CN210239872U - 发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种发动机和车辆，其中，发动机包括：气缸，两侧分别设有进气管和排气管；增压器，包括传动连接的涡轮和叶轮，涡轮设于排气管上，叶轮设于进气管上，涡轮用于被排气管排出的废气驱动，以带动叶轮压缩进气管内的空气并导入气缸内；循环排气组件，包括用于切换废气流向的换向阀；废气旁路，一端与涡轮的上游侧的排气管连通，另一端用于排气；控制阀，开度可调并设于废气旁路上，控制器，用于调节控制阀的开度，以及换向阀的方向切换。通过本实用新型的技术方案，有效地提供了一种结构简单的发动机，能够替代采用VGT形式增压器的发动机，并能够精确调节发动机进气量，进而实现调整过量空气系数值的目的。

Description

发动机和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆设备技术领域，具体而言，涉及一种发动机和一种车辆。

背景技术

随着国家环保法规的要求日趋严厉，对发动机油耗也提出很高的要求。根据燃烧需求，为满足综合燃烧经济性及排放要求，目前国外发动机主流采用VGT(Variablegeometry turbocharger，可变截面涡轮增压系统)，以调整在不同工况及转速下发动机涡轮的驱动力，从而改变发动机压气机的叶轮转动速度，进而调整发动机进气量，最终实现控制进入发动机参与燃烧的气体量，或者说实现调整过量空气系数值的目的，从而控制发动机排放及燃油的经济性。

目前VGT形式的增压器加工精度高，对客户使用要求极其严格且成本高，国内供应商暂无成熟市场应用经验，发动机开发选择时VGT无法得到批量应用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提供一种发动机。

本实用新型的另一个目的在于提供一种车辆。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面的技术方案提供了一种发动机，包括：气缸，两侧分别设有进气管和排气管；增压器，包括传动连接的涡轮和叶轮，涡轮设于排气管上，叶轮设于进气管上，涡轮用于被排气管排出的废气驱动，以带动叶轮压缩进气管内的空气并导入气缸内；循环排气组件，两端分别与进气管和排气管连通，以将废气送入气缸内进行再循环，循环排气组件包括用于切换废气流向的换向阀，以循环或排出废气；废气旁路，废气旁路的一端与涡轮的上游侧的排气管连通，废气旁路的另一端用于排气；控制阀，设于废气旁路上以控制废气旁路的通断，且控制阀的开度可调；控制器，分别与控制阀和换向阀电连接；其中，控制器用于调节控制阀的开度，还用于控制换向阀的方向切换。

在该技术方案中，通过控制阀的设置，且控制阀的开度可调，从而可以根据发动机不同的运行工况，通过控制器调节控制阀的开度，以调整增压器的驱动力，从而改变增压压力，进而优化燃烧过量空气系数的目的。这样的结构与VGT形式的增压器能够取得相同的气体量的调节效果，完全能够替代VGT形式的增压器，且这样的结构简单，易于生产和控制，还便于维护保养。另外，循环排气组件包括换向阀，且换向阀可在控制器的控制下切换方向，使废气可以进行循环或者排出，在排出废气时可以减少进入再循环的废气的数量，即减少了重新进入气缸参与燃烧的废气的数量，或者说也减少了气缸的进气量，实现过量空气系数值调节的目的。同时，由于废气本身的温度较高，通过从换向阀排出部分废气后，即减少了进入气缸内的高温废气的数量，从而还可以降低气缸内的温度，降低发动机散热器的工作量减少了发动机因高温产生故障的可能。

可以理解地，换向阀的设置，主要可以作为控制阀的补充，提升过量空气系数值的调节范围；在控制阀的开度打开到最大值时，如果气体量的调节幅度依然不能满足过量空气系数值，此时可以打开换向阀做进一步的调整；当然，也可以先打开换向阀粗略调整气缸的进气量，然后再通过控制阀的开度调节，精确地调整气缸的进气量。

在上述技术方案中，废气旁路的另一端与涡轮的下游侧的排气管连通。

在上述技术方案中，循环排气组件包括：再循环管，两端分别连通进气管和排气管；换向阀设于再循环管上，换向阀具有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与涡轮的上游侧的排气管连通，第二接口连通叶轮的下游侧的进气管，第三接口用于排气。

在上述技术方案中，循环排气组件还包括：冷却器，设于再循环管上以冷却废气。

在上述技术方案中，换向阀位于冷却器和排气管之间。

在上述任一项技术方案中，循环排气组件还包括：排气支管，一端与换向阀的第三接口连通，排气支管用于排出废气。

在上述技术方案中，排气支管的另一端与位于涡轮的下游侧的排气管连通。

在上述技术方案中，循环排气组件还包括：再循环阀，设于循环排气组件的再循环管上并位于换向阀和排气管之间，再循环阀用于控制再循环管的通断。

在上述技术方案中，增压器还包括：涡轮机，涡轮设于涡轮机内；压气机，叶轮设于压气机内。

本实用新型第二方面的技术方案提供了一种车辆，包括上述第一方面中任一项技术方案的发动机。

在该技术方案中，通过采用上述任一项技术方案的发动机，从而具有了上述技术方案的全部有益效果，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的发动机的工作原理示意图。

其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10气缸，12进气管，14排气管，16增压器，160涡轮机，162压气机， 18循环排气组件，180再循环管，182换向阀，184冷却器，186再循环阀， 188排气支管，20废气旁路，200控制阀。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1描述根据本实用新型的一些实施例。

如图1所示，根据本实用新型提出的一个实施例的发动机，包括：气缸10，两侧分别设有进气管12和排气管14；增压器16，包括传动连接的涡轮和叶轮，涡轮设于排气管14上，叶轮设于进气管12上，涡轮用于被排气管14排出的废气驱动，以带动叶轮压缩进气管12内的空气并导入气缸10内；循环排气组件18，两端分别与进气管12和排气管14连通，以将废气送入气缸10内进行再循环，循环排气组件18包括用于切换废气流向的换向阀182，以循环或排出废气；废气旁路20，废气旁路20的一端与涡轮的上游侧的排气管14连通，废气旁路20的另一端用于排气；控制阀200，设于废气旁路20上以控制废气旁路20的通断，且控制阀200的开度可调；控制器，分别与控制阀200和换向阀182电连接；其中，控制器用于调节控制阀200的开度，还用于控制换向阀182的方向切换。

图1示出了本申请的发动机的工作原理，以及空气和废气的流向，如图1所示，空心箭头为空气流向，实心箭头为废气流向。

在该实施例中，通过控制阀200的设置，且控制阀200的开度可调，从而可以根据发动机不同的运行工况，通过控制器调节控制阀200的开度，以调整增压器的驱动力，从而改变增压压力，进而优化燃烧过量空气系数的目的。这样的结构与VGT形式的增压器能够取得相同的气体量的调节效果，完全能够替代VGT形式的增压器，且这样的结构简单，易于生产和控制，还便于维护保养。另外，循环排气组件18包括换向阀182，且换向阀182可在控制器的控制下切换方向，使废气可以进行循环或者排出，在排出废气时可以减少进入再循环的废气的数量，即减少了重新进入气缸参与燃烧的废气的数量，或者说也减少了气缸的进气量，实现过量空气系数值调节的目的。同时，由于废气本身的温度较高，通过从换向阀182排出部分废气后，即减少了进入气缸10内的高温废气的数量，从而还可以降低气缸10内的温度，降低发动机散热器的工作量，减少了发动机因高温产生故障的可能。

可以理解地，换向阀182的设置，主要可以作为控制阀200的补充，提升过量空气系数值的调节范围；在控制阀200的开度打开到最大值时，如果气体量的调节幅度依然不能满足过量空气系数值，此时可以打开换向阀182做进一步的调整；当然，也可以先打开换向阀182粗略调整气缸的进气量，然后再通过控制阀200的开度调节，精确地调整气缸的进气量。

具体地，通过气缸10的设置，两侧分别设有进气管12和排气管14，便于气体从进气管12进入气缸10内进行燃烧，再从排气管14排出；通过增压器16两端分别与进气管12和排气管14连接，以通过排气管14排出的废气驱动增压器16的涡轮，涡轮带动与其传动连接的叶轮压缩进气管12内的空气并导入气缸10内，这样可以充分利用排气管14内的废气的能量驱动增压器16，从而降低能耗，节省能源；进一步地，通过循环排气组件18的两端分别与进气管12和排气管14连通，便于将部分废气送入气缸10内进行再循环，这样便于减少氮氧化物的排放，减少污染；循环排气组件18上包括换向阀182，可以通过换向阀182释放出部分废气，不再进入再循环中，减少了气缸的进气量；还减少了高温气体进入气缸10的数量，避免了气缸10温度过高，减少了高温导致的发动机故障；通过废气旁路20的一端与涡轮的上游侧的排气管14连通，即废气旁路 20设于增压器和气缸之间的排气管上，且废气旁路20上设有可以控制开度的控制阀200，控制阀200和换向阀182分别与控制器电连接，这样可以通过控制器的控制，使得至少部分废气在通过增压器前即可从废气旁路 20排出，排出的数量可以通过控制阀200的开度调节，实现精确控制；进一步地，还可以通过换向阀182的方向切换，增加废气的排放量，从而增大气缸进气量的调节范围。

还需要指出的是，废气旁路20和换向阀182排出废气，可以通过管路向外排出，管路单独设置，也可以合并到排气管，使再循环管或废气旁路20内的废气与从增压器流过的废气一起排出。

可以理解地，涡轮设置在排气管14上，废气从涡轮流过从而驱动涡轮转动，涡轮流入废气的一侧为涡轮的上游侧，涡轮流出废气的一侧为下游侧，或者说涡轮靠近气缸10的一侧为上游侧，远离气缸10的一侧为下游侧；叶轮设置在进气管12上，叶轮在涡轮的驱动下将进气管12的空气压缩并导入气缸10，空气流入叶轮的一侧为上游侧，空气流出叶轮，进入气缸10的一侧为下游侧，即叶轮远离气缸10的一侧为上游侧，叶轮靠近气缸10的一侧为下游侧；需要留意，涡轮的上游侧与叶轮的上游侧刚好相反。

在上述实施例中，废气旁路20的另一端与涡轮的下游侧的排气管14 连通。

在该实施例中，废气旁路20的另一端与涡轮下游侧的排气管14连通，使得发动机对外排气最终只通过一个排气通道，这样有利于简化发动机的结构；进一步地，排气支管188与位于涡轮的下游侧的排气管14连通，即排气支管188与排气管14连通的部位位于涡轮的下游侧，排气支管 188中的废气从涡轮的下游侧进入排气管14后，沿排气管14直接排出，不再参与驱动涡轮，从而减少涡轮的驱动力，进而减少叶轮导入气缸10 内空气量，确保过量空气系数值调节的实现。

在上述实施例中，循环排气组件18包括：再循环管180，两端分别连通进气管12和排气管14；换向阀182设于再循环管上，换向阀182具有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与涡轮的上游侧的排气管 14连通，第二接口连通叶轮的下游侧的进气管12，第三接口用于排气。

在该实施例中，循环排气组件18包括再循环管180，且换向阀182 具有三个接口，这样在废气循环和排放时更为灵活，可以选择将再循环管 180内的废气全部进行再循环，或者部分进行排放，或者全部排放；如图 1所示，具体地，在第一接口和第二接口接通，第三接口封闭时，再循环管180内的废气全部从排气管14进入到进气管12，与压缩空气一起参与再循环；第一接口和第二接口之间关闭，第一接口和第三接口接通时，再循环管180内的废气全部从第三接口排出，从而最大幅度地减少了从再循环管进入气缸的废气量，还减少了进入气缸10内的高温气体的数量，避免了气缸10温度过高；在第一接口、第二接口和第三接口均接通时，再循环管180内的一部分废气进入气缸10参与燃烧，另一部分废气则可以直接从第三接口排出。

在上述实施例中，循环排气组件18还包括：冷却器184，设于再循环管180上以冷却废气。

在该实施例中，通过在再循环管180上设置冷却器184，便于冷却再循环管180内的废气，使其在进入气缸10之前温度降低，从而避免气缸 10温度过高而损坏发动机。

在上述实施例中，换向阀182位于冷却器184和排气管14之间。

在该实施例中，将换向阀182设置与冷却器184和排气管14之间，或者说是换向阀182的第二接口通过冷却器184与进气管12连通，这样在换向阀182的第三接口打开时，废气可以不经过冷却器184而直接排走，这样可以直接将这部分的废气的热量散发出去，避免了冷却器184无效工作，有利于延长冷却器184的使用寿命，当然，如果同时第二接口也打开，则再循环管180内的废气一部分直接排走，另一部分还可以再进入气缸 10，并在进入气缸10之前，通过冷却器184冷却降温。

在上述实施例中，循环排气组件18还包括：排气支管188，一端与换向阀182的第三接口连通，排气支管188用于排出废气。

在该实施例中，排气支管188与第三接口连通，这样便于延长排气通道，使废气能够直接排放到设备外部，避免滞留在设备内部影响其它部件的工作或者使用寿命。

在上述实施例中，排气支管188的另一端与位于涡轮的下游侧的排气管14连通。

在该实施例中，排气支管188的另一端与排气管14连通，使得发动机对外排气最终只通过一个排气通道，这样有利于简化发动机的结构；进一步地，排气支管188与位于涡轮的下游侧的排气管14连通，即排气支管188与排气管14连通的部位位于涡轮的下游侧，排气支管188中的废气从涡轮的下游侧进入排气管14后，沿排气管14直接排出，使排气支管 188中的废气不再参与驱动涡轮，降低了涡轮的驱动力，进而降低了叶轮的驱动力，减少了叶轮驱动的气体数量，最终实现气缸进气量调节的目的。

在上述实施例中，循环排气组件18还包括：再循环阀186，设于循环排气组件18的再循环管180上并位于换向阀182和排气管14之间，再循环阀用于控制再循环管的通断。

在该实施例中，通过在再循环阀186控制再循环管180的通断，这样当发动机在负荷下运转时，再循环阀186开启，使少量的废气进入进气管 12，与可燃混合气一起进入燃烧室；怠速时再循环阀186关闭，几乎没有废气循环至发动机，从而可以提升废气再循环系统工作的灵活性和便利性。

在上述实施例中，增压器16还包括：涡轮机160，涡轮设于涡轮机内；压气机，叶轮位于压气机162内。

在该实施例中，通过涡轮机160的设置，便于保护涡轮，避免外界因素干扰其工作，延长涡轮使用寿命；通过压气机162的设置，有利于保护叶轮，避免外界因素干扰其工作，延长叶轮使用寿命。

本实用新型第二方面的实施例提供了一种车辆，包括上述第一方面中任一项实施例的发动机。

在该实施例中，通过采用上述任一项实施例的发动机，从而具有了上述实施例的全部有益效果，在此不再赘述。

根据本申请提出的一个具体实施例的发动机，在发动机的排气管14 进入增压器16驱动涡轮的前段增加独立于增压器16之外的废气旁通装置，通过发动机控制器根据不同运行工况，对废气旁通装置进行电控控制，以达到调整增压器16驱动力从而改变增压压力，进而优化燃烧过量空气系数的目的。

具体地，废气旁通装置包括废气旁路20和控制阀200，控制阀200 采用发动机控制器直接控制，以调节控制阀200的开度；废气压力控制阀 200调节发动机排气通过废气旁路20旁通至尾气量，进而调整增压器16 涡轮的驱动力，以达到发动机燃烧当量空气系数的要求。

本申请具有以下有益效果：

本申请解决了采用VGT结构增压器使用瓶颈问题，提供了一种结构原理简单易实现的技术方案，本申请的技术方案既解决了发动机根据工况需要精确调节增压压力的问题，又解决了国内无VGT成熟应用经验的瓶颈问题，而且方案可靠简单维修成本低。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，通过本实用新型的技术方案，有效地提供了一种结构简单的发动机，能够替代采用VGT形式增压器的发动机，并能够精确调节发动机进气量，进而实现调整过量空气系数值的目的。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

气缸(10)，两侧分别设有进气管(12)和排气管(14)；

增压器(16)，包括传动连接的涡轮和叶轮，所述涡轮设于所述排气管(14)上，所述叶轮设于所述进气管(12)上，所述涡轮用于被所述排气管(14)排出的废气驱动，以带动所述叶轮压缩所述进气管(12)内的空气并导入所述气缸(10)内；

循环排气组件(18)，两端分别与所述进气管(12)和所述排气管(14)连通，以将所述废气送入所述气缸(10)内进行再循环，所述循环排气组件(18)包括用于切换废气流向的换向阀(182)，以循环或排出废气；

废气旁路(20)，所述废气旁路(20)的一端与所述涡轮的上游侧的排气管(14)连通，所述废气旁路的另一端用于排气；

控制阀(200)，设于所述废气旁路(20)上以控制所述废气旁路(20)的通断，且所述控制阀(200)的开度可调；

控制器，分别与所述控制阀(200)和所述换向阀电连接；其中，所述控制器用于调节所述控制阀(200)的开度，还用于控制所述换向阀(182)的方向切换。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，

所述废气旁路(20)的另一端与所述涡轮的下游侧的排气管(14)连通。

3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，

所述循环排气组件(18)包括：

再循环管(180)，两端分别连通所述进气管(12)和所述排气管(14)；

所述换向阀(182)设于所述再循环管(180)上，所述换向阀(182)具有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述涡轮的上游侧的所述排气管(14)连通，所述第二接口连通所述叶轮的下游侧的进气管(12)，所述第三接口用于排气。

4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述循环排气组件(18)还包括：

冷却器(184)，设于所述再循环管(180)上以冷却所述废气。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，

所述换向阀(182)位于所述冷却器(184)和所述排气管(14)之间。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述循环排气组件(18)还包括：

排气支管(188)，一端与所述换向阀(182)的第三接口连通，所述排气支管(188)用于排出所述废气。

7.根据权利要求6中所述的发动机，其特征在于，

所述排气支管(188)的另一端与位于所述涡轮的下游侧的所述排气管(14)连通。

8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，

所述循环排气组件(18)还包括：

再循环阀(186)，设于所述再循环管(180)上并位于所述换向阀(182)和所述排气管(14)之间，所述再循环阀用于控制所述再循环管的通断。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，

所述增压器(16)还包括：

涡轮机(160)，所述涡轮设于所述涡轮机内；

压气机(162)，所述叶轮设于所述压气机内。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的发动机。

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