一种发动机的温度控制系统及发动机冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及但不仅限于自动控制领域，更具体地，涉及一种发动机的温度控制系统及发动机冷却系统。


背景技术：

2.目前的发动机冷却系统，主要使用机械水泵提供流量。然而，机械水泵的转速与发动机转速线性相关，只要发动机工作，机械水泵就开始运转。当发动机在低温冷启动时，机械水泵运转带走发动机散出的热量，使得发动机无法快速暖机。当发动机低速大负荷，需要较大的冷却液流量时，机械水泵不能高转速运转。


技术实现要素：

3.第一方面，本实用新型实施例提供了一种发动机的温度控制系统，包括控制装置及与所述控制装置电连接的第一温度检测装置和电子水泵，其中：
4.所述第一温度检测装置安装在所述发动机的出水管路中，设置为对发动机的出水温度进行检测而产生第一水温信号；
5.所述控制装置设置为根据所述第一水温信号向所述电子水泵发送用于调整所述电子水泵转速的第一控制信号；
6.所述电子水泵安装在所述发动机的进水管路中，设置为接收所述第一控制信号并执行转速调整。
7.在一示例中，所述系统还包括与所述控制装置电连接的第二温度检测装置和控制阀，其中：
8.所述第二温度检测装置安装在所述发动机缸体冷却管路的出水段中，设置为对发动机缸体的出水温度进行检测而产生第二水温信号；
9.所述控制装置还设置为根据所述第二水温信号向所述控制阀发送用于调整所述控制阀开度的第二控制信号；
10.所述控制阀安装在所述发动机缸体冷却管路的出水段中，设置为接收所述第二控制信号并执行开度调整。
11.在一示例中，所述控制阀为电子球阀，所述电子球阀的入口端通过水管与发动机缸体冷却管路的出水段连接，所述电子球阀的控制端电连接至所述控制装置。
12.在一示例中，所述第二控制信号包括用于控制所述电子球阀的目标开度的开度信号。
13.在一示例中，所述系统还包括：用于存储所述开度信号与所述第二水温信号对应关系的第一存储装置，所述第一存储装置与所述控制装置连接；
14.所述第二水温信号采用数值或数值范围表示，不同的数值或数值范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度不同；
15.所述开度信号与所述第二水温信号对应关系中的第二水温信号采用预设的温度
范围表示，包括第一温度范围和第二温度范围，所述第一温度范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度为0，所述第二温度范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度大于0，所述第一温度范围中的任一温度值均小于所述第二温度范围内的所有温度值。
16.在一示例中，所述系统还包括：用于存储第一控制信号与第一水温信号对应关系的第二存储装置，所述第二存储装置与所述控制装置连接；
17.所述第一水温信号采用数值或数值范围表示，不同第一控制信号对应不同的数值或数值范围；
18.第一控制信号与第一水温信号对应关系中的第一水温信号采用预设的温度范围表示，包括第三温度范围和第四温度范围，所述第三温度范围对应的控制信号无效，所述控制信号无效是指不启动所述电子水泵；所述第四温度范围对应的控制信号有效，所述控制信号有效是指启动所述电子水泵，所述第三温度范围中的任一温度值均小于所述第四温度范围内的所有温度值。
19.在一示例中，所述系统还包括：用于存储第一控制信号与电子水泵的转速对应关系的第三存储装置，所述第三存储装置与所述控制装置连接；
20.所述第一控制信号包括电流值或电压值，所述电流值或电压值采用数值或数值范围表示，不同转速对应不同的数值或数值范围。
21.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种发动机冷却系统，包括冷却管路、冷却设备和如第一方面任一实施例所述的温度控制系统，其中：
22.所述冷却管路包括发动机的进水管路和出水管路，以及并联在所述进水管路出水口和所述出水管路入水口之间的发动机缸体冷却管路和发动机缸盖冷却管路，所述发动机缸体冷却管路包括依次连接的入水段、缸体水套和出水段，所述发动机缸盖冷却管路包括依次连接的入水段、缸盖水套和出水段，
23.所述冷却设备包括连接在所述进水管路入水口和出水管路出水口之间的散热器。
24.在一示例中，所述发动机冷却系统还包括：蜡式节温器，所述蜡式节温器连接在出水管路出水口和所述散热器之间。
25.在一示例中，所述发动机冷却系统还包括：暖风芯体，所述暖风芯体设置在发动机的出水管路上。
26.本实用新型至少一个实施例提供的发动机的温度控制系统及发动机冷却系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：可根据发动机的出水温度调整电子水泵转速，以使发动机的出水温度达到所需的目标温度，实现电子水泵的按需调节，降低电子水泵的功耗，达到降低发动机损耗和燃油消耗率的效果，避免传统机械泵只要发动机工作就开始运转而导致功耗大的问题。
27.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
28.附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案
的限制。
29.图1为本实用新型一示例实施例提供的发动机的温度控制系统的结构框图；
30.图2为本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统的结构布置示意图；
31.图3为本实用新型一示例实施例提供的发动机缸体的温度控制系统的结构框图；
32.图4为基于本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统实现发动机温度控制的方法流程图；
33.图5为本实用新型实施例提供的发动机冷却系统的结构布置示意图。
34.附图标记说明：
35.1-控制装置；2-第一温度检测装置；3-电子水泵；4-第二温度检测装置； 5-控制阀；c1-发动机的总出水段；f1-发动机缸体；f2-发动机缸盖；d-电子水泵；c2-缸体冷却管路的出水段；k-控制阀；c3-缸盖冷却管路出水段；s
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散热器；g-热管理模块；n-暖风芯体。
具体实施方式
36.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
37.图1为本实用新型一示例实施例提供的发动机的温度控制系统的结构框图，图2为本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统的结构布置示意图，如图1和图2所示，本实施例提供的发动机的温度控制系统可以包括：控制装置1及与控制装置电连接的第一温度检测装置2和电子水泵3。其中：
38.第一温度检测装置安装在发动机的出水管路中，设置为对发动机的出水温度进行检测而产生第一水温信号。
39.本实施例中，可在发动机的出水管路中(比如发动机的总出水段c1处) 设置一个或多个温度检测装置，以检测发动机的出水温度。其中，第一水温信号可以是与发动机的出水温度对应的电流信号或电压信号。
40.其中，如图2所示，发动机可包括发动机缸体f1(可简称缸体)和发动机缸盖f2(可简称缸盖)，在发动机包括缸体和缸盖时，发动机的总出水段设置在缸体和缸盖相连接的位置。
41.控制装置设置为根据第一水温信号向电子水泵发送用于调整电子水泵转速的第一控制信号；电子水泵安装在发动机的进水管路中，设置为接收第一控制信号并执行转速调整。
42.本实施例中，如图2所示，可在发动机的进水管路中设置一电子水泵d 以替换传统的机械泵，通过控制装置根据发动机的出水温度以调整电子水泵转速，以使发动机的出水温度达到所需的目标温度。
43.本实施例中，可根据发动机的出水温度调整电子水泵转速，实现电子水泵的按需调节，降低电子水泵的功耗。比如，可在发动机冷机启动时，不启动电子水泵，可加速发动机燃烧室的温升，减少机械元件的摩擦功，降低油耗；在发动机热机运行时，可根据发动机的出水温度调节电子水泵的转速，将发动机的出水温度维持在最佳工作温度，提高发动机效率。
44.本实施例中，控制装置根据第一水温信号向电子水泵发送用于调整电子水泵转速的第一控制信号时，其可采用现有的比对算法，不涉及算法的改进。比如，控制装置可以将第一水温信号对应的发动机的出水温度与目标温度进行比对，根据两者差值输出一控制信号，以启动或不启动电子水泵，或，相应增大或减少电子水泵的转速，以使发动机的出水温度能够快速调整为目标温度。
45.本实施例中，发动机运行的目标温度与发动机的转速和扭矩有关，可预先设置发动机的转速与目标温度的对应关系，或设置发动机的转速、扭矩和目标温度三者的对应关系，控制装置可根据该对应关系和发动机的出水温度以调整电子水泵的转速，以使发动机的出水温度达到所需的目标温度。
46.在一示例中，发动机的温度控制系统还可以包括：用于存储第一控制信号与第一水温信号对应关系的第二存储装置，第二存储装置与控制装置连接；第一水温信号采用数值或数值范围表示，不同第一控制信号对应不同的数值或数值范围。
47.本实施例中，可通过存储装置预先存储第一水温信号与第一控制信号的对应关系，即发动机的出水温度与第一控制信号的对应关系，控制装置根据第一温度检测装置输出的第一水温信号，可通过查找该对应关系确定检测到的第一水温信号对应的第一控制信号。
48.在一示例中，第一控制信号与第一水温信号对应关系中的第一水温信号采用预设的温度范围表示，包括第三温度范围和第四温度范围，第三温度范围对应的控制信号无效，控制信号无效是指不启动电子水泵；第四温度范围对应的控制信号有效，控制信号有效是指启动电子水泵，第三温度范围中的任一温度值均小于第四温度范围内的所有温度值。
49.本实施例中，可在发动机冷机启动时，即发动机的出水温度在第三温度范围内时，不启动电子水泵，发动机不运转，实现了发动机的快速温升，降低了燃油消耗率。在发动机热机运行时，即发动机的出水温度在第四温度范围内时，启动电子水泵，可根据发动机的出水温度调节电子水泵的转速，将发动机的出水温度维持在最佳工作温度(即目标温度)，提高发动机效率。
50.举例来说，第三温度范围内的最大温度值为预设低温t_min，第四温度范围的最大温度值为目标温度t_en-target，其中，t_min＜t_en-target。可在发动机的出水温度t_en＜t_min时，不启动电子水泵，发动机不运转。在发动机的出水温度t_en＞t_min，且t_en＜t_en-target时，水泵开始最小转速运转。在发动机的出水温度t_en＞t_en-target时，提高电子水泵转速，使得发动机的出水温度维持在目标温度。
51.在一示例中，发动机的温度控制系统还可以包括：用于存储第一控制信号与电子水泵的转速对应关系的第三存储装置，第三存储装置与控制装置连接；第一控制信号包括电流值或电压值，电流值或电压值采用数值或数值范围表示，不同转速对应不同的数值或数值范围。
52.本实施例中，可通过电流值或电压值控制电子水泵的转动，电流值或电压值的大小不同，对应的电子水泵的转速不同。
53.本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统，可根据发动机的出水温度调整电子水泵转速，以使发动机的出水温度达到所需的目标温度，实现电子水泵的按需调节，降低电子水泵的功耗，达到降低发动机损耗和燃油消耗率的效果，避免传统机械泵只要发动
机工作就开始运转而导致功耗大的问题。
54.在本实用新型一示例实施例中，图3为本实用新型一示例实施例提供的发动机缸体的温度控制系统的结构框图，如图2和图3所示，发动机的温度控制系统还可以包括：与控制装置电连接的第二温度检测装置4和控制阀5，其中：
55.第二温度检测装置安装在发动机缸体冷却管路的出水段中，设置为对发动机缸体的出水温度进行检测而产生第二水温信号。
56.本实施例中，如图2所示，可在发动机缸体冷却管路的出水段中(比如缸体冷却管路的出水段c2处)设置一个或多个温度检测装置，以检测发动机缸体的出水温度。其中，第二水温信号可以是与发动机缸体的出水温度对应的电流信号或电压信号。
57.控制装置还可以设置为根据第二水温信号向控制阀发送用于调整控制阀开度的第二控制信号；控制阀安装在发动机缸体冷却管路的出水段中，设置为接收第二控制信号并执行开度调整。
58.其中，控制阀的开度用于表示控制阀的打开面积，控制阀的开度可以包括：控制阀的打开角度。控制装置根据第二水温信号输出第二控制信号的实现原理与根据第一水温信号输出第一控制信号的原理类似，本实施例在此不进行限定和赘述。
59.本实施例中，如图2所示，可在发动机缸体冷却管路的出水段中设置控制阀k，控制装置根据发动机缸体的出水温度调整控制阀的开度，以控制发动机缸体冷却管路的出水流量，进而控制发动机缸体的出水温度，从而实现发动机缸体的出水温度的控制。
60.本实施例可通过控制发动机缸体冷却管路的出水段中控制阀的开度，将发动机缸体的出水温度控制在缸体所需的目标温度，达到了降低电子水泵功耗，维持发动机最佳温度的效果。
61.另外，本实施例中，可通过调整电子水泵的转速以单独控制发动机的出水温度，可通过调整控制阀的开度以单独控制发动机缸体的出水温度，即通过电子水泵和控制阀分别对发动机缸体和发动机(或发动机缸盖)的出水温度单独控制，实现了发动机缸体、发动机(或发动机缸盖)的出水温度的按需冷却，达到发动机的最低功耗和燃油消耗率，实现了发动机的快速温升和维持发动机最佳温度的需求。
62.其中，发动机的出水温度为发动机冷却管路总出水段c1处的温度，发动机缸体的出水温度为发动机缸体冷却管路出水段c2的温度，发动机缸盖的出水温度为发动机缸盖冷却管路出水段c3的温度。在控制阀为全关时，发动机的出水温度即为发动机缸盖的出水温度。在控制阀为非全关时，发动机的出水温度即为发动机缸盖的出水温度和发动机缸体的出水温度的叠加。
63.在一示例中，通过电子泵和控制阀分别调节发动机(或发动机缸盖)的出水温度和发动机缸体的出水温度时，可调整发动机缸体的出水温度的目标温度小于发动机(或发动机缸盖)的出水温度的目标温度。
64.本实施例中，发动机运行过程中，缸盖承受较大的热负荷，而缸体承受的热负荷较小，为达到发动机的最低功率损耗和稳定性，本实施例中可调整缸体的出水温度略低于缸盖的出水温度，因此缸盖的冷却液温度需要比缸体冷却液温度低。本实施例通过电子水泵控制发动机(或发动机缸盖)的出水温度，通过电子球阀控制发动机缸体的出水温度，使得发动机缸体和缸盖维持在不同的目标温度，实现了发动机缸体、缸盖的按需冷却。
65.在一示例中，在发动机冷机启动时，控制装置可分别通过第一控制信号可第二控制信号关闭电子水泵和控制阀，发动机内冷却液不流动，实现了发动机的快速温升，降低了燃油消耗率。
66.本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统，可通过控制发动机缸体冷却管路的出水段中控制阀的开度，将发动机缸体的出水温度控制在缸体所需的目标温度，达到了降低电子水泵功耗，维持发动机最佳温度的效果。另外，可通过调整电子水泵的转速以单独控制发动机的出水温度，可通过调整控制阀的开度以单独控制发动机缸体的出水温度，实现了发动机缸体、发动机(或发动机缸盖)的出水温度的按需冷却，达到发动机的最低功耗和燃油消耗率，实现了发动机的快速温升和维持发动机最佳温度的需求。
67.在本实用新型一示例实施例中，控制阀可以为电子球阀，电子球阀的入口端通过水管与发动机缸体冷却管路的出水段连接，电子球阀的控制端电连接至控制装置。
68.本实施例中，控制装置可根据发动机缸体的出水温度控制电子球阀的开度，将发动机缸体的出水温度控制在所需的目标温度，达到了降低电子水泵功耗，维持发动机最佳温度的效果。其中，电子球阀的实现原理与现有技术相同，本实施例在此不进行限定和赘述。
69.在一示例中，第二控制信号可以包括用于控制电子球阀的目标开度的开度信号。
70.本实施例中，控制装置可根据发动机缸体的出水温度输出相应的开度信号，以控制电子球阀的目标开度。
71.在一示例中，发动机的温度控制系统还可以包括：用于存储开度信号与第二水温信号对应关系的第一存储装置，第一存储装置与控制装置连接；第二水温信号采用数值或数值范围表示，不同的数值或数值范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度不同。
72.本实施例中，可通过存储装置预先存储第二水温信号与开度信号的对应关系，即发动机缸体的出水温度与开度信号的对应关系，控制装置根据第二温度检测装置输出的第二水温信号，可通过查找该对应关系确定检测到的第二水温信号对应的开度信号。
73.开度信号与第二水温信号对应关系中的第二水温信号采用预设的温度范围表示，包括第一温度范围和第二温度范围，第一温度范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度为0，第二温度范围对应的开度信号指示的电子球阀的目标开度大于0，第一温度范围中的任一温度值均小于第二温度范围内的所有温度值。
74.本实施例中，可在发动机缸体的出水温度较小，比如在第一温度范围内时，控制电子球阀的目标开度为0，即电子球阀全关。在发动机缸体的出水温度达到设定温度比如在第二温度范围内时，控制电子球阀的目标开度大于0，即开启电子球阀，并根据发动机缸体的出水温度调整电子球阀的开度大小。
75.举例来说，第一温度范围的最大值小于发动机缸体的目标温度t_b-target，第二温度范围的最小值大于或等于发动机缸体的目标温度t_b-target。发动机启动后，在发动机缸体的出水温度t_b＜t_b-target时，控制电子球阀全关。在发动机缸体的出水温度t_b＞t_b-target时，控制电子球阀开启，并按照发动机缸体的出水温度控制电子球阀的开度。
76.本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统，可根据发动机缸体的出水温度控制电子球阀的开度，将发动机缸体的出水温度控制在所需的目标温度，达到了降低电子水泵功耗，维持发动机最佳温度的效果。
77.图4为基于本实用新型实施例提供的发动机的温度控制系统实现发动机温度控制的方法流程图，如图4所示，其具体可以包括：
78.s401：确定发动机转速。
79.s402：确定发动机扭矩。
80.其中，s401和s402的执行顺序不分前后，可分别执行也可同时执行。
81.s403：根据发动机转速和扭矩确定发动机出水的目标温度t_en-target。
82.s404：监测发动机的出水温度t_en。
83.s405：判断是否t_en＜t_min。若是，执行s406；否则，执行s407。
84.s406：电子水泵不运转，执行s404。
85.s407：判断是否t_en＜t_en-target。若是，执行s409；若否，执行s408。
86.s408：提高电子水泵转速，执行s412。
87.s409：判断是否电子水泵的转速n》0。若是，执行s410；否则，执行s411。
88.s410：降低电子水泵转速，执行s412。
89.s411：电子水泵最小转速运转。
90.s412：电子水泵以转速n运转。
91.本实施例中，可预先根据发动机的转动和发动机的扭矩确定发动机的出水温度所需的目标温度。发动机启动后，实时监测发动机的出水温度t_en，当实测的发动机的出水温度t_en＜t_min时，电子水泵不运转。发动机的出水温度t_en＞t_min，且t_en＜目标值t_en-target时，水泵开始最小转速运转。发动机的出水温度t_en＞目标值t_en-target时，提高电子水泵转速，使得发动机的出水温度维持在目标温度。
92.本实用新型实施例还提供一种发动机冷却系统，图5为本实用新型实施例提供的发动机冷却系统的结构布置示意图，如图5所示，本实用新型实施例提供的发动机冷却系统可以包括：冷却管路、冷却设备和如上述任一实施例所示的温度控制系统，其中：
93.冷却管路可以包括发动机的进水管路和出水管路，以及并联在进水管路出水口和出水管路入水口之间的发动机缸体冷却管路和发动机缸盖冷却管路，发动机缸体冷却管路可以包括依次连接的入水段、缸体水套和出水段，发动机缸盖冷却管路可以包括依次连接的入水段、缸盖水套和出水段；
94.冷却设备可以包括连接在进水管路入水口和出水管路出水口之间的散热器s。
95.本实施例提供的发动机冷却系统，可通过上述任一实施例提供的温度控制系统实现发动机的出水温度的控制，其实现原理和实现效果类似，此处不再赘述。
96.在一示例中，发动机冷却系统还可以包括：蜡式节温器t，蜡式节温器连接在出水管路出水口和散热器之间。
97.本实施例中，可在出水管路出水口和散热器之间设置蜡式节温器，将蜡式节温器作为散热器的控制开关。在发动机的出水温度小于设定温度值时，蜡式节温器感温体内的精致石蜡呈固态，关闭发动机总出水段与散热器之间的通道；在发动机的出水温度大于或等于设定温度值时，蜡式节温器感温体内的精致石蜡开始融化逐渐变为液体，开启发动机总出水段与散热器之间的通道。
98.在一示例中，控制阀和蜡式节温器可称为热管理模块g。
99.本实施例中，可在出水管路出水口和散热器之间设置蜡式节温器，蜡式节温器可
是根据发动机的出水温度的高低自动调节进入散热器的水量，以调节冷却系的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。
100.在一示例中，发动机冷却系统还可以包括：暖风芯体n，暖风芯体设置在发动机的出水管路上。
101.本实施例中，可在发动机的出水管路上设置暖风芯体，将发动机冷却液的热量引入暖风芯体以提供暖风。
102.在一示例中，发动机冷却系统可应用于汽车领域，将发动机冷却液的热量引入暖风芯体，通过暖风芯体可向驾驶室提供暖风，提高用户体验。
103.在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、
““
口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
104.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
105.虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。