一种发动机冷却系统及汽车的制作方法

1.本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种发动机冷却系统及汽车。


背景技术：

2.废气再循环系统(简称egr系统)是将排气管中部分废气回送到发动机的进气歧管，并与新鲜混合气体一起重新引入到发动机燃烧室内，以起到降低大负荷爆震倾向以及降低发动机在进气和排气过程产生的机械损耗(即泵气损失)的作用，同时还能降低氮氧化物的排放量，提高发动机的可靠性和经济性。egr系统包括egr阀、egr冷却器以及相关管路等，其中，egr冷却器的作用是通过引入冷却液以降低该系统中废气的温度。在此换热过程中，废气的热量会传递给冷却液，即，冷却液的温度升高而废气的温度降低。
3.现阶段egr冷却器大多由发动机内部冷却回路的出水口通入冷却液，冷却液与egr系统中的废气换热后，再回流至发动机内部冷却回路的进水口，本身形成一个固定的常流水的冷却回路。这种形式的冷却回路虽然可以利用废气的热量在一定程度上提升发动机冷却液整体温度，提高暖机速度，但流经egr冷却器的冷却液流量占整个发动机冷却液流量的比例并不高，冷却液温度提升速度有限，对降低发动机油耗的改善不明显，egr冷却器未得到充分利用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种发动机冷却系统及汽车，发动机初始启动时，润滑油能够快速升温，暖机速度快，有效降低发动机油耗，能够充分利用egr冷却器的性能。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一方面，提供一种发动机冷却系统，发动机包括润滑油路、废气管路以及用于降低所述发动机内部温度的内冷却管路，所述发动机冷却系统包括：
7.润滑油冷却单元，设置于所述润滑油路上；
8.egr冷却单元，设置于所述废气管路上，所述egr冷却单元的冷却腔能够与所述内冷却管路连通，以使由所述内冷却管路的出液口流出的换热液与所述废气管路中的废气进行热交换；
9.测温单元，用于测量所述润滑油路内的润滑油的温度；
10.控制单元，与所述测温单元电连接；
11.所述测温单元测量获得的所述润滑油的温度小于第一温度阈值时，所述控制单元控制所述内冷却管路、所述egr冷却单元、所述润滑油冷却单元循环导通，以形成暖机回路；
12.所述测温单元测量获得的所述润滑油的温度大于所述第一温度阈值时，所述控制单元控制所述内冷却管路和所述润滑油冷却单元循环导通，以形成润滑油冷却回路，以及控制所述内冷却管路和所述egr冷却单元循环导通，以形成废气冷却回路。
13.可选地，还包括感温阀门和散热单元，所述换热液的温度大于第二温度阈值时，所述感温阀门开启，以使所述散热单元与所述内冷却管路循环导通，所述感温阀门的开度随
所述换热液的温度的升高而增大。
14.可选地，所述内冷却管路的上游设置有第一输液泵，所述第一输液泵的进液口能够分别与所述润滑油冷却单元的冷却腔和所述egr冷却单元的冷却腔连通。
15.可选地，还包括采暖单元，所述控制单元电连接有取暖开关，所述取暖开关开启时，所述控制单元控制所述内冷却管路、所述egr冷却单元以及所述采暖单元循环导通，以形成采暖回路。
16.可选地，所述采暖单元的上游设置有第二输液泵，所述第二输液泵的进液口能够与所述egr冷却单元的冷却腔连通。
17.可选地，所述第一输液泵为机械水泵或电子水泵，所述第二输液泵为电子水泵。
18.可选地，所述内冷却管路的下游设置有三通阀门，所述三通阀门的第一出口能够与所述润滑油冷却单元的冷却腔连通，所述三通阀门的第二出口能够与所述egr冷却单元的冷却腔连通。
19.可选地，所述egr冷却单元的下游设置有四通阀门，所述四通阀门的第一出口能够与所述润滑油冷却单元的冷却腔连通，所述四通阀门的第二出口能够与所述内冷却管路连通，所述四通阀门的第三出口能够与所述采暖单元的采暖腔连通。
20.可选地，所述三通阀门为三通电磁阀，所述四通阀门为四通电磁阀，所述控制单元与所述三通电磁阀和所述四通电磁阀均电连接；
21.所述润滑油的温度小于所述第一温度阈值时，所述控制单元控制所述三通电磁阀的第二出口开启而第一出口关闭，以及控制所述四通电磁阀的第一出口开启而第二出口和第三出口均关闭，以导通所述暖机回路；
22.所述润滑油的温度大于所述第一温度阈值时，所述控制单元控制所述三通电磁阀的第一出口和第二出口均开启，以及控制所述四通电磁阀的第二出口开启而第一出口和第三出口均关闭，以导通所述润滑油冷却回路和所述废气冷却回路；
23.所述取暖开关开启时，所述控制单元控制所述四通电磁阀的第三出口开启而第一出口和第二出口均关闭，以导通所述采暖回路，并关闭所述废气冷却回路。
24.另一方面，提供一种汽车，包括如上所述的发动机冷却系统。
25.本发明的有益效果：
26.本发明提供的发动机冷却系统及包含其的汽车中，发动机的润滑油路上设置有润滑油冷却单元，废气管路上设置有egr冷却单元，发动机初始启动时，润滑油路内的润滑油温度低于第一温度阈值，控制单元导通暖机回路，内冷却管路中的换热液通过出液口流出，并进入egr冷却单元的冷却腔，换热液在该冷却腔内与废气管路中的废气进行热交换，燃油在发动机气缸内燃烧后排出的废气温度较高，进行热交换后，废气的温度降低，而换热液的温度升高，升温后的换热液继续流入润滑油冷却单元的冷却腔，并与润滑油路内的润滑油进行热量交换，以使润滑油的温度升高，从而降低润滑油的粘度，使发动机内部零件得到更好的润滑，工况达到最佳，改善整机油耗。暖机回路开启时，除少部分换热液流经除气循环外，大部分换热液均通过暖机回路循环，充分利用废气的热量加热润滑油，快速提升润滑油温，从而使发动机快速达到最佳工况。当润滑油的温度逐渐升高至大于第一温度阈值时，控制单元控制暖机回路关闭，润滑油冷却回路以及废气冷却回路开启，通过内冷却管路出液口流出的换热液一部分进入润滑油冷却单元的冷却腔，以对润滑油路内温度较高的润滑油
进行降温，防止润滑油过稀而导致润滑效果欠佳，另一部分换热液进入egr冷却单元的冷却腔，以对废气管路中的高温废气进行降温，降温后的废气重新引入发动机的燃烧室内，能够降低大负荷爆震倾向以及降低发动机在进气和排气过程产生的机械损耗，同时还能降低氮氧化物的排放量，提高发动机的可靠性和经济性。
附图说明
27.图1是本发明具体实施方式提供的发动机冷却系统的结构示意图；
28.图2是本发明提供的发动机冷却系统中暖机回路导通时换热液的流动示意图；
29.图3是本发明提供的发动机冷却系统中润滑油冷却回路和废气冷却回路导通时换热液的流动示意图；
30.图4是本发明提供的发动机冷却系统中采暖回路导通时换热液的流动示意图。
31.图中：
32.100
‑
发动机；
[0033]1‑
润滑油冷却单元；2
‑
egr冷却单元；3
‑
感温阀门；4
‑
散热单元；5
‑
第一输液泵；6
‑
采暖单元；7
‑
第二输液泵；8
‑
三通阀门；9
‑
四通阀门。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0035]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
[0036]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037]
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0038]
如图1所示，本实施例提供一种发动机冷却系统，即能够实现发动机100的快速暖机，又能够保证发动机100平稳运动后的冷却效果，同时，发动机100气缸内的燃料燃烧后产生的废气也能够得到充分利用，以改善发动机100的油耗。其中，发动机100包括用于为内部零件运动提供润滑作用的润滑油路、将燃料燃烧后产生的废气导出的废气管路、以及用于
降低发动机100内部温度的内冷却管路。该发动机冷却系统包括润滑油冷却单元1、egr冷却单元2、测温单元以及控制单元。
[0039]
换热液在发动机100内部和外部进行循环。具体地，发动机100内部的内冷却管路具有一个出液口和一个进液口，换热液通过内冷却管路的出液口流出，在发动机100外部流动，期间流经一个或多个外部机构(如润滑油冷却单元1或egr冷却单元2等)，随后通过内冷却管路的进液口重新回到内冷却管路中。
[0040]
润滑油冷却单元1设置于润滑油路上，其冷却腔能够与内冷却管路连通，以使内冷却管路中流出的换热液与润滑油进行热交换。
[0041]
egr冷却单元2设置于废气管路上。目前采用egr系统的发动机100，其egr冷却单元2可分为两种形式。第一种是集成式：egr冷却单元2集成于发动机冷却系统中，从发动机100内冷却管路的出液口直接取液，egr冷却单元2中输出的换热液回流至内冷却管路的进液口，这种方案中，egr冷却单元2的冷却回路常通且不做切换控制，无法用于加热润滑油或用于暖风进气。第二种是独立式：egr冷却单元2采用独立的低温冷却系统，包括独立的低温散热器、电动水泵和相关管路，该系统中的换热液不与发动机冷却系统换热液混合。此种方案有利于egr系统的散热，但发动机100无法利用egr系统产生的热量来实现快速暖机效果，同时该系统换热液整体温度较低，无法被暖风利用。
[0042]
而在本实施例中，egr冷却单元2的冷却腔能够与内冷却管路连通，以使由内冷却管路的出液口流出的换热液与废气管路中的废气进行热交换，其目的之一是降低废气的温度，而升高换热液的温度，实现快速暖机。
[0043]
暖机可以使得发动机100达到最佳运行工况，有利于提高发动机100的使用寿命，暖机过程结束后，需要对润滑油路中的润滑油进行降温处理，防止油温过高而降低润滑效果，避免内部零件产生较大磨损。暖机过程与后续降低油温过程的切换通过电连接的测温单元和控制单元实现。测温单元能够测量润滑油路内的润滑油的温度，控制单元接收测温单元测量获得的温度信息进行暖机过程与后续降温过程的切换。当测温单元测量获得的润滑油的温度小于第一温度阈值时，控制单元控制内冷却管路、egr冷却单元2、润滑油冷却单元1循环导通，以形成暖机回路。当测温单元测量获得的润滑油的温度大于第一温度阈值时，控制单元控制内冷却管路和润滑油冷却单元1循环导通，以形成润滑油冷却回路，以及控制内冷却管路和egr冷却单元2循环导通，以形成废气冷却回路。
[0044]
具体地，发动机100初始启动时，润滑油路内的润滑油温度低于第一温度阈值，控制单元导通暖机回路。参见图2，内冷却管路中的换热液通过出液口流出，并进入egr冷却单元2的冷却腔。换热液在该冷却腔内与废气管路中的废气进行热交换，燃油在发动机100气缸内燃烧后排出的废气温度较高，进行热交换后，废气的温度降低，而换热液的温度升高。升温后的换热液继续流入润滑油冷却单元1的冷却腔，并与润滑油路内的润滑油进行热量交换，以使润滑油的温度升高，从而降低润滑油的粘度，使发动机100内部零件得到更好的润滑，工况达到最佳，改善整机油耗。暖机回路开启时，除少部分换热液流经除气循环外，大部分换热液均通过暖机回路循环，充分利用废气的热量加热润滑油，快速提升润滑油温，从而使发动机100快速达到最佳工况。
[0045]
当润滑油的温度逐渐升高至大于第一温度阈值时，控制单元控制暖机回路关闭，润滑油冷却回路以及废气冷却回路开启。参见图3，通过内冷却管路出液口流出的换热液一
部分进入润滑油冷却单元1的冷却腔，以对润滑油路内温度较高的润滑油进行降温，防止润滑油过稀而导致润滑效果欠佳。另一部分换热液进入egr冷却单元2的冷却腔，以对废气管路中的高温废气进行降温，降温后的废气重新引入发动机100的燃烧室内，能够降低大负荷爆震倾向以及降低发动机100在进气和排气过程产生的机械损耗，同时还能降低氮氧化物的排放量，提高发动机100的可靠性和经济性。
[0046]
第一温度阈值可根据润滑油的最佳润滑状态而定。示例性地，本实施例中，第一温度阈值为95摄氏度，即，当润滑油温高于95摄氏度时，暖机回路即可关闭，并开启润滑油冷却回路以及废气冷却回路。
[0047]
可选地，该发动机冷却系统还包括感温阀门3和散热单元4。当换热液的温度大于第二温度阈值时，感温阀门3开启，以使散热单元4与内冷却管路循环导通。当换热液的温度过高时，换热液对润滑油路中的润滑油以及废气管路中的废气无法起到有效的降温作用，进而导致润滑油温升高，润滑效果下降，以及重新进入发动机100燃烧室内的废气温度较高，无法抑制氮氧化物的排放。因此，设置一第二温度阈值，当感温阀门3感应到换热液的温度大于此第二温度阈值时即可开启，以使内冷却管路中流出的换热液一部分通过感温阀门3进入散热单元4中，以对换热液进行降温处理，降温后的换热液回流至内冷却管路中，可达到降低整体换热液温度的效果，从而能够冷却润滑油以及废气。
[0048]
可选地，感温阀门3的开度随换热液的温度的升高而增大。换热液温度越高，感温阀门3的开度越大，以增大换热液通过感温阀门3的流量，进而提升换热液的冷却速度，实现快速降温。
[0049]
可选地，该发动机冷却系统还包括采暖单元6。汽车驾驶室内设置有取暖开关，取暖开关与控制单元电连接。当有采暖需求时，开启取暖开关，控制单元可控制内冷却管路、egr冷却单元2以及采暖单元6循环导通，以形成采暖回路。参见图4，所示的是采暖回路导通时换热液的流动示意图。此时，发动机100内冷却管路中流出的换热液一部分进入润滑油冷却单元1的冷却腔，以对润滑油降温，另一部分换热液进入egr冷却单元2的冷却腔与废气进行热交换，废气的高热量传递给换热液，随后高温换热液进入采暖单元6，采暖单元6的采暖腔能够吸收高温换热液的热量，以吹出热风，实现供暖，提升驾驶室的舒适性。
[0050]
需要说明的是，采暖回路导通时，废气冷却回路关闭，以使通过废气实现升温的换热液几乎全部流入采暖单元6的采暖腔中，充分利用废气的热量。
[0051]
可选地，内冷却管路的上游设置有第一输液泵5。第一输液泵5的进液口能够分别与润滑油冷却单元1的冷却腔和egr冷却单元2的冷却腔连通。第一输液泵5能够为换热液在各个回路中的流动提供动力，使换热液快速循环流动，提高暖机效率、以及提高润滑油和废气的冷却速度。
[0052]
可选地，本实施例中，第一输液泵5可为机械水泵，不受发动机冷却系统电路的电磁影响。当然，第一输液泵5也可为电子水泵，其流量能够不受发动机100转速的影响，运转平稳。
[0053]
可选地，采暖单元6的上游设置有第二输液泵7，第二输液泵7的进液口能够与egr冷却单元2的冷却腔连通。第二输液泵7能够为采暖回路中的换热液提供动力，保证供暖的可靠性。
[0054]
可选地，第二输液泵7为电子水泵，其流量能够不受发动机100转速的影响，运转平
稳。而且，采暖回路中所需功率相对较小，电子水泵受到的电磁干扰也较小。
[0055]
可选地，参见图1，内冷却管路的下游设置有三通阀门8，三通阀门8的第一出口能够与润滑油冷却单元1的冷却腔连通，以导通润滑油冷却单元1的冷却腔与内冷却管路。三通阀门8的第二出口能够与egr冷却单元2的冷却腔连通，以导通egr却单元的冷却腔与内冷却管路。
[0056]
参见图1，可选地，egr冷却单元2的下游设置有四通阀门9，四通阀门9的第一出口能够与润滑油冷却单元1的冷却腔连通，以导通egr冷却单元2的冷却腔的出液口与润滑油冷却单元1的冷却腔的进液口。四通阀门9的第二出口能够与第一输液泵5的内腔连通，以使egr冷却单元2的冷却腔的出液口通过第一输液泵5与内冷却管路连通。四通阀门9的第三出口能够通过第二输液泵7与采暖单元6的采暖腔连通，以导通egr冷却单元2的冷却腔的出液口与采暖单元6的采暖腔的进液口。
[0057]
可选地，本实施例中，三通阀门8为三通电磁阀，四通阀门9为四通电磁阀，控制单元与三通电磁阀和四通电磁阀均电连接。通过控制单元即可自动控制三通电磁阀和四通电磁阀各个出口的开启和关闭，方便快捷。
[0058]
参见图2，发动机100初始启动时，测温单元测得的润滑油的温度低于第一温度阈值，控制单元根据此信号控制三通电磁阀的第二出口开启而第一出口关闭，以及控制四通电磁阀的第一出口开启而第二出口和第三出口均关闭，此时润滑油冷却单元1与egr冷却单元2串联。通过发动机100内冷却管路的出液口流出的换热液依次经过三通电磁阀的进口、三通电磁阀的第二出口、egr冷却单元2、四通电磁阀的进口、四通电磁阀的第一出口、润滑油冷却单元1，最终通过第一输液泵5回流至内冷却管路中，以使暖机回路导通，提升润滑油温，使发动机100快速达到最佳工作状态。
[0059]
发动机100启动一段时间后，润滑油温持续升高，当测温单元测得的润滑油的温度升至高于第一温度阈值时，控制单元控制三通电磁阀的第一出口和第二出口均开启，以及控制四通电磁阀的第二出口开启而第一出口和第三出口均关闭，参见图3，此时，润滑油冷却单元1与egr冷却单元2并联。通过发动机100内冷却管路的出液口流出的换热液一部分依次经过三通电磁阀的进口、三通电磁阀的第一出口、润滑油冷却单元1，最终通过第一输液泵5回流至内冷却管路中，以使该部分换热液能够在润滑油冷却回路中循环流动，降低润滑油温，确保发动机100内零部件的润滑效果良好。换热液的另一部分依次经过三通电磁阀的进口、三通电磁阀的第二出口、egr冷却单元2、四通电磁阀的进口、四通电磁阀的第二出口，最终通过第一输液泵5回流至内冷却管路中，这部分换热液在废气冷却回路中循环流动，以降低重新引入至燃烧室内的废气的温度，降低氮氧化物的排放。
[0060]
当取暖开关开启时，控制单元控制四通电磁阀的第三出口开启而第一出口和第二出口均关闭。参见图4，此时egr冷却单元2与采暖单元6串联后再与润滑油冷却单元1并联。通过发动机100内冷却管路的出液口流出的换热液一部分继续在润滑油冷却回路中循环，另一部分依次流经三通电磁阀的进口、三通电磁阀的第二出口、egr冷却单元2、四通电磁阀的进口、四通电磁阀的第三出口、第二输液泵7、采暖单元6，最终通过第一输液泵5回流至内冷却管路中，该部分换热液在采暖回路中循环流动。切换至采暖回路的同时，废气冷却回路自动关闭，以使高温废气的热量传递给采暖回路中的换热液后，高温换热液几乎全部流入采暖单元6的采暖腔中，提高废气的利用率。
[0061]
本实施例还提供一种汽车，包括如上所述的发动机冷却系统。
[0062]
汽车刚启动时，控制单元控制暖机回路导通，被废气加热过的换热液在流动过程中能够快速提高润滑油的油温，降低润滑油的粘度，改善发动机100油耗。汽车启动一段时间后，润滑油路中油温升高，当超过第一温度阈值时，控制单元启动润滑油冷却回路对润滑油进行降温处理，此回路中，换热液未经过egr冷却单元2与废气进行热交换，因此，较低温的换热液经过润滑油冷却单元1时能够降低润滑油温。同时，控制单元控制废气冷却回路导通，以使较低温的换热液能够在该回路中与发动机100燃烧室内燃料产生的废气进行热量交换，从而降低废气管路中废气的温度。由于发动机100排出的废气中的含氧量极低甚至没有，降温后的废气与发动机100吸入的气体缓和后导入燃烧室内，该混合气体中氧气浓度降低，且低于大气中的含氧量，相比而言，其在燃烧时的最高温度会降低，有效抑制氮氧化物的产生，利于环保。燃烧温度降低时，发动机100气缸与燃烧室壁面、活塞表面的热量传递会降低，另外因热离解造成的损失也会有些微降低，燃料的经济性也会得到提高。
[0063]
该汽车的驾驶室内设置有取暖开关，当用户有采暖需求时，打开取暖开关，控制单元即可控制废气冷却回路关闭，而采暖回路开启(润滑油冷却回路始终导通)。该汽车可以利用高温废气的热量加热通入采暖单元6的换热液，以获得暖风，充分利用废气中的热量，提高燃料的利用率。采暖回路导通时，废气依然能实现降温，重新引入发动机燃烧室内的废气始终为降温后的废气。
[0064]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。