一种压力调节系统及车辆

专利摘要:
本实用新型实施例提供了一种压力调节系统及车辆，涉及车辆技术领域，所述压力调节系统，用于调节发动机水冷系统的气压，包括第一调节阀，压力采集装置，温度传感器和电控单元；压力采集装置包括分离容器和压力传感器；分离容器具有密闭腔体；压力传感器与分离容器固定连接，用于监测密闭腔体的气压；分离容器与发动机水冷系统连通；电控单元与第一调节阀电连接，第一调节阀的输出端与分离容器连通，第一调节阀的输入端连通有压缩气体；电控单元分别与压力传感器、温度传感器电连接，温度传感器用于采集发动机水冷系统中冷却液的温度参数。本实用新型实施例提供的压力调节系统可以实现发动机水冷系统的快速建压。
公开号:CN214330743U
申请号:CN202023274812.5U
申请日:2020-12-29
公开日:2021-10-01
发明作者:李学伟；张雷；李磊；刘红波；鹿小龙；徐鑫；尤晓东；徐佳祥
申请人:Great Wall Motor Co Ltd；
IPC主号:F01P11-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种压力调节系统及车辆。
[n0002] 在西藏、新疆、青海等高原环境中，随着海拔高度的增加，大气压力、空气密度、含氧量、液体的沸点均呈下降趋势，车辆在高原环境中行驶，发动机水冷系统中冷却液的沸点也随海拔高度增加呈现下降趋势，而冷却液到达沸点温度会产生蒸腾气化，降低水冷系统中液态冷却液的比例，直接影响发动机水冷系统的散热性能，引起发动机水温高故障，甚至损坏发动机使用寿命。
[n0003] 现有车辆为了解决上述问题，往往通过优化水口盖或溢水罐盖结构，提高水冷系统密封性，利用冷却液受热膨胀的特点，被动提升水冷系统的压力，达到降低冷却液沸点的效果。
[n0004] 然而，现有的发动机水冷系统降低冷却液沸点的方法仍存在建压速度慢、建压值有限的缺陷，无法快速建立水冷系统高压环境提升冷却液沸点。
[n0005] 有鉴于此，本实用新型旨在提出一种压力调节系统，以解决现有的发动机水冷系统降低冷却液沸点的方法仍存在建压速度慢、建压值有限的缺陷，无法快速建立水冷系统高压环境提升冷却液沸点的问题。
[n0006] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[n0007] 一种压力调节系统，用于调节发动机水冷系统的气压，所述压力调节系统包括第一调节阀，压力采集装置，温度传感器和电控单元；
[n0008] 所述压力采集装置包括分离容器和压力传感器；所述分离容器具有密闭腔体；所述压力传感器与所述分离容器固定连接，用于监测所述密闭腔体的气压；所述分离容器与所述发动机水冷系统连通；
[n0009] 所述电控单元与所述第一调节阀电连接，所述第一调节阀的输出端与所述分离容器连通，所述第一调节阀的输入端连通有压缩气体；
[n0010] 所述电控单元分别与所述压力传感器、所述温度传感器电连接，所述温度传感器用于采集所述发动机水冷系统中冷却液的温度参数。
[n0011] 进一步地，压力调节系统还包括第二调节阀；
[n0012] 所述第二调节阀与所述电控单元电连接，所述第二调节阀的输入端与所述分离容器连通。
[n0013] 进一步地，所述第二调节阀的输出端与空气滤清器的进气管连通。
[n0014] 进一步地，所述第一调节阀的输入端与发动机进气管连通。
[n0015] 进一步地，所述第一调节阀为增压阀。
[n0016] 进一步地，所述分离容器为溢水罐。
[n0017] 进一步地，所述压力采集装置还包括液位传感器，所述液位传感器与所述分离容器固定连接，且沿重力方向，所述压力传感器的高度大于所述液位传感器的高度。
[n0018] 进一步地，所述分离容器包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述第二腔体与所述发动机水冷系统连接，所述压力传感器设置在所述第一腔体侧。
[n0019] 相对于现有技术，本实用新型所述的压力调节系统具有以下优势：
[n0020] 综上所述，本实用新型实施例提供的一种压力调节系统，可以根据监测得到的发动机水冷系统的水温参数以及气压参数控制第一调节阀的开度，将压缩气体经过第一调节阀导入分离容器，实现对发动机水冷系统的快速建压，可以及时避免由于冷却液到达沸点温度，对发动机造成的热损伤，提高发送机的耐久性，且，电控单元还可以根据监测得到的发动机水冷系统冷却液的温度参数以及水冷系统的气压参数实时控制第一调节阀的开度，实现对发动机水冷系统内气压的精准控制，可以有效提升冷却液的沸点，同时，还能够保护发动机水冷系统的密封性。
[n0021] 本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有提高车辆的发动机水冷系统降低冷却液沸点的方法仍存在建压速度慢、建压值有限的缺陷，无法快速建立水冷系统高压环境提升冷却液沸点的问题。
[n0022] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[n0023] 一种车辆，所述车辆包括上述任一项发动机水冷系统。
[n0024] 进一步地，所述压力传感器设置在所述分离容器远离车底的一侧。
[n0025] 本实用新型实施例提供的一种车辆与上述水冷系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
[n0026] 构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[n0027] 图1为本实用新型实施例所述的一种压力调节系统的示意图；
[n0028] 图2为本实用新型实施例所述的另一种压力调节系统的示意图；
[n0029] 图3为本实用新型实施例所述的一种压力采集装置的示意图。
[n0030] 附图标记说明：
[n0031] 10-第一调节阀，20-压力采集装置，201-压力传感器，202-分离容器，203-液位传感器，30-电控单元，40-温度传感器，50-发动机水冷系统，60-压缩空气，70-第二调节阀，80-空气滤清器，90-发动机进气管。
[n0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[n0033] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[n0034] 一般地，在车辆行驶过程中，发动机的水冷系统可以使发动机中高温零件的热量先传递给防冻冷却液，再由防冻冷却液将热量带到发动机水冷系统50中的散热器，经由散热器将热量散发到周围空气中，然而，在一些特殊的地区，例如，高原地区，由于环境气压较低，水冷系统中冷却液的沸点也会随之降低，使得冷却液在高原环境中更容易到达沸点温度，部分冷却液沸腾汽化，出现发动机“开锅”故障，同时，由于部分冷却液沸腾汽化，降低了水冷系统中冷却液的液体含量，直接影响发动机水冷系统50的冷却能力，导致发动机水温高故障，甚至缩短发动机的使用寿命。
[n0035] 具体而言，以在海拔5000m的高原环境，发动机冷启动后整车大负荷运行为例，该环境条件下，空气密度、大气压均为平原地区50％左右，绝对大气压力约为50kPa，冷却液对应的沸点在119℃左右，发动机散热量高出平原地区4％左右，该工况下，搭载2.0L排量的涡轮增压发动机的车辆，其发动机水温达到135℃，远高于该压力下冷却液的沸点温度119℃，传统设计可以实现发动机水冷系统建立压力至100kPa左右，对应冷却液沸点为128℃，常温下建压所需时间4min左右，不满足沸点要求，发动机出现“开锅”故障以及发动机水温高故障，且在此建压时间段内发动机一直处于过热状态，会严重影响发动机耐久性能，在这种情况下，就需要对发动机水冷系统快速建压，以消除因系统建压期间对发动机造成的热损伤，提升发动机耐久性。
[n0036] 本实用新型实施例提供了一种压力调节系统，用于调节发动机水冷系统50的气压，所述压力调节系统包括第一调节阀10，压力采集装置20，温度传感器40和电控单元30；所述压力采集装置20包括分离容器202和压力传感器201；所述分离容器202具有密闭腔体；所述压力传感器201与所述分离容器202固定连接，用于监测所述密闭腔体的气压；所述分离容器202与所述发动机水冷系统50连通；所述电控单元30与所述第一调节阀10电连接，所述第一调节阀10的输出端与所述分离容器202连通，所述第一调节阀10的输入端连通有压缩空气60；所述电控单元30分别与所述压力传感器201、所述温度传感器40电连接，所述温度传感器40用于采集所述发动机水冷系统50中冷却液的温度参数。
[n0037] 分离容器202与发动机水冷系统50连通，与分离容器202固定连接的压力传感器201可以监测到发动机水冷系统50中的气压，同时，由于发动机水冷系统50中的冷却液会随着温度的升高而膨胀，膨胀的冷却液还可以进入到分离容器，可以及时排除水冷系统内的气体，以避免水冷系统的水泵出现干转及产生气浊现象。
[n0038] 第一调节阀10可以是电动调节阀，能够根据电控单元30发出的控制信号来调整第一调节阀10的开度，第一调节阀10可以是直行程调节阀，也可以是角行程调节阀，在本实用新型的一种可能的实施例中，第一调节阀10可以是比例调节阀，体积小，控制精度高，便于实现电控单元30的精确控制。
[n0039] 第一调节阀10的输入端连通有压缩空气60，例如，第一调节阀10的输入端可以连接有气泵或空气压缩机，通过电控单元30可以控制第一调节阀10的开度，使气泵或空气压缩机提供的压缩空气60能够通入分离容器202，实现发动机水冷系统50的快速建压。
[n0040] 温度传感器40可以设置在发动机水冷系统50的冷却液所流经管路上，在实际使用中，由于车辆的发动机水冷系统中通常已经包含监测发动机水温的传感器，电控单元30可以方便地获取车辆系统中已有的发动机水温传感器参数，以节约发动机机舱布置空间，保证发动机机舱空间布置的合理性。
[n0041] 温度传感器40用于采集发动机水冷系统50中冷却液的温度参数，温度传感器40与电控单元30电连接，使得电控单元30能够获取发动机水温参数，并根据发动机水温参数以及压力传感器201的参数实时调节第一调节阀10的开度，使第一调节阀10输入端的压缩空气60能够进入分离容器202，由于分离容器202与发动机水冷系统50连通，使得发动机水冷系统50的气压能够快速升高，发动机水冷系统50中冷却液的沸点也随之提高，能够有效避免发动机水冷系统50中冷却液沸腾，并且，固定在分离容器202的压力传感器201还可以实时获取发动机水冷系统50的气压参数，使得压力调节系统还能够根据发动机水冷系统50的耐压能力确定第一调节阀10的开度，可以避免因压力过高破坏发动机水冷系统50的密封性。
[n0042] 综上所述，本实用新型实施例提供的一种压力调节系统，可以根据监测得到的发动机水冷系统50的水温参数以及气压参数控制第一调节阀10，将压缩空气60经过第一调节阀10导入分离容器202，实现对发动机水冷系统50的快速建压，可以及时避免由于冷却液到达沸点温度，对发动机造成的热损伤，提高发送机的耐久性，且，电控单元30还可以根据监测得到的发动机水冷系统50冷却液的温度参数以及水冷系统的气压参数实时控制第一调节阀10的开度，实现对发动机水冷系统50内气压的精准控制，可以有效提升冷却液的沸点，同时，还能够保护发动机水冷系统50的密封性。
[n0043] 本实用新型实施例中，压力调节系统还包括第二调节阀70；所述第二调节阀70与所述电控单元30电连接，所述第二调节阀70的输入端与所述分离容器202连通。
[n0044] 由于发动机水冷系统50内压力长期处于高压状态，容易导致系统出现泄漏，零部件耐久性降低，因此当车辆负荷降低后，发动机水温低于冷却液的沸点超过预设范围后，电控单元30可以控制第二调节阀70打开，实现发动机水冷系统50的泄压，并且，电控单元30还可以根据发动机水冷系统50的气压参数以及发动机水温参数精确控制第二调节阀70的开度，在保证发动机水冷系统50冷却能力的同时，还能够保护发动机水冷系统50的密封性。
[n0045] 第二调节阀70可以是电动调节阀，能够根据电控单元30发出的控制信号来调整第二调节阀70的开度，第二调节阀70可以是直行程调节阀，也可以是角行程调节阀，在本实用新型的一种可能的实施例中，第二调节阀70可以是比例调节阀，体积小，控制精度高，便于实现电控单元30的精确控制。
[n0046] 本实用新型实施例中，所述第二调节阀70的输出端与空气滤清器80的进气管连通。
[n0047] 在实际应用中，发动机在工作过程中要吸进大量的空气，如果空气不经过过滤，空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，就会加速活塞组及气缸的磨损。而较大的颗粒进入活塞与气缸之间，会造成严重的“拉缸”现象，这在干燥多沙的工作环境中尤为严重，空气滤清器80通常安装在发动机进气管90的前方，起到滤除空气中灰尘、砂粒的作用，可以保证气缸中进入足量、清洁的空气。
[n0048] 由于发动机水冷系统50中的气体通常含有烃类、醇类物质，若直接将该气体排放到空气中，会造成环境污染，在实际应用中，为了避免发动机水冷系统50中的气体直接排入空气对环境造成污染，还可以在第二调节阀70的输出端连通过滤器。
[n0049] 在本实用新型实施例中，第二调节阀70可以将分离容器202中的气体，即发动机水冷系统50中的气体导通至空气滤清器80进气管，经由车辆内部的空气滤清器80进行过滤，可以避免直接排放到空气中对大气造成污染，并且，该部分气体经空气滤清器80过滤后还可以进入发动机进气系统，实现气体再利用。
[n0050] 本实用新型实施例中，所述第一调节阀10的输入端与发动机进气管90连通。
[n0051] 第一调节阀10的输入端可以连通能够提供压缩空气60的气泵或空气压缩机，在实际应用中，由于涡轮增压等车辆的发动机进气管90中相对气压能够达到2.5bar，甚至更高，可以将增压阀的输入端与发动机进气管90连通，当发动机水冷系统50需要建压时，可以将控制第一调节阀10的开度，利用发动机进气管90中的气体对发动机水冷系统50进行快速建压，在实现发动机水冷系统50的快速建压的同时，还可以节约车辆内部布置空间，结构简单，便于实现。
[n0052] 本实用新型实施例中，所述第一调节阀10可以为增压阀。
[n0053] 增压阀可以将压缩空气60转化为具有更高压力的气体输出，第一调节阀10可以为增压阀，可以将压缩空气60增压到设定压力输出到分离容器202中，电控单元30可以控制增压阀的开度，从而将设定压力的气体输出到分离容器202，实现发动机水冷系统50的快速建压。
[n0054] 在本实用新型的一种可能的实施例中，可以将增压阀的输入端与发动机进气管90连通，在发动机进气管90中的气体能够满足发动机水冷系统50建压需求的情况下，增压阀可以直接将发动机进气管90中的气体导通至分离容器202，在发动机进气管90中的气体不能够满足发动机水冷系统50建压需求的情况下，可以控制增压阀将发动机进气管90中的气体增压后输出到分离容器202，实现发动机水冷系统50的快速建压，结构简单，便于实现，还可以根据发动机水冷系统50的实际情况控制增压阀的输出，能够适用不同工况。
[n0055] 本实用新型实施例中，所述分离容器202为溢水罐。
[n0056] 在实际应用中，车辆的水冷系统中通常包含有用于补液排气的溢水罐，可以在溢水罐的罐体开设将压力传感器201安装孔，将压力传感器201固定设置在溢水罐，以监测发动机水冷系统50的气压，结构简单，易于实现，能够为发动机水冷系统50快速建压的同时，还可以节约车辆内部布置空间。
[n0057] 本实用新型实施例中，所述压力采集装置20还包括液位传感器203，所述液位传感器203与所述分离容器202固定连接，且沿重力方向，所述压力传感器201的高度大于所述液位传感器203的高度。
[n0058] 为了保证压力传感器201能够有效监测得到发动机水冷系统50的气压，避免因分离容器202中冷却液的液面过高覆盖压力传感器201的测试点，沿重力方向，可以在压力传感器201的下部设置液位传感器203，当冷却液液面高于预设高度时，发出提示，以保证压力传感器201监测参数的有效性，进而保证压力调节系统功能的可靠性。
[n0059] 本实用新型实施例中，所述分离容器202包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述第二腔体与所述发动机水冷系统50连接，所述压力传感器201设置在所述第一腔体侧。
[n0060] 在实际应用中，可以采用增加隔板的方式将分离容器202的密闭腔体划分为两个连通的腔体，其中，第二腔体与发动机水冷系统50连通，隔板可以有效避免发动机水冷系统50的冷却液进入到分离容器202的过程中，喷溅到压力传感器201，以保证压力传感器201监测参数的有效性，进而保证压力调节系统功能的可靠性。
[n0061] 本实用新型实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的压力调节系统。
[n0062] 本实用新型实施例提供的一种车辆，由于具有上述压力调节系统，可以根据监测得到的发动机水冷系统50的水温参数以及气压参数控制第一调节阀10，将压缩空气60经过第一调节阀10导入分离容器202，实现对发动机水冷系统50的快速建压，可以及时避免由于冷却液到达沸点温度，对发动机造成的热损伤，提高发送机的耐久性，且，电控单元30还可以根据监测得到的发动机水冷系统50冷却液的温度参数以及水冷系统的气压参数实时控制第一调节阀10的开度，实现对发动机水冷系统50内气压的精准控制，可以有效提升冷却液的沸点，同时，还能够保护发动机水冷系统50的密封性。
[n0063] 本实用新型实施例中，所述压力传感器201设置在所述分离容器202远离车底的一侧。
[n0064] 在实际应用中，车辆的发动机水冷系统50设置在车底远离地面的一侧，为了保证与发动机水冷系统50连通的分离容器202能够实现冷却液的气液分离，通常分离容器202沿重力方向的高度要略高于发动机水冷系统50，同时，为了保证压力传感器201能够有效监测到分离容器202中的气压，可以将压力传感器201设置在所述分离容器202远离车底的一侧，以保证压力传感器201监测参数的有效性，进而保证压力调节系统功能的可靠性。
[n0065] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种压力调节系统，用于调节发动机水冷系统的气压，其特征在于，所述压力调节系统包括第一调节阀，压力采集装置，温度传感器和电控单元；
所述压力采集装置包括分离容器和压力传感器；所述分离容器具有密闭腔体；所述压力传感器与所述分离容器固定连接，用于监测所述密闭腔体的气压；所述分离容器与所述发动机水冷系统连通；
所述电控单元与所述第一调节阀电连接，所述第一调节阀的输出端与所述分离容器连通，所述第一调节阀的输入端连通有压缩气体；
所述电控单元分别与所述压力传感器、所述温度传感器电连接，所述温度传感器用于采集所述发动机水冷系统中冷却液的温度参数。
[0002] 2.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，压力调节系统还包括第二调节阀；
所述第二调节阀与所述电控单元电连接，所述第二调节阀的输入端与所述分离容器连通。
[0003] 3.根据权利要求2所述的压力调节系统，其特征在于，所述第二调节阀的输出端与空气滤清器的进气管连通。
[0004] 4.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述第一调节阀的输入端与发动机进气管连通。
[0005] 5.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述第一调节阀为增压阀。
[0006] 6.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述分离容器为溢水罐。
[0007] 7.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述压力采集装置还包括液位传感器，所述液位传感器与所述分离容器固定连接，且沿重力方向，所述压力传感器的高度大于所述液位传感器的高度。
[0008] 8.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述分离容器包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述第二腔体与所述发动机水冷系统连接，所述压力传感器设置在所述第一腔体侧。
[0009] 9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：权利要求1至8任一项所述的压力调节系统。
[0010] 10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述压力传感器设置在所述分离容器远离车底的一侧。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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