CN203335218U - 汽车发动机智能化冷却*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车发动机智能化冷却***，包括水冷***、风冷***和监控***；水冷***包括发动机的水套、上水箱、下水箱、散热器和变量水泵；由水套、上水箱、散热器和下水箱构成封闭的循环水道；变量水泵设于水套内。监控***包括温度传感器、转速传感器和负荷状态检测传感器；该监控***根据温度传感器获得的水套内的水温、发动机的转速和发动机负荷状态，对变量水泵和调速风扇进行控制。本实用新型的汽车发动机智能化冷却***，具有可通过变量水泵和调速风扇自动调整和控制冷却液温度和流量，确保发动机在最佳的温度状态下工作，降低燃油消耗以改善和提高发动机的经济性，减少磨损和延长使用寿命等优点。

Description

汽车发动机智能化冷却***

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机智能化冷却***。

背景技术

冷却***是汽车发动机的重要组成部分，是为保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

目前，汽车发动机普遍采用传统的闭式强制循环的冷却***，其结构形式如图4所示，由水冷***和风冷***两部分组成，利用装在流道内的循环水泵10，向发动机压力供水，冷却液在发动机水套1内循环流动，发动机水套1的出水经节温器7后流入散热器3，再流回到循环水泵10的进水管。散热器3将冷却液所携带的热量散入大气以降低冷却液温度，散热风扇9用来增加流经散热器芯部的空气流速，以提高散热器3的散热效率。散热风扇9和循环水泵10由曲轴8通过皮带轮11和传动带12进行驱动，并且是按固定的速比运转。

为了调节流经散热器的冷却液流量，在气缸盖出水口附近水道中设置节温器7。当冷却液温度低于低温设定值时，节温器关断，冷却液不流经散热器，水泵运转使冷却液仅仅在水套中进行循环，通常被称之为“小循环”；而当温度高于高温设定值时，节温器打开，水泵的运转使冷却液流经散热器，并在散热器与水套之间形成循环，通常称之为大循环；当温度介于低温设定值和高温设定值之间时，一部分冷却液进行大循环，另一部分冷却液进行小循环。为了减小低速时的风扇功率损耗和热量损失，风扇驱动机构常采用硅油离合器，在高速小负荷工况时降低风扇转速，减小风量。

在这种大、小循环的***结构中，冷却能力仅仅是随着转速而变化，发动机实际工况与冷却***很难做到匹配，导致预热缓慢和大负荷时过热等现象。主要表现为：

 1）发动机低负荷时水温过低，不仅水泵、风扇功率浪费，而且低温造成的机油粘度增高使运动零件的摩擦阻力增加，输出功率减少，磨损加剧。此外，在冷启动后的一段时间内，燃料燃烧所产生的一部分热能被散发到大气中而无端损耗，混合气不能很好地形成和燃烧，使燃料消耗量增加。

2）发动机大负荷时水泵、风扇功率不足，特别是低速大负荷时水温过高，润滑油膜遭到破坏，零件热变形增大，机械强度和刚度降低，使用寿命缩短。

目前，冷却系的散热能力通常是按照发动机常用工况和气温较高的情况下，能保证可靠的冷却而设计，这使得在使用条件发生变化时，需要从冷却系散走的热量与冷却系的散热能力不相协调。尤其是传统冷却***中的风扇和水泵皆由发动机直接控制，固定的控制模式极大地限制了发动机在不同工况下的适应性。其根本原因在于水泵、风扇的转速与曲轴转速的速比是恒定的，而发动机的散热要求不仅与转速有关，影响更大的是负荷，显然传统的***形式及控制方式无法满足这一要求。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种汽车发动机智能化冷却***，以通过变量水泵和调速风扇自动调整和控制冷却液温度和流量、确保发动机在最佳的温度状态下工作。

本实用新型提供了一种汽车发动机智能化冷却***。

汽车发动机智能化冷却***，其结构特点是，包括水冷***、风冷***和监控***（13）；

所述水冷***包括发动机的水套、上水箱、下水箱、散热器和变量水泵；由水套、上水箱、散热器和下水箱构成封闭的循环水道；所述变量水泵设于所述水套内，用于使得冷却水能够在所述循环水道不断循环；

风冷***包括设置于所述散热器的一侧以在所述散热器芯部形成流动空气的调速风扇；

监控***，包括用于测量所述水套内的水温的温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器和用于检测发动机负荷状态的负荷状态检测传感器；该监控***根据所述温度传感器获得的水套内的水温、发动机的转速和发动机负荷状态，对所述变量水泵和调速风扇进行控制。

本实用新型的汽车发动机智能化冷却***的结构特点也在于：

所述温度传感器为数字式温度传感器DS18B20。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型的汽车发动机智能化冷却***，水冷***是由发动机水套、上水箱、散热器和下水箱构成封闭的循环水道，在其循环水道中设置变量水泵；风冷***是在散热器的一侧设置在散热器芯部形成流动空气的调速风扇；控制***，是以水温为被控制量，以传感器所获得的发动机转速和发动机负荷状态为检测信号，以变量水泵和调速风扇为被控器件。本实用新型改变了仅仅根据转速来调节冷却液流量的传统冷却***工作模式，通过变量水泵和调速风扇自动调整和控制冷却液温度和流量，确保发动机在最佳的温度状态下工作，降低燃油消耗以改善和提高发动机的经济性，减少磨损和延长使用寿命。

本实用新型的汽车发动机智能化冷却***，改变了仅仅根据转速来调节冷却液流量的传统冷却***工作模式，具有可通过变量水泵和调速风扇自动调整和控制冷却液温度和流量，确保发动机在最佳的温度状态下工作，降低燃油消耗以改善和提高发动机的经济性，减少磨损和延长使用寿命等优点。

附图说明

图1为本实用新型的汽车发动机智能化冷却***的结构示意图。

图2为本实用新型的汽车发动机智能化冷却***的控制结构框图。

图3为本实用新型的汽车发动机智能化冷却***的控制原理图。

图4为现有技术的汽车发动机智能化冷却***的结构示意图。

图1～图4中标号：1水套，2上水箱，3散热器，4下水箱，5变量水泵，6调速风扇，7节温器，8曲轴，9散热风扇，10循环水泵，11皮带轮，12传动带，13监控***。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图2，汽车发动机智能化冷却***，包括水冷***、风冷***和监控***13；

所述水冷***包括发动机的水套1、上水箱2、下水箱4、散热器3和变量水泵5；由水套1、上水箱2、散热器3和下水箱4构成封闭的循环水道；所述变量水泵5设于所述水套1内，用于使得冷却水能够在所述循环水道不断循环；

风冷***包括设置于所述散热器3的一侧以在所述散热器3芯部形成流动空气的调速风扇6；

监控***13，包括用于测量所述水套内的水温的温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器和用于检测发动机负荷状态的负荷状态检测传感器；该监控***根据所述温度传感器获得的水套1内的水温、发动机的转速和发动机负荷状态，对所述变量水泵5和调速风扇6进行控制。

所述温度传感器为数字式温度传感器DS18B20。

如图1和3，控制***是以水温为被控制量，以传感器所获得的发动机转速和发动机负荷状态为检测信号，以变量水泵和调速风扇为被控器件。

监控***以水套中冷却液温度为被控制量，以传感器所获得的发动机转速和发动机负荷状态为检测信号，以变量水泵和调速风扇为被控器件，形成对冷却液温度的闭环控制***，分别控制变量水泵的流量和调速风扇的转速。监控***内部设于微控制器CPU，通过CPU对水温度、发动机转速和发动机的扭矩进行处理，然后产生用于控制调速风扇和变量水泵的控制信号。

本实用新型基于冷却液温度和流量调节原理，采用开－闭环控制相接合的方法，利用发动机转速和负荷状态信息对冷却液温度进行开环控制，并利用水温传感器反馈的信息对冷却液温度进行闭环控制，自动调整和控制变量水泵的流量以及调速风扇的转速，提供适宜的冷却水的温度及流量，为确保发动机在最佳的温度、工况下运行，改善和提高内燃机的经济性能，减少磨损，延长发动机使用寿命提供了可靠的基础。

本实用新型脱离了大、小循环的传统方式，不再设置节温器，简化了冷却***的结构，降低了成本。监控***的其智能化的工作模式可以通过单片机进行实现，结构简单并易于实施。

本实施例中的控制***是采用开－闭环控制相接合的方法，利用发动机转速和负荷状态信息对冷却液温度进行开环控制；利用水温传感器反馈的信息对冷却液温度进行闭环控制，自动调整和控制变量水泵的流量以及调速风扇的转速，提供适宜的冷却水的温度及流量。

在图3中：α：发动机的油门开度

n：发动机的实际转速

T：发动机的实际水温

TSET ：发动机智能化冷却***的设定水温

Te  ：T-TSET

uO  ：发动机负荷的控制量

uc ：发动机水温的控制量

u  ：发动机智能化冷却***的控制量

汽车发动机智能化冷却***：

1、发动机在冷启动时，变量水泵以及调速风扇均停止工作，以利于发动机迅速提升到正常工作状态。

2、发动机低负荷时水温过低，不仅水泵、风扇功率浪费，而且低温造成的机油粘度增高使运动零件的摩擦阻力增加，输出功率减少，磨损加剧。此外，在冷启动后的一段时间内，燃料燃烧所产生的一部分热能被散发到大气中而无端损耗，混合气不能很好地形成和燃烧，使燃料消耗量增加。因此，发动机智能化冷却***可适时控制变量水泵以及调速风扇的低速运行，以便消除上述缺陷。

3、发动机在正常状态下工作时，发动机智能化冷却***可适时控制变量水泵以及调速风扇的正常运行，以满足于发动机的正常冷却要求。

4、发动机大负荷时水泵、风扇功率不足，特别是低速大负荷时水温过高，润滑油膜遭到破坏，零件热变形增大，机械强度和刚度降低，使用寿命缩短。因此，发动机智能化冷却***可适时控制变量水泵以及调速风扇的高速运行，以便消除上述缺陷。

Claims (2)

1.汽车发动机智能化冷却***，其特征是，包括水冷***、风冷***和监控***（13）；

所述水冷***包括发动机的水套（1）、上水箱（2）、下水箱（4）、散热器（3）和变量水泵（5）；由水套（1）、上水箱（2）、散热器（3）和下水箱（4）构成封闭的循环水道；所述变量水泵（5）设于所述水套（1）内，用于使得冷却水能够在所述循环水道不断循环；

风冷***包括设置于所述散热器（3）的一侧以在所述散热器（3）芯部形成流动空气的调速风扇（6）；

监控***（13），包括用于测量所述水套内的水温的温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器和用于检测发动机负荷状态的负荷状态检测传感器；该监控***根据所述温度传感器获得的水套（1）内的水温、发动机的转速和发动机负荷状态，对所述变量水泵（5）和调速风扇（6）进行控制。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机智能化冷却***，其特征是，所述温度传感器为数字式温度传感器DS18B20。

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