一种汽油机温度可变进气系统的制作方法
【专利摘要】一种汽油机温度可变进气系统属发动机【技术领域】，本实用新型中气气换热器的废气进出口分别与发动机上端和排气管道进口连接；气气换热器的新鲜空气进出口分别与空气滤清器一出口和发动机进气总管进口连接；进气管道Ⅱ出口端串接有节气门Ⅰ；空气滤清器另一出口与进气管道Ⅲ进口连接，进气管道Ⅲ顺序串接节气门Ⅱ和中冷器，中冷器的进水管路中串接电子水泵；发动机进气总管上串接空气流量计；发动机进气总管出口与发动机下端连接；发动机进气歧管上固接温度传感器；发动机进气总管进口与进气管道Ⅲ出口、进气管道Ⅱ出口连接；本实用新型能实现汽油机进气温度可调，改善汽油机部分负荷燃油经济性，可回收汽油机排气部分废气余热，减少能源浪费。
【专利说明】一种汽油机温度可变进气系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属发动机【技术领域】，更确切地说是一种适用于汽油机的温度可变的进 气系统。
【背景技术】
[0002] 对于配备有增压器的汽油机来说，也必须安装有进气中冷装置，其目的是为降低 进气温度，提高充量系数，使更多的空气能够进入发动机汽缸；而且，对增压进气进行中冷 还可以减小大负荷时的爆震倾向。但并不是所有的汽油机工况都需要对发动机进行进气中 冷，部分负荷不发生爆震，提高部分负荷时的进气温度可以促进燃油蒸发，提高混合气的混 合均匀度；而且进气温度升高以后还能在进气质量流量不变的情况下增大体积流量，从而 相对增大节气门开度，减少进气过程的泵气损失。此外，进气温度升高以后，能够促进火核 形成和火焰传播，提升缸内燃烧压力，进而提高汽油机的动力性和改善燃油经济性。所以 说，汽油机不同的负荷对应不同的最佳进气温度，大负荷需要降低进气温度，以保证足够的 新鲜空气进气量和降低爆震倾向，小负荷则在不发生爆震的前提下，最大程度的增大进气 温度，以使进气体积增大，减少节流损失和促进燃油蒸发与燃烧。
[0003] 但目前的汽油机进气系统只有进气中冷，而没有进气加热装置，也就是说小负荷 只能以环境温度进气，不能够充分利用小负荷远离爆震点可以进行进气加热的优势。鉴于 此，发明一种适用于汽油机不同负荷的温度可变的进气系统，对提高汽油机部分负荷时的 经济性具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种能克服现有技术存在的汽油机只能进行进气中 冷，而不能利用进气加热来提高部分负荷经济性问题的汽油机温度可变的进气系统。
[0005] 本实用新型由空气滤清器1、进气管道I 2、温度传感器3、发动机4、气气换热器5、 排气管道6、进气管道II 7、发动机排气管8、发动机进气管9、空气流量计10、节气门I 11、 电子水泵12、节气门II 13、中冷器14和进气管道III15组成，其中气气换热器5的废气进口 经发动机排气管8的总管与发动机4的上端连接；气气换热器5的废气出口与排气管道6 的进口连接；气气换热器5的新鲜空气进口经进气管道I 2与空气滤清器1的一个出口连 接；气气换热器5的新鲜空气出口经进气管道II 7与发动机进气管9的总管进口连接，进气 管道II 7的出口端串接有节气门I 11 ;空气滤清器1的另一个出口与进气管道III 15的进 口连接，进气管道III 15顺序串接有节气门II 13和中冷器14,中冷器14的进水管路中串接 电子水泵12 ;发动机进气管9的总管上串接空气流量计10 ;发动机进气管9的总管出口与 发动机4的下端连接；发动机进气管9的歧管上固接温度传感器3 ;发动机进气管9的总管 进口与进气管道III 15的出口、进气管道II 7的出口连接，并相互贯通。
[0006] 气气换热器5的作用是通过发动机4的高温废气对经进气管道I 2的空气进行加 热，再经进气管道II 7流入发动机进气管9 ;中冷器14的作用是通过冷却水对流经进气管 道III 15的空气进行冷却，然后进入发动机进气管9。热空气量和冷空气量的调节分别通过 节气门I 11和节气门II 13完成。
[0007] 结合本实用新型所述的各组件及其安装位置关系，本实用新型是通过以下技术方 案实现的：
[0008] 首先对汽油机各工况，具体的说，是对不同发动机转速和不同发动机负荷不发生 爆震的最高进行温度进行标定，形成不同转速和负荷下的温度MAP图，存储在发动机4的控 制单元中。当发动机4实际运行时，通过温度传感器3采集发动机4的实时进气温度，与汽 油机控制单元存储的对应工况下的温度MAP进行对比，若温度传感器3采集的进气温度低 于标定温度，则增大节气门I 11开度，同时减小节气门II 13开度，具体的说，就是增大热空 气进气量，减少冷空气进气量，直至采集温度接近标定温度3%以内的温度范围；若温度传 感器3采集的进气温度高于标定温度，则减小节气门I 11开度，同时增大节气门II 13开 度，具体的说，就是减少热空气量，增大冷空气量；而当节气门I 11全关仍不能将进气温度 降低到预定温度时，则开启电子水泵12对进气进行冷却，直至采集温度接近标定温度3%以 内的温度范围。当然，上述过程必须保证相同的进气质量，调节节气门I 11和节气门II 13 的同时采集空气流量计10的信号，反馈调节节气门I 11和节气门II 13的开度，以确保该 发动机工况下进气质量的恒定，也即确保发动机输出功率的稳定性。
[0009] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0010] 1.通过排气系统安装气气换热器和分时电子水泵中冷器，可以分别实现对进气温 度的加热和冷却；
[0011] 2.通过冷、热进气管路的两个节气门联合调节，可以实现发动机进气温度的连续 改变；
[0012] 3.能实现汽油机进气温度的可调，可改善汽油机部分负荷的燃油经济性。
[0013] 4.可以回收汽油机排气的部分废气余热，减少能源的浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是汽油机温度可变进气系统的结构示意图
[0015] 图2是汽油机温度可变进气系统实现温度调节的流程图
[0016] 其中：1.空气滤清器2.进气管道I 3.温度传感器4.发动机5.气气换热器6.排 气管道7.进气管道II 8.发动机排气管9.发动机进气管10.空气流量计11.节气门I 12. 电子水泵13.节气门II 14.中冷器15.进气管道III
【具体实施方式】
[0017] 下面对照附图，对本实用新型作进一步的详细描述：
[0018] 图1中虚线箭头为新鲜空气流向，新鲜空气经空气滤清器1以后分为两部分，一部 分经进气管道I 2流向气气换热器5,被加热以后经进气管道II 7进入发动机进气管9;另 一部分经进气管道III15流向中冷器14,冷却以后进入发动机进气管9。实线箭头表示发动 机的热废气流向，发动机燃烧以后的废气经发动机排气管8流向气气换热器5,用于为气气 换热器5提供热源，之后经排气管道6流出。
[0019] 空气滤清器1安装在发动机进气系统的总入口处，用于滤清进入发动机的空气。 总体为一进两出的结构，两个出口分别连通进气管道I 2和进气管道III 15。
[0020] 进气管道I 2两端分别连通空气滤清器1和气气换热器5,用于将新鲜空气引流到 气气换热器5内。
[0021] 温度传感器3固接在发动机进气管9的歧管处，用于测量实际进入发动机汽缸的 进气温度，量程能满足500°C范围的温度测量即可。
[0022] 发动机4为汽油机，既可以为增压汽油机，也可以为自然吸气汽油机。对于增压发 动机，只需将压气机后的出气口以总管的形式接在进气管道I 2和进气管道III 15之前，然 后再通过进气管道I 2和进气管道III 15进行冷热进气分流。
[0023] 气气换热器5安装位置靠近发动机排气管8的总管处，以充分利用汽油机的高温 废气提升换热效果。由于气流流速较快，因此要求气气换热器5的换热效果足够好，新鲜空 气和废气两股气流可采用逆流流向，交换芯可采用导热快、厚度薄的铜质材料。
[0024] 排气管道6安装在气气换热器5的废气出口端，用于排出热的废气，材料为通常排 气管用的铁质金属材料。
[0025] 进气管道II 7用于连通气气换热器5和发动机进气管9的进气总管，材质应具有 耐高温性能，可选用聚四氟乙烯、聚酰乙胺等工程塑料。
[0026] 发动机排气管8安装在发动机的排气侧，一般为铸铁材料。
[0027] 发动机进气管9安装在发动机的进气侧，同样应选择与进气管道II 7相同的具有 耐高温性能的塑料。
[0028] 空气流量计10为质量式空气流量计，可以测出瞬时流过的空气质量流量，产生电 信号传递给发动机的控制单元。具体的说，空气流量计10必须能满足不同温度空气质量流 量的精确测量。
[0029] 节气门I 11为电动节气门，开度受发动机控制单元控制，用于调节加热以后的新 鲜空气流入发动机进气管9的体积量。具体的，节气门I 11串联在进气管道II 7上，靠近 进气管道II 7和进气管道III 15的交叉口。
[0030] 电子水泵12,串联在中冷器14的供水管路中，用于为中冷器14的冷却循环水提供 循环动力，电子水泵12受发动机控制单元控制，根据进气冷却温度要求可以分时接通和断 开。
[0031] 节气门II 13亦为电动节气门，同样受发动机控制单元的控制，调节其开度大小。 节气门II 13的主要作用是用于调节进入发动机进气管9冷空气的体积量。节气门II 13串 联在进气管道III 15上，具体的在空气滤清器1和中冷器14之间。
[0032] 中冷器14串联在进气管道III 15上，用于对经节气门II 13流过的空气进行冷却， 一般为铝合金材质的水冷式冷却器。具体的说，中冷器14是通过电子水泵12提供冷的循 环水对中冷器14内的空气进行冷却的。中冷器14安装在进气管道II 7和进气管道III 15 的交叉口与节气门II 13之间。
[0033] 进气管道III 15用于连通空气滤清器1和发动机进气管9,并在发动机进气管9的 总管接口处和进气管道II 7形成三通。
[0034] 图2为汽油机温度可变进气系统实现温度调节的流程图。具体的说，发动机控制 单元首先采集油门信号和转速信号，判定发动机的当前工况，并查询存储在控制单元内部 的各工况标定的进气温度值与通过温度传感器3采集到的实时进气温度进行对比，判断当 前进气温度是否高于控制单元存储的标定进气温度。
[0035] 若采集进气温度低于标定进气温度，在进气质量不变(通过采集空气流量计10信 号保证）的前提下，则减小节气门II 13开度，增大节气门I 11开度，对进气进行升温，直到 采集进气温度接近标定进气温度3%以内的温度范围。
[0036] 若采集进气温度高于标定进气温度，在进气质量保持不变的前提下，减小节气门 I 11开度，增大节气门II 13开度，对进气温度进行降温，直到采集进气温度接近标定进气 温度3%以内的温度范围。
[0037] 若节气门I 11全关以后采集进气温度仍然大于标定进气温度，则开启电子水泵 12对流经进气管道III 15的空气进行冷却，使进气温度进一步降低以达到所要求的标定进 气温度范围。在开启电子水泵12进行冷却时，由于温度降低使得进气体积发生改变，因此 还要同时采集空气流量信号和调整节气门II 13开度，以确保进气质量的恒定。
【权利要求】
1. 一种汽油机温度可变进气系统，其特征在于由空气滤清器（1)、进气管道I (2)、温 度传感器（3)、发动机（4)、气气换热器（5)、排气管道￠)、进气管道II (7)、发动机排气管 (8)、发动机进气管（9)、空气流量计（10)、节气门I (11)、电子水泵（12)、节气门II (13)、中 冷器（14)和进气管道III (15)组成，其中气气换热器（5)的废气进口经发动机排气管（8) 的总管与发动机（4)的上端连接；气气换热器（5)的废气出口与排气管道（6)的进口连接； 气气换热器（5)的新鲜空气进口经进气管道I (2)与空气滤清器（1)的一个出口连接；气 气换热器（5)的新鲜空气出口经进气管道II (7)与发动机进气管（9)的总管进口连接，进 气管道II (7)的出口端串接有节气门I (11);空气滤清器（1)的另一个出口与进气管道 III (15)的进口连接，进气管道III (15)顺序串接有节气门II (13)和中冷器（14)，中冷器 (14)的进水管路中串接电子水泵（12);发动机进气管（9)的总管上串接空气流量计（10); 发动机进气管（9)的总管出口与发动机（4)的下端连接；发动机进气管（9)的歧管上固接 温度传感器（3);发动机进气管（9)的总管进口与进气管道III (15)的出口、进气管道II (7) 的出口连接，并相互贯通。
【文档编号】F02M31/07GK203847282SQ201420259533
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】许允, 谭满志, 徐瑞辰, 李小平, 姜北平, 金文华, 赵志宏, 刘洪涛, 洪伟, 韩林沛 申请人:吉林大学