CN217233675U - 发动机进气系统、动力系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发动机进气系统、动力系统和车辆。发动机进气系统包括涡轮增压器、换向阀、第一进气管、换热器、热水管、第二进气管和第三进气管。换向阀与涡轮增压器独立设置；第一进气管用于连通涡轮增压器和换向阀；换热器设置在第一进气管上；热水管用于流通发动机的散热水箱中的热水，热水管设置在换热器上；第二进气管的一端与换向阀连接，另一端连接节气门；第三进气管连通涡轮增压器和换向阀；在换向阀处于第一状态的情况下，第一进气管通过换向阀与第二进气管连通。本申请的发动机进气系统通过调节换向阀在第一状态提升发动机在高寒工况的进气效率和动力，在第二状态缩短涡轮增压器至发动机之间的进气距离，使得发动机具有良好动力性。

Description

发动机进气系统、动力系统和车辆

技术领域

本申请涉及汽车领域，尤其涉及一种发动机进气系统、动力系统和车辆。

背景技术

汽车的中冷器的作用是降低增压后的空气温度，使发动机进气温度降低、提升进气效率和动力性。但是，汽车在高寒工况下，发动机经过中冷器吸入的外界空气为极低温的冷空气、逐渐冷凝并结冰，在发动机进气系统中形成冰块堵塞进气系统，最终导致发动机动力不足或熄火。而汽车在高温工况下，发动机持续高负荷运转，发动机进气温度会明显升高，发动机进气温度无法将达到理想状态，也会影响发动机的动力。

实用新型内容

本申请提供一种发动机进气系统、动力系统和车辆。

本申请实施方式的发动机进气系统包括涡轮增压器、换向阀、第一进气管、换热器、热水管、第二进气管和第三进气管。所述换向阀与所述涡轮增压器独立设置；所述第一进气管用于连通所述涡轮增压器和所述换向阀并且设置有换热器；所述热水管用于流通发动机的散热水箱中的热水，所述热水管设置在所述换热器上；所述第二进气管的一端与所述换向阀连接，另一端连接节气门；所述第三进气管连通所述涡轮增压器和所述换向阀；在所述换向阀处于第一状态的情况下，所述第一进气管通过所述换向阀与所述第二进气管连通，在所述换向阀处于第二状态的情况下，所述第三进气管通过所述换向阀与所述第二进气管连通。

本申请实施方式的发动机进气系统通过设置在换热器上的热水管可将发动机的散热水箱内热水与第一进气管进行换热，可以提升第一进气管内空气温度。第一进气管内的空气可经过换向阀的不同状态调节后再由节气门进入发动机。当换向阀处于第一状态时，换向阀连通第一进气管和第二进气管可将升高至合适温度后的空气送入发动机，提升发动机在高寒工况下的进气效率和动力。当换向阀处于第二状态时可将第三进气管与第二进气管连通，空气无需经过第一进气管进行换热，可以缩短涡轮增压器至发动机之间的进气距离，使得发动机具有良好的动力性。

在某些实施方式中，所述发动机进气系统包括第四进气管和中冷器，所述中冷器设置在第四进气管上，所述第四进气管连通所述换向阀和所述节气门，在所述换向阀处于第三状态的情况下，所述第三进气管通过所述换向阀与所述第四进气管连通。

在某些实施方式中，所述发动机进气系统包括第四进气管和中冷器，所述中冷器设置在第四进气管上，所述第四进气管连通所述换向阀和所述节气门，在所述换向阀处于第四状态的情况下，所述第一进气管通过所述换向阀与所述第四进气管连通。

在某些实施方式中，所述发动机进气系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述涡轮增压器的下游，所述温度传感器用于检测经过所述涡轮增压器的进气温度。

在某些实施方式中，所述发动机进气系统还包括第五进气管，所述第五进气管连接所述涡轮增压器，所述第一进气管和所述第三进气管均与所述第五进气管连接，所述第一进气管和所述第三进气管均通过所述第五进气管与所述涡轮增压器连通，所述温度传感器设置在所述第五进气管上。

在某些实施方式中，所述发动机进气系统包括与所述换向阀连接的调节机构，所述调节机构用于驱动所述换向阀工作以调节所述换向阀的状态。

在某些实施方式中，所述调节机构包括电机。

本申请实施方式的动力系统包括发动机进气系统和发动机，所述发动机进气系统为上述任一实施方式所述的发动机进气系统，所述发动机与所述节气门连接。

本申请实施方式的动力系统通过发动机进气系统的节气门连接发动机可以实现对发动机进气温度的智能调节，进而可以调高动力系统的进气效率、改善动力表现。

本申请实施方式的车辆包括上述实施方式中所述动力系统。

本申请实施方式的车辆设置有动力系统，动力系统相比车辆原始系统的改动较小、不会增加额外的能量消耗，动力系统能够实现车辆在各类环境工况的使用场景下的性能需求覆盖。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的发动机进气系统的平面示意图；

图2是本申请实施方式的发动机进气系统的换向阀在第一状态下的平面示意图；

图3是本申请实施方式的发动机进气系统的换向阀在第二状态下的平面示意图；

图4是本申请实施方式的发动机进气系统的换向阀在第三状态下的平面示意图；

图5是本申请实施方式的发动机进气系统的换向阀在第四状态下的平面示意图；

图6是本申请实施方式的动力系统的平面示意图；

图7是本申请实施方式的发动机进气系统实现不同调节策略的平面示意图。

主要元件符号说明：

发动机进气系统10、涡轮增压器11、温度传感器111、换向阀12、第一进气管13、换热器14、热水管15、第二进气管16、节气门161、第三进气管17、第四进气管18、中冷器181、控制器19、发动机20、第五进气管21。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，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”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。

在本申请中，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下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1、图2和图3，本申请实施方式的发动机进气系统10包括涡轮增压器11、换向阀12、第一进气管13、换热器14、热水管15、第二进气管16和第三进气管17。换向阀12与涡轮增压器11独立设置；第一进气管13用于连通涡轮增压器11和换向阀12并且设置有换热器14；热水管15用于流通发动机20的散热水箱中的热水，热水管15设置在换热器14上；第二进气管16的一端与换向阀12连接，另一端连接节气门161；所述第三进气管17连通所述涡轮增压器11和所述换向阀12；在换向阀12处于第一状态的情况下，第一进气管13通过换向阀12与第二进气管16连通。在换向阀12处于第二状态的情况下，第三进气管17通过换向阀12与第二进气管16连通。

本申请实施方式的发动机进气系统10通过设置在换热器14上的热水管15可将发动机20的散热水箱内热水与第一进气管13进行换热，可以提升第一进气管13内空气温度。第一进气管13内的空气可经过换向阀12的不同状态调节后再由节气门161进入发动机20。当换向阀12处于第一状态时，换向阀12连通第一进气管13和第二进气管16可将升高至合适温度后的空气送入发动机20，提升发动机20在高寒工况下的进气效率和动力。

当换向阀12处于第二状态时可将第三进气管17与第二进气管16连通，空气无需经过第一进气管13进行换热，可以缩短涡轮增压器11至发动机20之间的进气距离，使得发动机20具有良好的动力性。

具体地，涡轮增压器11可通过压缩空气来增加发动机20的进气量，涡轮增压器11通过第一进气管13连接换向阀12。

换向阀12可以是任意一种具有换向作用的阀门结构，换向阀12可通过调节不同管道之间的连通来调节空气的进气方向。换向阀12可具有可调节的阀门开度，换向阀12可连通多条进气管道，当调节不同状态时，换向阀12的开度可逐步转换从而进行无极的调节。例如，当换向阀处于连通第一进气管13和第三进气管17的状态，需要换向为第一状态时，换向阀连通第一进气管13与第三进气管17的阀门开度可逐渐减小，换向阀连通第一进气管13和第二进气管16之间的阀门开度可逐渐扩大，从而可实现无极式的换向。

节气门161可以是控制空气进入发动机20的控制阀门。换热器14可以是对物体之间进行温度传递的设备。换热器14通过将热水管15与第一进气管13连通可将发动机20散热水箱内的热水与第一进气管13内的空气进行热交换。

高寒环境下进入涡轮增压器11的空气温度可偏低。换向阀12可处于第一状态，换向阀12可接通第一进气管13与第二进气管16，空气经涡轮增压器11后可先进入第一进气管13内，空气通过与热水管15的换热提升至适中温度，然后处于适中温度的空气可沿第二进气管16通过节气门161进入发动机20内。

普通环境下进入涡轮增压器11的空气温度可适中。换向阀12可处于第二状态，换向阀12可接通第四进气管18与第二进气管16，空气经涡轮增压器11后可先直接由第四进气管18进入第二进气管16内，然后处于适中温度的空气可沿第二进气管16通过节气门161进入发动机20内。

请参阅图4，在某些实施方式中，发动机进气系统10包括第四进气管18和中冷器181，中冷器181设置在第四进气管18上，第四进气管18连通换向阀12和节气门161，在换向阀12处于第三状态的情况下，第三进气管17通过换向阀12与第四进气管18连通。

如此，处于第三状态的换向阀12可将第三进气管17与第四进气管18连通，空气经过第四进气管18上设置的中冷器181进行降温至适宜温度，然后处于适中温度的空气可沿第四进气管18通过节气门161进入发动机20内，提高发动机20进气效率和动力性。

具体地，中冷器181可以是降低空气温度的设备仪器，中冷器181可以是水冷中冷器181或空冷中冷器181。高温环境下进行进入涡轮增压器11的空气温度可偏高。当换向阀12处于第三状态时，换向阀12可连通第四进气管18与第三进气管17，空气经过涡轮增压器11可由第三进气管17和换向阀12进入第四进气管18内的中冷器181进行降温冷却，然后降低温度后的空气可沿第四进气管18通过节气门161进入发动机20内。

请参阅图5，在某些实施方式中，发动机进气系统10包括第四进气管18和中冷器181，中冷器181设置在第四进气管18上，第四进气管18连通换向阀12和节气门161，在换向阀12处于第四状态的情况下，第一进气管13通过换向阀12与第四进气管18连通。

如此，处于第四状态的换向阀12可将第一进气管13与第四进气管18连通，空气可先经过第一进气管13与空气进行换热，然后空气再第四进气管18上设置的中冷器181进行降温至适宜温度，然后处于适中温度的空气可再沿第四进气管18通过节气门161进入发动机20内，提高发动机20进气效率和动力性。

具体地，超高温环境下进行进入涡轮增压器11的空气温度可比热水管15温度高。当换向阀12处于第四状态时，换向阀12可连通第一进气管13与第四进气管18，空气经涡轮增压器11后可先进入第一进气管13内，空气通过换热器14与热水管15进行换热初步降低温度，然后空气可沿换向阀12进入第四进气管18并通过中冷器181再次降低温度，然后再从节气门161进入发动机20内。

请参阅图6，在某些实施方式中，发动机进气系统10还包括温度传感器111，温度传感器111设置在涡轮增压器11的下游，温度传感器111用于检测经过涡轮增压器11的进气温度。

如此，温度传感器111安装在涡轮增压器11的下游可用于检测增压后的空气温度，进而可有利于及时调整换向阀12的状态切换。

具体地，温度传感器111可设置在涡轮增压器11增压后的出口附近，温度传感器111可以对涡轮增压器11增压后的即将进入第一进气管13和第三进气管17之前的空气进行检测或监测。

请参阅图6，在某些实施方式中，发动机进气系统10包括控制器19，控制器19用于根据进气温度调节换向阀12的状态。

如此，控制器19可根据温度传感器111检测的进气温度对换向阀12进行不同状态调节，实现进入发动机20的最佳进气温度。

具体地，控制器19可以是发动机ECU，发动机ECU与温度传感器111连接获取检测数值。控制器19可与换向阀12电连接，控制器19可控制换向阀12采取不同的工作状态。

请参阅图6，在某些实施方式中，发动机进气系统10还包括第五进气管21，第五进气管21连接涡轮增压器11，第一进气管13和第三进气管17均与第五进气管21连接，第一进气管13和第三进气管17均通过第五进气管21与涡轮增压器11连通，温度传感器111设置在第五进气管21上。

如此，第五进气管21可用于将经涡轮增压器11的空气沿第五进气管21分别输送至第一进气管13和第三进气管17。此外，温度传感器111设置在第五进气管21上可以更好的检测涡轮增压器11的出气口温度。

具体地，第五进气管21的一端可连接涡轮增压器11，第五进气管21远离与涡轮增压器11连接的一端可分别连通第一进气管13和第三进气管17。第一进气管13与第五进气管21的连接处至涡轮增压器11的距离可小于第三进气管17与第五进气管21的连接处至涡轮增压器11的距离。

温度传感器111可设置在第五进气管21靠近涡轮增压器11的一端，温度传感器111可以与涡轮增压器11间隔的设置。温度传感器111可用于测量经涡轮增压器11增压后进入第五进气管21的空气。

请参阅图6，在某些实施方式中，发动机进气系统10包括与换向阀12连接的调节机构(未示出)，调节机构用于驱动换向阀12工作以调节换向阀12的状态。

如此，调节机构的调节策略可根据发动机20的进气温度进行制定，实现换向阀12的四种状态的切换，使用调节机构调节发动机20进气温度后，既可以保证冬季行车进气系统不结冰，防止吸入过低空气温度导致的发动机20燃烧不充分、效率低、油耗高等问题。也可以降低车辆在持续高温高负荷工况下的发动机20进气温度、提升进气效率和动力性。

具体地，在高寒工况下中冷器181会降低发动机20进气温度，极端情况下导致进气系统结冰。在高寒工况下行车，尤其是高速工况，经长时间行车后易出现进气系统结冰问题，且发动机20吸入过低的空气后燃料雾化差、发动机20效率降低、油耗增加。

高温高负荷下发动机20进气温度高的方法多是增大空冷中冷器181或使用水冷中冷器181，但增大空冷中冷器181需要较大的空间尺寸，且效率不明显；而改用水冷中冷器181将增加系统复杂程度、成本相应增加，且多层换热介质就会降低换热效果。解决进气系统结冰的方法大多是在进气系统加装电加热装置或暖风水加热装置，这两种方法都需要在进气系统管路内部增加加热或换热装置，通过加热空气温度达到化冰目的。

以上方法均需要增加较高的成本，对原车系统改动较大、增加额外的能量消耗，且目的单一、无法做到全使用场景的性能需求覆盖。

调节机构通过调节控制换向阀12进行不同状态的切换可以实现控制策略，调节机构该机构可用电机控制来实现以上换向阀12的第一状态、第二状态、第三状态和第四状态的切换，控制器19根据温度传感器111采集的发动机20进气温度，若不满足最佳进气温度，则可调节电机进行控制换向阀12，实现冷热空气阀门的调节、提高进气温度的目的。同样的，也可以使用步进电机使换向阀12的四种状态中的任意两种状态之间实现无极调节，使发动机20进气温度接近最佳的25℃。

进气温度调节机构的调节策略需根据发动机20进气温度进行制定，策略制定原理如下：

现在的发动机20涡轮增压器11后布置有检测发动机20进气的温度传感器111，温度数据会传送至控制器19，控制器19可根据温度传感器111采集的温度进行判断是否满足发动机20进气温度目标。若当前发动机20进气温度高于目标值，则将换向阀12的工作状态向第三状态和第四状态切换；若当前发动机20进气温度低于目标值，则将模式向第一状态和第二状态切换。进气温度调节机构的调节频率不可过高或过低，过高则影响结构寿命、过低则影响进气温度调节及时性，可以设置一定的上下行调节温度。调节频率在此不做具体要求，可根据产品性能进行标定。

示例性，详细调节策略可参考图7中示例的流程图，可参考设定进气最佳温度为25℃，可参考进气温度目标值为范围为0℃至45℃。

若当前发动机20进气温度在目标值0℃至45℃之间，保持当前换向阀12的状态并继续监测；

若当前发动机20进气温度小于在目标值0℃至45℃的最小值，换向阀12切换为第二状态，控制器19继续监测，若当前发动机20进气温度在目标值0℃至45℃之间，保持当前换向阀12的状态然后控制器19继续监测；若当前发动机20进气温度小于在目标值0℃至45℃的最小值，换向阀12切换为第一状态，控制器19持续监测；

若当前发动机20进气温度大于在目标值0℃至45℃的最大值，换向阀12切换为第三状态控制器19继续监测，若当前发动机20进气温度在目标值0℃至45℃之间，保持当前换向阀12的状态然后控制器19继续监测；若当前发动机20进气温度大于在目标值0℃至45℃的最大值，换向阀12切换为第四状态，控制器19持续监测。

在某些实施方式中，调节机构包括电机(未示出)。

如此，电机设置在调节机构内可实现调节机构通过电机对换向阀12进行调节控制。

具体地，电机可以是调节机构内的用于控制换向阀12的装置，电机可以是伺服电机、步进电机等。

本申请实施方式的动力系统(未示出)包括发动机进气系统10和发动机20，发动机进气系统10为上述任一实施方式的发动机进气系统10，发动机20与节气门161连接。

本申请实施方式的动力系统通过发动机进气系统10的节气门161连接发动机20可以实现对发动机20进气温度的智能调节，进而可以调高动力系统的进气效率、改善动力表现。

具体地，发动机进气系统10可通过节气门161连接发动机20，节气门161可连接空气过滤芯后在连接至发动机20的缸体。

本申请实施方式的车辆(未示出)包括上述实施方式中动力系统。

本申请实施方式的车辆设置有动力系统，动力系统相比车辆原始系统的改动较小、不会增加额外的能量消耗，动力系统能够实现车辆在各类环境工况的使用场景下的性能需求覆盖。

具体地，车辆可以是新能源汽车、燃油汽车、电动汽车等，动力系统可以为车辆提供主要行驶动力的系统，动力系统可设置在车辆上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

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

Claims (9)

1.一种发动机进气系统，其特征在于，包括：

涡轮增压器；

换向阀，所述换向阀与所述涡轮增压器独立设置；

第一进气管，所述第一进气管用于连通所述涡轮增压器和所述换向阀并且设置有换热器；

热水管，所述热水管用于流通发动机的散热水箱中的热水，所述热水管设置在所述换热器上；

第二进气管，所述第二进气管的一端与所述换向阀连接，另一端连接节气门；

第三进气管，所述第三进气管连通所述涡轮增压器和所述换向阀；

在所述换向阀处于第一状态的情况下，所述第一进气管通过所述换向阀与所述第二进气管连通，

在所述换向阀处于第二状态的情况下，所述第三进气管通过所述换向阀与所述第二进气管连通。

2.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机进气系统包括第四进气管和中冷器，所述中冷器设置在第四进气管上，所述第四进气管连通所述换向阀和所述节气门，在所述换向阀处于第三状态的情况下，所述第三进气管通过所述换向阀与所述第四进气管连通。

3.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机进气系统包括第四进气管和中冷器，所述中冷器设置在第四进气管上，所述第四进气管连通所述换向阀和所述节气门，在所述换向阀处于第四状态的情况下，所述第一进气管通过所述换向阀与所述第四进气管连通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机进气系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述涡轮增压器的下游，所述温度传感器用于检测经过所述涡轮增压器的进气温度。

5.根据权利要求4所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机进气系统还包括第五进气管，所述第五进气管连接所述涡轮增压器，所述第一进气管和所述第三进气管均与所述第五进气管连接，所述第一进气管和所述第三进气管均通过所述第五进气管与所述涡轮增压器连通，所述温度传感器设置在所述第五进气管上。

6.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机进气系统包括与所述换向阀连接的调节机构，所述调节机构用于驱动所述换向阀工作以调节所述换向阀的状态。

7.根据权利要求6所述的发动机进气系统，其特征在于，所述调节机构包括电机。

8.一种动力系统，其特征在于，包括：

权利要求1-7任一项所述的发动机进气系统；和

发动机，所述发动机与所述节气门连接。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述动力系统。

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