双级增压系统及发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及双级增压系统及发动机。


背景技术：

2.增压器是发动机中的是发动机上的一个关键的零部件，通过增压器压缩空气，提高发动机的进气密度，从而可以提高发动机的升功率，同时由于发动机的混合燃烧调节得到了改善，提高了燃烧效率，是现代发动机的一项重要的技术进步。尤其是高升功率发动机，为保证在有限的排量下，发出更高的功率，通常采用双级增压中冷系统，以保证充足的进气量从而使发动机发出更高的功率。
3.目前，现有的双级增压中冷系统，包括高压级增压器、低压级增压器、级间中冷器，其中，级间中冷器设置在高压级增压器和低压级增压器之间，用于降低增压后的高温空气温度、以降低发动机的热负荷，提高进气量。
4.但是，现有技术中的双级增压中冷系统，由于级间中冷器冷却液流量是固定的，因此无法达到高温环境下的冷却效果，同时，当发动机处于较低环境温度时，容易造成能源浪费的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种双级增压系统及发动机，能够更好适应处于高温或低温的发动机，可靠性较强，节能效果较好。
6.本实用新型提供一种双级增压系统，用于发动机，双级增压系统包括高压级增压器、低压级增压器、第一中冷器、温度传感器、控制阀组件以及水循环组件，高压级增压器和低压级增压器串联设置在发动机的进气管路中，温度传感器设置在进气管路中，以检测进气管路对应的气体温度；
7.其中，第一中冷器设置在高压级增压器和低压级增压器之间，并流通有用于对增压后的高温气体降温的冷却液，控制阀组件设置在第一中冷器和水循环组件之间，并和温度传感器电连接，以根据温度传感器检测到的气体温度控制第一中冷器中的冷却液流量。
8.通过上述设置，即，通过控制阀组件、水循环组件以及进气管路中的温度传感器的设计，使得控制阀组件能够控制进入第一中冷器的冷却液的流量，更好的适用发动机处于高环境温度下以及较低环境温度等不同温度环境，可靠性较强，节能效果较好。
9.在一些可选的实施方式中，水循环组件包括水泵和水循环管路，水循环管路设置在水泵和第一中冷器之间，控制阀组件设置在水循环管路上。
10.可以理解的是，水泵用于将冷却液泵入到第一中冷器内，以使水泵和第一中冷器之间形成水循环管路，其中，控制阀组件用于控制水循环管路中冷却液的流量。
11.在一些可选的实施方式中，控制阀组件包括电磁阀，电磁阀位于第一中冷器的进水口处。
12.可以理解的是，电磁阀位于第一中冷器的进水口处，实现对进入第一中冷器中的
冷却液流量的控制调节。
13.在一些可选的实施方式中，控制阀组件还包括控制器，温度传感器和电磁阀均和控制器电连接；
14.控制器被配置为接收温度传感器检测到的气体温度，并根据气体温度控制电磁阀开度。
15.可以理解的是，温度传感器用于检测进气管路中气体温度，并输出相应的气体温度信号，控制器能够根据接收到的气体温度信号，进行判断进而控制电磁阀开度。
16.在一些可选的实施方式中，温度传感器设置在低压级增压器的进气口处。
17.可以理解的是，设置在低压级增压器的进气口的温度传感器，用以检测进入低压级增压器内的气体温度。
18.在一些可选的实施方式中，高压级增压器包括第一涡轮机、第一压气机以及第一中间体，第一中间体设置在第一涡轮机和第一压气机之间，第一涡轮机的涡轮和第一压气机的叶轮通过第一中间体同轴设置并同步转动；和/或，
19.低压级增压器包括第二涡轮机、第二压气机以及第二中间体，第二中间体设置在第二涡轮机和第二压气机之间，第二涡轮机的涡轮和第二压气机的叶轮通过第二中间体同轴设置并同步转动。
20.可以理解的是，通过发动机的废气进入高压级增压器的第一涡轮机内，带动高压级增压器第一压气机中叶轮的旋转，做功后的废气再次进入低压级增压器第二涡轮再次做功，带动低压级增压器第二压气机中叶轮旋转，而后排出。
21.在一些可选的实施方式中，双级增压系统还包括第二中冷器，第二中冷器设置在第一压气机和发动机的进气端之间。
22.可以理解的是，为了提高对增压之后的高温气体进行降温，可以在第一压气机和发动机的进气端之间增加第二中冷器。
23.在一些可选的实施方式中，进气管路包括彼此连通的第一进气管路、第二进气管路以及第三进气管路；
24.第一进气管路连接在第二压气机的第一端与第一中冷器的第一端之间；第二进气管路连接在第一中冷器的第二端与第一压气机的第一端之间；第三进气管路连接在第一压气机的第二端与第二中冷器的一端之间。
25.可以理解的是，彼此连通的第一进气管路、第二进气管路以及第三进气管路，使得发动机的整个进气管路结构更为稳固。
26.在一些可选的实施方式中，温度传感器伸入第三进气管路内侧。
27.可以理解的是，温度传感器也可以对增压之后的高温气体进行检测，这样可以更好的根据增压之后高温气体的温度，提高控制阀组件中的控制准确性。
28.本实用新型还提供一种发动机，包括上述的双级增压系统。
29.本实用新型提供的双级增压系统及发动机，发动机包括双级增压系统。其中，双级增压系统用于发动机，该双级增压系统包括高压级增压器、低压级增压器、第一中冷器、温度传感器、控制阀组件以及水循环组件，高压级增压器和低压级增压器串联设置在发动机的进气管路中，温度传感器设置在进气管路中，以检测进气管路对应的气体温度；其中，第一中冷器设置在高压级增压器和低压级增压器之间，并流通有用于对增压后的高温气体降
温的冷却液，控制阀组件设置在第一中冷器和水循环组件之间，并和温度传感器电连接，以根据温度传感器检测到的气体温度控制第一中冷器中的冷却液流量。
30.通过控制阀组件、水循环组件以及进气管路中的温度传感器的设计，使得控制阀组件能够控制进入第一中冷器的冷却液的流量，更好的适用发动机处于高环境温度下以及较低环境温度等不同温度环境，可靠性较强，节能效果较好。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术实施例提供的双级增压系统与发动机之间配合的结构示意图；
33.图2为本技术实施例提供的双级增压系统中控制阀组件与水循环组件的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100-双级增压系统；
36.110-第一中冷器；
37.120-第二中冷器；
38.130-高压级增压器；
39.131-第一涡轮机；
40.132-第一压气机；
41.133-第一中间体；
42.140-低压级增压器；
43.141-第二涡轮机；
44.142-第二压气机；
45.143-第二中间体；
46.150-温度传感器；
47.160-控制阀组件；
48.161-电磁阀；
49.162-控制器；
50.170-水循环组件；
51.171-水泵；
52.172-水循环管路；
53.180-进气管路；
54.181-第一进气管路；
55.182-第二进气管路；
56.183-第三进气管路；
57.190-排气管路；
58.191-第一排气管路；
59.192-第二排气管路；
60.200-发动机。
具体实施方式
61.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
62.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，除非另有明确的限定。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。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
65.现有技术中，双级增压中冷系统包括高压级增压器、低压级增压器、级间中冷器，其中，级间中冷器设置在高压级增压器和低压级增压器之间，用于降低增压后的高温空气温度、以降低发动机的热负荷，提高进气量。但是，现有技术中的双级增压中冷系统，由于级间中冷器冷却液流量是固定的，因此无法达到高温环境下的冷却效果，同时，当发动机处于较低环境温度时，容易造成能源浪费的问题。
66.为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供的双级增压系统及发动机，通过控制阀组件、水循环组件以及进气管路中的温度传感器的设计，使得控制阀组件能够控制进入第一中冷器的冷却液的流量，更好的适用发动机处于高环境温度下以及较低环境温度等不同温度环境，可靠性较强，节能效果较好。
67.下面将结合附图详细的对本实用新型的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加清楚详细的了解本实用新型的内容。
68.图1为本技术实施例提供的双级增压系统与发动机之间配合的结构示意图；图2为
本技术实施例提供的双级增压系统中控制阀组件与水循环组件的结构示意图。
69.如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种双级增压系统100，用于发动机200，双级增压系统100包括高压级增压器130、低压级增压器140、第一中冷器110、温度传感器150、控制阀组件160以及水循环组件170，高压级增压器130和低压级增压器140串联设置在发动机200的进气管路180中，温度传感器150设置在进气管路180中，以检测进气管路180对应的气体温度；
70.可以理解的是，气体先进入低压级增压器140，通过低压级增压器140进行第一次增压，接着在进入高压级增压器130，通过高压级增压器130进行第二次增压，最终增压后的气体进入发动机200内参与燃烧。
71.其中，第一中冷器110设置在高压级增压器130和低压级增压器140之间，并流通有用于对增压后的高温气体降温的冷却液，控制阀组件160设置在第一中冷器110和水循环组件170之间，并和温度传感器150电连接，以根据温度传感器150检测到的气体温度控制第一中冷器110中的冷却液流量。
72.可以理解的是，第一中冷器110是对进入低压级增压器140进行第一次增压的气体进行降温，其中，具体的，水循环组件170中具有循环的冷却液，循环的冷却液可以在第一中冷器110内有流通，通过流动的冷却液对高温气体降温。
73.示例性的，在考虑成本的情况下，冷却液可为冷却水，具体的，冷却液也可以为其他冷却液体，只要能够对进入第一中冷器110的气体进行降温即可，本技术实施例在此不过多限制。
74.另外，温度传感器150检测进气管路180对应的气体温度，控制阀组件160通过检测的气体温度对第一中冷器110中的冷却液流量进行控制。
75.具体的，事先对进气管路180中气体的温度进行标定，也就是说，可以先设计预设值，此时发动机200进行运行，温度传感器150检测进气管路180的气体温度，控制阀组件160通过检测到的气体温度与预设值进行对比，当判断检测到的气体温度大于预设值时，控制阀组件160控制冷却液流量，使冷却液的流量增大，使得对进入发动机200的增压气体进行冷却，保证了极限高温环境下高负荷时的可靠性。同理，当控制阀组件160判断检测到的气体温度小于预设值时，控制阀组件160控制冷却液流量，使冷却液的流量减小，进一步减少能源的浪费，节能效果较好。
76.其中，预设值可以为一个温度范围值，或者也可以是具体的温度值，其中具体的数值可以根据实际情况做相应的调整，本技术实施例在此不过多限制。
77.通过上述设置，即，通过控制阀组件160、水循环组件170以及进气管路180中的温度传感器150的设计，使得控制阀组件160能够控制进入第一中冷器110的冷却液的流量，更好的适用发动机200处于高环境温度下以及较低环境温度等不同温度环境，可靠性较强，节能效果较好。
78.在一些可选的实施方式中，如图1和图2所示，水循环组件170包括水泵171和水循环管路172，水循环管路172设置在水泵171和第一中冷器110之间，控制阀组件160设置在水循环管路172上。
79.可以理解的是，水泵171用于将冷却液泵入到第一中冷器110内，以使水泵171和第一中冷器110之间形成水循环管路172，其中，控制阀组件160用于控制水循环管路172中冷
却液的流量。
80.在一些可选的实施方式中，如图1和图2所示，控制阀组件160包括电磁阀161，电磁阀161位于第一中冷器110的进水口处。
81.可以理解的是，电磁阀161位于第一中冷器110的进水口处，实现对进入第一中冷器110中的冷却液流量的控制调节。
82.具体的，当需要进入第一中冷器110中的冷却液流量增多时，电磁阀161可以全部打开；当需要进入第一中冷器110中的冷却液流量减少时，电磁阀161可以部分打开，从而改变冷却液的流量。
83.在一些可选的实施方式中，如图1和图2所示，控制阀组件160还包括控制器162，温度传感器150和电磁阀161均和控制器162电连接；
84.控制器162被配置为接收温度传感器150检测到的气体温度，并根据气体温度控制电磁阀161开度。
85.可以理解的是，温度传感器150用于检测进气管路180中气体温度，并输出相应的气体温度信号，控制器162能够根据接收到的气体温度信号，进行判断进而控制电磁阀161开度。
86.在本实施例中，控制器162可以为电子控制单元(electronic control unit，ecu)。
87.需要说明的是，电磁阀161开度可以为多种开度模式，比如1级开度、2级开度、3级开度等，其中，可以进行设置，随着等级的上升，电磁阀161开度逐渐增大，直到为全开状态。
88.在一些实施例中，电磁阀161可为比例电磁阀161，具体的本技术实施例在此不过多限制。
89.在一些可选的实施方式中，如图1所示，温度传感器150设置在低压级增压器140的进气口处。
90.可以理解的是，设置在低压级增压器140的进气口的温度传感器150，用以检测进入低压级增压器140内的气体温度。
91.在一些可选的实施方式中，如图1所示，高压级增压器130包括第一涡轮机131、第一压气机132以及第一中间体133，第一中间体133设置在第一涡轮机131和第一压气机132之间，第一涡轮机131的涡轮和第一压气机132的叶轮通过第一中间体133同轴设置并同步转动；和/或，
92.低压级增压器140包括第二涡轮机141、第二压气机142以及第二中间体143，第二中间体143设置在第二涡轮机141和第二压气机142之间，第二涡轮机141的涡轮和第二压气机142的叶轮通过第二中间体143同轴设置并同步转动。
93.可以理解的是，通过发动机200的废气进入高压级增压器130的第一涡轮机131内，带动高压级增压器130第一压气机132中叶轮的旋转，做功后的废气再次进入低压级增压器140第二涡轮再次做功，带动低压级增压器140第二压气机142中叶轮旋转，而后排出。
94.而空气首先经过低压级增压器140的一级加压后，再通过第一中冷器110进行冷却降温，再次进入高压级增压器130进行第二次加压，再进入发动机200气缸参与燃烧。
95.也就是说，高压级增压器130利用发动机200排出的废气惯性冲力来推动第一涡轮机131中涡轮旋转，涡轮带动同轴的叶轮旋转，叶轮压送空气，使之增压进入气缸。
96.同理，低压级增压器140利用发动机200排出的废气惯性冲力来推动第二涡轮机141中涡轮旋转，涡轮带动同轴的叶轮旋转，叶轮压送空气，使之增压进入气缸。
97.在一些可选的实施方式中，如图1所示，双级增压系统100还包括第二中冷器120，第二中冷器120设置在第一压气机132和发动机200的进气端之间。
98.可以理解的是，为了提高对增压之后的高温气体进行降温，可以在第一压气机132和发动机200的进气端之间增加第二中冷器120。
99.在一些实施例中，第二中冷器120的结构可以与第一中冷器110相同，也可以与第一中冷器110不同，具体的，本技术实施例在此不过多限制。
100.在本实施例中，第二中冷器120的结构可以与第一中冷器110不同，具体的，第二中冷器120采用风冷的形式对高温气体进行冷却降温，而第一中冷器110是通过其内流通的冷却液的形式对高温气体进行冷却降温。
101.在一些可选的实施方式中，如图1所示，进气管路180包括彼此连通的第一进气管路181、第二进气管路182以及第三进气管路183；
102.第一进气管路181连接在第二压气机142的第一端与第一中冷器110的第一端之间；第二进气管路182连接在第一中冷器110的第二端与第一压气机132的第一端之间；第三进气管路183连接在第一压气机132的第二端与第二中冷器120的一端之间。
103.可以理解的是，彼此连通的第一进气管路181、第二进气管路182以及第三进气管路183，使得发动机200的整个进气管路180结构更为稳固。
104.这里需要说明的是，本双级增压系统100还可以包括其他零部件，比如包括管接头、膨胀节、卡箍、胶管等，其主要作用为连接上述主要零部件。但上述主要零部件的连接，不仅限于管接头、膨胀节、卡箍、胶管等部件。
105.在一些实施例中，如图1所示，双级增压系统100还包括排气管路190，排气管路190包括第一排气管路191和第二排气管路192，第一排气管路191连接在发动机200的排气端与第一涡轮机131的第一端之间；
106.第二排气管路192与第一排气管路191相互连通，第二排气管路192连接在高压级增压器130的第二端与第二涡轮机141的第一端之间，第二涡轮机141的第二端与外界相连。
107.需要说明的是，其进气管路180和排气管路190的设置可方便气体的进入和排出。
108.在一些可选的实施方式中，温度传感器150伸入第三进气管路183内侧。
109.可以理解的是，温度传感器150也可以对增压之后的高温气体进行检测，这样可以更好的根据增压之后高温气体的温度，提高控制阀组件160中的控制准确性。
110.具体的，温度传感器150伸入第三进气管路183内，通过温度传感器150直接检测经过高压级增压器130进行第二次增压之后的气体温度，并将检测的温度信号发送到控制器162。控制器162将检测到的实际气体温度与之前的预设值或者最高温度阈值进行比较，若实际气体温度大于设值或者最高温度阈值，则控制电磁阀161得开度增大，若实际气体温度小于设值或者最高温度阈值，则控制电磁阀161得开度减小。
111.需要说明的是，本技术实施例的温度传感器150为接触式的温度传感器150。
112.另外，在本实用新型的一个实施例中，双级增压系统100还包括空气滤清器，空气滤清器与低压级增压器140的进气口连通，用于滤除空气中灰尘和砂粒。通过设置空气滤清器对进入发动机200中的气体进行过滤，避免由于气体中的杂质过多影响发动机200的效率
和使用寿命。
113.在本实用新型的另一个实施例中，双级增压系统100还包括排气后处理装置，排气后处理装置的进气口与第二涡轮机141的第二端连通，排气后处理装置用于对发动机200排放尾气中的氮氧化物进行处理。
114.通过使用排气后处理装置对发动机200排出尾气中含量较高的氮氧化物进行处理，使得车辆的排放物得到有效控制并达到法规的要求，避免发动机200废气有害物质排放超标，降低尿素结晶风险。
115.本实用新型提供的双级增压系统，双级增压系统用于发动机，该双级增压系统包括高压级增压器、低压级增压器、第一中冷器、温度传感器、控制阀组件以及水循环组件，高压级增压器和低压级增压器串联设置在发动机的进气管路中，温度传感器设置在进气管路中，以检测进气管路对应的气体温度；其中，第一中冷器设置在高压级增压器和低压级增压器之间，并流通有用于对增压后的高温气体降温的冷却液，控制阀组件设置在第一中冷器和水循环组件之间，并和温度传感器电连接，以根据温度传感器检测到的气体温度控制第一中冷器中的冷却液流量。
116.通过控制阀组件、水循环组件以及进气管路中的温度传感器的设计，使得控制阀组件能够控制进入第一中冷器的冷却液的流量，更好的适用发动机处于高环境温度下以及较低环境温度等不同温度环境，可靠性较强，节能效果较好。
117.本技术实施例还提供了一种发动机200，包括上述的双级增压系统100。本实施例发动机200中采用了前述实施例中双级增压系统100的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
118.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。
119.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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
120.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。