本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻方法和冷卻系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及具有所述冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和具有該發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。

背景技術(shù)：

增壓是目前用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的一種重要技術(shù)手段。增壓就是講空氣預(yù)先壓縮然后在供入汽缸，以提高空氣密度、增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)通過增壓提高了進(jìn)入燃燒室的空氣或混合器的壓力及密度，從而可以提高功率和轉(zhuǎn)矩，并降低比油耗?，F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中，增壓主要包括渦輪增壓、機(jī)械增壓、氣波增壓等三種基本類型。其中，以發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣作為主要?jiǎng)恿碓吹膹U氣渦輪增壓器得到廣泛應(yīng)用。

廢氣渦輪增壓器利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的700℃～900℃的高溫廢氣，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)中的渦輪旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)渦輪軸帶動(dòng)壓縮機(jī)中的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而以離心方式壓縮空氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣密度提高。由于以高溫廢氣作為動(dòng)力來源，增壓器在工作狀態(tài)下通常具有較高的溫度，因此，必須采取相應(yīng)的冷卻措施，以免損壞相關(guān)部件或造成火災(zāi)等重大事故。

在此情形下，現(xiàn)有增壓技術(shù)的使用具有一定的局限性。典型地，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，不能立即熄火。這是因?yàn)?，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，水泵會(huì)向增壓器供給機(jī)油冷卻液，用于冷卻。若發(fā)動(dòng)機(jī)突然停機(jī)，水泵停轉(zhuǎn)，而增壓器轉(zhuǎn)子仍在慣性作用下高速旋轉(zhuǎn)，且該增壓器具有較高的溫度，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)油過熱而無法良好潤(rùn)滑，容易導(dǎo)致?lián)p壞軸承等部件。因此，要求發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間工作后需怠速運(yùn)行一段時(shí)間(如3分鐘)，或停機(jī)后通過ECU控制電子泵 繼續(xù)驅(qū)動(dòng)冷卻液流動(dòng)。這導(dǎo)致具有廢氣渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)使用不便或增加成本。

有鑒于此，有必要提供一種新的冷卻方法和系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻方法，該冷卻方法無需通過發(fā)動(dòng)機(jī)在停機(jī)前的怠速運(yùn)行而冷卻增壓器，從而使用方便，且不會(huì)增加成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻方法，所述增壓器具有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，所述冷卻液進(jìn)口的高度低于所述冷卻液出口的高度，所述冷卻方法包括：所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由動(dòng)力元件驅(qū)動(dòng)冷卻液從所述冷卻液進(jìn)口進(jìn)入所述增壓器，并從所述冷卻液出口排出至該增壓器外；在所述發(fā)動(dòng)機(jī)由所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)切換為停機(jī)狀態(tài)后，所述動(dòng)力元件被關(guān)閉，且在該動(dòng)力元件被關(guān)閉后的設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，至少在該設(shè)定時(shí)間段中的一個(gè)時(shí)段中利用熱虹吸效應(yīng)使得冷卻液從所述冷卻液進(jìn)口進(jìn)入所述增壓器，并從所述冷卻液出口排出至該增壓器外。

優(yōu)選地，所述冷卻液進(jìn)口和所述冷卻液出口分別設(shè)置有用于連接至發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的進(jìn)水管和出水管，以使冷卻液能夠通過該進(jìn)水管和出水管在所述增壓器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

優(yōu)選地，所述增壓器內(nèi)形成有連續(xù)地向上延伸的冷卻液腔體，所述冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口分別流體連通于該冷卻液腔體。

優(yōu)選地，所述動(dòng)力元件為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的用于驅(qū)動(dòng)冷卻液的水泵。

優(yōu)選地，所述冷卻方法還包括：在所述設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)切換為所述停機(jī)狀態(tài)之后的冷卻液流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控子時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)測(cè)冷卻液的流動(dòng)狀態(tài)，若冷卻液的流速和/或流量小于預(yù)定值，則所述動(dòng)力元件被重啟以驅(qū)動(dòng) 冷卻液；和/或，所述冷卻方法還包括：所述設(shè)定時(shí)間段結(jié)束之前的增壓器溫度監(jiān)控子時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)測(cè)所述增壓器的溫度，若所述增壓器的溫度大于預(yù)定溫度，則所述動(dòng)力元件被重啟以驅(qū)動(dòng)冷卻液。

優(yōu)選地，所述冷卻液流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控子時(shí)間段為所述發(fā)動(dòng)機(jī)切換為所述停機(jī)狀態(tài)起計(jì)0.3分鐘～1分鐘，所述增壓器溫度監(jiān)控子時(shí)間段為所述發(fā)動(dòng)機(jī)切換為所述停機(jī)狀態(tài)后預(yù)定時(shí)間起計(jì)的1分鐘～2分鐘。

優(yōu)選地，所述設(shè)定時(shí)間段為所述發(fā)動(dòng)機(jī)切換為所述停機(jī)狀態(tài)起計(jì)3分鐘～5分鐘。

本發(fā)明還提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻系統(tǒng)，所述增壓器具有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，所述冷卻系統(tǒng)包括形成在所述增壓器內(nèi)的連續(xù)地向上延伸的冷卻液腔體和用于循環(huán)地向該冷卻液腔體內(nèi)驅(qū)動(dòng)冷卻液的動(dòng)力元件，所述冷卻液進(jìn)口的高度低于所述冷卻液出口的高度，且該冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口分別流體連通于所述冷卻液腔體。

此外，本發(fā)明還提供具有上述冷卻系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和具有該發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明將增壓器的冷卻液進(jìn)口設(shè)置于低于冷卻液出口的位置，并在發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)后，關(guān)閉動(dòng)力元件(如水泵)，冷卻液在增壓器的高溫下形成氣液混合物，體積變大且密度變小，從而該部分冷卻液上升并繼續(xù)向冷卻液出口流動(dòng)；同時(shí)，增壓器內(nèi)冷卻液密度的減小使得在冷卻液承受壓力差，以能夠克服重力作用而將冷卻液進(jìn)口處的冷卻液被熱虹吸至增壓器內(nèi)進(jìn)行冷卻。本發(fā)明提供的冷卻方法無需發(fā)動(dòng)機(jī)在停機(jī)前怠速運(yùn)行即可冷卻增壓器，使用方便且不會(huì)增加成本。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

首先，本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻方法。其中，典型地，增壓器可以為廢氣渦輪增壓器，并具有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，且該冷卻液進(jìn)口的高度低于冷卻液出口的高度，以便本發(fā)明提供的冷卻方法的執(zhí)行。

具體地，該冷卻方法包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由動(dòng)力元件(如水泵)驅(qū)動(dòng)冷卻液從冷卻液進(jìn)口進(jìn)入增壓器，以對(duì)增壓器冷卻，并在冷卻作業(yè)后從冷卻液出口排出至該增壓器之外；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)切換為停機(jī)狀態(tài)后，動(dòng)力元件被關(guān)閉，且在該動(dòng)力元件被關(guān)閉后的設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，至少在該設(shè)定時(shí)間段中的一個(gè)時(shí)間段中利用熱虹吸效應(yīng)使得冷卻液從冷卻液進(jìn)口進(jìn)入增壓器，并從冷卻液出口排出至增壓器外。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的冷卻方法主要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工作狀態(tài)提供相應(yīng)的冷卻液驅(qū)動(dòng)方式，即在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)冷卻液的動(dòng)力元件通常在如曲軸的帶動(dòng)下為冷卻液提供動(dòng)力，以強(qiáng)制地冷卻增壓器；而在發(fā)動(dòng)機(jī)由工作狀態(tài)變?yōu)橥C(jī)狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力元件也相應(yīng)地被關(guān)閉而無法驅(qū)動(dòng)冷卻液，此時(shí)，由于增壓器在之前的工作過程中具有較高的溫度，使得其中的冷卻液形成為氣液混合物，體積變大、密度變小，因而能夠上升，以從冷卻液進(jìn)口流向位置相對(duì)較高的冷卻液出口。同時(shí)，這部分受熱汽化的冷卻液使得冷卻液進(jìn)口與該汽化部分之間的冷卻液承受壓力差，以克服重力作用而上升，利用熱虹吸效應(yīng)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)冷卻液流動(dòng)，以對(duì)增壓器冷卻。

由此可見，在適當(dāng)狀態(tài)下，本發(fā)明的冷卻方法可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間使用后直接停機(jī)，無需通過怠速運(yùn)行、ECU控制電子泵的形式驅(qū)動(dòng)冷卻液，使用更方便，且不會(huì)增壓成本。例如，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，上述動(dòng)力元件為發(fā)動(dòng)機(jī)中用于驅(qū)動(dòng)冷卻液的水泵，且該水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)即由于失去如曲軸的驅(qū)動(dòng)而停止運(yùn)轉(zhuǎn)(也即被關(guān)閉)。也就是說，在發(fā)動(dòng)機(jī)使用一段時(shí)間(如車輛行駛一段路程)后，發(fā)動(dòng)機(jī)直接停機(jī)而不特別地提供驅(qū)動(dòng)冷卻液的動(dòng)力(如上述發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或ECU控制電子泵等)，僅由增壓器自身的 溫度導(dǎo)致的熱虹吸效應(yīng)而自然冷卻。這不僅簡(jiǎn)化了此類發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過程，還使其形成為一種自適應(yīng)工作方式。如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，增壓器的溫度較高，則發(fā)生上述熱虹吸效應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻至適當(dāng)溫度；若發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間較短，則增壓器溫度較低，發(fā)生熱虹吸效應(yīng)的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地較短甚至不發(fā)生。這種自適應(yīng)工作方式充分利用了燃料燃燒產(chǎn)生的能量，相比傳統(tǒng)技術(shù)中粗放式的冷卻技術(shù)(如總是需要怠速運(yùn)行一定時(shí)間而不考慮增壓器實(shí)際狀態(tài))，本發(fā)明提供的精細(xì)化冷卻方法更加節(jié)能環(huán)保。

在工作過程中，上述熱虹吸效應(yīng)可能會(huì)由于一些不確定因素(如冷卻液輸送線路的結(jié)構(gòu)、輸送線路的通暢性等)的影響而無法正常發(fā)生，為此，有必要改善相應(yīng)的結(jié)構(gòu)或提供特定情況下冷卻增壓器的解決方案，以進(jìn)一步細(xì)化冷卻方法，這將在隨后結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)說明。

為了便于與發(fā)動(dòng)機(jī)本體連接以將增壓器的冷卻通道接入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，可以在冷卻液進(jìn)口設(shè)置進(jìn)水管、在冷卻液出口設(shè)置出水管，該進(jìn)水管和出水管分別連接至發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，從而冷卻液能夠通過該進(jìn)水管和出水管在增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

正如以上所述，在動(dòng)力元件被關(guān)閉后，冷卻液會(huì)在增壓器的較高的溫度下上升，以熱虹吸地向冷卻液出口流動(dòng)。為避免冷卻液逆向流動(dòng)，增壓器內(nèi)的冷卻液通道應(yīng)在沿從冷卻液進(jìn)口向冷卻液出口方向向上延伸。為此，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，增壓器內(nèi)形成有連續(xù)地向上延伸的冷卻液腔體，該冷卻液腔體作為所述冷卻液通道，且分別流體連通于冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口。具體地，該冷卻液腔體可以豎直向上地延伸，或者，也可以傾斜向上或螺旋向上地延伸。

在本發(fā)明中，發(fā)動(dòng)機(jī)切換至停機(jī)狀態(tài)后，動(dòng)力元件立即被關(guān)閉，僅依靠增壓器自身的熱量引發(fā)的熱虹吸效應(yīng)進(jìn)行冷卻。然而，這種自適應(yīng)式作業(yè)方式存在不確定性風(fēng)險(xiǎn)，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)后，不僅增壓器的溫度較高，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的溫度也可能較高，使得產(chǎn)生的熱虹吸力不足以驅(qū)動(dòng)冷卻液 循環(huán)流動(dòng)或流速過慢而無法良好冷卻增壓器，或者，由于某種原因，在熱虹吸作用下冷卻一段時(shí)間后，增壓器仍具有較高的溫度等。因此，在根據(jù)本發(fā)明的一種較為優(yōu)選的實(shí)施方式中，還提供了相應(yīng)的問題處理機(jī)制。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)時(shí)起計(jì)的冷卻液流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控子時(shí)間段(如0.3分鐘～1分鐘)內(nèi)，監(jiān)測(cè)冷卻液的流動(dòng)狀態(tài)，若冷卻液的流速和/或流量小于預(yù)定值，則重啟動(dòng)力元件以驅(qū)動(dòng)冷卻液。從而，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，水泵停轉(zhuǎn)，但熱虹吸效應(yīng)并不足以良好地冷卻增壓器，可以通過重啟水泵的方式進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。

進(jìn)一步地或可選地，在動(dòng)力元件被關(guān)閉后的所述設(shè)定時(shí)間段結(jié)束之前的增壓器溫度監(jiān)控子時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)測(cè)增壓器的溫度，若增壓器的溫度大于預(yù)定溫度，則重啟動(dòng)力元件以驅(qū)動(dòng)冷卻液。從而，若以熱虹吸方式冷卻一段時(shí)間后增壓器仍具有較高溫度，可以及時(shí)通過重啟動(dòng)力元件的方式進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。如，發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)后，經(jīng)預(yù)定時(shí)間的上述熱虹吸式冷卻，開始監(jiān)測(cè)增壓器溫度(如監(jiān)測(cè)1分鐘～2分鐘)，若溫度較高，則重啟動(dòng)力元件。并且，可以通過綜合考慮冷卻液流動(dòng)狀態(tài)和增壓器的溫度而確定是否重啟動(dòng)力元件，保證增壓器不會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后長(zhǎng)時(shí)間地處于高溫狀態(tài)下。

上述動(dòng)力元件可以以多種方式重啟，例如，可以在ECU接收相應(yīng)的冷卻液流速信號(hào)、增壓器溫度信號(hào)后控制電子泵啟動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)冷卻液流動(dòng)等，對(duì)此，本發(fā)明不特別限定。

優(yōu)選地，動(dòng)力元件被關(guān)閉后的所述設(shè)定時(shí)間段為發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)起計(jì)的3分鐘～5分鐘。例如，若該設(shè)定時(shí)間段為發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)起計(jì)的5分鐘，則上述增壓器溫度監(jiān)控子時(shí)間段可以為發(fā)動(dòng)機(jī)切換為停機(jī)狀態(tài)后經(jīng)3分鐘熱虹吸式冷卻后起計(jì)的2分鐘。

其次，本發(fā)明還提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的冷卻系統(tǒng)，所述增壓器具有冷卻液腔體以及分別與該冷卻液腔體流體連通的冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，且該冷卻液進(jìn)口的高度低于冷卻液出口的高度。所述冷卻液腔體連續(xù) 地向上延伸。所述冷卻系統(tǒng)還包括用于循環(huán)地向冷卻液腔體內(nèi)驅(qū)動(dòng)冷卻液的動(dòng)力元件(如水泵)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，該冷卻系統(tǒng)可以由動(dòng)力元件驅(qū)動(dòng)冷卻液，以對(duì)增壓器冷卻；在發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)下，動(dòng)力元件可以被關(guān)閉，在增壓器的高溫作用下，冷卻液發(fā)生熱虹吸效應(yīng)而自冷卻液進(jìn)口向冷卻液出口流動(dòng)。從而，發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間工作后可以直接停機(jī)而無需通過怠速運(yùn)行的方式冷卻增壓器，使用更加方便。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有增壓器和本發(fā)明提供的用于該增壓器的冷卻系統(tǒng)。另外，本發(fā)明還提供一種具有該發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。