CN103644024A

CN103644024A - 一种汽车发动机进气温度调节系统

Info

Publication number: CN103644024A
Application number: CN201310614616.3A
Authority: CN
Inventors: 王兴贺; 杨伟; 高峰; 魏洪伟; 段景辉
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: CN103644024B

Abstract

一种汽车发动机进气温度调节系统，用于解决发动机不同运行工况下进气温度的控制问题。它包括空滤器、发动机进气管路、进气中冷器、发动机散热器、电子风扇、进气歧管、发动机冷却水循环管路、排气歧管和涡轮增压器，所述空滤器、进气中冷器、发动机散热器和进气歧管串联在发动机发动机进气管路上，所述发动机冷却水循环管路上设有电动水泵和电子节温器，其特别之处在于：它还设有冷凝器和冷凝器循环水管路，所述冷凝器安装在进气歧管内部，它串联在冷凝器循环水管路中。本发明通过对发动机不同运行工况下进气温度的控制，满足了不同工况下发动机的进气需求，从而在提升发动机动力性能的同时，减少燃油消耗和污染物的排放。

Description

一种汽车发动机进气温度调节系统

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机，尤其是一种汽车发动机的进气温度调节系统，属于内燃机技术领域。

背景技术

随着人类环保意识的增强及燃油价格上涨，节能、减排已成为未来发动机的发展方向，为了满足日益严格的排放法规要求、提高产品市场竞争力，目前，各大汽车制造企业都在致力于新技术的研究，其中涡轮增压和进气中冷技术既可提高车辆的动力性能，又能降低整车油耗，因此受到汽车制造企业及消费者的追捧，此项技术已被应用到量产发动机上。

虽然涡轮增压和进气中冷技术的结合对改善车辆的动力性和经济性起到了积极作用，但是仅通过涡轮增压和进气中冷技术的结合并不能很好地匹配发动机所有运行工况，例如在发动机冷启动暖机工况时，由于进气温度较低，燃烧效率降低，燃料燃烧不完全，增加了CO和HC的排放量，同时因为需要多喷油导致了燃油消耗量的增加；而在发动机中、高转速时，由于排气的压力和温度较高，将导致经增压后的进气温度较高，同时由于进气流速较快，致使到达进气歧管内的气体温度偏高，无法达到理想的中冷效果。另外，目前应用于发动机进气系统的风冷式中冷器并不能对进气温度进行有效的控制，这样将导致涡轮增压效果得不到有效的发挥，不仅影响着整车的动力性能，而且NOx的排放量也将上升。

申请号为201210301668.0的中国发明专利申请文件公开了一种发动机进气控制系统以及控制方法，该发动机进气控制系统包括：发动机以及发动机ECU；与发动机排气口相连的三元催化器；与发动机进气口相连的空气滤清器，空气滤清器具有第一进气口、第二进气口和出气口，其中第一路空气直接通过第一进气口进入空气滤清器；空气过滤器、空气分离膜组件和节气门控制阀，其中第二路空气进入空气过滤器后进入空气分离膜组件而被分离为富氧气体和富氮气体，富氧气体随后通过节气门控制阀进入空气滤清器的第二进气口并与第一路空气混合后进入发动机；以及设置在空气滤清器中并且位于空气滤清器的出气口附近的氧浓度传感器，其中发动机ECU基于三元催化器的工作状态和氧浓度传感器传送的氧浓度信号控制节气门的开度。该专利申请通过对发动机进气含氧量的合理控制，改善了冷启动工况发动机的排放，但该专利申请技术方案所要解决的问题是减少排放物中NOx的含量，对提高发动机不同工况下的动力性能和经济性能影响甚微。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能与发动机不同运行工况相匹配，可显著改善车辆动力性、经济性及排放指标的汽车发动机进气温度调节系统。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种汽车发动机进气温度调节系统，它包括空滤器、发动机进气管路、进气中冷器、发动机散热器、电子风扇、进气歧管、发动机冷却水循环管路、排气歧管和涡轮增压器，所述空滤器、进气中冷器、发动机散热器和进气歧管串联在发动机进气管路上，所述发动机冷却水循环管路上设有电动水泵和电子节温器，所述电子节温器的两个出口分别与大循环管路和小循环管路连接，所述排气歧管与涡轮增压器涡轮机进气口连接，所述涡轮增压器压气机进气口与空滤器连接，其出口端与发动机进气管路连接，其特别之处在于：它还设有冷凝器和冷凝器循环水管路，所述冷凝器安装在进气歧管内部，它串联在冷凝器循环水管路中。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述冷凝器循环水管路中还设有风冷散热片，所述风冷散热片布置在发动机散热器的前面。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述冷凝器循环水管路中还设有冷凝器循环水路电动水泵和单向阀。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述冷凝器设有发动机冷却水进口、发动机冷却水出口、冷凝器循环水进口和冷凝器循环水出口，所述发动机冷却水进口与小循环管路连通，所述发动机冷却水出口与大循环管路连通，所述冷凝器循环水进口和冷凝器循环水出口均与冷凝器循环水管路连通，在发动机冷却水进口和冷凝器循环水进口之间设置双作用阀门。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述电动水泵、电子节温器、冷凝器循环水路电动水泵和双作用阀门均由发动机ECU控制，所述发动机ECU的信号输入端分别与中冷器前进气温度压力传感器、中冷器后进气温度压力传感器、冷凝器进水温度压力传感器、冷凝器出水温度压力传感器、发动机进水温度压力传感器、发动机出水温度压力传感器及进气温度压力传感器连接。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述中冷器前进气温度压力传感器和中冷器后进气温度压力传感器分别安装在发动机进气管路上进气中冷器前后两侧。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述冷凝器进水温度压力传感器和冷凝器出水温度压力传感器分别安装在与冷凝器循环水进口和冷凝器循环水出口连通的管路上。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述发动机进水温度压力传感器和发动机出水温度压力传感器分别安装在发动机冷却水循环管路上发动机机体的两侧。

上述汽车发动机进气温度调节系统，所述进气温度压力传感器安装在进气歧管上。

本发明通过对发动机不同运行工况下进气温度的控制，满足了不同工况下发动机的进气需求，从而在提升发动机动力性能的同时，减少燃油消耗和污染物的排放。本发明的发动机ECU通过发动机进水温度压力传感器和发动机出水温度压力传感器，检测发动机进、出水温度和压力；通过冷凝器进水温度压力传感器和冷凝器出水温度压力传感器检测冷凝器进、出水温度和压力；通过空气流量计、中冷器前进气温度压力传感器、中冷器后进气温度压力传感器和进气温度压力传感器，检测发动机进气系统各方位的进气温度和压力；然后发动机ECU对上述信息分析判断，向电动水泵、电子节温器、冷凝器循环水路电动水泵和双作用阀门等执行元件发出指令，由它们完成与发动机运行工况匹配的动作。当车辆处于冷启动暖机工况时，发动机ECU控制电子节温器出口端与发动机小循环管路连通，发动机冷却水由电动水泵驱动在小循环管路中流通，由于车辆暖机工况初始阶段进气温度较低，发动机ECU控制双作用阀门将冷凝器的冷凝器循环水进口及发动机冷却水进口关闭，冷凝器处于非工作状态；在车辆暖机工况初始阶段过后进气温度升高，发动机ECU控制双作用阀门将冷凝器的冷凝器循环水进口及发动机冷却水进口打开，但此时冷凝器循环水路电动水泵没有接到运行指令，冷凝器循环水路处于静止状态，由发动机小循环管路的冷却水进入冷凝器对进气歧管中的气体加热。当发动机处于中、低负荷运行状况时，发动机ECU控制电子节温器出口端与发动机大循环管路连通，发动机冷却水由电动水泵驱动在大循环管路中流通，发动机ECU控制双作用阀门将冷凝器的冷凝器循环水进口及发动机冷却水进口打开，但此时冷凝器循环水路电动水泵没有接到运行指令，冷凝器循环水路处于静止状态，并且与发动机冷却水进口连通的小循环管路受电子节温器控制处于非运行状态，此时冷凝器处于非工作状态。当发动机处于高负荷运行状况时，发动机冷却水切换至大循环管路中流通，由于此时进气温度较高，发动机ECU控制双作用阀门将冷凝器的冷凝器循环水进口及发动机冷却水进口打开，发动机ECU控制冷凝器循环水路电动水泵运行，冷凝器循环水路处于强制循环状态，而此时与发动机冷却水进口连通的小循环管路受电子节温器控制处于非运行状态，由冷凝器循环水进入冷凝器中与发动机进气进行热交换，将发动机进气的部分热量带走，通过风冷散热片散发至大气中，使发动机进气温度降低。总之，本发明能与发动机不同运行工况匹配，显著改善了车辆动力性、经济性及排放指标。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的组成结构示意图；

图2是进气歧管结构示意图；

图3是图2的K向视图；

图4是图3的左侧视图；

图5是图3中A-A剖面结构示意图；

图6是本发明在车辆暖机工况初始阶段工作状态示意图；

图7是本发明在车辆暖机工况初始阶段过后工作状态示意图；

图8是本发明在发动机中、低负荷工况工作状态示意图；

图9是本发明在发动机高负荷工况工作状态示意图。

图中各标号清单为：1、进气中冷器，2、发动机散热器，3、风冷散热片，4、电子风扇，5、冷凝器循环水管路，6、单向阀，7、冷凝器进水温度压力传感器，8、冷凝器循环水路电动水泵，9、双作用阀门，10、冷凝器出水温度压力传感器，11、发动机进水温度压力传感器，12、发动机ECU，13、发动机本体，14、排气歧管，15、涡轮增压器，16、进气旁通阀，17、空气流量计，18、空滤器，19、发动机进气管路，20、发动机出水温度压力传感器，21、发动机冷却水循环管路，22、电动水泵，23、冷凝器，23-1、发动机冷却水进口，23-2、冷凝器循环水进口，23-3、冷凝器循环水出口，23-4、发动机冷却水出口，24、进气歧管，25、进气温度压力传感器，26、中冷器前进气温度压力传感器，27、电子节温器，28、小循环管路，29、大循环管路， 30、中冷器后进气温度压力传感器。

具体实施方式

参看图 1、图2、图3、图5，本发明包括空滤器18、发动机进气管路19、进气中冷器1、发动机散热器2、电子风扇4、进气歧管24、发动机冷却水循环管路21、排气歧管14和涡轮增压器15，所述空滤器18、进气中冷器1、发动机散热器2和进气歧管24串联在发动机发动机进气管路19上，所述发动机冷却水循环管路21上设有电动水泵22和电子节温器27，所述电子节温器27的两个出口分别与大循环管路29和小循环管路28连接，所述排气歧管14与涡轮增压器15的涡轮机进气口连接，所述涡轮增压器15的压气机进气口与空滤器18连接，其出口端与发动机进气管路19连接，其特别之处在于：它还设有冷凝器23和冷凝器循环水管路5，所述冷凝器23安装在进气歧管24内部，它串联在冷凝器循环水管路5中，所述冷凝器循环水管路5中还设有风冷散热片3，所述风冷散热片3布置在发动机散热器2的前面，在冷凝器循环水管路5中还设有冷凝器循环水路电动水泵8和单向阀6。

参看图2、图4，本发明的冷凝器23设有发动机冷却水进口23-1、发动机冷却水出口23-4、冷凝器循环水进口23-2和冷凝器循环水出口23-3，所述发动机冷却水进口23-1与小循环管路28连通，所述发动机冷却水出口23-4与大循环管路29连通，所述冷凝器循环水进口23-2和冷凝器循环水出口23-3均与冷凝器循环水管路5连通，在发动机冷却水进口23-1和冷凝器循环水进口23-2之间设置双作用阀门9。

参看图1，本发明的电动水泵22、电子节温器27、冷凝器循环水路电动水泵8和双作用阀门9均由发动机ECU 12控制，所述发动机ECU 12的信号输入端分别与中冷器前进气温度压力传感器26、中冷器后进气温度压力传感器30、冷凝器进水温度压力传感器7、冷凝器出水温度压力传感器10、发动机进水温度压力传感器11、发动机出水温度压力传感器20及进气温度压力传感器25连接；所述中冷器前进气温度压力传感器26和中冷器后进气温度压力传感器30分别安装在发动机进气管路19上进气中冷器1前后两侧；所述冷凝器进水温度压力传感器7和冷凝器出水温度压力传感器10分别安装在与冷凝器循环水进口23-2和冷凝器循环水出口23-3连通的管路上；所述发动机进水温度压力传感器11和发动机出水温度压力传感器20分别安装在发动机冷却水循环管路21上发动机机体13的两侧；所述进气温度压力传感器25安装在进气歧管24上。本发明的发动机ECU 12通过发动机进水温度压力传感器11和发动机出水温度压力传感器20，检测发动机进、出水温度和压力；通过冷凝器进水温度压力传感器7和冷凝器出水温度压力传感器10检测冷凝器进、出水温度和压力；通过空气流量计17、中冷器前进气温度压力传感器26、中冷器后进气温度压力传感器30和进气温度压力传感器25，检测发动机进气系统各方位的进气温度和压力；然后发动机ECU 12对上述信息分析判断，向电动水泵22、电子节温器27、冷凝器循环水路电动水泵8和双作用阀门9等执行元件发出指令，由它们完成与发动机运行工况匹配的动作。

参看图6、图7，本发明在车辆处于冷启动暖机工况时，发动机ECU 12控制电子节温器27的出口端与发动机小循环管路28连通，发动机冷却水由电动水泵22驱动在小循环管路28中流通，由于车辆暖机工况初始阶段进气温度较低，发动机ECU 12控制双作用阀门9将冷凝器23的冷凝器循环水进口23-2及发动机冷却水进口23-1关闭，冷凝器23处于非工作状态（如附图6所示）；在车辆暖机工况初始阶段过后进气温度升高，发动机ECU 12控制双作用阀门9将冷凝器23的冷凝器循环水进口23-2及发动机冷却水进口23-1打开，但此时冷凝器循环水路电动水泵8没有接到运行指令，冷凝器循环水路处于静止状态，由发动机小循环管路28的冷却水进入冷凝器23对进气歧管24中的气体加热（如附图7所示）。

参看图8，当发动机处于中、低负荷运行状况时，发动机ECU 12控制电子节温器27出口端与发动机大循环管路29连通，发动机冷却水由电动水泵22驱动在大循环管路29中流通，发动机ECU 12控制双作用阀门9将冷凝器23的冷凝器循环水进口23-2及发动机冷却水进口23-1打开，但此时冷凝器循环水路电动水泵8没有接到运行指令，冷凝器循环水路处于静止状态，并且与发动机冷却水进口23-1连通的小循环管路28受电子节温器27控制处于非运行状态，此时冷凝器23处于非工作状态。

参看图9，当发动机处于高负荷运行状况时，发动机冷却水切换至大循环管路29中流通，由于此时进气温度较高，发动机ECU 12控制双作用阀门9将冷凝器23的冷凝器循环水进口23-2及发动机冷却水进口23-1打开，同时发动机ECU控制冷凝器循环水路电动水泵运行，冷凝器循环水路电动水泵8接到运行指令，冷凝器循环水路处于强制循环状态，而此时与发动机冷却水进口23-1连通的小循环管路28受电子节温器27控制处于非运行状态，由冷凝器循环水进入冷凝器23中与发动机进气进行热交换，将发动机进气的部分热量带走，通过风冷散热片3散发至大气中，使发动机进气温度降低。

由上述描述可见，本发明通过对发动机不同运行工况下进气温度的控制，满足了不同工况下发动机的进气需求，从而在提升发动机动力性能的同时，减少燃油消耗和污染物的排放。

本发明还可根据车辆运行工况（如车辆制动减速），通过ECU 12来适时控制进气旁通阀16开启，此时经涡轮增压器15增压后空气流回增压前进气管路，避免了进气系统内部压力过高，对涡轮增压器15起到保护作用。

Claims

1.一种汽车发动机进气温度调节系统，它包括空滤器（18）、发动机进气管路（19）、进气中冷器（1）、发动机散热器（2）、电子风扇（4）、进气歧管（24）、发动机冷却水循环管路（21）、排气歧管（14）和涡轮增压器（15），所述空滤器（18）、进气中冷器（1）、发动机散热器（2）和进气歧管（24）串联在发动机发动机进气管路（19）上，所述发动机冷却水循环管路（21）上设有电动水泵（22）和电子节温器（27），所述电子节温器（27）的两个出口分别与大循环管路（29）和小循环管路（28）连接，所述排气歧管（14）与涡轮增压器（15）涡轮机进气口连接，所述涡轮增压器（15）压气机进气口与空滤器（18）连接，其出口端与发动机进气管路（19）连接，其特征是，它还设有冷凝器（23）和冷凝器循环水管路（5），所述冷凝器（23）安装在进气歧管（24）内部，它串联在冷凝器循环水管路（5）中。

2. 根据权利要求1所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述冷凝器循环水管路（5）中还设有风冷散热片（3），所述风冷散热片（3）布置在发动机散热器（2）的前面。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述冷凝器循环水管路（5）中还设有冷凝器循环水路电动水泵（8）和单向阀（6）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述冷凝器（23）设有发动机冷却水进口（23-1）、发动机冷却水出口（23-4）、冷凝器循环水进口（23-2）和冷凝器循环水出口（23-3），所述发动机冷却水进口（23-1）与小循环管路（28）连通，所述发动机冷却水出口（23-4）与大循环管路（29）连通，所述冷凝器循环水进口（23-2）和冷凝器循环水出口（23-3）均与冷凝器循环水管路（5）连通，在发动机冷却水进口（23-1）和冷凝器循环水进口（23-2）之间设置双作用阀门（9）。

5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述电动水泵（22）、电子节温器（27）、冷凝器循环水路电动水泵（8）和双作用阀门（9）均由发动机ECU（12）控制，所述发动机ECU（12）的信号输入端分别与中冷器前进气温度压力传感器（26）、中冷器后进气温度压力传感器（30）、冷凝器进水温度压力传感器（7）、冷凝器出水温度压力传感器（10）、发动机进水温度压力传感器（11）、发动机出水温度压力传感器（20）及进气温度压力传感器（25）连接。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述中冷器前进气温度压力传感器（26）和中冷器后进气温度压力传感器（30）分别安装在发动机进气管路（19）上进气中冷器（1）前后两侧。

7.根据权利要求5所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述冷凝器进水温度压力传感器（7）和冷凝器出水温度压力传感器（20）分别安装在与冷凝器循环水进口（23-2）和冷凝器循环水出口（23-3）连通的管路上。

8.根据权利要求5所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述发动机进水温度压力传感器（11）和发动机出水温度压力传感器（20）分别安装在发动机冷却水循环管路（21）上发动机机体（13）的两侧。

9.根据权利要求5所述的一种汽车发动机进气温度调节系统，其特征是，所述进气温度压力传感器（25）安装在进气歧管（24）上。