发动机快速暖机系统及汽车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种发动机快速暖机系统及一种包括这种发动机快速暖机系统的汽车。在所述发动机快速暖机系统的冷却水回路中设置有连接冷却水泵进口和出口的旁通水流回路，当缸体、缸盖水温低于设定的温度下限时关闭原发动机常规通道冷却循环回路；当缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度上限时关闭旁通水路、打开原发动机常规通道冷却循环系统。根据本发明的发动机快速暖机系统及包括其的汽车的优点在于快速提高发动机工作水温，从而提高汽车和发动机的排放性能，并且其实现方式和结构布置灵活，成本低廉。
【专利说明】发动机快速暖机系统及汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机快速暖机系统的设计和控制领域。具体地说，本发明涉及一种发动机快速暖机系统及一种包括其的汽车。
【背景技术】
[0002]随着对发动机排放性能的要求不断提高，使发动机快速暖机，能够减少发动机有害气体的排放，使发动机达到更高的排放要求。
[0003]现有发动机暖机过程通常是:发动机控制系统检测到水温过低时，采用加大油门，提高发动机转速，使发动机暖机系统内的水加热升温，达到尽快暖机的目的。由于水泵一直在工作，暖机系统内的冷却水被流动循环加热，消耗大量的燃油，暖机时间也较长，很难达到更高的排放要求。
[0004]为了克服这些问题，不少公司发明了电磁开关式水泵。电磁开关式水泵将水泵皮带轮和水泵轴采用电磁离合器连接，发动机控制系统根据检测的水温控制电磁离合器连接或断开，从而控制水泵工作，达到快速暖机的目的，但是该方法成本较高，且布置电磁离合器受到水泵带轮空间等较多因素的限制。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种发动机快速暖机系统，其能够以低成本并且布置灵活的结构实现发动机快速暖机。
[0006]进一步地，本发明要解决的技术问题还在于提供一种包括前述发动机快速暖机系统的汽车。
[0007]为了克服上述技术问题，本发明的第一方面提供的发动机快速暖机系统在其冷却水回路中设置有连接冷却水泵进口和出口的旁通水流回路，当发动机控制器ECU检测到缸体、缸盖水温低于设定的温度下限时，EUC发出指令使旁通通道打开，原发动机常规通道冷却循环回路被关闭；当发动机控制器ECU检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度上限时，E⑶给出指令关闭旁通水路，这时原发动机常规通道冷却循环系统被打开。
[0008]可选地，在如前所述的系统中，当发动机控制器E⑶检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度时，ECU给出指令逐渐关闭旁通通道的流通截面，相应的逐渐打开原发动机常规通道冷却循环，原发动机常规通道冷却循环系统中的冷水逐渐参与到冷却循环中，保持缸体、缸盖的水温基本恒定在要求的范围内。
[0009]可选地，在如前所述的系统中，所述旁通水流回路通过设置在所述冷却水泵的进水管路上的可控旁通阀控制。所述旁通阀可以为三通阀或四通阀。
[0010]可选地，在如前所述的系统中，所述旁通阀的中心装有一个能够通过执行机构控制的转动阀门，随着阀门旋转，旁通通道和常规通道中一个通道流通面积可以逐渐减小，直到关闭，另一个通道流通面积相应的从关闭逐渐增大到全开。
[0011]可选地，在如前所述的系统中，所述执行机构由执行电机和蜗杆传动机构组成以实现阀门转动。
[0012]可选地，在如前所述的系统中，所述执行机构通过真空执行器推拉杆推拉动阀门摇臂实现阀门转动。
[0013]可选地，在如前所述的系统中，所述旁通阀单独通过螺栓固定在所述冷却水泵的进水管路上。
[0014]可选地，在如前所述的系统中，所述冷却水泵的涡壳直接铸造在发动机缸体上，并且所述旁通阀的阀座和旁通管路也直接铸造在发动机缸体上。
[0015]可选地，在如前所述的系统中，所述冷却水泵是独立的，并且所述旁通阀集成在冷却水泵总成上。
[0016]可选地，在如前所述的系统中，所述缸盖水温通过直接布置在缸体或缸盖上的水温传感器测定。
[0017]根据本发明的第二方面提供了一种汽车，所述汽车具有如前述第一方面中任一项所述的发动机快速暖机系统。
[0018]根据本发明的发动机快速暖机系统及包括其的汽车的优点在于快速提高发动机工作水温，从而提高汽车和发动机的排放性能，并且其实现方式和结构布置灵活，成本低廉
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【专利附图】
【附图说明】
[0019]参照附图，本发明的公开内容将变得更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本发明的保护范围。图中:
图1为根据本发明的一种实施方式的发动机快速暖机系统的简图；
图2示出了一种旁通阀的结构简图，该旁通阀为三通阀；
图3示出了一种旁通阀的结构简图，该旁通阀为四通阀；
图4示出了执行电机通过蜗杆传动机构实现阀门转动控制简图；
图5示出了根据本发明的发动机快速暖机系统的控制原理图。
【具体实施方式】
[0020]下面根据附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0021]本发明设计的发动机快速暖机系统的简图如图1所示，在发动机冷却水泵I进出口增加一路旁通水流回路(图1虚线所示)，并通过可控旁通阀2控制。
[0022]旁通阀2可设计为如图2所示的三通阀结构或图3所示的四通阀结构。从图2和图3中可以看出，三通阀和四通阀均包括阀体21和转动阀门22。从图2、3中可以看出，旁通阀2具有相交的常规和旁通两条通道，中心装有一个可以通过执行机构控制的转动阀门22，随着阀门旋转，其中一个通道流通面积可以逐渐减小，直到关闭，另一个通道流通面积相应的从关闭逐渐增大到全开。
[0023]转动阀门22的执行机构可以是执行电机通过蜗杆传动机构实现阀门转动，如图4所示。图4示出了执行电机通过蜗杆传动机构实现阀门转动控制简图，其中图4 (a)和图4(b)分别从不同角度对其进行了图示。在图4中，附图标记31表示执行电机，32表示蜗杆传动机构。蜗杆传动机构32能够增大阀门旋转扭矩，以便克服阀门旋转阻力，蜗杆传动机构具有自锁功能，在执行电机不工作时，阀门位置被锁住，不能被水流驱动而发生转动。执行机构可以是真空执行器推/拉杆推/拉动阀门摇臂实现阀门转动。真空执行器通过真空电磁阀控制，可以实现真空执行器推/拉杆位置锁定，从而实现阀门位置锁定，使阀门不被水流驱动而发生转动。
[0024]当发动机控制器E⑶检测到缸体、缸盖水温低于设定的温度下限时，EUC发出指令使旁通通道打开，在如图2 (a)和图3 (a)所示阀门位置，原发动机常规通道冷却循环回路被关闭。水流沿图2 (a)和图3 (a)中的弧线单向箭头的方向，仅在旁通管路内循环(图1虚线所示)，发动机缸体、缸盖等零件内的冷却水不参与循环流动，处于禁止状态。仅缸体、缸盖内的冷却水被加热，很快暖机。由于缸体、缸盖内的冷却水较少，加热消耗的能量也较少，从而减少了发动机燃油消耗量。
[0025]当发动机控制器E⑶检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度时，E⑶给出指令逐渐关闭旁通通道的流通截面，相应的逐渐打开原发动机常规通道冷却循环，如图2 (b)和图3 (b)所示阀门位置，弧线箭头示出了旁通通道的水流，而直线箭头则示出了常规通道的水流。原发动机常规通道冷却循环系统中的冷水逐渐参与到冷却循环中，保持缸体、缸盖的水温基本恒定在要求的范围内。
[0026]当发动机控制器E⑶检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度上限时，E⑶给出指令关闭旁通水路，如图2 (c)和图3 (c)所示阀门位置，这时原发动机常规通道冷却循环系统被打开。在图2 (c)和图3 (c)中的直线箭头示出了常规通道的水流。
[0027]可控旁通阀总成可以单独通过螺栓固定在水泵进水的管路上，旁通水路通过管路与水泵出水口连接。
[0028]如果水泵蜗壳是直接铸造在缸体上的，则旁通阀阀座和旁通管路也可以直接铸造在缸体上，缸体加工出阀座后，将可控旋转阀门总成安装进去，成本更低。如果发动机水泵总成是独立的，可控旁通阀总成可以集成在水泵总成上。
[0029]快速暖机系统的控制原理如图5所示，当ECU检测发动机缸体水温低于设定值下限时，给出指令，执行机构依据指令工作，使旁通阀阀门旋转，从而打开旁通通道，关闭常规通道，冷却水只能在旁通通道内循环；当水温升高达到设定温度时，ECU再给出指令逐渐关闭旁通通道，打开常规通道，进入混合通道循环；当水温升高达到设定温度上限时，E⑶给出指令关闭旁通通道，打开常规通道。
[0030]需要注意的是水温传感器最好直接布置缸体或缸盖上，与水套内的水直接接触，这样水温传感器能够尽快地检测到缸体或缸盖内的水温变化。如果水温传感器的布置远离缸体或缸盖，例如布置在节温器壳体上或出水管路上，则需要控制旁通阀间歇的使水流进入常通通道或者间歇的使水流进入混合通道，以便缸体或缸盖内的热水流到水温传感器所在的位置，被其上的水温传感器检测到，避免水温被延迟检测，防止缸体或缸盖过热。
[0031]如前根据附图对本发明的优选实施方式进行的描述仅是示例性和说明性的；所属领域的技术人员在本文的教示下也能够对本发明的优选实施方式进行等同或类似形式的变通或改型，这些变通或改型也将落入由本发明的权利要求书所覆盖的保护范围内。
【权利要求】
1.一种发动机快速暖机系统，其特征在于，在所述发动机快速暖机系统的冷却水回路中设置有连接冷却水泵进口和出口的旁通水流回路，其中，当发动机控制器ECU检测到缸体、缸盖水温低于设定的温度下限时，EUC发出指令使旁通通道打开，原发动机常规通道冷却循环回路被关闭；当发动机控制器ECU检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度上限时，E⑶给出指令关闭旁通水路，这时原发动机常规通道冷却循环系统被打开。
2.如权利要求1所述的系统，其中，当发动机控制器ECU检测到缸体、缸盖水温逐渐升高到设定的温度时，ECU给出指令逐渐关闭旁通通道的流通截面，相应的逐渐打开原发动机常规通道冷却循环，原发动机常规通道冷却循环系统中的冷水逐渐参与到冷却循环中，保持缸体、缸盖的水温基本恒定在要求的范围内。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述旁通水流回路通过设置在所述冷却水泵的进水管路上的可控旁通阀控制。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述旁通阀为三通阀或四通阀。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述旁通阀的中心装有一个能够通过执行机构控制的转动阀门，随着阀门旋转，旁通通道和常规通道中一个通道流通面积可以逐渐减小，直到关闭，另一个通道流通面积相应的从关闭逐渐增大到全开。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述执行机构由执行电机和蜗杆传动机构组成以实现阀门转动。
7.如权利要求5所述的系统，其中，所述执行机构通过真空执行器推拉杆推拉动阀门摇臂实现阀门转动。
8.如权利要求3所述的系统，其中，所述旁通阀单独通过螺栓固定在所述冷却水泵的进水管路上。
9.如权利要求3所述的系统，其中，所述冷却水泵的涡壳直接铸造在发动机缸体上，并且所述旁通阀的阀座和旁通管路也直接铸造在发动机缸体上。
10.如权利要求3所述的系统，其中，所述冷却水泵是独立的，并且所述旁通阀集成在冷却水泵总成上。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述缸盖水温通过直接布置在缸体或缸盖上的水温传感器测定。
12.—种汽车，其特征在于，所述汽车具有如前述权利要求1至11中任一项所述的发动机快速暖机系统。
【文档编号】F01P3/20GK104420967SQ201310386119
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】王京堂 申请人:上海汽车集团股份有限公司