专利名称：一种汽车发动机冷却系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于汽车构造的技术领域，涉及汽车发动机技术，更具体地说，本发明涉及一种汽车发动机冷却系统。本发明还涉及该冷却系统的控制方法。
背景技术：
目前，汽车发动机冷却系统中多采用一个调温器来控制发动机冷却液的循环。这种发动机冷却系统只能实现对发动机零部件同时进行冷却，很难实现发动机不同零部件对温度不同的要求。例如为了提高发动机的冲气效率，发动机缸盖希望能得到良好的冷却，使缸盖本体温度尽可能低。而为了改善燃烧性能，提高发动机热负荷的利用率，发动机缸体希望能有一个相对较高的温度，就不需要过度的冷却。所以这种单个调温器控制的冷却液循环方法， 很难满足发动机缸盖和缸体需要有不同温度的要求，不利于改善燃油经济性和降低排放。为了达到发动机缸体和缸盖需要有不同温度的要求，目前也有一部分汽车发动机采用了对缸体和缸盖分别单独冷却的冷却液循环控制方法，这种冷却液循环控制方法有用一个调温器的，也有用两个调温器的。虽然这种循环控制方法实现了缸体和缸盖对不同温度的要求，但是这种完全独立的缸体和缸盖结构，容易在缸体和缸盖的结合面处造成缸体拉缸损坏，或缸孔变形。因为在缸体和缸盖的结合处是发动机燃烧的高温高压区，然而这种完全独立冷却的缸体和缸盖结构，在此高温高压区是密封的，不能进行有效冷却。这种完全独立的冷却结构，为了防止缸体拉缸或变形，在缸体和缸盖结合面处的设计往往都很复杂， 加工生产比较困难，不易实现大批量生产。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种汽车发动机冷却系统，其目的是提高汽车发动机燃油经济性，降低排放。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的汽车发动机冷却系统，所述的汽车发动机包括缸体、缸盖，所述的冷却系统设冷却水泵，所述的冷却水泵通过冷却水管路分别与所述的缸体、缸盖的冷却通道的进水口连通，所述的缸盖的冷却通道的出水口的管路上设普通双阀调温器，所述的缸体的冷却通道的出水口的管路上设电子调温器，所述的普通双阀调温器的开启温度比电子调温器低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。所述的缸体与缸盖结合面处设有限流垫片，所述的限流垫片上位于缸体与缸盖连通的冷却水道处的孔径小于该冷却水道的孔径。所述的普通双阀调温器的副阀门与小循环水管相连接，主阀门与散热器进水管相连接，并在主阀门出水口处安装有冷却液温度传感器。所述的普通双阀调温器上设有一个常开的水管与车内取暖加热器的进水管相连接；所述的车内取暖加热器的出水管与小循环水管汇集后回到水泵前。
在所述的普通双阀调温器的最高点设有排气水管与膨胀水箱相连接；在散热器的最高点也设有排气水管与膨胀水箱相连接，设在膨胀水箱下方的出水管连接到水泵前。 所述的电子调温器设有一个主阀门，该主阀门的出水口与散热器进水口相连接， 散热器的出水连接到水泵前。为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的汽车发动机冷却系统的控制方法，其技术方案是当冷却液温度在普通双阀调温器开启温度以下时，所述的普通双阀调温器的副阀门处于开启状态，主阀门关闭，此时水流为小循环状态，不经过散热器直接回到水泵前再进行循环；当水温高于普通双阀调温器的开启温度后，副阀门关闭，主阀门开启，此时水流为部分大循环，水流不直接回到水泵前，而是经过散热器降温后再回到水泵前；当水温再升高达到电子调温器开启温度后，发动机ECU控制电子调温器打开，此时水流为全部大循环，缸体内的热水经过电子调温器流入散热器，降温后再流回水泵前；通过发动机ECU控制电子调温器的开启大小，从而控制缸体内的水流大小。以上所述的汽车发动机冷却系统的控制方法，还包括当水温低于普通双阀调温器的开启温度时，此时电子调温器是关闭状态，而又有限流垫片的影响，迫使少量的水流经过缸体和限流垫片流入缸盖，而大量的低温水经过缸盖进行循环，使缸盖得到充分的冷却，而缸体在少量的水流冷却下快速升温提高温度；当水温高于普通双阀调温器的开启温度，且低于电子调温器的开启温度时，由于普通双阀调温器的副阀门关闭，主阀门打开，且电子调温器的阀门还未打开，此时大量的水流经过缸盖、普通双阀调温器后流入散热器，经散热器降温后再流回水泵，再进行下一轮的循环；而此时的缸体还是只有少量的水流通过，使缸体冷却效果低于缸盖；当水温达到电子调温器开启温度后，此时普通双阀调温器和电子调温器均已经打开，缸盖和缸体内都有大量的水流通过，由于缸体的热负荷比缸盖的大，即使在不同的流量下，缸盖的温度会相对低于缸体的温度。本发明采用上述技术方案，实现了对发动机缸盖和缸体分别冷却的循环控制，有利于提高燃油经济性，降低排放；满足了发动机缸体和缸盖对不同温度的要求；解决了完全独立冷却的缸体和缸盖容易损坏变形及加工生产困难问题；缸体和缸盖结合面处的结构简单，容易生产制造，成本低。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本发明的冷却液循环控制示意图；图2为低温时，两个调温器均未打开时的水流示意图；图3为温度稍高时，普通双阀调温器打开，电子调温器关闭时的水流示意图；图4为高温时，两个调温器均打开时的水流示意图。图中标记为1、冷却水泵，2、缸盖，3、缸体，4、限流垫片，5、普通双阀调温器，6、车内取暖加热器，7、冷却液温度传感器，8、电子调温器，9、散热器，10、膨胀水箱。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作 使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、 技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1至图4所表达的本发明的结构，本发明为一种汽车发动机冷却系统，所述的汽车发动机包括缸体3、缸盖2，所述的冷却系统设冷却水泵1。为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高汽车发动机燃油经济性，降低排放的发明目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的汽车发动机冷却系统，所述的冷却水泵1通过冷却水管路分别与所述的缸体3、缸盖2的冷却通道的进水口连通，所述的缸盖2的冷却通道的出水口的管路上设普通双阀调温器5，所述的缸体3的冷却通道的出水口的管路上设电子调温器8，所述的普通双阀调温器5的开启温度比电子调温器8低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。如图1所示，本发明的水泵1的出水分两路分别供给发动机缸盖2和缸体3。本发明是采用两个调温器对发动机冷却系统冷却液的循环进行控制。在缸盖2的出水口处安装一个普通双阀调温器5 ；在缸体3的出水处安装一个电子调温器8。其中电子调温器8的开启温度较高，并有发动机的ECU根据实际冷却液的温度控制其是否打开，即其是一个电控的开关阀；普通的双阀调温器5的开启温度比较低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。即所述的普通双阀调温器5是一个温控调温器，或者说是一个温控的两位三通阀。对缸体3和缸盖2分别进行冷却，并用两个不同开启温度的调温器来控制其内的冷却液循环。分别如图2、图3和图4中所示的冷却水小循环、部分大循环和全部大循环，实现了发动机缸体3和缸盖2对不同温度的要求。本发明所述的缸体3与缸盖2结合面处设有限流垫片4，所述的限流垫片4上位于缸体3与缸盖2连通的冷却水道处的孔径小于该冷却水道的孔径。本发明中的限流垫片4与普通的发动机气缸垫片不同。普通的发动机气缸垫片承担着从缸体至缸盖的所有水流通过，其垫片孔比较大；而本发明的限流垫片4上的孔径比较小，且相对普通气缸垫片的水流孔数量少，主要起对缸体3至缸盖2的水流进行限制作用，只允许少量的冷却水通过。在缸体3与缸盖2之间用限流垫片4把缸体3与缸盖2的水套分开，只允许少量的水流通过，并起到缸体3与缸盖2结合的密封作用。本发明的缸体3和缸盖2不是完全独立的结构。缸体3和缸盖2的内部水套可以按照常规的水套进行设计生产，只是通过限流垫片4上的孔径大小和数量来实现缸体3和缸盖2的部分独立。在对缸体3和缸盖2进行分别冷却的过程中，在其结合面处有部分水流通过，解决了完全独立冷却的缸体3和缸盖2容易损坏变形及加工生产困难问题。本发明所述的普通双阀调温器5的副阀门与小循环水管相连接，主阀门与散热器 9进水管相连接，并在主阀门出水口处安装有冷却液温度传感器7。因为普通的双阀调温器5的开启温度比较低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。所以，冷却液温度传感器7起到了该作用。散热器9主要在部分大循和全部大循环时起作用，因为在这两种状况下，温度较高，需要对冷却水流进行散热。本发明所述的普通双阀调温器5上设有一个常开的水管与车内取暖加热器6的进水管相连接；所述的车内取暖加热器6的出水管与小循环水管汇集后回到水泵1前。车内取暖加热器6为环境低温时的车内提供热能。
在所述的普通双阀调温器5的最高点设有排气水管与膨胀水箱10相连接；在散热器9的最高点也设有排气水管与膨胀水箱10相连接，设在膨胀水箱10下方的出水管连接到水泵1前。膨胀水箱10的作用是在高温状态下，冷却水汽化后可在膨胀水箱10内冷凝为液态，重新返水泵1.本发明所述的电子调温器8设有一个主阀门，该主阀门的出水口与散热器9进水口相连接，散热器9的出水连接到水泵1前。为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的汽车发动机冷却系统的控制方法，其技术方案是在此发动机冷却系统中，对冷却液起控制作用的两个调温器的开启温度不同。普通双阀调温器5的开启温度较低，电子调温器8的开启温度较高。当冷却液温度在普通双阀调温器5开启温度以下时，所述的普通双阀调温器5的副阀门处于开启状态，主阀门关闭，此时水流为小循环状态，不经过散热器9直接回到水泵 1前再进行循环；当水温高于普通双阀调温器5的开启温度后，副阀门关闭，主阀门开启，此时水流为大循环，水流不直接回到水泵1前，而是经过散热器9降温后再回到水泵1前；当水温再升高达到电子调温器8开启温度后，发动机ECU控制电子调温器8打开，缸体3内的热水经过电子调温器8流入散热器9，降温后再流回水泵1前；通过发动机E⑶控制电子调温器8的开启大小，从而控制缸体3内的水流大小。以上所述的汽车发动机冷却系统的控制方法，还包括当水温低于普通双阀调温器5的开启温度时，此时电子调温器8是关闭状态，而又有限流垫片4的影响，迫使少量的水流经过缸体3和限流垫片4流入缸盖2，而大量的低温水经过缸盖2进行循环，使缸盖2得到充分的冷却，而缸体3在少量的水流冷却下快速升温提高温度。从而实现缸体3温度高，缸盖2温度低的良好状态。最终达到提高燃油经济性，降低排放的要求。此时的水流示意图如图2所示。图2为低温时，两个调温器均未打开时的水流示意图(小循环时)。图中箭头为有水流的地方及水流方向。当水温高于普通双阀调温器5的开启温度，且低于电子调温器8的开启温度时，由于普通双阀调温器5的副阀门关闭，主阀门打开，且电子调温器8的阀门还未打开，此时大量的水流经过缸盖2、普通双阀调温器5后流入散热器9，经散热器9降温后再流回水泵1， 再进行下一轮的循环；而此时的缸体3还是只有少量的水流通过，使缸体3冷却效果低于缸
"^n 2 ο从而保证实现合理的缸盖2和缸体3温度。此时的水流示意图如图3所示。图3 为温度稍高时，普通双阀调温器5打开，电子调温器8关闭时的水流示意图(部分大循环时)。图中箭头为有水流的地方及水流方向。
当水温达到电子调温器8开启温度后，此时普通双阀调温器5和电子调温器8均已经打开，缸盖2和缸体3内都有大量的水流通过，由于缸体3的热负荷比缸盖2的大，即使在同两样的流量下，缸盖2的温度会相对低于缸体3的温度。为了达到合理的缸盖2及缸体3温度，通过对缸盖2和缸体3的不同流量分配来实现。又由于这种分别冷却的系统，缸盖2可以直接得到从水泵1出来的低温水进行冷却，冷却效果较好。很容易实现缸盖2与缸体3温度的不同，达到合理的温度要求。此时的水流示意图如图4所示。图4为高温时，两个调温器均打开时的水流示意图(全部大循环时)。 图中箭头为有水流的地方及 水流方向。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种汽车发动机冷却系统，所述的汽车发动机包括缸体(3)、缸盖(2)，所述的冷却系统设冷却水泵(1)，所述的冷却水泵(1)通过冷却水管路分别与所述的缸体(3)、缸盖(2) 的冷却通道的进水口连通，其特征在于所述的缸盖(2)的冷却通道的出水口的管路上设普通双阀调温器(5)，所述的缸体(3)的冷却通道的出水口的管路上设电子调温器(8)，所述的普通双阀调温器(5)的开启温度比电子调温器(8)低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。
2.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于所述的缸体(3)与缸盖 (2)结合面处设有限流垫片(4)，所述的限流垫片(4)上位于缸体(3)与缸盖(2)连通的冷却水道处的孔径小于 该冷却水道的孔径。
3.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于所述的普通双阀调温器 (5)的副阀门与小循环水管相连接，主阀门与散热器(9)进水管相连接，并在主阀门出水口处安装有冷却液温度传感器(7)。
4.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于所述的普通双阀调温器 (5)上设有一个常开的水管与车内取暖加热器(6)的进水管相连接；所述的车内取暖加热器(6)的出水管与小循环水管汇集后回到水泵(1)前。
5.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于在所述的普通双阀调温器(5)的最高点设有排气水管与膨胀水箱(10)相连接；在散热器(9)的最高点也设有排气水管与膨胀水箱(10)相连接，设在膨胀水箱(10)下方的出水管连接到水泵(1)前。
6.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统，其特征在于所述的电子调温器(8) 设有一个主阀门，该主阀门的出水口与散热器(9)进水口相连接，散热器(9)的出水连接到水泵(1)前。
7.按照权利要求1所述的汽车发动机冷却系统所采用的控制方法，其特征在于当冷却液温度在普通双阀调温器(5)开启温度以下时，所述的普通双阀调温器(5)的副阀门处于开启状态，主阀门关闭，此时水流为小循环状态，不经过散热器(9)直接回到水泵(1)前再进行循环；当水温高于普通双阀调温器(5)的开启温度后，副阀门关闭，主阀门开启，此时水流为部分大循环，水流不直接回到水泵(1)前，而是经过散热器(9)降温后再回到水泵(1)前；当水温再升高达到电子调温器(8)开启温度后，发动机ECU控制电子调温器(8)打开， 此时水流为全部大循环，缸体(3)内的热水经过电子调温器(8)流入散热器(9)，降温后再流回水泵(1)前；通过发动机ECU控制电子调温器(8)的开启大小，从而控制缸体(3)内的水流大小。
8.按照权利要求7所述的控制方法，其特征在于当水温低于普通双阀调温器(5)的开启温度时，此时电子调温器(8)是关闭状态，而又有限流垫片(4)的影响，迫使少量的水流经过缸体(3)和限流垫片(4)流入缸盖(2)，而大量的低温水经过缸盖(2)进行循环，使缸盖(2)得到充分的冷却，而缸体(3)在少量的水流冷却下快速升温提高温度；当水温高于普通双阀调温器(5)的开启温度，且低于电子调温器(8)的开启温度时，由于普通双阀调温器(5)的副阀门关闭，主阀门打开，且电子调温器(8)的阀门还未打开，此时大量的水流经过缸盖(2)、普通双阀调温器(5)后流入散热器(9)，经散热器(9)降温后再流回水泵(1)，再进行下一轮的循环；而此时的缸体(3)还是只有少量的水流通过，使缸体(3)冷却效果低于缸盖(2)；当水温达到电子调温器(8)开启温度 后，此时普通双阀调温器(5)和电子调温器(8) 均已经打开，缸盖(2)和缸体(3)内都有大量的水流通过，由于缸体(3)的热负荷比缸盖 (2)的大，即使在不同的流量下，缸盖(2)的温度会相对低于缸体(3)的温度。
全文摘要
本发明公开了一种汽车发动机冷却系统，汽车发动机包括缸体、缸盖，冷却系统设冷却水泵，冷却水泵通过冷却水管路分别与缸体、缸盖的冷却通道的进水口连通，缸盖的冷却通道的出水口的管路上设普通双阀调温器，缸体的冷却通道的出水口的管路上设电子调温器，普通双阀调温器的开启温度比电子调温器低，其开启受发动机冷却液的实际温度控制。采用上述技术方案，实现了对发动机缸盖和缸体分别冷却的循环控制，有利于提高燃油经济性，降低排放；满足了发动机缸体和缸盖对不同温度的要求；解决了完全独立冷却的缸体和缸盖容易损坏变形及加工生产困难问题；缸体和缸盖结合面处的结构简单，容易生产制造，成本低。
文档编号F01P7/16GK102182538SQ201110100408
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者李宏坤 申请人:奇瑞汽车股份有限公司