本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种冷却系统及车辆。
背景技术：
随着能源危机的不断加剧以及环境的不断恶化，汽车排放法规也越来越严格。此外，随着人们物质生活水平的不断提高，人们对于车辆驾驶舒适性的要求也在不断提升，这要求汽车厂商必须更好地解决汽车燃油经济性、排放以及驾乘舒适性之间的矛盾。可以通过对发动机的热管理，来提升汽车燃油经济性以及乘坐的舒适性。
相关技术中，发动机的冷却系统中大多采用恒温器进行水温控制，由于恒温器不能很好地对发动机的热量进行有效的管理，例如：发动机冷启动时无法有效地利用发动机产生的热量快速提升燃烧室缸壁温度，导致燃烧状态不正常，进而增加油耗和排放。另外，由于机油和缸套温度短时间内得不到有效提升，导致起动初期发动机摩擦损失功较高，机油稀释严重，增加油耗。在热机完成后全负荷阶段，由于水温较高，导致早燃和爆震的发生。同时，由于热量未能有效地利用，导致发动机水温上升较慢，从而影响乘坐的舒适性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种冷却系统，该冷却系统可以有效地降低油耗，减少排放，提高乘坐舒适性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种冷却系统，包括：冷却剂流量分配装置；水泵，所述水泵与所述冷却剂流量分配装置相连；缸体水套和缸盖水套，其中，冷却剂依次从所述冷却剂流量分配装置流经所述水泵、所述缸体水套和缸盖水套后返回所述冷却剂流量分配装置以形成旁通回路；散热器，所述散热器的第一端与所述缸盖水套相连，所述散热器的第二端与冷却剂流量分配装置相连，以在所述冷却剂流量分配装置、所述水泵、所述缸体水套、所述缸盖水套和所述散热器之间形成大循环回路；机油冷却器，所述机油冷却器的第一端与所述缸体水套相连，所述机油冷却器的第二端与所述冷却剂流量分配装置相连，以在所述冷却剂流量分配装置、所述水泵、所述缸体水套和所述机油冷却器之间形成机油冷却器回路；暖风芯体，所述暖风芯体的第一端与所述缸盖水套相连，所述暖风芯体的第二端与所述冷却剂流量分配装置相连，以在所述冷却剂流量分配装置、所述水泵、所述缸体水套、所述缸盖水套和所述暖风芯体之间形成暖风回路，其中，所述冷却剂流量分配装置用于控制所述旁通回路、所述大循环回路和所述机油冷却器回路中冷却剂的流量分配。
进一步的，所述冷却剂流量分配装置包括控制阀、第一至第五接口、所述第一至第三接口的开度由所述控制阀控制，所述缸体水套的第一端与第四接口相连，所述缸体水套的第二端与所述缸盖水套的第一端相连，所述缸盖水套的第二端与第一接口相连，所述散热器的第一端与所述缸盖水套的第二端相连，所述散热器的第二端与第二接口相连，所述机油冷却器的第一端与所述缸体水套的第三端相连，所述机油冷却器的第二端与所述第三接口相连，所述暖风芯体的第一端与所述缸盖水套的第三端相连，所述暖风芯体的第二端与第五接口相连。
进一步的，还包括：增压器，所述增压器的第一端与所述缸体水套的第四端相连，所述增压器的第二端与所述第五接口的第一端相连。
进一步的，还包括：冷却剂截止阀，所述冷却剂截止阀设置在所述暖风芯体的第二端与所述第五接口之间，以控制所述暖风回路的通断。
进一步的，还包括：控制器，所述控制器与所述控制阀相连，以通过所述控制阀调节所述第一接口至第三接口的开度，从而调节所述旁通回路、所述大循环回路和所述暖风回路中冷却剂的流量。
进一步的，还包括：第一膨胀水壶，所述第一膨胀水壶具有上方接口和下方接口，所述上方接口设置在所述第一膨胀水壶的顶部，所述下方接口设置在所述第一膨胀水壶的底部，其中，所述上方接口分别与所述缸盖水套的第三端和所述散热器的第一端相连，所述下方接口与所述散热器的第二端相连。
进一步的，还包括：单向阀，所述单向阀沿所述散热器的第一端向所述上方接口导通，所述单向阀设置在所述上方接口与所述散热器的第一端之间。
进一步的，还包括：第二膨胀水壶，所述第二膨胀水壶的底部分别与所述缸盖水套的第三端和所述散热器的第一端相连。
进一步的，所述控制阀包括：执行机构；阀杆，所述阀杆与所述执行机构相连；第一球阀和第二球阀，所述第一球阀和所述第二球阀与所述阀杆相连，其中，所述第一球阀用于调节所述第一接口和第二接口的开度，所述第二球阀用于调节所述第三接口的开度，所述执行机构与所述控制器相连，以在所述控制器的控制下，通过所述阀杆带动所述第一球阀和第二球阀转动，从而调节所述第一接口至所述第三接口的开度。
相对于现有技术，本发明所述的冷却系统具有以下优势：
本发明所述的冷却系统，可以有效地避免发动机热机过程中的无益的热量传递，降低油耗，减少排放，暖风芯体内的冷却剂采用冷却剂流量分配装置控制，可以提高用户采暖的及时性，提高顾客的乘坐舒适性，机油冷却器采用常通的接法，可以使缸体和机油温度同步上升，降低机油耗和摩擦功，同时还能有效地避免水泵汽蚀。采用本发明实施例的冷却系统，车辆在冷启动下可快速提升燃烧室缸壁温度，优化燃烧，降低排放；提高机油和缸套温度，降低摩擦功，从而降低油耗；提高低温环境下的机油温度，减轻机油稀释；可在发动机全负荷工作时水温处于较低水平，减少早燃和爆震的发生；可在冬天提升暖风水温的升高速度以及采暖响应性，从而提升驾驶员的乘坐舒适性。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆可以有效地降低油耗，减少排放，提高乘坐舒适性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的冷却系统。
所述的车辆与上述的冷却系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的冷却系统的示意图；
图2为本发明另一个实施例所述的冷却系统的示意图；
图3为本发明实施例所述的冷却系统的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例所述的冷却系统的控制方法中在发动机处于暖机模式时的控制流程图；
图5为本发明实施例所述的冷却系统的控制方法中在发动机处于散热模式时的控制流程图。
附图标记说明：
冷却剂流量分配装置1、旁通回路2、第二球阀3、机油冷却器4、缸体水套5、缸盖水套6、缸盖放气管7、发动机出水管8、散热器放气管9、膨胀水壶10、散热器11、补水管12、散热器回水管13、暖风芯体14、冷却剂截止阀15、增压器回水管16、增压器17、水泵18、暖风回水管19、第一球阀20、阀杆21、执行机构22。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的冷却系统的示意图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的冷却系统，包括：冷却剂流量分配装置1(简称为冷却剂分配装置1)、机油冷却器4、缸体水套5、缸盖水套6、散热器11和暖风芯体14。
其中，水泵18与冷却剂流量分配装置1相连；冷却剂依次从冷却剂流量分配装置1流经水泵18、缸体水套5和缸盖水套6后返回冷却剂流量分配装置1以形成旁通回路2；散热器11的第一端与缸盖水套5相连，散热器11的第二端与冷却剂流量分配装置1相连，以在冷却剂流量分配装置1、水泵18、缸体水套5、缸盖水套6和散热器11之间形成大循环回路；机油冷却器4的第一端与缸体水套5相连，机油冷却器4的第二端与冷却剂流量分配装置1相连，以在冷却剂流量分配装置1、水泵18、缸体水套5和机油冷却器4之间形成机油冷却器回路；暖风芯体14的第一端与缸盖水套相连，暖风芯体14的第二端与冷却剂流量分配装置1相连，以在冷却剂流量分配装置1、水泵18、缸体水套5、缸盖水套6和暖风芯体14之间形成暖风回路，其中，冷却剂流量分配装置1用于控制旁通回路、大循环回路和冷却器回路中冷却剂的流量分配。
具体地说，冷却剂流量分配装置1(简称为冷却剂分配装置1)、机油冷却器4、缸体水套5、缸盖水套6、散热器11和暖风芯体14。
其中，冷却剂流量分配装置1包括控制阀(如包括第一球阀20和第二球阀3)、第一接口至第五接口、第一接口至第三接口的开度由控制阀控制。缸体水套5的第一端与第四接口相连，缸体水套5的第二端与缸盖水套6的第一端相连，缸盖水套6的第二端与第一接口相连。散热器11的第一端与缸盖水套6的第二端相连，散热器11的第二端与第二接口相连。机油冷却器4的第一端与缸体水套5的第三端相连，机油冷却器4的第二端与第三接口相连。暖风芯体14的第一端与缸盖水套6的第三端相连，暖风芯体14的第二端与第五接口相连，水泵18，水泵18设置在第四接口与缸体水套5的第一端之间，以从冷却剂流量分配装置1向缸体水套5内泵送冷却剂。
结合图1所示，冷却系统还包括增压器17，增压器17的第一端与缸体水套5的第四端相连，增压器17的第二端与第五接口相连。
再次结合图1，冷却系统还包括冷却剂截止阀15，冷却剂截止阀15设置在暖风芯体14的第二端与第五接口之间，以控制从暖风芯体14流向冷却剂流量分配装置1的冷却剂流量，即控制暖风回路的通断。
其中，冷却系统中形成有多个回路，例如：旁通回路、暖风回路、大循环回路和机油冷却器回路。其中，旁通回路、暖风回路和大循环回路由冷却剂分配装置1进行冷却剂流量控制。如图1所示，机油冷却器回路常通，且机油冷却器4两端分别与冷却剂分配装置1和缸体水套5连接
其中，旁通回路为：水泵18→缸体水套5→缸盖水套6→冷却剂分配装置1→水泵18；暖风回路为：水泵18→缸体水套5→缸盖水套6→暖风芯体14→冷却剂截止阀15→冷却剂分配装置1→水泵18；大循环回路为：水泵18→缸体水套5→缸盖水套6→散热器11→冷却剂分配装置1→水泵18；机油冷却回路为：水泵18→缸体水套5→机油冷却器4→冷却剂分配装置1→水泵18。
冷却系统还包括控制器(图中没有示出)，控制器与控制阀相连，以通过控制阀调节第一接口至第三接口的开度。
如图1所示，控制阀包括第一球阀20、第二球阀3、阀杆21和执行机构22。其中，阀杆21与执行机构22相连。第一球阀20和第二球阀3与阀杆21相连。第一球阀20用于调节第一接口和第二接口的开度，第二球阀3用于调节第三接口的开度，执行机构22与控制器相连，以在控制器的控制下，通过阀杆21带动第一球阀20和第二球阀3转动，从而调节第一接口至第三接口的开度。即：执行机构22受控制器的控制，能够根据控制器发动的信号通过阀杆21带动第一球阀20和第二球阀3一起旋转，从而调节第一接口至第三接口的开闭状态及开度大小，进而实现冷却剂在整个冷却系统中的流量分配。
水泵18可通过轮系或其他旋转部件带动工作，从冷却剂流量分配装置1中吸取冷却剂，并将冷却剂输送进缸体水套5。流入缸体水套5内的冷却剂被分为三个支路，第一部分流经机油冷却器4进入冷却剂流量分配装置1；另一部分流入增压器17，通过增压器回水管16接至第五接口；最后一部分进入缸盖水套6。流入缸盖水套6的冷却剂被分为两部分，第一部分进入暖风芯体14，最后经过冷却剂截止阀15由暖风回水管19输送进入冷却剂流量分配装置1；另一部分通过发动机出水管8流出缸盖水套6。当发动机停机时，可通过冷却剂截止阀15避免使缸盖和增压器17过热，提高发动机NVH性能，同时当用户采暖时，可通过冷却剂截止阀15增大暖风芯体14的流量，进而提高用户乘坐的舒适性。
再次结合图1，从缸盖水套6流入发动机出水管8的冷却剂主要分为两个部分，第一部分通过旁通回路2进入冷却剂流量分配装置1；另一部分进入散热器11，并经由散热器回水管13进入冷却剂流量分配装置1。
如图1所示，冷却系统还包括：第一膨胀水壶(如图1中的膨胀水壶10)，第一膨胀水壶具有上方接口和下方接口，所上方接口设置在第一膨胀水壶的顶部，下方接口设置在第一膨胀水壶的底部，其中，上方接口分别与缸盖水套6的第三端和散热器11的第一端相连，下方接口与散热器11的第二端相连。也就是说，冷却剂在进入散热器11前，布置有用于放气的散热器放气管9。冷却剂在进入暖风芯体14前，布置有用于放气的缸盖放气管7。散热器放气管9和缸盖放气管7均接入第一膨胀水壶的未被冷却剂浸泡的上方接口，同时第一膨胀水壶内的冷却剂由处于第一膨胀水壶的被冷却剂浸泡的下方接口接至散热器回水管13上。进而，可有效地排放冷却系统中产生的气体，避免气体聚集，导致过热。
流经机油冷却器4的冷却剂回路、旁通回路2、散热器回水管13均接至冷却剂流量分配装置1的受第一球阀20或第二球阀3控制的接口上；增压器回水管16和暖风回水管19接至冷却剂流量分配装置1的不受第一球阀20或第二球阀3控制的常通接口上。作为一个具体的示例，如图1所示，散热器回水管13和旁通回路2共用第一球阀20控制；机油冷却器4的冷却剂回路采用第二球阀3控制。
在本发明的其它示例中，膨胀水壶可以有另外的形式，如图2所示，冷却系统还包括：第二膨胀水壶(如图2中的膨胀水壶10)，第二膨胀水壶的底部分别与缸盖水套6的第三端和散热器11的第一端相连。即：从进入散热器11和进入暖风芯体14之前的水路分别布置散热器放气管9和缸盖放气管7接至第二膨胀水壶的被冷却剂浸泡的接口(如底部)上，用于对整个冷却系统进行放气和补水。进而，可有效地排放冷却系统中产生的气体，避免气体聚集，导致过热。
本发明实施例的冷却系统，可以有效地避免发动机热机过程中的无益的热量传递，降低油耗，减少排放，暖风芯体内的冷却剂采用冷却剂流量分配装置控制，可以提高用户采暖的及时性，提高顾客的乘坐舒适性，机油冷却器采用常通的接法，可以使缸体和机油温度同步上升，降低机油耗和摩擦功，同时还能有效地避免水泵汽蚀。采用本发明实施例的冷却系统，车辆在冷启动下可快速提升燃烧室缸壁温度，优化燃烧，降低排放；提高机油和缸套温度，降低摩擦功，从而降低油耗；提高低温环境下的机油温度，减轻机油稀释；可在发动机全负荷工作时水温处于较低水平，减少早燃和爆震的发生；可在冬天提升暖风水温的升高速度以及采暖响应性，从而提升驾驶员的乘坐舒适性。
如图3所示，本发明的实施例公开了一种冷却系统的控制方法，包括：
S101：检测发动机的水温。
S102：根据发动机的水温控制所述旁通回路、所述大循环回路和所述机油冷却器回路中冷却剂的流量分配。
本发明实施例的冷却系统的控制方法，可以有效地避免发动机热机过程中的无益的热量传递，降低油耗，减少排放，暖风芯体内的冷却剂采用冷却剂流量分配装置控制，可以提高用户采暖的及时性，提高顾客的乘坐舒适性，机油冷却器采用常通的接法，可以使缸体和机油温度同步上升，降低机油耗和摩擦功，同时还能有效地避免水泵汽蚀。采用本发明实施例的冷却系统的控制方法，车辆在冷启动下可快速提升燃烧室缸壁温度，优化燃烧，降低排放；提高机油和缸套温度，降低摩擦功，从而降低油耗；提高低温环境下的机油温度，减轻机油稀释；可在发动机全负荷工作时水温处于较低水平，减少早燃和爆震的发生；可在冬天提升暖风水温的升高速度以及采暖响应性，从而提升驾驶员的乘坐舒适性。
其中，本发明实施例的方法可以根据发动机的温度、工况、使用条件等确定不同的发动机冷却系统控制策略。其中，发动机的控制策略包括但不限于：暖机模式、散热模式、停机模式和失效保护模式下的控制策略，在每种策略下对控制阀进行不同的开度控制，以实现对冷却剂的合理分配。
具体而言，当发动机处于暖机模式时，如果发动机的水温位于第一温区，则通过所述控制阀控制第一接口、第二接口和第三接口关闭；如果发动机的水温位于第二温区，则通过控制阀控制所述第一接口开启第一预定角度范围，并控制第二接口和第三接口关闭，其中，第一温区的上限温度小于第二温区的下限温度；如果发动机的水温位于第三温区，则通过控制阀控制第一接口和第三接口开启至最大角度，并控制第二接口关闭，其中，第二温区的上限温度小于第三温区的下限温度，第二预定角度范围的下限角度等于第一预定角度范围的上限角度。
进一步地，在发动机处于所述暖机模式时，判断暖风芯体是否启动；如果是，则通过控制阀控制所述第一接口和第二接口开启第二预定角度范围，并控制第三接口关闭。
也就是说，发动机冷启动时，增压器伴随着发动机的启动也开始工作，并且迅速吸收废气中的热量。在发动机冷启动过程中，为更好的利用发动机废热，增压器冷却管路连接到旋转球阀上常通的开口，可利用发动机产生的废热加热缸体内的冷却剂，加快发动机的暖机速度；当发动机冷启动时，为加快发动机的快速暖机，如图4所示，采用控制策略如下：
第一阶段：发动机水温tmot满足-40℃≤tmot＜55℃范围时，控制旋转球阀不动作，此时，旁通回路、机油冷却器回路、大循环回路均关闭，缸盖水套内的冷却剂不流动。
第二阶段：当发动机水温tmot满足55℃≤tmot＜75℃范围时，此时ECU控制旋转球阀开启部分旁通回路，机油冷却器回路和大循环回路均关闭，缸体缸盖水套内的冷却剂微流动，球阀在3°～18°范围内动作；
第三阶段：当发动机水温tmot满足75℃≤tmot＜100℃范围时，此时根据水温值最大可开启全部旁通回路和机油冷却器回路，大循环回路关闭，此时可利用缸体内的冷却剂对机油进行加热，旋转球阀在18°～61°范围内动作；
当发动机的水温达到第三温区的上限温度，则控制发动机进入散热模式。即：当发动机暖机完成后，即发动机的水温tmot达到100℃时，发动机进入散热模式。在发动机进入所述散热模式之后，包括：根据环境温度、发动机的转速和负荷确定目标水温；根据目标水温通过控制阀调节第一接口和第二接口的开启角度，其中，目标水温大于第三温区的下限温度。
在以上描述中，如图4所示，当第一阶段时，水温由-40℃升至55℃的过程中，球阀始终处于绝对角度3°的位置；当处于第二阶段时，水温由55℃升至65℃过程中，球阀保持在绝对角度10°的位置，当水温由65℃升至75℃过程中，球阀保持在绝对角度18°的位置；当处于第三阶段时，水温由75℃升至85℃过程中，球阀保持在绝对角度28°的位置，当水温由85℃升至95℃过程中，球阀保持在绝对角度38°的位置；当水温由95℃升至100℃过程中，球阀保持在绝对角度61°的位置。
如图5所示，散热模式下的控制策略为：
根据环境温度、转速、负荷等参数得到目标水温，通过调整旋转球阀的旋转角度，控制大循环回路和旁通回路的开启程度，机油冷却回路完全开启，旋转球阀仅在61°～120°范围内进行调整，以维持目标水温在85℃-105℃之间。
当发动机当前水温超过所处工况下的目标水温3℃时，开启电子风扇，进行辅助散热，达到目标温度时，电子风扇关闭
当监测发动机水温到达75℃以下时，发动机进入暖机模式，采用暖机模式下的控制策略。
当发动机处于暖机模式时，如果冷却系统发生故障，则控制发动机停机；当发动机处于散热模式时，如果冷却系统发生故障，则控制发动机进入高温保护模式；如果水温传感器和/或位置传感器检测失效，则通过控制阀控制第一接口至第三接口至最大开启角度。即：失效保护策略，当发动机处于暖机模式时，出现球阀、电机、齿轮、线路板故障等导致球阀不能转动的故障，则停机。当发动机处于散热模式时，出现球阀、电机、齿轮、线路板故障等导致球阀不能转动的故障，则执行发动机高温保护模式；若出现水温异常或位置传感器异常等不影响球阀转动的故障，则球阀转至大循环最大开度位置。
具体而言，当发动机通电时，电磁阀(即：冷却剂截止阀15)立即通电，由电磁阀控制暖风回路的关闭；若监测到用户开启暖风，则电磁阀断电，暖风回路处于开启状态；若监测到用户未开启暖风，则电磁阀保持通电，暖风回路处于关闭状态。如图5所示，根据发动机的转速和负荷将发动机工况分为五部分，随着转速的升高和负荷的增加，目标水温依次为105℃、100℃、95℃、90℃和85℃。
根据本发明实施例的冷却系统的控制方法，可以有效地降低油耗，减少排放，提高乘坐舒适性。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆设置有如上述任意一个实施例所述的冷却系统的控制方法，该车辆可以有效地降低油耗，减少排放，提高乘坐舒适性。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。