智能发动机冷却装置及车辆的制作方法
【专利摘要】一种智能发动机冷却装置及车辆，所述智能发动机冷却装置包括电动冷却风扇、机油冷却器、暖风器、膨胀水壶、缸体水套、缸盖水套和散热器，还包括：离合式水泵，设置在所述缸体水套和所述缸盖水套的进水口；电子节温器，设置在所述缸体水套的出水口；辅助水泵，管路连接所述缸体水套的出水口管路。本实用新型技术方案通过采集温度信息和车辆运行参数，并根据所述温度信息和车辆运行参数分别对离合式水泵、电子节温器、辅助水泵和电动冷却风扇进行控制，从而调节发动机冷却液的工作温度，提高了燃油经济性并改善了排放污染问题。
【专利说明】
智能发动机冷却装置及车辆
技术领域
[0001] 本实用新型设及车辆发动机控制技术领域，尤其设及一种智能发动机冷却装置及 车辆。
【背景技术】
[0002] 在汽车领域中，发动机冷却系统是将车辆发动机工作时高溫零件所吸收的热量及 时带走，使它们保持在正常的溫度范围内工作的装置。在车辆行驶过程中，发动机通过燃料 为车辆提供动力，燃料中的大部分能量(约70%)被转换成热量，而散发运些热量则主要依 赖汽车冷却系统。发动机冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中W防止发动机过热， 但冷却系统还有其他作用。发动机变冷的情况下，会加快组件的磨损，从而使发动机效率降 低并且排放出更多污染物。因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升溫，并使其保 持恒溫。燃料在发动机内持续燃烧。燃烧过程中产生的热量大部分从排气系统中排出，但仍 有部分热量滞留在发动机中，从而使其升溫。当冷却液的溫度约为l〇5°C时，发动机达到最 佳运行状态。在运个溫度下:燃烧室的溫度足W使燃料完全蒸发，因此可W更好地使燃料燃 烧并减少气体排放。如果用于润滑发动机的润滑油较稀薄，粘稠度较低，则发动机零件可W 更灵活地运转，而发动机在围绕自身部件旋转的过程中消耗的能量也将减少。金属零件更 不易磨损。
[0003] 现有技术中，发动机的冷却系统主要有冷却水套、常转式水累、蜡式节溫器、散热 器、冷却风扇和冷却管路等零部件组成。其中，常转式水累、节溫器和冷却风扇对于冷却系 统溫度的调节起到重要的作用，它们可W根据车辆各种复杂的运行工况来调节自身的工作 参数，常转式水累用于输送冷却液，冷却风扇用于冷却降溫，结合蜡式节溫器中感溫组件的 热胀冷缩特性来开启或关掉冷却液的流动，W调节发动机溫度来满足车辆在不同工作情况 下对于发动机的溫度需求。
[0004] 但是，随着节能减排标准的日趋严苛，在现有的发动机冷却系统中，由于采用传统 的常转式水累、冷却风扇W及蜡式节溫器，导致发动机的油耗高、排放高，同时导致能源浪 费。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型解决的技术问题是如何提高发动机的节油排放性能。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种智能发动机冷却装置，所述智 能发动机冷却装置包括电动冷却风扇、机油冷却器、暖风器、膨胀水壶、缸体水套、缸盖水套 和散热器，
[0007] 离合式水累，设置在所述缸体水套和所述缸盖水套的进水口；
[000引电子节溫器，设置在所述缸体水套的出水口；
[0009] 辅助水累，管路连接所述缸体水套的所述出水口。
[0010] 可选的，所述电子节溫器的副阀口的出水口与小循环管路相连接;主阀口的出水 口与所述散热器的进水管相连接。
[0011] 可选的，所述暖风器的出水管与所述小循环管路汇集后回流至所述离合式水累。
[0012] 可选的，所述散热器的进水口管路连接所述缸体水套的出水口，所述散热器的出 水口连接至所述离合式水累。
[0013] 可选的，所述散热器设有排气水管与所述膨胀水壶相连接，所述膨胀水壶下方的 出水管连接至所述离合式水累。
[0014] 为解决上述技术问题，本实用新型实施例还公开了一种车辆，所述车辆包括所述 智能发动机冷却装置。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有W下有益效果：
[0016] 本实用新型实施例通过采用离合式水累、电子节溫器、电子辅助水累和电动冷却 风扇，在发动机冷启动时，根据环境溫度和车辆运行参数得到第一控制指令，控制离合式水 累的离合器总成，接合或切断带轮与所述离合式水累的连接，电子节溫器的加热电阻不工 作;所述发动机工作在中低负荷时，所述离合式水累常转，所述电子节溫器的加热电阻不工 作，所述主阀口根据所述发动机的冷却液溫度在一定程度上开启，所述副阀口根据所述冷 却液溫度在一定程度上关闭;所述发动机工作在全负荷时，所述离合式水累常转，根据车辆 运行参数信息计算得到第二控制指令，控制所述电子节溫器的加热电阻工作，所述主阀口 全开，所述副阀口关闭；在发动机焰火后，根据所述冷却液溫度和所述环境溫度控制辅助水 累启动及运转时间，驱动增压器冷却管路冷却液循环。通过对离合式水累、电子节溫器、辅 助水累和电动冷却风扇进行控制，调节发动机冷却液的工作溫度，保证了发动机安全运行， 提高了燃油经济性并改善了排放污染问题。
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型实施例一种冷启动阶段的智能发动机冷却装置布置结构示意 图；
[0018] 图2是本实用新型实施例一种负荷阶段的智能发动机冷却装置布置结构示意图；
[0019] 图3是本实用新型实施例一种停机后的智能发动机冷却装置布置结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 如【背景技术】中所述，随着节能减排标准的日趋严苛，在现有的电动机冷却系统中， 传统的常转式水累、冷却风扇W及蜡式节溫器，油耗高、排放高，同时导致能源浪费。
[0021] 本实用新型实施例通过采用离合式水累、电子节溫器、电子辅助水累和电动冷却 风扇，在发动机冷启动时，根据环境溫度和车辆运行参数得到第一控制指令，控制离合式水 累的离合器总成，接合或切断带轮与所述离合式水累的连接，电子节溫器的加热电阻不工 作;所述发动机工作在中低负荷时，所述离合式水累常转，所述电子节溫器的加热电阻不工 作，所述主阀口根据所述发动机的冷却液溫度在一定程度上开启，所述副阀口根据所述冷 却液溫度在一定程度上关闭;所述发动机工作在全负荷时，所述离合式水累常转，根据车辆 运行参数信息计算得到第二控制指令，控制所述电子节溫器的加热电阻工作，所述主阀口 全开，所述副阀口关闭；在发动机焰火后，根据所述冷却液溫度和所述环境溫度控制辅助水 累启动及运转时间，驱动增压器冷却管路冷却液循环。通过对离合式水累、电子节溫器、辅 助水累和电动冷却风扇进行控制，调节发动机冷却液的工作溫度，保证了发动机安全运行， 提高了燃油经济性并改善了排放污染问题。
[0022] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本 实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0023] 图1是本实用新型实施例一种冷启动阶段的智能发动机冷却装置布置结构示意 图。
[0024] 请参照图1，所述智能发动机冷却装置包括:电动冷却风扇108、机油冷却器102、暖 风器106、膨胀水壶107、缸体水套112、缸盖水套111、散热器109、变速箱机油冷却器110、离 合式水累101、电子节溫器103和辅助水累104。
[0025] 本实施例中，离合式水累101与所述缸体水套112和所述缸盖水套111的进水口连 通。电子节溫器103设置在所述缸体水套112的出水口 113。辅助水累104管路连接所述缸体 水套112的出水口 113。缸盖水套111和缸体水套112为横流式冷却，可实现各缸溫度的分布 均匀。
[0026] 本实施例中，区别于传统的发动机冷却水累的皮带传动，带轮与水累保持硬连接。 离合式水累101可W根据车辆运行状态选择接入和分离两种模式，离合式水累101有两种工 作模式，包括常转模式和离合式工作模式。在常转模式下，带轮与所述离合式水累101的转 轴持续性连接，离合式水累101的水累轴持续性转动;在离合式工作模式下，带轮与所述离 合式水累101曲轴的连接根据车辆控制指令来进行接合或切断，离合式水累101的水累轴间 歇性转动。
[0027] 本实用新型实施例中，所述电子节溫器103的副阀口的出水口与小循环管路(未标 示)相连接;主阀口的出水口与所述散热器109的进水管相连接。所述暖风器106的出水管与 所述小循环管路汇集后回流至所述离合式水累。所述散热器109的进水口管路连接所述缸 体水套112的出水口，所述散热器109的出水口连接至所述离合式水累101。所述散热器109 设有排气水管与所述膨胀水壶107相连接，所述膨胀水壶107下方的出水管连接至所述离合 式水累101。
[0028] 本实施例中，所述智能发动机冷却装置中发动机冷启动时，发动机管理系统 化ngine Management System，EMS)根据环境溫度和所述车辆运行参数得到第一控制指令， 控制离合式水累101的离合器总成，接合或切断带轮与所述离合式水累101转轴的连接;第 一控制指令可W控制电子节溫器103的加热电阻的工作状态、主阀口和副阀口的开启程度 和开启时间，使得电子节溫器103的加热电阻不工作，主阀口全关闭，副阀口全开启，所述冷 却液为小循环状态。
[0029] 本实施例中，EMS根据车辆中的传感器数据，将环境溫度和车辆运行参数转换成电 信号，并传输至EMS的控制单元。EMS的控制单元将所述信息与储存目标信息比较，经过逻辑 计算后得到并输出第一控制指令。
[0030] 可W理解的是，发动机的进气量、冷却液溫度、发动机转速、车速、瞬时油耗、风扇 转速、空调状态等参数也可W影响第一控制指令。
[0031] 具体实施中，所述第一控制指令为脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation, PWM)指令;所述第一控制指令控制离合式水累101的带轮与所述离合式水累101的接合或切 断时，带轮与水累之间扭矩传输相应的接合或切断，实现离合式水累101的间歇性开启，缩 短了暖机时间，降低了发动机油耗。
[0032] 具体实施中，离合式水累101在发动机冷启动时，离合器总成工作，水累带轮转动， 水累叶轮不转动，发动机内部冷却液不循环；同时离合式水累与机油冷却器102、机油滤清 器组成集成式模块，实现水溫和油溫的快速对流，提高换热效率。
[0033] 具体实施中，在发动机冷启动阶段，所述第一控制指令控制电子节溫器10巧日热电 阻不工作，主阀口关闭，副阀口开启；在运种情况下，缸体水套112内部的冷却液处于小循环 状态;小循环状态中，冷却液的流速慢，可W加快发动机的暖机过程。
[0034] 具体实施中，暖风器106中循环着冷却液，当发动机溫度升高时，暖风器106中冷却 液也随之变热，从而使暖风器106达到给车辆供暖的效果。在所述发动机冷启动时，环境溫 度低于最低环境溫度设定值时，暖风器106中需要从冷却液获取更多的热量，为了满足暖风 器106的流量需求，使车辆驾驶室的溫度快速升高，所述离合式水累101处于常转模式，W加 快提高冷却液流动和热量传输。
[0035] 可W理解的是，所述最低环境溫度设定值可W根据实际应用环境做适应性的调 整。
[0036] 图2是本实用新型实施例一种负荷阶段的智能发动机冷却装置布置结构示意图。
[0037] 请参照图2,所述发动机工作在中低负荷时，所述离合式水累101常转，所述电子节 溫器103的加热电阻不工作，所述主阀口根据所述冷却液溫度在一定程度上开启，所述副阀 口根据所述冷却液溫度在一定程度上关闭，所述冷却液为混合循环。
[0038] 本实施例中，发动机为中低负荷表示发动机的节气口在一定程度上开启；所述电 子节溫器103根据所述冷却液溫度控制主阀口和副阀口的开启和关闭程度;所述发动机工 作在中低负荷阶段时，控制冷却液溫度达到并保持在第一设定溫度l〇5°C。
[0039] 本实施例中，发动机冷启动后，冷却液溫度达到常溫时，离合式水累101传动结合， 离合式水累101正常转动。在发动机中低负荷时，电子节溫器103的加热电阻不工作，W便与 将冷却液溫控制在目标溫度范围内，降低机油粘度，减少了活塞等机械摩擦损失和热传导 损失，降低了油耗。
[0040] 本实施例中，在所述发动机为全负荷时，所述智能发动机冷却装置的所述离合式 水累101常转，根据车辆运行参数计算得到第二控制指令;第二控制指令可W控制电子节溫 器103的加热电阻的工作状态、主阀口和副阀口的开启程度和开启时间，控制所述电子节溫 器103的加热电阻工作，所述主阀口全开，所述副阀口全关，所述冷却液处于大循环状态，经 散热器109进行冷却，并对发动机机油冷却器102和变速箱机油冷却器110中机油进行冷却。 [0041 ]本实施例中，当发动机运转时，冷却液会在冷却水道中不停循环，中途会流经膨胀 水壶107,如果压力过高，多余的气体将从膨胀水壶107的泄气阀溢出，避免冷却系统压力过 高造成的泄露现象。
[0042] 本实施例中，发动机全负荷表示发动机的节气口全开，吸气量最大，输出功率最大 的工作状况。所述发动机工作在全负荷阶段时，控制冷却液溫度达到并保持第二设定溫度 95 °C。
[0043] 具体实施中，发动机在全负荷时，离合式水累101常转，EMS根据发动机转速、车速、 负荷、进气溫度等传感器信息得出的计算值对电子节溫器103的电控包加载电压;控制电子 节溫器103的加热电阻工作，主阀口全开，副阀口关闭，冷却液处于大循环状态;冷却液经过 散热器109冷却后，可W快速降低发动机溫度，防止发动机过热，使发动机溫度控制在目标 溫度范围内。冷却液同时对发动机机油冷却器102和变速箱机油冷却器110中的机油进行冷 却。
[0044] 本实施例中，电子系统控制的电子节溫器103,相对于传统使用热胀冷缩原理来控 制冷却液溫度的节溫器，能够更加精确具体地按照车辆状况来控制调整冷却液溫度。
[0045] 具体实施中，发动机在全负荷时，使冷却液溫度控制在较低溫度范围内，如果电子 节溫器103全开且有迎面风的冷却，发动机冷却液溫度仍可能上升，运种情况下，需要启动 电动冷却风扇108进行冷却，电动冷却风扇108的档位可调节。
[0046] 具体实施中，EMS根据压缩机状态、空调压力、发动机冷却液溫度、环境溫度、车速 等运行参数，经过电子控制单元巧Iectronic Control化it ,ECU)计算输出电压控制信号， 控制电动冷却风扇108的档位和转速进行冷却。
[0047] 电动冷却风扇108档位信息如表1所示。
[004引请参照表1，EMS的两个PIN针A和B连接控制电压，通过不同的电平组合方式控制电 动冷却风扇108的档位。PIN针A和B控制电压均为低电平0时，电动冷却风扇108的档位是0， 其中，0档表示关闭;PIN针A为高电平1，PIN针B为低电平0时，电动冷却风扇108的档位是1， 其中，1档表示慢速;PIN针A为低电平0，PIN针B为高电平1时，电动冷却风扇108的档位是2， 其中，2档表示中速;PIN针A和B控制电压均为高电平1时，电动冷却风扇108的档位是3,其 中，3档表示快速。
[0049] LOO加」 表1
[0051] 可W理解的是，在实际的应用环境中，所述电动冷却风扇108在各档位的转速可W 做适应性的调整。
[0052] 本实用新型实施例的电动冷却风扇108可W实现不同风速档位的调节，有利于对 冷却液溫度的控制。
[0053] 本实用新型实施例通过采集溫度信息和车辆运行参数，并根据所述溫度信息和车 辆运行参数分别对离合式水累、电子节溫器、辅助水累和电动冷却风扇进行控制，从而调节 发动机冷却液的工作溫度，提高了燃油经济性并改善了排放污染问题，提高了发动机冷却 装置的节油排放性能。
[0054] 图3是本实用新型实施例一种停机后的智能发动机冷却装置布置结构示意图。
[0055] 请参照图3,所述发动机焰火后，EMS根据发动机冷却液溫度和环境溫度信号控制 辅助水累104启动及运转时间，驱动增压器105冷却管路冷却液循环。
[0056] 本实施例中，辅助水累104驱动增压器105冷却管路循环一段时间，可W保护保护 增压器105轴承，延长增压器105的使用寿命。
[0057] 具体实施中，发动机焰火后冷却液溫度大于设定溫度值85°C，辅助水累104运行， 运行时间主要基于发动机冷却液溫度和环境溫度进行差值计算得出，但最长运转时间不会 超过设定时间。
[0058] 可W理解的是，所述设定溫度值和设定时间可W根据实际应用环境做适应性调 整。
[0059] 本实施例中，辅助水累104用于冷却增压器105。辅助水累104由无刷电机驱动叶轮 转动，在发动机热机关闭后可工作一段时间，使冷却液在离合式水累101停止工作后继续增 压器105的冷却管路循环，将增压器105内部停滞的热量消除，从而避免发动机焰火后增压 器105的满轮轴承周围机油因过热导致焦化结碳，达到保护轴承延长增压器105使用寿命的 作用。
[0060] 本实用新型实施例还公开了一种车辆，所述车辆包括所述智能发动机冷却装置。
[0061] 虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在 不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围 应当W权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种智能发动机冷却装置，包括电动冷却风扇、机油冷却器、暖风器、膨胀水壶、缸体 水套、缸盖水套和散热器，其特征在于，还包括： 离合式水栗，设置在所述缸体水套和所述缸盖水套的进水口； 电子节温器，设置在所述缸体水套的出水口； 辅助水栗，管路连接所述缸体水套的所述出水口。2. 根据权利要求1所述的智能发动机冷却装置，其特征在于，所述电子节温器的副阀门 的出水口与小循环管路相连接;主阀门的出水口与所述散热器的进水管相连接。3. 根据权利要求2所述的智能发动机冷却装置，其特征在于，所述暖风器的出水管与所 述小循环管路汇集后回流至所述离合式水栗。4. 根据权利要求1所述的智能发动机冷却装置，其特征在于:所述散热器的进水口管路 连接所述缸体水套的出水口，所述散热器的出水口连接至所述离合式水栗。5. 根据权利要求1所述的智能发动机冷却装置，其特征在于，所述散热器设有排气水管 与所述膨胀水壶相连接，所述膨胀水壶下方的出水管连接至所述离合式水栗。6. -种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的智能发动机冷却装置。
【文档编号】F01P3/20GK205532829SQ201620359623
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】甄伟, 于波, 施爱萍
【申请人】上海汽车集团股份有限公司