CN114135427B - 一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机进气系统技术领域，具体涉及一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统及控制方法。通过将空滤与中冷器集成布置为一体，可利用空滤中的冷空气帮助中冷器更好的散热，提高中冷器的冷却效率，同时中冷器外壁较高的温度能够加热空滤中的气体，提高气体流速，进而提升空滤的过滤效率；还能够减小发动机进气系统的体积，通过采用冷却效率更高的集成中冷器代替传统的大型中冷器，能够简化发动机进气系统结构，节省发动机占用空间；通过实时采集和比较节气门进气口温度、集成中冷器外壁温度和车辆外部环境温度，能够更加合理的控制集成中冷器内电控风扇的开启和关闭，更加高效、节能。

Description

一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统及控制方法
技术领域
本发明涉及发动机进气系统技术领域，具体涉及一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统及控制方法。
背景技术
传统涡轮增压发动机进气系统的进气顺序为进气管→空滤(空气滤清器进行过滤)→涡轮增压(涡轮增压器加压升温)→中冷器(进行冷却)→节气门→发动机，由于涡轮增压的做功会导致常温空气温度升高，因此需要配置中冷器对进行进行冷却，降温后的空气通过节气门后再进入发动机中进行燃烧。
现有的涡轮增压发动机空滤和中冷器通常采用分体式设计，空气滤清器单独设置在发动机一侧，过滤后的空气经过涡轮增压器后还需进入大型中冷器进行冷却，一方面中冷器为了满足足够的散热效率，其体积往往较大，占用空间多，使得发动机进气系统结构复杂，另一方面如果缺少中冷器会导致增压后的高温空气直接进入发动机，会因空气温度过高导致发动机爆震甚至损伤熄火的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统，占用空间小，且能够提高空滤的过滤效率和中冷器的冷却效率，同时提供一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，能够使发动机进气系统运行更加高效，且节能、环保。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统，设于带涡轮增压的发动机1上，包括进气管2、集成中冷器的空滤、涡轮增压器3和节气门5，所述集成中冷器的空滤设于发动机1顶部，所述集成中冷器的空滤由顶置空滤6和包设于其外部的集成中冷器7组成，所述集成中冷器7的内壁所述顶置空滤6的外壁相接触；
所述顶置空滤6通过空滤进管8与所述进气管2相连，顶置空滤6通过空滤出管9与所述涡轮增压器3进气口相连；
所述集成中冷器7通过中冷进管10与所述涡轮增压器3出气口相连，集成中冷器7通过中冷出管11与所述节气门5相连；
所述发动机1、涡轮增压器3、顶置空滤6、集成中冷器7均与进气系统控制器电连接，由进气系统控制器按照预设的控制策略控制。
进一步的，所述节气门5进气口上设有温度传感器Ⅰ4，所述集成中冷器7外壁设有温度传感器Ⅱ12，所述温度传感器Ⅰ4和温度传感器Ⅱ12均与所述进气系统控制器电连接。
进一步的，所述集成中冷器7采用风冷冷却的形式，内部设有电控风扇，所述集成中冷器7采用铝合金材质。
进一步的，所述顶置空滤6设于正对机舱罩开孔的位置。
进一步的，所述顶置空滤6采用树脂浸渍的纸质滤芯。
进一步的，所述进气系统控制器与车辆主控ECU电连接。
一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，基于如上所述的发动机进气系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1，判断集成中冷器外壁的温度传感器Ⅱ值是否高于车辆外部环境温度，若是，则执行步骤S2，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S2，判断发动机节气门上的温度传感器Ⅰ值是否高于预设温度值A，若是，则开启集成中冷器内部的电控风扇，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S3，记录每次集成中冷器从开启到关闭的运行时间Tn；
S4，在集成中冷器连续开启x次后，计算前x次热交换器开启运行的平均时间T0；
S5，记录第x+1次开启热交换器的运行时间T1；
S6，判断T1是否大于T0，若是，则降低预设温度值A后重新执行步骤S2，若否，则升高预设温度值A后重新执行步骤S2。
进一步的，所述车辆外部环境温度通过车辆主控ECU获取，所述温度传感器Ⅰ设于节气门进气口上，所述温度传感器Ⅱ设于集成中冷器外壁，所述车辆主控ECU、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ均与进气系统控制器电连接。
一种涡轮增压发动机，包括如上所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统。
一种汽车，包括上述的一种涡轮增压发动机。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、提供了一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统，通过将空滤与中冷器集成布置为一体，可利用空滤中的冷空气帮助中冷器更好的散热，提高中冷器的冷却效率，同时中冷器外壁较高的温度能够加热空滤中的气体，提高气体流速，进而提升空滤的过滤效率；
2、通过将集成中冷器的空滤设置在发动机顶部，能够通过车辆机舱罩的开孔吹气进行冷却，进一步提升中冷器的冷却效率；
3、通过将空滤与中冷器集成布置为一体，还能够减小发动机进气系统的体积，通过采用冷却效率更高的集成中冷器代替传统的大型中冷器，能够简化发动机进气系统结构，节省发动机占用空间；
4、提供了一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，通过实时采集和比较节气门进气口温度、集成中冷器外壁温度和车辆外部环境温度，能够更加合理的控制集成中冷器内电控风扇的开启和关闭，更加高效、节能。
附图说明
图1为本发明发动机进气系统整体示意图；
图2为本发明集成中冷器的空滤示意图；
图3为本发明发动机进气系统控制方法流程图。
图中：1、发动机；2、进气管；3、涡轮增压器；4、温度传感器Ⅰ；5、节气门；6、顶置空滤；7、集成中冷器；8、空滤进管；9、空滤出管；10、中冷进管；11、中冷出管；12、温度传感器Ⅱ。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
一、一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统
根据本发明实施的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统，如图1所示，所述发动机进气系统设于带涡轮增压的发动机1上，包括进气管2、集成中冷器的空滤、涡轮增压器3和节气门5。
其中，所述集成中冷器的空滤设于发动机1顶部，所述集成中冷器的空滤由顶置空滤6和包设于其外部的集成中冷器7组成，所述集成中冷器7的内壁所述顶置空滤6的外壁相接触。
所述集成中冷器7采用风冷冷却的形式，内部设有电控风扇，所述集成中冷器7采用铝合金材质；所述集成中冷器7主要通过其外部气体对其内部的增压气体进行冷却，因此中冷器外壁温度较高(大于100°)。
通过将空滤与中冷器集成布置为一体，可利用空滤中的冷空气帮助中冷器更好的散热，提高中冷器的冷却效率，同时中冷器外壁较高的温度能够反过来加热空滤中的气体，提高空滤中气体流速，进而提升空滤的过滤效率。
同时，通过将空滤与中冷器集成布置为一体，还能够减小发动机进气系统的体积，通过采用冷却效率更高的集成中冷器代替传统的大型中冷器，能够简化发动机进气系统结构，节省发动机占用空间。
如图2所示，所述顶置空滤6通过空滤进管8与所述进气管2相连，顶置空滤6通过空滤出管9与所述涡轮增压器3进气口相连；
所述集成中冷器7通过中冷进管10与所述涡轮增压器3出气口相连，集成中冷器7通过中冷出管11与所述节气门5相连；
所述发动机1、涡轮增压器3、顶置空滤6、集成中冷器7均与进气系统控制器电连接，由进气系统控制器按照预设的控制策略控制。
进一步的，所述节气门5进气口上设有温度传感器Ⅰ4，用于采集节气门进气口处的温度，所述集成中冷器7外壁设有温度传感器Ⅱ12，用于采集集成中冷器外壁的温度，所述温度传感器Ⅰ4和温度传感器Ⅱ12均与所述进气系统控制器电连接。
更进一步的，所述顶置空滤6采用树脂浸渍的纸质滤芯，结构紧凑、安装方便，布局不受限制。
通过将集成中冷器的空滤设置在发动机顶部，能够通过车辆机舱罩的开孔吹气进行冷却，进一步提升中冷器的冷却效率。
二、一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，如图3所示，将集成中冷器内电控风扇每次开启时间与之前开启时间的平均值做对比，进行预设集成中冷器开启温度阈值的自学习，自动调整预设的将集成中冷器内电控风扇开启温度，能够更加合理的控制集成中冷器内电控风扇的开启和关闭，更加高效、节能，具体包括如下步骤：
S1，判断集成中冷器外壁的温度传感器Ⅱ值是否高于车辆外部环境温度，若是，则执行步骤S2，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S2，判断发动机节气门上的温度传感器Ⅰ值是否高于预设温度值A(本实例中A的初始值为50℃)，若是，则开启集成中冷器内部的电控风扇，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S3，记录每次集成中冷器从开启到关闭的运行时间Tn；
S4，在集成中冷器连续开启x次后，计算前x次热交换器开启运行的平均时间T0；
S5，记录第x+1次开启热交换器的运行时间T1；
S6，判断T1是否大于T0，若是，则降低预设温度值A(A在当前值基础上减去5℃)后重新执行步骤S2，若否，则升高预设温度值A(A在当前值基础上加上5℃)后重新执行步骤S2。
进一步的，所述车辆外部环境温度通过车辆主控ECU获取，所述温度传感器Ⅰ设于节气门进气口上，所述温度传感器Ⅱ设于集成中冷器外壁，所述车辆主控ECU、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ均与进气系统控制器电连接。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种涡轮增压发动机，包括如上所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种汽车，包括上述的一种涡轮增压发动机。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述发动机进气系统设于带涡轮增压的发动机(1)上，包括进气管(2)、集成中冷器的空滤、涡轮增压器(3)和节气门(5)，所述集成中冷器的空滤设于发动机(1)顶部，所述集成中冷器的空滤由顶置空滤(6)和包设于其外部的集成中冷器(7)组成，所述集成中冷器(7)的内壁所述顶置空滤(6)的外壁相接触；
所述顶置空滤(6)通过空滤进管(8)与所述进气管(2)相连，顶置空滤(6)通过空滤出管(9)与所述涡轮增压器(3)进气口相连；
所述集成中冷器(7)通过中冷进管(10)与所述涡轮增压器(3)出气口相连，集成中冷器(7)通过中冷出管(11)与所述节气门(5)相连；
所述发动机(1)、涡轮增压器(3)、顶置空滤(6)、集成中冷器(7)均与进气系统控制器电连接，由进气系统控制器按照预设的控制策略控制；
所述顶置空滤(6)设于正对机舱罩开孔的位置；
所述控制方法包括如下步骤：
S1，判断集成中冷器外壁的温度传感器Ⅱ值是否高于车辆外部环境温度，若是，则执行步骤S2，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S2，判断发动机节气门上的温度传感器Ⅰ值是否高于预设温度值A，若是，则开启集成中冷器内部的电控风扇，若否，则集成中冷器内部的电控风扇不工作；
S3，记录每次集成中冷器从开启到关闭的运行时间Tn；
S4，在集成中冷器连续开启x次后，计算前x次热交换器开启运行的平均时间T0；
S5，记录第x+1次开启热交换器的运行时间T1；
S6，判断T1是否大于T0，若是，则降低预设温度值A后重新执行步骤S2，若否，则升高预设温度值A后重新执行步骤S2。
2.根据权利要求1所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述节气门(5)进气口上设有温度传感器Ⅰ(4)，所述集成中冷器(7)外壁设有温度传感器Ⅱ(12)，所述温度传感器Ⅰ(4)和温度传感器Ⅱ(12)均与所述进气系统控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述集成中冷器(7)采用风冷冷却的形式，内部设有电控风扇，所述集成中冷器(7)采用铝合金材质。
4.根据权利要求1所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述顶置空滤(6)采用树脂浸渍的纸质滤芯。
5.根据权利要求1所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述进气系统控制器与车辆主控ECU电连接。
6.根据权利要求1所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法，其特征在于，所述车辆外部环境温度通过车辆主控ECU获取，所述温度传感器Ⅰ设于节气门进气口上，所述温度传感器Ⅱ设于集成中冷器外壁，所述车辆主控ECU、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ均与进气系统控制器电连接。
7.一种涡轮增压发动机，其特征在于，采用如权利要求1～6任一项所述的一种集成中冷器与顶置空滤的发动机进气系统控制方法。
8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求7所述的一种涡轮增压发动机。
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