一种发动机冷却方法及系统与流程

1.本发明涉及发动机冷却技术，更具体地说，它涉及一种发动机冷却方法及系统。


背景技术：

2.现有的发动机冷却系统控制属于开环控制。如图1所示，发动机的出水端设置有出水温度传感器，用于将采集到的出水温度传送至ecu，ecu根据出水温度与标定的出水温度之间的差值，实现对调温器、风扇、水泵等部件的控制。最终使得用于为发动机冷却的水是走小循环回路还是走大循环回路。
3.例如，车辆发动机的负载分为高负载状态、中负载状态和轻负载状态。一般情况下，发动机在高负载状态、中负载状态下，冷却水是走大循环回路，此时ecu将根据出水温度控制风扇的转速，以实现对冷却水的散热。且当发动机处于高负载状态时，风扇基本处于全速工作状态，如车辆上坡时。
4.当车辆由上坡转到下坡，发动机的负载变小，进入到轻负载状态。但发动机负载变小时，发动机的整体温度依然较高，需经过一定的时间后其整体温度方可下降。所以导致在该时间段内，出水温度依然高于标定的出水温度，使得风扇还是处于全速运行状态。不仅造成了风扇的功耗过高，还使得整车油耗偏高。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种发动机冷却方法及系统，可以降低风扇功耗，避免了因风扇切换之后导致风扇对水箱中的水过度冷却，发动机水温下降过快，正常油耗偏高的问题。
6.本发明所述的一种发动机冷却方法，该方法是，
7.实时获取发动机出水端的出水温度以及发动机的负载状态，根据所述出水温度和负载状态判断发动机的当前工况；
8.若所述发动机的当前工况为轻负高温状态，则获取发动机的进水端和出水端的温度差，并根据所述温度差控制风扇的运转速度，以降低水箱中水的负温升。
9.当所述发动机的输出扭矩小于一设定的标定扭矩以及所述出水温度大于一设定的标定温度时，所述发动机处于轻负高温状态。
10.所述风扇的运转速度根据以下公式确定，
[0011][0012]
上式中，r为风扇的当前转速；r
max
为风扇的额定转速；δt为温度差；t1为出水温度；t2为进水温度；k为系数。
[0013]
所述系数k的取值为
[0014]
一种发动机冷却系统，包括主要由发动机的内部水道、出水温度传感器、调温器和
水泵组成的小循环回路，以及主要由发动机的内部水道、出水温度传感器、调温器、水箱和水泵组成的大循环回路；所述大循环回路中安装有用于采集发动机进水端的进水温度传感器；ecu通过出水温度传感器和进水温度传感器实时采集发动机出水端的出水温度和进水端的进水温度，并根据所述出水温度、进水温度以及发动机的负载状态应用所述的冷却方法实现对风扇运转速度的控制。
[0015]
所述进水温度传感器安装于水泵与水箱之间的管道上。
[0016]
所述进水温度传感器安装在靠近水泵进水端的管道上。
[0017]
所述进水温度传感器通过可拆卸的连接组件安装在管道上。
[0018]
所述连接组件包括连接管段、安装管段；所述安装管段焊接在连接管段的一侧，且所述安装管段与连接管段相连通；所述安装管段远离连接管段的一端设有螺纹槽，所述进水温度传感器旋接在安装管段中；所述连接管段的两端均设有外螺纹连接管，所述管道被分割为第一管段和第二管段，所述第一管段和第二管段的分割处均固定安装有母接头，两个所述母接头与两个外螺纹连接管一一对应的螺纹连接。
[0019]
所述连接管段的侧壁上固定设有固定耳，所述固定耳上开设有通孔。
[0020]
有益效果
[0021]
本发明的优点在于：发动机的风扇转速根据发动机的进出水温差来决定，而不是通过传统的仅依据出水温度决定风扇的运转速度。这样做的好处在于，可以降低风扇功耗，避免了因风扇切换之后导致风扇对水箱中的水过度冷却，发动机水温下降过快，正常油耗偏高的问题。
附图说明
[0022]
图1为传统的冷却系统结构示意简图；
[0023]
图2为本发明的冷却系统结构示意简图；
[0024]
图3为本发明的进水温度传感器的安装结构示意图；
[0025]
图4为本发明的连接管段和安装管段的连接结构示意图。
[0026]
其中：1-发动机、2-出水温度传感器、3-调温器、4-水箱、5-水泵、6-风扇、7-进水温度传感器、8-连接管段、9-安装管段、10-母接头、11-第一管段、12-第二管段、13-外螺纹连接管、14-固定耳。
具体实施方式
[0027]
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
[0028]
本发明的一种发动机冷却方法，该方法是，实时获取发动机出水端的出水温度以及发动机的负载状态，根据出水温度和负载状态判断发动机的当前工况。其中，发动机的负载状态通过发动机的输出扭矩来确定。假设发动机的最大输出扭矩为t
max
。当发动机输出扭矩最大时，发动机处于满载状态；当发动机输出扭矩t为时，发动机处于高负载状态；当发动机输出扭矩t为
[0029]
时，发动机处于中载状态；若发动机输出扭矩t为则发动机处于轻负载状态，如车辆怠速、滑行、下坡时，发动机均处于轻负载状态。
[0030]
若发动机的当前工况为轻负高温状态，即发动机的输出扭矩小于一设定的标定扭矩以及出水温度大于一设定的标定温度，则获取发动机的进水端和出水端的温度差，并根据温度差控制风扇的运转速度，以降低水箱中水的负温升。
[0031]
即当发动机的输出扭矩小于其出水温度大于标定温度时，发动机的风扇转速根据发动机的进出水温差来决定。这样做的好处在于，可以降低风扇功耗，避免了因风扇切换之后导致风扇对水箱中的水过度冷却，发动机水温下降过快，正常油耗偏高的问题。
[0032]
车辆在爬坡时发动机处于扭矩点工作。由于扭矩点工作会导致发动机的转速低于额定转速，而发动机的转速直接影响到水泵的转速。当水泵的转速降低时，发动机的出水流量将偏小，进而引起出水温度偏高的问题。ecu在检测到出水温度偏高后，将通过控制指令控制风扇全速工作。此时发动机也处于高负载状态。由于发动机经过一定时间的高负载运转，发动机的整体温度升高。当车辆由上坡转到下坡时，车辆将会在一较长的时间段内处于滑行状态，此时的发动机也处于怠速状态，发动机所产生的热量也将大幅度下降。但在车辆由上坡转到下坡的时刻，发动机从高负载状态转为轻负载状态，其整体温度依然较高，尚需一定的时间方可使其整体温度降低。在这段时间内，其出水端的温度依然是高于标定温度的，因此，风扇依然是处于全速工作状态。而车辆下坡时发动机产生的热量较少，且在车辆下坡的过程中发动机也有足够的时间进行自然散热。但发动机的状态刚转入轻负载状态时，风扇的全速运行会使得水箱中的水温快速下降，水温下降过快会导致对水箱中的水温难以把控的问题。虽然在车辆下坡时，风扇会在较短的时间内降低其转速，但往往在风扇转速降低后，水温已经低于，甚至远低于标定的水温，导致水箱中的水在发动机状态转换前后水温差较大，不利于发动机的正常运作。所以，本发明的发动机的风扇转速根据发动机的进出水温差来决定，而不是通过传统的仅依据出水温度决定风扇的运转速度。
[0033]
即使发动机处于高负载状态，但其不同的输出扭矩，出水端的出水温度也有差异。为此，本发明提出了通过变频的方式对风扇进行控制。即根据出水温度的当前值，控制风扇的具体转速，既避免了因风扇工作状态切换滞后造成功耗大的问题，也满足了对发动机的散热需求。
[0034]
具体的，风扇的运转速度根据以下公式确定，
[0035][0036]
上式中，r为风扇的当前转速；r
max
为风扇的额定转速；δt为温度差；t1为出水温度；t2为进水温度；k为系数，且其取值为
[0037]
从上式可知，当发动机进出水端的温度差越大，说明水箱中的水散热速度较快，因此风扇的转速将降低得越多；反之，若发动机进出水端的温度差较小，说明水箱中的水散热速度较慢，则风扇的转速将不能降低得过多。
[0038]
假设发动机出水端的标定温度为110℃。在某一时刻，t1＝120℃、t2＝80℃、r
max
＝
1000r/min，则r≈390r/min。若t1＝120℃、t2＝90℃、r
max
＝1000r/min，则r≈490r/min。从上述计算结果可看出，风扇的转速较额定转速得以大幅度的降低，且当发动机的进出水端温差越大时，风扇的转速越低，有效的降低了风扇的功耗。
[0039]
参阅图2-图4，一种发动机冷却系统，包括主要由发动机1的内部水道、出水温度传感器2、调温器3和水泵5组成的小循环回路，以及主要由发动机1的内部水道、出水温度传感器2、调温器3、水箱4和水泵5组成的大循环回路。大循环回路中的水泵5与水箱4之间的管道上安装有用于采集发动机1进水端的进水温度传感器7，且进水温度传感器7安装在靠近水泵5进水端的管道上。这样的安装布置方式主要为了使得进水温度传感器7能尽量靠近发动机的进水端，起到减小采集到的水温误差的作用。另外，由于水泵5在两个循环回路中是共用的，因此水泵5与发动机进水端的管路可流过小循环回路或大循环回路。但风扇6是用于对水箱4中的水进行散热，因此，将进水温度传感器7置于水泵5的进水端，以规避小循环回路对风扇6调速过程的影响。
[0040]
ecu通过出水温度传感器2和进水温度传感器7实时采集发动机1出水端的出水温度和进水端的进水温度，并根据出水温度、进水温度以及发动机的负载状态应用上述的冷却方法实现对风扇6运转速度的控制。而不是只依据出水温度决定风扇6的运行速度，避免了对水箱4中的水过度冷却、风扇功耗过大、燃油消耗高的问题。
[0041]
在现有的冷却系统管路连接结构中，水泵5与水箱4之间的管道并未预留有相应的安装接口。此外，考虑到进水温度传感器7的可拆装性，因此，本发明进水温度传感器7通过可拆卸的连接组件安装在管道上。
[0042]
具体的，连接组件包括连接管段8、安装管段9。安装管段9焊接在连接管段8的一侧，且安装管段9与连接管段8相连通。安装管段9远离连接管段8的一端设有螺纹槽，进水温度传感器7旋接在安装管段9中。连接管段8的两端均设有外螺纹连接管13，管道被分割为第一管段11和第二管段12，第一管段11和第二管段12的分割处均固定安装有母接头10，两个母接头10与两个外螺纹连接管13一一对应的螺纹连接。通过母接头10与外螺纹连接管13的对接，实现了进水温度传感器7的可拆卸安装。
[0043]
连接管段8的侧壁上固定设有固定耳14，固定耳14上开设有通孔，以便于将进水温度传感器7固定安装于车辆的发动机舱内。
[0044]
关于出水温度传感器2的安装方式，可沿用传统的安装方式，也可采用如对进水温度传感器7安装方式一致的安装方式。
[0045]
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。