CN114991931B - 发动机冷却***和动力装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机冷却***及动力装置，发动机冷却***包括水泵、发动机水套、EGR冷却器、暖风器和冷却通道，EGR冷却器用于冷却发动机再循环的废气，暖风器用于向发动机提供暖风，水泵、发动机水套、EGR冷却器、暖风器通过冷却通道首尾连通，水泵用于向冷却通道输入冷却液，以使冷却液依次流经发动机水套、EGR冷却器和暖风器，并回到水泵形成循环。通过设置EGR冷却器和暖风器，并使得冷却液依次流经发动机水套、EGR冷却器和暖风器，可利用EGR冷却器对冷却液加热，从而可使暖风器的暖风的温度升高，可为发动机提供温度较高的暖风，有效的利用了余热，避免热量的浪费，提升发动机的效率。

Description

发动机冷却***和动力装置

技术领域

本发明涉及发动机冷却技术领域，尤其涉及一种发动机冷却***和动力装置。

背景技术

为了确保可靠性，汽车一般配备有发动机冷却***，发动机冷却***可以很好地对发动机进行冷却。目前的发动机冷却***主要是通过水泵将冷却水输送进入发动机水套，并在发动机水套出水口出水，通过分配进入暖风器、散热器、机油冷却器等，然后回流到水泵完成循环。

现有的发动机冷却***不能有效利用EGR冷却器的热量，无法为发动机提供温度较高的暖风，造成热量的浪费，发动机效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机冷却***和动力装置，能利用EGR冷却器的热量为暖风器加热，提升进入发动机的暖风的温度，有效的利用余热，提升发动机的效率。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种发动机冷却***，所述发动机冷却***包括水泵、发动机水套、EGR冷却器、暖风器和冷却通道，所述EGR冷却器用于冷却发动机再循环的废气，所述暖风器用于向所述发动机提供暖风，所述水泵、所述发动机水套、所述EGR冷却器、所述暖风器通过所述冷却通道首尾连通，所述水泵用于向所述冷却通道输入冷却液，以使所述冷却液依次流经所述发动机水套、所述EGR冷却器和所述暖风器，并回到所述水泵形成循环。

一种实施方式中，所述发动机水套包括相连通的缸盖水套和缸体水套，所述汽车冷却***还包括调温组件，所述缸体水套与所述调温组件连通，所述缸盖水套与所述冷却通道连通，所述调温组件用于控制所述缸体水套的冷却液是否参与循环。

一种实施方式中，所述调温组件包括第一调温器、第二调温器和旁通管路，所述旁通管路连通所述第一调温器和所述第二调温器，所述第一调温器与所述缸体水套连通，所述第二调温器与所述水泵连通，所述发动机冷却***还包括散热器，所述散热器与所述第二调温器和所述旁通管路连通，所述第二调温器用于控制所述散热器的冷却液是否参与循环。

一种实施方式中，所述冷却通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道连通所述水泵和所述缸盖水套的入水口，所述第二通道连通所述缸盖水套的入水口和所述第二调温器，所述EGR冷却器和所述暖风器设置在所述第二通道上。

一种实施方式中，所述冷却通道还包括第三通道，所述第三通道连通所述缸盖水套和所述第一调温器。

一种实施方式中，所述发动机冷却***还包括机油冷却器、第四通道和第五通道，所述第四通道连通所述第二调温器和所述水泵，所述第五通道连通所述第一通道和所述第四通道，所述机油冷却器设置在所述第五通道上。

一种实施方式中，所述第一调温器预设有第一开启温度，当所述缸体水套内的冷却液达到所述第一开启温度时，所述第一调温器开启，以使所述缸体水套内的冷却液参与循环。

一种实施方式中，所述第二调温器预设有第二开启温度，当所述缸体水套内的冷却液达到所述第二开启温度时，所述第二调温器开启，以使所述散热器参与循环，其中，所述第二开启温度大于所述第一开启温度。

一种实施方式中，所述发动机冷却***还包括控制器和检测器，所述控制器与所述第一调温器和/或所述第二调温器及所述检测器电连接，所述检测器用于检测所述缸体水套的冷却液的温度，所述控制器用于根据所述检测器检测的温度控制所述第一调温器和/或所述第二调温器开启。

第二方面，本发明实施例还提供一种动力装置，包括第一方面各种实施方式中任一项所述的发动机冷却***。

通过设置EGR冷却器和暖风器，并使得冷却液依次流经发动机水套、EGR冷却器和暖风器，可利用EGR冷却器对冷却液加热，从而可使暖风器的暖风的温度升高，可为发动机提供温度较高的暖风，有效的利用了余热，避免热量的浪费，提升发动机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的发动机冷却***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供一种发动机冷却***，包括水泵10、发动机水套20、EGR冷却器30、暖风器40和冷却通道。

其中，水泵10用于泵送冷却液，冷却液可选为纯水，或掺杂酒精、甘油、乙二醇等任一种或多种的水等本实施例中冷却液为50％的水和50％的乙二醇混合的溶液。发动机水套20用于形成供冷却液流动的通道，以为发动机进行散热。EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)冷却器用于冷却发动机再循环的废气。暖风器40用于向发动机提供暖风。冷却通道用于提供冷却液流动的通道，以使冷却液在***中流动。

水泵10、发动机水套20、EGR冷却器30、暖风器40通过冷却通道首尾连通。水泵10向冷却通道输入冷却液，冷却液依次流经发动机水套20、EGR冷却器30和暖风器40，并回到水泵10形成循环。

冷却液流经EGR冷却器30后，EGR冷却器30的废气提供的热量会加热冷却液，使得流入暖风器40的冷却液的温度升高，以为暖风器40加热，使得暖风器40提供给发动机的暖风的温度升高，而发动机在得到温度更高的暖风时具有更好的燃料燃烧性能，可提高动力表现。此外，EGR冷却器30和暖风器40在回路中串联，使得水泵10使用一路输出即可，不需要提供更多的流量，可降低水泵10的输出做功，可获得较好的油耗经济性。

因此，本实施例通过设置EGR冷却器30和暖风器40，并使得冷却液依次流经发动机水套20、EGR冷却器30和暖风器40，可利用EGR冷却器30对冷却液加热，从而可使暖风器40的暖风的温度升高，可为发动机提供温度较高的暖风，有效的利用了余热，避免热量的浪费，提升发动机的效率。

一种实施方式中，请参阅图1，发动机水套20包括相连通的缸盖水套21和缸体水套22，缸盖水套21与冷却通道连通。发动机冷却***还包括调温组件50，缸体水套22与调温组件50连通。调温组件50用于控制缸体水套22的冷却液是否参与循环。具体的，冷却通道包括第一连接通道212和第二连接通道223，第一连接通道212连通缸盖水套21和缸体水套22，第二连接通道223连通缸体水套22和调温组件50。缸体水套22套在缸体燃烧室外周，缸体水套22用于由冷却液通过，以便于对缸体进行冷却。同样的，缸盖水套21套在缸盖燃烧室外周，缸盖水套21用于由冷却液通过，以便于对缸盖进行冷却。其中，缸盖水套21可为第一内部通道211，缸体水套22可为并联的第二内部通道221和第三内部通道222，第一连接通道212的一端与第一内部通道211连通，第一连接通道212的另一端与第二内部通道221和第三通道83连通，第二连接通道223与第二内部通道221和第三内部通道222的远离第一连接通道212的一端连通。

可以理解的是，在冷启动时，缸体的温度较低，若缸体水套22的冷却液参与循环，将不利于缸体的温度上升，导致油耗高，有害气体排放多，经济性和环境方面均处于不利的状态。通过设置调温组件50控制缸体水套22的冷却液是否参与循环，可使得在冷启动时缸体水套22不参与循环，缸体温度能够快速上升，可降低油耗和有害气体的排放，较为环保且有利于提高经济性。另外，当冷启动完成，且发动机温度上升至较高温度后，为保证可靠性，可通过调温组件50控制缸体水套22的冷却液也参与循环。

一种实施方式中，请参阅图1，调温组件50包括第一调温器51、旁通管路84和第二调温器52。旁通管路84连通第一调温器51和第二调温器52，具体为旁通管路84与第一调温器51为常通，与第二调温器52的第二接口521连通。第一调温器51与缸体水套22连通，即第一调温器51的第一接口511和缸体水套22之间通过第二连接通道223连通，第二调温器52与水泵10连通。发动机冷却***还包括散热器60，散热器60与第二调温器52和旁通管路84连通，具体为第六通道86连通旁通管路84和第二调温器52的第三接口522，散热器60设置在第六通道86上。第二调温器52用于控制散热器60的冷却液是否参与循环。第一调温器51和/或第二调温器52可选为传统蜡式调温器或调温范围更大的电子调温器。其中，第一接口511、第二接口521和第三接口522是否开启可控制，如何控制在后续有详细说明。

第二调温器52还可控制旁通管路84与第二调温器52是否接通，即第二接口521是否开启，在第二调温器52的控制下，第一调温器51进入旁通管路84的冷却液具有以下三种情况：

①散热器60完全不参与循环，经过第一调温器51的冷却液全部通过旁通管路84进入第二调温器52，，并回流进入水泵10进行下一轮循环。

②散热器60部分参与循环，经过第一调温器51的冷却液一部分通过旁通管路84进入第二调温器52，并回流进入水泵10，另一部分进入散热器60进行冷却后再通过第二调温器52回流抵达水泵10。

③散热器60全部参与循环，经过第一调温器51的冷却液不通过旁通管路84向第二调温器52流动，而是冷却液全部进入散热器60进行冷却后，再通过第二调温器52回流抵达水泵10。

通过设置第二调温器52，第二调温器52能够通过控制缸体水套22和缸盖水套21进入散热器60循环的程度来调节缸体和缸盖(主要为缸盖)的温度，使得发动机具有适合当前工况的温度，有利于提高经济性以及环保程度。举例而言，在小循环时，第二调温器52能够控制发动机冷却液不进入散热器60循环，以保证冷启动以及冷启动后一段时间内发动机能够升温至理想温度，以降低的有害气体的含量和油耗。在大循环时，第二调温器52能够控制发动机冷却液进入散热器60循环的程度，使得在低负荷工况时的发动机温度较高，降低摩擦损失来提高效率，在高负荷工况时的发动机温度保持在安全温度下，以具有较高的可靠性。

一种实施方式中，请参阅图1，冷却通道包括第一通道81和第二通道82。第一通道81连通水泵10和缸盖水套21的入水口，第二通道82连通缸盖水套21的入水口和第二调温器52。EGR冷却器30和暖风器40设置在第二通道82上。具体的，EGR冷却器30设置在暖风器40的上游，以便于在冷启动时冷却液先吸收废气的热量来加热暖风。第二通道82连接在缸盖水套21的入水口的位置，以便于保证缸盖水套21这条支路和第二通道82这条支路的独立冷却，有利于提高冷却效果。也不会增加缸盖水套21这条支路的冷却液流量，使得缸盖水套21的冷却液能够快速升温，达到快速暖机的效果。

一种实施方式中，请参阅图1，冷却通道还包括第三通道83。第三通道83连通缸盖水套21和第一调温器51。以使缸盖水套21的冷却液进入第一调温器51，以便于对这些冷却液后续进入散热器60降温或者通过旁通管路84进入水泵10进行下一轮循环。

请参阅图1，发动机冷却***还包括机油冷却器70、第四通道85和第五通道88，第四通道85连通第二调温器52和水泵10，第五通道88连通第一通道81和第四通道85，机油冷却器70设置在第五通道88上。机油冷却器70设置在机油油路上，当冷却液通过机油冷却器70时，冷却液会与机油发生热交换(吸热或放热)，使得机油冷却或加热。第四通道85和第五通道88为常通状态，使得无论第二调温器52是否开启，第四通道85的冷却液都可通过第五通道88流入机油冷却器70，再回流到水泵10。当冷启动时，机油的温度低，冷却液的温度高于机油，可对机油加热，可降低发动机摩擦损坏，提升发动机效率。当发动机在高负荷高转速的工况下，机油温度高于冷却液，冷却液可对机油降温，保证发动机的可靠性。

一种实施方式中，请参阅图1，第一调温器51预设有第一开启温度。当第三通道83内的冷却液的温度达到第一开启温度时，第一调温器51的第一接口511开启，以使缸体水套22内的冷却液参与循环。可以理解的是，当第三通道83内的冷却液温度低于第一开启温度时，发动机温度较低且需要升高，此时第一调温器51的第一接口511关闭，使得缸体水套22内的冷却液不流动，直至第三通道83内的冷却液的温度升高至第一开启温度。当缸体局部的温度可能过高或缸体与缸盖的温差可能过大，此时为了保护缸体的安全，第一调温器51的第一接口511开启，使得缸体水套22的冷却液开始进入循环，缸体的温度上升速度减缓。

一种实施方式中，请参阅图1，第二调温器52预设有第二开启温度。当旁通管路84内的冷却液的温度达到第二开启温度时，第二调温器52的第三接口522开启，以使散热器60参与循环。其中，第二开启温度大于第一开启温度。可以理解的是，旁通管路84的冷却液即缸体水套22和缸盖水套21的冷却液汇流后的温度，当旁通管路84的冷却液温度低于第二开启温度时，发动机温度仍然较低，与理想温度仍有一定差距，因此第二调温器52的第三接口522关闭，使散热器60不参与循环，使得发动机温度继续快速升温。当旁通管路84的冷却液达到第二开启温度时，发动机温度已接近理想温度，第二调温器52的第三接口522逐渐打开，以使部分旁通管路84的冷却液也进入散热器60进行散热后进入第二调温器52，另一部分冷却液没经过散热器60散热直接进入第二调温器52，以降低发动机升温速度，对发动机具有较好的保护作用。随着发动机温度继续升高，直至第二调温器52全部打开，发动机温度维持在较高的水平，从而降低发动机的摩擦，达到节油的效果。

一种实施方式中，请参阅图1，发动机冷却***还包括控制器(未图示)和检测器(未图示)。控制器与第一调温器51和/或第二调温器52及检测器电连接。检测器用于检测缸盖水套21的冷却液的温度，控制器用于根据检测器检测的温度控制第一调温器51和/或第二调温器52开启。

本实施例中，检测器设置在缸盖上，检测器可获取缸盖水套21出水口冷却液的温度。第一调温器51为传统的蜡式调温器，其第一开启温度由蜡包的属性决定的，温度通常较高。第二调温器52为电子调温器，在不通电的情况下，其第二开启温度也是由蜡包的属性决定的，温度通常较高。在通电的情况下，第二开启温度可以有效降低(仍然高于第一开启温度)，以使散热器70提前进入循环。控制器内写入机械开发试验数据，并写入ECU程序，控制器通过在特定工况(高负荷高转速工况)控制第二调温器52通电，以降低第二调温器52的第二开启温度，从而提前打开第二调温器52以使得散热器60提前进入循环，从而精确控制大循环下的发动机的温度。

在其他实施例中，第一调温器51也可为电子调温器，控制器控制第一调温器51通电，以使第一调温器51在低于第一开启温度下开启，以使缸体水套22的冷却液提前进入循环，从而精确控制小循环下的发动机的温度。

通过设置控制器和检测器，有利于更好地掌控发动机工作过程的温度，保证发动机的安全性以及发动机的效率。

一种实施方式中，冷却通道还包括第七通道89，第七通道89的一端连接在第二通道82的上游位置，另一端与第五通道88连通。发动机冷却***还包括膨胀壶90，膨胀壶90设置在第七通道89上，膨胀壶90用于收集冷却通道中的气泡以及在冷却通道中的冷却液不足的时候向冷却通道中补充冷却液。通过设置膨胀壶90，有利于保证发动机冷却***的正常运行。

以下对发动机的具体工况进行阐述：

小循环工况a(冷启动)：第三通道83的冷却液的温度低于第一调温器51的第一开启温度，水泵10通过第一通道81将冷却水泵入缸盖水套21。此时，第一调温器51的第一接口511未打开，缸体水套22内的冷却液不进入循环。冷却液自第一通道81流动至在缸盖水套21上游，并分支出流经EGR冷却器30和暖风器40的第二通道82，剩下部分流经缸盖水套21冷却缸盖。在缸盖水套21下游靠近出口冷却液经第三通道83流入第一调温器51。因第二调温器52的第三接口522未打开，散热器60内的冷却液不进入循环，从而通过旁通管路84流入第二调温器52，并在第二调温器52与第二通道82的冷却液汇合流入水泵10完成循环。

小循环工况b(冷启动后)：第三通道83的冷却液的温度高于第一调温器51的第一开启温度且低于第二调温器52的第二开启温度，这时为保护缸体的安全，第一调温器51的第一接口511打开，但此时仍未达到发动机的最佳工作温度，第二调温器52的第三接口522还未打开，散热器60还不能参与循环，仍需要快速提升发动机温度，使发动机达到最佳工作温度来达到降低油耗及有害气体排放的效果。水泵10通过第一通道81将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游(入水口)分为三路，一路进入具有EGR冷却器30和暖风器40的第二通道82，一路通过缸盖垫孔(第一连接通道212)进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸盖水套21内的冷却液流在下游流入第一调温器51内，并在第一调温器51内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液经过旁通管路84在第二调温器52内与第二通道82的冷却液汇合进入水泵10完成循环。

大循环工况a：当发动机在小负荷工作时，水温达到第二调温器52的第二开启温度，这时第二调温器52处于不通电状态并开始打开，第二调温器52的第二接口521和第三接口522都是部分开启。水泵10通过第一通道81将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游(入水口)分为三路，一路进入具有EGR冷却器30和暖风器40的第二通道82，一路通过缸盖垫孔(第一连接通道212)进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸盖水套21内的冷却液流在下游流入第一调温器51内，并在第一调温器51内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液分出两路，一路经过旁通管道进入第二调温器52内，另一路经过散热器60降温再进入第二调温器52内，然后两路冷却液在第二调温器52内汇合进入水泵10完成循环。可以理解的是，因刚开始时旁通管路84的占比较大，冷却液温度还在继续升高，直到较高的温度，散热器60阀门全开，旁通全关，发动机水温升至理想温度，从而降低发动机摩擦来获得较好的经济性。

大循环工况b：当发动机在大负荷工作时，主要考虑发动机的可靠性，发动机温度不宜过高，这时第二调温器52的第三接口522开始通电并开始打开，第二接口521和第三接口522都是部分开启直至第二接口521关闭，使得冷却液全部都要进行进攻散热器60循环，以保证发动机温度不过高。水泵10通过第一通道81将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游分为三路，一路进入具有EGR冷却器30和机油冷却器70的第二通道82，一路通过缸盖垫孔(第一连接通道212)进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸盖水套21内的冷却液流流入第一调温器51内，并在第一调温器51内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液经过散热器60降温，然后经第二调温器52进入水泵10完成循环。

以上四种工况下中，具有膨胀壶90的第七通道89内的冷却液始终参与循环，故不再赘述。

本发明实施例还提供了一种动力装置，动力装置可应用于公共巴士、小轿车、越野车等类型的车辆。动力装置包括本发明提供的发动机冷却***。通过在动力装置中加入本发明提供的发动机冷却***，动力装置能够更好地控制其内的发动机的温度，可为发动机提供温度较高的暖风，有效的利用了余热，避免热量的浪费，提升发动机的效率。

以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种发动机冷却***，其特征在于，所述发动机冷却***包括水泵、发动机水套、EGR冷却器、暖风器和冷却通道，所述EGR冷却器用于冷却发动机再循环的废气，所述水泵、所述发动机水套、所述EGR冷却器、所述暖风器通过所述冷却通道连通，所述水泵用于向所述冷却通道输入冷却液，以使所述冷却液依次流经所述发动机水套、所述EGR冷却器和所述暖风器，并回到所述水泵形成循环；

所述发动机水套包括相连通的缸盖水套和缸体水套，所述发动机冷却***还包括调温组件，所述缸体水套与所述调温组件连通，所述缸盖水套与所述冷却通道连通，所述调温组件用于控制所述缸体水套的冷却液是否参与循环；

所述冷却通道包括第二通道，所述第二通道连通所述缸盖水套的入水口和所述调温组件，且所述缸盖水套这条支路和所述第二通道这条支路独立冷却，所述EGR冷却器和所述暖风器设置在所述第二通道上。

2.如权利要求1所述的发动机冷却***，其特征在于，所述调温组件包括第一调温器、第二调温器和旁通管路，所述旁通管路连通所述第一调温器和所述第二调温器，所述第一调温器与所述缸体水套连通，所述第二调温器与所述水泵连通，所述发动机冷却***还包括散热器，所述散热器与所述第二调温器和所述旁通管路连通，所述第二调温器用于控制所述散热器的冷却液是否参与循环。

3.如权利要求2所述的发动机冷却***，其特征在于，所述冷却通道包括第一通道，所述第一通道连通所述水泵和所述缸盖水套的入水口，所述第二通道连通所述缸盖水套的入水口和所述第二调温器。

4.如权利要求3所述的发动机冷却***，其特征在于，所述冷却通道还包括第三通道，所述第三通道连通所述缸盖水套和所述第一调温器。

5.如权利要求4所述的发动机冷却***，其特征在于，所述发动机冷却***还包括机油冷却器、第四通道和第五通道，所述第四通道连通所述第二调温器和所述水泵，所述第五通道连通所述第一通道和所述第四通道，所述机油冷却器设置在所述第五通道上。

6.如权利要求5所述的发动机冷却***，其特征在于，所述第一调温器预设有第一开启温度，当所述缸体水套内的冷却液达到所述第一开启温度时，所述第一调温器开启，以使所述缸体水套内的冷却液参与循环。

7.如权利要求6所述的发动机冷却***，其特征在于，所述第二调温器预设有第二开启温度，当所述缸体水套内的冷却液达到所述第二开启温度时，所述第二调温器开启，以使所述散热器参与循环，其中，所述第二开启温度大于所述第一开启温度。

8.如权利要求7所述的发动机冷却***，其特征在于，所述发动机冷却***还包括控制器和检测器，所述控制器与所述第一调温器和/或所述第二调温器及所述检测器电连接，所述检测器用于检测所述缸体水套的冷却液的温度，所述控制器用于根据所述检测器检测的温度控制所述第一调温器和/或所述第二调温器开启。

9.一种动力装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的发动机冷却***。