CN212716879U - 发动机的冷却系统和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机的冷却系统和具有其的车辆，发动机具有进气管和排气管，所述冷却系统包括：水冷中冷器，水冷中冷器适于套设于进气管和排气管上；散热器，散热器与水冷中冷器串联形成散热回路。根据本实用新型的发动机的冷却系统，通过在进气管和排气管上套设水冷中冷器，能够通过水冷中冷器在降低进气温度的同时间接降低排气温度，同时通过水冷中冷器直接对排气管中空气降温，进一步降低排气温度，从而提高了发动机的功率，降低了发动机发生燃爆的可能性，当发动机适用于车辆中时，降低了其他零部件因受热膨胀失效的可能性，也会降低发动机零部件温度，尤其是直接与高温气体接触的零件，降低运动件受阻甚至卡死的可能性。

Description

发动机的冷却系统和具有其的车辆

技术领域

本实用新型属于车辆技术领域，具体而言涉及一种发动机的冷却系统和具有其的车辆。

背景技术

日益严峻的能源枯竭以及环境污染问题导致各国政府出台了越来越严格的汽车排放及油耗法规，增压发动机被广泛采用。通过空气滤清器进入发动机的空气被涡轮增压器增压后，进气密度增大，进气温度升高；若不进行中间冷却直接进入发动机燃烧室，发动机的充气效率会大为降低，并且会导致燃烧温度过高，产生爆震。发动机在运行时，温度能够达到两千五百摄氏度，发动机燃烧室即便在怠速状态下温度也在一千摄氏度以上，发动机的进气温度过高，也会使得发动机零部件温度过高，尤其是直接与高温气体接触的零件，会影响受热膨胀影响正常的配合间隙，导致运动件受阻甚至卡死。此外，气体进气温度过高会使得气体在发动机燃烧室中的温度过高，高温会使得发动机零部件的机械强度下降，使润滑油失去作用。其中，以空气为冷却介质的冷却系统称为风冷系统，以冷却液为冷却介质的冷却系统称为水冷系统，相比于风冷系统，水冷系统由于冷却液具有更大的热惯性，瞬间响应更快，水冷中冷器换热效率更高，因此可以达到更低的发动机进气温度，且排气温度降低，进而改善排放。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种发动机的冷却系统，所述发动机的冷却系统能够降低发动机的进气温度和排气温度，从而降低发动机产生爆震的可能性。

本实用新型还提出了一种车辆，包括上述的发动机的冷却系统。

根据本实用新型实施例的发动机的冷却系统，发动机具有进气管和排气管，冷却系统包括：水冷中冷器，水冷中冷器适于套设于进气管和排气管上；散热器，散热器与水冷中冷器串联形成散热回路。

根据本实用新型实施例的发动机的冷却系统，通过在进气管和排气管上套设水冷中冷器，能够通过水冷中冷器在降低进气温度的同时间接降低排气温度，同时通过水冷中冷器直接对排气管中空气降温，进一步降低排气温度，从而提高了发动机的功率，降低了发动机发生燃爆的可能性，当发动机适用于车辆中时，降低了其他零部件因受热膨胀失效的可能性，也会降低发动机零部件温度，尤其是直接与高温气体接触的零件，降低热胀冷缩对正常的配合间隙的影响，从而降低运动件受阻甚至卡死的可能性。此外，能够延长发动机零部件的使用寿命和润滑油的使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，散热器上设有第一出口和第一进口，水冷中冷器上设有第二出口和第二进口，冷却系统还包括：出液管，出液管的一端与第一出口连通，出液管的另一端与第二进口连通；回液管，回液管的一端与第二出口连通，回液管的另一端与第一进口连通。

进一步地，回液管和出液管中的一个上设有泵体以驱动冷却液流动。

根据本实用新型的一些实施例，还包括：储液罐，储液罐上设有第三出口，散热器上设有第三进口，第三出口与第三进口通过第一管路连通以向散热器内补充冷却液。

进一步地，散热器上还设有排气口，排气口设于散热器的顶端，储液罐上还设有进气口，进气口和排气口通过第二管路连通。

进一步地，第三出口处于进气口的下方。

根据本实用新型的一些实施例，还包括：风扇，风扇设于靠近散热器的位置。

根据本实用新型实施例的车辆，包括：车体；发动机，发动机设在车体上，发动机具有进气管和排气管；上述所述的发动机的冷却系统，水冷中冷器套设于进气管和排气管上。

根据本实用新型实施例的车辆，通过设置上述发动机的冷却系统，能够通过水冷中冷器在降低进气温度的同时间接降低排气温度，同时通过水冷中冷器直接对排气管中空气降温，进一步降低排气温度，从而提高了发动机的功率，降低了发动机发生燃爆的可能性，当发动机适用于车辆中时，降低了其他零部件因受热膨胀失效的可能性，也会降低发动机零部件温度，尤其是直接与高温气体接触的零件，降低热胀冷缩对正常的配合间隙的影响，从而降低运动件受阻甚至卡死的可能性。此外，能够延长发动机零部件的使用寿命和润滑油的使用寿命。

进一步地，散热回路上设有泵体，进气管处设有第一温度传感器，发动机上还设有用于检测发动机转速的转速传感器以及检测发动机负荷的节气门位置传感器，车辆还包括：用于检测环境温度的第二温度传感器，第二温度传感器设在车体上；发动机控制模块，发动机控制模块与第一温度传感器、转速传感器、节气门位置传感器和第二温度传感器连接，且与泵体连接。

进一步地，冷却系统还包括风扇，风扇设于靠近散热器的位置，发动机控制模块与风扇连接。

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是根据本实用新型实施例的发动机冷却系统的立体图；

图2是根据本实用新型实施例的发动机冷却系统的泵体的运行模式曲线图。

附图标记：

进气管1，排气管2，冷却系统10，

水冷中冷器11，散热器12，排气口121，第一进口122，第一出口123，

出液管13，回液管14，泵体15，储液罐16，第三出口161，第一管路162，进气口163，第二管路164，

风扇17。

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的发动机的冷却系统10。

如图1所示，根据本实用新型实施例的发动机的冷却系统10，发动机具有进气管1和排气管2。冷却系统10包括：水冷中冷器11和散热器12。具体地，水冷中冷器11适于套设于进气管1和排气管2上，散热器12与水冷中冷器11串联形成散热回路。

其中，发动机的进气管1中的空气的温度称作进气温度，发动机的排气管2中的空气的温度称作排气温度，通过水冷中冷器11对进气管1中空气和排气管2中的空气进行降温，从而实现降低发动机的进气温度和降低发动机的排气温度。散热器12与水冷中冷器11串联形成散热回路，冷却液在散热回路中循环流动，与进气管1和排气管2中的空气换热之后的冷却液从水冷中冷器11中流出并流入到散热器12中，在散热器12中的冷却液与散热器12周围空气换热降低温度后流回到水冷中冷器11中。

发动机的进气温度降低一方面能够提高充气效率，从而提高发动机的功率，同时能降低发动机发生燃爆的可能性，另一方面能够降低整个循环的平均温度，从而降低了发动机的负荷和排气温度，即进气温度的降低会使得排气温度降低。当发动机适用于车辆中时，降低排气温度能够降低其他零部件如三元催化器受热膨胀失效的可能性。例如，根据本实用新型的一个实施例，在适当地增大发动机中空燃比后，热效率可以提高约5％，发动机功率提高约22％。

根据本实用新型实施例的发动机的冷却系统10，通过在进气管1和排气管2上套设水冷中冷器11，能够通过水冷中冷器11在降低进气温度的同时间接降低排气温度，同时通过水冷中冷器11直接对排气管2中空气降温，进一步降低排气温度，从而提高了发动机的功率，降低了发动机发生燃爆的可能性，当发动机适用于车辆中时，降低了其他零部件因受热膨胀失效的可能性，也会降低发动机零部件温度，尤其是直接与高温气体接触的零件，降低热胀冷缩对正常的配合间隙的影响，从而降低运动件受阻甚至卡死的可能性。此外，能够延长发动机零部件的使用寿命和润滑油的使用寿命。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，散热器12上设有第一出口123和第一进口122，冷却液通过第一出口123流出散热器12，冷却液通过第一进口122流入散热器12中。水冷中冷器11上设有第二出口和第二进口，冷却液通过第二出口流出水冷中冷器11，冷却液通过第二进口流入水冷中冷器11中。冷却系统10还包括：出液管13和回液管14。具体地，出液管13的一端与第一出口123连通，出液管13的另一端与第二进口连通，回液管14的一端与第二出口连通，回液管14的另一端与第一进口122连通。温度较低的冷却液从散热器12中流出并进入出液管13中之后从出液管13流入到水冷中冷器11中，温度较低的冷却液在水冷中冷器11中与进气管1和排气管2中的空气换热后变为温度较高的冷却液，温度较高的冷却液从水冷中冷器11中流出并流入到回液管14中，之后从回液管14中流回到散热器12中，温度较高的冷却液在散热器12中与空气进行换热进行了冷却降温，由此实现了散热回路中冷却液的循环。

需要说明的是，如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，第一进口122位于散热器12的侧面上，第一出口123位于散热器12的侧面上，由此能够使得发动机的冷却系统的整体结构更加紧凑。第一进口122在散热器12上的位置高于第一出口123在散热器12上的位置，但本申请不作限制。

还需要说明的是，如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，第一进口122与第一出口123在散热器12上的位置位于同一侧。

散热器12包括多个平行的微通道和多个散热翅片，冷却液在多个微通道中平行流过，多个散热翅片为流经微通道的冷却液散热，加速冷却液的冷却，多个平行的微通道可以是水平方向平行的微通道，也可以是竖直方向平行的微通道，本申请不作限制。冷却液由散热器12上的第一进口122流入散热器12中，流过多个微通道散热后流回到与第一进口122位于同一侧的第一出口123处并经由第一出口123流出散热器12中，如此设置，能够简化发动机的冷却系统的管路布置，缩短出液管13或回液管14的长度，当发动机的冷却系统适用于车辆中时，能够节约发动机的冷却系统所占空间，从而提升了空间利用率。

进一步地，回液管14和出液管13中的一个上设有泵体15以驱动冷却液流动。可以理解的是，可以是回液管14上设有泵体15，也可以是出液管13上设有泵体15，通过泵体15对冷却液加压从而驱动冷却液在散热回路中流动。如图1所示，泵体15设置在出液管13上，以此来对散热回路中的冷却液增加压力，从而驱动冷却液在散热回路中流动。

需要说明的是，泵体15可以设于发动机的冷却系统10的底部，以此当冷却系统10发生泄漏时能够保证泵体15的运行可靠性，但本申请不作限制。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，发动机的冷却系统10还包括：储液罐16，储液罐16上设有第三出口161，散热器12上设有第三进口，第三出口161与第三进口通过第一管路162连通，随着温度变化，冷却液会“热胀冷缩”，当冷却液膨胀时，多余的冷却液可以通过第一管路162流向储液罐16中，从而降低了冷却液热胀对散热器12的压力作用，降低了散热器12长期受到压力作用损坏的可能性，从而延长了散热器12的使用寿命。当冷却液的温度降低后，冷却液从储液罐16中回流通过第一管路162流回到散热器12中从而为散热器12中补充冷却液。

此外，当散热器12中的冷却液不足时，储液罐16中的冷却液可以通过第一管路162向散热器12内补充冷却液，向储液罐16中加注冷却液较为方便，同时能够通过观测储液罐16中的冷却液的容量情况从而间接知晓散热器12中的冷却液的容量情况，当储液罐16中的冷却液不足时需要向其中加注冷却液。优选地，储液罐16中的冷却液不要添加地过满。但本申请不作限制。需要说明的是，当发动机的冷却系统适用于车辆中时，储液罐16的位置高于发动机的冷却系统中的其他零部件的位置。

还需要说明的是，优选地，设置储液罐16的位置靠近散热器12，以此使得缩短第一管路162的长度。

如图1所示，进一步地，散热器12上还设有排气口121，排气口121设于散热器12的顶端，储液罐16上还设有进气口163，进气口163和排气口121通过第二管路164连通，由于在散热回路中，冷却液在循环流动时由于泵体15叶轮的作用，卷动冷却液产生了一部分气体，这一部分气体可以进入散热器12中并通过第二管路164排入到储液罐16中从而排出散热回路，从而降低了散热器12中的压力，在气体压力达到一定数值时，气体可以从储液罐16中排出，降低了发动机的冷却系统10中压力高导致零部件损坏失效的可能性。

需要说明的是，优选地，设置储液罐16的位置靠近散热器12，以此使得缩短第二管路164的长度。

如图1所示，进一步地，第三出口161处于进气口163的下方，由此能够降低储液罐16中的冷却液封堵进气口163的可能性，从而增加气体压力达到一定数值时能够及时排出储液罐16的可能性。

如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，发动机的冷却系统10还包括：风扇17，风扇17设于靠近散热器12的位置，由此使得散热器12周围的空气流动起来，从而加速散热器12中冷却液的散热。

如图1所示，风扇17位于散热器12的后方，风扇17的前侧正对散热器12，由此能够进一步使得散热器12的周围气流更强，使得散热器12的迎风面积更大，风扇17对散热器12的散热效果更好，从而提升散热器12的散热效率。但本申请不作限制。风扇17与散热器12的间距可以根据实际需要设置，不同的厂家有不同的要求，本申请不作限制。

需要说明的是，根据本实用新型的一个实施例，发动机在运行时，风扇17是一直在运行的，风扇17包括两个运行档位，即高速档和低速档，根据不同的冷却液温度来调整风扇17的运行档位，例如，如果冷却液温度较低，则控制风扇17以低速档运行，以此来节约耗能，如果冷却液温度较高，则控制风扇17以高速档运行，以此来加速冷却液的降温。条件允许时，可以增大风扇17的直径，或者用两个直径较小的风扇17来实现在同样风量下降低风扇17的转速，从而达到减小功率消耗和降低噪音的目的，但本申请不作限制。

还需要说明的是，风扇17的种类可以根据实际需要设置，可以采用组合式电子风扇，也可以采用大直径风扇由发动机通过曲轴及皮带驱动冷却风扇转动。

根据本实用新型实施例的车辆，包括：车体、发动机和上述所述的发动机的冷却系统10。具体地，发动机设在车体上，发动机具有进气管1和排气管2，水冷中冷器11套设于进气管1和排气管2上。

发动机的进气温度降低一方面能够提高充气效率，从而提高发动机的功率，同时能降低发动机发生燃爆的可能性，另一方面能够降低整个循环的平均温度，从而降低了发动机的负荷和排气温度，即进气温度的降低会使得排气温度降低。当发动机适用于车辆中时，降低排气温度能够降低其他零部件如三元催化器受热膨胀失效的可能性。例如，根据本实用新型的一个实施例，在适当地增大发动机中空燃比后，热效率可以提高约5％，发动机功率提高约22％。

需要说明的是，车辆的种类可以是家用小轿车、客车、公交车或者卡车等商用车。本申请不作限制。

根据本实用新型实施例的车辆，通过设置上述发动机的冷却系统10，能够通过水冷中冷器11在降低进气温度的同时间接降低排气温度，同时通过水冷中冷器11直接对排气管2中空气降温，进一步降低排气温度，从而提高了发动机的功率，降低了发动机发生燃爆的可能性，当发动机适用于车辆中时，降低了其他零部件因受热膨胀失效的可能性，也会降低发动机零部件温度，尤其是直接与高温气体接触的零件，降低热胀冷缩对正常的配合间隙的影响，从而降低运动件受阻甚至卡死的可能性。此外，能够延长发动机零部件的使用寿命和润滑油的使用寿命。

进一步地，散热回路上设有泵体15，进气管1处设有第一温度传感器，发动机上还设有用于检测发动机转速的转速传感器以及检测发动机负荷的节气门位置传感器，车辆还包括：用于检测环境温度的第二温度传感器，第二温度传感器设在车体上；发动机控制模块，发动机控制模块与第一温度传感器、转速传感器、节气门位置传感器和第二温度传感器连接，且与泵体15连接，并可以根据第一温度传感器、转速传感器、节气门位置传感器和第二温度传感器的信号来控制泵体15的开关。可以理解的是，发动机的负荷是根据节气门位置传感器测得节气门的开度幅度以及转速传感器测得的发动机转速共同确定的，节气门的开度幅度和发动机转速越大，对应的发动机的负荷越大，节气门开度幅度和发动机的转速越小，对应的发动机负荷越小。

根据本实用新型的一个实施例，车辆在运行过程中时，发动机控制模块根据转速传感器测得的发动机转速信号和节气门位置传感器共同确定发动机的负荷，得出不同工况下发动机负荷分布区域(MAP0-MAP5)。

其中，如表1所示。通过此步骤确定车辆所处工况，如启动、启动后、暖机、怠速、部分负荷、全负荷等。

表1

表2

确定发动机所处运行工况后，在表2中发动机控制模块根据第二温度传感器发出的环境温度信号读取不同节气门位置传感器对应的目标温度值，来表征不同工况下发动机的进气目标温度值。若根据进气管1上的第一温度传感器测得的进气温度高于相应工况下进气目标温度值，则控制泵体15运转，从而使得水冷中冷器11对进气管1中空气进行降温。泵体15以如图2中所示的MODE(模式)3和MODE(模式)4运行，第一温度传感器以预设时间间隔测得的进气温度与进气目标温度值的差值对应输出不同的占空比来控制泵体15运转，当进气温度达到进气目标温度值时，控制泵体15停转，进入MODE(模式)2。

进一步地，冷却系统10还包括风扇17，风扇17设于靠近散热器12的位置，发动机控制模块与风扇17连接，由此使得散热器12周围的空气流动起来，从而加速散热器12中冷却液的散热。发动机控制模块用以控制风扇17的转速。风扇17包括两个运行档位，即高速档和低速档，冷却液中还设有水温传感器，发动机控制模块根据水温传感器测得的冷却液温度信号即根据冷却液的不同温度来调整风扇17的运行档位，例如，如果水温传感器测得的冷却液温度较低，则发动机控制模块控制风扇17以低速档运行，以此来节约耗能，减小功率消耗和降低噪音，如果水温传感器测得的冷却液温度较高，则发动机控制模块控制风扇17以高速档运行，以此来加速散热器12对冷却液的冷却作用。但本申请不作限制。

例如，在泵体15以最大转速工作后，第一温度传感器测得的进气温度仍然高于进气目标温度一定数值时，发动机控制模块控制风扇17加快运转直到发动机的进气温度达到进气目标温度。需要说明的是，一定数值可以根据实际需要设置可以标定的数值。

需要说明的是，优选地，水温传感器以预设时间间隔检测冷却液的温度，预设时间间隔较短，例如3s，5s等，以此能够使得发动机控制模块能够及时地对风扇17的工作档位进行调整。

还需要说明的是，风扇17的种类可以根据实际需要设置，可以采用组合式电子风扇，也可以采用大直径风扇由发动机通过曲轴及皮带驱动冷却风扇转动。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发动机的冷却系统，其特征在于，所述发动机具有进气管和排气管，所述冷却系统包括：

水冷中冷器，所述水冷中冷器适于套设于所述进气管和所述排气管上；

散热器，所述散热器与所述水冷中冷器串联形成散热回路。

2.根据权利要求1所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述散热器上设有第一出口和第一进口，所述水冷中冷器上设有第二出口和第二进口，所述冷却系统还包括：

出液管，所述出液管的一端与所述第一出口连通，所述出液管的另一端与所述第二进口连通；

回液管，所述回液管的一端与所述第二出口连通，所述回液管的另一端与所述第一进口连通。

3.根据权利要求2所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述回液管和所述出液管中的一个上设有泵体以驱动冷却液流动。

4.根据权利要求1所述的发动机的冷却系统，其特征在于，还包括：

储液罐，所述储液罐上设有第三出口，所述散热器上设有第三进口，所述第三出口与所述第三进口通过第一管路连通以向所述散热器内补充冷却液。

5.根据权利要求4所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述散热器上还设有排气口，所述排气口设于所述散热器的顶端，所述储液罐上还设有进气口，所述进气口和所述排气口通过第二管路连通。

6.根据权利要求5所述的发动机的冷却系统，其特征在于，所述第三出口处于所述进气口的下方。

7.根据权利要求1所述的发动机的冷却系统，其特征在于，还包括：

风扇，所述风扇设于靠近所述散热器的位置。

8.一种车辆，其特征在于，包括：

车体；

发动机，所述发动机设在所述车体上，所述发动机具有进气管和排气管；

根据权利要求1-7中任一项所述的发动机的冷却系统，所述水冷中冷器套设于所述进气管和所述排气管上。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述散热回路上设有泵体，所述进气管处设有第一温度传感器，所述发动机上还设有用于检测所述发动机转速的转速传感器以及检测所述发动机负荷的节气门位置传感器，所述车辆还包括：

用于检测环境温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器设在所述车体上；

发动机控制模块，所述发动机控制模块与所述第一温度传感器、所述转速传感器、所述节气门位置传感器和所述第二温度传感器连接，且与所述泵体连接。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述冷却系统还包括风扇，所述风扇设于靠近所述散热器的位置，所述发动机控制模块与所述风扇连接。

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