车辆动力总成温度控制系统及方法与流程

1.本发明涉及车辆温控技术领域，尤其是车辆动力总成温度控制系统及方法。

背景技术：

2.商用车动力总成的温度控制系统，主要包括冷却液泵、节温器、冷却风扇、变速箱油换热器、液力缓速器换热器和整车散热器等。在低温运行环境下，除了需要快速提高发动机机油温度和变速箱机油温度以便减少摩擦损失、降低整车油耗外，还应当使发动机冷却液温度快速提升以便满足低温下尿素溶液解冻、驾驶室暖风和风窗玻璃除霜、除雾的需要。
3.在环境温度极低的北方寒冷地区，发动机起动后如果冷却液温度不能迅速升高，将直接影响到驾驶员的采暖舒适性和对风窗玻璃进行除霜的基本需求，进而对行车安全产生非常不利的后果。传统商用车动力总成的冷却系统中并没有主动加热装置，仅通过石蜡节温器控制发动机冷却液不进入整车散热器来减少热量散失。因此在低温冷起动工况以及部分负荷运行时，发动机冷却液温度上升速度较慢，通常不能满足驾驶员对采暖舒适性及风窗玻璃除霜、除雾的要求。在商用车重载下坡工况下，驾驶员开启液力缓速器进行辅助制动，此时液力缓速器换热器的出水温度迅速升高，但传统石蜡节温器的开启滞后会导致液力缓速器油温过高，继而进行限扭保护使得液力缓速器的辅助制动性能产生衰减。而在液力缓速器不开启的常用工况下，发动机冷却液流经液力缓速器换热器水路会增加额外的流动阻力，传统商用车动力总成的冷却系统布置方式不能实现液力缓速器的水路旁通。
4.综上可见，现有车辆动力总成的温度控制方式无法满足多种运行工况下的调节需求，造成行车隐患。

技术实现要素：

5.本发明提供了车辆动力总成温度控制系统及方法，用于解决现有车辆动力总成的温度控制方式无法满足多种运行工况下的调节需求的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种车辆动力总成温度控制系统，包括水泵，以及与所述水泵连接的发动机冷却水套和整车散热器，所述控制系统还包括第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，所述第三电磁阀连接所述发动机冷却水套的出液端，所述第三电磁阀还分别连接第四电磁阀和第五电磁阀，所述第四电磁阀还连接所述水泵的进液端，所述第五电磁阀连接所述整车散热器的进液端，所述水泵的出液端连接所述发动机冷却水套；
8.所述第四电磁阀和第五电磁阀基于发动机冷却液温度进行开度调节。
9.进一步地，所述控制系统还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀连接变速箱油换热器的输出端和第四电磁阀，所述第二电磁阀连接液力缓速器换热器的输出端和第四电磁阀，所述变速箱油换热器的输入端和液力缓速器换热器的输入端均连接所述发动机冷却水套。
10.进一步地，所述控制系统还包括开关控制器，所述开关控制器基于车辆的当前工
况，控制电磁阀的开关和/或开度。
11.进一步地，所述当前工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开。
12.进一步地，所述当前工况为重载爬坡时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开。
13.进一步地，所述当前工况为变速箱油温超高时，所述开关控制器控制第一电磁阀和第三电磁阀打开，所述第二电磁阀关闭，所述第四电磁阀和第五电磁阀根据发动机冷却液温度进行开度调节。
14.本发明第二方面提供了一种车辆动力总成温度控制方法，基于所述的控制系统，所述方法包括以下步骤：
15.获取车辆的运行工况，根据当前运行工况，控制分别与水泵、发动机冷却水套、整车散热器、液力缓速器换热器以及变速箱油换热器连接的各电磁阀的开关和/或开度；
16.在发动机正常运行工况下，控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，第三电磁阀打开，并根据发动机冷却液温度调节第四电磁阀和第五电磁阀的开度，发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套，部分进入整车散热器并借助迎面风冷却。
17.进一步地，所述运行工况为低温运行时，控制过程为：
18.所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀打开，所述第三电磁阀和第五电磁阀关闭；
19.发动机冷却液在水泵的泵送作用下经发动机冷却水套、液力缓速器换热器、变速箱油换热器，并在液力缓速器主动产热作用下分别为发动机冷却液、发动机机油和变速箱机油升温。
20.进一步地，所述运行工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，控制过程为：
21.所述第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开；
22.发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套、液力缓速器换热器和整车散热器，将液力缓速器换热器中的热量带到整车散热器中。
23.进一步地，所述运行工况为重载爬坡时，控制过程为：
24.所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开；
25.发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套和整车散热器，将发动机负荷运行产生的热量带到整车散热器中。
26.发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
27.本发明为发动机冷却水套、液力缓速器换热器、变速箱换热器和整车散热的支路上分别设置电磁阀，基于当前车辆的运行工况，控制不同电磁阀的开关和/或开度，对车辆发动机总成的温度调控，实现低温运行工况下发动机冷却液温度、发动机机油温度和变速箱机油温度的主动快速提升，以便降低商用车动力总成摩擦损失、提升驾乘舒适性和行车安全性；同时防止重载下坡采用液缓辅助制动或重载上坡等工况下出现发动机和液力缓速器超温故障，并在常用工况下旁通液力缓速器换热器水路以降低流动阻力损失。
附图说明
28.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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
29.图1是本发明所述控制系统实施例的结构示意图；
30.图2是本发明所述方法实施例的控制方式示意图；
31.1发动机冷却水套、2水泵、3整车散热器、4变速箱油换热器、5液力缓速器换热器、6风扇、71第一电磁阀、72第二电磁阀、73第三电磁阀、74第四电磁阀、75第五电磁阀。
具体实施方式
32.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
33.如图1所示，本发明实施例提供了一种车辆动力总成温度控制系统，包括水泵2，以及与所述水泵2连接的发动机冷却水套1、整车散热器3、变速箱油换热器4、液力缓速器换热器5和风扇6，所述控制系统还包括第一电磁阀71、第二电磁阀72、第三电磁阀73、第四电磁阀74和第五电磁阀75。所述第三电磁阀73连接所述发动机冷却水套1的出液端，所述第三电磁阀73还分别连接第四电磁阀74和第五电磁阀75，所述第四电磁阀74还连接所述水泵2的进液端，所述第五电磁阀75连接所述整车散热器3的进液端，所述水泵2的出液端连接所述发动机冷却水套1；所述第一电磁阀71连接变速箱油换热器4的输出端和第四电磁阀74，所述第二电磁阀72连接液力缓速器换热器5的输出端和第四电磁阀74，所述变速箱油换热器4的输入端和液力缓速器换热器5的输入端均连接所述发动机冷却水套1。
34.第一电磁阀71、第二电磁阀72和第三电磁阀73为开关式电磁阀，第四电磁阀74和第五电磁阀75为比例式电磁阀。电磁阀的具体形式可以是球阀、蝶阀或提升阀；风扇6可以是机械式风扇、电控硅油离合式风扇、电磁离合式风扇、电动风扇等其中的一种；水泵2可以是机械式水泵、电磁离合式水泵、电控硅油离合式水泵、电动水泵等其中的一种。
35.所述控制系统还包括开关控制器，所述开关控制器基于车辆的当前工况，控制电磁阀的开关和/或开度。
36.在发动机常用工况下，例如：当发动机冷却液温度在80℃～90℃左右时，第一电磁阀71、第二电磁阀72执行全关状态，第三电磁阀73执行全开状态，第四电磁阀74、第五电磁阀75根据发动机冷却液温度进行开度控制，风扇6执行允许的最低运行转速，水泵2根据发动机冷却液温度进行转速控制。此时发动机冷却液在水泵2的泵送作用下主要流经发动机冷却水套1，并部分进入整车散热器3借助迎面风进行冷却，从而减少风扇6的附件功耗。该种情况下液力缓速器换热器5水路和变速箱油换热器4水路被旁通掉，即发动机冷却液不再流经液力缓速器换热器5和变速箱油换热器4，从而减小了冷却水路的流动阻力，提高冷却系统的冷却效果，并有利于降低冷却系统的附件功耗。
37.当前工况为低温运行时，例如：在发动机冷却液温度低于60℃，且车速大于5km/h的条件下，液力缓速器执行主动开启产热，第一电磁阀71、第二电磁阀72、第四电磁阀74执行全开状态，第三电磁阀73、第五电磁阀75执行全关状态，风扇6执行允许的最低运行转速，水泵2执行允许的最高运行转速。此时发动机冷却液在水泵2的泵送作用下流经发动机冷却水套1、液力缓速器换热器5、变速箱油换热器4，并在液力缓速器换热器5主动产热作用下使发动机冷却液温度、发动机机油温度和变速箱机油温度快速提升。该种情况下液力缓速器主动开启产生的热量可以使发动机冷却液温度、发动机机油温度和变速箱机油温度快速升高，以满足降低摩擦损失、尿素溶液解冻、驾驶室暖风，以及风窗玻璃除霜、除雾等对发动机冷却液热量传递的需求。
38.当前工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开，风扇6根据液力缓速器挡位、环境温度、液力缓速器出水温度等进行转速控制，例如：当液力缓速器处于最高制动挡位，或者液力缓速器出水温度超过95℃时，风扇6将执行允许的最高运行转速。水泵2执行允许的最高运行转速。此时发动机冷却液在水泵2的泵送作用下流经发动机冷却水套、液力缓速器换热器和整车散热器，并将液力缓速器换热器中的热量迅速带到整车散热器中，由迎面风和风扇6吸入的气流进行冷却降温。该种情况下变速箱油换热器水路被旁通掉，即发动机冷却液不再流经变速箱油换热器，从而减小了冷却水路的流动阻力，提高冷却系统的冷却效果，并有利于降低冷却系统的附件功耗。
39.当前工况为重载爬坡时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开，风扇6根据发动机冷却液温度、中冷后进气温度、车速、环境温度等条件进行转速控制，例如：当发动机冷却液温度超过100℃时，风扇6将执行允许的最高运行转速。水泵2执行允许的最高运行转速。此时发动机冷却液在水泵2的泵送作用下流经发动机冷却水套1和整车散热器3，并将发动机大负荷运行产生的热量迅速带到整车散热器3中，由迎面风和风扇6吸入的气流进行冷却降温。该种情况下液力缓速器换热器水路和变速箱油换热器水路被旁通掉，即发动机冷却液不再流经液力缓速器换热器和变速箱油换热器，从而减小了冷却水路的流动阻力，提高冷却系统的冷却效果，并有利于降低冷却系统的附件功耗。
40.当前工况为变速箱油温超高时，所述开关控制器控制第一电磁阀和第三电磁阀打开，所述第二电磁阀关闭，所述第四电磁阀和第五电磁阀根据发动机冷却液温度进行开度调节，风扇6根据发动机冷却液温度、中冷后进气温度、车速、环境温度等条件进行转速控制，水泵2根据发动机冷却液温度进行转速控制。此时发动机冷却液在水泵2的泵送作用下流经发动机冷却水套1和变速箱油换热器4，并部分流经整车散热器3，使变速箱油换热器中的热量在发动机冷却水套和整车散热器中进行热交换并重新达到热平衡状态。该种情况下液力缓速器换热器水路被旁通掉，即发动机冷却液不再流经液力缓速器换热器，从而减小了冷却水路的流动阻力，提高冷却系统的冷却效果，并有利于降低冷却系统的附件功耗。
41.如图2所示，本发明实施例还提供了一种车辆动力总成温度控制方法，基于上述实施例的控制系统，所述方法包括获取车辆的运行工况，根据当前运行工况，控制分别与水泵、发动机冷却水套、整车散热器、液力缓速器换热器以及变速箱油换热器连接的各电磁阀的开关和/或开度。
42.在发动机正常运行工况下，控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，第三电磁阀打开，并根据发动机冷却液温度调节第四电磁阀和第五电磁阀的开度，发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套，部分进入整车散热器并借助迎面风冷却。
43.所述运行工况为低温运行时，控制过程为：所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀打开，所述第三电磁阀和第五电磁阀关闭；发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套、液力缓速器换热器、变速箱油换热器，并在液力缓速器主动产热作用下分别为发动机冷却液、发动机机油和变速箱机油升温。
44.所述运行工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，控制过程为：所述第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开；发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套、液力缓速器换热器和整车散热器，将液力缓速器换热器中的热量带到整车散热器中。
45.所述运行工况为重载爬坡时，控制过程为：所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开；发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套和整车散热器，将发动机负荷运行产生的热量带到整车散热器中，此处负荷尤其指高负荷。
46.所述运行工况为变速箱油温超温时，控制过程为：所述第一电磁阀、第三电磁阀全开，第二电磁阀全关，第四电磁阀和第五电磁阀根据发动机冷却液温度进行开度控制，风扇根据发动机冷却液温度、中冷后进气温度、车速、环境温度等条件进行转速控制。水泵根据发动机冷却液温度进行转速控制，此时发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套和变速箱油换热器，并部分流经整车散热器，使变速箱油换热器中的热量在发动机冷却水套和整车散热器中进行热交换并重新达到热平衡状态。
47.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：

1.一种车辆动力总成温度控制系统，包括水泵，以及与所述水泵连接的发动机冷却水套和整车散热器，其特征是，所述控制系统还包括第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，所述第三电磁阀连接所述发动机冷却水套的出液端，所述第三电磁阀还分别连接第四电磁阀和第五电磁阀，所述第四电磁阀还连接所述水泵的进液端，所述第五电磁阀连接所述整车散热器的进液端，所述水泵的出液端连接所述发动机冷却水套；所述第四电磁阀和第五电磁阀基于发动机冷却液温度进行开度调节。2.根据权利要求1所述车辆动力总成温度控制系统，其特征是，所述控制系统还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀连接变速箱油换热器的输出端和第四电磁阀，所述第二电磁阀连接液力缓速器换热器的输出端和第四电磁阀，所述变速箱油换热器的输入端和液力缓速器换热器的输入端均连接所述发动机冷却水套。3.根据权利要求2所述车辆动力总成温度控制系统，其特征是，所述控制系统还包括开关控制器，所述开关控制器基于车辆的当前工况，控制电磁阀的开关和/或开度。4.根据权利要求3所述车辆动力总成温度控制系统，其特征是，所述当前工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开。5.根据权利要求3所述车辆动力总成温度控制系统，其特征是，所述当前工况为重载爬坡时，所述开关控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开。6.根据权利要求3所述车辆动力总成温度控制系统，其特征是，所述当前工况为变速箱油温超高时，所述开关控制器控制第一电磁阀和第三电磁阀打开，所述第二电磁阀关闭，所述第四电磁阀和第五电磁阀根据发动机冷却液温度进行开度调节。7.一种车辆动力总成温度控制方法，基于权利要求1所述的控制系统，其特征是，所述方法包括以下步骤：获取车辆的运行工况，根据当前运行工况，控制分别与水泵、发动机冷却水套、整车散热器、液力缓速器换热器以及变速箱油换热器连接的各电磁阀的开关和/或开度；在发动机正常运行工况下，控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，第三电磁阀打开，并根据发动机冷却液温度调节第四电磁阀和第五电磁阀的开度，发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套，部分进入整车散热器并借助迎面风冷却。8.根据权利要求7所述车辆动力总成温度控制方法，其特征是，所述运行工况为低温运行时，控制过程为：所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀打开，所述第三电磁阀和第五电磁阀关闭；发动机冷却液在水泵的泵送作用下经发动机冷却水套、液力缓速器换热器、变速箱油换热器，并在液力缓速器主动产热作用下分别为发动机冷却液、发动机机油和变速箱机油升温。9.根据权利要求7所述车辆动力总成温度控制方法，其特征是，所述运行工况为下坡开启液力缓速器进行辅助制动时，控制过程为：所述第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和第五电磁阀打开；发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套、液力缓速器换热器和整车散热器，将液力缓速器换热器中的热量带到整车散热器中。
10.根据权利要求7所述车辆动力总成温度控制方法，其特征是，所述运行工况为重载爬坡时，控制过程为：所述第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀关闭，所述第三电磁阀和第五电磁阀打开；发动机冷却液在水泵的泵送作用下流经发动机冷却水套和整车散热器，将发动机负荷运行产生的热量带到整车散热器中。

技术总结

本发明提供了车辆动力总成温度控制系统及方法，系统包括水泵，与所述水泵连接的发动机冷却水套和整车散热器，还包括第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀，第三电磁阀连接发动机冷却水套的出液端，第三电磁阀还分别连接第四电磁阀和第五电磁阀，第四电磁阀还连接水泵的进液端，第五电磁阀连接整车散热器的进液端，水泵的出液端连接发动机冷却水套；第四电磁阀和第五电磁阀基于发动机冷却液温度进行开度调节。本发明对车辆发动机总成的温度调控，实现低温运行工况下发动机冷却液温度、发动机机油温度和变速箱机油温度的主动快速提升，以便降低商用车动力总成摩擦损失、提升驾乘舒适性和行车安全性。乘舒适性和行车安全性。乘舒适性和行车安全性。