CN112282915A - 一种发动机冷却***及汽车 - Google Patents

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Abstract

一种发动机冷却***及汽车，包括发动机水套、发动机出水口、冷却管路、水泵和控制单元；所述发动机水套的入口与所述水泵连接，发动机水套的出口与所述发动机出水口连接，所述冷却管路连通发动机出水口和水泵；所述冷却管路包括布置在其中的冷却支路以及位于冷却支路下游的第一电子节温器，所述冷却支路包括并联在一起的第一冷却支路和第二冷却支路，所述第一冷却支路上设有第一散热装置，所述第二冷却支路上设有第二散热装置和位于第二散热装置上游的第二电子节温器，所述控制单元分别电性连接所述第一电子节温器、第二电子节温器和水泵。本发明提高了发动机高速运转下的发动机的冷却效率，减少了发动机暖机的暖机时间。

Description

一种发动机冷却***及汽车
技术领域
本发明涉及发动机冷却技术领域，特别涉及一种发动机冷却***及汽车。
背景技术
汽车的发动机冷却***对发动机正常运转、安全行驶及降低油耗与排放均起到重要的作用。目前，随着发动机结构设计愈发紧凑及升功率增大，发动机产生的废热密度也随之明显增大，因此，对于发动机冷却***的要求也不断增加。通常，发动机冷却***的散热能力的设计应首先考虑满足发动机高负荷时的散热需求。
但事实上，发动机并不是在任何时候都需要被冷却，且发动机在不同工况下所需的冷却程度不同，如：当发动机暖机时，提高冷却液的温度可缩短暖机时间，从而降低油耗与排放；当发动机以部分负荷运行时，提高冷却液的温度一方面可升高机油温度，降低摩擦损失；另一方面还有助于改善缸内燃烧，同时降低散热损失，也达到增强动力性及降低油耗的作用；当发动机以大负荷或极限工况运行时，降低冷却液温度可保证发动机安全可靠的运行。
目前，发动机冷却***在发动机高速运转时，冷却液的温度无法及时冷却，造成发动机高负荷运行，会导致运动机件受热膨胀，从而减小各机件间的间隙，妨碍正常运动，情况严重会造成发动机卡死，发动机暖机时，冷却液温度过低，暖机时间长，增加了发动的油耗和排放。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种发动机冷却***及汽车，提高了发动机高速运转下的发动机的冷却效率，减少了发动机暖机的暖机时间，降低了发动机的油耗和排放。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种发动机冷却***，包括发动机水套、发动机出水口、冷却管路、水泵和控制单元；
所述发动机水套的入口与所述水泵连接，发动机水套的出口与所述发动机出水口连接，所述冷却管路连通发动机出水口和水泵；
所述冷却管路包括布置在其中的冷却支路以及位于冷却支路下游的第一电子节温器，所述第一电子节温器能够通过启停来控制冷却管路的通断，所述冷却支路包括并联在一起的第一冷却支路和第二冷却支路，所述第一冷却支路上设有第一散热装置，所述第二冷却支路上设有第二散热装置和位于第二散热装置上游的第二电子节温器，所述第二电子节温器能够通过启停来控制第二冷却支路的通断；
所述控制单元分别电性连接所述第一电子节温器、第二电子节温器和水泵，用于分别控制水泵、第一电子节温器和第二电子节温器的启停。
进一步地，所述控制单元为ECU。
进一步地，所述发动机水套出口和发动机出水口之间设有第一温度传感器，用于检测流经其的冷却液温度。
进一步地，所述冷却管路还设有第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在水泵和第一电子节温器之间，用于检测流经其的冷却液温度。
进一步地，还包括第一支路，所述第一支路连通发动机出水口和水泵，第一支路包括布置在其中的三通电磁换向阀，所述三通电磁换向阀两个出口分别连接有暖风装置和加热装置，靠近所述加热装置的出水口处设有第三温度传感器，用于检测流经其的冷却液温度，所述三通电磁换向阀与控制单元电性连接。
进一步地，所述加热装置包括加热箱和位于加热箱外壁的加热器，所述加热器与加热箱以热传导方式接触，用于加热所述加热箱，加热器与控制单元电性连接。
进一步地，还包括第二支路，所述第二支路连通发动机出水口和水泵，第二支路包括布置在其中的膨胀水壶。
进一步地，还包括第三支路，所述第三支路连通发动机水套出口和水泵，第三支路包括布置在其中的涡轮增压器。
进一步地，一种汽车，包括所述的发动机冷却***。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明的控制单元可以控制水泵完全运转、停止运转或间歇运转，进而可以改变冷却液流量；另外，根据第二温度传感器反馈的温度，来控制第一电子节温器或第二电子节温器的加电状态，从而控制第一电子节温器或第二电子节温器开闭，进而合理调节第一散热装置和第二散热装置工作状态，即使在发动机高负荷下，也可快速降低冷却液温度，保证发动机安全可靠的运行，延长了发动机的寿命。
2. 本发明在暖机状态下，控制单元可以控制三通电磁换向阀来改变冷却液的流向，使其流向加热装置，加热装置的电热丝可以对冷却液进行适当加温，提高暖机效率，减小了发动的油耗和排放。
3.本发明提高了高温环境或者高负荷运转下发动机的冷却效率，低温环境下提高冷却液的温度，减小发动机的暖机时间，以使发动机始终工作在最佳温度范围内，降低了汽车的油耗，延长了发动机的寿命。
4.本发明第三支路上设有涡轮增压器，所述涡轮增压器的工作过程是由发动机的废气进行推动，因次此大大提高了燃油经济性，并且降低了废气等污染物的排放，减少了环境污染。
附图说明
图1为本发明的发动机冷却***示意图。
图中标记：1、三通电磁换向阀，2、 暖风装置，3、加热箱，301、加热器，4、第三温度传感器，5、发动机水套，6、涡轮增压器，7、水泵，8、第二温度传感器，9、第一电子节温器，10、第一散热装置，11、第二散热装置，12、第二电子节温器，13、膨胀水壶，14、发动机出水口，15、第一温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本发明提供一种发动机冷却***，包括发动机水套5、发动机出水口14、冷却管路、水泵7和控制单元，所述控制单元为ECU。
所述发动机水套5的入口与所述水泵7连接，发动机水套5的出口与所述发动机出水口14连接，所述冷却管路连通发动机出水口14和水泵7，所述发动机水套5出口和发动机出水口14之间设有第一温度传感器15，用于检测流经其的冷却液温度。
所述冷却管路包括布置在其中的冷却支路以及位于冷却支路下游的第一电子节温器9，所述第一电子节温器9能够通过启停来控制冷却管路的通断，所述冷却支路包括并联在一起的第一冷却支路和第二冷却支路，所述第一冷却支路上设有第一散热装置10，所述第二冷却支路上设有第二散热装置11和位于第二散热装置11上游的第二电子节温器12，所述第二电子节温器12能够通过启停来控制第二冷却支路的通断，所述冷却管路还设有第二温度传感器8，所述第二温度传感器8设置在水泵7和第一电子节温器9之间，用于检测流经其的冷却液温度。
所述控制单元分别电性连接所述第一电子节温器9、第二电子节温器12和水泵7，用于分别控制水泵7、第一电子节温器9和第二电子节温器12的启停。
第一支路与水泵7、发动机水套5及发动机出水口14形成大循环回路，由第一电子节温器9控制其通断。
另外，如图1所示，还存在两条连通发动机出水口14和水泵7的支路，分别为：第一支路，所述第一支路包括布置在其中的三通电磁换向阀1，所述三通电磁换向阀1两个出口分别连接有暖风装置2和加热装置，靠近所述加热装置的出水口处设有第三温度传感器4，用于检测流经其的冷却液温度，所述三通电磁换向阀1与控制单元电性连接，所述加热装置包括加热箱3和位于加热箱3外壁的加热器301，所述加热器301与加热箱3以热传导方式接触，用于加热所述加热箱3，加热器301与控制单元电性连接；第二支路，所述第二支路连通发动机出水口14和水泵7，第二支路包括布置在其中的膨胀水壶13。
其中，第一支路和第二支路为常通支路，冷却液可在第一支路或第二支路与水泵7、发动机水套5和发动机出水口14形成的小循环回路中循环流动。
此外，如图1所示，还包括第三支路，所述第三支路连通发动机水套5出口和水泵7，第三支路包括布置在其中的涡轮增压器6，所述涡轮增压器6与发动机连接，冷却液可在第三支路与发动机水套5和水泵7形成的回路中循环流动，用于对涡轮增压器6进行冷却。
此外，发动机在工作过程中，利用其排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，继而，涡轮带动与其同轴的叶轮，使叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，并使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气的排出速度与涡轮的转速也同步增快，叶轮便会压缩更多的空气进入气缸，从而大大提高了发动机的动力性能。涡轮增压器6的工作过程是由发动机的废气进行推动，因而大大提高了燃油经济性，并且降低了废气等污染物的排放，减少了环境污染。
经与发动机换热的冷却液从发动机水套5中流出后，经由发动机出水口14分别流向第一支路和第二支路，其中流入第二支路中的冷却液在暖风装置2中与流经其的空气换热，以加热空气来形成暖风，从而在车用空调制热功能启动时，辅助为驾驶员提供暖风，提高了能量利用率；在暖机情况下，依据第二温度传感器8的反馈的温度，控制三通电磁换向阀1换向，使冷却液流向加热装置对冷却液升温，缩短暖机时间降低了汽车的油耗，延长了发动机的寿命；流入第二支路的冷却液经过膨胀水壶13，保持了发动机冷却***的压力。当第一电子节温器9打开时，冷却液流经冷却管路上的第一冷却支路，第一冷却支路上的第一散热装置10对流经的冷却液进行散热，当第二电子节温器12打开时，冷却管路上的一部分冷却液开始流向第二冷却支路，第二冷却支路上的第二散热装置11对流经的冷却液进行散热，从而大大降低冷却液的温度。其中，流经第一支路、第二支路和冷却管路的冷却液再次流入发动机水套5进行换热，循环往复。
其中，水泵7在传统机械水泵的水泵驱动带轮中加装了电磁离合器，电磁离合器可接受ECU的控制来连接或断开水泵7与驱动带轮，从而控制水泵7叶轮运转或停止，以此实现按需调节冷却液流量。而电子节温器则为在传统节温器的基础上，在蜡包中布置了加热电阻，如此使得节温器蜡包中的石蜡在感知外部冷却液温度的同时，还能感知内部加热电阻的温度，通过接受ECU的控制来对内部加热电阻加电或断电。
以下对该发动机冷却***的工作原理的详细说明：
发动机暖机阶段：控制单元控制水泵7间歇运转，以此实现降低冷却液流量；当第一温度传感器15反馈给控制单元的温度值小于60℃时，控制单元控制三通电磁换向阀1，使冷却液流向加热装置，控制单元控制加热器301开始加热，从而缩短暖机时间，实现了降低油耗与排放的作用，当第二温度传感器8反馈给控制单元的温度值大于60℃时，控制单元控制三通电磁换向阀1，使冷却液流向暖风装置2，控制单元控制加热器301停止加热，暖机阶段结束；此外，当第三温度传感器4反馈给控制单元的温度值大于65℃时，控制单元控制三通电磁换向阀1，使冷却液流向暖风装置2，控制单元控制加热器301停止加热，暖机阶段结束。后续阶段，控制单元控制三通电磁换向阀1，始终使冷却液流向暖风装置2。
发动机以部分负荷运行，处于小循环阶段：控制单元控制水泵7间歇运转，以此实现降低冷却液流量，控制单元控制第一电子节温器9在较高的目标冷却液温度下工作，使冷却管路不打开，此时第一支路、第二支路和第三支路均导通，涡轮增压器正常工作。
发动机以大负荷运行，处于大循环第一阶段：当第一温度传感器15反馈给控制单元的数值大于85℃时，控制单元控制水泵7完全运转以提供最大流量，同时控制第一电子节温器9开启，冷却管路上的第一冷却支路连通，使得冷却液流经第一散热装置10进行热交换，此时，第一支路、第二支路和第三支路均导通。
发动机以超负荷或极限状态下运行，处于大循环第二阶段：当第一温度传感器15反馈给控制单元的数值大于95℃时，控制单元控制水泵7完全运转以提供最大流量，同时控制第一电子节温器9和第二电子节温器12均开启，冷却管路上的第一冷却支路和第二冷却支路连通，使得冷却液流经第一散热装置10和第二散热装置11进行热交换，加快了冷却效率。此时，第一支路、第二支路和第三支路均导通。
本实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述发动机冷却***。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种发动机冷却***，其特征在于：包括发动机水套（5）、发动机出水口（14）、冷却管路、水泵（7）和控制单元；
所述发动机水套（5）的入口与所述水泵（7）连接，发动机水套（5）的出口与所述发动机出水口（14）连接，所述冷却管路连通发动机出水口（14）和水泵（7）；
所述冷却管路包括布置在其中的冷却支路以及位于冷却支路下游的第一电子节温器（9），所述第一电子节温器（9）能够通过启停来控制冷却管路的通断，所述冷却支路包括并联在一起的第一冷却支路和第二冷却支路，所述第一冷却支路上设有第一散热装置（10），所述第二冷却支路上设有第二散热装置（11）和位于第二散热装置（11）上游的第二电子节温器（12），所述第二电子节温器（12）能够通过启停来控制第二冷却支路的通断；
所述控制单元分别电性连接所述第一电子节温器（9）、第二电子节温器（12）和水泵（7），用于分别控制水泵（7）、第一电子节温器（9）和第二电子节温器（12）的启停。
2.根据权利要求1所述的一种发动机冷却***，其特征在于：所述控制单元为ECU。
3.根据权利要求1所述的一种发动机冷却***，其特征在于：所述发动机水套（5）出口和发动机出水口（14）之间设有第一温度传感器（15），用于检测流经其的冷却液温度。
4.根据权利要求1所述的一种发动机冷却***，其特征在于：所述冷却管路还设有第二温度传感器（8），所述第二温度传感器（8）设置在水泵（7）和第一电子节温器（9）之间，用于检测流经其的冷却液温度。
5.根据权利要求1所述的一种发动机冷却***，其特征在于：还包括第一支路，所述第一支路连通发动机出水口（14）和水泵（7），第一支路包括布置在其中的三通电磁换向阀（1），所述三通电磁换向阀（1）两个出口分别连接有暖风装置（2）和加热装置，靠近所述加热装置的出水口处设有第三温度传感器（4），用于检测流经其的冷却液温度，所述三通电磁换向阀（1）与控制单元电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种发动机冷却***，其特征在于：所述加热装置包括加热箱（3）和位于加热箱（3）外壁的加热器（301），所述加热器（301）与加热箱（3）以热传导方式接触，用于加热所述加热箱（3），加热器（301）与控制单元电性连接。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种发动机冷却***，其特征在于：还包括第二支路，所述第二支路连通发动机出水口（14）和水泵（7），第二支路包括布置在其中的膨胀水壶（13）。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种发动机冷却***，其特征在于：还包括第三支路，所述第三支路连通发动机水套（5）出口和水泵（7），第三支路包括布置在其中的涡轮增压器（6）。
9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的发动机冷却***。
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