CN109339991B - 一种发动机进气加热系统及机动车辆 - Google Patents

一种发动机进气加热系统及机动车辆 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种发动机进气加热系统及机动车辆，其中，所述发动机进气加热系统在进气通路和进气室之间增加了回流通路，使得所述发动机进气加热系统可以通过控制回流通路处于第一状态，使得所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路，降低了在进气加热过程的预加热阶段，加热格栅中心的温度，从而降低了由于加热格栅中心的热量无法释放，而导致的加热格栅烧毁的概率，提升了发动机进气加热系统的工作稳定性。

Description

一种发动机进气加热系统及机动车辆
技术领域
本申请设计发动机控制技术领域，更具体地说，设计一种发动机进气加热系统及机动车辆。
背景技术
发动机(Engine)是机动车辆的动力系统的核心部分，发动机冷启动(cold-start)是指发动机距离上次关机已经有一段时间，在其内部温度与环境温度大致相同的情况的启动过程。
发动机，特别是柴油发动机的冷启动性能被视为柴油发动机的重要性能之一，柴油发动机在冷启动时增加了燃气泄漏损失和热量损失，会造成柴油发动机压缩行程终了时出现混合气压力和温度降低的情况，可能会因此出现柴油发动机冷启动时冒烟的现象，给柴油发动机的启动过程造成负面影响。现有技术中通过在气体进入发动机的进气歧管之前的管路中设置加热格栅，并引入进气加热的过程以期解决这一问题。具体地，机动车辆的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)对各种温度(如进气温度、发动机水温等)进行监测，确定进气加热各阶段的加热时间，进而提升进气温度，通过进气加热指示灯只是进气加热所处阶段。
但在实际应用过程中发现，加热格栅容易在进气加热的过程中被损毁，从而导致发动机的进气加热系统无法正常工作。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种发动机进气加热系统及机动车辆，以实现降低加热格栅在进气加热过程中被损毁的概率，提升发动机进气加热系统的工作稳定性。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种发动机进气加热系统，包括：进气通路、回流通路和进气室；其中，所述进气室包括相背设置的第一面和第二面，所述第二面与发动机的进气歧管连接；
所述进气通路包括进气管道和加热格栅，所述进气管道包括第一进气端和第一出气端，所述第一出气端与所述加热格栅连接，所述加热格栅与所述进气室的第一面连接；
所述回流通路包括第二进气端和第二出气端，所述第二进气端与所述进气室的第一面连接，且所述第二进气端与所述第一进气端的连接位置不同；所述第二出气端与所述进气通路远离所述第一出气端一侧连接；
所述回流通路包括第一状态，所述回流通路用于在处于第一状态时，使所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路。
可选的，所述回流通路还包括第二状态，所述回流通路还用于在处于第二状态时，封闭所述回流通路。
可选的，所述回流通路包括导气管道和设置于所述导气管道中的导气装置，所述导气管道的进气端作为所述回流通路的第二进气端，所述导气管道的出气端作为所述回流通路的第二出气端；
所述导气装置工作时，所述回流通路处于第一状态，用于使所述导气管道和所述进气管道以及进气室形成气流通路；所述导气装置非工作时，所述回流通路处于第二状态，用于封闭所述回流通路。
可选的，所述导气装置为直流气泵。
可选的，所述回流通路还用于在接收到启动指令时，切换为第一状态；
所述回流通路还用于在接收到停止指令时，切换为第二状态；
所述加热格栅还用于在接收到所述停止指令时，停止工作。
可选的，还包括：第一温度探测装置和第二温度探测装置；
所述第一温度探测装置用于探测所述加热格栅的温度，并在所述加热格栅的温度超过第一预设温度时，向所述回流通路发送启动指令；
所述第二温度探测装置用于探测所述发动机的进气歧管的温度，并在所述发动机的所有进气歧管的温度均超过第二预设温度时，向所述回流通路和所述加热格栅发送所述停止指令。
可选的，所述第一预设温度的取值范围为500℃-600℃；
所述第二预设温度的取值范围为20℃±5℃。
可选的，还包括：计时装置；
所述计时装置用于记录所述发动机的启动过程时间，并在所述启动过程时间等于第一预设值时向所述回流通路发送所述启动指令；和用于在所述启动过程时间等于第二预设值时向所述回流通路和所述加热格栅发送所述停止指令。
可选的，还包括：设置于所述回流通路与所述进气通路的连接处远离所述第一出气端一侧的中冷器。
一种机动车辆，包括：如上述任一项所述的发动机进气加热系统。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种发动机进气加热系统及机动车辆，其中，所述发动机进气加热系统在进气通路和进气室之间增加了回流通路，使得所述发动机进气加热系统可以通过控制回流通路处于第一状态，使得所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路，降低了在进气加热过程的预加热阶段，加热格栅中心的温度，从而降低了由于加热格栅中心的热量无法释放，而导致的加热格栅烧毁的概率，提升了发动机进气加热系统的工作稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的发动机进气加热系统的结构示意图；
图2为由于局部高温而烧毁的加热格栅；
图3为本申请的一个实施例提供的一种发动机进气加热系统的结构示意图；
图4为本申请的另一个实施例提供的一种发动机进气加热系统的结构示意图；
图5为本申请的又一个实施例提供的一种发动机进气加热系统的结构示意图；
图6为回流通路处于第一状态的时间与加热格栅工作时间的对比示意图；
图7为本申请的再一个实施例提供的一种发动机进气加热系统的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术中的发动机进气加热系统的加热格栅容易在进气加热的过程中被损毁。
参考图1，图1为现有技术中的发动机进气加热系统的结构示意图，该发动机进气加热系统由中冷器10、气阀21、进气管20、加热格栅30和进气室60构成；其中，进气室60与发动机的进气歧管40均连接，经过进气管20进入的气体(附图1中的箭头为气体流向)在经过加热格栅30的加热后，进入进气歧管40中，进而进入发动机的燃烧室50中参与燃料的燃烧、爆炸、做功。但是在进气加热过程中的预加热阶段，进气管20中没有气体流动，也就是说加热格栅30附近没有气体流通，这就会使得加热格栅30的温度越来越高，最高温度可能达到800℃-900℃，并且在加热格栅30周围形成一个如图1中虚线所示的热辐射场，越靠近加热格栅30中心位置的气体温度越高，反之温度越低。如此高的温度会造成进气加热格栅可能会由于局部高温而烧毁，如图2所示，图2为由于局部高温烧毁的加热格栅30。
另外，图1所示的发动机进气加热系统在预加热过程中加热格栅附近的空气温度不均匀，会导致发动机远离加热格栅的一个气缸的工作温度达不到要求，进而导致发动机的转速出现波动，更严重的情况下，甚至可能会造成发动机某缸失火。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种发动机进气加热系统，包括：进气通路、回流通路和进气室；其中，
所述进气室包括相背设置的第一面和第二面，所述第二面与发动机的进气歧管连接；
所述进气通路包括进气管道和加热格栅，所述进气管道包括第一进气端和第一出气端，所述第一出气端与所述加热格栅连接，所述加热格栅与所述进气室的第一面连接；
所述回流通路包括第二进气端和第二出气端，所述第二进气端与所述进气室的第一面连接，且所述第二进气端与所述第一进气端的连接位置不同；所述第二出气端与所述进气通路远离所述第一出气端一侧连接；
所述回流通路包括第一状态，所述回流通路用于在处于第一状态时，使所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路。
所述发动机进气加热系统在进气通路和进气室之间增加了回流通路，使得所述发动机进气加热系统可以通过控制回流通路处于第一状态，使得所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路，降低了在进气加热过程的预加热阶段，加热格栅中心的温度，从而降低了由于加热格栅中心的热量无法释放，而导致的加热格栅烧毁的概率，提升了发动机进气加热系统的工作稳定性。
并且，由于所述回流通路的存在，可以使得所述回流通路、进气通路和进气室中的空气温度均一，避免了发动机启动过程中某一缸可能出现失火现象的问题。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种发动机进气加热系统，如图3所示，包括：进气通路100、回流通路600和进气室300；其中，
所述进气室300包括相背设置的第一面和第二面，所述第二面与发动机的进气歧管400连接；
所述进气通路100包括进气管道101和加热格栅102，所述进气管道101包括第一进气端和第一出气端，所述第一出气端与所述加热格栅102连接，所述加热格栅102与所述进气室300的第一面连接；
所述回流通路600包括第二进气端和第二出气端，所述第二进气端与所述进气室300的第一面连接，且所述第二进气端与所述第一进气端的连接位置不同；所述第二出气端与所述进气通路100远离所述第一出气端一侧连接；
所述回流通路600包括第一状态，所述回流通路600用于在处于第一状态时，使所述回流通路600、进气通路100和进气室300形成气流通路。
图3中还示出了发动机的燃烧室500。为了保证回流通路600在第一状态时，可以使得进气室300中的大部分空气都可以参与气流通路中的气体循环，可选的，仍然参考图3，所述第二进气端连接于所述进气室300远离所述第一出气端的一侧。
同样的，为了降低在预加热过程中的热量损失，所述回流通路600的管路可以选择导热性能较差的材质，并且进一步，参考图4，所述发动机进气加热系统还包括包裹所述回流通路600的保温层700。所述保温层700用于降低回流通路600的热量散失。
仍然参考图3或图4，图3和图4中还示出了设置于进气通路100的第一进气端的气阀200，所述气阀200在预加热阶段时，由机动车辆的ECU或其他控制器控制关闭，以提升加热格栅102的加热效果。
在本实施例中，所述发动机进气加热系统在进气通路100和进气室300之间增加了回流通路600，使得所述发动机进气加热系统可以通过控制回流通路600处于第一状态，使得所述回流通路600、进气通路100和进气室300形成气流通路，降低了在进气加热过程的预加热阶段，加热格栅102中心的温度，从而降低了由于加热格栅102中心的热量无法释放，而导致的加热格栅102烧毁的概率，提升了发动机进气加热系统的工作稳定性。
并且，由于所述回流通路600的存在，可以使得所述回流通路600、进气通路100和进气室300中的空气温度均一，避免了发动机启动过程中某一缸可能出现失火现象的问题。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述回流通路600还包括第二状态，所述回流通路600还用于在处于第二状态时，封闭所述回流通路600。
当预加热阶段完成后，可以将回流通路600的状态由第一状态切换为第二状态，以截断回流通路600的回流。
所述回流通路600处于第一状态还是第二状态可以由机动车辆的ECU或其他控制器控制。
在上述实施例的基础上，本申请的另一个实施例提供了一种回流通路600的可行的具体结构，如图5所示，所述回流通路600包括导气管道610和设置于所述导气管道610中的导气装置620，所述导气管道610的进气端作为所述回流通路600的第二进气端，所述导气管道610的出气端作为所述回流通路600的第二出气端；
所述导气装置620工作时，所述回流通路600处于第一状态，用于使所述导气管道610和所述进气管道101以及进气室300形成气流通路；所述导气装置620非工作时，所述回流通路600处于第二状态，用于封闭所述回流通路600。
为了进一步提升在回流通路600处于第一状态时，所述导气管道610和所述进气管道101以及所述进气室300形成的气流通路的气体流动性，可选的，所述导气装置620为直流气泵。所述直流气泵在预加热阶段，可以处于工作状态，直流气泵推动气流通路中的气体参与循环。当预加热结束后，可以处于停止工作状态，切断回流通路600。
可选的，所述直流气泵的功率不超过所述加热格栅102的功率的十分之一，以避免过大的直流气泵的功率使得加热格栅102的加热性能受到不良影响。所述直流气泵的功率可以控制在100W-200W之间即可，直流气泵的流量可以控制在30L/min-45L/min之间即可。
在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述回流通路600还用于在接收到启动指令时，切换为第一状态；
所述回流通路600还用于在接收到停止指令时，切换为第二状态；
所述加热格栅102还用于在接收到所述停止指令时，停止工作。
一般情况下，在预加热过程中，可以先让加热格栅102工作一段时间，在温度上升到一定值时，再向回流通路600发送启动指令，以将其切换为第一状态，形成回流通路600-进气通路100-进气室300的气流通路，从而使得进气室300中的气体温度均一，且避免加热格栅102由于局部温度过高而烧毁。
在预加热过程结束后，向加热格栅102和回流通路600同时发送停止指令，以控制加热格栅102和回流通路600同时停止工作。
下面的实施例提供了两种可行的发送停止指令和启动指令的可行方式，在本申请的一个实施例中，所述发动机进气加热系统还包括：第一温度探测装置和第二温度探测装置；
所述第一温度探测装置用于探测所述加热格栅102的温度，并在所述加热格栅102的温度超过第一预设温度时，向所述回流通路600发送启动指令；
所述第二温度探测装置用于探测所述发动机的进气歧管400的温度，并在所述发动机的所有进气歧管400的温度均超过第二预设温度时，向所述回流通路600和所述加热格栅102发送所述停止指令。
可选的，所述第一预设温度的取值范围为500℃-600℃；
所述第二预设温度的取值范围为20℃±5℃。
在本申请的另一个实施例中，所述发动机进气加热系统还包括：计时装置；
所述计时装置用于记录所述发动机的启动过程时间，并在所述启动过程时间等于第一预设值时向所述回流通路600发送所述启动指令；和用于在所述启动过程时间等于第二预设值时向所述回流通路600和所述加热格栅102发送所述停止指令。
参考图6，即在所述启动过程时间等于T1时，向所述回流通路600发送所述启动指令；在所述启动过程时间等于T1+T2时，向所述回流通路600和所述加热格栅102发送所述停止指令，以控制所述回流通路600和所述加热格栅102同时停止工作。
但由于外界环境和发动机的不同，T1和T2的具体指需要根据实际情况在实验过程中标定获得。一般情况下，T2的取值与温度取值成反比，且与海波高度成正比，即温度越低，T2的取值越大，海拔高度越高，T2的取值越大。
需要说明的是，所述计时装置的功能可以由机动车辆中现有的传感器或控制器来实现，但也可以额外提供传感器或控制器来实现计时装置、第一温度探测装置和第二温度探测装置的功能，本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个可选实施例中，如图7所示，所述发动机进气加热系统还包括：设置于所述回流通路600与所述进气通路100的连接处远离所述第一出气端一侧的中冷器800。
所述中冷器800用于降低增压后的高温气体的温度，以降低发动机的热负荷，提高进气量，进而增加发动机的功率。
相应的，本申请实施例还提供了一种机动车辆，包括如上述任一实施例所述的发动机进气加热系统。
综上所述，本申请实施例提供了一种发动机进气加热系统及机动车辆，所述发动机进气加热系统在进气通路和进气室之间增加了回流通路，使得所述发动机进气加热系统可以通过控制回流通路处于第一状态，使得所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路，降低了在进气加热过程的预加热阶段，加热格栅中心的温度，从而降低了由于加热格栅中心的热量无法释放，而导致的加热格栅烧毁的概率，提升了发动机进气加热系统的工作稳定性。
并且，由于所述回流通路的存在，可以使得所述回流通路、进气通路和进气室中的空气温度均一，避免了发动机启动过程中某一缸可能出现失火现象的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种发动机进气加热系统，其特征在于，包括：进气通路、回流通路和进气室；其中，
所述进气室包括相背设置的第一面和第二面，所述第二面与发动机的进气歧管连接；
所述进气通路包括进气管道和加热格栅，所述进气管道包括第一进气端和第一出气端，所述第一出气端与所述加热格栅连接，所述加热格栅与所述进气室的第一面连接；
所述回流通路包括第二进气端和第二出气端，所述第二进气端与所述进气室的第一面连接，且所述第二进气端与所述第一进气端的连接位置不同；所述第二出气端与所述进气通路远离所述第一出气端一侧连接；
所述回流通路包括第一状态，所述回流通路用于在处于第一状态时，使所述回流通路、进气通路和进气室形成气流通路；
所述回流通路还包括第二状态，所述回流通路还用于在处于第二状态时，封闭所述回流通路；
所述回流通路包括导气管道和设置于所述导气管道中的导气装置，所述导气管道的进气端作为所述回流通路的第二进气端，所述导气管道的出气端作为所述回流通路的第二出气端；
所述导气装置工作时，所述回流通路处于第一状态，用于使所述导气管道和所述进气管道以及进气室形成气流通路；所述导气装置非工作时，所述回流通路处于第二状态，用于封闭所述回流通路。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导气装置为直流气泵。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回流通路还用于在接收到启动指令时，切换为第一状态；
所述回流通路还用于在接收到停止指令时，切换为第二状态；
所述加热格栅还用于在接收到所述停止指令时，停止工作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：第一温度探测装置和第二温度探测装置；
所述第一温度探测装置用于探测所述加热格栅的温度，并在所述加热格栅的温度超过第一预设温度时，向所述回流通路发送启动指令；
所述第二温度探测装置用于探测所述发动机的进气歧管的温度，并在所述发动机的所有进气歧管的温度均超过第二预设温度时，向所述回流通路和所述加热格栅发送所述停止指令。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一预设温度的取值范围为500℃-600℃；
所述第二预设温度的取值范围为20℃±5℃。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：计时装置；
所述计时装置用于记录所述发动机的启动过程时间，并在所述启动过程时间等于第一预设值时向所述回流通路发送所述启动指令；和用于在所述启动过程时间等于第二预设值时向所述回流通路和所述加热格栅发送所述停止指令。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：设置于所述回流通路与所述进气通路的连接处远离所述第一出气端一侧的中冷器。
8.一种机动车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的发动机进气加热系统。
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