CN116608064A - 集成式冷却器和车辆 - Google Patents

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曲函师
钱丁超
李育婷
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Abstract

本发明公开了一种集成式冷却器和车辆，属于废气再循环技术领域。该集成式冷却器包括冷却总成主体，设置有第一冷却室和第二冷却室，机油冷却管路设置于第一冷却室内，冷却液冷却管路延伸设置于第一冷却室和第二冷却室内，第一冷却室的输出端通过第一出气管与发动机的排气总管连通；第二冷却室的输出端通过第二出气管与增压器的压缩机端连通；EGR废气管，EGR废气管的一端与发动机的排气总管连通，用于导入带有热量的废气，EGR废气管的另一端选择性地与第一冷却室的输入端或第二冷却室的输入端连通。本发明降低发动机的成本，保证EGR系统的正常运行，而且冷启动尤其低温冷启动状态下，充分利用废气热量，提升发动机热效率。

Description

集成式冷却器和车辆
技术领域
本发明涉及废气再循环技术领域，尤其涉及一种集成式冷却器和车辆。
背景技术
排气再循环(ExhaustGasRecirculation，EGR)将来自内燃发动机的排气的一部分引入内燃发动机的燃烧室，诸如内燃发动机的一个或多个缸体。EGR可用来减少诸如例如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的氮氧化物(以下统称为NOx)的形成。排气基本上是惰性的。因此，将排气的一部分引入内燃发动机的燃烧室中稀释了待燃烧的燃料和空气的混合物，并且因此降低了峰值燃烧温度和过量氧气，减少发动机产生的NOx量。
现阶段，发动机的机油冷却器、冷却液冷却器和EGR冷却器分开独立设置，不仅增加了发动机的成本和占用空间，而且在冷启动尤其低温冷启动状态下，EGR系统为保护增压器而不工作，使废气总管内的废气热量未能得到充分利用。
为此，亟需提供一种集成式冷却器和车辆以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成式冷却器和车辆，不仅降低发动机的成本，保证EGR系统的正常运行，而且冷启动尤其低温冷启动状态下，充分利用废气热量，提升发动机热效率。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
集成式冷却器，包括：
冷却总成主体，设置有第一冷却室和第二冷却室，机油冷却管路设置于所述第一冷却室内，冷却液冷却管路延伸设置于所述第一冷却室和所述第二冷却室内，所述第一冷却室的输出端通过第一出气管与发动机的排气总管连通；所述第二冷却室的输出端通过第二出气管与增压器的压缩机端连通；
EGR废气管，所述EGR废气管的一端与发动机的排气总管连通，用于导入带有热量的废气，所述EGR废气管的另一端选择性地与所述第一冷却室的输入端或所述第二冷却室的输入端连通。
作为集成式冷却器的可选方案，还包括三通阀，所述三通阀包括进口、第一出口和第二出口，所述进口与所述EGR废气管连通，所述第一出口与所述第一冷却室的输入端连通，所述第二出口与所述第二冷却室的输入端连通。
作为集成式冷却器的可选方案，还包括控制模块，所述控制模块与所述三通阀电连接，用于控制所述三通阀的开关和开度。
作为集成式冷却器的可选方案，所述第一出气管上设置有EGR出气控制阀，所述EGR出气控制阀与所述控制模块电连接，所述EGR废气管与所述第一冷却室接通时，所述EGR出气控制阀处于打开状态。
作为集成式冷却器的可选方案，所述第一冷却室内平行且间隔设置有若干个第一冷却管路，若干个所述第一冷却管路的一端均与所述EGR废气管连通，若干个所述第一冷却管路的另一端均与所述排气总管连通。
作为集成式冷却器的可选方案，所述第二冷却室内平行且间隔设置有若干个第二冷却管路，若干个所述第二冷却管路的一端均与所述EGR废气管连通，若干个所述第二冷却管路的另一端均与所述增压器的压缩机端连通。
作为集成式冷却器的可选方案，所述发动机的进气歧管与所述增压器的压缩机端连通，所述发动机的排气歧管与所述增压器的涡轮端的进气端连通，所述增压器的涡轮端的排气端与所述排气总管连通。
作为集成式冷却器的可选方案，还包括三元催化器，所述三元催化器设置在所述排气总管上。
作为集成式冷却器的可选方案，所述第一冷却室的外壁设置有进油口和出油口，所述机油冷却管路的两末端分别与所述进油口和出油口连通；
所述第一冷却室的外壁设置有进液口，所述第二冷却室的外壁设置有出液口，所述冷却液冷却管路的两末端分别与所述进液口和所述出液口连通。
车辆，包括发动机和如上任一项所述的集成式冷却器，发动机冷启动工况时，EGR废气管与第一冷却室连通；发动机热机状态下，所述EGR废气管与第二冷却室连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所提供的集成式冷却器，在冷却总成主体内集成EGR冷却、冷却液冷却和机油冷却三种功能，使发动机的结构更加紧凑，降低了发动机的成本和占用空间；EGR废气管选择性地与第一冷却室的输入端或第二冷却室的输入端连通。当发动机达到正常工作温度后，使EGR废气管与第二冷却室的输入端连通，第二冷却室内的冷却液冷却管路对高温废气降温，第二冷却室的输出端通过第二出气管与增压器的压缩机端连通，再进入发动机的燃烧室内，保证EGR系统的正常运行；当发动机冷启动尤其低温冷启动状态下，使EGR废气管与第一冷却室连通，第一冷却室内的高温废气可以同时对冷却液冷却管路内的冷却液和机油冷却管路内的机油传递热量，使冷却液和机油迅速提温，降低发动机各部件的摩擦损失，充分利用废气热量，提升发动机热效率。
本发明所提供的车辆，发动机冷启动工况时，EGR废气管与第一冷却室连通；发动机热机状态下，EGR废气管与第二冷却室连通，不仅降低发动机的成本，保证EGR系统的正常运行，而且冷启动尤其低温冷启动状态下，充分利用废气热量，提升发动机热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中集成式冷却器的示意图。
附图标记：
1、冷却总成主体；2、第二出气管；3、压缩机端；4、涡轮端；5、三元催化器；6、EGR废气管；7、EGR出气控制阀；8、三通阀；9、第二废气支管；10、第一废气支管；11、第一出气管；12、第一冷却室；13、第二冷却室；14、第一冷却管路；15、第二冷却管路；16、排气总管；17、进油口；18、出油口；19、机油冷却管路；20、进液口；21、出液口；22、冷却液冷却管路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了不仅降低发动机的成本，保证EGR系统的正常运行，而且冷启动尤其低温冷启动状态下，充分利用废气热量，提升发动机热效率，本实施例提供一种集成式冷却器和车辆，以下结合图1对本实施例的具体内容进行详细描述。
如图1所示，集成式冷却器包括冷却总成主体1和EGR废气管6。其中，冷却总成主体1设置有第一冷却室12和第二冷却室13，机油冷却管路19设置于第一冷却室12内，冷却液冷却管路22延伸设置于第一冷却室12和第二冷却室13内，第一冷却室12的输出端通过第一出气管11与发动机的排气总管16连通；第二冷却室13的输出端通过第二出气管2与增压器的压缩机端3连通；EGR废气管6的一端与发动机的排气总管16连通，用于导入带有热量的废气，EGR废气管6的另一端选择性地与第一冷却室12的输入端或第二冷却室13的输入端连通。
简而言之，本发明所提供的集成式冷却器，在冷却总成主体1内集成EGR冷却、冷却液冷却和机油冷却三种功能，使发动机的结构更加紧凑，降低了发动机的成本和占用空间；EGR废气管6选择性地与第一冷却室12的输入端或第二冷却室13的输入端连通。当发动机达到正常工作温度后，使EGR废气管6与第二冷却室13的输入端连通，第二冷却室13内的冷却液冷却管路22对高温废气降温，第二冷却室13的输出端通过第二出气管2与增压器的压缩机端3连通，再进入发动机的燃烧室内，保证EGR系统的正常运行；当发动机冷启动尤其低温冷启动状态下，使EGR废气管6与第一冷却室12连通，第一冷却室12内的高温废气可以同时对冷却液冷却管路22内的冷却液和机油冷却管路19内的机油传递热量，使冷却液和机油迅速提温，降低发动机各部件的摩擦损失，充分利用废气热量，提升发动机热效率。
进一步地，集成式冷却器还包括三通阀8，三通阀8包括进口、第一出口和第二出口，进口与EGR废气管6连通，第一出口与第一冷却室12的输入端连通，第二出口与第二冷却室13的输入端连通。具体地，三通阀8的第一出口通过第一废气支管10与第一连通的输入端连通，三通阀8的第二出口通过第二废气支管9与第二连通的输入端连通，通过控制三通阀8来改变EGR废气管6与第一冷却室12和第二冷却室13的通断。
进一步地，集成式冷却器还包括控制模块，控制模块与三通阀8电连接，用于控制三通阀8的开关和开度。示例性地，控制模块可以为但不限于车辆的(ElectronicControlUnit，ECU)电子控制单元。
进一步地，第一出气管11上设置有EGR出气控制阀7，EGR出气控制阀7与控制模块电连接，EGR废气管6与第一冷却室12接通时，EGR出气控制阀7处于打开状态。当车辆冷启动时，打开EGR出气控制阀7，通过三通阀8使EGR废气管6与第一冷却室12接通，使带有热量的废气加热机油和冷却液，提升发动机工作效率。当车辆处于热机状态时，通过三通阀8使EGR废气管6与第二冷却室13接通，关闭EGR出气控制阀7，避免废气通过第一出气管11流入第一冷却室12内。
进一步地，第一冷却室12内平行且间隔设置有若干个第一冷却管路14，若干个第一冷却管路14的一端均与EGR废气管6连通，若干个第一冷却管路14的另一端均与排气总管16连通。第二冷却室13内平行且间隔设置有若干个第二冷却管路15，若干个第二冷却管路15的一端均与EGR废气管6连通，若干个第二冷却管路15的另一端均与增压器的压缩机端3连通。通过在第一冷却室12内增设第一冷却管路14，第二冷却室13内增设第二冷却管路15，使废气分布的更加均匀，保证管路冷却均匀。
具体地，在装配过程中，将发动机的进气歧管与增压器的压缩机端3连通，发动机的排气歧管与增压器的涡轮端4的进气端连通，增压器的涡轮端4的排气端与排气总管16连通。
进一步地，集成式冷却器还包括三元催化器5，三元催化器5设置于排气总管16上。通过增设三元催化器5，净化排气总管16内的废气，减小有害物质进入大气中。
进一步地，第一冷却室12的外壁设置有进油口17和出油口18，机油冷却管路19的两末端分别与进油口17和出油口18连通。发动机的机油流入机油冷却管路19内，用于机油的加热或降温。
进一步地，第一冷却室12的外壁设置有进液口20，第二冷却室13的外壁设置有出液口21，冷却液冷却管路22的两末端分别与进液口20和出液口21连通。在本实施例中，冷却液冷却管路22呈蛇形弯曲延伸。
具体地，冷却总成主体1内设置有第一冷却室12和第二冷却室13，第一冷却管路14和机油冷却管路19布置于第一冷却室12内，第二冷却管路15布置于第二冷却室13内，冷却液冷却管路22的部分管路位于第一冷却室12内，冷却液冷却管路22的部分管路位于第二冷却室13内。在热机状态下，冷却液冷却管路22对第一冷却室12内的机油冷却管路19降温，冷却液冷却管路22对第二冷却室13内的第二冷却管路15内的废气降温。冷启动状态下，第一冷却室12内第一冷却管路14的高温废气对第一冷却室12内的冷却液冷却管路22和机油冷却管路19同时加热。
示例性地，在本实施例中，冷却液可以为但不限于水。
本实施例还提供了一种车辆，该车辆包括发动机和上面提到的集成式冷却器，发动机冷启动工况时，EGR废气管6与第一冷却室12连通；发动机热机状态下，EGR废气管6与第二冷却室13连通。
综上，集成式冷却器，在不同工况下可实现机油冷却和EGR进气冷却、以及特殊工况下的暖机加热功能。
当发动机进入EGR废气循环使用工况，废气循环路径为增压器的涡轮端4取废气，由EGR废气管6经三通阀8进入集成式冷却器的第二冷却室13，废气经冷却液冷却后进入增压器的压气机内，压缩后进入进气歧管、燃烧室参与燃烧。
当发动机进入冷启动工况，此时EGR废气循环由EGR废气管6路经三通阀8进入集成式冷却器的第二冷却室13，废气对冷却液和机油进行加热，使冷却液和机油快速升温，达到最佳工作温度，降低发动机摩擦损失。
机油在集成式冷却器的油冷室进行冷却循环；冷却液冷却管路22贯穿整个集成式冷却器(即穿过第一冷却室12与第二冷却室13的分隔侧壁)，分别对机油和EGR废气进行冷却；EGR废气根据工况进入集成式冷却器的第一冷却室12或者第二冷却室13。
三通阀8及EGR出气控制阀7均由ECU控制开关及开度，根据环境温度、发动机工况使用控制策略控制开关。其控制逻辑为ECU根据进气温度传感器、水温传感器、机油温度传感器读取环境温度、发动机水温、机油温度而确定不同的EGR废气循环和三通阀8的开度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.集成式冷却器，其特征在于，包括：
冷却总成主体(1)，设置有第一冷却室(12)和第二冷却室(13)，机油冷却管路(19)设置于所述第一冷却室(12)内，冷却液冷却管路(22)延伸设置于所述第一冷却室(12)和所述第二冷却室(13)内，所述第一冷却室(12)的输出端通过第一出气管(11)与发动机的排气总管(16)连通；所述第二冷却室(13)的输出端通过第二出气管(2)与增压器的压缩机端(3)连通；
EGR废气管(6)，所述EGR废气管(6)的一端与发动机的排气总管(16)连通，用于导入带有热量的废气，所述EGR废气管(6)的另一端选择性地与所述第一冷却室(12)的输入端或所述第二冷却室(13)的输入端连通。
2.根据权利要求1所述的集成式冷却器，其特征在于，还包括三通阀(8)，所述三通阀(8)包括进口、第一出口和第二出口，所述进口与所述EGR废气管(6)连通，所述第一出口与所述第一冷却室(12)的输入端连通，所述第二出口与所述第二冷却室(13)的输入端连通。
3.根据权利要求2所述的集成式冷却器，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块与所述三通阀(8)电连接，用于控制所述三通阀(8)的开关和开度。
4.根据权利要求3所述的集成式冷却器，其特征在于，所述第一出气管(11)上设置有EGR出气控制阀(7)，所述EGR出气控制阀(7)与所述控制模块电连接，所述EGR废气管(6)与所述第一冷却室(12)接通时，所述EGR出气控制阀(7)处于打开状态。
5.根据权利要求1所述的集成式冷却器，其特征在于，所述第一冷却室(12)内平行且间隔设置有若干个第一冷却管路(14)，若干个所述第一冷却管路(14)的一端均与所述EGR废气管(6)连通，若干个所述第一冷却管路(14)的另一端均与所述排气总管(16)连通。
6.根据权利要求5所述的集成式冷却器，其特征在于，所述第二冷却室(13)内平行且间隔设置有若干个第二冷却管路(15)，若干个所述第二冷却管路(15)的一端均与所述EGR废气管(6)连通，若干个所述第二冷却管路(15)的另一端均与所述增压器的压缩机端(3)连通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的集成式冷却器，其特征在于，所述发动机的进气歧管与所述增压器的压缩机端(3)连通，所述发动机的排气歧管与所述增压器的涡轮端(4)的进气端连通，所述增压器的涡轮端(4)的排气端与所述排气总管(16)连通。
8.根据权利要求7所述的集成式冷却器，其特征在于，还包括三元催化器(5)，所述三元催化器(5)设置在所述排气总管(16)上。
9.根据权利要求5所述的集成式冷却器，其特征在于，所述第一冷却室(12)的外壁设置有进油口(17)和出油口(18)，所述机油冷却管路(19)的两末端分别与所述进油口(17)和出油口(18)连通；
所述第一冷却室(12)的外壁设置有进液口(20)，所述第二冷却室(13)的外壁设置有出液口(21)，所述冷却液冷却管路(22)的两末端分别与所述进液口(20)和所述出液口(21)连通。
10.车辆，其特征在于，包括发动机和如权利要求1-9任一项所述的集成式冷却器，发动机冷启动工况时，EGR废气管(6)与第一冷却室(12)连通；发动机热机状态下，所述EGR废气管(6)与第二冷却室(13)连通。
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