一种内燃机温度控制系统及方法与流程

本发明涉及温控，具体为一种内燃机温度控制系统及方法。

背景技术：

1、在内燃机工作行程中，燃烧气体的瞬时温度可达1800℃以上，直接与高温燃气接触的零件(如活塞组、气缸套、气缸盖、喷油嘴、气门等)强烈受热，必须用循环水或强制空气流将受热零件的热量及时带走，散发到大气中去。

2、典型的循环式冷却系统由水泵、水套(气缸体和气缸盖内的冷却水流道)、节温器、散热器、风扇等组成，水泵迫使冷却水流经分水管进入水套，冷却燃烧腔室内的受热零件，吸热升温后，经节温器进入散热器，在风扇的作用下将热量散入大气中，水温下降再进入水泵，与之匹配的是如公开号cn101587357a公开的温度控制方法及其温度控制系统，采用三个阶段达到预期温度值，但由于燃烧腔室内各个活塞缸工作的压力、汽油含量、行程阶段的不同，导致温度也会略有差别，采用统一的调节系统无法独立适应每个活塞缸，导致部分活塞缸的热量累积过多，进而影响使用寿命。因此，设计独立适应的一种内燃机温度控制系统及方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种内燃机温度控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种内燃机温度控制系统及方法，包括冷却液循环系统和温度调控模块，所述冷却液循环系统用于利用泵送冷却液的方式帮助燃烧腔室内的活塞缸进行冷却，所述温度调控模块用于对流经活塞缸的冷却液温度进行调整；

3、所述冷却液循环系统包括冷却套、罗茨泵、分支阀门、水泵，所述冷却套与罗茨泵和分支阀门依次管道连接，所述分支阀门与水泵管道连接；所述水泵用于向燃烧室的壁面泵送冷却液，所述冷却套贴合在活塞缸的外壁，用于为活塞缸进行冷却，所述罗茨泵用于向每个冷却套单独泵送冷却液，所述分支阀门用于控制各个冷却套是否被接通。

4、根据上述技术方案，所述温度调控模块包括温控器、温度传感器、数据处理模块、流量分配模块、转速调节模块、阀门控制装置、工作模式切换模块、计时模块，所述温控器与水泵管道连接，所述温度传感器安装在活塞缸的外壁，所述数据处理模块与温度传感器电连接，所述流量分配模块与数据处理模块电连接，所述转速调节模块与流量分配模块电连接，所述阀门控制装置与数据处理模块电连接，所述工作模式切换模块与计时模块和转速调节模块均电连接；

5、所述温控器用于调整从水泵排出的冷却液的初始温度，所述温度传感器用于探测活塞缸的温度，所述数据处理模块用于收集温度传感器探测的数据，并且对数据进行计算处理，所述流量分配模块用于分配到达各个冷却套的流量，所述转速调节模块用于根据需要的冷却液流量调节罗茨泵的转速，所述阀门控制装置用于控制各个分支阀门的开闭，所述工作模式切换模块用于切换串行冷却模式与并行冷却模式，所述计时模块用于记录各个活塞缸维持温度的时间。

6、根据上述技术方案，所述温度控制系统的工作方法包括以下步骤：

7、s1、当内燃机启动时，启动各个温度传感器，对各个活塞缸的温度进行检测，并且利用数据处理模块对温度是否达到并行阈值进行实时判断；

8、s2、当所有的活塞缸温度均没有达到并行阈值时，利用串行冷却模式进行冷却；

9、s3、当任意一个活塞缸的温度达到并行阈值时，利用并行模式进行冷却，根据各个活塞缸的温度对冷却液流量进行分配；

10、s4、根据温度的持续时间对流经各个冷却套的冷却液流量进行调整，最后流出的冷却液经过温控器的温度调整回到水泵重新进行冷却液的循环，调整水泵的泵送流量，使其能够匹配此时冷却液的需求量。

11、根据上述技术方案，所述s2中，利用串行冷却模式进行冷却的具体方法为：

12、s2-1、将各个活塞缸的温度数据由低到高进行排序{t1、t2、...、tn}，得出当前温度最高的tn活塞缸对应的冷却套和分支阀门，开启此分支阀门，并且关闭其他分支阀门，其中活塞缸的数量为{t个；

13、s2-2、启动此tn活塞缸对应的罗茨泵并且持续启动水泵，将冷却液泵送至冷却套后排出，对温度最高的活塞缸优先进行冷却；

14、s2-3、随后立即启动温度次高的tn-1活塞缸对应的罗茨泵，由于罗茨泵的抽送力加上单向阀的单向导通作用，将刚刚排出上一个冷却套的冷却液泵送至下一个冷却套，对温度次高的tn-1活塞缸进行冷却；

15、s2-4、如此往复，按照温度由高到低的顺序间歇启动所有的罗茨泵，直到t1活塞缸的冷却液排出整个串行冷却循环，并且将冷却液运送至温控器进行下一轮循环，下一轮循环时重新测量各个活塞缸的温度并进行重新排序。

16、根据上述技术方案，所述s3中，利用并行模式进行冷却的具体方法为：

17、s3-1、将所有温度高于并行阈值的活塞缸对应的分支阀门开启，并启动其连接的罗茨泵，罗茨泵以最高转速工作，将冷却液泵送至对应的冷却套中，其他温度低于并行阈值的活塞缸对应的分支阀门处于关闭状态；

18、s3-2、根据测量的活塞缸温度设定其他冷却套应该具有的流量，调节其他罗茨泵的转速进而将各自的流量调整至设定的流量，活塞缸温度越高，其对应的罗茨泵流量越大，并且所有温度低于并行阈值的活塞缸所对应的罗茨泵的流量和恒等于所有温度高于并行阈值的活塞缸对应的罗茨泵的流量和。

19、根据上述技术方案，所述s3-2中，记vmax为罗茨泵的最大流量，温度高于阈值的活塞缸的数量为x，温度低于阈值的活塞缸的数量为y，即x+y＝n，所以xvmax＝∑vi，其中vi为某个温度低于阈值的活塞缸的流量，且其中ti为某个温度低于阈值的活塞缸的温度。

20、根据上述技术方案，所述s4中，根据温度的持续时间对流经各个冷却套的冷却液流量进行调整的具体方法为：

21、s4-1、对各个活塞缸温度进行实时测定，当温度始终高于并行阈值时，即需要以最大效率对活塞缸进行冷却，使得此罗茨泵以最大流量运行；

22、s4-2、当某个活塞缸的温度经过冷却开始低于并行阈值时，则降低此活塞缸的流量，随着温度低于并行阈值的时间持续，使得此活塞缸的流量随时间成正比减少，直到触发分支阀门闭合，此活塞缸的流量为零；

23、s4-3、当只剩下一个活塞缸的温度处于流量降低的状态，且其他分支阀门都闭合时，达到触发串行冷却模式的初始条件，此时重新对各个活塞缸的温度进行检测并进入串行冷却模式。

24、根据上述技术方案，所述s4-2中，此活塞缸的实时流量l具体计算方法为：其中t0为触发分支阀门闭合的时间，t1为此活塞缸的温度低于并行阈值的时间。

25、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，相比于统一的冷却液温度调节系统，本发明充分考虑到了不同活塞缸的不同工作特性，将冷却液针对性地供给至各个活塞缸，并且引入了两种工作模式，在发热量不高的低功率运行时和发热量高的高功率运行时采用不同的冷却液供给策略，达到冷却效果的同时使得冷却液能够充分利用，节省能源。

技术特征：

1.一种内燃机温度控制系统，其特征在于：包括冷却液循环系统和温度调控模块，所述冷却液循环系统用于利用泵送冷却液的方式帮助燃烧腔室内的活塞缸进行冷却，所述温度调控模块用于对流经活塞缸的冷却液温度进行调整；

2.根据权利要求1所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述温度调控模块包括温控器、温度传感器、数据处理模块、流量分配模块、转速调节模块、阀门控制装置、工作模式切换模块、计时模块，所述温控器与水泵管道连接，所述温度传感器安装在活塞缸的外壁，所述数据处理模块与温度传感器电连接，所述流量分配模块与数据处理模块电连接，所述转速调节模块与流量分配模块电连接，所述阀门控制装置与数据处理模块电连接，所述工作模式切换模块与计时模块和转速调节模块均电连接；

3.根据权利要求2所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述温度控制系统的工作方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述s2中，利用串行冷却模式进行冷却的具体方法为：

5.根据权利要求4所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述s3中，利用并行模式进行冷却的具体方法为：

6.根据权利要求5所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述s3-2中，记vmax为罗茨泵的最大流量，温度高于阈值的活塞缸的数量为x，温度低于阈值的活塞缸的数量为y，即x+y＝n，所以xvmax＝∑vi，其中vi为某个温度低于阈值的活塞缸的流量，且

7.根据权利要求6所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述s4中，根据温度的持续时间对流经各个冷却套的冷却液流量进行调整的具体方法为：

8.根据权利要求7所述的一种内燃机温度控制系统，其特征在于：所述s4-2中，此活塞缸的实时流量l具体计算方法为：

技术总结本发明公开了一种内燃机温度控制系统及方法，涉及温控技术领域，包括冷却液循环系统和温度调控模块，所述冷却液循环系统用于利用泵送冷却液的方式帮助燃烧腔室内的活塞缸进行冷却，所述温度调控模块用于对流经活塞缸的冷却液温度进行调整；所述冷却液循环系统包括冷却套、罗茨泵、分支阀门、水泵，所述冷却套与罗茨泵和分支阀门依次管道连接，所述分支阀门与水泵管道连接；所述水泵用于向燃烧室的壁面泵送冷却液，所述冷却套贴合在活塞缸的外壁，用于为活塞缸进行冷却，所述罗茨泵用于向每个冷却套单独泵送冷却液，所述分支阀门用于控制各个冷却套是否被接通，所述温度调控模块包括温控器，本发明，具有独立适应的特点。技术研发人员：王登峰,冯晓东,王栋,隋巧光受保护的技术使用者：青岛汽车散热器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23