CN113565620A - 冷却装置及包括该冷却装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷却装置以及包括该冷却装置的车辆。在冷却装置的低温冷却回路中，低压水空中冷器和高压水空中冷器分别利用液体对经低压级增压器和高压级增压器增加的气体进行冷却；EGR废气冷却器利用液体对发动机产生的废气进行冷却；分别流经低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器的液体进入低温散热器；通过风扇对低温散热器中的液体进行低温散热。在冷却装置的高温冷却回路中，对发动机缸体进行冷却的液体进入高温散热器；通过风扇对高温散热器中的液体进行高温散热；经高温散热的液体重新对发动机缸体进行冷却。本发明能够对高温高压的气体进行更有效冷却，增加进气密度，提升发动机性能，并可规避空空中冷器的凝水风险。

Description

冷却装置及包括该冷却装置的车辆

技术领域

本公开内容涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种冷却装置及包括该冷却装置的车辆。

背景技术

目前，在对车辆动力性要求越来越高的情况下，为满足动力及排放升级，发动机需要采用双级增压、可变截面增压及废气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)路线来满足高马力动力总成的排放升级要求。该类发动机其增压压力及增压温度均有大幅度的提升，对附件中冷系统的匹配提出了更高的要求。考虑到车辆对油耗指标的更高追求，高马力发动机冷却系统的匹配必须进行创新设计。

传统的空空中冷系统的中冷器采用铝合金制造，发动机增压压力和温度提高后，超出了铝合金的耐温能力。另一方面因为油耗的限制，希望中冷后参与燃烧的增压气体的温度更低，也就是希望中冷器的冷却效率提高，但是对空空中冷器来说如果冷却能力过大会导致在湿润的环境条件下凝水严重。

因此，需要一种满足高马力发送机要求的冷却系统。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的实施方式提供了一种冷却装置以及包括该冷却装置的车辆。

在本发明的一个方面，提供了一种冷却装置，所述冷却装置适于与车辆的发动机系统配合运行，其中，所述发动机系统包括低压级增压器、高压级增压器和发动机，其中所述发动机包括发动机缸体。所述冷却装置包括：低压水空中冷器、高压水空中冷器、废气再循环(EGR)废气冷却器、低温散热器、高温散热器、风扇和膨胀水箱。所述冷却装置和所述发动机系统构成低温冷却回路和高温冷却回路，其中。在所述低温冷却回路中，所述低压级增压器对进入的气体进行低压级增压；所述低压水空中冷器利用液体对经低压级增压的气体进行冷却；所述高压级增压器对经所述低压水空中冷器冷却的气体进行高压级增压；所述高压水空中冷器利用液体对经高压级增压的气体进行冷却；所述EGR废气冷却器利用液体对所述发动机产生的废气进行冷却；经所述EGR废气冷却器冷却的气体和经所述高压中冷器冷却的气体共同进入所述发动机；分别流经所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器的液体进入所述低温散热器；通过所述风扇对所述低温散热器中的液体进行低温散热；经低温散热的液体重新分别进入所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器。在所述高温冷却回路中，对所述发动机缸体进行冷却的液体进入所述高温散热器；通过所述风扇对所述高温散热器中的液体进行高温散热；经高温散热的液体重新对所述发动机缸体进行冷却。其中，所述膨胀水箱为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体。

在一些实施方式中，所述冷却装置适于安装在混合动力类型车辆中，并且所述冷却装置还包括：所述混合动力类型车辆的电机及其控制器的冷却部件，其与所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器并联接入。

在一些实施方式中，所述低温散热器和所述高温散热器的位置互相独立地设置，并且通过独立设置的至少两个所述风扇分别对所述低温散热器和所述高温散热器进行散热。

在一些实施方式中，所述低温散热器和所述高温散热器中的至少一个是包括上水室和下水室的“U”形结构，其进水口和出水口布置在所述上水室上，所述上水室左右不相连，所述下水室左右相通。

在一些实施方式中，所述进水口和所述出水口分别设置有通气口。

在一些实施方式中，所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器中的至少一个由不锈钢材料制成。

在一些实施方式中，所述膨胀水箱包括以下中的一种：共用膨胀水箱，其为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体；分离设置的至少两个独立膨胀水箱，所述至少两个独立膨胀水箱分别独立地为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体；或者集成的膨胀水箱，其包括通过内部的腔体分离的多个独立膨胀水箱，所述多个独立膨胀水箱分别独立地为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体。

在本发明的另一方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据前述任何一种实施方式所述的冷却装置。

在一些实施方式中，所述车辆还包括传感器和整车控制器，所述整车控制器根据所述传感器采集的所述车辆的车况信息和/或所述车辆的路况信息来控制所述冷却装置。

在一些实施方式中，所述车辆的车况信息包括以下中的一个或多个：发动机输出扭矩、发动机转速、发动机高温系统出水温度、发动机低温系统出水温度、发动机进气温度、发动机机油温度、所述风扇的当前转速以及水泵的当前转速；并且，所述整车控制器控制所述风扇的转速和所述水泵的转速。

本发明的方面提供的冷却装置及包括该冷却装置的车辆采用水空中冷器利用冷却液对高温高压的气体进行有效冷却，代替了传统的发动机空空中冷器，可以规避空空中冷器的凝水风险。本发明的方面提供的冷却装置及包括该冷却装置的车辆使经过两级增压的高压高温气体得到更有效冷却，能够使气体处于较佳的低温水平，增加进气密度，提升发动机性能，使发动机的运转状态更佳，达到节油降噪的目的。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1示出了根据本发明的实施方式的冷却装置的冷却原理图；

图2示出了根据本发明的实施方式的“U”形散热器的主视图；

图3示出了根据本发明的实施方式的“U”形散热器的侧视图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

在一个方面，本发明的实施方式提供了一种冷却装置，该冷却装置可以适于与车辆的发动机系统配合运行。发动机系统可以包括低压级增压器、高压级增压器和发动机，其中发动机包括发动机缸体。冷却装置包括：低压水空中冷器、高压水空中冷器、废气再循环(EGR)废气冷却器、低温散热器、高温散热器、风扇和膨胀水箱。冷却装置和发动机系统构成低温冷却回路和高温冷却回路。

如图1所示，其示出了根据本发明的实施方式的冷却装置的冷却原理图。其中，点画线表示低温水路，虚线表示增压气体，粗实线表示废气，双线表示高温水路，双简化线表示通气管路，细实线表示加注管路。

低温冷却回路的气路部件包括低压级增压器、高压级增压器、EGR废气冷却器、低压水空中冷器、高压水空中冷器及相应管路。

在低温冷却回路中，低压级增压器(或称一级增压器)对进入的气体进行低压级增压，温度升高；低压水空中冷器利用液体对经低压级增压的气体进行冷却；高压级增压器(或称二级增压器)对经低压水空中冷器冷却的气体进行高压级增压；高压水空中冷器利用液体对经高压级增压的气体进行冷却；EGR废气冷却器利用液体对发动机产生的废气进行冷却；经EGR废气冷却器冷却的气体和经高压中冷器冷却的气体以比较低的温度通过发动机进气歧管共同进入发动机，参与燃烧；分别流经低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器的液体进入低温散热器；通过风扇对低温散热器中的液体进行低温散热；经低温散热的液体重新分别进入低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器。

如图1所示，低温冷却液在电子水泵的带动下根据管路连接分成三路，分别流入低压级水空中冷、高压级水空中冷、EGR冷却器。水空中冷器中的高压气体与冷却液反向流动，以更有利于散热。并联的各路冷却液最终汇合在一起进入低温散热器利用发动机风扇提供的冷风进行冷却。

该装置的EGR废气冷却器利用低温冷却水进行冷却，相比高温冷却水，冷却能力更强，废气的冷却温度更低，更有利于节油。

在高温冷却回路中，对发动机缸体进行冷却的液体进入高温散热器；通过风扇对高温散热器中的液体进行高温散热；经高温散热的液体重新对发动机缸体进行冷却。其中，膨胀水箱为低温冷却回路和高温冷却回路提供液体。

需要注意的是，图1仅是出于说明性的目的而示出的原理图，而并非是对各个部件的结构和布置进行限制。在实际实施中，可以省略或替换图中绘出的某些部件，例如电子水泵、节温器、发动机机械水泵、进气歧管、排气歧管等，也可以根据需求增加其他未示出的部件。

传统的空空中冷器一般采用铝合金制造，耐高温性能受到限制。空空中冷器主要通过冷空气与热空气的对流来进行冷却，热空气的温降受环境温度、空空中冷器的冷却能力限制，不能在任何时候都处于较佳的低温水平。尤其是环境温度比较高的时候，参与燃烧的进气温度较高，燃烧恶化，不利于节油。传统的空空中冷器若一味加大冷却能力，会引起潮湿环境条件下发动机部分负荷工作时中冷器内部凝水严重，造成发动机故障。

本发明的实施方式提供的冷却装置采用水空中冷器利用冷却液对高温高压的气体先进行冷却，再利用水冷散热器对冷却完高温高压气体的冷却液进行再冷却，代替了传统的发动机空空中冷器，可以规避空空中冷器的凝水风险。用来冷却的冷却液的温度与环境温度相当，冷却液的冷却潜能巨大，相比发动机水套冷却系统，该系统的冷却液的最高温度较低，因此称为低温冷却系统。使经过两级增压的高压高温气体得到更有效冷却，能够使气体处于较佳的低温水平，增加进气密度，提升发动机性能，使发动机的运转状态更佳，达到节油降噪的目的。

在一些实施方式中，冷却装置适于安装在混合动力类型车辆中，并且冷却装置还包括：混合动力类型车辆的电机及其控制器的冷却部件，其与低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器并联接入。

作为本发明的一个实施方式，冷却装置可以具有预留的冷却接口，用于并联接入其他冷却部件。例如，可以预留冷却接口用来冷却一些特殊车辆所增加的附加冷却部件，诸如重型车辆变速器等。

低温冷却液可以在电子水泵的带动下根据管路连接其他需冷却部件，与低压级水空中冷、高压级水空中冷、EGR冷却器并联。

本发明的实施方式提供的冷却装置的冷却液温度相比发动机缸体冷却系统冷却液的温度更低，因此冷却潜力更大。在这种情况下，将具有低温冷却需求的元件的冷却部件并入，可以实现有效冷却。

在本发明的实施方式中，各个冷却部件的冷却回路采用并联结构，可以降低水路的总阻力。

在一些实施方式中，低温散热器和高温散热器的位置互相独立地设置，并且通过独立设置的至少两个风扇分别对低温散热器和高温散热器进行散热。作为一个示例，低温散热器可以布置在高温散热器的前部，利用发动机前部的风扇提供的冷风进行冷却。作为另一示例，低温散热器也可以单独布置在车辆的其他位置，利用独立设置的风扇提供的冷风进行冷却。

在一些实施方式中，风扇可以是机械风扇或电子风扇，可以根据不同的场景和需求而进行选择。例如，在图1所示的场景中，低温散热器和高温散热器前后布置，可以采用发动机驱动的机械风扇进行散热。作为另一示例，在混合动力类型车辆的情况下，由于有回收的电，并且对柴油机冷却需求不高，可以对低温散热器和高温散热器分别使用独立的电子风扇进行散热。

作为本发明的一个实施方式，风扇是可调速的。可以对风扇的速度进行设置以达到期望的冷却效果。

在一些实施方式中，低温散热器和高温散热器中的至少一个是包括上水室和下水室的“U”形结构。图2示出了根据本发明的实施方式的“U”形散热器的主视图；图3示出了根据本发明的实施方式的“U”形散热器的侧视图。其进水口和出水口布置在上水室上，上水室左右不相连，下水室左右相通。

在一些实施方式中，进水口和出水口分别设置有通气口，可以保证自由加注时的除气。

在一些实施方式中，低温散热器和高温散热器中的至少一个的进水口和出水口可以是上下对角线布置的，例如以上进水下出水的结构布置。在这种情况下，可以仅在上面的进水口设置通气口。

在一些实施方式中，低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器中的至少一个由不锈钢材料制成。水空中冷器采用不锈钢材料制造，可以满足高温高压气体的可靠性需求。

作为本发明的一个实施方式，低压水空中冷器、高压水空中冷器和EGR废气冷却器中的至少一个的冷却水路中设置有流量调节阀。流量调节阀可以是自动的也可以是手动的，能够根据冷却需求对流量进行调整。作为一个示例，可以在低压水空中冷器及高压水空中冷器水路各设有流量调节阀。作为另一示例，可以在冷却需求较高的冷却部件的回路中布置流量调节阀。

在一些实施方式中，膨胀水箱包括以下中的一种：共用膨胀水箱，其为低温冷却回路和高温冷却回路提供液体，同时向高温散热器及低温散热器所处的系统注入冷却液；分离设置的至少两个独立膨胀水箱，至少两个独立膨胀水箱分别独立地为低温冷却回路和高温冷却回路提供液体；或者集成的膨胀水箱，其包括通过内部的腔体分离的多个独立膨胀水箱，过腔体实现高低温冷却液分离，多个独立膨胀水箱分别独立地为低温冷却回路和高温冷却回路提供液体。

作为本发明的一个实施方式，膨胀水箱设置有至少4个通气口。作为示例，通气口可以设置在各水路最高点。高低温系统散热器端及发动机端可以均布置有通气口。通气口的设置可以保证系统自由加注，满足发动机要求。

在另一方面，本发明的实施方式提供了一种车辆，该车辆包括根据前述任何一种实施方式的冷却装置。

在一些实施方式中，车辆还可以包括传感器和整车控制器，整车控制器根据传感器采集的车辆的车况信息和/或车辆的路况信息来控制冷却装置。作为一个示例，整车控制器可以根据发动机负荷、发动机出水温度、发动机进气温度、发动机机油温度、爬坡倾斜度、车辆重量等参数对冷却装置进行控制。

本发明的实施方式利用传感器和整车控制器来实现冷却系统的智能控制，以达到气液等冷却介质的协同控制，使发动机的运转状态更佳，达到节油降噪的目的。

在一些实施方式中，车辆的车况信息包括以下中的一个或多个：发动机输出扭矩、发动机转速、发动机高温系统出水温度、发动机低温系统出水温度、发动机进气温度、发动机机油温度、风扇的当前转速以及水泵的当前转速；并且，整车控制器控制风扇的转速和水泵的转速。

通过具体的车况信息控制风扇的转速和水泵的转速，能够实时、精确地调整冷却装置的冷却性能，保持良好的冷却效果。

出于示意的目的，已经给出了本发明的实施方式的前述说明，其并非是穷举性的也并非要将本发明限制为所公开的确切形式。本领域技术人员可以理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出各种变化，并且可以将其中的元件替换为等同物。另外，在不偏离本发明的基本范围的情况下，可以进行很多修改以使得特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明不试图限制于所公开的作为用于实现本发明所预期的最佳模式的特定实施方式，本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，所述冷却装置适于与车辆的发动机系统配合运行，其中，所述发动机系统包括低压级增压器、高压级增压器和发动机，其中所述发动机包括发动机缸体，

所述冷却装置包括：低压水空中冷器、高压水空中冷器、废气再循环(EGR)废气冷却器、低温散热器、高温散热器、风扇和膨胀水箱，

所述冷却装置和所述发动机系统构成低温冷却回路和高温冷却回路，其中，

在所述低温冷却回路中，所述低压级增压器对进入的气体进行低压级增压；所述低压水空中冷器利用液体对经低压级增压的气体进行冷却；所述高压级增压器对经所述低压水空中冷器冷却的气体进行高压级增压；所述高压水空中冷器利用液体对经高压级增压的气体进行冷却；所述EGR废气冷却器利用液体对所述发动机产生的废气进行冷却；经所述EGR废气冷却器冷却的气体和经所述高压中冷器冷却的气体共同进入所述发动机；分别流经所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器的液体进入所述低温散热器；通过所述风扇对所述低温散热器中的液体进行低温散热；经低温散热的液体重新分别进入所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器，

在所述高温冷却回路中，对所述发动机缸体进行冷却的液体进入所述高温散热器；通过所述风扇对所述高温散热器中的液体进行高温散热；经高温散热的液体重新对所述发动机缸体进行冷却，

其中，所述膨胀水箱为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置适于安装在混合动力类型车辆中，并且所述冷却装置还包括：

所述混合动力类型车辆的电机及其控制器的冷却部件，其与所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器并联接入。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述低温散热器和所述高温散热器的位置互相独立地设置，并且通过独立设置的至少两个所述风扇分别对所述低温散热器和所述高温散热器进行散热。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述低温散热器和所述高温散热器中的至少一个是包括上水室和下水室的“U”形结构，其进水口和出水口布置在所述上水室上，所述上水室左右不相连，所述下水室左右相通。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述进水口和所述出水口分别设置有通气口。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述低压水空中冷器、所述高压水空中冷器和所述EGR废气冷却器中的至少一个由不锈钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述膨胀水箱包括以下中的一种：

共用膨胀水箱，其为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体；

分离设置的至少两个独立膨胀水箱，所述至少两个独立膨胀水箱分别独立地为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体；或者

集成的膨胀水箱，其包括通过内部的腔体分离的多个独立膨胀水箱，所述多个独立膨胀水箱分别独立地为所述低温冷却回路和所述高温冷却回路提供液体。

8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的冷却装置。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括传感器和整车控制器，所述整车控制器根据所述传感器采集的所述车辆的车况信息和/或所述车辆的路况信息来控制所述冷却装置。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆的车况信息包括以下中的一个或多个：发动机输出扭矩、发动机转速、发动机高温系统出水温度、发动机低温系统出水温度、发动机进气温度、发动机机油温度、所述风扇的当前转速以及水泵的当前转速；并且，

所述整车控制器控制所述风扇的转速和所述水泵的转速。

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