CN106555712B - 一种发动机进气湿度控制系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机进气湿度控制系统及汽车，涉及汽车技术领域，以解决因发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度不匹配而导致发动机的工作效率降低的问题。所述发动机进气湿度控制系统包括：并联设置的进气管路和除湿管路、环境湿度传感器及控制器，除湿管路上设置有除湿器，进气管路上开设有加湿口，加湿口与增湿器连通；控制器分别与环境湿度传感器、除湿器和增湿器信号连接，当环境湿度传感器所检测的环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度不匹配时，控制增湿器或除湿器的工作状态。通过控制除湿器和增湿器的工作状态，以调节发动机的实际进气湿度，使发动机工作在最佳状态，进而改善发动机的工作效率。

Description

一种发动机进气湿度控制系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种发动机进气湿度控制系统及汽车。

背景技术

发动机是汽车中重要的部件之一，其作用是为汽车提供动力。发动机在工作时，其工作效率的影响因素主要有进气温度、进气湿度、进气压力等，为了提高发动机的工作效率，发动机的实际进气温度、实际进气湿度和实际进气压力需要与发动机在当前工况所需的进气温度、进气湿度和进气压力分别对应并相匹配，以使发动机工作在最佳状态，从而提高发动机的工作效率。

以进气湿度为例，当发动机处于部分负荷工况时，此时要求发动机的实际进气湿度较低，以使发动机的气缸内的混合气的比热降低，提高气缸内的混合气的温度，使得混合气在气缸的燃烧速度增加以及混合气在气缸中的燃烧更充分，从而提高发动机的工作效率；当发动机处于满负荷工况时，此时要求发动机的实际进气湿度较高，以使气缸内的混合气的比热增加，降低气缸内的混合气的温度，防止气缸内的混合气的温度过高而引起爆震现象的发生，从而提高发动机的工作效率。

然而，针对发动机的进气湿度，现有的发动机中均未设置对发动机的进气湿度进行监测和控制的发动机进气湿度控制系统，仅仅只是通过建立试验台对发动机在某一恒定的湿度下的工作状态进行评定。但是，由于发动机的实际工作环境的湿度的变化较复杂，而发动机的实际进气湿度就是环境湿度，因而发动机的实际进气湿度的变化也较复杂，甚至会出现实际进气湿度达到0％或100％的极端情况。由于现有汽车不能对发动机的实际进气湿度进行监测和控制，导致发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度可能不匹配，从而导致发动机的工作效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机进气湿度控制系统，以解决因发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度不匹配而导致发动机的工作效率降低的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机进气湿度控制系统，包括：进气管路、除湿管路、除湿器、增湿器、环境湿度传感器以及控制器，且所述进气管路上设置有进气管路开关阀，所述除湿管路上设置有除湿管路开关阀；其中，

所述进气管路与发动机的进气口连通，所述进气管路上开设有加湿口；

所述增湿器与所述加湿口连通；

所述除湿管路与所述进气管路并联，所述除湿器设置在所述除湿管路上；

所述控制器分别与所述环境湿度传感器、所述除湿器、所述增湿器、所述进气管路开关阀和所述除湿管路开关阀信号连接，当所述环境湿度传感器所检测的环境湿度与所述发动机在当前工况所需的进气湿度不匹配时，控制所述增湿器或所述除湿器的工作状态。

进一步的，所述发动机进气湿度控制系统还包括增压器，所述增压器位于所述除湿器和所述增湿器的下游，空气经所述增压器增压后通向所述发动机的进气口。

进一步的，连通所述增压器的出气口与所述发动机的进气口的导通管路上开设有加压口，所述增湿器与所述加压口连通，且连通所述加压口与所述增湿器的加压管路上设置有加压开关阀，所述加压开关阀与所述控制器信号连接。

进一步的，所述增压器为涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮室和增压室，所述涡轮室内的涡轮与所述增压室内的叶轮同轴设置，所述涡轮室与所述发动机的排气口连通，所述增压室与所述发动机的进气口连通。

进一步的，所述发动机进气湿度控制系统还包括用于检测所述发动机的进气口处的空气的湿度的进气湿度传感器，所述进气湿度传感器与所述控制器信号连接。

进一步的，连通所述加湿口与所述增湿器的加湿管路上设置有加湿开关阀，所述加湿开关阀与所述控制器信号连接。

进一步的，所述发动机进气湿度控制系统还包括空气滤清器，所述空气滤清器的出气口分别与所述进气管路和所述除湿管路连通。

相对于现有技术，本发明所述的发动机进气湿度控制系统具有以下优势：

使用本发明提供的发动机进气湿度控制系统时，环境湿度传感器将检测到的环境湿度传递给控制器，控制器将环境湿度传感器检测到的环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度相比，并判断环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度是否相匹配，当环境湿度高于发动机在当前工况所需的进气湿度时，则通过控制器，开启除湿器和除湿管路开关阀，关闭增湿器和进气管路开关阀，并调节除湿器的开度大小，空气通入除湿管路中，在除湿管路中经除湿器除湿后，再通向发动机的进气口，以降低发动机的实际进气湿度，使发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度相匹配；当环境湿度低于发动机在当前工况所需的进气湿度时，通过控制器控，开启增湿器和进气管路开关阀，关闭除湿器和除湿管路开关阀，并调整增湿器的开度大小，空气通入进气管路中，并在进气管路中与由增湿器排出的水雾混合后，再通向发动机的进气口，以增加发动机的实际进气湿度，使发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度相匹配；当环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度相匹配时，则通过控制器，使进气管路开关阀打开，使除湿器、增湿器以及除湿管路开关阀均关闭，空气经进气管路直接通向发动机的进气口。

由上可知，控制器将环境湿度传感器所检测的环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度相比，判断环境湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度是否相匹配，并对除湿器、增湿器、进气管路开关阀以及除湿管路开关阀进行调节和控制，以调节发动机的实际进气湿度，以使发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需求的进气湿度相匹配，从而使发动机工作在最佳状态，进而改善发动机的工作效率。

本发明的另一目的在于提出一种汽车，以解决因发动机的实际进气湿度与发动机在当前工况所需的进气湿度不匹配而导致发动机的工作效率降低的技术问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车，所述汽车设置有如上述技术方案所述的发动机进气湿度控制系统。

所述汽车与上述发动机进气湿度控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的发动机进气湿度控制系统中各部件的连接关系图。

附图标记说明：

1-进气管路， 2-除湿管路，

3-加湿口， 4-除湿器，

5-增湿器， 6-环境湿度传感器，

7-进气管路开关阀， 8-除湿管路开关阀，

9-加压口， 10-加湿开关阀，

11-加压开关阀， 12-发动机，

13-增压器， 14-进气湿度传感器，

15-空气滤清器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的发动机进气温度控制系统包括进气管路1、除湿管路2、除湿器4、增湿器5、环境湿度传感器6以及控制器，且进气管路1上设置有进气管路开关阀7，除湿管路2上设置有除湿管路开关阀8；其中，进气管路1与发动机12的进气口连通，进气管路1上开设有加湿口3；增湿器5与加湿口3连通；除湿管路2与进气管路1并联，除湿器4设置在除湿管路2上；控制器分别与环境湿度传感器6、除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7和除湿管路开关阀8信号连接，当环境湿度传感器6所检测的环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度不匹配时，控制增湿器5或除湿器4的工作状态。

上述实施例中，进气管路1和除湿管路2并联设置，且在进气管路1上设置有进气管路开关阀7，除湿管路2上设置有除湿管路开关阀8，除湿管路2上设置有除湿器4，进气管路1上开设有加湿口3，加湿口3与增湿器5连通。具体实施时，请参阅图1，除湿管路2可以只与进气管路1的一段并联设置，除湿管路2的出气口与进气管路1连通，进气管路1上的加湿口3位于进气管路1上与除湿管路2的出气口的连通处的下游。

需要说明的是，增湿器5的工作状态包括增湿器5的开启状态、关闭状态和开度大小状态，除湿器4的工作状态包括除湿器4的开启状态、关闭状态和开度大小状态。

使用本发明实施例提供的发动机进气湿度控制系统时，环境湿度传感器6将检测到的环境湿度传递给控制器，控制器将环境湿度传感器6检测到的环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相比，并判断环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度是否相匹配，当环境湿度高于发动机12在当前工况所需的进气湿度时，则通过控制器控制除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8，开启除湿器4和除湿管路开关阀8，关闭增湿器5和进气管路开关阀7，并调整除湿器4的开度大小，空气通入除湿管路2中，在除湿管路2中经除湿器4除湿后，再通向发动机12的进气口，以降低发动机12的实际进气湿度，使发动机12的实际进气湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相匹配；当环境湿度低于发动机12在当前工况所需的进气湿度时，通过控制器控制除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8，开启增湿器5和进气管路开关阀7，关闭除湿器4和除湿管路开关阀8，并调整增湿器5的开度大小，空气通入进气管路1中，并在进气管路1中与由增湿器5排出的水雾混合后，再通向发动机12的进气口，以增加发动机12的实际进气湿度，使发动机12的实际进气湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相匹配；当环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相匹配时，则通过控制器控制除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8，打开进气管路开关阀7，关闭除湿器4、增湿器5以及除湿管路开关阀8，空气经进气管路1直接通向发动机12的进气口。

由上可知，控制器将环境湿度传感器6所检测的环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相比，判断环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度是否相匹配，并对除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8进行调节和控制，以调节发动机12的实际进气湿度，以使发动机12的实际进气湿度与发动机12在当前工况所需求的进气湿度相匹配，从而使发动机12工作在最佳状态，进而改善发动机12的工作效率。

另外，通过调节和控制除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8，调节发动机12的实际进气湿度，以使发动机12的实际进气湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相匹配，因而可以调节发动机12的气缸内的混合气的比热，使气缸中的混合气的温度适宜，从而可以防止气缸中的混合气的温度不适宜而影响气缸中的燃油的燃烧速度和燃烧程度，防止异常燃烧的现象的发生，例如爆震或燃烧不充分，减少了发动机12排出的废气中的颗粒以及氮氧化物等的含量，并可以对发动机12的排温进行调节，进而改善汽车的燃油经济性和动力性，并改善汽车的排放性能。

再者，现有技术中，当发动机12处于满负荷工况或接近满负荷工况时，即发动机12的转速处于最大转速或接近最大转速，为了防止发动机12发生爆震，往往通过增加通入发动机12的气缸中的燃油和空气的比例，即使发动机系统处于加浓状态，调整气缸中混合气的温度，以防止发动机12产生爆震现象的发生，而在本发明实施例中，通过控制器调节和控制除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀7以及除湿管路开关阀8，调节发动机12的实际进气湿度，以调整发动机12的气缸中的混合气的温度，防止发动机12产生爆震现象的发生，如此，可以缩小发动机系统处于加浓状态所对应的发动机12的转速范围，从而可以减少燃油的消耗。

值得一提的是，汽车出厂前，将汽车置于试验台，以对发动机12的工作状态进行评定时，发动机12的进气湿度可以与发动机12的进气温度、进气压力等参数一起作为重要参数进行评定，即通过使发动机12处于不同环境湿度、环境温度、环境压力等组合形成的复杂环境中，并在不同工况下运行，以获取发动机12的相关参数，优化控制器中的软件参数，以使汽车在出厂后能够适应复杂的环境变化，改善发动机12的工作效率。

例如，当发动机12处于低温高湿环境下，且发动机12处于启动阶段时，通过控制器调节除湿器4的工作状态和对空气除湿的程度，以降低通入发动机12的进气口的空气的湿度，即降低发动机12的进气湿度，以使发动机12内的温度迅速升高，降低发动机12的启动难度，且使发动机12具有较佳的排放性能，然后将除湿器4的工作状态记录下来，并转换为控制器的软件参数，当汽车出厂后，发动机12在该种环境中启动时，以便控制器能够及时的对除湿器4的工作状态进行调整，使发动机12能够顺利启动，并具有较佳的排放性能。另外，当发动机12处于低温高湿环境时，通过调整除湿器7对空气除湿的程度，当发动机12停止运行后，可以防止进气管路1或除湿管路2中因残留有大量水汽而引起结冰现象的发生。

当发动机12处于高温低湿环境下，且发动机12处于满负荷工况时，通过控制器调节增湿器5的工作状态和对空气加湿的程度，以调节通入发动机12的进气口的空气的湿度，即调节发动机12的进气湿度，降低发动机12的气缸内的温度，减少发动机12产生爆震现象的发生，以使发动机12处于较佳的工作状态，且具有较佳的排放性能，然后将增湿器5的工作状态记录下来，并转换为控制器的软件参数，当汽车出厂后，发动机12在高温低湿环境下满负荷工作时，以便控制器能够及时的对增湿器5的工作状态进行调整，使发动机12具有较佳的工作效率、较佳的排放性能。

上述实施例中，除湿器4可以为利用干燥剂来除湿的除湿器、等焓除湿器或者等温除湿器等，当除湿器4为利用干燥剂来除湿的除湿器时，除湿器4不与控制器信号连接，当需要除湿器4对空气进行除湿时，通过控制器控制除湿管路开关阀8，使除湿管路开关阀8打开，空气则可以通入除湿管路2中，并流经除湿器4，在除湿器4中的干燥剂的作用下，空气的湿度降低。

请继续参阅图1，上述实施例提供的发动机进气湿度控制系统还包括增压器13，增压器13位于除湿器4和增湿器5的下游，空气经增压器13增压后通向发动机12的进气口。具体实施时，除湿管路2与进气管路1的一段并联设置，除湿管路2的出气口与进气管路1连通，增湿口3位于除湿管路2的出气口与进气管路1的连通处的下游，增压器13设置在进气管路1上，且增压器13位于增湿口3的下游。使用时，空气流经除湿管路2或进气管路1后，经除湿器4除湿后，或者，与增湿器5排出的水雾混合后，或者直接流经进气管路1后，通入增压器13中，在增压器13的作用下形成具有一定压力的空气，具有一定压力的空气直接通向发动机12的进气口。增压器13的设置，可以增加发动机12的进气压力以及通入发动机12的气缸内的空气的进气量，以增加燃油量，调整发动机12的转速，从而进一步改善发动机12的工作效率，并改善发动机12的动力性。

请继续参阅图1，在本发明实施例中，连通增压器13的出气口与发动机12的进气口的导通管路上开设有加压口9，增湿器5与加压口9连通，且连通加压口9与增湿器5的加压管路上设置有加压开关阀11，加压开关阀11与控制器信号连接。使用时，当控制器根据环境湿度传感器6所检测的环境湿度判断得知，不需要增湿器5对空气进行增湿时，使增湿器5和加压开关阀11关闭，空气经进气管路1直接通入增压器13中；当控制器根据环境湿度传感器6所检测的环境湿度判断得知，需要增湿器5对空气进行增湿，且环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相差较小时，使增湿器5打开，使加压开关阀11关闭，通入进气管路1中的空气与由增湿器5排出的水雾混合后通入增压器13中，经增压器13增压后通向发动机12的进气口；当控制器根据环境湿度传感器6所检测的环境湿度判断得知，需要增湿器5对空气进行增湿，且环境湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相差较大时，通过控制器控制增湿器5和加压开关阀11，使增湿器5和加压开关阀11打开，空气通入进气管路1中，与增湿器5排出的水雾混合后通入增压器13中，经增压器13加压后形成具有一定压力的空气，其中一部分具有一定压力的空气流经加压口9并通入增湿器5中，带动增湿器5产生的水雾由加湿口3通入进气管路1中，然后通入增压器13中，经增压器13加压后再通向发动机12的进气口。

由于增压器13的出气口的空气的压力大于增压器13的进气口的空气的压力，因而由增压器13的出气口排出的具有一定压力的空气流经增湿器5后，通向增压器13的进气口，可以加快增湿器5产生的水雾通入进气管路1中的流动速度，从而加快增湿器5对空气增湿的速度和效率，改善增湿器5对空气增湿的效果。

值得一提的是，增湿口3应尽量靠近增压器13的进气口，增湿器5产生的水雾由加湿口3通入进气管路1中后，在增压器13的高速扰动下，使水雾与空气混合均匀，从而改善增湿效果；加压口9应尽量靠近增压器13的出气口，以防止部分具有一定压力的空气由加压口9通入增湿器5中而引起发动机12的进气压力和进气量产生波动。

在上述实施例中，增压器13可以为机械式增压器，也可以是涡轮增压器。优选地，增压器13为涡轮增压器，涡轮增压器包括涡轮室和增压室，涡轮室内的涡轮与增压室内的叶轮同轴设置，涡轮室与发动机12的排气口连通，增压室与发动机12的进气口连通。使用时，发动机12的排气口排出的废气通入涡轮室内，带动涡轮旋转，涡轮带动增压室内的叶轮旋转，叶轮在旋转过程中对通入增压室内的空气进行加压，从而增加发动机12的进气压力和通入发动机12的气缸内的空气的进气量。如此设计，涡轮增压器利用发动机12的排气口排出的废气对空气进行加压，可以减少发动机12产生的废气中的颗粒物以及氮氧化物等的含量，进一步改善发动机12的排放性能。

请继续参阅图1，本发明实施例提供的发动机进气湿度控制系统还包括：用于检测发动机12的进气口处的空气的湿度的进气湿度传感器14，进气湿度传感器14与控制器信号连接。具体实施时，进气湿度传感器14将检测的发动机12的进气口处的空气的湿度传送给控制器，控制器将发动机12的进气口处的空气的湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度相比，判断发动机12的进气口处的空气的湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度是否匹配，以调整除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀8、除湿管路开关阀9和加压开关阀11的状态，并对除湿器4、增湿器5、进气管路开关阀8、除湿管路开关阀9和加压开关阀11的状态分别进行调节，以进一步调节发动机12的实际进气湿度，使发动机12的实际进气湿度与发动机12在当前工况所需的进气湿度更加匹配，进一步改善发动机12的工作效率。

在本发明实施例中，请继续参阅图1，连通加湿口3与增湿器5的加湿管路上设置有加湿开关阀10，加湿开关阀10与控制器信号连接。通过调节加湿开关阀10的开度，可以调节通入进气管路1中的水雾的量，可以使增湿器5不同程度的对空气进行加湿。

为了减少通向发动机12的进气口的空气中的杂质，请继续参阅图1，本发明实施例提供的发动机进气湿度控制系统还包括空气滤清器15，空气滤清器15的出气口分别与进气管路1和除湿管路2连通。使用时，空气先通入空气滤清器15中，经空气滤清器15过滤后再通入进气管路1或除湿管路2中。如此设计，可以防止环境空气中的杂质对除湿器4、增湿器5和增压器13以及发动机12造成影响，还可以改善通入发动机12的气缸中的空气的洁净度，从而改善通入发动机12的气缸中的空气与燃油的混合均匀性，进而使得气缸中的混合气燃烧更充分。

本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车设置有如上述实施例提供的发动机进气湿度控制系统。

所述汽车与上述发动机进气湿度控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机进气湿度控制系统，其特征在于，包括：进气管路(1)、除湿管路(2)、除湿器(4)、增湿器(5)、环境湿度传感器(6)以及控制器，且所述进气管路(1)上设置有进气管路开关阀(7)，所述除湿管路(2)上设置有除湿管路开关阀(8)；其中，

所述进气管路(1)与发动机(12)的进气口连通，所述进气管路(1)上开设有加湿口(3)；

所述增湿器(5)与所述加湿口(3)连通；

所述除湿管路(2)与所述进气管路(1)并联，所述除湿器(4)设置在所述除湿管路(2)上；

所述控制器分别与所述环境湿度传感器(6)、所述除湿器(4)、所述增湿器(5)、所述进气管路开关阀(7)和所述除湿管路开关阀(8)信号连接，当所述环境湿度传感器(6)所检测的环境湿度与所述发动机(12)在当前工况所需的进气湿度不匹配时，控制所述增湿器(5)或所述除湿器(4)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，所述发动机进气湿度控制系统还包括增压器(13)，所述增压器(13)位于所述除湿器(4)和所述增湿器(5)的下游，空气经所述增压器(13)增压后通向所述发动机(12)的进气口。

3.根据权利要求2所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，连通所述增压器(13)的出气口与所述发动机(12)的进气口的导通管路上开设有加压口(9)，所述增湿器(5)与所述加压口(9)连通，且连通所述加压口(9)与所述增湿器(5)的加压管路上设置有加压开关阀(11)，所述加压开关阀(11)与所述控制器信号连接。

4.根据权利要求2所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，所述增压器(13)为涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮室和增压室，所述涡轮室内的涡轮与所述增压室内的叶轮同轴设置，所述涡轮室与所述发动机(12)的排气口连通，所述增压室与所述发动机(12)的进气口连通。

5.根据权利要求1所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，所述发动机进气湿度控制系统还包括用于检测所述发动机(12)的进气口处的空气的湿度的进气湿度传感器(14)，所述进气湿度传感器(14)与所述控制器信号连接。

6.根据权利要求1所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，连通所述加湿口(3)与所述增湿器(5)的加湿管路上设置有加湿开关阀(10)，所述加湿开关阀(10)与所述控制器信号连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的发动机进气湿度控制系统，其特征在于，所述发动机进气湿度控制系统还包括空气滤清器(15)，所述空气滤清器(15)的出气口分别与所述进气管路(1)和所述除湿管路(2)连通。

8.一种汽车，其特征在于，所述汽车设置有如权利要求1-7任一所述的发动机进气湿度控制系统。