一种水套流道结构、温度控制方法和发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种水套流道结构、温度控制方法和发动机。

背景技术

汽车发动机的冷却系统是发动机最为重要的系统之一，其功用是使发动机在所用工况下都能保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，也要避免在寒冷的冬季发动机过冷。在发动机冷启动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

冷却系统分为水冷和风冷，其中水冷凭借着其高散热率，冷却均匀，工作可靠，不易受环境影响，噪声低等优点而被市面上大部分汽车所采用。而在冷却系统中，水套的作用是将发动机燃烧室和缸体内壁的温度通过热传导的方式传递到冷却液中，在水泵的作用下流经节温器、散热器等，进而完成整个冷却循环。由此可见，水套在整个冷却系统中起着至关重要的作用，其将燃烧室和缸体内壁温度传递到冷却液中的效率将会直接影响到整个冷却系统的效率，进而影响发动机总体的可靠性和耐久性。

传统的水套主要由汽缸盖水套和机体水套组成。冷却液在水泵中增压后，经分水管进入发动机的机体水套。冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温后流入汽缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热之后经过节温器及散热器进水软管流入散热器。在散热器中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返回水泵，如此循环。显然，这种传统的水套结构无法强化冷却液流动时的换热能力，在冷却液温度较低时无法实现快速提升冷却液到正常的工作温度，而在冷却液温度较高时也只能单纯的依靠散热器，无法实现快速降温。

因此，需要一种水套流道结构、温度控制方法和发动机来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水套流道结构、温度控制方法和发动机，能够对冷却液进行快速升温或者降温，保证发动机高效工作。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种水套流道结构，包括：

发动机水套，所述发动机水套开设有冷却液流道；

调节模块，所述调节模块设置在所述发动机水套上，且位于所述冷却液流道中；

加热模块，所述加热模块设置在所述调节模块上，用于对冷却液进行加热；

伸缩模块，所述伸缩模块设置在所述调节模块与所述发动机水套之间，所述伸缩模块能够带动所述调节模块伸出或者缩回，以改变所述冷却液流道的截面积；

旋转模块，所述旋转模块设置在所述调节模块与所述发动机水套之间，所述旋转模块能够带动所述调节模块进行转动，以对冷却液进行扰动；

控制模块，所述控制模块与所述加热模块、所述伸缩模块和所述旋转模块电连接，所述控制模块能够根据冷却液的温度控制所述加热模块、所述伸缩模块以及所述旋转模块。

可选地，所述伸缩模块包括驱动件、丝杠和丝母，所述驱动件与所述丝杠传动连接，所述丝母与所述丝杠螺纹连接，所述调节模块与所述丝母传动连接，所述驱动件与所述控制模块电连接。

可选地，所述旋转模块包括旋转电机，所述旋转电机与所述调节模块传动连接，所述旋转电机与所述控制模块电连接。

可选地，所述冷却液流道中设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块电连接。

可选地，在所述冷却液流道间隔设置多个所述调节模块，多个所述调节模块交错设置。

可选地，所述调节模块上开设有安装槽，所述加热模块设置在所述安装槽中。

一种温度控制方法，采用如上所述的水套流道结构，包括如下步骤：

S1、控制模块判断发动机的状态，当所述发动机处于工作状态时，进行下一步；

S2、所述控制模块获取冷却液的温度；

S3、判断所述温度是否在设定正常温度范围内；如果高于所述设定正常温度范围，则进行下一步；

S4、所述控制模块控制加热模块关闭，控制伸缩模块带动调节模块缩回以增大冷却液流道的截面积，并控制旋转模块进行转动，直至冷却液的温度处于所述设定正常温度范围。

可选地，所述步骤S1中，所述控制模块通过接受所述发动机的启动信号和转速信号判断所述发动机的状态。

可选地，所述步骤S7中，如果所述温度低于所述设定正常温度范围，则进行如下步骤：

S5、所述控制模块控制所述加热模块打开，控制所述伸缩模块带动所述调节模块伸出以减小所述冷却液流道的截面积，并控制旋转模块停止转动，直至冷却液的温度处于所述设定正常温度范围。

一种发动机，包括如上所述的水套流道结构。

本发明的有益效果：

本发明的一种水套流道结构，在发动机水套上开设有冷却液流道，在冷却液流道中设置有调节模块、加热模块、伸缩模块和旋转模块以及控制模块，控制模块通过采集冷却液的温度控制加热模块、伸缩模块以及旋转模块。通过加热模块可以直接对冷却液进行加热，从而能够对温度较低的冷却液进行加热，快速提升冷却水的温度，从而保证在低油耗的基础上，实现发动机快速冷启动；同时伸缩模块带动调节模块伸出，减小冷却液流道的截面积，从而减缓冷却液的流动，使得发动机启动产生的热量能够充分传递至冷却液，使得冷却液的温度能够快速升高；在冷却液的温度较高时，关闭加热模块，伸缩模块带动调节模块缩回，从而增大冷却液流道的截面积，减小对冷却液的阻力，从而使得冷却液的流动速度加快，通过循环将热量快速散出，同时旋转模块带动调节模块转动，从而对冷却液进行扰动，加速热量的散发，从而快速将冷却液的温度降低。通过上述方式，能够对冷却液进行快速升温或者降温，保证发动机高效工作。

本发明的一种温度控制方法，采用如上所述的水套流道结构，通过加热模块可以直接对冷却液进行加热，从而能够对温度较低的冷却液进行加热，快速提升冷却水的温度，从而保证在低油耗的基础上，实现发动机快速冷启动；同时伸缩模块带动调节模块伸出，减小冷却液流道的截面积，从而减缓冷却液的流动，使得发动机启动产生的热量能够充分传递至冷却液，使得冷却液的温度能够快速升高；在冷却液的温度较高时，关闭加热模块，伸缩模块带动调节模块缩回，从而增大冷却液流道的截面积，减小对冷却液的阻力，从而使得冷却液的流动速度加快，通过循环将热量快速散出，同时旋转模块带动调节模块转动，从而对冷却液进行扰动，加速热量的散发，从而快速将冷却液的温度降低。通过上述方式，能够对冷却液进行快速升温或者降温，保证发动机高效工作。

本发明的一种发动机，包括如上上述所述的水套流道结构，能够对冷却液进行快速升温或者降温，水套流道结构结构简单，方便布置；有助提高发动机效率，降低油耗；同时可降低发动机磨损，延长发动机的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一种水套流道结构的示意图；

图2是本发明一种水套流道结构中伸缩模块的示意图；

图3是本发明一种温度控制方法的流程图。

图中：

1、发动机水套；11、冷却液流道；2、调节模块；3、加热模块；4、伸缩模块；41、驱动件；42、丝杠；43、丝母。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。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。

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。

传统的水套主要由汽缸盖水套和机体水套组成。冷却液在水泵中增压后，经分水管进入发动机的机体水套。冷却液从水套壁周围流过并从水套壁吸热而升温后流入汽缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热之后经过节温器及散热器进水软管流入散热器。在散热器中冷却液向流过散热器周围的空气散热而降温，最后冷却液经散热器出水软管返回水泵，如此循环。显然，这种传统的水套结构无法强化冷却液流动时的换热能力，在冷却液温度较低时无法实现快速提升冷却液到正常的工作温度，而在冷却液温度较高时也只能单纯的依靠散热器，无法实现快速降温。

为了能够对冷却液进行快速降温或者降温，保证发动机高效工作，如图1-图2所示，本发明提供一种水套流道结构。本水套流道结构包括发动机水套1、调节模块2、加热模块3、伸缩模块4、旋转模块和控制模块。

其中，发动机水套1开设有冷却液流道11；调节模块2设置在发动机水套1上，且位于冷却液流道11中；加热模块3设置在调节模块2上，用于对冷却液进行加热；伸缩模块4设置在调节模块2与发动机水套1之间，伸缩模块4能够带动调节模块2伸出或者缩回，以改变冷却液流道11的截面积；旋转模块设置在调节模块2与发动机水套1之间，旋转模块能够带动调节模块2进行转动，以对冷却液进行扰动；控制模块与加热模块3、伸缩模块4和旋转模块电连接，控制模块能够根据冷却液的温度控制加热模块3、伸缩模块4以及旋转模块。

当冷却液的温度较低时，通过加热模块3可以直接对冷却液进行加热，从而能够对温度较低的冷却液进行加热，快速提升冷却水的温度，从而保证在低油耗的基础上，实现发动机快速冷启动；同时伸缩模块4带动调节模块2伸出，减小冷却液流道11的截面积，从而减缓冷却液的流动，使得发动机启动产生的热量能够充分传递至冷却液，使得冷却液的温度能够快速升高；在冷却液的温度较高时，关闭加热模块3，伸缩模块4带动调节模块2缩回，从而增大冷却液流道11的截面积，减小对冷却液的阻力，从而使得冷却液的流动速度加快，通过循环将热量快速散出，同时旋转模块带动调节模块2转动，从而对冷却液进行扰动，加速热量的散发，从而快速将冷却液的温度降低。通过上述方式，能够对冷却液进行快速升温或者降温，保证发动机高效工作。

在本实施例中，控制模块采用整车的电子控制单元(ECU)，在其他实施例中，也可以单独设置控制器，比如单片机、PLC或者其他控制器，在此不做过多限制。

可选地，伸缩模块4包括驱动件41、丝杠42和丝母43，驱动件41与丝杠42传动连接，丝母43与丝杠42螺纹连接，调节模块2与丝母43传动连接，驱动件41与控制模块电连接。通过控制模块控制驱动件41，驱动件41驱动丝杠42传动，从而带动丝母43沿丝杠42的延伸方向移动，根据实际的需要调整冷却液流道11的流通面积，从而对冷却液的流速进行调节。

可选地，旋转模块包括旋转电机，旋转电机与调节模块2传动连接，旋转电机与控制模块电连接。在冷却液的温度较高时，控制模块根据需要通过旋转电机转动，从而对冷却液形成扰动和搅拌散热的效果，从而使得冷却液能够快速降温。

可选地，冷却液流道11中设置有温度传感器，温度传感器与控制模块电连接。通过温度传感器能够实时对冷却液的温度进行检测，并将温度信号传递至控制模块，控制模块能够根据需要对加热模块3、伸缩模块4和旋转模块进行控制，从而根据需要对冷却液的温度进行调节。

可选地，在冷却液流道11间隔设置多个调节模块2，多个调节模块2交错设置。通过设置多个调节模块2，能够进一步提升改变冷却液流道11流通面积的能力。

可选地，调节模块2上开设有安装槽，加热模块3固定设置在安装槽中。通过上述设置，便于加热模块3的安装，而且提升调节模块2与加热模块3的集成度，降低安装的难度。为了提升加热的效率，在本实施例中，在安装槽中，可以设置多个加热模块3，具体地，加热模块3采用电阻丝的结构。

如图3所示，本实施例还提供了一种温度控制方法，采用如上的水套流道结构，包括如下步骤：

S1、控制模块判断发动机的状态，当发动机处于工作状态时，进行下一步；

S2、控制模块获取冷却液的温度；

S3、判断温度是否在设定正常温度范围内；如果高于设定正常温度范围，则进行下一步；

S4、控制模块控制加热模块3关闭，控制伸缩模块4带动调节模块2缩回以增大冷却液流道11的截面积，并控制旋转模块进行转动，直至冷却液的温度处于设定正常温度范围。

在冷却液的温度高于设定正常温度温度范围时，关闭加热模块3，伸缩模块4带动调节模块2缩回，从而增大冷却液流道11的截面积，减小对冷却液的阻力，从而使得冷却液的流动速度加快，通过循环将热量快速散出，同时旋转模块带动调节模块2转动，从而对冷却液进行扰动，加速热量的散发，从而快速将冷却液的温度降低。

可选地，步骤S1中，控制模块通过接受发动机的启动信号和转速信号判断发动机的状态。

可选地，步骤S7中，如果温度低于设定正常温度范围，则进行如下步骤：

S5、控制模块控制加热模块3打开，控制伸缩模块4带动调节模块2伸出以减小冷却液流道11的截面积，并控制旋转模块停止转动，直至冷却液的温度处于设定正常温度范围。通过加热模块3可以直接对冷却液进行加热，从而能够对低于设定正常温度范围的冷却液进行加热，快速提升冷却水的温度，从而保证在低油耗的基础上，实现发动机快速冷启动；同时伸缩模块4带动调节模块2伸出，减小冷却液流道11的截面积，从而减缓冷却液的流动，使得发动机启动产生的热量能够充分传递至冷却液，使得冷却液的温度能够快速升高。

本实施例还提供了一种发动机，包括如上的水套流道结构，能够对冷却液进行快速升温或者降温，水套流道结构结构简单，方便布置；有助提高发动机效率，降低油耗；同时可降低发动机磨损，延长发动机的使用寿命。

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，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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。