一种涡轮增压系统及发动机系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种涡轮增压系统及发动机系统。


背景技术：

2.增压器就是将空气在供入气缸之前预先压缩，以提高空气密度、增加进气量的一项技术。目的在于增加充气量、提高功率、改善经济性、改善排放。
3.目前，发动机排气从气缸内燃烧排出后，通过排气管将各缸汇总，气缸中的废气到达涡轮增压器涡端时气体温度会在(750-800)℃左右，但目前所使用的增压器涡端叶轮耐温极限为750℃，故存在涡轮增压器涡端温度超限致使增压器可靠性及寿命降低的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型公开了一种涡轮增压系统及发动机系统，用于涡轮增压器前端排温超限的问题，提高了增压器的可靠性和寿命。
5.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提供的一种涡轮增压系统，包括：
7.水套排气管，所述水套排气管用于与发动机气缸连接；其中，所述水套排气管包括排气管和包围所述排气管的外壳，所述外壳和所述排气管之间形成用于对所述排气管降温的水路，所述排气管具有进气口和出气口，所述外壳具有与所述水路连通的进水口和出水口；
8.涡轮增压器，所述涡轮增压器与所述排气管的出气口连接；
9.温度传感器，所述温度传感器位于所述涡轮增压器的涡端进气口处；
10.散热器组件，所述散热器组件的进液口与所述外壳的出水口连接，所述散热器组件的出液口与所述外壳的进水口连接；
11.控制阀，所述控制阀设置在所述散热器组件进液口和所述外壳的出水口之间的管路，用于控制从所述散热器组件进液口进入液体的流量大小。
12.水套排气管与发动机气缸连接，发动机气缸的废气进入水套排气管中的排气管中，最后进入增压器涡端，从水套排气管的外壳中的进水口通入冷却水，冷却水在水路中流过对排气管中的废气进行降温，对排气管降温后的冷却水从外壳的出水口流出，从外壳出水口流出的冷却水流入散热器组件，对冷却水进行冷却，在涡轮增压器的涡端进气口处的温度传感器用于检测进入涡轮增压器的废气温度，如果检测到进入涡轮增压器的废气温度超过正常温度，则通过控制阀控制从散热器组件进液口进入液体的流量变大，提高散热器的冷却能力，进而保证废气进入涡轮增压器的温度会在正常温度内，通过温度传感器和控制阀开度的关系，实现精准控制增压器的涡端排气温度，以保证进入涡轮增压器的废气温度在正常温度内，提高了增压器的使用期限，提高了增压器的可靠性。
13.可选地，所述散热器组件包括：
14.第一散热器，所述第一散热器的进液口与所述外壳的出水口连接，所述第一散热
器的出液口与所述外壳的进水口连接；
15.第二散热器，所述第二散热器的进液口与所述外壳的出水口连接，所述第二散热器的出液口与所述外壳的进水口连接。
16.可选地，所述控制阀设置在所述第二散热器进液口与所述外壳的出水口之间的管路，用于控制从所述第二散热器进液口进入液体的流量大小。
17.可选地，所述控制阀为电控水阀。
18.可选地，还包括水温传感器；
19.所述水温传感器位于所述外壳的进水口处。
20.可选地，还包括节温器；
21.所述节温器位于所述控制阀和所述外壳的出水口之间。
22.可选地，所述第一散热器为液冷散热器；第二散热器为液冷散热器。
23.可选地，所述第一散热器的冷却量小于所述第二散热器的冷却量。
24.第二方面，本实用新型提供的一种发动机系统，包括电子控制单元和第一方面任一项所述的涡轮增压系统，所述电子控制系统与所述涡轮增压系统连接。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例提供的一种涡轮增压系统的流程示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的另一种涡轮增压系统的流程示意图；
27.图3为本实用新型实施例提供的一种涡轮增压系统的判断流程示意图；
28.图4为本实用新型实施例提供的另一种涡轮增压系统的判断流程示意图。
29.图中：1-水套排气管；11-排气管；12-水路；2-涡轮增压器；3-温度传感器；4-散热器组件；41-第一散热器；42-第二散热器；5-控制阀；6-节温器；7-水温传感器。
具体实施方式
30.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，所描述的实施例仅仅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做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。
31.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种涡轮增压系统，包括：
32.水套排气管1，水套排气管1用于与发动机气缸连接；其中，水套排气管1包括排气管11和包围排气管11的外壳，外壳和排气管11之间形成用于对排气管11降温的水路12，排气管11具有进气口和出气口，外壳具有与水路12连通的进水口和出水口；
33.涡轮增压器2，涡轮增压器2与排气管11的出气口连接；
34.温度传感器3，温度传感器3位于涡轮增压器2的涡端进气口处；
35.散热器组件4，散热器组件4的进液口与外壳的出水口连接，散热器组件4的出液口与外壳的进水口连接；
36.控制阀5，控制阀5设置在散热器组件4进液口和外壳的出水口之间的管路，用于控制从散热器组件4进液口进入液体的流量大小。
37.需要说明的是，水套排气管1与发动机气缸连接，发动机气缸的废气进入水套排气
管1中的排气管11中，最后进入增压器涡端，从水套排气管1的外壳中的进水口通入冷却水，冷却水在水路12中流过对排气管11中的废气进行降温，对排气管11降温后的冷却水从外壳的出水口流出，从外壳出水口流出的冷却水流入散热器组件4，对冷却水进行冷却，在涡轮增压器2的涡端进气口处的温度传感器3用于检测进入涡轮增压器2的废气温度，如果检测到进入涡轮增压器2的废气温度超过正常温度，则通过控制阀5控制从散热器组件4进液口进入液体的流量变大，提高散热器的冷却能力，进而保证废气进入涡轮增压器2的温度会在正常温度内，通过温度传感器3和控制阀5开度的关系，实现精准控制增压器的涡端排气温度，以保证进入涡轮增压器2的废气温度在正常温度内，提高了增压器的使用期限，提高了增压器的可靠性。
38.上述正常温度可以根据实际涡轮增压器2的耐受温度进行设计，例如正常温度为750℃。
39.具体地，散热器组件4包括：
40.第一散热器41，第一散热器41的进液口与外壳的出水口连接，第一散热器41的出液口与外壳的进水口连接；
41.第二散热器42，第二散热器42的进液口与外壳的出水口连接，第二散热器42的出液口与外壳的进水口连接。
42.在一种实施例中，控制阀5设置在第二散热器42进液口与外壳的出水口之间的管路，用于控制从第二散热器42进液口进入液体的流量大小。
43.具体地，控制阀5为电控水阀。
44.本实用新型实施例提供的涡轮增压系统还包括水温传感器7；水温传感器7位于外壳的进水口处。具体地，水温传感器7用于检测进入外壳的水温；当通过温度传感器3检测到涡轮增压器2的涡端的温度超过正常温度时，则通过控制阀5控制阀5门开度，从而使得进入第二散热器42的冷却水的流量，将流过水套排气管1中的排气管11的冷却水进行冷却，冷却后的水再次进入水套排气管1中外壳的进水口，通过水温传感器7可以检测到进入外壳进水口冷却水的水温，通过检测到的水温和涡轮增压器2涡端的温度确定控制阀5开度大小关系，方便调节控制阀5的开度大小，提高了对涡轮增压器2的涡端的温度调节速度。
45.本实用新型实施例提供的涡轮增压系统还包括节温器6；
46.节温器6位于控制阀5和外壳的出水口之间。具体地，当流经节温器6的冷却水的温度较低时，冷却水无需流经散热器组件4，而是直接再次进入水套排气管1中的水路12循环利用；当流经节温器6的冷却水温度较高时，节温器6开启，冷却水流经散热器组件4进行降温，经过散热器组件4降温后的冷却水再次进入水套排气管1中的水路12循环利用。
47.具体地，第一散热器41为液冷散热器；第二散热器42为液冷散热器。
48.当然，第一散热器41的冷却量小于所述第二散热器42的冷却量。也就是说在具体使用时，出于节能的考虑，在对排气管11的废气冷却后的冷却水进行冷却时，当冷却水温度过高时，则将第一散热器41和第二散热器42都开启，同时工作对冷却水进行降温；当冷却水温度不高时，则只打开第一散热器41，第一散热器41工作对冷却水进行降温，关于第一散热器41和第二散热器42的工作状态可以根据冷却水的温度进行调节，并且第二散热器42还通过控制阀5控制，使得调节更加灵敏。
49.参考图1和图2，图1和图2中实线箭头代表发动机废气排气走向，虚线箭头代表水
路12走向。图1中a1-a4为四缸结构，图2中a1-a4为四缸，b1-b4为四缸，图2中示出的为八缸结构。
50.下面以图1为例对涡轮增压系统的工作过程进行如下说明：
51.从a1-a4四缸排出后的废气经过水套排气管1，最后进入增压器涡端。实线箭头代表发动机废气排气走向，虚线箭头代表水路12走向；水套排气管1中的水路12冷却完排气管11，然后通过出水管汇总，最后到达出水总管，进入节温器6。出节温器6后冷却水一分两路冷却。
52.当冷却水水温高时，出节温器6的冷却水通过第一管道进入散热器组件4，对冷却水进行散热冷却，以降低冷却水的温度；
53.当冷却水水温不高时，出节温器6的冷却水通过第二管道直接进入水套排气管1的水路12中，直接再循环利用。
54.参考图3针对涡轮增压系统的判断流程，进行如下说明：
55.s301：通过温度传感器3获取涡轮增压器2涡轮进气口温度；
56.s302：判断涡轮增压器2涡轮进气温度是否小于等于750℃；如果是，则执行s303；否则，则执行s304；
57.s303：通过控制阀5将散热器组件4关闭；
58.s304：调节控制阀5按照预设开度值打开第二散热器42，使得第一散热器41和第二散热器42同时工作。
59.如图4所示，具体关于s304中调节控制阀5的开度通过方式调节：
60.s401：通过水温传感器7获取外壳进水口处的水温t1，通过温度传感器3获取涡轮增压器2涡轮进气口温度t2；经过分析可以获得t1与t2之间的关系。
61.s402：判断t2是否小于等于750℃，如果是，则执行s403；否则，执行s404；
62.s403：控制阀5按照当前预设开度值工作，第一散热器41和第二散热器42均工作；
63.s404：增加控制阀5的开度，提高第二散热器42的冷却量；
64.s405：获取涡轮增压器2涡轮进气口温度t3，判断t3是否小于等于750℃，此时经过分析可以获得涡轮增压器2涡轮进气口温度t3与控制阀5的开度之间的关系。如果是，则执行s403；否则，则执行s404。
65.安装涡轮增压器2涡端的温度传感器3，当温度低于750℃时，电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制电控水阀关闭，电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制第二散热器42关闭，冷却水经过第一散热器41正常冷却，水路12正常循环，涡轮增压器2涡端排温正常；当温度传感器3检测到温度高于750℃时，电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制电控水阀打开，电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制电控水阀每次按照百分之五的阀门开度打开，同时电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制第二散热器42打开，第二散热器42相比第一散热器41的冷却能力强，可以将冷却水水温降的更低，两个散热器分别冷却后，两路水路12重新混合，通过水温传感器7可以获得混合后冷却水的温度，气缸的废气经过水套排气管1中混合水的冷却，通过温度传感器3再次获得涡轮增压器2的涡端的排温，电子控制单元(ecu，electronic control unit)判断此时排温是否高于750℃，若小于750℃，保持电控水阀百分之五的开度，同时电子控制单元(ecu，electronic control unit)控制第一散热器41和第二散热器
42打开正常工作。若电子控制单元(ecu，electronic control unit)判断此时排温高于750℃，继续扩大电控水阀的开度，直至电子控制单元(ecu，electronic control unit)获得的涡轮增压器2的涡端排温低于750℃。
66.第二方面，本实用新型实施例提供的一种发动机系统，包括电子控制单元和第一方面任一项的涡轮增压系统，电子控制系统(ecu，electronic control unit)与涡轮增压系统连接。
67.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。