CN118269646A - 动力系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种动力系统和车辆，其中，动力系统包括：发动机；以及排气系统，与所述发动机连接，其中，所述排气系统和所述发动机用于共同集成在车辆的同一个车舱内。将排气系统与发动机同时集成在车辆的同一个车舱内，可以有效提升动力舱室的集成度，并释放车辆的未布置动力配件(发动机、排气系统)的一端的空间。此外，相较于传统的布置方式(排气系统从车辆的前舱延伸至后舱并在后舱排出)，如此设计，可以减少排气尾管的长度，降低排气的背气压力，提升发动机的热效率。省略了前后延伸的部分尾管后，车辆底盘、地板等无需设置避让结构，结构更加简便，对于混动车辆则可以为电池包提供更大的布置空间，提升续航能力。

Description

动力系统和车辆

技术领域

本公开涉及车辆生产领域，具体地，涉及一种动力系统和车辆。

背景技术

传统的燃油车和混合动力车型均配备有发动机，发动机通过空气燃烧提供动力，燃烧后的尾气通过排气系统排出。相关技术中，发动机通常设置在车辆的前舱中，排气系统从前舱延伸至后舱，尾气最终从车辆的尾部排出。为避免与排气系统的部件干涉，车辆底盘、地板等部件通常设置有避让结构，对于混合动力汽车，还需要考虑排气系统是否占据电池包的空间，造成对车辆续航里程的影响。

发明内容

本公开的目的是提供一种动力系统和车辆，以至少部分地解决相关技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种动力系统，包括：发动机；以及排气系统，与所述发动机连接，其中，所述排气系统和所述发动机用于共同集成在车辆的同一个车舱内。

可选地，所述排气系统包括依次连通的前催总成、消声总成以及排气尾管。

可选地，所述消声总成和所述前催总成分别安装在所述发动机上且能够与所述车辆的车架相间隔。

可选地，所述消声总成的外表面设置有隔热层。

可选地，还包括散热系统和空气滤清系统，所述散热系统、所述空气滤清系统、所述发动机以及所述排气系统用于共同集成在同一个车舱内。

可选地，还包括电池包，其中，在车辆的长度方向上，所述发动机和所述排气系统位于所述电池包的同一侧。

可选地，所述排气系统包括排气尾管，所述排气尾管的出气口设置为朝向避让远离所述电池包的方向排气。

可选地，所述发动机和所述排气系统用于集成在所述车辆的前舱，所述出气口位于所述电池包的前侧，且，所述出气口的出气气流方向与地面的夹角大于等于25°且小于等于45°。

可选地，所述出气口与所述电池包在所述长度方向的距离大于等于100mm。

可选地，所述排气尾管的至少部分沿所述车辆的宽度方向延伸，以使得所述出气口的出气气流方向朝向所述车辆的宽度方向。可选地，所述电池包的面向所述出气口的外壁设置有隔热元件。

可选地，所述电池包的两侧分别用于直接固定在所述车辆的门槛梁上。

可选地，还包括：第一驱动电机；第一驱动半轴，与所述发动机传动连接且与所述第一驱动电机传动连接；以及电控系统，被配置为控制所述发动机和所述第一驱动电机，其中，所述第一驱动电机、所述第一驱动半轴、所述电控系统以及所述发动机在所述车辆的长度方向上位于所述电池包的同一侧。

可选地，还包括第二驱动电机以及与所述第二驱动电机传动连接的第二驱动半轴，其中，所述第二驱动电机和所述第二驱动半轴在所述车辆的长度方向上位于所述电池包的远离所述发动机的一侧。

根据本公开的第二个方面，提供一种车辆，包括上述的动力系统。

通过上述技术方案，将排气系统与发动机同时集成在车辆的同一个车舱内，可以有效提升动力舱室的集成度，并释放车辆的未布置动力配件(发动机、排气系统)的一端的空间。此外，相较于传统的布置方式(排气系统从车辆的前舱延伸至后舱并在后舱排出)，如此设计，可以减少排气尾管的长度，降低排气的背气压力，提升发动机的热效率。省略了前后延伸的部分尾管后，车辆底盘、地板等无需设置避让结构，结构更加简便，对于混动车辆则可以为电池包提供更大的布置空间，提升续航能力。此外，在外观方面，在将排气系统和发动机集成在车辆的前舱时，即将排气系统的排气口在车辆的前舱布置，这种“隐藏”排气可以使同平台纯电与混动车型外观造型更加接近。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是相关技术的一种车辆的示意图；

图2是根据本公开示例性示出的一种车辆的示意图；

图3是根据本公开示例性示出的另一种车辆的示意图；

图4是根据本公开示例性示出的另一种车辆的示意图；

图5是根据本公开示例性示出的另一种车辆的示意图；

图6是根据本公开示例性示出的发动机和排气系统的示意图；

图7是根据本公开示例性示出的车辆的发动机舱的部分结构示意图；

图8是根据本公开示例性示出的电池包和门槛梁的爆炸图；

图9是根据本公开示例性示出的一种排气尾管的出气口与电池包的位置关系的示意图；

图10是根据本公开示例性示出的另一种排气尾管的出气口与电池包的位置关系的示意图。

附图标记说明

100-车架；200-发动机；210-油底壳；300-排气系统；301-进气口；302-出气口；310-前催总成；320-消声总成；330-排气尾管；410-散热系统；420-空气滤清系统；500-电池包；600-门槛梁；610-加强梁；620-固定螺栓；710-第一驱动电机；720-第一驱动半轴；730-电控系统；810-第二驱动电机；820-第二驱动半轴；900-燃油箱。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后”可以是基于相关零部件实际使用的方向定义的，例如：排气系统与发动机共同集成在车身的“前舱”或者“后舱”，这里的前舱和后舱指的是位于车辆的靠近前端的安装位置和位于车辆的靠近后端的安装位置，即在本公开中，所述的“前、后”是基于车辆的车身的前后方向而言的，换言之，车辆的车头位置对应前端，车辆的车尾位置对应后端。在图示方向上，参照图2-图5，前后方向则是对应于图中的箭头所指的方向。

除此之外，在本公开中，使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

为了方便对本公开技术方案的理解，首先结合图1对相关技术进行介绍，图1示出了一种车辆的示意图，其中，发动机位于车辆的前舱，排气系统(前催总成310、排气尾管330以及消声总成320)从车辆的前舱延伸至车辆的后舱，并从后舱排出，如此设计导致：1、车辆的动力系统(发动机和排气部件)集成性低，消声总成320布置在车辆后舱导致后备箱空间不足；2、排气尾管需要从车架100的前端延伸到后端，管路较长，排气背气压力大，热效率低；3、由于排气尾管330需要从前端延伸至后端，为避免路径上的干涉，车辆底盘、地板等部件通常需要根据排气尾管330的延伸路径设置避让结构，结构复杂、生产成本高，且对于混合动力汽车，排气尾管330还会占据电池包500的空间，对车辆续航里程产生影响。

为了解决上述的技术方案，参照图2-图5，根据本公开的第一个方面，提供一种动力系统，包括发动机200以及与发动机200连接的排气系统300。其中，排气系统300与发动机200用于共同集成在车辆的同一个车舱内。这里的车舱可以是车辆的前舱、后舱，或者中置舱等。排气系统300指的是一种用于对发动机200的废气进行处理并排出的系统，其可以具有与发动机200连接的进气口301以及将处理后的尾气排出的出气口302，本公开不对排气系统300的具体组成作限制，其可以是根据实际需求适应性设计，具体将在下文的实施例中介绍。

本公开不对排气系统300与发动机200具体用于集成在车辆的前舱或者后舱或者中置舱作限制，为了方便描述，下文对排气系统300和发动机200集成的舱称为动力舱室，对此下文不再重复解释。

参照图2和图4，在一些实施例中，排气系统300与发动机200可以共同集成在车辆的前舱(此时前舱为动力舱室)，发动机200排出的尾气通过上述的进气口301进入排气系统300中处理，处理后的尾气通过出气口302将尾气在车辆的前端位置排出。此外，参照3和图5，发动机200和排气系统300也可以共同集成在车辆的后舱(此时后舱为动力舱室)，发动机200排出的尾气可以通过上述的进气口301进入排气系统300中处理，处理后的尾气通过上述的出气口302将尾气在车辆的后端位置排出。

需要说明的是，本公开提到的前舱和后舱指的是位于车辆的前端和后端的安装位置，具体地，排气系统300和发动机200集成在前舱则指的是排气系统300和发动机200布置在车辆的靠近前端的位置，并非排气系统300和发动机200的全部组成部分都必须容纳在前舱的内部，其可以是一部分位于前舱内、另一部分延伸至前舱外，只要其整体是位于车辆的靠近前端的位置即可。类似地，排气系统300和发动机200集成在车辆的后舱指的是其整体位于车辆的靠近后端的位置，这里不作重复解释。

通过使用上述技术方案，将排气系统300与发动机200同时集成在车辆的同一个车舱内，可以有效提升动力舱室的集成度，并释放车辆的未布置动力配件(发动机200、排气系统300)的一端的空间。此外，相较于传统的布置方式(排气系统300从车辆的前舱延伸至后舱并在后舱排出)，如此设计，可以减少排气尾管330的长度，降低排气的背气压力，提升发动机200的热效率。省略了前后延伸的部分尾管后，车辆底盘、地板等无需设置避让结构，结构更加简便，对于混动车辆则可以为电池包提供更大的布置空间，提升续航能力。此外，在外观方面，在将排气系统300和发动机200集成在车辆的前舱时，即将排气系统300的排气口在车辆的前舱布置，这种“隐藏”排气可以使同平台纯电与混动车型外观造型更加接近。

参照图6和图7，在本公开的实施例中，排气系统300可以包括依次连通的前催总成310、消声总成320以及排气尾管330。其中，前催总成310的远离消声总成320的一端形成为前述的进气口301，排气尾管330的远离消声总成320的一端形成为前述的出气口302。发动机200工作时，排出的废气可以通过进气口301进入前催总成310，并经由前催总成310流入消声总成320中，消声总成320处理完成后将废气排入排气尾管330并从出气口302排出。本公开不对发动机200、前催总成310、消声总成320以及排气尾管330中相连通的两者的连接方式作限制，其可以是通过法兰或者卡箍等连接，并且相互连通的两者存在一定距离时，二者之间也可以设置有管路，通过管路配合法兰或者卡箍实现气体连通。

在本公开的实施例中，消声总成320和前催总成310可以分别安装在发动机200上且能够与车辆的车架100相间隔。通过将消声总成320和前催总成310安装在发动机200上，可以使得消声总成320和前催总成310跟随发动机200同步抖动，无需设置柔性连接件进行解耦。将消声总成320和前催总成310与车架100间隔布置是防止消声总成320和前催总成310跟随发动机200抖动而与车架100发生撞击。本公开不对该间隔布置的具体间隙尺寸作限制，其可以是根据发动机200以及排气系统300的具体性能而适应性设计，例如，在本公开的实施例中，预留间隙可以是大于25mm。需要说明的是，本公开不对上述的车架100作限制，当车辆的前舱作为动力舱室时，车架100可以为车辆的前副车架。当车辆的后舱作为动力舱室时，车架100可以为车辆的后副车架。此外，车架100也可以为车辆的竖梁和横梁等。

在本公开的实施例中，为了合理利用动力舱室的空间，消声总成320与发动机200的油底壳210可以临近设置，即二者距离较小，例如消声总成320和油底壳210的外壁彼此靠近但具有较小间隙，或者通过下述的隔热层间接贴合，或者一者直接设置在另一者的内部。具体地，在一些实施例中，消声总成320可以是集成在油底壳210的内部(集成式)，即油底壳210可以在其本体上设置有用于容纳消声总成320的腔室。此外，在其他的一些实施例中，油底壳210与消声总成320也可以是分体式，例如可以在油底壳210的外部造型上形成容纳位置，并将消声总成320布置在该容纳位置，其具体结构可根据油底壳210的实际形状设计，本公开对此不作限制。

由于发动机200排出的废气温度很高，当该高温废气流经消声总成320时，很容易通过热传导或者热辐射的形式将热量外散，进而导致发动机200的相关部件受热过度，例如，当发动机的油底壳210临近消声总成320布置时，其内部的机油则受热挥发或者变质，为了避免该类问题的发生，在本公开的实施例中，消声总成320的外表面可以设置有隔热层。

本公开不对隔热层的具体构成作限制，例如，在本公开的实施例中，其可以是涂抹在消声总成320表面的气凝胶复合材料。此外，在其他的一些实施例中，其也可以是包裹在消声总成320外周的隔热棉垫。再或者，其也可以是贴设在消声总成320外壁的隔热铝板等。

参照图2-图5，在本公开的实施例中，动力系统还可以包括散热系统410和空气滤清系统420，散热系统410、空气滤清系统420、发动机200以及排气系统300用于共同集成在同一个车舱内。通过将散热系统410和空气滤清系统420也布置在动力舱室中，可以进一步地提升空间利用率，提升动力舱室的集成度。由于散热系统410和空气滤清系统420的结构和原理为本领域技术人员所熟知，这里不作过多介绍。此外，本公开的动力舱室也并不局限于上述的功能模块(发动机200、排气系统300、散热系统410等)，在其他的一些实施例中，其还可以集成有冷却系统等。

参照图2-图5，在本公开的实施例中，动力系统还可以包括电池包500(车辆为混动车辆时)，其中，在车辆的长度方向上，发动机200和排气系统300可以位于电池包500的同一侧。参照图1-图5，电池包500可以布置在前舱和后舱之间，在图1示出的现有方案中，排气尾管330需要从车辆的前端延伸至后端，因此需要占用部分的电池包500布置空间，导致电池包500体积受限，影响续航能力。反之，参照图2-图5，在本公开的实施例中，由于发动机200和排气系统300可以位于电池包500的同一侧，因此排气尾管330无需从车辆的前端向后端延伸，进而可以增大电池包500的布置空间，进而可以有效提升电池包500的续航能力。此外，取消了从前端延伸到后端的排气尾管330还可以避免由于排气尾管330靠近电池包500以及燃油箱900而导致的热害风险。

为了防止排气尾管330排出的高温尾气对电池包500造成热伤害，在本公开的实施例中，排气系统300可以包括排气尾管330，排气尾管330的出气口302可以设置为朝向避让电池包500的方向排气。

参照图9，在本公开的实施例中，发动机200和排气系统300可以用于集成在车辆的前舱，出气口302可以位于电池包500的前侧，且朝向后下方排气。并且其中，为了避免出气口302的出气气流竖直朝向地面喷出，且避免其直接朝向后方电池包500喷出，在本公开的实施例中，出气口302的出气气流方向与地面的夹角可以大于等于25°且小于等于45°。一方面，可以避免出气气流趋于水平向后而冲击电池包500；另一方面，可以避免出气气流趋于竖直向下喷向地面，从而避免车底热气汇集对底盘造成影响。本公开不对具体角度作限制，其可以是30°、35°等。

为了避免出气口302排出的尾气对电池包500造成热伤害，参照图9，在本公开的实施例中，出气口302与电池包500在长度方向的距离可以大于等于100mm。例如可以为110mm、200mm等，具体可以根据实际需求适应性设计。

除了图9示出的排气方式外，在图10示出的实施例中，排气尾管330的至少部分沿车辆的宽度方向延伸，以使得出气口302的出气气流方向朝向车辆的宽度方向。在这种情况下，出气口302可以形成在排气尾管330的沿宽度方向延伸的部分的末端，这里的“末端”指的是沿宽度方向延伸的部分的在宽度方向上的两个端部，将出气口302形成在该位置，可以使排气尾管330内的尾气直接通过出气口302朝向车辆的宽度方向排出，也即朝向远离电池包500的方向排气，进而可以避免对电池包500造成热伤害。优选地，在一些实施例中，沿宽度方向延伸的部分的末端可以位于电池包500的沿宽度方向的两侧，进而更大程度地避免排出的尾气存在流至电池包500的情况。

需要说明的是，图9和图10仅示出的一个排气尾管330，其仅起到示例性说明的作用，实际上，排气尾管330的数量可以为多个，且每个排气尾管330上可以形成多个出气口302。

在其他一些实施例中，为了对电池包500进一步保护，避免由于尾气导致热伤害，电池包500的面向出气口302的外壁可以设置有隔热元件(图中未示出)。这里的“面相出气口302”指的是从出气口302位置处可以直视看到的电池包500的部分，即与出气口302之间的连线不存在其他遮挡。具体地，在图9示出的实施例中，“面相出气口302”的部分则指的是电池包500的前端面以及下端面的靠近前端面的部分。在图10示出的实施例中，“面相出气口302”的部分则指的是电池包500的前端面和侧端面的临近出气口302的部分。

本公开不对隔热元件作限制，其可以是贴设在电池包500的表面的隔热板，或者也可以是涂覆在电池包500的表面的隔热胶等。

具体地，在一些实施例中，其可以是朝向下侧排气。或者，在其他的一些实施例中，其也可以是朝向车辆的宽度方向的两侧排气，本公开对此不作限制。此外，在对出气口302的位置进行设计时，需要考虑满足整车离地间隙，以及整车停车怠速工况热场聚集所造成的安全隐患。

参照图2-图5、图8，在本公开的实施例中，电池包500的两侧可以分别用于直接固定在车辆的门槛梁600上。具体地，车辆可以包括两个对称设置在车身的两侧的门槛梁600，电池包500的两侧可以分别直接固定在相应的门槛梁600上，在这种情况下，电池包500的上盖板可以用做车辆的地板，从而节省车辆高度方向的空间。或者也可以将电池包500的上盖取消，利用车辆的地板作为其上盖。如此设计，使得电池包500可以与车辆的车身高度集成，可以通过电池包500来增加整车的扭转刚度。此外，在整车开发过程中，可实现同车型的纯电车辆与混动车辆配置的车辆的地板保持一致，减少整车开发周期，更容易实现整车平台化开发。参照图8，在本公开的实施例中，为了保证门槛梁600的强度，还可以包括安装在门槛梁600上的加强梁610。

本公开不对电池包500固定在门槛梁600的方式作限制，其可以是通过图8中示出的固定螺栓620实现。此外，在其他一些实施例中，电池包500也可以是通过卡接结构可拆卸地固定在门槛梁600上。

参照图2-图5，在本公开的实施例中，当该动力系统用于混动车辆时，动力系统还可以包括第一驱动电机710、第一驱动半轴720以及被配置为控制发动机200和第一驱动电机710的电控系统。这里，第一驱动半轴720可以与发动机200传动连接且与第一驱动电机710传动连接，但不限制具体的传动连接的结构形式，这里的“传动连接”可以是直接连接或者也可以是间接连接，只要能够实现发动机200和第一驱动电机710对第一驱动半轴720的驱动即可。例如，在发动机200和第一驱动电机710并联时，二者均可以直接连接于第一驱动半轴720，在发动机200和第一驱动电机710串联时，第一驱动电机710可以直接连接于第一驱动半轴720，而发动机200可以通过第一驱动电机710间接连接于第一驱动半轴720。

其中，在本公开的实施例中，第一驱动电机710、第一驱动半轴720、电控系统730以及发动机200在车辆的长度方向上可以位于电池包500的同一侧。使用时，通过控制系统730可以根据实际行驶状况控制第一驱动电机710和发动机200相互配合以为第一驱动半轴720传输动力。

参照图4，当该动力系统用于前驱混动车辆时，发动机200、第一驱动电机710以及排气系统300等动力配件可以全部集成在车辆的前端，而在车辆的后端未布置驱动机构；参照图5，当该动力系统用于后驱混动车辆时，发动机200、第一驱动电机710以及排气系统300等动力配件可以全部集成在车辆的后端，而在车辆的前端未布置驱动机构。

除了用于上述的两种前驱或者后驱车辆外，在其他的一些实施例中，该动力系统还可以用于四驱车辆，具体地，参照图2-图3，当车辆为四驱时，动力系统还可以包括第二驱动电机810以及与第二驱动电机810传动连接的第二驱动半轴820，其中，第二驱动电机810和第二驱动半轴820在车辆的长度方向上可以位于电池包500的远离发动机200的一侧。其中，图2示出的为动力系统用于发动机200前置的四驱车辆，图3示出的为动力系统用于发动机200后置的四驱车辆。

根据本公开的第二个方面，提供一种车辆，包括上述的动力系统，由于该车辆具有上述动力系统的所有有益效果，这里不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (15)

1.一种动力系统，其特征在于，包括：

发动机；以及

排气系统，与所述发动机连接，

其中，所述排气系统和所述发动机用于共同集成在车辆的同一个车舱内。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述排气系统包括依次连通的前催总成、消声总成以及排气尾管。

3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述消声总成和所述前催总成分别安装在所述发动机上且能够与所述车辆的车架相间隔。

4.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于，所述消声总成的外表面设置有隔热层。

5.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，还包括散热系统和空气滤清系统，所述散热系统、所述空气滤清系统、所述发动机以及所述排气系统用于共同集成在同一个车舱内。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的动力系统，其特征在于，还包括电池包，其中，在车辆的长度方向上，所述发动机和所述排气系统位于所述电池包的同一侧。

7.根据权利要求6所述的动力系统，其特征在于，所述排气系统包括排气尾管，所述排气尾管的出气口设置为朝向避让所述电池包的方向排气。

8.根据权利要求7所述的动力系统，其特征在于，所述发动机和所述排气系统用于集成在所述车辆的前舱，所述出气口位于所述电池包的前侧，且所述出气口的出气气流方向与地面的夹角大于等于25°且小于等于45°。

9.根据权利要求8所述的动力系统，其特征在于，所述出气口与所述电池包在所述长度方向的距离大于等于100mm。

10.根据权利要求7所述的动力系统，其特征在于，所述排气尾管的至少部分沿所述车辆的宽度方向延伸，以使得所述出气口的出气气流方向朝向所述车辆的宽度方向。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的动力系统，其特征在于，所述电池包的面向所述出气口的外壁设置有隔热元件。

12.根据权利要求6所述的动力系统，其特征在于，所述电池包的两侧分别用于直接固定在所述车辆的门槛梁上。

13.根据权利要求6所述的动力系统，其特征在于，还包括：

第一驱动电机；

第一驱动半轴，与所述发动机传动连接且与所述第一驱动电机传动连接；以及

电控系统，被配置为控制所述发动机和所述第一驱动电机，

其中，所述第一驱动电机、所述第一驱动半轴、所述电控系统以及所述发动机在所述车辆的长度方向上位于所述电池包的同一侧。

14.根据权利要求13所述的动力系统，其特征在于，还包括第二驱动电机以及与所述第二驱动电机传动连接的第二驱动半轴，其中，所述第二驱动电机和所述第二驱动半轴在所述车辆的长度方向上位于所述电池包的远离所述发动机的一侧。

15.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-14中任一项所述的动力系统。