CN109838324A - 一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，包括进气歧管壳体以及设置在进气歧管壳体内的中冷器，中冷器包括上底板、下底板以及冷却鳍片，中冷器在迎风面上设有电加热件以及设置在进气歧管壳体上的压力传感器和ECU控制单元。与现有技术相比，本发明通过在中冷器表面设置电加热件，在进气歧管壳体的后端安装压力传感器，电加热件与压力传感器连接并与汽车的ECU控制单元连接，压力传感器将信号传给ECU控制单元以控制电加热件的运行，根据需要加热中冷器迎风面进行结冰解冻，有效防止中冷器结冰。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车零配件，具体涉及一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构。
背景技术
随着汽车技术的飞快发展和汽车市场的激烈竞争关系，各主机厂对汽车发动机的动力性能以及油耗排放要求逐渐增高，从而对发动机零部件的技术要求和质量要求都比较高。各主机厂开始致力于开发集成中冷的进气歧管，并选择与有高技术能力的零部件企业紧密协作一同开发试验寻找最优的解决方案。
集成中冷的进气歧管可以更好地利用冷却效率使将要进入发动机的空气温度更低，从而降低空气的密度，增加发动机的进气量，提高充气效率。如果想要进一步提高充气效率，就要降低进气温度。有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降10℃，发动机功率就能提高3％～5％。另一方面如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的NOx的含量，造成空气污染。同时集成中冷的进气歧管对周遭零部件的空间布置也给予很大的贡献，现汽车发动机的周遭零部件数量随着发动机技术的提高也增多，发动机周遭的布置也越加复杂，发动机舱的空间也越来越小，集成中冷的进气歧管相比前置式中冷少了一条从涡轮增压器后连接中冷再到进气歧管的一条长管路，不但为主机厂节省了空间，也节约了成本，同时减少了气体从涡轮增压后到气缸的行程，改善了迟滞效应，提高了发动机的反馈速度。虽然集成中冷器的种种优点使各主机厂投入大量的人力物力进行研究开发，但由于技术较新较难，现今扔有许多问题待以解决。
现有集成中冷进气歧管在进行发动机台架试验的时候，在歧管内的中冷器迎风面经常产生霜冻现象，从而减少了气体经过中冷器的面积，影响中冷器对气体的换热效率，增加发动机的进气阻力，减少发动机的进气量和充气效率，从而直接影响发动机的动力，导致发动机的扭矩和功率下降。特别是当整车在极低的环境温度运行的情况下，含有水蒸气的高温油气通过部分负荷呼吸管进入进气歧管内部，高温油气与由节气门进入的冷空气进入交汇，水蒸气冷凝形成较松散的霜冻附着在歧管内壁和中冷器的迎风面。停车后，进气歧管内的温度会经历一个先急剧上升，后缓慢下降的过程，这种现象极易引起霜冻在进气歧管内部融化，流动并重新冻结，相较于初期松散的霜冻更趋于凝实，影响集成中冷进气歧管的使用。
中国专利201520165669.6公开了一种进气歧管防结冰结构，包括进气歧管本体以及串气进气管，所述进气歧管本体后侧内具有稳压腔，其后侧下表面具有连通所述稳压腔的节气门体连接口，所述进气歧管本体的前侧内具有与所述稳压腔连通的多个左右平行排列的气道，该进气歧管本体的前侧下表面具有多个气道出口，所述串气进气管固定于所述进气歧管本体上表面的前侧，该串气进气管与所述稳压腔连通，通过串气进气管横向远离节气门体连接口，避免串气中的水汽冷却后滴到节气门体的阀片上而导致阀片结冰，但该方案对于集成中冷歧管并不适用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，包括进气歧管壳体以及设置在进气歧管壳体内的中冷器，所述的中冷器包括上底板、下底板以及冷却鳍片，所述的中冷器在迎风面上设有电加热件。
进一步地，所述的电加热件贴附在中冷器的冷却鳍片上，通过中冷器上底板和下底板的冲压成型孔定位安装。
进一步地，所述进气歧管壳体在中冷器之后设有监测歧管内压力的压力传感器。
进一步地，所述的压力传感器布置在中冷器的后端并将信号传给ECU控制单元以控制电加热件的运行，具体为，所述压力传感器检测中冷器后方的进气歧管腔体内的绝对压力并转换成信号电压送至ECU控制单元，ECU控制单元依据此信号电压的大小，控制开启电加热件的电源从而使电流经过电加热件产生热能。发动机开启工作，当中冷器结冰时，中冷器气流阻力大，中冷器后端进气少，进气歧管的真空度大，歧管内的绝对压力就越小，输出信号电压也越小。ECU得到非常小的信号电压，于是开启电加热件的电源，从而使电流经过电加热件生热，当中冷器和电加热件接触的表面结冰渐渐消失时，中冷器气流阻力变小，进气顺畅，进气歧管的真空度小，歧管内的绝对压力就越大，输出信号电压也越大，ECU得到大的信号电压，而选择断开电加热件的电源，使电加热件停止工作。
进一步地，所述的电加热件为电加热网，所述的电加热网为采用一种较细的金属管绕制成的十字交叉或圆孔形网状结构，管内装有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，把电热丝封装固定在管中间，使它不与管壁接触。电加热网面积大于气流经过中冷器迎风面面积，一般为105％-110％的中冷器迎风面积，电加热网的空间厚度为1-3mm(取决于实际情况中发生的结冰情况)，交织密度需要通过仿真计算得出可以符合进气压力损失要求的设计。
本发明具体工作原理为，通过在中冷器的表面设置电加热件，在进气歧管壳体的后端安装压力传感器，压力传感器检测的是中冷器后方的进气歧管腔体内的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至发动机控制单元(ECU)，ECU依据此信号电压的大小，控制开启电加热网的电源从而使电流经过电热丝而使电加热网产生热能。例如发动机开启工作时，中冷器结冰时，中冷器气流阻力大，中冷器后端进气少，进气歧管的真空度大，歧管内的绝对压力就越小，输出信号电压也越小。ECU得到非常小的信号电压，于是开启电加热网的电源，从而使电流经过电热丝而使电加热网生热，随之，融化后的水雾随着越来越顺畅的大流量进气一起进入发动机进行燃烧，对发动机产生降温作用，降低发动机内燃烧气体温度，提高气体的密度，增加发动机进气量，从而使发动机内气体和燃油的混合更充分燃烧，提升发动机功率，降低油耗同时降低排放中氮氧化物的产生。当中冷器和电加热网接触的表面结冰渐渐消失时，中冷器气流阻力变小，进气顺畅，进气歧管的真空度小，歧管内的绝对压力就越大，输出信号电压也越大，ECU得到大的信号电压，而选择断开电加热网的电源，使电加热网停止工作。输出信号电压与歧管内真空度的大小呈反比，与歧管内绝对压力的大小呈正比。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、结构简单稳定：中冷器上底板和下底板有定位设计，可以使电加热件准确固定在中冷器上，该定位设计根据中冷器成型工艺而制造，安装结构简单，牢靠稳定，避免由于安装而造成的失效，提高产品稳定性。
2、操控精准性高：中冷器后端的压力传感器将进气歧管后端的压力精确地测量反馈给ECU控制单元，并通过ECU控制单元系统发出指令给电加热件进行加热，控制开启和关闭的时间准确，可操控性高，电路结构简单，避免由于复杂的电路而产生错误。
3、使用范围广，发动机性能提升：该设计有效解决在极低温度情况下产生的中冷器迎风面结冰的现象，通过该结构解决中冷器结冰冻霜的问题，减少在发动机刚启动时，温度极低，进气阻力小，增加发动机在低速状态下的动力性能，减少油耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中冷器的结构示意图；
图3为中冷器与电加热网定位的结构示意图；
图4为电加热网与压力传感器及ECU控制单元的连接示意图；
图中：1-进气歧管壳体；2-中冷器；3-压力传感器；21-上底板；22-下底板；23-冷却鳍片；24-电加热件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，如图1所示，包括进气歧管壳体1以及设置在进气歧管壳体1内的中冷器2，如图2，中冷器2包括上底板21、下底板22以及冷却鳍片23，中冷器2在迎风面上设有电加热件24，本实施例采用电加热网，所述的电加热网用一种较细的金属管绕制成的十字交叉或圆孔形网状结构，管内装有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，把电热丝封装固定在管中间，使它不与管壁接触。一般为105％-110％的中冷器迎风面积，电加热网的空间厚度为1-3mm。电加热件21贴附在中冷器2的冷却鳍片23上，如图3，通过中冷器上底板21和下底板22的冲压成型孔定位安装，如图4，电加热件24连接检测歧管内压力的压力传感器3以及ECU控制单元，压力传感器3布置在中冷器2的后端，压力传感器3检测的是中冷器2后方的进气歧管腔体内的绝对压力，压力传感器3根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至发动机控制单元(ECU)，ECU依据此信号电压的大小，控制开启电加热件24的电源从而使电流经过电热丝而使产生热能。
发动机开启工作时，中冷器2结冰时，中冷器2气流阻力大，中冷器2后端进气少，进气歧管1的真空度大，压力传感器3监测到的内部绝对压力就越小，压力传感器3输出信号电压也越小。ECU得到非常小的信号电压，于是开启电加热件24的电源，从而使电流经过电热丝而使电加热件24生热，随之，融化后的水雾随着越来越顺畅的大流量进气一起进入发动机进行燃烧，对发动机产生降温作用，降低发动机内燃烧气体温度，提高气体的密度，增加发动机进气量，从而使发动机内气体和燃油的混合更充分燃烧，提升发动机功率，降低油耗同时降低排放中氮氧化物的产生。当中冷器2和电加热网24接触的表面结冰渐渐消失时，中冷器2气流阻力变小，进气顺畅，进气歧管1的真空度小，压力传感器3监测到的歧管内的绝对压力就越大，压力传感器3输出信号电压也越大，ECU得到大的信号电压，而选择断开电加热件24的电源，使电加热件24停止工作。
Claims (8)
1.一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，包括进气歧管壳体(1)以及设置在进气歧管壳体(1)内的中冷器(2)，所述的中冷器(2)包括上底板(21)、下底板(22)以及冷却鳍片(23)，所述的中冷器(2)在迎风面上设有电加热件(24)。
2.根据权利要求1所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的电加热件(24)贴附在中冷器(2)的冷却鳍片(23)上，通过中冷器(2)上底板和下底板的冲压成型孔定位安装。
3.根据权利要求1所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述进气歧管壳体(1)在中冷器(2)之后设有监测歧管内压力的压力传感器(3)。
4.根据权利要求3所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的压力传感器(3)布置在中冷器(2)的后端并将信号传给ECU控制单元以控制电加热件(24)的运行。
5.根据权利要求4所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的压力传感器(3)检测中冷器(2)后方的进气歧管腔体内的绝对压力并转换成信号电压送至ECU控制单元，ECU控制单元依据信号电压的大小，控制电加热件(24)的加热功率。
6.根据权利要求1所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的电加热件(24)为电加热网。
7.根据权利要求6所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的电加热网为采用细金属管绕制成的十字交叉或圆孔形网状结构，金属管内装有电热丝，并灌入绝缘材料。
8.根据权利要求7所述的一种用于防止中冷器结冰的集成中冷歧管结构，其特征在于，所述的电加热网面积大于气流经过中冷器(2)迎风面面积，电加热网的空间厚度为1-3mm。
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