发动机冷却系统和动力装置的制作方法

1.本发明属于动力装置技术领域，尤其涉及一种发动机冷却系统和具有该发动机冷却系统的动力装置。


背景技术：

2.为了确保可靠性，汽车一般配备有发动机冷却系统，发动机冷却系统可以很好地对发动机进行冷却。目前的发动机冷却系统主要是通过水泵将冷却水输送进入发动机水套，并在发动机水套出水口出水，通过分配进入暖风器、散热器、机油冷却器等，然后回流到水泵完成循环。
3.但是，现有的发动机冷却系统仅能够对发动机的机油进行冷却，而不能在冷启动时对机油进行有效的加热，这容易导致冷启动时发动机的机油的温度较低，从而产生较大的摩擦损耗，不利于发动机工作。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种发动机冷却系统和动力装置，能够在冷启动时有效加热发动机机油，以降低摩擦损耗，提高发动机效率。
5.为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种发动机冷却系统，发动机冷却系统包括水泵、发动机水套、egr冷却器、机油冷却器和冷却通道，所述egr冷却器用于冷却发动机再循环的废气，所述机油冷却器用于冷却所述发动机上的机油，所述水泵、所述发动机水套、所述egr冷却器和所述机油冷却器通过所述冷却通道连通，所述水泵用于向所述冷却通道输入冷却液，以使所述冷却液依次流经所述发动机水套、所述egr冷却器和所述机油冷却器，并回到所述水泵形成循环。
7.一种实施方式中，所述发动机水套包括相连通的缸盖水套和缸体水套，所述发动机冷却系统还包括调温组件，所述缸体水套与所述调温组件连通，所述缸盖水套与所述冷却通道连通，所述调温组件用于控制所述缸体水套的冷却液是否参与循环。
8.一种实施方式中，所述调温组件包括第一调温器、第二调温器和旁通管路，所述旁通管路连通所述第一调温器和所述第二调温器，所述第一调温器与所述缸体水套连通，所述第二调温器与所述水泵连通，所述发动机冷却系统还包括散热器，所述散热器与所述第二调温器和所述旁通管路连通，所述第二调温器用于控制所述散热器的冷却液是否参与循环。
9.一种实施方式中，所述冷却通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道连通所述水泵和所述缸盖水套的入水口，所述第二通道连通所述缸盖水套的入水口和所述第一调温器，所述egr冷却器和所述机油冷却器设置在所述第二通道上。
10.一种实施方式中，所述冷却通道还包括第三通道，所述第三通道连通所述缸盖水套和所述第一调温器，所述第二通道与所述第三通道连通。
11.一种实施方式中，所述第一调温器预设有第一开启温度，当所述第三通道内的冷却液的温度达到所述第一开启温度时，所述第一调温器开启，以使所述缸体水套内的冷却液参与循环。
12.一种实施方式中，所述第二调温器预设有第二开启温度，当所述旁通管路内的冷却液的温度达到所述第二开启温度时，所述第二调温器开启，以使所述散热器参与循环，其中，所述第二开启温度大于所述第一开启温度。
13.一种实施方式中，所述发动机冷却系统还包括暖风器，所述冷却通道还包括第四通道，所述第四通道连通所述缸盖水套和所述第二调温器，所述暖风器设置在所述第四通道上。
14.一种实施方式中，所述发动机冷却系统还包括控制器和检测器，所述控制器与所述第一调温器和/或所述第二调温器及所述检测器电连接，所述检测器用于检测所述缸盖水套的冷却液的温度，所述控制器用于根据所述检测器检测的温度控制所述第一调温器和/或所述第二调温器开启。
15.第二方面，本发明还提供了一种动力装置，动力装置包括第一方面任一项实施方式所述的发动机冷却系统。
16.通过设置egr冷却器和机油冷却器串联设置，冷却液依次经过egr冷却器和机油冷却器，在冷启动时，冷却液经过egr冷却器时能够将发动机再循环的废气的热量吸收而温度升高，温度升高后的冷却液在经过机油冷却器时，由于机油的温度低于冷却液的温度，机油会吸收冷却液的热量而迅速提升温度，从而降低摩擦损耗，提高发动机效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提供的发动机冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1，本发明提供了一种发动机冷却系统100，发动机冷却系统100用于对发动机进行冷却。发动机冷却系统100包括水泵10、发动机水套20、egr冷却器30、机油冷却器40和冷却通道50。egr冷却器30用于冷却发动机再循环的废气。机油冷却器40用于冷却发动机上的机油。水泵10、发动机水套20、egr冷却器30和机油冷却器40通过冷却通道50首尾连通。水泵10用于向冷却通道50输入冷却液，以使冷却液依次流经发动机水套20、egr冷却器30和机油冷却器40，并回到水泵10形成循环。
21.具体的，冷却液可选为纯水、掺杂酒精、甘油、乙二醇的水等，其中本实施例中的冷
却液为50％水和50％乙二醇的溶液。发动机水套20设置在发动机的外周，当冷却液通过发动机水套20时，冷却液会带走发动机产生的热量，从而达到冷却的效果。egr冷却器30设置在废气再循环的管道的外周，当冷却液通过egr冷却器30时，冷却液会带走高温废气的热量，从而达到冷却的效果。机油冷却器40设置在机油油路上，当冷却液通过机油冷却器40时，冷却液会与机油发生热交换(吸热或放热)，使得机油冷却或加热。
22.可以理解的是，在发动机高负荷高转速的工况下，废气再循环(exhaust gas recirculation，egr)效率较低，基本无废气进行循环使用，这样经过egr冷却器30的冷却液温度和水泵10刚出来的冷却液温度基本不变，而高负荷工况下的机油温度较高，egr冷却器30出来的低温冷却液能够有效吸收机油的热量，从而完成对机油的冷却。
23.另外，在冷启动时，由于发动机内的机油温度较低，导致发动机工作的摩擦损耗较高，使得发动机的工作效率不理想。通过设置egr冷却器30和机油冷却器40串联设置，冷却液依次经过egr冷却器30和机油冷却器40，冷却液经过egr冷却器30时能够将发动机再循环的废气的热量吸收而温度升高，温度升高后的冷却液在经过机油冷却器40时，由于机油的温度低于冷却液的温度，机油会吸收冷却液的热量而迅速提升温度，从而降低摩擦损耗，提高发动机效率。
24.可见，将egr冷却器30和机油冷却器40串联设置，机油冷却器40在egr冷却器30的下游位置，可以实现冷启动下的机油加热功能，以及高负荷高转速工况下的机油冷却功能，结构简单，能量利用率高，而且机油冷却器40无需单独提供一路冷却液进行冷却，有利于降低整个冷却系统的冷却液，可以适用功率更低的水泵10，从而可以降低机械损失，降低油耗。
25.一种实施方式中，请参阅图1，发动机水套20包括相连通的缸盖水套21和缸体水套22，缸盖水套21与冷却通道50连通。发动机冷却系统100还包括调温组件60，缸体水套22与调温组件60连通。调温组件60用于控制缸体水套22的冷却液是否参与循环。具体的，冷却通道50包括第一连接通道501和第二连接通道502，第一连接通道501连通缸盖水套21和缸体水套22，第二连接通道502连通缸体水套22和调温组件60。缸体水套22套在缸体燃烧室外周，缸体水套22用于由冷却液通过，以便于对缸体进行冷却。同样的，缸盖水套21套在缸盖燃烧室外周，缸盖水套21用于由冷却液通过，以便于对缸盖进行冷却。
26.可以理解的是，在冷启动时，缸体的温度较低，若缸体水套22的冷却液参与循环，将不利于缸体的温度上升，导致油耗高，有害气体排放多，经济性和环境方面均处于不利的状态。通过设置调温组件60控制缸体水套22的冷却液是否参与循环，可使得在冷启动时缸体水套22不参与循环，缸体温度能够快速上升，可降低油耗和有害气体的排放，较为环保且有利于提高经济性。另外，当冷启动完成，且发动机温度上升至较高温度后，为保证可靠性，可通过调温组件60控制缸体水套22的冷却液也参与循环。
27.一种实施方式中，请参阅图1，调温组件60包括第一调温器61、旁通管路62和第二调温器63。旁通管路62连通第一调温器61和第二调温器63。第一调温器61与缸体水套22连通，第二调温器63与水泵10连通。发动机冷却系统100还包括散热器70，散热器70与第二调温器63和旁通管路62连通。第二调温器63用于控制散热器70的冷却液是否参与循环。具体的，冷却通道50还包括第三连接通道503，第三连接通道503连通水泵10和第二调温器63。第三连接通道503与第二调温器63为常通状态，即无论第二调温器63是否开启，第二调温器63
内的冷却液都可进入第三连接通道503。第一调温器61和/或第二调温器63可选为传统蜡式调温器或调温范围更大的电子调温器。
28.第二调温器63还可控制旁通管路62与第二调温器63是否接通，在第二调温器63的控制下，第一调温器61进入旁通管路62的冷却液具有以下三种情况：
29.①
散热器70完全不参与循环，经过第一调温器61的冷却液全部通过旁通管路62进入第二调温器63，并从第三连接通道503进入水泵10进行下一轮循环。
30.②
散热器70部分参与循环，经过第一调温器61的冷却液一部分通过旁通管路62进入第二调温器63，并从第三连接通道503进入水泵10，另一部分进入散热器70进行冷却后再通过第二调温器63从第三连接通道503抵达水泵10。
31.③
散热器70全部参与循环，经过第一调温器61的冷却液不通过旁通管路62向第二调温器63流动，而使全部进入散热器70进行冷却后，再通过第二调温器63从第三连接通道503抵达水泵10。
32.通过设置第二调温器63，第二调温器63能够通过控制缸体水套22和缸盖水套21进入散热器70循环的程度来调节缸体和缸盖(主要为缸盖)的温度，使得发动机具有适合当前工况的温度，有利于提高经济性以及环保程度。举例而言，在小循环时，第二调温器63能够控制发动机冷却液不进入散热器70循环，以保证冷启动以及冷启动后一段时间内发动机能够升温至理想温度，以降低废气的有害气体的含量和油耗。在大循环时，第二调温器63能够控制发动机冷却液进入散热器70循环的程度，使得在低负荷工况时的发动机温度较高，降低摩擦损失来提高效率，在高负荷工况时的发动机温度保持在安全温度下，以具有较高的可靠性。
33.一种实施方式中，请参阅图1，冷却通道50包括第一通道51和第二通道52。第一通道51连通水泵10和缸盖水套21的入水口，第二通道52连通缸盖水套21的入水口和第一调温器61。egr冷却器30和机油冷却器40设置在第二通道52上。具体的，egr冷却器30设置在机油冷却器40的上游，以便于在冷启动时冷却液先吸收废气的热量来加热机油。第二通道52连接在缸盖水套21的入水口的位置，以便于保证缸盖水套21这条支路和第二通道52这条支路的独立冷却，有利于提高冷却效果。通过将egr冷却器30和机油冷却器40设置在第二通道52上，以便于该支路上的冷却液能够进入散热器70降温或者进入水泵10进行下一轮循环。
34.一种实施方式中，请参阅图1，冷却通道50还包括第三通道53。第三通道53连通缸盖水套21和第一调温器61，第二通道52与第三通道53连通。可以理解的是，第二通道52和第三通道53连通，以便于缸盖水套21的冷却液和第二通道52的冷却液汇合并进入第一调温器61，以便于对这些冷却液后续进入散热器70降温或者通过旁通管路62进入水泵10进行下一轮循环。
35.一种实施方式中，请参阅图1，第一调温器61预设有第一开启温度。当第三通道53内的冷却液的温度达到第一开启温度时，第一调温器61开启，以使缸体水套22内的冷却液参与循环。可以理解的是，当第三通道53内的冷却液温度低于第一开启温度时，发动机温度较低且需要升高，此时第一调温器61关闭，使得缸体水套22内的冷却液不流动，直至第三通道53内的冷却液的温度升高至第一开启温度，缸体局部的温度可能过高或缸体与缸盖的温差可能过大，此时为了保护缸体的安全，第一调温器61开启，使得缸体水套22的冷却液开始进入循环，缸体的温度上升速度减缓。
36.一种实施方式中，请参阅图1，第二调温器63预设有第二开启温度。当旁通管路62内的冷却液的温度达到第二开启温度时，第二调温器63开启，以使散热器70参与循环。其中，第二开启温度大于第一开启温度。可以理解的是，旁通管路62的冷却液温度即缸体水套22、缸盖水套21和其他支路(如第三通道53)的冷却液汇流后的温度，当旁通管路62的冷却液温度低于第二开启温度时，发动机温度仍然较低，与理想温度仍有一定差距，因此第二调温器63关闭，使散热器70不参与循环，使得发动机温度继续快速升温。当旁通管路62的冷却液达到第二开启温度时，发动机温度已接近理想温度，第二调温器63逐渐打开，以使部分旁通管路62的冷却液通过散热器70进行散热后进入第二调温器63，另一部分冷却液没经过散热器70散热直接进入第二调温器63，以降低发动机升温速度，对发动机具有较好的保护作用。随着发动机温度继续慢速升高，直至第二调温器63全部打开，发动机温度维持在较高的水平，从而降低发动机的摩擦，达到节油的效果。
37.一种实施方式中，请参阅图1，发动机冷却系统100还包括暖风器80。冷却通道50还包括第四通道54，第四通道54连通缸盖水套21和第二调温器63，暖风器80设置在第四通道54上。具体的，第四通道54连接在缸盖水套21的出水口的位置，进入第四通道54的冷却液已吸收了缸盖较多的热量，从而具有较高的温度，第四通道54高温的冷却液能够对暖风器80具有较优的加热效果。如此设置，有利于提高能量利用率，降低油耗，更加环保。另外，第四通道54与第二调温器63为常通状态，即无论第二调温器63是否开启，第四通道54内的冷却液都可进入第二调温器63。
38.一种实施方式中，请参阅图1，发动机冷却系统100还包括控制器(未图示)和检测器(未图示)。控制器与第一调温器61和/或第二调温器63及检测器电连接。检测器用于检测缸盖水套21的冷却液的温度，控制器用于根据检测器检测的温度控制第一调温器61和/或第二调温器63开启。
39.本实施例中，检测器设置在缸盖上，检测器可获取缸盖水套21出水口的冷却液的温度。第一调温器61为传统的蜡式调温器，其第一开启温度由蜡包的属性决定的，温度通常较高。第二调温器63为电子调温器，在不通电的情况下，其第二开启温度也是由蜡包的属性决定的，温度通常较高。在通电的情况下，第二开启温度可以有效降低(仍然高于第一开启温度)，以使散热器70提前进入循环。控制器内写入机械开发试验数据，并写入ecu程序，控制器通过在特定工况(高负荷高转速工况)控制第二调温器63通电，以降低第二调温器63的第二开启温度，从而提前打开第二调温器63以使得散热器70提前进入循环，从而有利于精确控制大循环下的发动机的温度。
40.在其他实施例中，第一调温器61也可为电子调温器，控制器控制第一调温器61通电，以使第一调温器61在低于第一开启温度下开启，以使缸体水套22的冷却液提前进入循环，从而精确控制小循环下的发动机的温度。
41.通过设置控制器和检测器，有利于更好地掌控发动机工作过程的温度，保证发动机的安全性以及发动机的效率。
42.一种实施方式中，冷却通道50还包括第五通道55，第五通道55的一端连接在第三通道53的上游位置，另一端与第三连接通道503连通。发动机冷却系统100还包括膨胀壶90，膨胀壶90设置在第五通道55上，膨胀壶90用于收集冷却通道50中的气泡以及在冷却通道50中的冷却液不足的时候向冷却通道50中补充冷却液。通过设置膨胀壶90，有利于保证发动
机冷却系统100的正常运行。
43.以下对发动机的具体工况进行阐述：
44.小循环工况a(冷启动)：第三通道53的冷却液的温度低于第一调温器61的第一开启温度，水泵10通过第一通道51将冷却水泵入缸盖水套21。此时，第一调温器61未打开，缸体水套22内的冷却液不进入循环。冷却液自第一通道51流动至在缸盖水套21上游，并分支出流经egr冷却器30和机油冷却器40的第二通道52，剩下部分流经缸盖水套21冷却缸盖。在缸盖水套21下游靠近出口分出一部分冷却液进入第四通道54并流经暖风器80加热暖风，其余的从缸盖水套21的出水口流入第三通道53。第三通道53与第二通道52汇流然后流入第一调温器61。因第二调温器63未打开，散热器70内的冷却液不进入循环，从而通过旁通管路62流入第二调温器63，并在第二调温器63与第四通道54的冷却液汇合流入水泵10完成循环。
45.小循环工况b(冷启动后)：第三通道53的冷却液的温度高于第一调温器61的第一开启温度且低于第二调温器63的第二开启温度，这时为保护缸体的安全，第一调温器61打开，但此时仍未达到发动机的最佳工作温度，第二调温器63还未打开，散热器70还不能参与循环，仍需要快速提升发动机温度，使发动机达到最佳工作温度来达到降低油耗及有害气体排放的效果。水泵10通过第一通道51将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游(入水口)分为三路，一路进入具有egr冷却器30和机油冷却器40的第二通道52，一路通过缸盖垫孔进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸盖水套21内的冷却液流在下游分出一路流入设有暖风器80的第四通道54，剩下部分通过第三通道53与第二通道52的冷却液汇合后进入第一调温器61内，并在第一调温器61内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液经过旁通管路62在第二调温器63内与第四通道54的冷却液汇合进入水泵10完成循环。
46.大循环工况a：当发动机在小负荷工作时，水温达到第二调温器63的第二开启温度，这时第二调温器63处于不通电状态并开始打开，旁通管路62和散热器70都是部分开启。水泵10通过第一通道51将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游(入水口)分为三路，一路进入具有egr冷却器30和机油冷却器40的第二通道52，一路通过缸盖垫孔进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸盖水套21内的冷却液流在下游分出一路流入设有暖风器80的第四通道54，剩下部分通过第三通道53与第二通道52的冷却液汇合后进入第一调温器61内，并在第一调温器61内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液分出两路，一路经过旁通管路62进入第二调温器63内，另一路经过散热器70降温再进入第二调温器63内，然后两路冷却液再与第四通道54的冷却液在第二调温器63内汇合进入水泵10完成循环。可以理解的是，因刚开始时旁通管路62的占比较大，冷却液温度还在继续升高，直到较高的温度，散热器70阀门全开，第二调温器63与旁通管路62连接的接口全关，使得旁通管路62的冷却液全部经过散热器70进行散热，发动机水温升至理想温度，从而降低发动机摩擦来获得较好的经济性。
47.大循环工况b：当发动机在大负荷工作时，主要考虑发动机的可靠性，发动机温度不宜过高，这时第二调温器63开始通电并开始打开，旁通管路62和散热器70阀门都是部分开启直至旁通管路62关闭来保证发动机温度不过高。水泵10通过第一通道51将冷却水泵入缸盖水套21，缸盖水套21内冷却液在上游分为三路，一路进入具有egr冷却器30和机油冷却器40的第二通道52，一路通过缸盖垫孔进入缸体水套22流通，一路继续通过缸盖水套21。缸
盖水套21内的冷却液流在下游分出一路流入设有暖风器80的第四通道54，剩下部分通过第三通道53与第二通道52的冷却液汇合后进入第一调温器61内，并在第一调温器61内与缸体水套22的冷却液汇合。汇合后的冷却液经过散热器70降温，然后在第二调温器63内与第四通道54的冷却液汇合进入水泵10完成循环。
48.以上四种工况下中，具有膨胀壶90的第五通道55内的冷却液始终参与循环，故不再赘述。
49.本发明实施例还提供了一种动力装置，动力装置可应用于公共巴士、小轿车、越野车等类型的车辆。动力装置包括本发明提供的发动机冷却系统100。通过在动力装置中加入本发明提供的发动机冷却系统100，动力装置能够更好地控制其内的发动机的温度，以具有更高的效率、经济性和环保性。
50.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。