一种冷却系统及控制方法与流程

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种冷却系统及控制方法。

背景技术：

冷却系统的功能是将汽车受热零部件吸收的热量及时散发出去，以保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

但是由于现有的传统蜡式节温器和电子节温器均存在启动温度，发动机冷启动时冷却水只是经水泵在发动机内进行“冷车循环”，造成暖机时间过长。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种冷却系统及控制方法。技术方案如下：

一种冷却系统，包括：水泵、机体、缸盖、节温器、机油冷却器、egr冷却器、散热器和与所述节温器电连接的电子控制单元，所述节温器内设置有球阀，所述球阀的数量为1；

所述水泵的出水端与所述机体的进水端连接，所述机体的出水端与所述缸盖的进水端连接，所述缸盖的出水端与所述球阀的第一开口连接，所述球阀的第二开口与所述散热器的进水端连接，所述散热器的出水端与所述水泵的第一进水端连接，所述机油冷却器的进水端和所述egr冷却器的进水端均与所述节温器的出水端连接，所述机油冷却器的出水端和所述egr冷却器的出水端均与所述水泵的第二进水端连接；

电子控制单元，用于确定发动机的运行状态；如果所述运行状态为冷启动状态，则驱动所述球阀旋转至预先确定的第一指定角度，以使所述第一开口和所述第二开口均处于关闭状态。

优选的，用于确定发动机的运行状态的所述电子控制单元，具体用于：

在发动机的转速大于零的情况下，获取所述发动机的水温；判断所述发动机的水温是否大于第一温度阈值；如果所述发动机的水温不大于所述第一温度阈值，则确定所述发动机处于冷启动状态；如果所述发动机的温度大于所述第一温度阈值，则判断所述发动机的水温是否大于第二温度阈值，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值；如果所述发动机的水温不大于所述第二温度阈值，则启动计时，直至所述发动机的第一新水温不大于所述第一温度阈值或者大于所述第二温度阈值；判断所计时的第一时长是否大于第一时长阈值；如果所述第一时长大于所述第一时长阈值，则确定所述发动机处于热车状态；如果所述发动机的水温大于所述第二温度阈值，判断所述发动机的水温是否大于第三温度阈值，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；如果所述发动机的水温不大于所述第三温度阈值，则启动计时，直至所述发动机的第二新水温不大于所述第二温度阈值或者大于所述第三温度阈值；判断所计时的第二时长是否大于第二时长阈值；如果所述第二时长大于所述第二时长阈值，则确定所述发动机处于正常运行状态；如果所述第一时长不大于所述第一时长阈值或者所述第二时长不大于所述第二时长阈值，则确定所述发动机处于过渡状态；如果所述发动机的温度大于所述第三温度阈值，则确定所述发动机处于异常运行状态。

优选的，所述电子控制单元，还用于：

如果所述运行状态为所述热车状态，则驱动所述球阀旋转至预先确定的第二指定角度，以使所述第一开口处于开启状态、所述第二开口处于关闭状态。

优选的，用于预先确定所述第二指定角度的所述电子控制单元，具体用于：

获取所述发动机的转速和扭矩；基于所述发动机的水温、转速和扭矩确定所述第二指定角度。

优选的，所述电子控制单元，还用于：

获取所述球阀针对所述第二指定角度所旋转的实际角度；基于所述第二指定角度和所述实际角度对所述球阀进行旋转校正。

优选的，所述电子控制单元，还用于：

如果所述运行状态为所述过渡状态，则驱动所述球阀维持当前角度。

优选的，所述电子控制单元，还用于：

如果所述运行状态为所述正常运行状态，则驱动所述球阀旋转至预先确定的第三指定角度，以使所述第一开口和所述第二开口均处于开启状态。

优选的，所述电子控制单元，还用于：

如果所述运行状态为所述异常运行状态，执行发动机保护操作。

一种控制方法，应用于前文任意一项所述冷却系统中的电子控制单元，所述方法包括：

确定发动机的运行状态；

如果所述运行状态为冷启动状态，则驱动所述球阀旋转至预先确定的第一指定角度，以使所述第一开口和所述第二开口均处于关闭状态。

优选的，所述确定发动机的运行状态，包括：

在发动机的转速大于零的情况下，获取所述发动机的水温；

判断所述发动机的水温是否大于第一温度阈值；

如果所述发动机的水温不大于所述第一温度阈值，则确定所述发动机处于冷启动状态；

如果所述发动机的温度大于所述第一温度阈值，则判断所述发动机的水温是否大于第二温度阈值，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值；

如果所述发动机的水温不大于所述第二温度阈值，则启动计时，直至所述发动机的第一新水温不大于所述第一温度阈值或者大于所述第二温度阈值；

判断所计时的第一时长是否大于第一时长阈值；

如果所述第一时长大于所述第一时长阈值，则确定所述发动机处于热车状态；

如果所述发动机的水温大于所述第二温度阈值，判断所述发动机的水温是否大于第三温度阈值，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值；

如果所述发动机的水温不大于所述第三温度阈值，则启动计时，直至所述发动机的第二新水温不大于所述第二温度阈值或者大于所述第三温度阈值；

判断所计时的第二时长是否大于第二时长阈值；

如果所述第二时长大于所述第二时长阈值，则确定所述发动机处于正常运行状态；

如果所述第一时长不大于所述第一时长阈值或者所述第二时长不大于所述第二时长阈值，则确定所述发动机处于过渡状态；

如果所述发动机的温度大于所述第三温度阈值，则确定所述发动机处于异常运行状态。

以上本发明提供的一种冷却系统及控制方法，该冷却系统包括水泵、机体、缸盖、节温器、机油冷却器、egr冷却器、散热器和电子控制单元。在发动机冷启动时，由电子控制单元驱动节温器的球阀旋转至第一指定角度，以使球阀的第一开口和第二开口均关闭，此时水泵所泵的冷却水经机体进入缸盖、并由缸盖回水至水泵，冷却水不流通机油冷却器和egr冷却器，这就可以减少散热损失及流阻，实现快速暖机，提高发动机节油减排效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的冷却系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的控制方法的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的控制方法的另一方法流程图；

图4为本发明实施例提供的控制方法的再一方法流程图；

图5为本发明实施例提供的控制方法的又一方法流程图；

图6为本发明实施例提供的控制方法的另一方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种冷却系统，该系统的结构示意图如图1所示(其中箭头方向为冷却水流向，虚线表示电连接)，包括：水泵10、机体20、缸盖30、节温器40、机油冷却器50、egr冷却器60、散热器70和与节温器40电连接的电子控制单元80，节温器40内设置有球阀(图1中未示出)，球阀的数量为1。

目前应用的节温器40大部分为两球阀五个通道的结构，在有些冷却系统布置中并不能实际应用。而本实施例所提供的节温器40，其内部设置有一个球阀，通过减少球阀数量缩小了节温器40体积，更有利于布置。

水泵10的出水端与机体20的进水端连接，机体20的出水端与缸盖30的进水端连接，缸盖30的出水端与球阀的第一开口(图1中采用v1表示)连接，球阀的第二开口(图1中采用v2表示)与散热器70的进水端连接，散热器70的出水端与水泵10的第一进水端连接，机油冷却器50的进水端和egr冷却器60的进水端均与节温器40的出水端连接，机油冷却器50的出水端和egr冷却器60的出水端均与水泵10的第二进水端连接。

电子控制单元80，用于确定发动机的运行状态；如果运行状态为冷启动状态，则驱动球阀旋转至预先确定的第一指定角度，以使第一开口和第二开口均处于关闭状态。

本实施例中，由于发动机运行过程中，冷却水的温度不断升高，因此可以具体基于冷却水的温度确定发动机的运行状态。

此外，本实施例中，可以预先确定球阀的旋转角度与两个开口(第一开口和第二开口)所处状态的对应关系。比如，球阀旋转至0°时，第一开口和第二开口均处于关闭状态。此时，机体20缸盖30侧的第一开口和散热器70侧的第二开口均关闭，水泵10所泵的冷却水经机体20进入缸盖30、并由缸盖30回水至水泵10。

本实施例中的电子控制单元80可以集成于节温器40中，还可以集成于发动机控制器中，对此并不做限定，可以根据实际进行设置，均在本实施例保护范围内。

其中，用于确定发动机的运行状态的电子控制单元80，具体用于：

在发动机的转速大于零的情况下，获取发动机的水温；判断发动机的水温是否大于第一温度阈值；如果发动机的水温不大于第一温度阈值，则确定发动机处于冷启动状态；如果发动机的温度大于第一温度阈值，则判断发动机的水温是否大于第二温度阈值，第二温度阈值大于第一温度阈值；如果发动机的水温不大于第二温度阈值，则启动计时，直至发动机的第一新水温不大于第一温度阈值或者大于第二温度阈值；判断所计时的第一时长是否大于第一时长阈值；如果第一时长大于第一时长阈值，则确定发动机处于热车状态；如果发动机的水温大于第二温度阈值，判断发动机的水温是否大于第三温度阈值，第三温度阈值大于第二温度阈值；如果发动机的水温不大于第三温度阈值，则启动计时，直至发动机的第二新水温不大于第二温度阈值或者大于第三温度阈值；判断所计时的第二时长是否大于第二时长阈值；如果第二时长大于第二时长阈值，则确定发动机处于正常运行状态；如果第一时长不大于第一时长阈值或者第二时长不大于第二时长阈值，则确定发动机处于过渡状态；如果发动机的温度大于第三温度阈值，则确定发动机处于异常运行状态。

此外，如果发动机的温度不大于第三温度阈值，获取新的发动机的水温，并重新开始上述判断。

本实施例中，如果发动机的转速不大于零，即等于零，则表示发动机处于未启动状态，此时不执行任何操作。

需要说明的是，第一时长为发动机的水温维持在第一温度阈值和第二温度阈值之间的持续时长。同理，第二时长为发动机的冷却水维持在第二温度阈值和第三温度阈值之间的持续时长。在状态确定过程中，通过引入持续时长，防止发动机控制过于频繁而引起不必要的水温震荡。

此外，电子控制单元80在确定发动机处于异常运行状态时，可以执行发动机保护操作，比如，限扭，以避免发动机温度过高而烧毁。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，电子控制单元80，还用于：

如果运行状态为热车状态，则驱动球阀旋转至预先确定的第二指定角度，以使第一开口处于开启状态、第二开口处于关闭状态。

如上所述，可以预先确定球阀的旋转角度与两个开口(第一开口和第二开口)所处状态的对应关系。比如，球阀从0°开始旋转，旋转至30°时第一开口开始开启、第二开口仍处于关闭状态；旋转至40°时，第一开口部分开启、第二开口开始开启；旋转至90°时，第一开口全部开启、第二开口部分开启；旋转至120°时，第一开口全部开启、第二开口全部开启。

此时，可以从(0°，120°)中预先确定一旋转角度，比如30°作为第二指定角度。此时，机体20缸盖30侧的第一开口部分开启、而散热器70侧的开口则始终关闭，水泵10所泵的冷却水分为两路，第一路经机体20进入缸盖30、并由缸盖30回水至水泵10，第二路经节温器40进入机油冷却器50和egr冷却器60。因此，在热车阶段冷却水可以传递热量给冷却器，加速机油温度升高，实现迅速建压且不损耗水泵能量，实现节油。

当然，为保证所确定的第二指定角度的准确性，可以基于发动机的水温、转速、和扭矩，以查询map表的方式确定第二指定角度。而为校验节温器40的性能，可以通过节温器40内的角度传感器获取球阀针对第二指定角度所旋转的实际角度，进而基于第二指定角度和实际角度对球阀进行旋转校正，具体校正过程如下：

计算第二指定角度和实际之间的差值；如果该差值不在允许范围内，则再一次驱动球阀旋转，球阀的旋转角度值为该差值；如果该差值在允许范围内，则不执行任何操作。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，电子控制单元80，还用于：

如果运行状态为过渡状态，则驱动球阀维持当前角度。

本实施例中，该过渡状态包括热车状态向正常运行状态过渡的第一过渡状态，还包括正常运行状态向其他运行状态，比如停机状态过渡的第二过渡状态，本实施对此不做限定。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，电子控制单元80，还用于：

如果运行状态为正常运行状态，则驱动球阀旋转至预先确定的第三指定角度，以使第一开口和第二开口均处于开启状态。

如上所述，可以预先确定球阀的旋转角度与两个开口(第一开口和第二开口)所处状态的对应关系。比如，球阀旋转至120°时，第一开口和第二开口均处于开启状态。此时，机体20缸盖30侧的第一开口和散热器70侧的第二开口均开启，水泵10所泵的冷却水分为三路，第一路经机体20进入缸盖30、并由缸盖30回水至水泵10，第二路经节温器40进入机油冷却器50和egr冷却器60，第三路经节温器40进入散热器70、并由散热器70回水至水泵10。此时增加发动机温度，减少摩擦，优化燃烧，同时通过控制方法避免发动机过热。

综上，电子控制单元80可以在发动机运行过程中控制流向各零部件的冷却水流量，达到节能减排的效果。

本发明实施例提供的冷却系统，在发动机冷启动时，由电子控制单元驱动节温器的球阀旋转至第一指定角度，以使球阀的第一开口和第二开口均关闭，此时水泵所泵的冷却水经机体进入缸盖、并由缸盖回水至水泵，冷却水不流通机油冷却器和egr冷却器，这就可以减少散热损失及流阻，实现快速暖机，提高发动机节油减排效果。

基于上述实施例提供的冷却系统，本发明实施例则对应提供一种控制方法，该方法应用于冷却系统中的电子控制单元，方法流程图如图2所示，包括如下步骤：

s10，确定发动机的运行状态。

本实施例中，由于发动机运行过程中，冷却水的温度不断升高，因此可以具体基于冷却水的温度确定发动机的运行状态。

在具体实现过程中，步骤s10中“确定发动机的运行状态”可以采用如下步骤，此时控制方法的方法流程图如图3所示：

s101，在发动机的转速大于零的情况下，获取发动机的水温。

s102，判断发动机的水温是否大于第一温度阈值；若否，则执行步骤s103；若是，则执行步骤s104。

s103，确定发动机处于冷启动状态。

s104，判断发动机的水温是否大于第二温度阈值，第二温度阈值大于第一温度阈值；若否，则执行步骤s105；若是，则执行步骤s108。

s105，启动计时，直至发动机的第一新水温不大于第一温度阈值或者大于第二温度阈值。

s106，判断所计时的第一时长是否大于第一时长阈值；若是，则执行步骤s107；若否，则执行步骤s112。

s107，确定发动机处于热车状态。

s108，判断发动机的水温是否大于第三温度阈值，第三温度阈值大于第二温度阈值；若否，则执行步骤s109；若是，则执行步骤s113。

s109，启动计时，直至发动机的第二新水温不大于第二温度阈值或者大于第三温度阈值。

s110，判断所计时的第二时长是否大于第二时长阈值；若是，则执行步骤s111；若否，则执行步骤s112。

s111，确定发动机处于正常运行状态。

s112，确定发动机处于过渡状态。

s113，确定发动机处于异常运行状态。

s20，如果运行状态为冷启动状态，则驱动球阀旋转至预先确定的第一指定角度，以使第一开口和第二开口均处于关闭状态。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，如果运行状态为热车状态，则在图2所示出控制方法的基础上，还包括如下步骤，此时控制方法的方法流程图如图4所示：

s114，驱动球阀旋转至预先确定的第二指定角度，以使第一开口处于开启状态、第二开口处于关闭状态。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，如果运行状态为过渡状态，则在图2所示出控制方法的基础上，还包括如下步骤，此时控制方法的方法流程图如图5所示：

s115，驱动球阀维持当前角度。

在其他一些实施例中，为实现发动机分状态控制，如果运行状态为正常运行状态，则在图2所示出控制方法的基础上，还包括如下步骤，此时控制方法的方法流程图如图6所示：

s116，驱动球阀旋转至预先确定的第三指定角度，以使第一开口和第二开口均处于开启状态。

本实施例中，可以预先确定球阀的旋转角度与两个开口(第一开口和第二开口)所处状态的对应关系。比如，球阀旋转至0°时，第一开口和第二开口均处于关闭状态。此时，机体缸盖侧的第一开口和散热器侧的第二开口均关闭，水泵所泵的冷却水经机体进入缸盖、并由缸盖回水至水泵。

本发明实施例提供的控制方法，在发动机冷启动时，由电子控制单元驱动节温器的球阀旋转至第一指定角度，以使球阀的第一开口和第二开口均关闭，此时水泵所泵的冷却水经机体进入缸盖、并由缸盖回水至水泵，冷却水不流通机油冷却器和egr冷却器，这就可以减少散热损失及流阻，实现快速暖机，提高发动机节油减排效果。

以上对本发明所提供的一种冷却系统及控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。