发动机冷却系统的配置和控制方法技术方案

本发明专利技术涉及车辆中的发动机冷却系统，该冷却系统包括第一冷却剂回路(21)和将发动机连接于散热器(31)的第二冷却剂回路(22)。恒温器(32)配置在第一冷却剂回路(21)中并且被配置为在发动机预热期间关闭以防止流经第一冷却剂回路(21)。冷却系统进一步包括将恒温器(32)连接于第二冷却剂回路(22)的旁通回路(24)和至少一个并联回路(25,26,27)。每个并联回路(25，26，27)连接于旁通回路(24)上游的第二冷却剂回路(22)，其中在发动机预热期间所述部分冷却剂流从所述旁通回路(24)和上游穿过所述第二冷却剂回路(22)被导入所述至少一个并联回路(25,26,27)。本发明专利技术进一步涉及用于控制这种发动机冷却系统的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机冷却系统的配置和控制方法，特别涉及发动机快速预热系统的控制方法，在发动机起动期间通过令冷却水旁通绕过散热器能够有效地升温发动机，同时能够对选定的组件进行温度控制。
技术介绍
通常，在机动车的水冷式发动机中，发动机通过冷却水回路连接于散热器。被散热器冷却的冷却水穿过冷却水供给通道被供至水冷式发动机，并且被发动机加热的冷却水穿过冷却水返回通道返回散热器，在此由于冷却水与外界空气之间的热传递故冷却水被冷却。在这种水冷式发动机中，当冬季机动车停放在低温地区时由于发动机冷却至与外面空气温度相同的温度故发动机的起动性恶化，这是成问题的。此外，另一问题在于其燃料效率降低，因为发动机要花费时间才能将发动机的温度升高至适宜发动机冷启动的温度。例如，在配备有电子燃油喷射系统的发动机中，保持发动机在高怠速状态下运行，从而燃料效率劣化。为了缩短发动机到达期望工作温度的时间，能旁通绕过散热器从而防止在冷启动期间冷却水被冷却。同时，在冷启动和正常操作期间连接于冷却剂回路的其它组件——例如用于排气再循环(EGR)系统的热交换器、连接于发动机的变速器或催化转化器(例如用于排气后处理的选择性催化还原(SCR)装置)——的功能可具有不同的冷却要求。例如，冷启动期间流经SCR热交换器或变速器冷却器的温度较低的冷却剂将延迟这种组件达到其工作温度的时间点。然而，在冷启动之后，相同的组件要求有效的冷却。<br>本专利技术的目的是提供在发动机冷启动期间用于控制冷却水流动的配置和方法以及消除上述问题的冷却系统。
技术实现思路
通过根据所附权利要求在发动机预热期间用于控制冷却剂流动的发动机冷却系统和方法实现上述目的。本专利技术涉及一种车辆中的发动机冷却系统，该冷却系统可用于冷却发动机以及任何与发动机相关且连接于冷却系统的动力传动系统组件。冷却剂优选而非必然为水并且可含有常见使用的添加剂以防止凝固和氧化。根据优选实施例，发动机冷却系统包括将发动机的冷却剂出口连接于散热器的第一冷却剂回路、配置在第一冷却剂回路中的恒温器以及将散热器连接于发动机的冷却剂入口的第二冷却剂回路，其中所述恒温器被配置为在发动机预热期间关闭从而防止流动经过第一冷却剂回路。冷却剂泵被设置为用于使冷却剂循环穿过冷却系统。冷却剂泵优选而非必然配置在第二冷却剂回路中并且可被发动机直接驱动或例如被电或液压工具间接地驱动。在该上下文中，术语“回路”和“冷却剂回路”用于描述将冷却剂传输通过发动机或动力传动冷却系统的适宜手段。冷却系统还包括将恒温器连接于第二冷却剂回路的旁通绕过散热器的旁通回路。在本专利技术的系统中，在发动机预热模式期间即当启动冷态发动机(冷启动)时恒温器关闭，其中通过冷却剂泵供给的冷却剂流流经旁通回路。这将防止发动机预热模式期间散热器内冷却剂的冷却。当启动发动机时，随着流经发动机的冷却剂被燃烧室内产生的热量加热，冷却剂温度将立即开始升高。使用的恒温器优选是将在比常规恒温器相对更低的设定温度下开启的低温恒温器。在传统的冷却系统中，恒温器将在大约90℃下开启，藉此冷却剂流将穿过发动机并且直接进入第一冷却剂回路以便在散热器内被冷却。本专利技术有利地使用在低于常规恒温器开启温度10-15℃，即在75-80℃的冷却剂温度下开启的低温恒温器。使用低温恒温器的优点包括在发动机最大功率运行下的改进的发动机冷却，使得在高温环境条件下和高加速度期间NOx排放量减少。冷却系统进一步包括至少一个并联回路，每个并联回路包括热交换器，其中每个并联回路连接于旁通回路上游的第二冷却剂回路。当恒温器关闭时，在发动机预热期间部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路被导入至少一个并联回路。流动控制装置将限制从旁通回路和下游进入第二冷却剂回路的冷却剂流。部分冷却剂流将改为被迫穿过至少一个并联回路。该配置导致一部分第二冷却剂回路上从旁通回路与第二冷却剂回路之间的连接部至所述至少一个并联回路与第二冷却剂回路之间的连接部的逆流。当恒温器关闭时该逆流防止散热器内或下游以及至少一个并联回路上游的第二冷却剂回路内的低温冷却剂被抽吸至发动机。每个并联回路设置有被配置为在不同的运转条件下选择性地加热或冷却动力传动组件的热交换器。根据一个示例，第一并联回路包括排气再循环(EGR)热交换器。在发动机预热冷却剂期间，快速加热的冷却剂通过EGR热交换器，藉此防止EGR粘附并且防止热交换器在低温环境条件下冷冻。一旦恒温器开启，则冷却剂将在散热器内冷却并且冷却通过EGR热交换器的排气。根据另一示例，第二并联回路包括用于加热的催化转化器热交换器例如选择性催化还原(SCR)装置。SCR装置是高级主动尾气控制系统，其将液体还原剂穿过专用催化剂喷射进入柴油机的排出气流。还原剂来源通常是汽车等级的尿素，或者称为柴油机排气流体(DEF)。DEF引发了将氮氧化物转换为氮、水和微量二氧化碳(CO2)的化学反应。在发动机预热冷却剂期间，快速加热的冷却剂穿过SCR热交换器，藉此热交换器能够短时间内到达其工作温度。一旦恒温器开启，则冷却剂将在散热器内冷却并且冷却穿过SCR热交换器的排气从而有助于保持优选的工作温度并且防止其被过度加热。根据另一示例，第三并联回路包括变速器油热交换器。包括变速器油热交换器的并联回路还可以包括可控制阀。当恒温器关闭时该阀可被开启以便有助于加热变速器，并且当恒温器开启时阀关闭以便防止来自散热器的低温冷却剂不必要地冷却变速器。根据本发明的冷却系统可包括单独的或组合的任何这种热交换器。流动控制装置被配置为将部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路导入至少一个并联回路。流动控制装置可为定位在旁通回路下游的第二冷却剂回路内的流动限制装置。所述装置可为可控制/可变流动或固定流动的节流阀或用于限制至少一个并联回路的入口与出口附近的第二冷却剂回路中的流速的类似适宜装置。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回流动控制装置下游的第二冷却剂回路。可选地，流动控制装置可为配置在至少一个并联回路内的第二冷却剂泵。优选地，第二冷却剂泵配置在旁通回路上游的至少一个并联回路内。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回旁通回路下游的第二冷却剂回路。根据另一可选方案，流动控制装置可包括如上所述的流动限制装置和第二冷却剂泵的组合。冷却系统还可包括将冷却剂泵连接于发动机油热交换器或机油冷却器的第三冷却剂回路。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆中的发动机冷却系统，所述冷却系统包括：‑第一冷却剂回路(21)，所述第一冷却剂回路将发动机的冷却剂出口连接于散热器(31)，‑配置在所述第一冷却剂回路(21)中的恒温器(32；42)，该恒温器(32；42)被配置为当达到预定第一冷却剂温度时开启，‑第二冷却剂回路(22)，所述第二冷却剂回路将所述散热器(31)连接于发动机的冷却剂入口，以及‑冷却剂泵(33)，所述冷却剂泵用于使冷却剂循环穿过所述冷却系统，其特征在于：所述冷却系统进一步包括：‑将所述恒温器(32；42)连接于所述第二冷却剂回路(22)的旁通回路(24)，‑至少一个并联回路(25,26,27)，每个并联回路均包括热交换器(45,46,47)，其中每个并联回路(25,26,27)在所述旁通回路(24)的上游连接于所述第二冷却剂回路(22)；‑被配置为将部分冷却剂流从所述旁通回路(24)导入所述至少一个并联回路(25,26,27)的流动控制装置(34；60；61,62)；其中，在发动机预热期间所述部分冷却剂流被从所述旁通回路(24)和上游引导穿过所述第二冷却剂回路(22)进入所述至少一个并联回路(25,26,27)。

【技术特征摘要】
2014.09.18 EP 14185243.41.一种车辆中的发动机冷却系统，所述冷却系统包括：
-第一冷却剂回路(21)，所述第一冷却剂回路将发动机的冷却剂
出口连接于散热器(31)，
-配置在所述第一冷却剂回路(21)中的恒温器(32；42)，该恒温
器(32；42)被配置为当达到预定第一冷却剂温度时开启，
-第二冷却剂回路(22)，所述第二冷却剂回路将所述散热器(31)
连接于发动机的冷却剂入口，以及
-冷却剂泵(33)，所述冷却剂泵用于使冷却剂循环穿过所述冷却
系统，
其特征在于：
所述冷却系统进一步包括：
-将所述恒温器(32；42)连接于所述第二冷却剂回路(22)的旁
通回路(24)，
-至少一个并联回路(25,26,27)，每个并联回路均包括热交换器
(45,46,47)，其中每个并联回路(25,26,27)在所述旁通回路(24)的
上游连接于所述第二冷却剂回路(22)；
-被配置为将部分冷却剂流从所述旁通回路(24)导入所述至少一
个并联回路(25,26,27)的流动控制装置(34；60；61,62)；
其中，在发动机预热期间所述部分冷却剂流被从所述旁通回路
(24)和上游引导穿过所述第二冷却剂回路(22)进入所述至少一个
并联回路(25,26,27)。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于：至少一
个并联回路(25,26,27)包括固定流动或可控制流动节流阀(35,36,37)。
3.根据权利要求1或2所述的发动机冷却系统，其特征在于：所
述流动控制装置是配置在所述第二冷却剂回路(22)中在所述旁通回
路(24)下游的流动限制装置(34；61,62)。
4.根据权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述流
动限制设备(34；62,63)是固定流动或可控制流动节流阀(34；63)。
5.根据权利要求3或4所述的发动机冷却系统，其特征在于：所

\t述流动限制设备(34；62,63)设置有包括可控制阀(61)的旁通回路。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的发动机冷却系统，其特征在
于：所述流动控制装置(34；63)是配置在所述旁通回路(24)上游的
第二冷却剂泵(60)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的发动机冷却系统，其特征在
于：所述恒温器是可控制的并且被配置为当达到低于所述第一冷却剂
温度的预定第二冷却剂温度时部分地开启。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的发动机冷却系统，其特征在
于：所述流动控制装置包括带有减...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·阿尔姆奎斯特，J·比约克霍尔茨，S·松德莫，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE