CN106555718A - 空气滤清器及空滤冷却控制方法 - Google Patents

Abstract

一种空气滤清器及空滤冷却控制方法，能合理地对进气温度进行冷却来消除“爆震”现象。本发明的空气滤清器(100)包括空滤壳(300)和安装在所述空滤壳(300)内的空滤芯(200)，该空滤芯(200)中设置有滤纸(210)，车辆外部的空气从所述空气滤清器(100)的进风面(350)流入空气滤清器(100)，通过设置于所述空滤芯(200)中的所述滤纸(210)对所述空气进行过滤后，从所述空气滤清器(100)的出风面(360)流出，其中，在所述空滤壳(300)的除了所述进风面(350)和所述出风面(360)之外的至少一个侧面上，形成有水槽(G)，在所述水槽(G)中设置有供用于对进入发动机的进气的温度进行冷却的冷却液流动的冷却水管路(400)。

Description

空气滤清器及空滤冷却控制方法

技术领域

本发明涉及一种空气滤清器及空滤冷却控制方法，更具体地涉及对从空气滤清器(空滤)中流过的空气进行冷却的空气滤清器及空滤冷却控制方法。

背景技术

车辆在夏天启动时，由于进气温度较高，因此，可能会导致发动机产生“爆震”现象。所谓“爆震”现象，是指发动机内部燃烧室内的不正常燃烧现象，而造成发动机内部的活塞敲击气缸。

如果发动机产生“爆震”现象，有可能会带来如下危害：1.发动机功率下降；2.发动机温度升高；3.发动机内部零件负荷增加和磨损；4.发动机内部积炭形成量增加；5.发动机内部零件因温度升高而发生变形。

为了消除车辆产生的爆震现象，例如，在专利文献1(CN103967586A)中，提供一种用于降低内燃机进气温度的方法，其利用内燃机的高压尾气作为动力源，对用常规方法冷却后的要进入内燃机的压缩空气进行二次冷却，使其温度更低，让内燃机燃烧更充分，效率更高，输出功率更大，消除内燃机爆震。

但是，在上述专利文献1中，使用尾气增压，相当于使用涡轮增压器得到增压气体再降温，而众所周知，使用增压后，必然会造成排气阻力增大，泵气损失加大，这样会造成发动机油耗增加。

因此，如何能从更加合理地对进气温度进行冷却来消除“爆震”现象便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能合理地对进气温度进行冷却来消除“爆震”现象的空气滤清器及空滤冷却控制方法。

本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器，包括空滤壳和安装在上述空滤壳内的空滤芯，该空滤芯中设置有滤纸，车辆外部的空气从上述空气滤清器的进风面流入空气滤清器，通过设置于上述空滤芯中的上述滤纸对上述空气进行过滤后，从上述空气滤清器的出风面流出，其特征是，在上述空滤壳的除了上述进风面和上述出风面之外的至少一个侧面上，形成有水槽，在上述水槽中设置有供用于对进入发动机的进气的温度进行冷却的冷却液流动的冷却水管路。

根据如上所述构成，通过在上述空滤壳的除了上述进风面和上述出风面之外的至少一个侧面上，形成有水槽，在上述水槽中设置有供用于对进入发动机的进气的温度进行冷却的冷却液流动的冷却水管路，因此，能合理地对进气温度进行冷却来消除“爆震”现象。

另外，根据本发明的空气滤清器，由于没有使用尾气增压，也不会造成排气阻力增大，因而，发动机油耗不会因对进气进行冷却而增加。

本发明的第一方面的第二技术方案的空气滤清器是在本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器的基础上，其特征是，上述冷却水管路具有进水口和出水口，上述冷却液从上述进水口进入，并在沿上述水槽排布的上述冷却水管路中流动，从上述出水口排出。

本发明的第一方面的第三技术方案的空气滤清器是在本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器的基础上，其特征是，上述冷却水管路呈S字状连续地配置在上述水槽中。

本发明的第一方面的第四技术方案的空气滤清器是在本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器的基础上，其特征是，能基于爆震传感器检测出的爆震感度，对上述空气滤清器进行冷却。

本发明的第一方面的第五技术方案的空气滤清器是在本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器的基础上，其特征是，在上述空气滤清器的除了上述进风面和上述出风面之外的至少一个侧面上，还设置有加热元件，在至少一个上述侧面上形成有嵌槽，上述加热元件呈S状连续地设置在上述嵌槽中，对设置有上述加热元件的上述侧面涂覆散热材料。

根据如上所述构成，通过在发动机的全工况下，根据发动机的燃烧效率对空滤(经由空滤流入发动机的空气)进行加热，从而能减少泵气损失，改善排放。

特别是，在启动及启动后的低速阶段时，能够对空气进行加热，从而使泵气损失、启动性能、排放及燃油消耗均较为理想。另外，在加速阶段，当检测到加速时，升高进入发动机的空气的温度，使节气门开度适当增大，藉此，驾驶员在加速时的加速时间缩短，并能减小燃油消耗率。相反，在减速阶段，当检测到减速时，停止加热，并降低温度，使节气门开度适当减小，藉此，驾驶员在减速时的减速时间缩短。此外，在匀速阶段，升高进入发动机的空气的温度，提高节气门的开度，从而有利于减小泵气损失，并能减小燃油消耗率。

本发明的第一方面的第六技术方案的空气滤清器是在本发明的第一方面的第五技术方案的空气滤清器的基础上，其特征是，上述加热元件是电热丝。

本发明的第二方面的第一技术方案的空滤冷却控制方法用于对从车辆的外部经由本发明的第一方面的第一技术方案的空气滤清器进入发动机的空气进行冷却控制，其特征是，在发动机处于加速阶段、减速阶段或匀速阶段时，若爆震传感器检测出发生爆震，则使在上述冷却水管路中流动的冷却液的流量发生变动，若爆震传感器没有检测到发生爆震或是检测到爆震现象消失，则不使在上述冷却水管路中流动的冷却液的流量发生变动。

根据如上所述构成，能合理地对进气温度进行冷却来消除“爆震”现象。

另外，根据本发明的空滤冷却方法，由于没有使用尾气增压，也不会造成排气阻力增大，因而，发动机油耗不会因对进气进行冷却而增加。

本发明的第二方面的第二技术方案的空滤冷却控制方法是在本发明的第二方面的第一技术方案的空滤冷却控制方法的基础上，其特征是，基于公式θ＝k(T1－T)，在上述冷却水管路中流动的冷却液的流量发生变动，其中：θ是冷却液的流量，T1是爆震现象发生时的进气温度，T是爆震现象消失后的进气温度，k为理论系数。

本发明的第二方面的第二技术方案的空滤冷却控制方法是在本发明的第二方面的第一技术方案的空滤冷却控制方法的基础上，其特征是，预先设定当上述爆震传感器检测出的爆震感度为规定值时单位时间内在上述冷却水管路内的冷却液的流量，当上述爆震传感器检测出的爆震感度小于上述规定值时，使单位时间内在上述冷却水管路内的冷却液的流量增加，反之，当上述爆震传感器检测出的爆震感度大于上述规定值时，使单位时间内在上述冷却水管路内的冷却液的流量减少。

通过如上所述构成，能够根据所检测出的不同的爆震感度，来调节单位时间内上述冷却水管路内的冷却水的流量，由此，能够高效地抑制“爆震”现象。

本发明的第二方面的第四技术方案的空滤冷却控制方法是在本发明的第二方面的第一技术方案的空滤冷却控制方法的基础上，其特征是，当爆震传感器检测到的爆震感度为3.5以上时，停止冷却液在冷却水管路中的流动。

附图说明

图1(a)和图1(b)是表示本发明所使用的空气滤清器(空滤)的示意结构的示意图，其中，图1(a)是表示空滤芯的示意图，图1(b)是表示空滤壳的示意图。

图2是表示在形成于图1的空滤壳的侧面的水槽中设置有冷却水管路的示意结构图。

图3是沿图2的A－A线剖切后的剖视图，其仅示出了水槽而省略了设置在水槽中的冷却水管路。

图4是表示冷却液流动的水回路的示意图。

图5是用于说明在加速阶段发生爆震时对经过空气滤清器的空气进行冷却和未进行冷却间的效果的图。

图6是用于说明在减速阶段发生爆震时对经过空气滤清器的空气进行冷却控制和未进行冷却控制间的效果的图。

图7是用于说明在匀速阶段发生爆震时和未发生爆震时的状态的工况图。

图8是表示冷却水流量调节控制的控制逻辑图。

图9是空滤冷却控制方法的流程图。

图10是表示在图1的空滤壳的侧面上形成有冷却水管路和加热元件的示意结构图。

具体实施方式

以下，参照图1至图4对本实施方式的空气滤清器进行详细说明。

图1(a)和图1(b)是表示本发明所使用的空气滤清器100的示意结构的示意图，其中，图1(a)是表示空滤芯200的示意图，图1(b)是表示空滤壳300的示意图。图2是表示在形成于图1的空滤壳300的侧面310、320、330、340的水槽G中形成有冷却水管路400的示意结构图。图3是沿图2的A－A线剖切后的剖视图，其仅示出了水槽G而省略了设置在水槽中的冷却水管路400。

如图1(a)、图1(b)所示，本发明的空气滤清器100包括空滤壳300和安装在上述空滤壳300内的空滤芯200，该空滤芯200中设置有滤纸210。空气从图1(a)、图1(b)的上方经过空气滤清器100(空滤壳300和空滤芯200)而进入发动机。

如图2所示，在空气滤清器100的空滤壳300除了进风面350和出风面360(图1(b)中的空滤壳300的上表面和下表面)之外的四个侧面310、320、330、340均形成有水槽G(参见图3)，在该水槽G中设置有能使冷却液流动的冷却水管路400(参见图2)。

另外，如图2所示，上述能使冷却液流动的冷却水管路400呈S字状连续地配置在上述水槽G中。

图4是表示冷却液流动的水回路的示意图。

如图2所示，设置于水槽G中的冷却水管路400具有进水口P1和出水口P2，冷却水从进水口P1进入，并在沿水槽G排布的冷却水管路400中流动，进而从出水口P2排出。

如图4所示，将水箱T、中冷器IC和空气滤清器100通过水循环管路连通，从而构成用于对进入发动机的进气进行冷却的冷却水回路。

更具体来说，水箱T中的冷却液(水)通过中冷器IC冷却后，经由冷却水管路400的进水口P1(参见图2)进入空气滤清器100。接着，经由冷却水管路400的出水口P2(参见图2)流回至水箱T，由此构成水循环回路。

另外，在中冷器IC与空气滤清器100间的水循环管路的中途设置有开闭阀V，通过车辆的ECU(未图示)，将开闭阀V打开、关闭，以控制冷却水向空气滤清器100的流入。

通常，发动机的工况主要有启动及启动后的低速阶段、作为瞬态的加速阶段及减速阶段以及作为稳态的匀速阶段。

以下，参照图5和图6，对在加速阶段和减速阶段发生爆震时冷却和未冷却间的不同效果进行说明。同时，参照图7，对在匀速阶段发生爆震和未发生爆震时的状态进行说明。

图5是用于说明在加速阶段发生爆震时对经过空气滤清器100的空气进行冷却和未进行冷却间的效果的图。

在图5和图6中，符号“①”表示在发生爆震时利用本发明的空气滤清器100对进入发动机的空气进行冷却后的状态，符号“②”表示在发生爆震时没有对进入发动机的空气进行冷却时的状态。

在加速阶段，由于进气温度高，因此，有可能会产生“爆震”现象。当系统检测到发生“爆震”现象时，使冷却液开始流动，此时，与未使冷却液流动(未进行冷却)的情况相比，能使进气温度迅速降低，进而避免“爆震”的持续。

通过图5中的进气温度“①”和“②”的比较可知，与通常加速阶段的进气温度“②”始终处于高温状态相比，通过利用本发明进行冷却，能够使进气温度“①”大幅降低(避免进气温度处于高温)，使温度回到不会产生“爆震”的温度。

图6是用于说明在减速阶段发生爆震时对经过空气滤清器100的空气进行冷却控制和未进行冷却控制间的效果的图。

在减速阶段，由于切换到不同转速负荷，因此，也有可能会产生“爆震”现象。当系统检测到发生“爆震”现象时，使冷却液开始流动，此时，与未使冷却液流动(未进行冷却)的情况相比，能使进气温度更快地降低，由此，使发动机更快地回复到正常状态。

通过图6中的进气温度“①”和“②”的比较可知，与通常减速阶段的进气温度“②”的下降速度相比，能够使进气温度“①”的下降速度更快。

图7是用于说明在匀速阶段发生爆震时和未发生爆震时的状态的工况图。

在匀速阶段，在某些情况(例如后述实施方式中对经过空气滤清器的空气进行加热的情况)下，同样有可能会产生“爆震”现象。

在图7中，当在匀速阶段发生“爆震”现象时，由于进气温度较高，此时的燃油效率较差，因此，使节气门开度增大，并使冷却水的流量增大，以降低进气温度。另一方面，当在匀速阶段没有发生“爆震”现象时，由于进气温度较低，此时的燃油效率较好，因此，使节气门开度减小，并使冷却水的流量减小。

接着，参照图8，对冷却水流量调节控制的控制逻辑进行说明。图8是表示冷却水流量调节控制的控制逻辑图。

爆震感度通常分为1～5，一般爆震感度在3.5以上时，便认为“爆震”现象消失。

根据理论经验公式：θ＝k(T1－T)，其中，θ是冷却液流量，T1是“爆震”现象发生时的进气温度，T是“爆震”现象消失后(爆震感度3.5以上)的进气温度，k为理论系数。

首先，根据试验，测得理论系数T，并做成表格，存入车辆的ECU系统。在实际工况中，根据不同的T1和T值，便能计算出理论所需要的水流量θ。

例如，如图8所示，当爆震感度为1，进气温度为T1时，通过泵的调节，使水流量为θ时，“爆震”现象消失，此时的进气温度为T。同样地，当爆震感度为2时，可以通过基于上述理论经验公式的水流量调节，来使“爆震”现象消失，但是此时的水流量会比爆震感度为1时小。

作为另一种实现方式，也可以预先设定当爆震传感器检测出的爆震感度为规定值时单位时间内在冷却水管路内的冷却液的流量，另外，当爆震传感器检测出的爆震感度小于上述规定值时，使单位时间内在冷却水管路内的冷却液的流量增加，反之，当爆震传感器检测出的爆震感度大于上述规定值时，使单位时间内在冷却水管路内的冷却液的流量减少。

另外，还可以设定为当“爆震”现象消失(即爆震感度为3.5以上)时，使冷却水管路内的冷却水的流动停止。

下面，参照图9，对空滤冷却控制方法进行说明。图9是空滤冷却控制方法的流程图。

如图9所示，在车辆开始运转时，首先进行启动判定(步骤S100)。

接着，对发动机的工况进行判断。首先，判断发动机是否处于加速阶段(步骤S200)。

当发动机处于加速阶段(即步骤S200中判断为“是”)时，对是否发生“爆震”现象进行判断(步骤S210)。

当发动机并非处于加速阶段(即步骤S200中判断为“否”)时，对发动机是否处于减速阶段进行判断(步骤S300)。

当发动机处于减速阶段(即步骤S300中判断为“是”)时，对是否发生“爆震”现象进行判断(步骤S310)。

当发动机处于非减速阶段(即步骤S300中判断为“否”)时，对发动机是否处于匀速阶段进行判断(步骤S400)。

当发动机处于匀速阶段(即步骤S400中判断为“是”)时，对是否发生“爆震”现象进行判断(步骤S410)。

当在对“爆震”现象进行判断的过程(步骤S210、步骤S310或步骤S410)中，若判断为发生“爆震”现象，则进行冷却水流量的变动(S500)。

上述冷却水流量的变动可参照上述冷却水流量调节控制的控制逻辑加以实现。

接着，再次判断是否仍存在“爆震”现象(步骤S600)。当在步骤S600中判断为仍存在“爆震”现象(即步骤S600中判断为“是”)时，则返回步骤S500，继续进行冷却水流量的变动。

当在对“爆震”现象进行判断的过程(步骤S210、步骤S310或步骤S410)中、或是在对是否仍存在“爆震”现象进行判断的过程(步骤S600)中，若判断为没有“爆震”现象(或“爆震”现象消失)，则结束整个空滤冷却控制流程。

此时，既可以保持当前在上述冷却水管路中流动的冷却液的流量，也可以如上所述使冷却水管路内的冷却水的流动停止。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。

例如，在本发明一实施方式中，在空气滤清器100的空滤壳300除了进风面350和出风面360(图1(b)中的空滤壳300的上表面和下表面)之外的四个侧面310、320、330、340均形成有水槽G(参见图3)，并在水槽G中设置冷却水管路400的情况进行了说明，但本发明不局限于此，也可以如图10所示，在空气滤清器100的空滤壳300的四个侧面310、320、330、340均设置有嵌槽，并在嵌槽中设置有作为加热元件500的电热丝。

另外，在设置上述加热元件500的情况下，加热元件500可在空滤壳300的四个侧面310、320、330、340连续配置，并对缠绕有加热元件500的侧面310、320、330、340涂覆作为散热材料的散热胶。上述散热胶起到导热的作用，在涂覆时只要适量即可。

另外，只要不在空滤壳300的进风面350和出风面设置水槽并在其中设置冷却水管路，可在其余的四个侧面中的任意一个、两个或是三个侧面上形成水槽并设置冷却水管路。

Claims (10)

1.一种空气滤清器(100)，包括空滤壳(300)和安装在所述空滤壳(300)内的空滤芯(200)，该空滤芯(200)中设置有滤纸(210)，车辆外部的空气从所述空气滤清器(100)的进风面(350)流入空气滤清器(100)，通过设置于所述空滤芯(200)中的所述滤纸(210)对所述空气进行过滤后，从所述空气滤清器(100)的出风面(360)流出，其特征在于，

在所述空滤壳(300)的除了所述进风面(350)和所述出风面(360)之外的至少一个侧面上，形成有水槽(G)，

在所述水槽(G)中设置有供用于对进入发动机的进气的温度进行冷却的冷却液流动的冷却水管路(400)。

2.如权利要求1所述的空气滤清器(100)，其特征在于，

所述冷却水管路(400)具有进水口(P1)和出水口(P2)，

所述冷却液从所述进水口(P1)进入，并在沿所述水槽(G)排布的所述冷却水管路(400)中流动，从所述出水口(P2)排出。

3.如权利要求1所述的空气滤清器(100)，其特征在于，

所述冷却水管路(400)呈S字状连续地配置在所述水槽(G)中。

4.如权利要求1所述的空气滤清器(100)，其特征在于，

能基于爆震传感器检测出的爆震感度，对所述空气滤清器(100)进行冷却。

5.如权利要求1所述的空气滤清器(100)，其特征在于，

在所述空气滤清器的除了所述进风面(350)和所述出风面(360)之外的至少一个侧面上，还设置有加热元件(500)，

在至少一个所述侧面上形成有嵌槽(G1)，

所述加热元件(500)呈S状连续地设置在所述嵌槽(G1)中，

对设置有所述加热元件(500)的所述侧面涂覆散热材料。

6.如权利要求5所述的空气滤清器(100)，其特征在于，

所述加热元件(500)是电热丝。

7.一种空滤冷却控制方法，对从车辆的外部经由权利要求1所述的空气滤清器进入发动机的空气进行冷却控制，其特征在于，

在发动机处于加速阶段、减速阶段或匀速阶段时，若爆震传感器检测出发生爆震，则使在所述冷却水管路(400)中流动的冷却液的流量发生变动，

若爆震传感器没有检测到发生爆震或是检测到爆震现象消失，则不使在所述冷却水管路(400)中流动的冷却液的流量发生变动。

8.如权利要求7所述的空滤冷却控制方法，其特征在于，

基于公式θ＝k(T1－T)，在所述冷却水管路(400)中流动的冷却液的流量发生变动，

其中：θ是冷却液的流量，T1是爆震现象发生时的进气温度，T是爆震现象消失后的进气温度，k为理论系数。

9.如权利要求7所述的空滤冷却控制方法，其特征在于，

预先设定当所述爆震传感器检测出的爆震感度为规定值时单位时间内在所述冷却水管路(400)内的冷却液的流量，

当所述爆震传感器检测出的爆震感度小于所述规定值时，使单位时间内在所述冷却水管路(400)内的冷却液的流量增加，

反之，当所述爆震传感器检测出的爆震感度大于所述规定值时，使单位时间内在所述冷却水管路(400)内的冷却液的流量减少。

10.如权利要求7所述的空滤冷却控制方法，其特征在于，

当爆震传感器检测到的爆震感度为3.5以上时，停止冷却液在所述冷却水管路(400)中的流动。