CN113482745A - 一种发动机的通风系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车的通风系统，设计汽车发动机技术领域。其通风模块包括电控单元，其用于接收检测环境温度值，并将环境温度值与预设阈值进行对比判断；气体供给模块，且气体供给模块被配置为：当环境温度值高于预设阈值，气体供给模块不做动作，当环境温度值低于预设阈值，气体供给模块开始输送压缩空气；通风模块，其包括气流加速机构和通风管道，通风管道通过气流加速机构与发动机连通，气流加速机构用于接收气体供给模块的压缩空气，且气流加速机构可在通风管道的中心产生低压区。本发明技术方案中，通过气流加速装置将发动机内的窜气快速排除，避免了低温条件下窜气在汽车内冷凝成水或凝固成冰。

Description

一种发动机的通风系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种发动机的通风系统。

背景技术

近年来，汽车的应用越来越广泛。汽车发动机的通风系统一直是设计上的难点。相关技术中一般采用曲轴箱通风。如图3所示，曲轴箱通风的作用是将曲轴箱内的窜气排入到大气当中。相关技术中通风管道一般会直接连通外界大气，通往大气前会对这部分窜气进行过滤，将液滴过滤后再排出机体。过滤后气体包含有水蒸气，在冬季时这部分水蒸气会冷凝成水，沿通风管路聚集在管壁和管口，近而结成冰堵塞通风管。

而我国地域辽阔，不同地区的温差较大，一些地区的气温经常性低于-30℃。当汽车在这些低温的极端天气下行车时，燃油汽车的发动机进气管和通风管道内窜气会快速凝结成水。窜气凝结成的水分也会融入到机油中导致机油品质变差，严重时还会导致机油乳化，从而影响摩擦副寿命。另外，由于温度过低，这些窜气长期停留在出气口或通风管道中，凝结的水还有可能在出气结构内凝固成冰，也会将通风管堵塞，影响通风效果。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可发动机的通风系统，主要解决了现有汽车中在高寒低温情况下，车内窜气凝结成水或凝固成冰从而对汽车造成损伤的问题。

本发明为了解决上述问题，提供了一种发动机的通风系统，其包括：电控单元，其与检测组件相连，所述电控单元用于接收检测环境温度值，并将所述环境温度值与预设阈值进行对比判断；气体供给模块，其与所述电控单元相连，且所述气体供给模块被配置为：当所述环境温度值高于预设阈值，所述气体供给模块不做动作，当所述环境温度值低于预设阈值，所述气体供给模块开始输送压缩空气；通风模块，其包括气流加速机构和通风管道，所述通风管道通过所述气流加速机构与发动机连通，所述气流加速机构用于接收所述气体供给模块的压缩空气，且所述气流加速机构可在所述通风管道的中心产生低压区。临界温度的预设阈值可以根据具体情况自行设定。下文中会提供带有具体预设阈值的实施例以供参考。

一些实施例中，所述气流加速机构包括：外管，其与所述发动机的出气口密封连接，且所述外管的侧壁面开有进气孔，所述进气孔与所述气体供给模块连通；内管，其内嵌在所述外管之中，且所述内管与所述外管之间形成环形空腔，所述内管的一端与所述出气口间隔设置，所述内管与所述出气口之间形成窄隙，所述窄隙通过环形空腔与所述进气孔连通。

一些实施例中，所述发动机的出气口的内部设有发动机出气通道,所述发动机出气通道的气体流通面积自发动机到所述气流加速机构逐渐变小。

一些实施例中，所述内管内壁形成气体通道，所述气体通道的气体流通面积自所述出气口到所述通风管道逐渐变大。

一些实施例中，所述气体供给模块包括：

整车储气罐，其通过第一压缩空气管路向所述通风模块输送压缩空气。

一些实施例中，所述气体供给模块还包括：

空气压缩机，其通过第二压缩空气管路与所述第一压缩空气管路连通以向所述通风模块输送具有设定温度的压缩空气。

一些实施例中，所述气体供给模块中设有电磁阀，所述气体供给模块可通过调整所述电磁阀开度以改变所述气体供给模块压缩空气的输出功率的大小。

一些实施例中，所述检测组件包括环境温度传感器和车速信号检测装置。

一些实施例中，所述检测组件还包括：

曲轴压力传感器，其设置在所述发动机的曲轴箱内。

本发明还提供一种通风系统的控制方法，包括；

检测汽车运行的环境温度值，若环境温度处于-10℃到-25℃之间，向所述气流加速机构输送压缩空气，所述气流加速机构在接收所述压缩空气后在所述通风管道中形成低压区，若环境温度小于-25℃，向所述气流加速机构输送具有设定温度的压缩空气，所述气流加速机构在接收所述压缩空气后在所述通风管道中形成低压区；检测汽车内部运行状态和汽车环境温度信息并实时调整所述气体供给模块压缩空气输出功率。

本发明发现了汽车在高寒地区容易凝结成水或凝固成冰的原因除了外界温度影响还包括：现有汽车大都依靠曲轴箱内与大气的压差将气体排出，这导致通风系统和装置无法主动且迅速的将窜气排出，这会导致窜气在发动机接口和通风系统内停留过长的时间，随后冷凝成水或凝固成冰对汽车造成危害。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过在发动机接口处安装配套的接口以及气流加速机构，使通风管内的气体流动加快，更快地排入大气中。该加速装置利用压缩空气通过缝隙后产生附壁效应，使通道中心产生低压区，令窜气更快地向外界排出。

(2)经过气流加速机构的气体会沿管路壁面快速流动，形成一个保护层，防止水蒸气挂壁流动，降低了冷凝和结冰风险。

(3)以储气罐作为压缩空气的主气源，并加装空气压缩机作为辅助气源。空气压缩机可以提供较高温的压缩空气，将其作为气源输入进通风系统中能够有效解决高寒地区汽车内窜气凝结的问题。

(4)本发明实施例，还提供了包括各类传感器在内的控制系统，实时地监控汽车内部环境，根据环境条件控制汽车的通风系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中通风系统整体连接图；

图2为本发明实施例中通风系统的气流加速机构示意图；

图3为相关技术实施例示意图；

图中：1、出气口；11、发动机出气通道；2、气流加速机构；21、外管；22、内管；23、环形空腔；24、气体通道；25、窄隙；26、进气孔；3、通风管道；4、通风模块；5、气体供给模块；51、整车储气罐；52、空气压缩机；6、电控单元；61、环境温度传感器；62、发动机转速传感器；63、曲轴压力传感器；64、水温传感器；65、车速信号检测装置；7、第一压缩空气管路；8、第二压缩空气管路；9、过滤器；10、干燥器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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的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。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。如图1所示，本发明实施例提供一种通风系统，其包括：通风模块4、气体供给模块5以及控制模块。控制模块包括检测组件和电控单元6。

电控单元6，其与检测组件相连，所述电控单元6用于接收检测环境温度值，并将所述环境温度值与预设阈值进行对比判断；

气体供给模块5，其与所述电控单元6相连，且所述气体供给模块5被配置为：当所述环境温度值高于预设阈值，所述气体供给模块5不做动作，当所述环境温度值低于预设阈值，所述气体供给模块5开始输送压缩空气；

通风模块4，其包括气流加速机构2和通风管道3，所述通风管道3通过所述气流加速机构2与发动机连通，所述气流加速机构2用于接收所述气体供给模块5的压缩空气，且所述气流加速机构2可在所述通风管道3的中心产生低压区。

具体地，如图2所示，通风模块4包括：出气口1、气流加速机构2以及通风管道3，所述气流加速机构2包括外管21和内嵌在所述外管21内的内管22，所述外管21与所述内管22之间形成环形空腔23，所述内管22内部形成气体通道24，所述气体通道24一端与所述通风管道3连通另一端与所述出气口1连通，所述出气口1与所述外管21密封连接并与所述内管22间隔设置，所述内管22与所述出气口1之间形成窄隙25，所述窄隙25一端与所述气体通道24连通另一端与所述环形空腔23连通，所述外管21开有进气孔26，所述进气孔26与所述环形空腔23连通。

使用时，气体供给模块5向通风模块4输送压缩空气，压缩空气经所述气流加速机构2的所述进气孔26进入所述环形空腔23，压缩空气经所述环形空腔23朝所述窄隙25移动。压缩空气经过所述窄隙25向气体通道24移动，最终通往所述通风管道3内。压缩空气经过窄隙25时由于所述窄隙25为一个相对较窄的缝隙，压缩空气通过所述窄隙25时速度加快，在通风管道3中造成“附壁”现象，由于“附壁效应”影响，喷出的压缩空气将沿通风管道3和气体通道24的侧壁向前流动，从而形成一圈高速环形气流。高速环形气流导致中心区域产生低压，从而引起中心区域产生大量向前的外喷气流。中心区域的气流与从出气口1流入的初始气流混合向前运动，最终通过通风管道3排出的气体总量最高可达到压缩气体量的100倍左右，从而在出气口1后方产生很高的负压，而该负压就是一种动力源。通过该负压能够快速的将发动机内的窜气从出气口1中吸入到通风管道3中。

可以理解的是，气流加速机构2也可以是通风管道3的末端安装的吸气装置，通过吸气装置对出气口1产生一股吸力使窜气快速地离开发动机。

优选地，所述发动机的出气口1的内部设有发动机出气通道11,所述发动机出气通道11的气体流通面积就是其通道面积。该通道面积自发动机到所述气体通道24逐渐变小。发动机的出气口1内的气流通道大致成一个锥形。这使得出气口1内形成一个倾斜的气流通道，倾斜的气流通道有利于将发动机中的窜气导向气流加速机构2，使窜气更快的向所述气体通道24流动。

可以理解的是，所述气体通道24的气体流通面积也是其通道面积。该通道面积自所述出气口1到所述通风管道3逐渐变大。这样设计可以让窜气更大面积受复壁效应影响通过所述通风管道3。

优选地，气体通道24侧壁面可设置有一定弧度，整体可以设置成稍外扩的喇叭口状，一方面可为从窄隙25进入的压缩空气气流提供扩容通道，另一方面可扩大风束的角度。

值得说明的是，上述气体供给模块5包括：整车储气罐51，其通过第一压缩空气管路7向所述通风模块4的进气孔26输送压缩空气。所述整车储气罐51为汽车日常的设备提供压缩空气需要，其压缩空气已经过干燥和冷凝，不再需要在管路上再设置过滤和干燥装置。

优选地，所述气体供给模块5还包括：空气压缩机52，其通过第二压缩空气管路8与所述整车储气罐51连通，并向所述通风模块4的进气孔26输送高温的压缩空气。为通风系统加装所述空气压缩机52，是因为空气压缩机52输出的压缩空气温度较高，若环境温度过低，仅靠气流加速机构2已无法实现窜气在冷凝或结冰前将其排除通风管道。此时就需要在压缩空气中混入相对高温的压缩空气，使气体没法在发动机或通风管道中结冰。从而保障了汽车的安全。

如图1所示，加装了所述空气压缩机52后，汽车的通风系统可以包括三个运行状态：常温运行状态，此时汽车行车环境温度正常，不需要使用通风模块也可以正常的将窜气排出到外界，故此时通风模块不做动作。低温运行状态，此时外界环境温度相对较低：通风系统仅仅将所述整车储气罐51连入系统，此时通风模块仅使用整车储气罐51作为气源。高寒运行状态，此时汽车处于高寒地区：通风系统中接入了所述空气压缩机52，所述空气压缩机52输出的压缩空气具有设定温度，其温度较高，其具体数值可根据外界环境温度进行调整以保证其效率和经济成本上达到最佳。其与整车储气罐51提供的压缩空气混合后再流向所述气流加速机构2。

优选地，所述第二压缩空气管路8上设有过滤器9和干燥器10。所述空气压缩机52提供的压缩空气经过滤器9和干燥器10的过滤和干燥后，其水分含量会大大减少。

具体地，所述第一压缩空气管路7与所述第二压缩空气管路8上均设有电磁阀，所述电控单元6可控制所述电磁阀的通断和开度。通过控制电磁阀来实现汽车通风系统运行模式的转换，电控控制使执行操作更加快速和稳定，同时在后续的维修时，可根据电路通断相对简单地判断设备故障位置，节省了成本。

一些实施例中，控制模块包括：检测组件，其包括环境温度传感器61；电控单元6，其用于接收所述传感器组件的信息并向所述气体供给模块5发出控制指令。所述电控单元6根据环境温度传感器61检测的信息判断汽车是否需要接入所述空气压缩机52。

优选地，检测组件还包括：曲轴压力传感器63，其设置在发动机的曲轴箱内，所述曲轴压力传感器63用于向所述电控单元6发送曲轴箱内的压力数据。电控单元6根据曲轴箱的曲轴压力传感器63实时检测曲轴箱内的压力，防止窜气过度排出导致箱内形成真空，影响整机工作。

可以理解的是，所述检测组件还包括：发动机转速传感器62和车速信号检测装置65，两者与环境温度传感器61所得的数据信息可用于对气体供给模块5的压缩空气流量的调节。

值得说明的时，检测组件中还可以包括水温传感器64或湿度检测装置，上述两者都可以用来检测车内实时的行车状态。电控单元6可根据行车状态不断地对压缩空气流量进行调整。所以通风系统的压缩空气流量控制不仅仅依赖于车速信息和环境温度，车内的具体情况也会对压缩空气的使用造成影响。

本发明还提供一种通风系统的控制方法，包括以下步骤：

S1:检测汽车运行的环境温度信息，判断汽车是否进入高寒地区或低温地区；

具体地，本发明还提供一直汽车判断实施例：控制模块的电控单元6读取环境温度传感器61的环境温度信息。若环境温度小于-10℃且大于或等于-25℃，则判定汽车进入低温地区；控制所述通风系统的整车储气罐51向所述气流加速机构2输送压缩空气。若环境温度小于-25℃，则电控单元6判定汽车进入高寒地区，控制所述通风系统的整车储气罐51和空气压缩机52同时向所述气流加速机构2输送压缩空气。该环境温度是本发明提供的一种具体实施例，实际工作中可以根据环境的需求自行设定温度的临界值，以适应不同环境。

S2:实时检测汽车内部运行状态和汽车环境温度信息，调整气体供给模块5的压缩空气输出流量。

可以理解的是，S2步骤中还包括：读取所述通风系统的压缩空气的流量信息；对比所述流量信息与预先标定的压缩空气的流量最佳值；若所述流量信息大于所述流量最佳值，则减小压缩空气的输出量，若所述流量信息小于所述流量最佳值，则加大压缩空气的输出量。

本发明实施例提供了两种汽车运行状态下调节方法：

(1)当整车环境温度传感器接收到环境温度处于-10℃到-25℃之间的信号时，开启整车储气罐51向气流加速机构2输送压缩空气。由于气体供给模块5中设有电磁阀，可通过阀门的开度调整压缩空气的输出量。可根据整车速度和环境温度调整电磁阀开度(％)，控制压缩空气流量。不同行车情况下的电磁阀开度最佳值由标定完成，电控单元6的ECU根据标定MAP控制电磁阀开度，未标定部分按插值计算得出。详见下表：

(2)当整车环境温度传感器接收到环境温度处于小于-25℃信号时，开启整车气罐气源向气流加速装置输送压缩空气。由于气体供给模块5中设有电磁阀，可通过阀门的开度调整压缩空气的输出量。可根据整车速度和环境温度调整空压机气源电磁阀开度(％)，控制空压机的压缩空气流量。不同行车情况下的电磁阀开度最佳值由标定完成，电控单元6的ECU根据标定MAP控制电磁阀开度，未标定部分按插值计算得出。详见下表：

值得说明的是，本发明的通风系统运行时，电控单元6根据收到的环境温度和车速信号判断整车运行环境，当整车在低温地区行驶时，空气压缩机52处于不使用的状态。当整车处于低寒地区行驶时，通过发动机水温、发动机转速判断发动机运行状态。

进一步的，汽车的具体启动过程为，发动机处于冷机起动和热机时，不起动通风系统。当发动机热机过程结束时，电控单元6会发出开启电磁阀指令，电磁阀完全打开后，整车储气罐51内的压缩空气通过压缩空气管路进入到气流加速机构2内。压缩空气经进气孔26进入气流加速机构2，通过缝隙加速作用，沿通风管道3的壁面形成高速气流，通风管道3的中心会产生低压区，气体通道24产生了附壁效应(Coanda Effect)，会加速将发动机的曲轴箱内的窜气从发动机出气口1吸入气体通道24中。系统作用时，电控单元6会根据曲轴箱内的曲轴压力传感器63实时检测曲轴箱内的压力，防止过度形成真空，影响整机工作。当发动机停机时，气体供给模块5的电磁阀延迟关闭，保证短时间内压缩空气会继续输入形成加速气流，持续的将发动机内的窜气排出。

可以理解的时，当整车处于高寒地区行驶时，发动机刚起动和热机过程同样不起动低温通风系统，热机完成后，电控单元6发送指令，同时开启空气压缩机52和整车储气罐51的电磁阀，其中来自空气压缩机52的气体温度较高，可有效提升通风管道3内的气体温度。停机时，电磁阀延迟关闭，保证短时压缩空气流通。

综上所述，本发明实施例中提供了一种发动机的通风系统，该系统包括了控制模块、气体供给模块屠户通风模块，其中通风模块中还设有气流加速机构2。该系统将汽车分为三个运行状态，即常温运行、低温运行以及高寒运行。工作时，向气流加速机构2输送压缩空气会使通风管道3内产生附壁效应，通风管道3的中心区域会产生低压区，低压区快速地将位于发动机中的窜气吸出排到外界，有效地防止了因窜气在发动机或通风管道3内停留时间过长而导致窜气内包含的水蒸气混入机油或者凝结成冰堵塞通风管道入口。与此同时附壁效应使压缩空气，同时压缩空气通过气流加速机构2的窄隙25后会沿管路壁面快速流动，形成一个保护层，防止水蒸气挂壁流动，杜绝冷凝和结冰风险。另一方面，本发明还提供了一种通风系统的控制方法。其通过检测组件对汽车运行的环境温度进行试试检测，及时的传输温度信息帮助汽车判断进入不同的运行状态，同时还提供了实时调节系统。通过外界环境温度和汽车车速的情况调节压缩空气的输出量使汽车始终处于最好的行车状态。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发动机的通风系统，其特征在于，包括：

电控单元(6)，其与检测组件相连，所述电控单元(6)用于接收检测得到的环境温度值，并将所述环境温度值与预设阈值进行对比判断；

气体供给模块(5)，其与所述电控单元(6)相连，且所述气体供给模块(5)被配置为：当所述环境温度值高于预设阈值，所述气体供给模块(5)不做动作，当所述环境温度值低于预设阈值，所述气体供给模块(5)开始输送压缩空气；

通风模块(4)，其包括气流加速机构(2)和通风管道(3)，所述通风管道(3)通过所述气流加速机构(2)与发动机连通，所述气流加速机构(2)用于接收所述气体供给模块(5)的压缩空气，且所述气流加速机构(2)可在所述通风管道(3)的中心产生低压区。

2.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述气流加速机构(2)包括：

外管(21)，其与所述发动机的出气口(1)密封连接，且所述外管(21)的侧壁面开有进气孔(26)，所述进气孔(26)与所述气体供给模块(5)连通；

内管(22)，其内嵌在所述外管(21)之中，且所述内管(22)与所述外管(21)之间形成环形空腔(23)，所述内管(22)的一端与所述出气口(1)间隔设置，所述内管(22)与所述出气口(1)之间形成窄隙(25)，所述窄隙(25)通过环形空腔(23)与所述进气孔(26)连通。

3.如权利要求2所述的通风系统，其特征在于：

所述发动机的出气口(1)的内部设有发动机出气通道(11),所述发动机出气通道(11)的气体流通面积自发动机到所述气流加速机构(2)逐渐变小。

4.如权利要求2所述的通风系统，其特征在于：

所述内管(22)内壁形成气体通道(24)，所述气体通道(24)的气体流通面积自所述出气口(1)到所述通风管道(3)逐渐变大。

5.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述气体供给模块(5)包括：

整车储气罐(51)，其通过第一压缩空气管路(7)向所述通风模块(4)输送压缩空气。

6.如权利要求5所述的通风系统，其特征在于，所述气体供给模块(5)还包括：

空气压缩机(52)，其通过第二压缩空气管路(8)与所述第一压缩空气管路(7)连通以向所述通风模块(4)输送具有设定温度的压缩空气。

7.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于：

所述气体供给模块(5)中设有电磁阀，所述气体供给模块(5)可通过调整所述电磁阀开度以改变所述气体供给模块(5)压缩空气的输出功率。

8.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于：

所述检测组件包括环境温度传感器(61)和车速信号检测装置(65)。

9.如权利要求8所述的通风系统，其特征在于，所述检测组件还包括：

曲轴压力传感器(63)，其设置在所述发动机的曲轴箱内。

10.一种通风系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

检测汽车运行的环境温度值，若环境温度处于-10℃到-25℃之间，向所述气流加速机构(2)输送压缩空气，所述气流加速机构(2)在接收所述压缩空气后在所述通风管道(3)中形成低压区，若环境温度小于-25℃，向所述气流加速机构(2)输送具有设定温度的压缩空气，所述气流加速机构(2)在接收所述压缩空气后在所述通风管道(3)中形成低压区；

检测汽车内部运行状态和汽车环境温度信息并实时调整所述气体供给模块(5)压缩空气输出功率。

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