发动机冷却系统及车辆
技术领域
本发明涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种发动机冷却系统及车辆。
背景技术
发动机冷却系统是发动机的重要组成部分，通过冷却介质的循环将发动机的热量及时散出，以保证发动机在允许的温度条件下工作。发动机冷却系统的设计对于提高发动机的性能和可靠性以及提高燃油经济性都有巨大的作用。
发动机冷却系统连接发动机的冷却通道，包括水泵和节温器，水泵提高冷却介质的压力，使得冷却介质在发动机的冷却通道中流动，节温器调节发动机冷却系统的冷却模式。发动机冷却系统的冷却模式成包括冷车循环和正常循环，以保证发动机在不同工况下更好工作。冷车循环是指发动机冷启动后，发动机冷却系统中的节温器关闭，冷却介质在水泵与发动机的冷却通道中循环流动，使得发动机尽快达到正常工作温度；当冷却介质的温度达到节温器设定值时，节温器打开，冷却介质在水泵、发动机的冷却通道及散热器之间循环流动，以保证发动机正常工作。
上述发动机在启动阶段时，发动机冷却系统使得发动机的暖机时间长，排温低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种发动机冷却系统及车辆，用于缩短发动机在启动阶段的暖机时间，提高排温。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提一种发动机冷却系统，包括水泵、节温器、冷却装置和调节装置，其中：
所述水泵、发动机的冷却通道、所述节温器的主阀、所述冷却装置依次连通，形成第一循环回路；所述水泵、发动机的冷却通道和所述节温器的副阀依次连通，形成第二循环回路；所述调节装置包括调节阀、控制器和温度传感器，所述调节阀的进液口与所述水泵的出液口连通，所述调节阀的出液口与所述水泵的进液口连通；所述温度传感器用于检测所述发动机的冷却通道中的冷却液的温度，当所述冷却液的温度小于或等于第一预设温度时，所述控制器控制所述调节阀打开，使至少部分所述冷却液在所述水泵和所述调节阀之间循环，所述发动机的冷却通道为发动机的缸体和/或缸盖中供冷却液通过的通道。
本发明实施例提供的发动机冷却系统中，冷却液的循环路径包括由水泵、发动机的冷却通道、节温器的主阀和冷却装置组成的第一循环回路，以及由水泵、发动机的冷却通道和节温器的副阀组成的第二循环回路。其中，水泵的出液口还与调节装置中的调节阀的进液口连通，水泵的进液口与调节阀的出液口连通，调节装置中的温度传感器检测发动机的冷却通道中的冷却液温度。当冷却液的温度小于或等于第一预设温度时，控制器控制调节阀打开，使至少部分冷却液在水泵和调节阀之间循环，从而降低第二循环回路中的冷却液流速，减小发动机的对流换热系数，使得发动机散热量减少而快速升温，缩短发动机在启动阶段的暖机时间，提高发动机排温。
如上所述的发动机冷却系统，当所述冷却液的温度大于第一预设温度，小于或等于第二预设温度时，所述控制器控制所述调节阀的开度减小，使一部分所述冷却液在所述水泵和所述调节阀之间循环，另一部分冷却液在所述第二循环回路中循环。
如上所述的发动机冷却系统，当所述冷却液的温度大于第二预设温度时，所述控制器控制所述调节阀关闭，使所述冷却液在所述第二循环回路中循环。
如上所述的发动机冷却系统，所述节温器包括主阀和副阀，所述主阀和所述副阀共用同一个阀体，所述阀体内部设置有阀芯，当所述冷却液的温度达到第三预设温度时，所述阀芯关闭所述副阀，所述主阀打开。
如上所述的发动机冷却系统，所述节温器为蜡式节温器。
如上所述的发动机冷却系统，所述水泵为容积泵或叶片泵。
如上所述的发动机冷却系统，所述冷却装置包括散热器和用于对所述散热器进行散热的冷却风扇。
如上所述的发动机冷却系统，所述发动机冷却系统还包括机油冷却器，所述机油冷却器设于所述水泵和所述发动机的冷却通道之间，并与所述水泵和所述发动机的冷却通道连通。
第二方面，本发明实施例提一种车辆，包括发动机，以及如上所述的发动机冷却系统，所述发动机中设置有冷却通道，所述冷却通道连接在所述发动机冷却系统中。
本发明实施例中的车辆由于包含上述发动机冷却系统，因而也具备发动机冷却系统的优点，可以缩短车辆在启动阶段的暖机时间，提高发动机排温，具体效果参照上文所述，在此不再赘述。
如上所述的车辆，所述发动机包括缸体和安装在所述缸体上的缸盖，所述缸盖中设置有所述冷却通道。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的发动机冷却系统及车辆所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例的发动机冷却系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的发动机冷却系统的工作原理图。
10、水泵；
20、机油冷却器；
30、发动机的冷却通道；
40、节温器；
50、冷却装置；
60、调节装置；
70、第二循环回路。
具体实施方式
为解决发动机启动阶段的暖机时间长，排温低的问题，本发明实施例提供一种发动机冷却系统，通过将水泵的出液口连通调节阀的进液口，将水泵的进液口连通调节阀的出液口，并根据发动机的冷却通道中的温度控制调节阀的开度，使得部分冷却液在水泵和调节阀之间循环，通过控制冷却液在水泵和调节阀中的流量，进而控制冷却液在发动机的冷却水道中的流动速度，以达到降低发动机冷却系统的冷却效果，使得发动机散热量减少而较快升温，从而缩短发动机启动阶段的暖机时间，提高发动机排温。
为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的车辆包括发动机，发动机包括缸体和缸盖，缸盖安装在缸体上，将缸体密封形成燃烧室。缸盖中设置有发动机的冷却通道，冷却通道连接发动机冷却系统，用于供冷却液流动，使得冷却液将发动机中部分热量带走，并经过冷却通道将热量辐射或者传导到发动机外部，以降低发动机温度，当然也可以只在发动机的缸体中设置冷却通道。
需要说明的是，为了提高发动机冷却系统的冷却效果，可以在发动机缸体中也设置有冷却通道，缸体中的冷却通道与缸盖中的冷却通道连通，使冷却液也可以对缸体进行冷却，增加了发动机的散热面积，进一步降低发动机的温度，保证发动机可以正常工作。
需要说明的是，发动机的冷却通道是供冷却液流通的通道，其截面形状可以为圆形，发动机的冷却通道可以回字形设置或者之字形设置在缸体和/或缸盖中，以增加冷却效果。
本实施例中，缸体与缸盖可以采用灰铸铁、合金铸铁、铝合金等材质，缸体与缸盖的材质可以相同，也可以不同，例如缸体与缸盖可以均采用质量轻、导热性能好的镁铝合金，在保证发动机散热效果的同时还可以减轻发动机的重量。
冷却液可以选用水或者乙二醇-水溶液，乙二醇-水溶液中包括防冻剂、防止金属产生锈蚀的添加剂和水，具有良好的防冻性，防蚀性，热传导性和稳定性，鉴于此，本发明实施例中的冷却液可以选用乙二醇-水溶液，例如DEX-COOL冷却液或者G12冷却液。
参照图1，本发明实施例的发动机冷却系统包括水泵10、节温器40、冷却装置50和调节装置60。其中，水泵10的出液口连接发动机的冷却通道30的一端，发动机的冷却通道30的另一端通过节温器40的主阀连接冷却装置50的一端，且通过节温器40的副阀连接水泵10的进液口，冷却装置50的另一端也与水泵10的进液口连接。
水泵10主要用来输送液体，包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送气体混合物以及含悬浮固体物的液体。本实施例中，水泵10驱动冷却液在发动机冷却系统中循环，是发动机冷却系统的动力。
需要说明的是，本发明实施例中不限定水泵10的具体类型，水泵10可以选用叶片泵，也可以选用容积泵，水泵10根据发动机冷却系统的工作要求进行选择。
当水泵10为叶片泵时，水泵10可以选用离心泵。冷却液在水泵10叶片的高速旋转带动下，经由水泵进液口进入水泵内腔和出液口，同时在叶片的旋转中心处形成低压区，冷却液不断补给进来，形成连续的吸入和排出过程，实现冷却液在发动机冷却系统中的循环流动。
本发明实施例中的节温器40包括主阀、副阀、阀芯和阀体，主阀设置在阀体的一端，副阀设置在阀体的另一端，阀体的内部设置有阀芯，阀体内部设置有感温体，感温体测量节温器40中的冷却液的温度，并根据所测的温度调节主阀与副阀的打开和关闭。
节温器40可以为蜡式节温器，感温体为石蜡。当冷却液的温度小于第三预设温度时，石蜡呈固态，节温器40的阀芯打开副阀，关闭主阀，冷却液在水泵10与发动机的冷却通道30中循环流动，使得发动机尽快达到正常工作温度；当冷却液的温度达到第三预设温度时，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积增大，从而推动阀芯关闭副阀，主阀打开，冷却液在水泵10、发动机的冷却通道30及冷却装置50之间循环流动，以保证发动机正常工作。
本发明实施例中的冷却装置50用于对冷却液进行冷却，冷却装置50包括散热器，冷却液在散热器的内部流动，空气在散热器的外部通过，冷却液的温度高于空气的温度时，冷却液向空气中散热而降温，空气吸收冷却液散出的热量而升温，即散热器通过热交换来降低冷却液温度，使得冷却液进一步对发动机进行冷却。
为了提高发动机冷却系统的冷却效果，在散热器附近还安装有冷却风扇，冷却风扇对散热器进行散热，通过冷却风扇带动周围的空气运动，提高流经散热器的空气的流速和流量，使得散热器的对流换热系数升高，加快散热器散热，进而加快冷却液的冷却速度，提高发动机冷却系统的冷却效果。
需要说明的是，散热器的材质可以选用铜、铝或者铜合金，冷却风扇的材质可以选用铝或者铝合金，散热器与冷却风扇的材质可以相同，也可以不同，在此不做限定。
需要说明的是，本发明实施例中的发动机冷却系统还包括机油冷却器20，参照图2，机油冷却器20的一端连通水泵10的出液口，另一端连通发动机的冷却通道30，冷却液流经机油冷却器20，对机油冷却器20中的机油进行冷却，防止机油工作过程中温度过高而降低机油的润滑效果，以保证发动机可以正常工作。
上述水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30、节温器40的主阀和冷却装置50依次连通，形成第一循环回路。当发动机正常负荷运行时，冷却液在发动机冷却系统的第一循环回路中流动时，即冷却液依次流经水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30、节温器40的主阀和冷却装置50后回到水泵10，发动机冷却系统处于正常循环状态，此时，冷却液流经冷却装置50，循环线路长，散热强度大，使发动机可以迅速降温。
上述水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30和节温器40的副阀依次连通，形成第二循环回路70。当发动机初始启动或者低负荷运行时，冷却液在发动机冷却系统的第二循环回路70中流动时，即冷却液依次流经水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30和节温器40的副阀后回到水泵10，发动机冷却系统处于冷车循环状态，此时冷却液的流动线路段短，散热强度小，发动机迅速升温，使发动机可以尽快达到正常工作状态。
本发明实施例中的发动机冷却系统还包括调节装置60，调节装置60根据发动机的冷却通道30的温度调节发动机冷却系统中的冷却液的流速，从而调整发动机冷却系统的冷却效果，使得发动机在启动阶段散热量降低，从而提高发动机的温度，使得发动机暖机时间短，排温高。
本发明实施例中的调节装置60包括调节阀、控制器和温度传感器，调节阀与水泵10并联，即调节阀的出液口与水泵10的进液口连通，调节阀的进液口与水泵10的出液口连通，当调节阀打开时，冷却液在水泵10和调节阀之间循环，从而降低流经发动机的冷却通道30的冷却液流速，从而减少发动机的散热量；当调节阀关闭时，冷却液在第二循环回路70中流动，对发动机进行冷却。
调节装置60的温度传感器设置在发动机的冷却通道30中，用于检测发动机的冷却通道30中的冷却液的温度，并电连接控制器，控制器控制调节阀的打开和关闭。当温度传感器检测到发动机的冷却通道30中的冷却液的温度小于或等于第一预设温度时，控制器控制调节阀打开，使部分冷却液在水泵和调节阀之间循环，降低了流经发动机的冷却通道30的冷却液流速，减少发动机的散热量。
为了进一步提高发动机冷却系统的冷却性能，调节装置60的控制器可以根据温度传感器检测到的发动机的冷却通道30中的冷却液的温度控制调节阀的开度，通过调整冷却液在水泵10和调节阀中的流量，进而调整流经发动机的冷却通道30的冷却液流速，使得发动机冷却系统可以根据发动机中的温度调整冷却效果，例如控制器可以根据占空比信号比例控制调节阀的开度，当冷却液的温度大于第一预设温度，小于或等于第二预设温度时，控制器控制调节阀的开度减小。
本发明实施例中，调节阀可以选用比例阀，比例阀的开度与发动机的冷却通道30中的冷却液的温度呈相反变化，即比例阀的开度随发动机的冷却通道30中的冷却液的温度升高而减小。
当发动机的冷却通道30中的冷却液的温度较低时，比例阀的开度较大，冷却液主要在水泵10和调节阀之间循环，流经发动机的冷却通道30中的冷却液流速低，发动机冷却系统的冷却效果低，发动机可以快速升温。
当发动机的冷却通道30中的冷却液的温度升高时，比例阀的开度逐渐减小，部分冷却液在水泵10和调节阀之间循环，部分冷却液在第二循环回路70中循环，且比例阀的开度越小，在第二循环回路70中循环的冷却液也越多，流经发动机的冷却通道30的冷却液流速也越快，发动机冷却系统的冷却效果越好，发动机的升温速度降低。
以下结合图2详述本发明实施例中的发动机冷却系统的工作过程。
当发动机初始启动时，调节装置60中的温度传感器所测发动机的冷却通道30中的冷却液的温度小于或者等于第一预设温度时，调节装置60中的调节阀完全打开，冷却液在水泵10与调节阀之间循环，流经发动机的冷却通道30的冷却液流速最低，发动机的散热量小，发动机可以快速升温。
同时，发动机冷却系统中的节温器40阀芯打开副阀，关闭主阀，使得冷却液只在由水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30和节温器40的副阀组成的第二循环回路70中流动，进一步减少发动机的散热量，使得发动机尽快达到正常工作温度，从而缩短发动机的暖机时间，提高排温。
当调节装置60中的温度传感器所测发动机的冷却通道30中的冷却液的温度大于第一预设温度，小于或等于第二预设温度时，控制器控制调节阀的开度减小，使一部分冷却液在水泵10和调节阀之间循环，另一部分冷却液在第二循环回路70中循环，且随着发动机的冷却通道30中的冷却液的温度升高，调节阀的开度逐渐减小，在第二循环回路70中循环的冷却液流量增加，发动机的冷却通道30中的冷却液的流速逐渐加快，使得发动机的对流换热系数增加，发动机的散热量增加，从而当发动机的温度上升时，发动机冷却系统的冷却效果逐渐增强。
当调节装置60中的温度传感器所测发动机的冷却通道30中的冷却液的温度大于第二预设温度时，控制器控制调节阀关闭，冷却液在第二循环回路70中循环，发动机的冷却效果增强。
当发动机的冷却通道30中的冷却液的温度达到第三预设温度时，节温器40的阀芯关闭副阀，打开主阀，冷却液在由水泵10、机油冷却器20、发动机的冷却通道30、节温器40的主阀、冷却装置50依次连通的第一循环回路中循环，发动机冷却系统的冷却效果进一步增强，以保证发动机在允许的温度下工作。
本发明实施例提供的发动机冷却系统中，冷却液的循环路径包括由水泵10、发动机的冷却通道30、节温器40的主阀和冷却装置50组成的第一循环回路，以及由水泵10、发动机的冷却通道30和节温器40的副阀组成的第二循环回路70。其中，水泵10的出液口还与调节装置60中的调节阀的进液口连通，水泵10的进液口与调节阀的出液口连通，调节装置60中的温度传感器检测发动机的冷却通道30中的冷却液温度。当冷却液的温度小于或等于第一预设温度时，控制器控制调节阀打开，使至少部分冷却液在水泵10和调节阀之间循环，从而降低第二循环回路70中的冷却液流速，减小发动机的对流换热系数，使得发动机散热量减少而快速升温，缩短发动机启动阶段的暖机时间，提高发动机排温。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
