CN105736125A - 一种发动机进气温度控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及整车性能设计技术领域，尤其涉及一种发动机进气温度控制系统及控制方法，其中发动机进气温度控制系统包括通过气体管道依次连接的空滤器、空气增压器、中冷器和发动机，还包括换热器，换热器设于空气增压器和中冷器之间，用于对进入中冷器的空气进行预冷，且换热器设有进气口和出气口，进气口与空气增压器连接，出气口与中冷器连接。该系统在中冷器前端设置换热器，能够对进入中冷器内的空气进行预冷，降低进入中冷器的空气的温度，使得从中冷器出来进入到发动机内的空气温度更低，增加了进气量，使发动机内气体燃烧更加充分，从而起到提升整车性能的效果，延长使用寿命。

Description

一种发动机进气温度控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及整车性能设计技术领域，尤其涉及一种发动机进气温度控制系统及控制方法。

背景技术

随着排放法规的日益严格，增压技术已经成为应对各个阶段排放法规的必备技术，且法规越严格对增压器压比要求会越高，增压技术已逐渐朝着可变截面增压和两级增压等超高增压方向发展，随着可变截面增压技术及两级增压技术发展，增压后空气温度将会大幅度上升，受空对空中冷器技术水平及整车发动机舱布置限制，短期内通过技术手段降低中冷器前增压高温气体将存在一定困难，而过高的中冷器进气温度不但会对中冷器使用寿命存在影响，造成中冷器出现漏气的故障，此故障将影响到发动机的进气量，更会影响到发动机的进气温度，过高的发动机进气温度会造成空气密度下降，进气量相对变少，引起发动机功率降低，燃烧效率变差，NOx和颗粒排放增多，进而严重影响到整车的性能。

为了保证整车的性能不受影响，往往采用降低发动机进气温度的方式，现有的降低发动机进气温度一般有三种措施，第一种，采用布置两个中冷器实现增压高温气体的双向冷却，这种冷却技术一般用于两级增压系统，是通过布置低压中冷器和高压中冷器两个中冷器实现增压高温气体的冷却，这种冷却方式中冷后的进气温度不受控，难以达到理想的进气温度值，且未能起到提升发动机水温的目的，再者手整车发动机舱的空间限制，两级中冷结构较为布置困难；第二种，采用加大中冷器散热面积的方式，但是单纯的增大中冷器散热面积势必会导致中冷器本身提及增大，增大风道阻力；第三种，使用高效紧凑的中冷器，通过降低流动阻力和强化传热设计新结构，但是高效的中冷器研制需要较长的研发周期和研究经费，代价高昂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决发动机进气温度较高影响整车性能的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发动机进气温度控制系统，包括通过气体管道依次连接的空滤器、空气增压器、中冷器和发动机，还包括换热器，所述换热器设于所述空气增压器和所述中冷器之间，用于对进入所述中冷器的空气进行预冷，且所述换热器设有进气口和出气口，所述进气口与所述空气增压器连接，所述出气口与所述中冷器连接。

其中，所述换热器为套管式换热器，所述套管式换热器包括外部壳程和内部管程，所述外部壳程的前端设有第一出水口，所述外部壳程的后端设有第一进水口，所述进气口设有所述内部管程的前端，所述出气口设于所述内部管程的后端。

其中，所述发动机设有第二进水口和第二出水口，所述第二出水口通过第一水管与所述第一进水口连接，所述第二进水口通过第二水管与所述第一出水口连接。

其中，所述第一水管上设有电磁阀，用于控制进入所述换热器内的冷却水流量。

其中，还包括控制装置，所述发动机的进气口处设有温度传感器，所述控制装置设于所述温度传感器和所述电磁阀之间，用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述电磁阀的通断和开度。

其中，所述中冷器为空对空中冷器。

本发明还提供了一种发动机进气温度控制方法，包括步骤S1，利用换热器对进入发动机前端的中冷器的高温高压空气进行预冷；S2，检测发动机的实时进气温度，并与发动机的最佳工作进气温度进行比较；S3；根据比较结果，控制进入换热器的冷却介质的流量。

其中，所述步骤S2还包括，采用温度传感器检测发动机的实时进气温度，并将检测到的温度信号传递给控制器，控制器将温度传感器检测到的温度信号与预先设定在控制器内的最佳工作进气温度进行比较。

其中，所述步骤S3还包括，控制器根据比较结果调整设于换热器进水管上的电磁阀的开度，以控制进入换热器的冷却介质的流量。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的发动机进气温度控制系统，包括通过气体管道依次连接的空滤器、空气增压器、中冷器和发动机，还包括换热器，换热器设于空气增压器和中冷器之间，且换热器的进气口与空气增压器连接，出气口与中冷器连接，在中冷器前端设置换热器，能够对进入中冷器内的空气进行预冷，降低进入中冷器的空气的温度，避免因空气温度过高对中冷器造成损坏，同时也加强了整个温度控制系统的降温能力，使得从中冷器出来进入到发动机内的空气温度更低，增加了进气量，降低了发动机的功率，使发动机内气体燃烧更加充分，减少了NOx和颗粒的排放量，从而起到提升整车性能的效果，延长使用寿命。该系统的整个结构较为简单，所占空间较小，且所需费用较少。

附图说明

图1是本发明实施例提供的发动机进气温度控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的发动机进气温度控制方法的流程图。

图中：1：空滤器；2：空气增压器；3：套管式换热器；4：中冷器；5：发动机；6：温度传感器；7：控制器；8：电磁阀。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种发动机5进气温度控制系统，包括通过气体管道依次连接的空滤器1、空气增压器2、中冷器4和发动机5，还包括换热器，换热器设于空气增压器2和中冷器4之间，用于对进入中冷器4的空气进行预冷，且换热器设有进气口和出气口，进气口与空气增压器2连接，出气口与中冷器4连接。空气先经过空滤器1过滤颗粒物等杂质，变为较为纯净的气体，然后再经过空气增压器2进行增压，温度和气压大幅度提高，高温高压的气体首先经过换热器，与换热器内的冷却介质进行换热，温度降低，降低温度后的气体再进入到中冷器4内，避免了气体温度过高时对中冷器4的损坏，同时也加强了整个温度控制系统的降温能力，使得从中冷器4出来进入到发动机5内的空气温度更低，增加了进气量，降低了发动机5的功率，使发动机5内气体燃烧更加充分，减少了NOx和颗粒的排放量，从而起到提升整车性能的效果。

进一步地，本发明实施例提供的换热器为套管式换热器3，套管式换热器3包括外部壳程和内部管程，外部壳程和内部管程为两根同心的圆管，外部壳程的前端设有第一出水口，外部壳程的后端设有第一进水口，冷却介质从第一进水口进入到内部管程与外部壳程之间的空间，并从第一出水口流出，进气口设有内部管程的前端，出气口设于内部管程的后端。从空气增压器2内出来的高温高压的气体，在流经套管式换热器3的内部管程时，与流向相反的冷却介质实现间隔式对流换热，从而实现对即将进入到空气增压器2的高温高压气体进行预冷，采用间隔式对流换热的方式，对流经套管式换热器3的气体的冷器效果更好，更加充分。

进一步地，发动机5设有第二进水口和第二出水口，第二出水口通过第一水管与第一进水口连接，第二进水口通过第二水管与第一出水口连接。将发动机5内的水从第二出水口引出，经第一水管进入到套管式换热管的外部壳程和内部管程之间作为换热介质，起到对进入中冷器4的空气预冷的作用，完成换热作用的水经第二水管再次流入到发动机5内部，实现水的循环利用。且通过中冷器4前增压高温气体与发动机5出水的对流换热作用，在一定程度上有助于提高发动机5在寒冷地区的暖机速度及大幅提升发动机5运行水温，对减小发动机5运动件低温下的磨损、提高发动机5在寒冷地区的经济性和可靠性有一定帮助。

进一步地，第一水管上设有电磁阀8，通过控制电磁阀8的通断和开度，来控制进入换热器内的冷却水流量。

进一步地本发明实施例提供的发动机5进气温度控制系统还包括控制装置，在发动机5的进气口处设有温度传感器6，控制装置设于温度传感器6和电磁阀8之间，温度传感器6检测发动机5的进气温度，并将检测的温度信号传递给控制器7，控制器7内预设有发动机5的最佳工作进气温度，在控制器7内温度信号与最佳工作进气温度进行比较，并根据比较的结果结合套管式换热器3及中冷器4自身的热交换能力控制电磁阀8的通断和开度，进而达到控制进入换热器的冷却水流量的目的。

进一步地，中冷器4为空对空中冷器4，通过空气冷却来降低经过中冷器4的高温高压气体的温度。

如图2所示，本发明还提供了一种发动机进气温度控制方法，包括步骤S1，利用换热器对进入发动机前端的中冷器的高温高压空气进行预冷；S2，检测发动机的实时进气温度，并与发动机的最佳工作进气温度进行比较；S3；根据比较结果，控制进入换热器的冷却介质的流量。

进一步地，步骤S2还包括，采用温度传感器检测发动机的实时进气温度，并将检测到的温度信号传递给控制器，控制器将温度传感器检测到的温度信号与预先设定在控制器内的最佳工作进气温度进行比较。

进一步地，步骤S3还包括，控制器根据比较结果调整设于换热器进水管上的电磁阀的开度，以控制进入换热器的冷却介质的流量。

使用时，可以采用本发明实施例提供的发动机进气温度控制系统来实现上述控制方法的实施，控制器还会结合换热器和中冷器自身的换热能力来控制电磁阀的开度。

综上所述，本发明实施例提供的一种发动机进气温度控制系统通过在空气增压器2和中冷器4之间增加套管式换热器3，并将发动机5的第二出水口与套管式换热器3的第一进水口通过第一水管连接，将发动机5的第二进水口与套管式换热器3的第一出水口通过第二水管连接，利用发动机5流出的水充当换热介质对进入中冷器4的高温高压气体进行预冷，预冷后的高压气体在经过中冷器4的冷却，气体温度进一步降低，同时在发动机5的进气口处设置温度传感器6来检测发动机的实时进气温度，并将检测到的温度信号传递给控制器7，控制器7将发动机5的实时进气温度与预设的发动机5的最佳工作进气温度进行比较，根据比较的结果结合套管式换热器3和中冷器4自身的换热能力控制设于第一水管上的电磁阀8的通断和开度，从而达到控制进入换热器的冷却水流量的目的，实现中冷前增压高温气体冷却温度的控制，进一步的达到提升整车性能，提高中冷器4使用寿命的双重目的。

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。

Claims (9)

1.一种发动机进气温度控制系统，包括通过气体管道依次连接的空滤器、空气增压器、中冷器和发动机，其特征在于：还包括换热器，所述换热器设于所述空气增压器和所述中冷器之间，用于对进入所述中冷器的空气进行预冷，且所述换热器设有进气口和出气口，所述进气口与所述空气增压器连接，所述出气口与所述中冷器连接。

2.根据权利要求1所述的发动机进气温度控制系统，其特征在于：所述换热器为套管式换热器，所述套管式换热器包括外部壳程和内部管程，所述外部壳程的前端设有第一出水口，所述外部壳程的后端设有第一进水口，所述进气口设有所述内部管程的前端，所述出气口设于所述内部管程的后端。

3.根据权利要求2所述的发动机进气温度控制系统，其特征在于：所述发动机设有第二进水口和第二出水口，所述第二出水口通过第一水管与所述第一进水口连接，所述第二进水口通过第二水管与所述第一出水口连接。

4.根据权利要求3所述的发动机进气温度控制系统，其特征在于：所述第一水管上设有电磁阀，用于控制进入所述换热器内的冷却水流量。

5.根据权利要求4所述的发动机进气温度控制系统，其特征在于：还包括控制装置，所述发动机的进气口处设有温度传感器，所述控制装置设于所述温度传感器和所述电磁阀之间，用于根据所述温度传感器检测到的温度控制所述电磁阀的通断和开度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的发动机进气温度控制系统，其特征在于：所述中冷器为空对空中冷器。

7.一种发动机进气温度控制方法，其特征在于：包括步骤

S1，利用换热器对进入发动机前端的中冷器的高温高压空气进行预冷；

S2，检测发动机的实时进气温度，并与发动机的最佳工作进气温度进行比较；

S3；根据比较结果，控制进入换热器的冷却介质的流量。

8.根据权利要求7所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于：所述步骤S2还包括，采用温度传感器检测发动机的实时进气温度，并将检测到的温度信号传递给控制器，控制器将温度传感器检测到的温度信号与预先设定在控制器内的最佳工作进气温度进行比较。

9.根据权利要求8所述的发动机进气温度控制方法，其特征在于：所述步骤S3还包括，控制器根据比较结果调整设于换热器进水管上的电磁阀的通断和开度，以控制进入换热器的冷却介质的流量。