CN210217931U - 发动机系统和车辆 - Google Patents

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蔡永庆
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Abstract

根据本实用新型公开了一种发动机系统和车辆，发动机系统包括：缸体组件，缸体组件包括：缸体和缸盖，其中，缸体限定出气缸；缸盖设置于缸体的顶部且限定出油道，缸体组件的一侧为进气侧，另一侧为排气侧；水套，水套包括设于排气侧且沿上下方向延伸的上升水道及与上升水道相通且从排气侧向进气侧方向延伸的顶部水道；气道部分，气道部分包括排气道和EGR气道，其中，排气道与气缸的排气口连通且排气道至少部分嵌设于顶部水道内。根据本实用新型实施例的发动机系统避免在高寒环境或低温环境条件下出现油道内机油温升缓慢问题，从而提高机油的润滑性能，降低发动机运行阻力。

Description

发动机系统和车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种发动机系统和车辆。
背景技术
柴油发动机具有冷机启动后冷却液温度上升缓慢的问题，造成机油温度上升缓慢，降低机油的润滑性能，增加发动机运行阻力，增加柴油发动机内部运动副之间的磨损，同时在高寒地区或低温环境中暖风温度上升缓慢，为解决柴油发动机冷启动后冷却液温度上升缓慢问题，通常采用增加喷油量、加大EGR率的方式提升发动机缸内温度，从而达到快速暖机的目的。
然而增加喷油量，造成燃油消耗量增大，废气再循环系统EGR率提升，排放烟度进一步增加，随着排放法规加严，后处理设备的使用，缩短颗粒捕捉器DPF再生里程，增加机油稀释风险。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
为此，本实用新型提出一种发动机，该发动机系统的机油升温快、发动机运行阻力小。
本实用新型还提出一种具有上述发动机系统的车辆，该车辆的使用寿命长、驾驶体验感佳。
根据本实用新型第一方面的发动机系统，包括：缸体组件，所述缸体组件包括：缸体和缸盖，其中，所述缸体限定出气缸；所述缸盖设置于所述缸体的顶部且限定出油道，所述缸体组件的一侧为进气侧，另一侧为排气侧；水套，所述水套包括设于排气侧且沿上下方向延伸的上升水道及与所述上升水道相通且从排气侧向进气侧方向延伸的顶部水道；气道部分，所述气道部分包括排气道和EGR气道，其中，所述排气道与所述气缸的排气口连通且所述排气道至少部分嵌设于所述顶部水道内，所述EGR气道与所述气缸的进气口和所述排气道连通。
根据本实用新型实施例的发动机系统，通过将排气道至少一部分嵌设于顶部水道内，从而加快水套内冷却液的温升，进而快速提升油道内机油的温度，避免在高寒环境或低温环境条件下出现油道内机油温升缓慢问题，从而提高机油的润滑性能，降低发动机运行阻力。
另外，根据本实用新型实施例的发动机系统，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本实用新型的一些实施例，所述排气道与所述水套的内壁面之间设有多个第一散热片，所述第一散热片位于所述排气侧。
根据本实用新型的一些实施例，所述EGR气道耦合设置于所述缸盖上与所述油道相邻设置，所述EGR气道与所述水道的内壁面之间设有第二散热片。
可选实施例中，所述第二散热片的散热面积从所述排气侧向所述进气侧方向逐渐变小。
可选实施例中，所述EGR气道为弯曲气道。
根据本实用新型的一些实施例，所述EGR气道上与所述油道毗邻设置且通过第三散热片将所述顶部水道和油道分隔开。
可选实施例中，所述缸体进气侧的底端设有水泵，所述水套还包括底部水道，所述底部水道分别与所述水泵的出口和所述上升水道连接，所述进气侧还设有下行水道，所述下行水道分别与所述顶部水道和所述水泵的入口连接。
可选实施例中，所述缸体限定出多个气缸，每个所述气缸的周向上设有组合通道，每个所述组合通道包括多个上升通道，其中，位于上游的组合通道的总流通面积小于位于下游的所述组合通道的总流通面积。
可选实施例中，所述顶部水道从排气侧向进气侧方向包括依次连通的上游段、中游段和下游段，所述中游段的流通面积小于所述上游段和所述下游段的流通面积。
根据本实用第二方面的车辆包括上述实施例的用于车辆的发动机系统，由于根据本实用新型实施例的发动机系统解决了高寒地区和低温环境机油温升慢、发动机阻力大和暖风系统温升慢等问题，因此，根据本实用实施例的车辆的寿命长，驾驶体验感佳。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型一些实施例的缸体的结构示意图；
图2是根据本实用新型一些实施例的发动机系统的水套内冷却液流动走向示意图；
图3是根据本实用新型一些实施例的发动机系统一个角度局部剖视图；
图4是根据本实用新型一些实施例的发动机系统另一个角度局部剖视图；
图5是根据本实用新型一些实施例的发动机系统另一个角度局部剖视图；
图6是根据本实用新型一些实施例的发动机系统另一个角度局部剖视图。
附图标记：
发动机系统100；
缸体10；气缸11；水套12；底部水道121；上升水道122；顶部水道123；上游段1231；中游段1232；下行水道124；油道13；
气道部分20；排气道21；EGR气道22；
缸盖30；
第一散热片40；
第二散热片50；
水泵60；
第三散热片70。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1-图6，描述根据本实用新型实施例的发动机系统100，发动机系统100包括缸体组件、水套12和气道部分20。其中，缸盖组件包括缸体10和缸盖30，缸体10限定出气缸11，缸盖30设置于所述缸体10的顶部且限定出油道13，所述缸体组件的一侧为进气侧，另一侧为排气侧。
具体地，如图1、结合图2和图6所示，缸体10限定出气缸11、水套12和油道13，水套12与油道13毗邻设置。发动机工作时，气缸11释放大量热量，水套12内冷却液用于吸收气缸11燃烧时释放热量，并将至少部分热量传递至油道13内，保证油道13内机油受热充分溶解。其中，气缸11数量可以为两个或两个以上，例如，如图1中缸体包括四个气缸。
如图2-图6所示，所述水套12包括设于排气侧且沿上下方向延伸的上升水道122及与所述上升水道122相通且从排气侧向进气侧方向延伸的顶部水道123。即水套12内的冷却液自下向上流动，然后从排气侧向进气侧方向流动，这样，冷却液可以充分吸收气缸11排放气体的热量，快速提升冷却液的温度。
具体地，如图4-图5所示，所述上升水道122为布置在缸体组件排气侧的3个上水通道，3个上水通道中的2个分别布置在排气道两侧，1个布置在排气道下方，冷却液可以充分吸收气缸11排放气体的热量，快速提升冷却液的温度。
气道部分20包括排气道21和EGR气道22，其中，排气道21与气缸11的排气口连通且排气道21至少部分嵌设于顶部水道123内，EGR气道22与气缸11的进气口和排气道21连通。也就是说，气缸11燃烧产生的废气通过排气道21向外排出，排气道21内的一部分废气被输送至EGR气道22内，并通过EGR气道22再次返回至气缸11内循环利用。
由于至少部分排气道21嵌设于顶部水道123内，即顶部水道123包裹着排气道21，在顶部水道123的内壁与排气道21的外壁之间流淌着冷却液，这样，排气道21内的热量可以被顶部水道123内的冷却液吸收，从而可以提高顶部水道123内冷却液的温升，并通过冷却液将热量传递给油道内的机油，进而提高油道13内机油的温升。
根据本实用新型实施例的发动机系统100，通过将排气道21至少一部分嵌设于顶部水道123内，从而加快顶部水道123内冷却液的温升，进而快速提升油道13内机油的温度，避免在高寒环境或低温环境条件下出现油道13内机油温升缓慢问题，从而提高机油的润滑性能，降低发动机运行阻力。
在本实用新型的一些实施例中，如图3结合图4所示，排气道21与水套12的内壁面之间设有多个第一散热片40，第一散热片40位于排气侧。这样，可以通过第一散热片40将排气道21内气体热量快速传递至水套12内，并通过水套12的壁体传递至油道13内，从而实现快速提升油道13内的机油温度。其中，第一散热片40的数量可以两个或两个以上，例如如图3中，排气道21的外壁面设有四个第一散热片，其中，两个第一散热片40位于排气道21的上侧，另外两个第一散热片40位于排气道21的下侧。
在本实用新型的另一些实施例中，EGR气道22耦合设置于缸盖30上与油道13相邻设置，EGR气道22与水道的内壁面之间设有第二散热片50。这样，EGR气道22内的废气也可以与水套12和油道13进行热交换，从而进一步提高油道13内机油的温升速度。其中，第二散热片50的数量可以两个或两个以上，例如如图2结合图6所示，EGR气道22的下侧面设有三个第一散热片。
可选实施例中，第二散热片50的散热面积从排气侧向进气侧方向逐渐变小。可以理解的是，排气侧的温度高于进气侧温度，第二散热片50面积适应于排气侧与进气侧温度变化，避免进气侧的气体逆向吸收第二散热片50的热量，从而有效保证热量被有效地输送至油道13内，提高油道13内机油的温升效率。
进一步可选地，如图6所示，EGR气道22为弯曲气道。如此，进一步提高EGR气道22的散热面积，提高EGR气道22与油道13的热交换效率。
在本实用新型的另一些实施例中，EGR气道22上与所述油道13毗邻设置且通过水平方向延伸的第三散热片70将所述顶部水道123和油道13分隔开。水平方向增加第三散热片70，增加EGR废气与冷却液和机油的换热量。
在本实用新型的另一些实施例中，如图2所示，缸体10进气侧的底端设有水泵60，水套12还包括底部水道121，底部水道121与水泵60的出口和上升水道122连接，进气侧还设有下行水道124，下行水道124分别与顶部水道123和水泵60的入口连接。
换言之，冷却液流动方向大致如下，在缸体10的底部，底部水道121内冷却液从进气侧流向排气侧，接着冷却液从排气侧的底端向顶端流动；在缸盖30的顶部，冷却液从排气侧流向进气侧，接着冷却液从顶端向底端流动，从而通过水套12充分吸收缸体10、缸盖30和排气道21释放的热量，对发动机系统降温的同时，可以将足够的热量传递至油道13内的机油，提高机油的润滑性。
在缸盖30的顶部，冷却液从排气侧流向进气侧，与废气的流动方向相反，排气道21被水套12完全包裹，如此，冷却液与废气形成对流，可以进一步加快水套12与排气道21的热交换效率。
进一步可选地，如图1-图3所示，所述缸体10限定出多个气缸11(例如图1中的四个气缸)，每个所述气缸11的周向上设有组合通道，每个所述组合通道包括多个上升通道122，其中，位于上游的组合通道的总流通面积小于位于下游的所述组合通道的总流通面积。通过增大位于下游的组合通道的总流通面积，可以避免压降降低，流通量减少的问题，从而保证每个气缸11的热量均可以有效被冷却液吸收。
优选地，如图5所示，所述顶部水道123从排气侧向进气侧方向包括依次连通的上游段1231、中游段1232和下游段(图未示出)，所述中游段1232的流通面积小于所述上游段1231和所述下游段的流通面积。如此，可以加快冷却液的流速，加快冷却液与废气的热传递速率。
根据本实用新型实施例的发动机系统，通过对排气道21、水套12和EGR气道22的优化设计，从整体上提升了冷却液的升温速度，进而提高油道13内机油的升温速度，测试结果显示，怠速工况，冷却液温度由0℃上升至70℃时间由37min缩短至33min；怠速工况，冷却液温度由-25℃上升至60℃时间由53min缩短至40min。从而有效解决了车辆在高寒地区或低温环境下机油温升缓慢，影响发动机性能的问题。
此外，在EGR策略控制方面，将旁通阀闭合温度提升至276℃，在保证冷启动后以及热机阶段排放达标的同时，进一步提升EGR废气温度，加快缸内温度提升速率。
根据本实用实施例的车辆包括上述实施例的用于车辆的发动机系统100，由于根据本实用新型实施例的发动机系统100解决了高寒地区和低温环境机油温升慢、发动机阻力大和暖风系统温升慢等问题，因此，根据本实用实施例的车辆的使用寿命长，驾驶体验感佳。
在本实用新型中，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上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车辆的发动机系统，其特征在于，包括：
缸体组件，所述缸体组件包括：缸体和缸盖，其中，所述缸体限定出气缸，所述缸盖设置于所述缸体的顶部且限定出油道，所述缸体组件的一侧为进气侧，另一侧为排气侧；
水套，所述水套包括设于排气侧且沿上下方向延伸的上升水道及与所述上升水道相通且从排气侧向进气侧方向延伸的顶部水道；
气道部分，所述气道部分包括排气道和EGR气道，其中，所述排气道与所述气缸的排气口连通且所述排气道至少部分嵌设于所述顶部水道内，所述EGR气道与所述气缸的进气口和所述排气道连通。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述排气道与所述水套的内壁面之间设有多个第一散热片，所述第一散热片位于所述排气侧。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述EGR气道耦合设置于所述缸盖上与所述油道相邻设置，所述EGR气道与所述水套的内壁面之间设有第二散热片。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述第二散热片的散热面积从所述排气侧向所述进气侧方向逐渐变小。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述EGR气道为弯曲气道。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述EGR气道上与所述油道毗邻设置且通过水平方向延伸的第三散热片将所述顶部水道和油道分隔开。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述缸体进气侧的底端设有水泵，所述水套还包括底部水道，所述底部水道分别与所述水泵的出口和所述上升水道连接，所述进气侧还设有下行水道，所述下行水道分别与所述顶部水道和所述水泵的入口连接。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述缸体限定出多个气缸，每个所述气缸的周向上设有组合通道，每个所述组合通道包括多个上升通道，其中，位于上游的组合通道的总流通面积小于位于下游的所述组合通道的总流通面积。
9.根据权利要求1所述的用于车辆的发动机系统，其特征在于，所述顶部水道从排气侧向进气侧方向包括依次连通的上游段、中游段和下游段，所述中游段的流通面积小于所述上游段和所述下游段的流通面积。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的发动机系统。
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