本技術(shù)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及包含該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的汽車。

背景技術(shù)：

1、汽車產(chǎn)業(yè)鏈低碳發(fā)展將更好地與社會(huì)能源、環(huán)境承載能力相適應(yīng)，提高能源資源利用效率、降低化石能源消耗、減少二氧化碳以及其它污染物的排放。對(duì)于車企，為達(dá)到減少油耗及排放的目標(biāo)，需要開發(fā)更高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)。稀釋燃燒(包括廢氣再循環(huán)和稀燃)技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高熱效率的關(guān)鍵技術(shù)，相對(duì)于非稀釋當(dāng)量燃燒，相同負(fù)荷下稀釋燃燒需要更多的進(jìn)氣量來獲得高廢氣再循環(huán)(exhaust?gas?recirculation，egr)率或者高空燃比稀燃。但是，稀釋燃燒會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量不足、渦輪增壓能力不足，繼而發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣能力下降的問題。

2、為彌補(bǔ)稀燃工況渦輪增壓進(jìn)氣能力不足的問題，現(xiàn)有方法是使用電動(dòng)增壓器來輔助增壓；由于電動(dòng)增壓器額外消耗電能，這會(huì)導(dǎo)致考慮電耗的發(fā)動(dòng)機(jī)折合油耗增加，因此從綜合熱效率來看，采用電動(dòng)增壓器減少能耗的效果并不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)使用電動(dòng)增壓器輔助增壓額外消耗電能，從而使使用電動(dòng)增壓器減少能耗的效果并不理想的問題。

2、為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路包括依次通過管路連接的壓氣機(jī)、電動(dòng)增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪以及熱交換器，其中，壓氣機(jī)與渦輪之間傳動(dòng)連接，構(gòu)成渦輪增壓器；熱量回收回路，熱量回收回路包括依次通過管路連接的熱交換器、以及動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置。

3、其中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路中的氣體與熱量回收回路中的介質(zhì)可在熱交換器中換熱，使得熱量回收回路中的介質(zhì)在熱交換器中被加熱蒸發(fā)成蒸汽后進(jìn)入動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置中做功，帶動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置中的動(dòng)力部件動(dòng)作；并且，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括電動(dòng)機(jī)、第一開關(guān)，動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置、第一開關(guān)、電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)增壓器依次連接，且第一開關(guān)用于連通或斷開動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力連接。

4、采用上述方案，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路中，空氣經(jīng)過壓氣機(jī)，再經(jīng)過電動(dòng)增壓器增壓后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，從發(fā)動(dòng)機(jī)出氣管出來的尾氣經(jīng)過渦輪增壓器渦輪做功后進(jìn)入熱交換器中與熱量回收回路中的介質(zhì)進(jìn)行熱量交換；介質(zhì)在熱交換器中被加熱后進(jìn)入動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置中將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。通過第一開關(guān)使動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和電動(dòng)機(jī)之間可靈活斷開及連通，其中第一開關(guān)連通時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器運(yùn)行。

5、本實(shí)用新型提供的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況控制第一開關(guān)的狀態(tài)，在需要電動(dòng)輔助增壓工況，可以通過動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量充足工況下的余熱回收為機(jī)械能，通過回收的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器。因此本實(shí)用新型可以解決發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃工況渦輪增壓器增壓能力不足的問題，與單純電動(dòng)增壓器輔助渦輪增壓方案相比，不會(huì)出現(xiàn)由于電動(dòng)增壓器電耗使折算后的綜合油耗增加的問題。

6、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)集成發(fā)電機(jī)功能；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括蓄電池和第二開關(guān)，蓄電池與電動(dòng)機(jī)電連接；第二開關(guān)分別與電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)增壓器連接，用于連通或斷開電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)增壓器之間的動(dòng)力連接。

7、采用上述方案，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同工作模式。其中廢氣能量充足工況，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱可用于發(fā)電并儲(chǔ)存起來；在稀燃工況廢氣能量不足時(shí)，可由預(yù)先儲(chǔ)存的電能提供給電動(dòng)增壓器來輔助增壓，無需額外消耗整車電能；在廢氣能量充足且需要電動(dòng)輔助增壓工況，可通過電動(dòng)機(jī)使動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器。

8、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置為膨脹機(jī)。

9、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，第一開關(guān)和第二開關(guān)均為離合器。

10、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路還包括單向閥，單向閥的一端與壓氣機(jī)和電動(dòng)增壓器之間的管路連接且連通，單向閥的另一端與電動(dòng)增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的管路連接且連通。

11、采用上述方案，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路增加一條由單向閥控制的支路，在不需要輔助增壓的時(shí)候可將電動(dòng)增壓器繞過；從而可靈活控制進(jìn)氣需要經(jīng)過兩次增壓或進(jìn)氣僅經(jīng)過單次增壓。

12、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，熱量回收回路還包括泵和冷凝器；泵與熱交換器通過管路連接，冷凝器通過管路分別與動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和泵連接。

13、采用上述方案，液態(tài)介質(zhì)經(jīng)過泵加壓后進(jìn)入熱交換器經(jīng)廢氣加熱至高溫高壓的過熱蒸汽，然后進(jìn)入動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置做功，隨后乏汽經(jīng)冷凝器冷凝成液態(tài)。

14、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括控制器和采集裝置，采集裝置用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息；控制器分別與采集裝置、第一開關(guān)通信連接，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息控制第一開關(guān)連通或斷開。

15、采用上述方案，設(shè)置控制器和采集裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制更精確，且實(shí)現(xiàn)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況對(duì)進(jìn)氣的需求及廢氣能量多寡來靈活切換模式。

16、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，采集裝置包括轉(zhuǎn)速傳感器、油門踏板位置傳感器以及氧傳感器。

17、根據(jù)本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式，本實(shí)用新型的實(shí)施方式公開的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括蓄電池和第二開關(guān)時(shí)，控制器還分別與蓄電池、第二開關(guān)和電動(dòng)機(jī)通信連接，用于獲取蓄電池的電量、控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和第二開關(guān)的連通或斷開。

18、采用上述方案，控制器實(shí)時(shí)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工況，并根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況對(duì)增壓需求以及廢氣能量多寡，控制第一開關(guān)和第二開關(guān)時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)多種工作模式。

19、本實(shí)用新型還提供，一種汽車，包括本實(shí)用新型提供的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

20、本實(shí)用新型的有益效果是：

21、本實(shí)用新型提供的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在廢氣能量充足且需要電動(dòng)輔助增壓工況，可實(shí)現(xiàn)利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器，從而解決發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃工況渦輪增壓器增壓能力不足的問題，與單純電動(dòng)增壓器輔助渦輪增壓方案相比，不會(huì)出現(xiàn)由于電動(dòng)增壓器電耗使折算后的綜合油耗增加的問題。并且，本實(shí)用新型中發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣先經(jīng)過渦輪再進(jìn)入熱交換器換熱，即廢氣優(yōu)先用于推動(dòng)渦輪來做功，廢氣品質(zhì)及利用效率更優(yōu)。且本實(shí)用新型可以在不額外消耗電能且不犧牲油耗的情況下提升發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)集成發(fā)電機(jī)功能；所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括第二開關(guān)和蓄電池，所述蓄電池與所述電動(dòng)機(jī)電連接；所述第二開關(guān)分別與所述電動(dòng)機(jī)和所述電動(dòng)增壓器連接，用于連通或斷開所述電動(dòng)機(jī)和所述電動(dòng)增壓器之間的動(dòng)力連接。

3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置為膨脹機(jī)。

4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均為離合器。

5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路還包括單向閥，所述單向閥的一端與所述壓氣機(jī)和所述電動(dòng)增壓器之間的管路連接且連通，所述單向閥的另一端與所述電動(dòng)增壓器和所述發(fā)動(dòng)機(jī)之間的管路連接且連通。

6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱量回收回路還包括泵和冷凝器；所述泵與所述熱交換器通過管路連接，所述冷凝器通過管路分別與所述動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和所述泵連接。

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括控制器和采集裝置，所述采集裝置用于采集所述發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息；

8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述采集裝置包括轉(zhuǎn)速傳感器、油門踏板位置傳感器以及氧傳感器。

9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括蓄電池和第二開關(guān)時(shí)，所述控制器還分別與所述蓄電池、所述第二開關(guān)和所述電動(dòng)機(jī)通信連接，用于獲取所述蓄電池的電量、控制所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和所述第二開關(guān)的連通或斷開。

10.一種汽車，其特征在于，所述汽車包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路，其包括依次通過管路連接的壓氣機(jī)、電動(dòng)增壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪以及熱交換器；熱量回收回路，其包括依次通過管路連接的熱交換器、以及動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣流路中的氣體與熱量回收回路中的介質(zhì)可在熱交換器中換熱；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括與動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置連接的第一開關(guān)和電動(dòng)機(jī)，第一開關(guān)用于連通或斷開動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置和電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力連接。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況控制第一開關(guān)的狀態(tài)，在需要電動(dòng)輔助增壓工況，可以通過動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量充足工況下的余熱回收為機(jī)械能，通過回收的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器，以解決發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃工況渦輪增壓器增壓能力不足的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：吳振闊,邵強(qiáng),童來會(huì),范本正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海汽車集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240307
技術(shù)公布日：2025/1/2