一种增压发动机冷却系统、发动机和车辆
文献发布时间：2023-06-19 18:49:33
技术领域
本发明涉及热管理低温冷却技术领域，特别涉及一种增压发动机冷却系统、发动机和车辆。
背景技术
发动机热管理系统，即发动机在工作循环时，保持最佳冷却液温度，从而使发动机在最佳温度下工作最省油、最稳定、最能发挥其系统效能。车辆在夏季环境温度较高或在中东等高温地区时，发动机易发生爆震。采用常规热管理低温冷却系统的可调式辅助电子水泵给中冷器及增压器供冷却液冷却，因增压器自身发热会加热低温冷却系统水温，导致进气歧管进气温度无法满足发动机对进气温度控制的要求，易发生爆震。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种增压发动机冷却系统、发动机和车辆。
本发明实施例提供一种增压发动机冷却系统，包括增压器冷却子系统、低温冷却循环子系统和高温冷却循环子系统，所述增压器冷却子系统与所述低温冷却循环子系统不直接接通，所述增压器冷却子系统与所述高温冷却循环子系统接通，用于避免增压器轴承热量对所述低温冷却循环子系统中低温冷却循环水进行加热。
在一些具体的实施例中，所述增压器冷却子系统与所述高温冷却循环子系统接通，包括：
所述增压器冷却子系统并入所述高温冷却循环子系统的除气管路。
在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
电子水泵控制子系统，用于控制所述低温冷却循环子系统的流量，将增压后的进气温度控制在设定范围。
在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
中冷器；
所述电子水泵的控制策略包括根据增压发动机出水温度及中冷后进气温度控制所述电子水泵的占空比，根据所述电子水泵转速将所述进气温度控制在设定范围。
在一些具体的实施例中，所述电子水泵的控制策略取消后运行策略。
在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
发动机控制模块，用于根据当前增压发动机的工作状态将泵速标定值发送给所述电子水泵，接收所述电子水泵的工作状态，根据增压发动机水温传感器、中冷后气体温度传感器和车速传感器反馈的信号，将增压发动机冷却水温度和进气温度控制在较佳的工作温度范围。
在一些具体的实施例中，所述发动机控制模块，根据中冷后气体的目标温度和增压发动机主冷却出水温度，确定基本泵速；
根据增压发动机转速和负荷，确定所述泵速修正值；
根据所述泵速修正值，对所述基本泵速进行修正，得到泵速标定值。
在一些具体的实施例中，基于爆震的临界进气温度，所述电子水泵的负荷包括低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域；
当进气温度与增压器压气机出口温度或环境温度的差值不超过预设阈值时，所述电子水泵进入所述低负荷区域运转，在所述低负荷区域，所述电子水泵泵速不超过设定的低速值；
在所述中负荷区域，所述电子水泵根据中冷后气体目标温度设定值进行泵速调节；
在所述高负荷区域，所述电子水泵全负荷运转。
基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种发动机，包括如前述的增压发动机冷却系统。
基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种车辆，包括如前述的增压发动机冷却系统。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供一种发动机冷热系统，低温冷却系统辅助电子水泵仅给中冷器供水，使系统性能匹配更合理；同时提供一种电子水泵PWM控制策略，根据冷却需求由上位机输入PWM，电子水泵以PWM值输出，控制电子水泵的泵速，满足不同工况下增压后的气体温度限值的控制要求及更优的发动机性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中增压发动机冷却系统改制前后结构图；
图2为本发明实施例中电子水泵控制子系统示意图；
图3为本发明实施例中中冷后气体温度目标值设定示意图；
图4为本发明实施例中增压气体温度冷却电子水泵控制策略示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开示例性实施例。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明技术方案而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种增压发动机冷却系统、发动机和车辆。
在一些具体的实施中，本发明实施例提供一种增压发动机冷却系统，包括增压器冷却子系统、低温冷却循环子系统和高温冷却循环子系统，如图1所示，改制后，所述增压器冷却子系统与所述低温冷却循环子系统不直接接通，所述增压器冷却子系统与所述高温冷却循环子系统接通，用于避免增压器轴承热量对所述低温冷却循环子系统中低温冷却循环水进行加热。
在一些具体的实施例中，所述增压器冷却子系统与所述高温冷却循环子系统接通，包括：
所述增压器冷却子系统并入所述高温冷却循环子系统的除气管路。图1中，HTR表示高温冷却循环系统，LTR表示低温冷却循环系统，M表示电子水泵，虚线表示除气管，膨胀壶左侧虚线为散热器除气，膨胀壶右侧虚线为发动机除气，图1中涡轮表示增压器，增压器并入高温冷却循环回路的除气这路。
在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
电子水泵控制子系统，用于控制所述低温冷却循环子系统的流量，将增压后的进气温度控制在设定范围。
如图1所示，在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
中冷器；
所述电子水泵的控制策略包括根据增压发动机出水温度及中冷后进气温度控制所述电子水泵的占空比，根据所述电子水泵转速将所述进气温度控制在设定范围。占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。
在一些具体的实施例中，所述电子水泵的控制策略取消后运行策略，防止客户抱怨电子水泵噪声异响问题。
在一些具体的实施例中，所述增压发动机冷却系统，还包括：
发动机控制模块，用于根据当前增压发动机的工作状态将泵速标定值发送给所述电子水泵，接收所述电子水泵的工作状态，根据增压发动机水温传感器、中冷后气体温度传感器和车速传感器反馈的信号，将增压发动机冷却水温度和进气温度控制在较佳的工作温度范围。
在一些具体的实施例中，所述发动机控制模块，根据中冷后气体的目标温度和增压发动机主冷却出水温度，确定基本泵速；
根据增压发动机转速和负荷，确定所述泵速修正值；
根据所述泵速修正值，对所述基本泵速进行修正，得到泵速标定值。
在一些具体的实施例中，基于爆震的临界进气温度，所述电子水泵的负荷包括低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域；
当进气温度与增压器压气机出口温度或环境温度的差值不超过预设阈值时，所述电子水泵进入所述低负荷区域运转，在所述低负荷区域，所述电子水泵泵速不超过设定的低速值；
在所述中负荷区域，所述电子水泵根据中冷后气体目标温度设定值进行泵速调节；
在所述高负荷区域，所述电子水泵全负荷运转。
例如，在一些具体的实施例中，提供了一种增压发动机的电子水泵控制策略，控制整车低温冷却系统流量。具体原理图如图1的右图所示。其中，冷却增压后气体温度由电子水泵、中冷器、低温散热器和冷却水管组成。采用此原理，低温冷却系统水温可避免冷却增压器轴承热量对低温冷却循环水加热，提升低温冷却系统换热效率，中冷后进气温度可降低3-6℃。从而降低发动机负荷，改善爆震。同时，可以达成系统性能匹配更优，匹配系统更优的电子水泵，达到节能降耗。电子水泵控制策略可取消后运行策略，防止客户抱怨电子水泵噪声异响问题。
本发明实施例针对增压发动机提供一种电子水泵控制策略，根据发动机出水温度及中冷后进气歧管进气温度控制电子水泵占空比，根据电子水泵转速使进气歧管进气温度稳定在最佳工作温度，从而使发动机的功效比达到最佳。
本发明实施例所述的低温冷却系统原理图目的在于增压器接入发动机高温冷却系统，以防止增压器工作后冷却轴承的水温加热低温冷却系统冷却液，确保发动机达到所需的进气歧管温度，防止爆震。电子水泵控制目的是确保增压后的歧管气体温度在合理范围内，防止爆震，并维持发动机最大的性能要求。依据上述目的，本发明实施例所述的冷却系统的电子水泵控制系统框图，如图2所示，图2中的ECU表示发动机控制模块。图2中，通过PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)控制信号，ECU依据当前发动机工作状态将通过预先标定获得的电子水泵泵速发送给电子水泵，同时电子水泵将相应的工作状态发送给ECU，以便ECU对电子水泵工作状态进行判断；一旦电子水泵出现故障，ECU采取相应措施，从而避免因电子水泵出现故障而导致其它问题的发生。根据发动机主冷却水温传感器、中冷后气体温度传感器和车速传感器反馈的信号输入，使发动机冷却水温度及进气温度稳定在最佳工作温度，从而使发动机的功效比达到最佳。本发明实施例所述的增压发动机的电子水泵冷却系统的控制策略，即电子水泵控制冷却增压后的气体温度。
中冷后进气歧管气体温度目标值的控制：电子水泵控制系统的主要目的之一是将中冷后歧管气体的温度控制在目标温度之下。在发动机台架上，在不同转速、不同负荷下，对进气温度进行调整，确定发动机发生爆震的临界进气温度点，在此基础上再以发挥发动机最大性能为依据，确定最终的中冷后气体温度的目标值。如图3所示，按照负荷划分3个区域，A为低负荷区域，进气温度与增压器的压气机出口温度(环境温度)相当，电子水泵低速运转工作或不工作；B为中负荷区域，增压器介入工作，增压后气体温度明显增加，此时要求电子水泵根据中冷后气体目标温度设定值进行不同转速调节，以达到冷却效果；C为高负荷区域，为了确保中冷后气体温度在目标设定值以内，要求电子水泵泵轮全负荷运转，温度尽量控制到最低。
增压中冷散热器散热能力控制：电子水泵带动冷却液循环，流经中冷的低温散热器进行散热，因此增压中冷散热器散热能力的好坏影响冷却效果。散热器的散热能力除了自身的设计外，还与车速、环境温度、泵速有关。增压气体温度冷却电子水泵控制策略如图4所示，通过中冷后气体的目标温度与发动机主冷却出水温度，确定基本泵速即基础PWM；因电子水泵为低温冷却系统，电子水泵转速对中冷后进气温度不是特别敏感，故将发动机转速及负荷确定得到一个泵速修正即PWM修正；最终泵速由基本泵速和修正泵速两部分构成。
在一个具体的实施例中，根据发动机运行状态，所述发明的增压进气温度冷却的电子水泵控制为发动机运行状态下控制。如下：
每次启动发动机后，电子水泵工作6s，电子水泵进行自检；
当电子水泵不工作时，每间隔120s，电子水泵工作10s；
中冷后进气歧管温度超过35℃，电子水泵运行；
进气歧管温度传感器故障，电子水泵运行；
水温传感器故障，进气温度大于环境温度且油门踏板开度大于0时，电子水泵运行；
怠速工况，水温超过95℃，电子水泵运行。
发动机运行状态下所述发明的电子水泵最小目标转速的控制要能够保证增压后的进气歧管进气温度不超过限值要求。
上述实施例中，低温冷却系统辅助电子水泵仅给中冷器供水，使系统性能匹配更合理，防止爆震；同时提供一种电子水泵PWM控制策略，根据冷却需求由上位机输入PWM，电子水泵以PWM值输出，控制电子水泵的泵速，满足不同工况下增压后的气体温度限值的控制要求及更优的发动机性能。
基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种发动机，包括如前述的增压发动机冷却系统。
基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种车辆，包括如前述的增压发动机冷却系统。
关于上述实施例中的发动机和车辆，其中具体实施方式已经在有关该增压发动机冷却系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
凡在本发明技术方案的原则范围内做的任何修改、补充和等同替换等，均应仍归属于本发明技术方案的专利涵盖范围内。