CN216975023U - 热循环管理系统、增压发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种热循环管理系统、增压发动机及车辆，热循环管理系统包括：增压空气循环回路；水路大循环回路，包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、节温器、散热器、水泵和发动机机体的进水口；水路小循环回路，包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、节温器、水泵和发动机机体的进水口；辅助散热支路的一端与水泵的出水口连通，辅助散热支路的另一端与水冷式中冷器连通；第一控制阀，第一控制阀控制辅助散热支路的通断；第二控制阀，第二控制阀控制增压器的废气出口与水冷式中冷器之间管路的通断。解决了现有技术中仅通过中冷器直接降温而导致的发动机排温偏低，进气流阻较大的问题。

Description

热循环管理系统、增压发动机及车辆

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种热循环管理系统、增压发动机及车辆。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

增压发动机通过压缩空气来增加发动机的进气量，而压缩空气经常存在进气温度较高的问题，影响增压发动机的进气效果。

在现有技术中，针对增压发动机的进气温度高的问题，一般通过在进气系统中增加中冷器直接降低进气温度。但是，在寒区等特殊区域，进气温度本身较低，对柴油发动机而言，过度冷却的进气会导致发动机排温偏低，DPF(柴油颗粒过滤器)被动再生能力降低，进而导致积碳周期过短。此外，为了满足极限情况下的换热需求，中冷器的匹配余量偏富余，无法实现更加高效的热管理；且中冷器内部自身结构特性增大了进气流阻，限制了增压器泵气效率以及发动机充气效率的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决现有技术中通过中冷器直接降温而导致的发动机排温偏低，进气流阻较大的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种热循环管理系统，用于增压发动机的进气热管理，所述热循环管理系统包括：

增压空气循环回路，所述增压空气循环回路包括通过管路依次连通的增压器的废气出口、中冷器组、发动机机体的进气口，所述中冷器组包括并联设置的空冷式中冷器和水冷式中冷器；

水路大循环回路，所述水路大循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、节温器、散热器、水泵和发动机机体的进水口，所述散热器用于与所述空冷式中冷器进行热交换；

水路小循环回路，所述水路小循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、所述节温器、所述水泵和所述发动机机体的进水口；

辅助散热支路，所述辅助散热支路的一端与所述水泵的出水口连通，所述辅助散热支路的另一端与所述水冷式中冷器连通，所述辅助散热支路包括设置在所述辅助散热支路的一端与所述辅助散热支路的另一端之间的辅助散热器；

第一控制阀，所述第一控制阀控制所述辅助散热支路的通断；

第二控制阀，所述第二控制阀控制所述增压器的废气出口与所述水冷式中冷器之间管路的通断。

根据本实用新型所提供的热循环管路系统，在正常行车工况下，通过切换至大循环管路导通，使进气系统中增压后的高温空气经中冷器降温后进入发动机燃烧室。在高温地区和高负荷运行工况下，通过切换至大循环管路和辅助散热系统同步导通，以提高降温效果和降温速度。在高寒地区及冷车工况下，通过仅导通小循环管路，使得压缩空气不经过中冷器冷却即进入燃烧室，从而避免了进气温度过低现象。这样，该热循环管路系统能够不同的工况下切换水路循环，以实现进气系统的热管理。解决了现有技术中仅通过中冷器直接降温而导致的发动机排温偏低，进气流阻较大的问题。

进一步地，所述第一控制阀为控制水阀，所述控制水阀设置在所述水泵的出水口与所述辅助散热器的入水口之间，所述第二控制阀为控制气阀，所述控制气阀设置在所述增压器的废气出口与所述水冷式中冷器之间。

进一步地，所述节温器为蜡式节温器，所述节温器的进口与所述发动机机体的出水口连通，所述节温器的第一出口与所述散热器的入水口连通，所述节温器的第二出口与所述水泵的入水口连通。

进一步地，在所述节温器的所述第一出口被关闭、所述第二出口被打开、所述控制水阀被关闭且所述控制气阀开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于截止状态，所述水路小循环管路处于导通状态，所述增压器的废气经过所述水冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

进一步地，在所述节温器的所述第一出口被打开、所述第二出口被关闭、所述控制水阀和所述控制气阀均被关闭的状态下，所述水路大循环回路处于导通状态，所述水路小循环管路和所述辅助散热支路均处于截止状态，所述增压器的废气经过所述空冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

进一步地，在所述节温器的所述第一出口被打开、所述第二出口被关闭、所述控制水阀和所述控制气阀均开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于导通状态，所述水路小循环管路处于截止状态，所述增压器的废气的一部分经过所述空冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口，所述增压器的废气的另一部分经过所述水冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均与所述增压发动机的ECU 通信连接。

进一步地，所述热循环管理系统还包括设置在所述发动机机体的进气口位置的温度传感器，所述温度传感器与所述增压发动机的ECU通信连接。

本实用新型还提供一种增压发动机，包括如上所述的热循环管路系统。

根据本实用新型实施例的增压发动机与上述热循环管路系统具有相同的优势，在此不再赘述。

本实用新型还提供一种车辆，包括如上所述的增压发动机，所述辅助散热器安装于所述车辆的驾驶室顶部，且位于迎风面一侧。

根据本实用新型实施例的车辆与上述热循环管路系统具有相同的优势，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型所提供的热循环管理系统一种具体实施方式的结构示意图。

附图中各标记表示如下：

1-发动机机体，2-散热器，3-水泵，4-节温器，401-第一出口；

402-第二出口，5-辅助散热器，6-空冷式中冷器，7-控制水阀，8-控制气阀；9-增压器，10-水冷式中冷器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

为了解决增压发动机进气温度高，且单纯设置中冷器导致过度冷却的双重问题，本实用新型提供的热循环管理系统通过利用节温器4、散热器2、水泵3、发动机机体1的大循环管路，大循环管路增加由控制阀、辅助散热器5、水冷中冷器6组成的辅助散热支路，对高温压缩空气降温，辅助散热器5设于车顶，节温器4、水泵3、发动机机体1组成水路小循环，并利用第一控制阀控制所述辅助散热支路的通断，利用第二控制阀控制所述增压器的废气出口与水冷式中冷器之间管路的通断，从而实现进气系统的热管理。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的热循环管理系统一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型提供的热循环管理系统用于增压发动机的进气热管理，基于增压发动机的冷却系统和进气系统。如图1所示，该热循环管理系统包括增压空气循环回路、水路大循环回路、水路小循环回路、辅助散热支路、第一控制阀和第二控制阀，所述热循环管理系统在第一控制阀和第二控制阀的启闭控制下，在增压空气循环回路、水路大循环回路、水路小循环回路、辅助散热支路之间切换，以实现循环回路的热管理。

其中，所述增压空气循环回路包括通过管路依次连通的增压器9的废气出口、中冷器组、发动机机体1的进气口，所述中冷器组包括并联设置的空冷式中冷器6和水冷式中冷器10。所述水路大循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体1的出水口、节温器4、散热器2、水泵3和发动机机体1的进水口，散热器2用于与空冷式中冷器6进行热交换。所述水路小循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体1的出水口、节温器4、水泵3和发动机机体1的进水口。所述辅助散热支路的一端与水泵3的出水口连通，所述辅助散热支路的另一端与水冷式中冷器10连通，所述辅助散热支路包括设置在所述辅助散热支路的一端与所述辅助散热支路的另一端之间的辅助散热器5。第一控制阀控制所述辅助散热支路的通断，第二控制阀控制所述增压器9的废气出口与所述水冷式中冷器10之间管路的通断。

在一些实施例中，所述热循环管理系统还包括设置在所述发动机机体1的进气口位置的温度传感器，所述温度传感器与所述增压发动机的ECU通信连接。应当理解的是，ECU还与该进气口位置的温度传感器相连接，ECU根据进气温度调节控制水阀和控制气阀的通断。

进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均与所述增压发动机的ECU 通信连接。其中，所述第一控制阀为控制水阀7，控制水阀7设置在水泵3的出水口与辅助散热器5的入水口之间，第二控制阀为控制气阀8，控制气阀8 设置在增压器9的废气出口与水冷式中冷器10之间。

节温器4为蜡式节温器4，节温器4的进口与发动机机体1的出水口连通，节温器4的第一出口401与散热器2的入水口连通，节温器4的第二出口402 与水泵3的入水口连通。蜡式节温器4根据冷却液的温度自动调节第一出口401 和第二出口402的通断。

在节温器4的第一出口401被关闭、第二出口402被打开、控制水阀7被关闭且控制气阀8开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于截止状态，所述水路小循环管路处于导通状态，增压器9的废气经过水冷式中冷器10冷却后进入发动机机体1的进气口。在实际使用过程中，当发动机在高寒地区及冷车运行工况时，第一出口401被关闭、第二出口402被打开、控制水阀7被关闭且控制气阀8开启，冷却液由节温器4控制直接回到水泵3 前重新进入发动机机体1冷却完成小循环；而压缩空气经过控制气阀8经过水冷式中冷器6直接进入燃烧室，由于控制水阀7并未开启，所以此时的水冷式中冷器6不会冷却进气，进气温度不会被降低，避免进气温度过低现象。

节温器4的第一出口401被打开、第二出口402被关闭、控制水阀7和控制气阀8均被关闭的状态下，所述水路大循环回路处于导通状态，所述水路小循环管路和所述辅助散热支路均处于截止状态，增压器9的废气经过空冷式中冷器6冷却后进入发动机机体1的进气口。在实际使用过程中，当发动机处于正常行车工况时，节温器4的所述第一出口401被打开、第二出口402被关闭、控制水阀7和控制气阀8均被关闭，此时，冷却液经过散热器2后由水泵3加压后重新进入发动机机体1完成水路大循环，进气系统中增压后的高温空气经中冷器6降温后进入发动机燃烧室。从而完成正常行车工况下的热循环。

在节温器4的第一出口401被打开、第二出口402被关闭、控制水阀7和控制气阀8均开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于导通状态，所述水路小循环管路处于截止状态，增压器9的废气的一部分经过空冷式中冷器6冷却后进入发动机机体1的进气口，增压器9的废气的另一部分经过水冷式中冷器10冷却后进入发动机机体1的进气口。在实际使用过程中，当发动机在高温地区和高负荷运行工况时，受环境温度和运行工况影响，进气温度无法通过空冷式中冷器6降低到合理温度；此时节温器的第一出口被打开、第二出口被关闭、所述控制水阀和所述控制气阀均开启，冷却系统水路仍然进行大循环，但是水泵3的一部分冷却液经过控制水阀7旁通首先进入辅助散热器5，然后流经水冷式中冷器6对经过控制气阀8的部分高温压缩空气辅助降温，以保证进气温度处于合理范围内。

进一步地，辅助散热器5可以安装于车辆的驾驶室顶部，且位于迎风面一侧，从而充分利用车辆行驶中的迎面风对冷却液进行冷却，无需额外配置散热风扇，能够在提高整机换热效率的前提下不影响整机油耗。

这样，根据本实用新型所提供的热循环管理系统，在正常行车工况下，通过切换至大循环管路导通，使进气系统中增压后的高温空气经中冷器降温后进入发动机燃烧室。在高温地区和高负荷运行工况下，通过切换至大循环管路和辅助散热系统同步导通，以提高降温效果和降温速度。在高寒地区及冷车工况下，通过仅导通小循环管路，使得压缩空气不经过中冷器冷却即进入燃烧室，从而避免了进气温度过低现象。这样，该热循环管理系统能够不同的工况下切换水路循环，以实现进气系统的热管理。解决了现有技术中仅通过中冷器直接降温而导致的发动机排温偏低，进气流阻较大的问题。

在上述具体实施方式中，根据本实用新型所提供的热循环管理系统，在正常行车工况下，通过切换至大循环管路导通，使进气系统中增压后的高温空气经中冷器6降温后进入发动机燃烧室。在高温地区和高负荷运行工况下，通过切换至大循环管路和辅助散热系统同步导通，以提高降温效果和降温速度。在高寒地区及冷车工况下，通过仅导通小循环管路，使得压缩空气不经过中冷器 6冷却即进入燃烧室，从而避免了进气温度过低现象。这样，该热循环管理系统能够不同的工况下切换水路循环，以实现进气系统的热管理。解决了现有技术中仅通过中冷器直接降温而导致的发动机排温偏低，进气流阻较大的技术问题。

本实用新型还提供一种增压发动机，包括如上所述的热循环管路系统。

根据本实用新型实施例的增压发动机与上述热循环管路系统具有相同的优势，在此不再赘述。

本实用新型还提供一种车辆，包括如上所述的增压发动机，所述辅助散热器安装于所述车辆的驾驶室顶部，且位于迎风面一侧。

根据本实用新型实施例的车辆与上述热循环管路系统具有相同的优势，在此不再赘述。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热循环管理系统，用于增压发动机的进气热管理，其特征在于，所述热循环管理系统包括：

增压空气循环回路，所述增压空气循环回路包括通过管路依次连通的增压器的废气出口、中冷器组、发动机机体的进气口，所述中冷器组包括并联设置的空冷式中冷器和水冷式中冷器；

水路大循环回路，所述水路大循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、节温器、散热器、水泵和发动机机体的进水口，所述散热器用于与所述空冷式中冷器进行热交换；

水路小循环回路，所述水路小循环回路包括通过管路依次连通的发动机机体的出水口、所述节温器、所述水泵和所述发动机机体的进水口；

辅助散热支路，所述辅助散热支路的一端与所述水泵的出水口连通，所述辅助散热支路的另一端与所述水冷式中冷器连通，所述辅助散热支路包括设置在所述辅助散热支路的一端与所述辅助散热支路的另一端之间的辅助散热器；

第一控制阀，所述第一控制阀控制所述辅助散热支路的通断；

第二控制阀，所述第二控制阀控制所述增压器的废气出口与所述水冷式中冷器之间管路的通断。

2.根据权利要求1所述的热循环管理系统，其特征在于，所述第一控制阀为控制水阀，所述控制水阀设置在所述水泵的出水口与所述辅助散热器的入水口之间，所述第二控制阀为控制气阀，所述控制气阀设置在所述增压器的废气出口与所述水冷式中冷器之间。

3.根据权利要求2所述的热循环管理系统，其特征在于，所述节温器为蜡式节温器，所述节温器的进口与所述发动机机体的出水口连通，所述节温器的第一出口与所述散热器的入水口连通，所述节温器的第二出口与所述水泵的入水口连通。

4.根据权利要求3所述的热循环管理系统，其特征在于，在所述节温器的所述第一出口被关闭、所述第二出口被打开、所述控制水阀被关闭且所述控制气阀开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于截止状态，所述水路小循环管路处于导通状态，所述增压器的废气经过所述水冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

5.根据权利要求3所述的热循环管理系统，其特征在于，在所述节温器的所述第一出口被打开、所述第二出口被关闭、所述控制水阀和所述控制气阀均被关闭的状态下，所述水路大循环回路处于导通状态，所述水路小循环管路和所述辅助散热支路均处于截止状态，所述增压器的废气经过所述空冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

6.根据权利要求3所述的热循环管理系统，其特征在于，在所述节温器的所述第一出口被打开、所述第二出口被关闭、所述控制水阀和所述控制气阀均开启的状态下，所述水路大循环回路和所述辅助散热支路均处于导通状态，所述水路小循环管路处于截止状态，所述增压器的废气的一部分经过所述空冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口，所述增压器的废气的另一部分经过所述水冷式中冷器冷却后进入发动机机体的进气口。

7.根据权利要求1所述的热循环管理系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀均与所述增压发动机的ECU通信连接。

8.根据权利要求7所述的热循环管理系统，其特征在于，所述热循环管理系统还包括设置在所述发动机机体的进气口位置的温度传感器，所述温度传感器与所述增压发动机的ECU通信连接。

9.一种增压发动机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的热循环管理系统。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的增压发动机，所述辅助散热器安装于所述车辆的驾驶室顶部，且位于迎风面一侧。

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