控制发动机冷却水流向的方法、装置及发动机冷却水系统与流程

1.本发明涉及一种控制发动机冷却水流向的方法、装置及发动机冷却水系统，属于燃气热泵技术领域。


背景技术：

2.燃气热泵是空气源热泵的一种，与常规的电驱动空气源热泵相比，燃气热泵的压缩机不需要电能驱动，而是由燃气发动机通过皮带轮驱动压缩机运转。
3.由于天然气属于一次能源，因此使用燃气直接驱动热泵不仅可以减少因能源转换带来的损耗，在冬季制热时燃气在发动机缸套中燃烧产生的废热还可以通过冷却水换热器输送至末端，以提高能源利用率，而如何控制发动机冷却水的流向是燃气热泵研究的重要课题之一。
4.目前，控制发动机冷却水流向的主流方法是使用节温器，节温器含有感温组件，可以借着热胀冷缩来开启/关闭阀门从而控制发动机冷却水的流向，但节温器属于机械式三通阀，其结构简单且不具备主动调节开度功能，因此节温器无法实现在不同工况下主动控制发动机冷却水的流量及流向，甚至在冬季发动机冷启动时还会发生节温器振荡现象，短时间内频繁开闭还会影响系统稳定性并且增加燃气消耗。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种控制发动机冷却水流向的方法、装置及发动机冷却水系统，来解决相关技术中节温器不具备主动调节开度功能导致节温器无法实现在不同工况下主动控制发动机冷却水的流量及流向的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
8.一方面，本发明提供一种控制发动机冷却水流向的方法，包括：
9.制冷工况/制热工况运行时，检测发动机冷却水温度；
10.根据制冷工况/制热工况以及制冷工况/制热工况运行时检测到的发动机冷却水温度控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度。
11.进一步地，所述制冷工况运行时，发动机启动前控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度为100％；
12.发动机启动t1分钟后，每隔t2秒检测一次tfw；
13.若tfw＞t4，则控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度保持100％；
14.若t4≥tfw＞t3，则控制第一执行单元的实时开度为c％，第二执行单元的实时开度保持100％；
15.若t3≥tfw＞t2，则控制第一执行单元的实时开度为b％，第二执行单元的实时开度保持100％；
16.若t2≥tfw＞t1，则控制第一执行单元的实时开度为a％，第二执行单元的实时开度保持100％；
17.若tfw≤t1，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度保持100％；
18.其中，tfw为发动机的冷却水温度；t4＞t3＞t2＞t1，且具有回差值；100％＞c％＞b％＞a％＞0％。
19.进一步地，所述制热工况运行时，发动机启动前检测tfw，若tfw＜tfl，则控制第一执行单元的实时开度为0％；
20.发动机启动t1分钟后，每隔t2秒检测一次tfw；
21.若tfw＞t8，则控制第一执行单元的实时开度为100％，第二执行单元的实时开度为f％；
22.若t8≥tfw＞t7，则控制第一执行单元的实时开度保持100％，第二执行单元的实时开度为0％；
23.若t7≥tfw＞t6，则控制第一执行单元的实时开度为e％，第二执行单元的实时开度保持0％；
24.若t6≥tfw＞t5，则控制第一执行单元的实时开度为d％，第二执行单元的实时开度保持0％；
25.若tfw≤t5，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度为0％；
26.其中，tfl为预设的冷却水最低温度；t8＞t7＞t6＞t5，且具有回差值；100％＞e％＞d％＞0％；100％＞f％＞0％。
27.另一方面，本发明提供一种控制发动机冷却水流向的装置，所述控制发动机冷却水流向的装置用于执行上述的控制发动机冷却水流向的方法，包括：
28.检测单元，用于制冷工况/制热工况运行时，检测发动机冷却水温度；
29.控制单元，与检测单元、第一执行单元和第二执行单元电性连接，用于根据制冷工况/制热工况以及制冷工况/制热工况运行时检测到的发动机冷却水温度控制所述第一执行单元和所述第二执行单元的实时开度。
30.进一步地，所述检测单元采用冷却水温度传感器，所述冷却水温度传感器安装在发动机内部。
31.进一步地，所述第一执行单元和所述第二执行单元采用第一电动三通阀和第二电动三通阀。
32.进一步地，所述控制单元发送0v～10v的控制信号来分别控制所述第一执行单元和所述第二执行单元的实时开度。
33.另一方面，本发明还提供一种发动机冷却水系统，所述发动机冷却水系统包括存储器和控制发动机冷却水流向的装置，所述存储器中存储有控制发动机冷却水流向的方法的指令，包括：
34.发动机、第一执行单元、第二执行单元、翅片散热器、水泵、烟气热回收器和冷却水热回收器，所述第一执行单元和所述第二执行单元均具有进口a、出口b和出口c，所述第一执行单元的进口a连接所述发动机的冷却水出口，所述第一执行单元的出口c连接所述第二
执行单元的进口a，所述第二执行单元的出口b连接所述冷却水热回收器的进口，所述第二执行单元的出口c连接所述翅片散热器的第一端，所述翅片散热器的第二端、所述冷却水热回收器的出口和所述第一执行单元的出口b均连接所述水泵的入口，所述水泵的出口连接所述烟气热回收器的第一进口，所述烟气热回收器的第一出口连接所述发动机的冷却水进口，所述发动机的烟气出口连接所述烟气热回收器的第二进口，所述烟气热回收器的第二出口连接大气。
35.进一步地，所述翅片散热器上方设有风机，所述风机顺时针进行旋转。
36.进一步地，所述冷却水热回收器与用户侧水系统连接，所述用户侧水系统的回水经过所述冷却水热回收器。
37.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果包括：
38.本发明通过控制单元发送信号来主动根据制冷工况/制热工况以及制冷工况/制热工况运行时检测到的发动机冷却水温度分别控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度，以此来实现不同工况下主动控制发动机冷却水的流量及流向，使其在不同工况下确保整机系统可靠稳定运行的前提下，达到热量利用的最大化，调节更加精准合理。
附图说明
39.图1是本发明提供的发动机冷却水系统的结构示意图；
40.图中：1：发动机；2：第一电动三通阀；3：第二电动三通阀；4：翅片散热器；5：风机；6：水泵；7：烟气热回收器；8：冷却水热回收器；9：冷却水温度传感器。
具体实施方式
41.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
42.实施例一：
43.如图1所示，本实施例提供了一种发动机冷却水系统，包括发动机1、第一执行单元2、第二执行单元3、翅片散热器4、风机5、水泵6、烟气热回收器7和冷却水热回收器8。
44.在本实施例中，所述第一执行单元2和所述第二执行单元3采用第一电动三通阀和第二电动三通阀，所述第一电动三通阀和所述第二电动三通阀可以根据调节部位信号，自动控制阀门的开度。
45.在本实施例中，所述第一执行单元2和所述第二执行单元3均具有进口a、出口b和出口c，所述第一执行单元2的进口a连接所述发动机1的冷却水出口，所述第一执行单元2的出口b连接所述水泵6的入口，所述第一执行单元2的出口c连接所述第二执行单元3的进口a。
46.具体的，所述第一执行单元2的出口b用于在发动机1的冷却水温度低于冷却水最低温度时，将从发动机1的冷却水出口出来的冷却水直接回到发动机1的冷却水进口，用于快速提高发动机1的冷却水温度。
47.在本实施例中，所述第二执行单元3的出口b连接所述冷却水热回收器8的进口，所述冷却水热回收器8与用户侧水系统连接，所述用户侧水系统是为用户提供冷量和热量的循环水，从用户侧回来的循环水经过所述冷却水热回收器8，所述冷却水热回收器8的出口
连接所述水泵6的入口。
48.具体的，所述第二执行单元3的出口b用于在制热工况时将冷却水引入冷却水热回收器8，从而将冷却水中的热量传递给用户侧水系统，以提高水温增加制热量。
49.在本实施例中，所述第二执行单元3的出口c连接所述翅片散热器4的第一端，所述翅片散热器4上方设有风机5，所述风机5能够顺时针进行旋转，所述冷却水热回收器8的出口连接所述水泵6的入口，所述水泵6的出口连接所述烟气热回收器7的第一进口，所述烟气热回收器7的第一出口连接所述发动机1的冷却水进口，所述发动机1的烟气出口连接所述烟气热回收器7的第二进口，所述烟气热回收器7的第二出口连接大气。
50.具体的，所述第二执行单元3的出口c用于在制冷工况时，将冷却水引入翅片散热器4，在不需要回收热量的情况下通过翅片散热器4和风机5将冷却水中的热量传递到大气中。
51.实施例二：
52.本实施例提供了一种控制发动机冷却水流向的方法，所述控制方法用于控制实施例一所述的发动机冷却水系统的发动机冷却水流向，包括：
53.制冷工况/制热工况运行时，检测发动机冷却水温度；
54.根据制冷工况/制热工况以及制冷工况/制热工况运行时检测到的发动机冷却水温度控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度。
55.在本实施例中，所述制冷工况运行时，发动机启动前控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度为100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a完全流向第二执行单元的出口c；
56.发动机启动t1分钟后，每隔t2秒检测一次tfw；
57.若tfw＞t4，则控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第二执行单元的出口c；
58.若t4≥tfw＞t3，则控制第一执行单元的实时开度为c％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按c％的比例流向第二执行单元的出口c和按100％-c％的比例流向第一执行单元的出口b；
59.若t3≥tfw＞t2，则控制第一执行单元的实时开度为b％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按b％的比例流向第二执行单元的出口c和按100％-b％的比例流向第一执行单元的出口b；
60.若t2≥tfw＞t1，则控制第一执行单元的实时开度为a％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按a％的比例流向第二执行单元的出口c和按100％-a％的比例流向第一执行单元的出口b；
61.若tfw≤t1，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第一执行单元的出口b；
62.其中，tfw为发动机的冷却水温度；t4＞t3＞t2＞t1，且具有回差值；100％＞c％＞b％＞a％＞0％。
63.在本实施例中，所述制热工况运行时，发动机启动前检测tfw，若tfw＜tfl，则控制第一执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a完全流向第一执
行单元的出口b；
64.发动机启动t1分钟后，每隔t2秒检测一次tfw；
65.若tfw＞t8，则控制第一执行单元的实时开度为100％，第二执行单元的实时开度为f％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按f％的比例流向第二执行单元的出口c和按100％-f％的比例流向第二执行单元的出口b；
66.若t8≥tfw＞t7，则控制第一执行单元的实时开度保持100％，第二执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第二执行单元的出口b；
67.若t7≥tfw＞t6，则控制第一执行单元的实时开度为e％，第二执行单元的实时开度保持0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按e％的比例流向第二执行单元的出口b和按100％-e％的比例流向第一执行单元的出口b；
68.若t6≥tfw＞t5，则控制第一执行单元的实时开度为d％，第二执行单元的实时开度保持0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按d％的比例流向第二执行单元的出口b和按100％-d％的比例流向第一执行单元的出口b；
69.若tfw≤t5，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第一执行单元的出口b；
70.其中，tfl为预设的冷却水最低温度；t8＞t7＞t6＞t5，且具有回差值；100％＞e％＞d％＞0％；100％＞f％＞0％。
71.具体的实施例中：
72.在制冷工况下运行时，发动机启动前控制所述第一执行单元和所述第二执行单元的实时开度为100％，发动机启动后，冷却水由水泵出口，依次经过烟气热回收器、发动机、第一执行单元、第二执行单元、翅片散热器后回到水泵，发动机和烟气热回收器中的热量最终通过风机和翅片散热器传递到大气中。
73.发动机启动5分钟后，每隔3秒检测一次发动机的冷却水温度tfw；
74.若tfw＞96，控制第一执行单元和第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第二执行单元的出口c；
75.若96≥tfw＞89，则控制第一执行单元的实时开度为75％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按75％的比例流向第二执行单元的出口c和按25％的比例流向第一执行单元的出口b；
76.若89≥tfw＞78，则控制第一执行单元的实时开度为50％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按50％的比例流向第二执行单元的出口c和按50％的比例流向第一执行单元的出口b；
77.若78≥tfw＞66，则控制第一执行单元的实时开度为25％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按25％的比例流向第二执行单元的出口c和按75％的比例流向第一执行单元的出口b；
78.若tfw≤66，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度保持100％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第一执行单元的出口b，使全部的高温冷却水直接回流到发动机，以提高发动机的冷却水温度。
79.在本实施例中，所述t4、t3、t2和t1的回差值均为1，例如，当tfw＝67时，第一执行
单元的实时开度由0％变为25％；当tfw＝66时，第一执行单元的实时开度由25％变为0％。
80.在制热工况下运行时，发动机启动前检测tfw，若大气温度过低导致tfw＜tfl，则控制第一执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a完全流向第一执行单元的出口b，使全部的高温冷却水直接回流到发动机，以提高发动机的冷却水温度；
81.发动机启动5分钟后，每隔3秒检测一次发动机的冷却水温度tfw；
82.若tfw＞96，则控制第一执行单元的实时开度为100％，第二执行单元的实时开度为40％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按40％的比例流向第二执行单元的出口c和按60％的比例流向第二执行单元的出口b；
83.若96≥tfw＞89，则控制第一执行单元的实时开度保持100％，第二执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第二执行单元的出口b，冷却水由水泵出口，依次经过烟气热回收器、发动机、第一执行单元、第二执行单元、冷却水热回收器后回到水泵，发动机和烟气热回收器中的热量最终通过冷却水热回收器传递到用户侧水系统中。
84.若89≥tfw＞78，则控制第一执行单元的实时开度60％，第二执行单元的实时开度保持0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按60％的比例流向第二执行单元的出口b和按40％的比例流向第一执行单元的出口b；
85.若78≥tfw＞66，则控制第一执行单元的实时开度为30％，第二执行单元的实时开度保持0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按30％的比例流向第二执行单元的出口b和按70％的比例流向第一执行单元的出口b；
86.若tfw≤66，则控制第一执行单元的实时开度为0％，第二执行单元的实时开度为0％，发动机的冷却水由第一执行单元的进口a按100％的比例流向第一执行单元的出口b，，使全部的高温冷却水直接回流到发动机，以提高发动机的冷却水温度。
87.在本实施例中，所述t8、t7、t6和t5的回差值均为1，例如，当tfw＝67时，第一执行单元的实时开度由0％变为30％；当tfw＝66时，第一执行单元的实时开度由30％变为0％。
88.实施例三：
89.本实施例提供了一种控制发动机冷却水流向的装置，所述控制发动机冷却水流向的装置用于执行实施例二所述的控制发动机冷却水流向的方法，其特征在于，包括：
90.检测单元9，用于制冷工况/制热工况运行时，检测发动机冷却水温度；
91.控制单元，与检测单元9、第一执行单元2和第二执行单元3电性连接，用于根据制冷工况/制热工况以及制冷工况/制热工况运行时检测到的发动机冷却水温度控制所述第一执行单元2和所述第二执行单元3的实时开度。
92.在本实施例中，所述检测单元9采用冷却水温度传感器，所述冷却水温度传感器安装在所述发动机1内部。
93.在本实施例中，所述控制单元发送0v～10v的控制信号来分别控制所述第一执行单元2和所述第二执行单元3的实时开度。
94.具体的，所述第一执行单元2和第二执行单元3具有比例调节功能，可以根据控制单元发送的信号，自动控制阀门的开度。
95.在本实施例中，所述控制单元采用控制主板，所述控制主板安装在外部的电控箱
内，并与第一执行单元2和第二执行单元3电性连接。
96.具体的，当控制主板向第一执行单元2发送0v控制信号时，第一执行单元2的实时开度为0％，发动机1的冷却水由第一执行单元2的进口a完全流向第一执行单元2的出口b。
97.当控制主板向第一执行单元2发送0v～10v之间的控制信号时，第一执行单元2调节0％～100％之间对应的实时开度，发动机1的冷却水由第一执行单元2的进口a按比例流向第一执行单元2的出口b和出口c。
98.当控制主板向第一执行单元2发送10v控制信号时，第一执行单元2的实时开度为100％，发动机1的冷却水由第一执行单元2的进口a完全流向第一执行单元2的出口c。
99.同理，当控制主板向第二执行单元3发送0v控制信号时，第二执行单元3的实时开度为0％，发动机1的冷却水由第二执行单元3的进口a完全流向第二执行单元3的出口b。
100.当控制主板向第二执行单元3发送0v～10v之间的控制信号时，第二执行单元3调节0％～100％之间对应的实时开度，发动机1的冷却水由第二执行单元3的进口a按比例流向第二执行单元3的出口b和出口c。
101.当控制主板向第二执行单元3发送10v控制信号时，第二执行单元3的实时开度为100％，发动机1的冷却水由第二执行单元3的进口a完全流向第二执行单元3的出口c。
102.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
103.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
104.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
105.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
106.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。