中测量的发动机RPM“R”低于或等于参考RPM“Rt”)不被满足时，即，当测量的发动机RPM“R”超过参考RPM“Rt”(高发动机转速条件)时，在步骤S4中，控制器65可以判断通过排气温度传感器62测量的排气的温度Te是否高于或等于预定的参考排气温度Tp。
当步骤S1中测量的发动机RPM“R”超过参考RPM“Rt”(高发动机转速条件)，并且步骤S4中测量的排气温度Te高于或等于参考排气温度Tp(高排气温度条件)时，在步骤S5中，控制器65可以将冷却液控制阀40的第二出口44的开度增大至大于参考开度，从而将经过第二冷却液通道32的冷却液的流量增加至高于参考冷却液的流量。也就是说，当高发动机转速条件(测量的发动机RPM“R”超过参考RPM“Rt”)和高排气温度条件(测量的排气温度Te高于或等于参考排气温度Tp)被满足时，控制器65可以增大冷却液控制阀40的第二出口44的开度，从而增加经过第二冷却液通道32的冷却液的流量(即，经过排气口3c周围的冷却液流量)。
如上所示，根据本申请示例性形式的水套和发动机冷却***可以根据车辆的运行条件来改变经过排气口的冷却液的流量，从而改善发动机冷却性能，防止了对汽缸盖和排气***的热损坏，并且提高了燃料效率。
具体地，根据本申请示例性形式，在相对较低发动机RPM和相对较高冷却液温度条件下，可以减少经过排气口的冷却液的流量，从而改善车辆的整体冷却性能，并且在相对较高发动机RPM和相对较高排气温度的条件下，可以增加经过排气口的冷却液的流量，从而防止对汽缸盖的损坏，并降低了排气的温度。
上文尽管参考示例性形式和附图描述本申请，但是本申请并不限于此，而是可以由本申请所属领域的技术人员进行各种修改和改变而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (12)

1.一种发动机水套，所述水套包括：
缸体侧水套，其形成在发动机汽缸体内并且环绕汽缸体的汽缸；和
缸盖侧水套，其形成在发动机汽缸盖内并且环绕汽缸盖的燃烧室和排气口；
其中，所述缸盖侧水套包括：环绕汽缸盖的燃烧室的第一冷却液通道，以及环绕汽缸盖的排气口的第二冷却液通道；
所述第二冷却液通道流体分隔于所述第一冷却液通道。
2.如权利要求1所述的发动机水套，其中，所述第一冷却液通道直接流体连接至所述缸体侧水套。
3.一种发动机冷却***，其包括：
发动机，其包括具有缸体侧水套的汽缸体和具有缸盖侧水套的汽缸盖，其中，所述缸盖侧水套包括环绕汽缸盖的燃烧室的第一冷却液通道和环绕汽缸盖的排气口的第二冷却液通道；
第一冷却液回路，其与缸体侧水套和缸盖侧水套的第一冷却液通道连通；
第二冷却液回路，其与缸盖侧水套的第二冷却液通道连通；以及
冷却液控制阀，其控制通过所述第一冷却液回路和第二冷却液回路循环的冷却液的流向和流量。
4.如权利要求3所述的发动机冷却***，其中，所述第一冷却液回路包括：配置为循环冷却液的冷却液泵，以及配置为冷却所述冷却液的散热器。
5.如权利要求4所述的发动机冷却***，其中，所述第二冷却液回路包括：与所述第二冷却液通道的出口连通的加热器。
6.如权利要求5所述的发动机冷却***，其中，所述冷却液控制阀包括：
与所述第一冷却液通道的出口流体连通的第一入口，
与所述第二冷却液通道的出口流体连通的第二入口，
与所述散热器的入口流体连通的第一出口，以及
与所述第二冷却液通道的入口流体连通的第二出口。
7.如权利要求3所述的发动机冷却***，进一步包括：
配置为测量冷却液的温度的冷却液温度传感器；
配置为测量排气的温度的排气温度传感器；
配置为测量发动机RPM的RPM传感器；以及
配置为控制冷却液控制阀的控制器。
8.如权利要求7所述的发动机冷却***，其中，所述控制器配置为：基于发动机的运行条件控制冷却液控制阀，以便独立地改变经过第一冷却液通道的冷却液的流量以及经过第二冷却液通道的冷却液的流量。
9.如权利要求7所述的发动机冷却***，其中，所述控制器配置为：当通过所述RPM传感器测量的发动机RPM低于或等于参考RPM时，将所述冷却液控制阀的第二出口的开度减小至预定的参考开度或以下。
10.如权利要求7所述的发动机冷却***，其中，所述控制器配置为：当通过所述RPM传感器测量的发动机RPM低于或等于参考RPM并且通过所述冷却液温度传感器测量的冷却液的温度高于或等于参考冷却液温度时，将所述冷却液控制阀的第二出口的开度减小至预定的参考开度或以下。
11.如权利要求7所述的发动机冷却***，其中，所述控制器配置为：当通过所述RPM传感器测量的发动机RPM超过参考RPM时，将所述冷却液控制阀的第二出口的开度增大至高于预定的参考开度。
12.如权利要求7所述的发动机冷却***，其中，所述控制器配置为：当通过所述RPM传感器测量的发动机RPM超过参考RPM并且通过所述排气温度传感器测量的排气的温度高于或等于参考排气温度时，将所述冷却液控制阀的第二出口的开度增大至高于预定的参考开度。
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