一种发动机降温结构及汽车的制作方法

1.本实用新型属于车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种发动机降温结构及汽车。


背景技术：

2.现在的柴油型发动机进气排气单元中都配置了增压器，增压器分为涡轮和压气机两部分，增压器的压气机将来自空气滤清器的空气压缩进中冷器，中冷器的作用是对压缩后的空气降温。空气在发动机进气排气单元中的流经具体过程是：新鲜空气从进气管依次流经空气滤清器、增压器的压气机、中冷器、发动机本体、增压器的涡轮，最后发动机废气再经过尾气处理单元的doc(diesel oxidation catalyst，即氧化催化器)/lnt(lean nox trap，即稀燃nox捕集器)、dpf(diesel particulate filter，即柴油颗粒捕集器)/sdpf(diesel particle filter with scr function，即带有选择性催化还原功能的柴油颗粒捕集器)、scr(selective catalytic reduction，即选择性催化还原装置)净化后排到大气中。
3.中冷器的降温能力如果过强，会使进入发动机燃烧室的空气的燃烧温度相对低，进而使得排气温度低。中冷器的降温能力强，使得进入发动机燃烧室的空气密度高，进气量大，燃烧经济性好。
4.但是中冷器的降温能力过强也会有缺点，例如，在柴油机的dpf(或sdpf)再生时，耗油非常大。dpf(或sdpf)将发动机排气中的碳颗粒收集，dpf(或sdpf)里的碳颗粒逐渐增加会引起发动机背压升高，导致发动机性能下降，所以要定期除去沉积在dpf(或sdpf)内的碳颗粒。行业内现有主流技术是通过发动机多喷油提高排气温度，让炙热的排气(例，＞590℃)烧掉dpf(或sdpf)内的碳颗粒。这种行为被称作dpf再生。
5.当前市场上轻型柴油车dpf(或sdpf)再生的最主要的方式的详细工作原理：dpf(或sdpf)两端各有一个压力取气管，取气管与压差传感器连接，因为排气流过dpf(或sdpf)是会受到dpf(或sdpf)的阻力，也就是说压差传感器采集到的dpf(或sdpf)前端压差管的压力总比后端大，当ecu(即行车电脑)识别压差传感器的数值超过某个设定值，发动机开始进行缸内燃油后喷。缸内燃油后喷技术是在发动机正常喷油着火后，在活塞下行的过程中，喷油器额外向气缸内喷射燃油。后喷产生的燃油产生大量的hc和co，这些反应剂在lnt(或doc)内部贵金属pt、rh等催化剂的作用下与氧气进行催化氧化反应生热，直到lnt(或doc)出口温度达到dpf(或sdpf)前的高温传感器识别到的温度＞590℃(每个车型有不同)。碳颗粒可在550℃以上氧化燃烧，排气温度达到590℃以上dpf再生效率高。
6.从上文可知，如果中冷器降温能力差，发动机排气温度肯定高，这对于dpf(或sdpf)再生肯定是有优势的，即不需要发动机后喷，自然也就省油了。所以现有的车型一般会将中冷器的降温能力配置为弱。但是这样，如果当发动机dpf(或sdpf)再生时间会遇到dti(drop to idle，即降到怠速)情况，dti有可能将dpf烧坏/烧烂。
7.dti是一种非典型常态再生，也是非受控再生。dti可宏观理解为发动机运转在较大扭矩工况时且dpf(或sdpf)再生，车辆突然进入怠速工况，尾气中氧含量充足，排气流量
小，若此时dpf(或sdpf)中温度高(例：650℃)且碳载量较大，碳颗粒迅速燃烧，dpf(或sdpf)内部温度急剧上升(超过800℃)，局部产生过高的温度或温度梯度，超过dpf(或sdpf)的承受极限会导致dpf损坏。dpf供应商要求dpf(或sdpf)载体温度应该小于800℃。但是如果在dti工况恰逢发动机排气温度是高温(例如650℃左右)，势必会造成dpf(或sdpf)的损坏。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种发动机降温结构，旨在解决或在一定程度上改善现有发动机dpf(或sdpf)再生且遇到dti时容易引发dpf(或sdpf)的损坏的技术问题。
9.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，提供一种发动机降温结构，包括进气管、排气管和混气管，所述进气管上分别设置有压气机和中冷器，所述排气管上设置有颗粒捕捉器，所述混气管的一端连通所述进气管，且二者的连通处位于所述中冷器的下游，所述混气管的另一端连通所述排气管，且二者的连通处位于所述颗粒捕捉器的上游。
10.在一种可能的实现方式中，所述混气管上安装有用于控制所述混气管的通断的混气管阀门。
11.在一种可能的实现方式中，所述发动机降温结构还包括用于提供高压水源的高压水单元和出水管，所述出水管的一端与所述高压水单元的出水端相连通，所述出水管的另一端连通所述进气管，且二者的连通处位于所述中冷器的上游。
12.在一种可能的实现方式中，所述出水管上安装有用于控制所述出水管的通断的出水管阀门。
13.在一种可能的实现方式中，所述出水管与所述进气管的连通处位于所述压气机的下游。
14.在一种可能的实现方式中，所述发动机降温结构还包括安装在所述出水管端部的喷头，所述喷头伸入至所述压气机和所述中冷器之间的所述进气管中。
15.在一种可能的实现方式中，所述喷头上集成有控制所述出水管的通断的出水管阀门。
16.在一种可能的实现方式中，所述排气管上还设有前端尾气处理器，所述前端尾气处理器为稀燃氮氧化物捕集器或氧化催化器，所述前端尾气处理器位于所述颗粒捕捉器的上游。
17.在一种可能的实现方式中，所述混气管与所述排气管的连通处位于所述前端尾气处理器和所述颗粒捕捉器之间。
18.本实用新型提供的发动机降温结构，与现有技术相比，通过设置能够在颗粒捕集器再生遭遇dti时，将进气管中位于中冷器下游的空气输送到颗粒捕捉器上游的混气管，降低颗粒捕捉器中的气体温度，继而降低dpf(或sdpf)再生温度，有效避免dpf(或sdpf)烧坏的问题。
19.本实用新型的再一目的是提供一种汽车，包括上述的发动机降温结构。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的发动机降温结构的示意图。
21.图中：
22.100、高压水单元；
23.200、混气管；
24.300、进气管；
25.400、压气机；
26.500、中冷器；
27.600、发动机本体；
28.700、涡轮；
29.800、排气管；810、前端尾气处理器；820、颗粒捕捉器；830、末端尾气处理器；
30.900、空气滤清器；
31.1000、出水管；
32.1100、喷头；
33.1200、混气管阀门。
具体实施方式
34.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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。
36.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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实用新型中的具体含义。
37.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该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.请参见图1，现对本实用新型实施例提供的发动机降温结构进行说明。所述的发动机降温结构，包括进气管300、排气管800和混气管200，进气管300上分别设置有压气机400和中冷器500，当然，与现有技术相同，压气机400在进气管300上必然位于中冷器500的上游。排气管800上至少设置有颗粒捕捉器820，具体地，颗粒捕捉器820可以为柴油颗粒捕集器(dpf)或带有选择性催化还原装置的柴油颗粒捕集器(sdpf)。所以，颗粒捕捉器820可能会存在dpf(或sdpf)再生时，dpf(或sdpf)烧坏的问题。
39.混气管200的一端连通进气管300，且混气管200和进气管300二者的连通处位于(进气管300中进气方向上)中冷器500的下游，混气管200的另一端连通排气管800，且混气
管200和排气管800二者的连通处位于(排气管800中排气方向上)颗粒捕捉器820的上游。
40.进气管300上位于中冷器500之后的这段结构中的空气因为经过压气机400的压缩，所以具备一定压力(相对于排气管800的颗粒捕捉器820上游)，而且经过中冷器500的冷却(当然没有经过发动机本体600)，所以温度(相对于排气管800的颗粒捕捉器820上游)不是太高。所以，混气管200的两端具有一定压差和温度差。
41.因为带增压的进气系统，里面的气体压力基本可达到大气压的2-3倍，而且产生dpf(或sdpf)烧坏的前提条件，是发动机从较大负荷降到怠速，也就是说这时进气压力实际上是比较大的，基本在2.5个大气压以上。因此设置混气管200，可以将进气管300上位于中冷器500之后这段气路中的空气导入到颗粒捕捉器820的上游，这样位于中冷器500之后这段进气管300气路中的相对低温空气就与颗粒捕捉器820内的排气进行混合、降温，如此在dpf(或sdpf)再生且遭遇dti时，可以大幅降低颗粒捕捉器820中的气体温度，以避免dpf(或sdpf)再生时温度过高而受损。
42.本实用新型实施例提供的发动机降温结构，与现有技术相比，通过设置能够在颗粒捕集器再生遭遇dti时，将进气管中位于中冷器下游的空气输送到颗粒捕捉器上游的混气管，降低颗粒捕捉器中的气体温度，继而降低dpf(或sdpf)再生温度，有效避免dpf(或sdpf)烧坏的问题。
43.在一些实施例中，请参见图1，事实上，实际上，进气管300、发动机本体600、增压器的涡轮700和排气管800依次串接连通就形成发动机进气排气单元，当然，这里应该理解的是，发动机进气排气单元与现有技术一样是安装在车体上，发动机进气排气单元中相邻的各器件可能会使用必要的连接管道(当然，连接管道也是发动机进气排气单元的一部分)进行连通。当然这里还应该理解的是，发动机进气排气单元可能还会包括其他器件(如空气滤清器900等)。本实用新型实施例提供的发动机降温结构就是应用在发动机总成中的发动机进气排气单元上。
44.在一些实施中，请参见图1，混气管200上安装有混气管阀门1200，以控制混气管200的启闭。在混气管阀门1200开启时，位于中冷器500下游的这段进气管300的气路才与颗粒捕捉器820的上游连通，在混气管阀门1200关闭时，位于中冷器500下游的这段进气管300的气路不与颗粒捕捉器820的上游连通。
45.当然，作为混气管阀门1200的开启策略，只有在dpf(或sdpf)再生且遭遇dti时，混气管阀门1200才开启，其余情况都关闭。混气管阀门1200可以是人工开启或由汽车的ecu控制开启，其结构和开启方式不限，当然，也可以通过相关设计，利用混气管阀门1200控制混气管200中输气量。
46.在一些实施例中，作为混气管阀门1200的一种具体控制形式，混气管阀门1200为电控阀门，其与汽车的ecu电性连接，由ecu控制出水管阀门的启闭状态。ecu可以根据一些策略来控制混气管阀门1200何时开启。dpf(或sdpf)重生、产生dpf(或sdpf)烧坏的前提条件，是发动机从较大负荷降到怠速，当dti形成瞬间，也就是dpf(或sdpf)再生时，汽车油门的开度由较大突然变成较小(即dti形成时，用户会有一个瞬间松油门的动作)，由于“dti形成瞬间、dpf(或sdpf)再生”是由ecu控制(或者是ecu能够获取dti形成瞬间、dpf(或sdpf)再生的信号)，而且ecu可以感知油门快速松开的动作信息，因此混气管阀门1200的开启策略可以是：dti形成瞬间、dpf(或sdpf)再生时且油门开度经历一个快速的由大变小的过程后，
ecu控制混气管阀门1200开启，在dpf(或sdpf)再生结束后(一般是10秒)，混气管阀门1200关闭。
47.在一些实施例中，请参见图1，本实施例提供的发动机降温结构还包括高压水单元100和出水管1000。
48.其中，高压水单元100用于提供高压水源，这样，具备一定压力(压强)的水才能够顺利的通过出水管1000流入到进气管300中，避免进气管300中高压气反而通过出水管1000逸散。高压水单元100可采用现有技术，其结构不限，能够提供一定压力的水源即可，当然高压水单元100肯定要具有用于存储水的容器(如水罐、水箱等)以及用于使容器中的水具有一定压力的产压结构，这个产压结构可以是气泵(向容器内加压)或抽水泵(用于直接将水压至出水管1000内)等结构。
49.出水管1000的一端与高压水单元100的出水端(或者说出水口)相连通，出水管1000的另一端与进气管300连通，当然，出水管1000的两端肯定也是与进气管300和高压水单元100的出水端相连接的。出水管1000用于将高压水单元100中的水分导入至进气管300中，以降低进气管300(或者说发动机进气排气单元中)的气体温度。
50.具体地，出水管1000的另一端(出水端)与进气管300的连通处位于(进气管300中进气方向上)中冷器500的上游。
51.这样，通过设置高压水单元100和出水管1000，可以辅助中冷器500对进气管300中的空气进行降温。如此，中冷器500可以设计为降温能力一般或较弱，以在dpf(或sdpf)再生时降低油耗，而且由于高压水单元100和出水管1000的降温作用，经过发动机本体600和涡轮700后的排气温度也大幅降低，即使在dpf(或sdpf)再生时遭遇dti，即便混气管200不开启(当然混气管200和高压水单元100共同作用，效果肯定更好)，也基本不会出现dpf(或sdpf)烧坏的问题。
52.本实用新型实施例的发动机降温结构，通过设置高压水单元100和出水管1000，降低流入进气管300中发动机本体前气路中的气体温度，从而降低经过发动机本体和涡轮后的排气温度，配合混气管200可以进一步有效避免dpf(或sdpf)再生遭遇dti时出现dpf(或sdpf)烧坏的问题。
53.在一些实施例中，出水管1000上安装有用于控制出水管1000的通断的出水管阀门。在出水管阀门开启时，出水管1000向发动机进气排气单元的进气管300中输送水分，在出水管阀门关闭时，出水管1000就不向进气管300中输送水分。通常，作为出水管阀门开启的策略，只有在发动机启动时(或者是发动机启动且发动机进气排气单元中气温升高后)，才需要向进气管300中输送水分以降温，所以当发动机没有启动时，就不需要向进气管300中输送水分，因此应该设置出水管阀门以控制水分的输送状态。出水管阀门可以是人工开启或由汽车的ecu控制开启，其结构和开启方式不限，当然，也可以通过相关设计，利用出水管阀门控制向发动机进气排气单元中输送水分的输水量。
54.在一些实施例中，请参见图1，出水管1000与进气管300的连通处还位于(进气管300中进气方向上)压气机400的下游，即出水管1000与中冷器500的连通处位于进气管300中压气机400和中冷器500之间。将出水管1000的出水端设置在压气机400和中冷器500之间，会具有较好、较明显的降温效果。进气管300中空气经过压气机400之后开始变热，而经过发动机本体600之后的气体温度过大，如果利用水分降温则需要的水分过多，因此适合在
压气机400之后、中冷器500之前输入水分以降低发动机进气排气单元中进入发动机本体600之前的气体温度。
55.经过本实施例的一些初步的试验，在某款车型遇到dpf(或sdpf)再生遭遇dti的工况时，压气机400后的温度同为209℃的前提下，不使用高压水单元100和出水管1000，中冷后温度82℃，82℃的进气温度使得排气温度达到了840℃(试验时混气管200未启用)；使用高压水单元100和出水管1000，中冷后温度分别为63℃，63℃的进气温度使得排气温度达到了683℃(试验时混气管200未启用)，降温效果明显，由此可验证本实施例能够有效避免dpf(或sdpf)再生遭遇dti时出现dpf(或sdpf)烧坏的问题。
56.在一些实施例中，请参见图1，作为出水管1000的一种优化结构，本实用新型实施例提供的发动机降温结构还包括(固设)安装在出水管1000端部(出水端)且用于分散出水管1000中水分的喷头1100，喷头1100伸入至压气机400和中冷器500之间的进气管300中。当然，进气管300肯定要设置一个开口以供喷头1100伸入，喷头1100应该是与开口密封连接的。喷头1100肯定与出水管1000的出水端连通，喷头1100可以打散出水管1000中水分，这样水分流入到进气管300内时呈现为分散状态，增大水分与进气管300内的空气的接触面积，水分更容易与进气管300内的空气融合和降温。
57.在一些实施例中，作为出水管阀门的一种具体形式，出水管阀门可以集成到喷头1100上，出水管阀门可以控制喷头1100的启闭，由此也就控制出水管1000的启闭。
58.在一些实施例中，作为出水管阀门的一种具体控制形式，出水管阀门为电控阀门，其与汽车的ecu电性连接，由ecu控制出水管阀门的启闭状态。ecu可以根据一些策略(例如发动机启动时，或者是发动机启动且发动机进气排气单元中气温达到某一温度时)来控制出水管阀门何时开启。
59.在一些实施例中，请参见图1，作为排气管800的一种具体形式，排气管800还设有前端尾气处理器810，在排气管800中，前端尾气处理器810位于颗粒捕捉器820的上游。前端尾气处理器810可以为稀燃氮氧化物捕集器(即lnt)或氧化催化器(即doc)。排气经过前端尾气处理器810和颗粒捕捉器820的依次处理后，达到可排放或准排放状态。
60.当然，在发动机进气排气单元中，前端尾气处理器810分别与涡轮700和颗粒捕捉器820连通。
61.在一些实施例中，在前端尾气处理器810可以为lnt的基础上,前端尾气处理器810具有设有载体孔道的载体，载体孔道内的贵金属混合物主要为ba(oh)2和ba(no3)2的混合物。
62.在使用过程中，气路中水蒸汽的增加，会影响到lnt的使用。lnt有个非常重要的作用，就是其载体孔道内的贵金属混合物baco3可以吸附氮氧化物，也可以在适当条件下释放再将氮氧化物释放出来，反应原理如下：
63.baco3+2no2+1/2o2→
ba(no3)2+co2(吸附)
64.ba(no3)2+co2+8h2→
baco3+5h2o+2nh3(脱附)
65.本实施例中的水蒸汽(水分)使得baco3的这种能力降低了一半。也就是说h2o影响了上文的“吸附、脱附”。
66.可以把baco3用ba(oh)2替代。ba(oh)2相对baco3，在h2o多的情况下，可以提供更多的“吸附活性位”。使得本实施例的水蒸汽不至于产生次生影响。具体反应原理如下：
67.ba(oh)2+2no2+o2→
ba(no3)2+2h2o(吸附)
68.ba(no3)2+2h2o
→
ba(oh)2+2no+2o2(脱附)。
69.在一些实施例中，请参见图1，混气管200与排气管800的连通处具体位于前端尾气处理器810和颗粒捕捉器820之间。
70.在一些实施例中，请参见图1，作为排气管800的一种具体形式，排气管800上还设有末端尾气处理器830，末端尾气处理器830通常设置为选择性催化还原装置(selectivecatalyticreduction，即scr)。可选地，颗粒捕捉器820设置为为dpf，末端尾气处理器830在排气管800中沿着排气方向，位于颗粒捕捉器820的后侧，末端尾气处理器830与颗粒捕捉器820连通。
71.经过前端尾气处理器810、颗粒捕捉器820和末端尾气处理器830的依次处理，排气达到排放标准，可以排向大气。
72.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种汽车，包括上述各实施例中的发动机降温结构。本实用新型实施例提供的汽车因为包括上述实施例中的发动机降温结构，因此具备上述发动机降温结构的所有有益效果。
73.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。