汽油机智能冷却系统的制作方法

本实用新型涉及汽油发动机技术领域，特别是涉及一种汽油机智能冷却系统。

背景技术：

发动机的冷却系统主要有冷却水套、水泵、节温器、暖风、散热器、冷却风扇和冷却管路等零部件组成。其中水泵、节温器和冷却风扇对于冷却系统温度的调节起到重要的作用。它们可以根据各种复杂的工况来调节自身的工作参数，如冷却风扇、水泵可以通过改变转速，节温器可以通过调节开度来满足不同工况下的冷却需求。但是，随着节能“减排法规”日趋严苛，传统的水泵、冷却风扇，蜡式节温器已难于满足未来低油耗、低排放的冷却系统发展要求。传统机械水泵由皮带驱动，直接消耗发动机功率，同时效率偏低，关键是其性能很大程度上取决于发动机转速，当发动机工作在大负荷工况时(如低速大扭矩且环境温度高迎风面小)要求水泵提供较大冷却流量，但当发动机工作在某些小负荷工况时(如高速中低扭矩迎风面大)水泵冷却流量又被放大，传统蜡式节温器局限于蜡熔化的物理特性，响应时间长、调节温度范围小、流动阻力偏大等因素，即使目前的电加热蜡包节温器也无法完全克服这些不足，因此传统机械水泵和节温器已满足不了未来发动机的热管理和冷却要求。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的汽油机智能冷却系统。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种汽油机智能冷却系统，其特征在于，其包括双膨胀水壶、高温循环冷却系统和低温循环冷却系统；

所述高温循环冷却系统包括电动主水泵、缸盖水套、缸体水套、流量控制阀、发动机油冷器、变速箱油冷器、暖风芯体、EGR冷却器和高温散热器，所述流量控制阀包括缸盖阀、缸体阀和散热器阀，所述电动主水泵、缸盖水套、缸盖阀、暖风芯体和EGR冷却器依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵、缸盖水套、缸盖阀、变速箱油冷器和发动机油冷器依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵、缸盖水套、缸盖阀、散热器阀和高温散热器依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵、缸体水套、缸体阀、暖风芯体和EGR冷却器依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵、缸体水套、缸体阀、变速箱油冷器和发动机油冷器依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵、缸体水套、缸体阀、散热器阀和高温散热器依次管路连接构成循环回路，所述缸盖水套与双膨胀水壶的第一腔体管路连接，所述第一腔体与电动主水泵管路连接；

所述低温循环冷却系统包括电动辅助水泵和低温散热器，所述电动辅助水泵、双膨胀水壶的第二腔体和低温散热器构成闭合回路，所述第一腔体和第二腔体独立设置。

较佳地，所述缸盖水套上集成有排气歧管。

较佳地，所述低温循环冷却系统还包括增压器和中冷器，所述增压器与中冷器并联，且增压器与中冷器均串联在低温循环冷却系统的闭合回路中。

较佳地，所述高温循环冷却系统包括电动冷却风扇，电动冷却风扇靠近高温散热器设置。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的冷却系统采用了分离冷却、电动主水泵、流量控制阀取代了传统机械水泵、蜡式节温器，同时采用高温循环和低温循环两套冷却系统。高温循环冷却系统中，通过对电动主水泵和流量控制阀进行控制，即在实际工况中，通过信息的采集获取车辆和发动机的某些运行参数，ECU逻辑运算后并输出指令，通过调节电动主水泵的转速、流量控制阀中各阀口流通面积的大小，从而调节各循环回路冷却液流量大小，最终实现对发动机冷却液温度的调节，使发动机工作在最合适的温度，达到提高燃油经济性和改善排放目的。低温循环冷却系统中，ECU同样根据发动机某些运行参数对电动辅助水泵的转速进行控制，从而调节各回路冷却液流量大小，对增压器内机油和水冷中冷器中增压空气进行冷却，提高发动机动力响应性和保证增压器良好的工作状态。

本实用新型的冷却系统可以缩短暖机时间，调整发动机在不同工况下的冷却液温度，达到节油降排放、减少爆震趋势、提高发动机动力响应性、延长增压器使用寿命的目的。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的汽油机智能冷却系统(正常工作阶段) 的结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的汽油机智能冷却系统(暖机初期阶段) 的结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的汽油机智能冷却系统(暖机后期阶段) 的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种汽油机智能冷却系统，其包括双膨胀水壶11、高温循环冷却系统和低温循环冷却系统。

所述高温循环冷却系统包括电动主水泵1、缸盖水套2、缸体水套3、流量控制阀4、发动机油冷器5、变速箱油冷器6、暖风芯体7、EGR冷却器8、高温散热器9和电动冷却风扇10。所述缸盖水套2上集成有排气歧管，所述流量控制阀4包括缸盖阀41、缸体阀42和散热器阀43。

所述电动主水泵1、缸盖水套2、缸盖阀41、暖风芯体7和EGR冷却器 8依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵1、缸盖水套2、缸盖阀41、变速箱油冷器6和发动机油冷器5依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵1、缸盖水套2、缸盖阀41、散热器阀43和高温散热器9依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵1、缸体水套3、缸体阀42、暖风芯体7和 EGR冷却器8依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵1、缸体水套3、缸体阀42、变速箱油冷器6和发动机油冷器5依次管路连接构成循环回路，所述电动主水泵1、缸体水套3、缸体阀42、散热器阀43和高温散热器8 依次管路连接构成循环回路，所述缸盖水套2与双膨胀水壶11的第一腔体 (水壶1)管路连接，所述第一腔体与电动主水泵1管路连接，电动冷却风扇10靠近高温散热器9设置。

所述低温循环冷却系统包括中冷器12、增压器13、电动辅助水泵14和低温散热器15，所述电动辅助水泵14、双膨胀水壶11的第二腔体(水壶2) 和低温散热器15构成闭合回路，所述第一腔体和第二腔体独立设置，所述增压器13与中冷器12并联，且增压器13与中冷器12均串联在低温循环冷却系统的闭合回路中。

高温循环冷却系统中：

分离式冷却，缸体和缸盖的水套相对独立，互不相通，可对缸体和缸盖的冷却液流动分别控制，同时缸盖集成排气歧管，可以利用排气高温快速加热缸盖水套温度，然后利用高温冷却液去加热其他部位零部件。

电动主水泵1不直接消耗发动机功率，效率高，总体功率也比较小，主要由叶轮、定子、转子、控制电路板等组成，电动主水泵通电后，电流通过控制电路板激活定子形成规律化的磁场，磁场力转化为定子和转子间力矩，从来驱动转子和叶轮运转，形成稳定的冷却液流量，冷却各部位零件，同时转速可调，实现流量可调。

流量控制阀4包括壳体，壳体内部有球阀结构，通过球阀各阀口的流通面积的改变来控制冷却回路开闭及流量大小。即对应分离冷却的缸盖水套2、缸体水套3以及高温散热器9，分别有一个阀来控制，实现缸盖和缸体的不同冷却液温度要求。

电动冷却风扇10可以实现不同风速档位的调节，当发动机工作在全负荷工况时，电动主水泵1最高转速运转，流量控制阀4各阀全开且有迎面风的冷却，发动机水温如果还继续上升，则需要启动电动冷却风扇10进一步加大冷却能力。

低温循环冷却系统中：

电动辅助水泵14与电动主水泵1结构和工作原理类似，同时转速和流量可调。当发动机工作在暖机及低负荷工况下电动辅助水泵14间隙运转，当发动机工作在大负荷工况下，增压器13进气温度高于某一温度阈值或经过冷却的增压空气前后温度小于某一温度阈值时，电动辅助水泵14持续运转，如果满足不了温度阈值要求，则电动辅助水泵14转速继续提高，流量增大，直到满足，发动机熄火后，电动辅助水泵14继续运转一段时间，直到冷却液温度低于某一温度阈值。

如图2和3所示，发动机冷启动和暖机阶段，冷启动开始，电动主水泵1完成自诊断后处于不转动状态，流量控制阀4完成自诊断后将球阀置于初始全闭状态，缸盖阀41、缸体阀42和散热器阀43流通面积为0，此时发动机处于零流量阶段，没有冷却液流经暖风、冷却器和散热器，发动机快速暖机，发动机冷却液温度迅速上升到某一温度，缩短暖机时间。此时若ECU 接收到暖风信号，ECU经过逻辑运算后，输出占空比信号给电动主水泵1 和流量控制阀4，驱动电动主水泵1低速转动，水泵转速信号可反馈至ECU，同时根据暖风信号大小，调整电动主水泵1转速，流量控制阀4通过位置传感器反馈角度信号给ECU，驱动球阀使缸盖阀41打开到一定角度，促使暖风和油冷器回路连通，满足暖风制热需求，同时利用高温冷却液加热油冷器中机油，使机油温度也快速上升，减少暖机阶段的摩擦功。

发动机处于部分负荷工况时，ECU根据发动机冷却液温度、转速、扭矩、车速等运行参数信号，经过逻辑运算后，输出占空比信号驱动电动主水泵1和流量控制阀4，以达到冷却液温度最佳工作温度为目标调整电动主水泵1的转速和流量控制阀4球阀的角度位置，同时通过调整缸盖阀41的流通面积大于缸体阀42的流通面积，使缸盖冷却液温度低于缸体冷却液温度，提高机油温度，减少摩擦功，降低燃油耗。

发动机处于全负荷或恶劣工况时，ECU根据发动机冷却液温度、转速、扭矩、车速等运行参数信号，经过逻辑运算后，输出占空比信号驱动电动主水泵1和流量控制阀4，电动主水泵1高转速或最高转速运转，流量控制阀 4的缸盖阀41处于全开状态，缸体阀42和散热器阀43在部分开启和全开之间调整，以降低发动机冷却液温度防止发动机过热为目标，降低爆震趋势的同时兼顾考虑摩擦功，如此时发动机冷却液温度仍会上升，电动冷却风扇10 会启动，增大冷却能力。

安全模式，当ECU接收不到电动主水泵1的转速信号或流量控制阀4 角度信号等故障情况下，ECU会驱动电动主水泵1最高转速运转，同时驱动流量控制阀4将球阀转到最大开度状态，同时电动冷却风扇10最高转速转动，防止发动机过热损坏。

低温循环冷却系统中，电动辅助水泵14转速和流量可根据冷却液温度、发动机扭矩、增压器进气温度、进气前后温度差值等运行参数信号进行调整。当发动机工作在暖机及低负荷工况下电动辅助水泵14间隙运转，当发动机工作在大负荷工况下，增压器13进气温度高于某一温度阈值或经过冷却的增压空气前后温度小于某一温度阈值时，电动辅助水泵14持续运转，如果满足不了温度阈值要求，则电动辅助水泵14转速继续提高，流量增大，直到满足，发动机熄火后，电动辅助水泵14继续运转一段时间，直到冷却液温度低于某一温度阈值。已达到提高发动机动力响应性和保证增压器良好的工作状态的目的。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。