中冷旁通装置、柴油发动机进气系统、控制方法及车辆与流程

本申请涉及车辆发动机技术领域，具体而言，涉及一种中冷旁通装置、柴油发动机进气系统、控制方法及车辆。

背景技术：

柴油发动机最佳的进气温度不能过高，也不能过低。在50℃左右为最佳，此温度下发动机混合气燃烧充分，效率高。

目前，在极寒(零下20℃以下)天气情况，安装有柴油发动机的大货车普遍具有启动困难的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种中冷旁通装置、柴油发动机进气系统、控制方法及车辆，其能够在极寒天气状况下，有利于柴油发动机的顺利启动。

根据本申请的一个方面，提供一种中冷旁通装置，包括增压器出气管、旁通阀组件、发动机进气管及中冷器；

所述旁通阀组件连接于所述增压器出气管和所述发动机进气管之间，所述中冷器连接于所述增压器出气管和所述发动机进气管之间；

所述中冷旁通装置包括响应于其所处环境的环境温度的第一状态及第二状态；当所述环境温度大于或者等于预设温度时，所述中冷旁通装置处于第一状态，所述旁通阀组件关闭，流体能够从所述增压器出气管经过所述中冷器从所述发动机进气管流出；

当所述环境温度小于预设温度时，所述中冷旁通装置处于第二状态，所述旁通阀组件开启，流体能够从所述增压器出气管经过所述旁通阀组件从所述发动机进气管流出。

本申请提供的中冷旁通装置中，通过增设与中冷器属于并联关系的旁通阀组件。以使该装置满足一定条件的情况下，经过空滤器的高压流体具有两条路径。具体的，当外部的环境温度大于或者等于预设温度时，关闭旁通阀组件，高压流体依次经过增压器出气管、中冷器后从发动机进气管流出。当外部的环境温度小于预设温度时，打开旁通阀组件，由于中冷器的阻力远远大于旁通阀组件的阻力，故大部分的高压流体依次经过增压器出气管、旁通阀组件后从发动机进气管流出。也就是说，当环境温度较高或者正常时，中冷旁通装置处于第一状态，经过空滤器的高压流体需要经过中冷器冷却后再输送至发动机本体。当环境温度较低或者极寒时，中冷旁通装置处于第二状态，经过空滤器的高压流体通过旁通阀组件绕过中冷器，不冷却直接输送至发动机本体，实现柴油发动机的进气温度保温效果，有利于发动机本体的顺利启动。

在可选的实施方式中，所述旁通阀组件包括旁通管道和阀组件，所述旁通管道的两端分别连接于所述增压器出气管和所述发动机进气管，所述阀组件设置于所述旁通管道，用以打开或者隔断所述旁通管道。

在可选的实施方式中，所述旁通阀组件还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器用于检测实时环境温度，所述控制器与所述温度传感器和所述阀组件电连接，所述控制器用于根据所述温度传感器的检测结果控制所述阀组件的开启或关闭。

在可选的实施方式中，所述阀组件包括电磁阀及旁通阀开关，所述旁通阀开关与所述控制器电连接，所述控制器与所述电磁阀电连接，当所述环境温度小于预设温度时，所述控制器控制所述电磁阀动作，从而打开或者隔断所述旁通管道。

在可选的实施方式中，所述阀组件还包括旁通蝶阀和高压贮气筒，所述旁通蝶阀设置于所述旁通管道内，所述高压贮气筒与所述电磁阀的进气端连接，所述电磁阀的出气端与所述旁通蝶阀连接；

所述电磁阀用于控制所述高压贮气筒的高压气体进出所述旁通蝶阀，以使所述旁通蝶阀打开所述旁通管道。

在可选的实施方式中，所述旁通蝶阀包括相互连接的蝶阀空气动力缸和蝶阀碟片，所述电磁阀的出气端与所述蝶阀空气动力缸连通，所述蝶阀碟片与所述旁通管道连接，所述高压贮气筒的高压气体推动所述蝶阀空气动力缸的气缸驱动器，以使所述蝶阀碟片打开。

根据本申请的第二方面，提供一种柴油发动机进气系统，包括空滤器和前述实施例任意一项所述的中冷旁通装置，所述空滤器的出气端与所述增压器出气管连通，所述发动机进气管用于和发动机本体连通。

在可选的实施方式中，还包括增压器进气管和发动机出气管；

所述空滤器的出气端通过所述增压器进气管与所述增压器出气管连通，所述发动机进气管与所述发动机出气管连接，所述发动机出气管远离所述发动机进气管的一端用于和发动机本体连通。

根据本申请的第三方面，提供一种基于前述实施例所述的柴油发动机进气系统的柴油发动机进气控制方法，包括以下步骤：

获取所述环境温度；

当外部环境温度小于预设温度时，控制所述旁通阀组件打开，以使空滤器输出的高压流体通过所述旁通阀组件流入发动机本体。

根据本申请的第四方面，提供一种车辆，包括前述实施例任意一项所述的中冷旁通装置或者前述实施例所述的柴油发动机进气系统。

本申请实施例的有益效果包括，例如：

通过增设与中冷器并联关系的旁通阀组件，以使柴油发动机在极寒天气环境下，空滤器输出的高压流体可以不通过中冷器的冷却，通过旁通阀组件后直接进入到发动机本体内。即在极寒天气环境下，空气经过空滤器进气增压后温度升高，然后绕过中冷器直接输送至发动机本体，此时增压后的高压空气正好适合发动机燃烧，从而实现了柴油发动机进气系统的进气温度保温效果，缩短了进气管路的长度，减小进气阻力，以使进气更加顺畅，且结构简单，生产成本低，提高了增压发动机在极寒条件下的动力性能和燃油经济性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的柴油发动机进气系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的柴油发动机进气系统中旁通阀组件的结构示意图。

图标：100-空滤器；12-增压器进气管；15-发动机出气管；200-中冷旁通装置；20-旁通阀组件；21-旁通管道；201-温度传感器；202-控制器；203-报警器；205-电磁阀；206-高压贮气筒；204-旁通阀开关；207-旁通蝶阀；208-蝶阀空气动力缸；209-蝶阀碟片；22-增压器出气管；23-发动机进气管；25-中冷器。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

实施例

本申请实施例提供了一种车辆，该车辆包括发动机本体、柴油发动机进气系统及排气系统。

图1本申请一实施例为柴油发动机进气系统的结构示意图。

请参照图1所示，本申请一实施例中的柴油发动机进气系统包括空滤器100和中冷旁通装置200。其中，中冷旁通装置200包括旁通阀组件20、增压器出气管22、发动机进气管23及中冷器25。

旁通阀组件20的两端连接于增压器出气管22和发动机进气管23之间，中冷器25的两端连接于增压器出气管22和发动机进气管23之间，也就是说，旁通阀组件20和中冷器25并联连接于增压器出气管22和发动机进气管23之间。

流体从增压器出气管22进入，从发动机进气管23流出。该中冷旁通装置200包括响应于其所处环境的环境温度的第一状态及第二状态，当环境温度大于或者等于预设温度时，中冷旁通装置200处于第一状态，旁通阀组件20关闭，以使流体从增压器出气管22进入，经过中冷器25后从发动机进气管23流出。当环境温度小于预设温度时，中冷旁通装置200处于第二状态，旁通阀组件20打开，以使流体从增压器出气管22进入，经过旁通阀组件20后从发动机进气管23流出。

现有的柴油机普遍采用增压中冷技术，在正常环境温度下，流体(空气)经过空滤器压缩后的进气温度都较高，可以达到135℃左右，为了达到发动机本体最佳的进气温度，增压后的流体(高压空气)均需强制通过中冷器进行冷却，将高压流体的温度调节至合适温度，也就是说，高压流体经过中冷器强制冷却后温度降为50℃，然后输送至发动机本体中参与燃烧。

当在严寒地区的环境温度下，例如，北方冬天的极寒天气(零下20℃以下)，安装了空滤器的柴油发动机的大货车，其普遍具有水温低、启动困难，行驶过程燃料消耗高的缺点。

本申请的发明人经研究发现，由于外界环境温度极低(零下20℃以下)，空气经过空滤器进气增压后温度有升高，可升至50-70℃范围内，该增压后的流体温度刚好适合发动机燃烧，然后经过中冷器后温度回降，以使增压后的流体强制通过中冷器后温度降至0℃左右，之后进入发动机本体参与燃烧。中冷器的冷却作用反而变成了一种冷却负作用。

现有措施为对发动机本体进行预热，从而提高发动机本体的进气温度。例如，常用的做法是在大货车车身中冷器进气格栅的前面安装保温被，保温被用于保温，从而提高高压流体的进气温度。

本申请实施例提供的中冷旁通装置200，根据外界环境温度提供适用于流体进入的旁通阀组件20。具体的通过增设与中冷器25并联的旁通阀组件20，当外界环境的温度较低时，经过空滤器100的高压流体不通过中冷器25直接从旁通阀组件20流过，然后从发动机进气管23流出。

其目的是为了减少北方冬季寒冷天气条件下，柴油发动机的增压进气温降，从而让发动机本体的进气温度保持在合适的温度。通过该方式来改善在极寒天气环境下，发动机本体的进气温度低、进气管路较长，进气阻力较大而导致的发动机动力降低、油耗上述的问题。

下面对本实施例提供的中冷旁通装置200的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

图2为旁通阀组件20的具体结构示意图。

请参照图1和图2所示，旁通阀组件20与中冷器25以并联的方式连接于增压器出气管22和发动机进气管23之间。增压器出气管22用于和空滤器100的出气端连通，发动机进气管23用于和发动机本体的进气端连通。

在本实施例中，增压器出气管22和发动机进气管23均为三通管。增压器出气管22作为该中冷旁通装置200的进气三通管，包括一个进气支管和两个出气支管。具体的，进气支管与空滤器100的出气端连接，其中一个出气支管与旁通阀组件20连接，另外一个出气支管与中冷器25连接。发动机进气管23作为该中冷旁通装置200的出气三通管，包括一个出气支管和两个进气支管。具体的，出气支管与发动机本体的进气端连接，其中一个进气支管与旁通阀组件20连接，另外一个进气支管与中冷器25连接。

进一步地，旁通阀组件20根据外界环境条件来打开或者隔断高压流体，以使高压流体绕过中冷器25直接从增压器出气管22通过旁通阀组件20进入发动机进气管23，或者高压流体经过中冷器25降温后进入发动机进气管23。

请继续参照图2所示，旁通阀组件20包括旁通管道21和阀组件。其中，旁通管道21为流体流过的胶管，旁通管道21的两端分别连接于上述的增压器出气管22和发动机进气管23。阀组件设置于旁通管道21内，通过阀组件打开或者隔断旁通管道21。

进一步地，阀组件是根据外界环境温度进行开闭操作，故，旁通阀组件20还包括温度传感器201。温度传感器201用于检测外部实时环境温度，当检测出的外部环境温度小于预设温度时，阀组件打开，高压流体通过旁通管道21流至发动机进气管23。

进一步地，旁通阀组件20还包括控制器202，控制器202与温度传感器201及阀组件电连接，控制器202用于根据温度传感器201的检测结果控制阀组件的开启或关闭。

进一步地，旁通阀组件20还包括报警器203。温度传感器201和报警器203分别与控制器202电连接，控制器202用于根据温度传感器201检测到的外部环境温度控制报警器203是否报警。具体的，温度传感器201检测外界环境温度并将检测到的信号反馈至控制器202，控制器202接收信号后与预设温度作比较，当检测温度小于预设温度时，控制器202发出指令，以使报警器203报警。

进一步地，阀组件包括电磁阀205、旁通蝶阀207、高压贮气筒206及旁通阀开关204。

旁通阀开关204与控制器202电连接，控制器202与电磁阀205电连接，高压贮气筒206与电磁阀205的进气端连接，电磁阀205的出气端与旁通蝶阀207连接，旁通蝶阀207设置于旁通管道21内。控制器202控制电磁阀205的开闭，电磁阀205用于控制高压贮气筒206的高压气体进出旁通蝶阀207，以使旁通蝶阀207打开旁通管道21。

具体的，当环境温度小于预设温度时，控制器202控制报警器203报警。操作者听到报警后根据实际需求来操作按压旁通阀开关204，控制器202接收到旁通阀开关204指令后，控制电磁阀205动作，电磁阀205打开，从而使进气端的高压贮气筒206将高压气体进入到旁通蝶阀207内，进而打开旁通管道21。

在本实施例中，旁通阀开关204设置于驾驶室内的操作面板上，有利于司机操作。

进一步地，旁通蝶阀207包括相互连接的蝶阀空气动力缸208和蝶阀碟片209，电磁阀205的出气端与蝶阀空气动力缸208连通，蝶阀碟片209与旁通管道21连接，高压贮气筒206的高压气体通过电磁阀205进入旁通蝶阀207，推动蝶阀空气动力缸208的气缸驱动器，从而将蝶阀碟片209打开。此时，增压器出气管22通过旁通管道21与发动机进气管23连通。

可以理解的是，在其他可选的实施例中，旁通蝶阀207中的蝶阀碟片209开关也可以采用手动拉索方式或者手柄开关方式进行手动控制，具体不做限制。

在其他可选的实施例中，旁通阀组件20包括控制器202、电磁阀205及旁通管道21。电磁阀205设置于旁通管道21内，控制器202与电磁阀205电连接，控制器202控制电磁阀205打开或者关闭，从而将旁通管道21打开或者隔断。具体的实施方式不局限于上述方式，只要在增压器出气管22和发动机进气管23之间设置有与中冷器25并联的旁通阀组件20，通过控制器202控制旁通阀组件20的打开或者关闭，以使外部环境在满足一定的条件下，高压气体通过旁通阀组件20进入到发动机进气管23内即可。

请继续参照图1所示，空滤器100的出气端与增压器出气管22连通，发动机进气管23用于和发动机本体连通。

本申请实施例提供的柴油发动机进气系统，还包括增压器进气管12和发动机出气管15，空滤器100的出气端通过增压器进气管12与增压器出气管22连通，发动机进气管23与发动机出气管15连接，且发动机出气管15远离发动机进气管23的一端用于和发动机本体连通。

本申请实施例提供的柴油发动机进气系统的进气控制方法，包括以下步骤：

获取环境温度。

当外部环境温度小于预设温度时，控制旁通阀组件20打开，以使空滤器100输出的高压流体通过旁通阀组件20流入发动机本体中。

具体的，在本实施例中，通过温度传感器201监测外界环境温度，并将检测信号反馈至控制器202，控制器202对实测环境温度与预设温度作比较，在本实施例中，预设温度为零下20摄氏度。当实测环境温度小于预设温度时，控制器202控制报警器203报警，操作者此时通过按下旁通阀开关204，旁通阀开关204反馈至控制器202，控制器202控制电磁阀205打开，从高压贮气筒206过来的高压流体推动旁通蝶阀207的蝶阀空气动力缸208，以使蝶阀碟片209打开。

此时，增压后的高压流体不通过中冷器25，直接通过旁通蝶阀207进入到发动机进气管23内，从而避免了在低温环境下，高压流体经过中冷器25冷却过程，实现了进气温度保温效果，缩短了进气管路的长度，以使进气更加顺畅。

在常温环境下，旁通阀开关204处于关闭状态，旁通阀组件20不工作，由空滤器100输出的高压流体通过中冷器25进行正常冷却。在严寒环境下，根据实际需要，可由人工干涉来打开旁通阀开关204，以使电磁阀205控制旁通蝶阀207的开启。

另外，本申请对柴油发动机的进气系统改进较小，新增的旁通阀组件20结构简单，以使整个系统可靠性高，生产成本低。

本申请实施例提供的柴油发动机进气系统具有的有益效果是：

通过增设与中冷器25并联关系的旁通阀组件20，以使柴油发动机在极寒天气环境下，空滤器100输出的高压流体可以不通过中冷器25冷却，通过旁通阀组件20直接进入到发动机本体内。从而实现了柴油发动机进气系统的进气温度保温效果，缩短了进气管路的长度，减小进气阻力，以使进气更加顺畅，且结构简单，生产成本低，提高了增压发动机在极寒天气条件下的动力性能和燃油经济性能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。