[發明專利]一種基于反向冷卻的發動機智能冷卻系統及控制方法

有效

• 申請號: 201610165305.7
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105649748B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 陳曉強;黃瑞;陳俊玄;俞小莉;劉震濤;黃鈺期;陳芬放;沈天浩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01P3/20
• 分類號: F01P3/20;F01P7/04;F01P7/16;F01P11/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種基于反向冷卻的發動機智能冷卻系統及控制方法，所述的冷卻系統包括：整機水套、電控水泵、電子節溫器、電控風扇、散熱器、膨脹水箱、溫度傳感器、電機及電子控制單元。系統工作過程中，電控水泵將冷卻液泵入發動機內，冷卻液從缸蓋水套頂部進入，從上至下流動，先冷卻缸蓋后流入機體水套中，冷卻缸套后流出；電子節溫器根據總管冷卻液溫度分配進入大、小循環的冷卻液流量，冷卻液經循環后泵入發動機機內進行冷卻。本發明可以降低缸蓋冷卻液溫度并提高缸套冷卻液溫度，同時提高缸蓋水套換熱系數，以此改善缸蓋和缸套的熱狀態。

技術領域

本發明涉及發動機智能冷卻領域，尤其涉及一種基于反向冷卻的發動機智能冷卻系統及控制方法。

背景技術

隨著柴油機功率密度和缸內爆發壓力的不斷提升，包括缸蓋、缸套等在內的受熱零部件熱負荷不斷增大，其熱失效案例也逐漸增多，而同時柴油機節能減排的方向是大勢所趨。所以柴油機的不斷發展對其可靠性、燃油經濟性和排放性能都提出了更嚴格的要求，因此冷卻系統應該為高熱負荷區域提供足夠的冷卻強度以保證其熱可靠性，同時減少熱負荷區較低的區域的冷卻流量以避免冷卻強度的浪費，以此提高其燃油經濟性。

而在傳統的冷卻系統中，冷卻液先進入機體水套冷卻缸套后通過上水孔進入缸蓋水套冷卻缸蓋，而由于缸蓋熱負荷較缸套高，冷卻液先冷卻缸套后再冷卻缸蓋，勢必造成缸蓋水套冷卻液溫度比缸套水套冷卻液溫度高，因此會造成缸蓋冷卻不足、缸套冷卻過度的情況，這也是不利于缸蓋、缸套冷卻強度的合理調控的。

因此，采用反向冷卻技術可以使得冷卻液先冷卻缸蓋后再冷卻缸套，可以使得缸蓋冷卻液溫度低于缸套冷卻液溫度，改善缸蓋和缸套間的冷卻強度匹配；同時，采用反向冷卻，冷卻液直接沖刷缸蓋火力底板上表面，可以提高關鍵區域冷卻強度，降低缸蓋底板火力面熱應力，提高受熱零部件熱可靠性。所以，提出一種基于反向冷卻技術的智能冷卻系統對發動機的各項性能的提升是大有裨益的。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于反向冷卻的發動機智能冷卻系統及控制方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于反向冷卻的發動機智能冷卻系統包括電控水泵、電控節溫器、電控風扇、膨脹水箱、發動機水套、溫度傳感器、第一電機、第二電機及電子控制單元；

所述的電控水泵布置于缸蓋水套前端，并安裝于發動機機體上；所述的缸蓋水套與機體水套通過下水孔連接；機體水套后端布有電控節溫器，電控節溫器安裝于發動機機體上，電控節溫器的第一出口通過管道直接連接電控水泵，第二出口分為兩個冷卻液管道，一個冷卻液管道經過散熱器連接電控水泵，另一個冷卻液管道經過膨脹水箱后連接電控水泵，電控風扇用于對散熱器提供強制對流換熱，第一電機驅動電控風扇，第二電機驅動電控水泵，溫度傳感器安裝在發動機水套出口，電子控制單元與所有的溫度傳感器、電控節溫器和電機相連。

在缸蓋水套和機體水套內，冷卻液流動方向為自上而下。發動機水套入口布置于缸蓋上，出口布置于機體上。所述的溫度傳感器安裝在電控節溫器前。

所述發動機智能冷卻系統的控制方法是：

在柴油機工作過程中，第二電機驅動電控水泵將冷卻液泵入機內冷卻流道，通過布置于缸蓋的冷卻液水套入口進入缸蓋水套內，首先從上至下冷卻缸蓋后通過下水孔流入布置于機體的發動機機體水套，冷卻機體后從出水口流出，電子控制單元根據溫度傳感器采集到的水溫數據調節電控節溫器的開度，從而分配進入第一出口和第二出口的冷卻液流量大小，進入第一出口的冷卻液直接進入電控水泵，形成小循環；而進入第二出口的冷卻液通過散熱器，由第一電機驅動的電控風扇為其提供強制水-空對流換熱，降低冷卻液溫度后，冷卻液進入電控水泵，形成大循環，在此過程中，電子控制單元根據溫度傳感器提供的水溫信號和發動機轉速以及負荷信號調節電機的轉速，從而控制電控風扇和電控水泵的轉速。