一種發動機進氣加熱裝置及方法與流程
2023-11-04 00:06:57 8
本發明涉及汽車發動機領域，特別是涉及一種發動機進氣加熱裝置及方法。
背景技術：
隨著石油供應日漸短缺，以及國際石油價格持續增長，甲醇作為資源豐富、熱效率高的新型燃料，成為了理想的石油代用燃料。但是，在溫度較低的冬季，尤其是在零下10-30℃的低溫環境下，甲醇的揮發效果極差，當甲醇通過油軌噴嘴噴出時，使甲醇霧化狀態不能形成良好的燃料混合氣體，使得發動機效率大大降低。而且受低溫的影響，甲醇燃料容易吸附在氣道壁上，造成發動機啟動困難。另外啟動後燃料混合氣體在發動機汽缸內燃料不充分，排放出大量有害氣體，汙染環境。
現有技術中在發動機進氣管端安裝有電加熱器，對發動機進氣進行加熱。但是電加熱器的使用會對發動機進氣產生阻力，特別是在發動機高轉速時有較大的影響，加熱效率慢，故障率高。而且在發動機中另外設置的電加熱器，其裝置成本較高。
技術實現要素：
本發明的一個目的是在不影響發動機性能的條件下，解決甲醇燃料在低溫環境下不易霧化形成燃料混合氣體的問題。同時，也解決了甲醇因燃燒不充分導致的有害氣體排放問題。
特別地，本發明提供了一種發動機進氣加熱裝置，包括：溫度傳感器，用於檢測發動機內溫度；加熱裝置，設置在進氣歧管與氣缸蓋進氣管路之間，用於加熱從所述進氣歧管進入所述氣缸蓋進氣管路的空氣；廢氣進氣管路，其第一進氣端部連接發動機排氣管，與所述第一進氣端部相對的第二進氣端部連接所述加熱裝置的進氣口；電磁閥，設置在所述第一進氣端部，當所述發動機內溫度低於第一預設溫度時，所述電磁閥開啟，所述發動機排氣管中的氣體通過所述廢氣進氣管路進入所述加熱裝置。
進一步地，包括發動機管理系統，配置成判斷所述發動機內溫度是否低於所述第一預設溫度，並且在所述發動機內溫度低於所述第一預設溫度時，控制電磁閥開啟；
可選地，所述發動機管理系統還配置成判斷所述發動機內溫度是否高於第二預設溫度，在所述發動機內溫度高於所述第二預設溫度時，控制電磁閥關閉。
進一步地，包括廢氣回氣管路，其第一回氣端部連接所述加熱裝置的回氣口，與所述第一回氣端部相對的第二回氣端部連接所述發動機排氣管。
進一步地，包括單向閥，所述單向閥設置在所述廢氣回氣管路。
進一步地，所述加熱裝置包括外表面，在所述外表面開設有所述進氣口和所述回氣口；和
在所述外表面內部限定的進氣道，所述進氣歧管和所述氣缸蓋進氣管路通過所述進氣道一一對應連通；所述外表面與所述進氣道的壁面之間有一中空空間，以使得所述發動機排氣管的氣體從所述進氣口進入所述加熱裝置後，能夠在所述中空空間流通，並從所述回氣口離開所述加熱裝置。
進一步地，所述第一預設溫度為0～-10℃；
進一步地，所述第二預設溫度為40～50℃。
根據本發明的另一個方面，提供了一種發動機進氣加熱方法，包括以下步驟：檢測發動機內的溫度；當所述發動機內溫度低於第一預設溫度時，打開電磁閥，以使得發動機排氣管中的氣體通過廢氣進氣管路進入加熱裝置。
進一步地，當所述發動機內溫度高於第二預設溫度時，關閉電磁閥。
進一步地，所述第一預設溫度為0～-10℃；
可選地，所述第二預設溫度為40～50℃。
本發明利用在發動機排氣管和加熱裝置之間設置廢氣進氣管道，使發動機排氣管中的排氣所攜帶的大量熱能有效地傳遞到加熱裝置。通過設置在進氣歧管和氣缸蓋進氣管路之間的加熱裝置，有效地將排氣廢熱用於加熱進入發動機的空氣。從而使得甲醇經油軌噴出後能與經過加熱的空氣結合，形成良好的混合氣體。因此解決了甲醇在低溫環境下霧化效果差、發動機啟動困難的缺點。
進一步地，良好的混合氣體使發動機燃燒的更充分，大大提升了發動機效率。並且在經過燃燒後排放的有害氣體顯著減少，改善了發動機排放狀況。
根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特徵。
附圖說明
後文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪製的。附圖中：
圖1是根據本發明一個實施例的發動機進氣加熱裝置的工作過程示意圖；
圖2是圖1所示裝置的加熱裝置局部剖視圖；
圖3是根據本發明一個實施例的發動機進氣加熱裝置的工作流程步驟圖。圖中各符號表示的含義：
1、蓄電池，2、點火開關，3、發動機管理系統，4、廢氣進氣管路，5、電磁閥，6、發動機排氣管、7、整車排煙管，8、三元催化器，9、消音器，10、單向閥，11、廢氣回氣管路，12、氣缸蓋，13、加熱裝置，14、發動機進氣腔，15、溫度傳感器，16、進氣口，17、進氣道，18、加熱裝置本體，19、回氣口，20、螺栓孔。
具體實施方式
如圖1所示，發動機進氣加熱裝置包括發動機管理系統3、廢氣進氣管路4、電磁閥5、單向閥10、廢氣回氣管路11、加熱裝置13、溫度傳感器15。溫度傳感器15設置在發動機上用於檢測發動機內溫度。加熱裝置13設置在進氣歧管(圖中未示出)與氣缸蓋12的進氣管路之間，用於加熱從進氣歧管進入氣缸蓋12進氣管路的空氣。廢氣進氣管路4的第一進氣端部連接發動機排氣管6，其第二進氣端部連接加熱裝置13。在所述第一進氣端部設置了電磁閥5。發動機啟動後，溫度傳感器15檢測發動機內溫度，包括發動機內的水溫度和發動機環境溫度。發動機管理系統3收到溫度傳感器15反饋的當前溫度值，當檢測到發動機內溫度低於第一預設溫度時，發動機管理系統3控制電磁閥5開啟。在本實施例中第一預設溫度為0～-10℃。發動機排氣管6中的高溫廢氣通過開啟的電磁閥5，從第一進氣端部經過廢氣進氣管路4，然後從第二進氣端部進入加熱裝置13。
如圖2所示，發動機排氣管6的高溫廢氣從進氣口16進入加熱裝置本體18。加熱裝置本體18包括呈長方體形的外表面，在所述長方體形的外表面互相遠離的兩端開設了進氣口16和回氣口19，用於高溫廢氣的進入和離開。並且，加熱裝置本體18內部中空，並在其內限定了進氣道17。進氣道17的大小、數量、位置等與發動機進氣歧管和氣缸蓋12(參見圖1)進氣管路的大小、數量、位置等一一對應，以使得所述進氣歧管和所述氣缸蓋12(參見圖1)進氣管路通過所述進氣道17一一對應連通。加熱裝置本體18的外表面與進氣道17的壁面之間是一個中空的空間，能夠使得高溫廢氣從進氣口16進入加熱裝置本體18後，在所述中空空間流通，並從回氣口19離開加熱裝置本體18。高溫廢氣在加熱裝置本體18內流經進氣道17的壁面，由於高溫廢氣與進氣道17內的空氣存在顯著溫差，高溫廢氣攜帶的大量熱能傳遞給進氣道17內的空氣，使得空氣升溫，也就是說使得進入發動機的進氣溫度上升。
進一步地，如圖1所示，廢氣回氣管路11的第一回氣端部連接加熱裝置13，該廢氣回氣管路11的第二回氣端部連接發動機排氣管6或者整車排煙管7，在本實施例中，其第二回氣端部連接整車排煙管7。與空氣換熱後的廢氣從加熱裝置13離開，經過廢氣回氣管路11回到整車排煙管7，與原先的汽車尾氣匯合，分別經過三元催化器8和消音器9的淨化、過濾、消音從汽車尾氣管路中排出。在廢氣回氣管路11上還設置有單向閥10，使得廢氣在始終是從加熱裝置13流向整車排煙管7，以避免廢氣在廢氣回氣管路11中回流。
進一步地，如圖1所示，根據溫度傳感器15反饋的當前溫度值，當檢測到發動機內溫度高於第二預設溫度時，發動機管理系統3控制電磁閥5關閉。在本實施例中第二預設溫度為40～50℃。在此發動機內溫度下，高溫廢氣不再進入加熱裝置13給空氣加熱。
進一步地，如圖2所示，在所述加熱裝置本體18的外部設置了法蘭面結構，並在法蘭面結構上開設多個螺栓孔20。利用所述螺栓孔20，加熱裝置本體18被固定在進氣歧管與氣缸蓋12(參見圖1)進氣管路之間，並且進氣道17的兩端分別與所述進氣歧管和氣缸蓋12(參見圖1)進氣管路連接。通過螺栓連接的方式使得裝置易於拆卸，便於修理。外部空氣從發動機進氣腔14(參見圖1)進入到進氣歧管，然後到進氣道17，空氣在進氣道17中從流經加熱裝置本體18的高溫廢氣中得到熱量，溫度升高。升溫後的空氣進入氣缸蓋12(參見圖1)進氣管道中，與油軌噴射出的甲醇燃料混合，使得甲醇與熱空氣形成良好揮發形成的混合氣體。良好的混合氣體有助於甲醇燃料完全燃燒，降低了有害氣體的生成，減少汽車尾氣排放中的有害氣體含量。
進一步地，如圖2所示，加熱裝置本體18的外表面採用保溫材料，進氣道17壁面採用鋁合金或者熱傳導率高的材料，以保證高溫廢氣的熱量在加熱裝置本體18中的有效利用。
如圖3所示，根據本發明的另一個方面，提供了一種發動機進氣加熱方法，包括以下步驟：
S11：檢測發動機內的溫度；
S13：當所述發動機內溫度低於第一預設溫度時，打開電磁閥，以使得發動機排氣管中的氣體通過廢氣進氣管路進入加熱裝置。
結合圖1對發動機進氣加熱方法進行說明。蓄電池1、點火開關2、發動機管理系統3、以及電磁閥5和溫度傳感器15構成了本實施例的控制電路。溫度傳感器15檢測發動機內溫度。發動機管理系統3收到溫度傳感器15反饋的當前溫度值。噹噹前溫度值低於第一預設溫度時，發動機管理系統3控制電磁閥5開啟。以使得發動機排氣管6中的氣體通過廢氣進氣管路4進入加熱裝置13。在本實施例中第一預設溫度為0～-10℃。在加熱裝置13中對進入發動機的空氣進行加熱升溫。
至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的範圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。