CN113969828A - 一种中冷器、发动机废气控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本文提供一种中冷器、发动机废气的控制方法及控制系统。所述中冷器包括：设有腔室的壳体，所述壳体上设有与所述腔室连通的进气口和排气口；设于所述进气口和所述排气口之间的热交换部件；所述热交换部件包括并排设置的多个换热组件，多个所述换热组件将所述腔室分隔成连通所述进气口和排气口的多个气体流道；设于所述进气口和所述热交换部件之间的控制阀，设置为调节多个所述气体流道的总流通面积，即可有效地避免发动机燃烧恶化，排放变差，甚至导致突然熄火的问题，还可使得中冷器具有较优的换热效率。

Description

一种中冷器、发动机废气控制方法及控制系统

技术领域

本文涉及但不限于车辆技术领域，尤其涉及一种中冷器、发动机废气控制方法及控制系统。

背景技术

随着汽车保有量的不断增加，法规对汽车排量的要求越来越严格。汽车厂商为满足发动机小排量和高功率的需求，一般都采用增压技术，其中，废气涡轮增压技术是目前乘用车使用最多的，也是最成熟的技术之一。

但是，废弃涡轮增压器对空气进行增压后，会使气体温度显著升高(高达150℃及以上)。如此高的温度，会使发动机充量系数明显降低，影响其动力性能，还会造成发动机早燃次数严重增加，这将不仅影响其动力性，还会损坏火花塞、活塞和气门等部件，进而造成发动机的报废。因此，必须对增压后的高温气体进行冷却。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

目前，集成水冷中冷器因其体积小、冷却效率高等特点被越来越多的主机厂采用。但恰巧是其水冷效率高的优点，造成了增压后的高温气体在急速冷却的过程中，使气体中的水蒸汽液化成小水滴，小水滴附着在集成中冷器的散热片上。

发明人在对发动机进行标定试验时发现，当发动机低速或小负荷运行时，进气量小，气体流速低，液化附着在中冷器内热交换器散热片上的小水滴不能被吹拂出去。但是，在汽车急加速或爬坡等工况下，发动机需要高功率输出时，进气量需求增大，进气量随之突然增加，气体流速也突然增加，当气体的流速达到水滴附着力的临界值时，中冷器内热交换器散热片上的水滴会瞬间被吹掉，经进气歧管进入发动机的燃烧室，造成发动机燃烧恶化，排放变差，甚至导致突然熄火的问题。

为避免上述问题的发生，如果采用通过控制集成中冷器的进水温度的方法，即降低冷却效果，使中冷后温度尽量高，来减少水蒸汽的液化。但是，此方法却牺牲了集成中冷器的冷却效率，也使得中冷后温度控制范围变窄，控制难度加大。而且，中冷温度高会使发动机充量系数降低，造成动力性下降。

因此，本申请发明人提出一种新的设计构思，即当发动机处于低速或者小负荷运行状态时，即处于进气量小，气体流速低的状态，通过在中冷器内设置控制阀，使得在进气量不变的情况下，改变进气量的流动速度，以提高气体吹向中冷器换热芯体的流动速度，将附着在换热芯体上的冷凝水吹掉。或者是仍残存附着部分冷凝水，即使此时发动机输出功率增大，残存的冷凝水被吹落，也不会进入发动机的燃烧室，以致造成发动机燃烧恶化，排放变差，甚至导致突然熄火的问题。

本申请实施例提供一种中冷器。该中冷器包括：设有腔室的壳体，所述壳体上设有与所述腔室连通的进气口和排气口；设于所述进气口和所述排气口之间的热交换部件；所述热交换部件包括并排设置的多个换热组件，多个所述换热组件将所述腔室分隔成连通所述进气口和排气口的多个气体流道；设于所述进气口和所述热交换部件之间的控制阀，设置为调节多个所述气体流道的总流通面积。

本申请另一实施例提供一种发动机废气的控制方法，应用于本申请任一实施例所述的中冷器；所述控制方法包括：对所述控制阀进行控制，使所述控制阀打开或关闭。

本申请实施例还提供一种发动机废气控制系统，包括进气歧管，所述进气歧管的进气端设置为与增压器压壳的出气口连通，出气端设置为与发动机的进气口连通；该控制系统还包括：控制器，用于实现发动机废气的控制方法。

采用上述技术方案后，本申请实施例具有如下有益效果：

通过在中冷器的腔室内，位于进气口和热交换部件之间的区域设置控制阀，通过对控制阀的控制，以调节位于中冷器进气口和排气口之间的多个气体流道的总流通面积，当气体的流量较小时，可通过关闭控制阀，以减小流道的总流通面积，即提高气体的流动速度，以将附着在换热组件上的冷凝水吹掉。当气体的流量较大时，附着在换热组件上的冷凝水已基本被吹掉，可通过打开控制阀，以增大流道的总流通面积，以提高换热效率。因此，本申请实施例所提供的中冷器，即可有效地避免发动机燃烧恶化，排放变差，甚至导致突然熄火的问题，还可使得中冷器具有较优的换热效率。

在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。

图1为本申请一实施例的中冷器的结构示意图一；

图2为本申请一实施例的中冷器的结构示意图二；

图3为本申请一些示例性实施例的中冷器的主视示意图；

图4为本申请一些示例性实施例的中冷器的侧视示意图一；

图5为本申请一些示例性实施例的中冷器的侧视示意图二；

图6为本申请一些示例性实施例的中冷器的热交换部件的局部示意图；

图7为本申请另一实施例的发动机废气控制系统的工作流程图；

图8为本申请一些示例性实施例的发动机废气控制系统的结构框图。

附图标记：

100-中冷器；

1-壳体，11-腔室，111-进气室，1111-第一进气室，1112-第二进气室，112-排气室，12-进气口，13-排气口；

2-热交换部件，21-隔断，211-过水孔；

3-控制阀，31-阀板，32-转轴；

200-进气歧管；

300-控制器；

400-驱动装置；

500-检测单元。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文，而非对本文的限定。

本申请一实施例中，如图1-图6所示，提供一种汽车用中冷器100。中冷器100设置为包括壳体1，壳体1的材质可选用常用的金属，例如钢材或铝材。壳体1内设有一定容积的腔室11，腔室11的形状可设置为规矩的圆柱形或矩形等。在壳体1上还设有进气口12和排气口13，为了使得流经腔室11的气体被充分的冷却，即提高与中冷器100内冷却液的接触时间或者是接触面积，可将进气口12和排气口13的距离设计得尽量远些。进气口12和排气口13均设置成与腔室11相连通，使得气体可从进气口12流入腔室11，被冷却降温后，再经由排气口13流出。

其中，中冷器100还包括设置在腔室11内的热交换部件2。热交换部件2被设置在进气口12和排气口13之间的位置。可将热交换部件2设置在偏向于进气口12的位置，以使得流入的气体尽快地将附着在热交换部件2上的冷凝水吹落。

热交换部件2还包括并排设置的多个换热组件，如图6所示，多个换热组件之间，或者，以及单个换热组件上，设置有供气体流经的流道，例如，相邻换热组件间预留的间隙(图中相邻两个隔断21之间的区域，即可供气体通过)，设置在换热组件上的通气孔等。在热交换部件2上还可设置供冷却液流进的进液口以及排液口，以便冷却液的更换，冷却液可选用常用的水，也可以是车辆上液体循环系统中的其它专用的冷却液。因此，多个换热组件将腔室11分隔成连通进气口12和排气口13的多个气体流道。

中冷器100还包括控制阀3。控制阀3被设置在进气口12和热交换部件2之间，通过调节控制阀3的开、关，以调节多个气体流道流过热交换部件2的总流通面积。

另外，可在热交换部件2上设置隔断21(如图6所示)，在隔断21上间隔设置多个过水孔211，如图所示，过水孔211的截面可设置成矩形，也可设置成圆形等，以供冷却液体流通。隔断21使得控制阀3的边缘与隔断21的壁面相配合，以截断热交换部件2上的部分流通区域，使得气体通过部分热交换部件2，以提高气体的流动速度，以实现在小进气量的工况下，按照预设的要求，将附着在热交换部件2上的冷凝水吹掉。

本申请实施例所提供的中冷器100，在发动机的进气量较小时，可通过关闭控制阀3，以减小进气流道的总流通面积，得以提高进气的流动速度，以将附着在热交换部件2上的冷凝水吹掉。当进气量较大时，附着在热交换部件2上的冷凝水已基本被吹掉(不会导致前述缺陷的附着量)，此时，可通过打开控制阀3，以增大气体流道的总流通面积，可有效提高中冷器100的换热效率。因此，本申请实施例所提供的中冷器100，即可有效地避免发动机燃烧恶化，排放变差，甚至导致突然熄火的问题，还可使得中冷器100具有较优的换热效率。

一些示例性实施例中，如图1、图2所示，控制阀3设置为用以打开或关闭部分气体流道和进气口12之间的通路，如图中所示，位于控制阀3远离进气口12一侧的气体流路被选择性地关闭或打开。

一些示例性实施例中，如图1、图2所示，热交换部件2将腔室11分成大体的两个空间，进气室111和排气室112。控制阀3被设置于进气室111内，进气口12设置在围成进气室111的壳体1的一个侧壁上，排气口13设置在围成排气室113的壳体1的一个侧壁上。

如图所示，进气口12和排气口13并未设置在壳体1的相对底部和顶部，使得气体在进入腔室11，以及流出腔室11，形成曲线形的流路，有利于冷凝水和气体的分离，使得被吹落的冷凝水全部或者尽量多的被留在壳体1内，可在排气室112内，壳体1的下侧，设置冷凝水排出口，外接水管，以辅助冷凝水排出。

一些示例性实施例中，如图1、图2所示，可将热交换部件2靠近进气口12的部分，向着远离进气口12的一侧倾斜设置，即使得进气室111形成一个类似梯形的空间，可简化设置控制阀3的复杂性。也方便限定控制阀3的旋转角度，或者是旋转的方向性。

一些示例性实施例中，如图1、图2所示，通过设置控制阀3，将进气室111分成并排设置的第一进气室1111和第二进气室1112。如图所示，控制阀3成为两个小进气室(第一进气室1111和第二进气室1112)的隔断，当控制阀3处于打开状态，两个进气室之间的隔断被打开，使得成为一个进气室111，当控制阀3处于关闭状态，气体通过第一进气室1111流经热交换部件2，位于相并排设置的第二进气室1112被“关门”，气体不会经由第二进气室1112。

因此，控制阀3用于打开或关闭第一进气室1111和第二进气室1112之间的气流通道。当然，此时进气口12被设置在围成第一进气室1111的壳体1的侧壁上。

一些示例性实施例中，如图1、图6所示，关于热交换部件2的换热面积的分配，这里将热交换部件2进行常规化设计，即设置成厚度均匀的部件。位于第一进气室1111内的热交换部件2的表面积和位于第二进气室1112内的热交换部件2的表面积之比设为1/2～2/3，使得进气速度在增加的情况下，残存在热交换部件2上的冷凝水不至于被吹进燃烧室后，导致排气质量变差，以致发动机熄火等问题。

另一些示例性实施例中，如图2、图4、图5所示，控制阀3包括阀板31和设置在阀板31中部的转轴32，即不是阀板31的边缘区域即可。阀板31可围绕转轴32转动，以使阀板31与腔室11的内壁、热交换部件2相配合，用以打开或关闭部分气体流道和进气口12之间的通路。

在一些示例性实施例中，如图4、图5所示，在阀板31的周圈设有密封部(或者是，将密封部设置在壳体1的内壁和热交换部件2的外壁上，图中以其中一种情况为例)，密封部可采用弹性材料，例如橡胶等，以提高阀板31与周围配合区域的密封性，可以降低阀板31往复转动，对配合区域造成的磨损。

在本申请另一实施例中，如图7所示，还提供了一种发动机废气的控制方法。该发动机废气控制方法，应用于上述任一实施例中所述的中冷器100。所述控制方法包括对控制阀3进行控制，使控制阀3打开或关闭。

在本申请另一实施例中，如图8所示，还提供一种发动机废气控制系统。该发动机废气控制系统包括进气歧管200，进气歧管200的进气端设置为与增压器压壳的出气口连通，出气端设置为与发动机的进气口连通。还包括控制器300，用于实现发动机废气控制方法。

一些示例性实施例中，如图8所示，发动机废气控制系统还包括驱动装置400，可以是电机。驱动装置400的输出端与控制阀3连接，可以与转轴32的部分连接。控制器300与驱动装置400电连接，用于通过对驱动装置400的控制，实现对控制阀3的开、关。其中，控制器300可设置为包括控制面板，控制面板上设置有触摸按键以及标识图标，以提高操作的舒适性。

一些示例性实施例中，如图8所示，发动机废气控制系统还包括设置在中冷器100进气端的检测单元500。检测单元500可以是气体流量计，用于检测流入中冷器100内气体的流量，并发送给控制器300。

控制器300内可设置比较器以及记忆存储器等，当控制器300判断流入中冷器100内气体的流量小于预设流量阈值时，则通过对驱动装置400的控制，使控制阀3关闭，以减小气体的流通面积，提高气体的流通速度。

检测单元500也可设置成压力传感器，设置在中冷器100的进气端，当控制器300判断中冷器100的进气室111内气体压力(压强)小于预设压力阈值时，则通过对驱动装置400的控制，使控制阀3关闭。

当控制器300判断流入中冷器100内气体的流量不小于预设流量阈值时，则通过对驱动装置400的控制，使控制阀3打开，以使得气体以大的接触面积流过热交换部件2，提高换热效率。

在本文的描述中，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”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，可以具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种中冷器，其特征在于，包括：

设有腔室的壳体，所述壳体上设有与所述腔室连通的进气口和排气口；

设于所述进气口和所述排气口之间的热交换部件；所述热交换部件包括并排设置的多个换热组件，多个所述换热组件将所述腔室分隔成连通所述进气口和排气口的多个气体流道；

设于所述进气口和所述热交换部件之间的控制阀，设置为调节多个所述气体流道的总流通面积。

2.如权利要求1所述的中冷器，其特征在于，所述控制阀设置为打开或关闭部分所述气体流道和所述进气口之间的通路。

3.如权利要求2所述的中冷器，其特征在于，所述热交换部件将所述腔室分成进气室和排气室；所述控制阀设在所述进气室内，所述进气口设于围成所述进气室的所述壳体的侧壁上，所述排气口设于围成所述排气室的所述壳体的侧壁上。

4.如权利要求3所述的中冷器，其特征在于，所述控制阀将所述进气室分成并排设置的第一进气室和第二进气室，用于打开或关闭所述第一进气室和所述第二进气室之间的气流通道；

所述进气口设于围成所述第一进气室的所述壳体的侧壁上。

5.如权利要求1至4任一所述的中冷器，其特征在于，所述控制阀包括阀板和设于所述阀板中部的转轴；所述阀板可绕所述转轴转动，以使所述阀板与所述腔室的内壁、所述热交换部件配合，用以打开或关闭部分所述气体流道和所述进气口之间的通路。

6.一种发动机废气的控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至5任一所述的中冷器；所述控制方法包括：对所述控制阀进行控制，使所述控制阀打开或关闭。

7.一种发动机废气控制系统，包括进气歧管，所述进气歧管的进气端设置为与增压器压壳的出气口连通，出气端设置为与发动机的进气口连通；其特征在于，还包括：控制器，用于实现如权利要求6所述的控制方法。

8.如权利要求7所述的发动机废气控制系统，其特征在于，还包括驱动装置；所述驱动装置的输出端与所述控制阀连接，所述控制器与所述驱动装置电连接，用于通过所述驱动装置控制所述控制阀的开、关。

9.如权利要求8所述的发动机废气控制系统，其特征在于，还包括设于所述中冷器进气端的检测单元，用于检测流入所述中冷器内气体的流量，并发送给所述控制器；

所述控制器判断流入所述中冷器内气体的流量小于预设流量阈值时，则通过对所述驱动装置的控制，使所述控制阀关闭。

10.如权利要求8所述的发动机废气控制系统，其特征在于，还包括设于所述中冷器进气端的检测单元，用于检测流入所述中冷器内气体的流量，并发送给所述控制器；

所述控制器判断流入所述中冷器内气体的流量不小于预设流量阈值时，则通过对所述驱动装置的控制，使所述控制阀打开。

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