阅读说明：本技术 一种冷却发动机的系统及方法、车辆 (System and method for cooling engine and vehicle ) 是由 陈祥斌 武洁云 卜令山 李健 杨立宏 于 2019-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车辆零部件技术领域,尤其涉及一种冷却发动机的系统及方法、车辆。该系统包括：水泵；缸体,缸体上方设置有缸盖,其中缸体中设置有与水泵流体连通的水套,并且在缸体上开设有与水套流体连通的通孔；涡轮增压器,与通孔流体连通；出水室,与涡轮增压器和缸盖流体连通；以及热交换器,与出水室和水泵流体连通,其中通孔开设在缸体的、与涡轮增压器距离最近的气缸的位置处；并且通孔的直径为8mm-12mm。该系统简化了对涡轮增压器冷却的冷却路径,从而简化了缸体结构的同时,还能够保证对涡轮增压器较好的冷却效果,具有经济性。(The invention relates to the technical field of vehicle parts, in particular to a system and a method for cooling an engine and a vehicle. The system comprises: a water pump; the water pump comprises a cylinder body, wherein a cylinder cover is arranged above the cylinder body, a water jacket communicated with a water pump fluid is arranged in the cylinder body, and a through hole communicated with the water jacket fluid is formed in the cylinder body; a turbocharger in fluid communication with the through bore; a water outlet chamber in fluid communication with the turbocharger and the cylinder head; the heat exchanger is communicated with the water outlet chamber and the water pump in a fluid mode, and the through hole is formed in the position, closest to the turbocharger, of the cylinder body; and the diameter of the through hole is 8mm-12 mm. The cooling path for cooling the turbocharger is simplified by the system, so that the cylinder body structure is simplified, the good cooling effect of the turbocharger can be guaranteed, and the system is economical.)

一种冷却发动机的系统及方法、车辆

技术领域

本发明涉及车辆零部件技术领域，尤其涉及一种冷却发动机的系统及方法、车辆。

背景技术

在车辆发动机由于高速的运转工作会产生大量的热量，因此需要对发动机进行冷却。一般地在缸体上铸造有多个复杂的水道，冷却水通过水道对发动机及其周边的各个零部件进行冷却并且形成冷却回路。这种铸造形成的复杂水道不仅会使冷却回路复杂、增加缸体铸造成本，而且会增加冷却水的流动路径从而降低冷却效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的第一目的是：提供一种结构简单同时又具有较好的冷却效果的冷却发动机的系统及其方法，以解决现有技术中冷却回路复杂、冷却效率低、缸体铸造难度大、制造成本高的问题。

本发明的第二目的是：提供一种包括结构简单同时又具有较好的冷却效果的冷却发动机的系统的车辆，以解决现有技术中冷却回路复杂、冷却效率低、缸体铸造难度大、制造成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种冷却发动机的系统，包括：水泵；缸体，缸体上方设置有缸盖，其中缸体中设置有与水泵流体连通的水套，并且在缸体上开设有与水套流体连接的通孔；涡轮增压器，与通孔流体连通；出水室，与涡轮增压器和缸盖流体连通；以及热交换器，与出水室和水泵流体连通，其中通孔开设在缸体的、与涡轮增压器距离最近的气缸的位置处；并且通孔的直径为8mm-12mm。

根据上述方案的优选，涡轮增压器通过第一管道与通孔流体连通。

根据上述方案的优选，出水室通过第二管道与涡轮增压器流体连通。

根据上述方案的优选，在涡轮增压器工作时，系统对涡轮增压器进行冷却。

根据上述方案的优选，在涡轮增压器不工作时，系统不对涡轮增压器进行冷却。

根据上述方案的优选，在涡轮增压器工作时，来自水泵的冷却水通过水套、通孔以及第一管道流进涡轮增压器以对涡轮增压器进行冷却，然后从涡轮增压器经过第二管道流进出水室。

根据上述方案的优选，来自水泵的冷却水在水套内向上溢进缸盖，然后从缸盖流进出水室。

根据上述方案的优选，流进出水室的冷却水在由热交换器冷却后再次回到水泵，实现冷却循环。

本发明的另一方面提供一种用冷却发动机的方法，该方法包括采用上述的系统来对发动机进行冷却。

本发明的又一方面提供一种车辆，包括上述的系统。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明一方面提供的一种冷却发动机的系统，包括：水泵；缸体，所述缸体上方设置有缸盖，其中缸体中设置有与水泵流体连通的水套，并且在缸体上开设有与水套流体连接的通孔；涡轮增压器，与通孔流体连通；出水室，与涡轮增压器和缸盖流体连通；以及热交换器，与出水室和水泵流体连通，其中通孔开设在缸体的、与涡轮增压器距离最近的气缸的位置处；并且通孔的直径为8mm-12mm。由此，根据本发明的系统从缸体的第一缸下部区域开设直径为8mm-12mm的通孔，直接通过第一管道将水套里的冷却水引入涡轮增压器中以对涡轮增压器进行冷却。这种方式省略了一些不必要的水道，从而简化了缸体的结构，由于通孔直径较小，因此可以在缸体铸造成型以后进行打孔作业来形成，因此相比在铸造时形成的水道来说，可以简化缸体的铸造模型，从而降低缸体的铸造成本。另一方面，本发明的系统由于在涡轮增压器工作时直接将冷却水引入涡轮增压器，因此省略了现有技术中将冷却水经由油冷器对油进行冷却的过程，因此在系统中省略了油冷器，从而进一步简化缸体结构和冷却回路，降低冷却能量损失，提高了冷却效果。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的用于冷却发动机的系统；

图2是根据本发明的实施例的缸体的示意图；

图3是示出根据本发明的缸体、水套、涡轮增压器以及出水室形成的冷却路径；

图4是示出水套、涡轮增压器以及出水室形成冷却路径

图中：10：缸体；20：缸盖；30：涡轮增压器；40：出水室；11：水套；11-1：狭槽；11-2：第一入口；22：通孔；10-1：凸管；110：气缸；110-1：第一缸；110-2：第二缸；110-3：第三缸；100：第一管道；200：第二管道；41：第二入口；42：出口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

涡轮增压器在发动机启动时高速工作，并且产生高温。现有技术中，在涡轮增压器工作时，电子水泵不工作，涡轮增压器只能通过风冷实现冷却；在涡轮增压器不工作时，涡轮增压器不再需要油润滑，但同时停车后失去风冷却，此时就需要通过电子水泵将水套里的冷却水泵吸到涡轮增压器中以对涡轮增压器进行进一步冷却。对于这种对涡轮增压器的冷却方式，由于在涡轮增压器工作时的冷却效果差，所以在涡轮增压器停止工作时，需要通过电子水泵对不工作的涡轮增压器进行进一步地冷却。而且冷却水对润滑油的冷却需要经过油冷器，因此在缸体上需要布置油冷器的位置并且需要在缸体上铸造多个经过油冷器的水道和油道。由此，在从水套到涡轮增压器的冷却水的路径需要经过油冷器和电子水泵，增加了缸体上水道的复杂性，对缸体的铸造增加难度从而提高缸体的铸造成本，而且冷却水的冷却效率降低。

图1是根据本发明的实施例的用于冷却发动机的系统，其中根据本发明的实施例提供一种用于冷却发动机的系统包括水泵(未示出)；气缸10；缸体10，所述缸体10上方设置有缸盖20，其中缸体10中设置有与水泵流体连通的水套11，并且在缸体10的第一缸上开设有与水套11流体连接的通孔22；涡轮增压器30，与通孔22流体连通；出水室40，与涡轮增压器30和缸盖20流体连通；以及热交换器(未示出)，与出水室40和水泵流体连通。

水泵可以提供冷却水在发动机冷却系统和发动机中流动的动力。例如，水泵可以提供作为冷却源的冷却水，将冷却后的冷却水泵浦到缸体10的水套11里，然后沿着水套11里的路径流到各个水道、水管以及需要冷却的零部件中以起到冷却效果。另一方面，水泵可以回收冷却后的冷却水以为下一个冷却循环提供作为冷却源的冷却水。例如，起到冷却效果后的冷却水经过热交换器进行降温，重新变成可以作为冷却源的冷却水，然后被回收到水泵里以进行下一个冷却循环。

在本文需要说明的是，本文所述的流体连通表示，流体可以在两个部件、元件等之间进行流动，也就是说，流体可以从其中一个元件流到另一个元件，这两个元件之间可以直接连通以使流体从其中一个元件直接流到另一元件，这两个元件之间可以存在一个可以供流体流过的中间元件，例如管道，使得流体可以从其中一个元件通过中间元件流到另一个元件中。

图2是根据本发明的实施例的缸体的示意图。参照图2，缸体10包括多个圆柱形气缸110。在图2所示的实施例中，缸体10包括三个圆柱形气缸110。本发明不限于所示出的三个气缸。为了方便描述，定义图2中所示的三维坐标系，其中，沿-X方向将三个气缸依次定义为第一缸110-1、第二缸110-2以及第三缸110-3。另外，由图2可以看出，涡轮增压器30以及出水室40均位于第一缸110-1的附近。

由图2可以看出，在缸体10内部设置有供冷却水流动以对缸体10进行冷却的水套11。具体地，例如，水套11至少包括围绕三个气缸110的圆柱外表面形成的狭槽11-1以及与水泵连通的第一入口11-2。其中第一入口11-2位于第三缸110-3的位置处并且沿Y向开设。水泵设置为与所述第一入口11-2流体连通。这样，来自水泵的冷却水可以通过第一入口11-2流进水套11中并且在水套11的狭槽11-1中流动，由于狭槽11-1围绕气缸110的圆柱外表面，因此可以对气缸110进行冷却。

再次参照图2，在缸体10的、与涡轮增压器30距离最近的附近开设通孔，既在缸体10的、第一缸110-1的位置处开设有通孔22。通孔22可以沿-Y向平行于第一入口110-2而形成。通孔22穿透缸体10在XZ平面上的侧壁，并且连通第一缸110-1圆周外表面外形成的水套11的狭槽11-1，以使得水套11的狭槽11-1内的冷却水能够通过通孔22流出缸体10，例如通过第一管道100流进涡轮增压器30中以对涡轮增压器30进行冷却。

具体地，在通孔22的位置处，从缸体10在XZ平面上的侧壁向外延伸形成用于连接并固定第一管道100的凸管10-1。凸管10-1具有与通孔22连通的中空结构，以与通孔22以及水套11连通。凸管10-1与缸体10可以一体形成，具体地，凸管10-1可以在缸体10铸造时一体铸造形成。来自水泵的冷却水进入水套11中后，在自身重力作用下会从位置靠下的通孔22流出，经过凸管10-1以及与凸管10-1连接的第一管道100流进涡轮增压器30中以对涡轮增压器30进行冷却。由于通孔22直接连通了缸体10内部的水套11与缸体外部，即通过第一管道100连通了缸体10内部的水套11以及涡轮增压器30。所以在涡轮增压器30工作的时候，冷却水通过通孔22直接进入涡轮增压器30中对涡轮增压器30进行冷却。相比现有技术中，冷却水对进入涡轮增压器30的油进行冷却，一方面，本发明的这种直接冷却方式具有更高的冷却效果，另一方面还减少了缸体上的水道，从而简化了缸体的结构。针对设置有复杂水道的缸体来说，由于水道是在缸体铸造时形成，因此也可以简化缸体的铸造工艺和铸造模具，从而简化缸体的制造过程并降低缸体的制造成本。

其中通孔22的直径小于等于10mm。优选地，通孔的直径小于等于8mm。由于通孔直径较小，因此可以在缸体10铸造成型之后通孔钻孔作业来形成该通孔22。因此相比现有技术来说，不仅缩短了对涡轮增压器冷却时冷却水的路径，而且也不需要在缸体10上形成用于引导冷却水的水道，如上所述，也能够因而简化缸体的铸造成型过程，降低缸体的生产成本。

图3是示出根据本发明的缸体、水套、涡轮增压器以及出水室形成的冷却路径；图4是示出水套、涡轮增压器以及出水室形成冷却路径，图中箭头表示冷却水的流动路径。参照图3和图4，从与通孔22连通的、缸体10的外壁上的凸管10-1将第一管道100的一端连接并固定在缸体10上，使得第一管道100与凸管10-1内部的中空结构以及通孔22连通，从而与水套11连通。第一管道100的另一端连接并固定在涡轮增压器30上，使得水套11中的冷却水可以经过通孔22、凸管10-1以及第一管道100流进涡轮增压器中，以对涡轮增压器进行冷却。由图3还可以看出，涡轮增压器30还通过第二管道200与出水室40流体连通，使得对涡轮增压器30冷却后的冷却水通过第二管道200流进出水室40中。

流进出水室40中的水需要经过水路循环中的热交换器进行热交换以重新编程较冷的冷却水，并且被回收到水泵中以进行下一次的冷却循环。具体地，如图3和图4所示，出水室40包括第二入口41和出口42，从缸盖20和第二管道200流出的冷却水通过第二入口41流进出水室40并且从出口42流出出水室。

如此，来自水泵的冷却水通过水套11的第一入口11-2进入水套11中并且进一步进入水套11的狭槽11-1中。一方面，进入水套11中的冷却水会持续进入水套11中的狭槽11-1中，使得在狭槽11-1中的冷却水会逐渐增加，水位也会逐渐上升，直到达到设置于缸体10上方的缸盖20中。在缸盖20中设置有供冷却水流动的水道，由此，流进缸盖20中的冷却水会逐渐增多直到通过缸盖20流出到与缸盖20流体连通的出水室40中，以对缸盖40进行冷却。其中流到出水室40中的冷却水会经由热交换器(未示出)进行冷却并在此回收到水泵中，从而形成冷却循环。另一方面，在涡轮增压器工作时，进入水套11中冷却水由于自身特性以及工作中涡轮增压器30的特性从位置较低的通孔22流出，经过凸管10-1和第一管道100流到涡轮增压器30中对工作中的涡轮增压器30进行直接冷却。并且对涡轮增压器30冷却之后经过第二管道200流进出水室40中，与上面所述的方式一样，流到出水室40中的冷却水会经由热交换器(未示出)进行冷却并在此回收到水泵中，从而形成冷却循环。在涡轮增压器不工作时，冷却水通过通孔22和第一管道100并不能进入涡轮增压器30中，因此在涡轮增压器不工作时，不对涡轮增压器30进行冷却。由于在涡轮增压器30工作时，本发明的冷却系统能够对涡轮增压器30进行直接冷却，起到很好的冷却效果，因此，涡轮增压器30在工作时以及在不工作时都不会出现温度过高的情况，因此，在涡轮增压器30不工作时即使不对涡轮增压器30进行冷却也能避免涡轮增压器30温度过高。因此，根据本发明的冷却系统在简化了对涡轮增压器冷却的冷却路径，从而简化了缸体结构的同时，还能够保证对涡轮增压器30较好的冷却效果，具有经济性。

本发明另一方面还提供一种用于冷却发动机的方法，该方法采用上述的系统对发动机进行冷却。该方法包括：

通过水泵将冷却水从水套11的第一入口11-2流进水套11的狭槽11-1中，使得冷却水围绕气缸110的外表面进行流动，从而带有气缸110外表面上的热量以对气缸110进行冷却；

在狭槽11-1中流动的冷却水一方面随着冷却水量的增加而逐渐升高，直至向上溢进设置在缸体10上方的缸盖20中，以对缸盖20进行冷却，并且然后从缸盖20流出进入出水室40中；另一方面在狭槽11-1中流动的冷却水在工作时的涡轮增压器30的特性以及冷却水的特性从通孔22并且经过凸管10-1以及第一管道100流进涡轮增压器30中，以对涡轮增压器30进行冷却，对涡轮增压器30冷却后的冷却水通过第二管道200流进出水室40中；

流入出水室40中的冷却水通过水路循环中的热交换器进行热量交换，即进行降温重新形成冷的冷却水，然后被回收到水泵中，以进行下一次冷却循环。

本发明的另一方面还提供一种包括上述用于冷却发动机的系统的车辆。

综上所述，本发明提供了一种用于冷却发动机的系统，包括：水泵；缸体，缸体上方设置有缸盖，其中缸体中设置有与水泵流体连通的水套，并且在缸体上开设有与水套流体连接的通孔；涡轮增压器，与通孔流体连通；出水室，与涡轮增压器和缸盖流体连通；以及热交换器，与出水室和水泵流体连通，其中通孔开设在缸体的、与涡轮增压器距离最近的气缸附近，并且通孔的直径为8mm-12mm，优选为10mm。由此，根据本发明的系统从缸体的第一缸下部区域开设直径为10mm的通孔，直接通过第一管道水套里的冷却水引入涡轮增压器中以对涡轮增压器进行冷却。这种方式省略了一些不必要的水道，从而简化了缸体的结构，由于通孔直径较小，因此可以在缸体铸造成型以后进行打孔作业来形成，因此相比在铸造时形成的水道来说，可以简化缸体的铸造模型，从而降低缸体的铸造成本。另一方面，本发明的系统由于在涡轮增压器工作时直接将冷却水引入涡轮增压器，因此省略了现有技术中将冷却水经由油冷器对油进行冷却的过程，因此在系统中省略了油冷器，从而进一步简化缸体结构和冷却回路，降低冷却能量损失，提高了冷却效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。