一种发动机呼吸管防结冰装置的制作方法

本实用新型涉及一种发动机进气温控技术设备领域，特别涉及一种发动机呼吸管防结冰装置。

背景技术：

车用发动机在极低温环境下，由于进气温度过低，会造成油气混合不好、呼吸系统结冰等问题，其中呼吸系统结冰问题较为普遍。为满足排放法规要求，现今的发动机多采用闭式强制曲轴箱通风系统，即将发动机的燃烧室窜气导入至进气系统，再次参与缸内燃烧。发动机窜气包括水蒸气、燃烧废气及部分未燃混合气；发动机负荷越大，曲轴箱的漏气量也比较大，曲轴箱气体内含有水分，在环境温度比较低的时候，水分容易发生结冰。而呼吸系统的出气管一旦发生结冰，堵塞出气管，曲轴箱气体就无法排出，导致曲轴箱压力越来越大，会造成机油尺弹出、曲轴油封漏油等安全隐患。

现有技术中，解决呼吸系统结冰的主要方法有减少呼吸管与外界环境的接触表面积、采用电加热；前者受结构布置影响，往往较难根除结冰问题，后者增加了电控系统的复杂性和系统电能耗。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发动机呼吸管防结冰装置，针对现有技术中的不足，在发动机进气管路中增加了一个热交换器，在热交换器顶部设置防阻环，利用发动机冷却水的热量在热交换器内与进气管内的空气进行热交换，提高发动机进气以及呼吸窜气的温度，从根本上解决呼吸系统结冰的问题，同时将发动机进气温度提高至一个适当水平，有利于油气混合，改善发动机的缸内燃烧。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种发动机呼吸管防结冰装置，包括发动机、主出水管、主回水管、加热出水管、加热回水管、进气管、热交换器、呼吸管、出水三通、回水三通、流量控制阀、进气道、防阻环、热水口、回流口、呼吸口、水箱、排水嘴、呼吸嘴，其特征在于：

所述发动机通过主出水管、主回水管与水箱构成冷却水回路；所述主出水管上设置有出水三通，所述出水三通的旁路上连接有加热出水管；所述主回水管上设置有回水三通，所述回水三通的旁路上连接有加热回水管；所述发动机的进气管上串联设置有热交换器，所述热交换器上部的进气管周围设置防阻环，所述热交换器内设置有多个圆形的进气道，所述进气道与热交换器壳体之间构成内腔体，所述内腔体两端分别设置有热水口和回流口，所述发动机上还设置有呼吸管，所述呼吸管与防阻环连通，所述防阻环内环绕的进气管上设置有多个呼吸嘴和排水嘴；所述呼吸嘴设置于防阻环的上部位置，所述排水嘴设置于防阻环的下部位置；所述呼吸口前端设置有回流套管；所述回流套管环绕于防阻环外部，所述加热出水管与热水口连通，所述加热回水管与回流套管连通；所述进气管内的空气穿过热交换器内的进气道与发动机连通。

所述加热出水管上设置有流量控制阀，所述进气管上设置有进气温度传感器，所述流量控制阀、进气温度传感器与发动机管理系统电气信号连接。

所述热交换器为圆桶形多管式壳体，所述热交换器的内腔体与热水口和回流套管连通，所述回流套管的下方设置有回流口。

所述呼吸嘴至少设置有三个，所述呼吸嘴之间等角分布，所述呼吸嘴向上倾斜设置，所述呼吸嘴的倾斜角度范围为30度—60度。

所述排水嘴至少设置有三个，所述排水嘴之间等角分布，所述排水嘴向下方倾斜设置，所述排水嘴开口处与防阻环底部平齐设置，所述排水嘴的倾斜角度范围为30度—60度。

本实用新型的工作原理为：在发动机进气管路中增加了一个热交换器，在热交换器上方设置防阻环，在防阻环内设置呼吸嘴和排水嘴；利用发动机冷却水的热量在热交换器内与进气管内的空气进行热交换，提高发动机进气以及呼吸窜气的温度，从根本上解决呼吸系统结冰的问题；通过防阻环和呼吸嘴、排水嘴，减缓呼吸气流速度，及时下排呼吸产生的水；主要有两种工作模式，一种是在正常的环境温度下，由发动机自带的进气温度传感器实时测得进气温度，并给予冷却水流量控制阀一个信号，使其处于关闭状态，在这种模式下，发动机的冷却水不流经热交换器，不会与发动机进气和呼吸管内的曲轴箱窜气进行热交换，即整个发动机在常规的模式下运行。另一种是在寒冷的气候条件下，发动机自带的进气温度传感器实测到进气温度低于某一个限值，存在呼吸系统的风险，发动机管理系统(EMS)即给冷却水流量控制阀一个信号，使其按某个开度进行开启，开度值与进气温度相关，温度越低开度越大。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：设置热交换器和防阻环，并配置呼吸嘴和排水嘴，利用发动机的冷却水的热量来提高发动机进气以及呼吸窜气的温度，不需要耗费额外的能量，就能彻底解决发动机窜气在与新鲜空气混合时产生结冰的问题，避免因呼吸管堵塞造成的安全隐患；同时，利用冷却水来加热发动机进气，并通过调节冷却水流量，实时调节发动机进气温度，使进气温度维持在一个合适的水平，对于改善发动机的燃烧效率和降低发动机排放均产生积极作用。本新型结构简单，易于安装，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种发动机呼吸管防结冰装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种发动机呼吸管防结冰装置A处放大示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种发动机呼吸管防结冰装置热交换器俯视图示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.发动机 2.主出水管 3.主回水管 4.加热出水管

5.加热回水管 6.进气管 7.热交换器 8.呼吸管

9.出水三通 10.回水三通 11.流量控制阀 12.进气道

13.防阻环 14.热水口 15.回流口 16.呼吸口

17.水箱 18.排水嘴 19.呼吸嘴

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1、图2和图3，本实用新型提供了一种发动机呼吸管防结冰装置，包括发动机1、主出水管2、主回水管3、加热出水管4、加热回水管5、进气管6、热交换器7、呼吸管8、出水三通9、回水三通10、流量控制阀11、进气道12、防阻环13、热水口14、回流口15、呼吸口16、水箱17、排水嘴18、呼吸嘴19。

所述发动机1通过主出水管2、主回水管3与水箱17构成冷却水回路；所述主出水管2上设置有出水三通9，所述出水三通9的旁路上连接有加热出水管4；所述主回水管3上设置有回水三通10，所述回水三通10的旁路上连接有加热回水管5；所述发动机1的进气管6上串联设置有热交换器7，所述热交换器7上部的进气管6周围设置防阻环13，所述热交换器7内设置有多个圆形的进气道12，所述进气道12与热交换器7壳体之间构成内腔体，所述内腔体两端分别设置有热水口14和回流口15，所述发动机1上还设置有呼吸管8，所述呼吸管8与防阻环13连通，所述防阻环13内环绕的进气管6上设置有多个呼吸嘴19和排水嘴18；所述呼吸嘴19设置于防阻环13的上部位置，所述排水嘴18设置于防阻环13的下部位置；所述呼吸口16前端设置有回流套管；所述回流套管环绕于防阻环13外部，所述加热出水管4与热水口14连通，所述加热回水管5与回流套管连通；所述进气管6内的空气穿过热交换器7内的进气道12与发动机1连通。

所述加热出水管4上设置有流量控制阀11，所述进气管6上设置有进气温度传感器，所述流量控制阀11、进气温度传感器与发动机管理系统电气信号连接。

所述热交换器7为圆桶形多管式壳体，所述热交换器7的内腔体与热水口14和回流套管连通，所述回流套管的下方设置有回流口15。

所述呼吸嘴19设置有三个，所述呼吸嘴19之间等角分布，所述呼吸嘴19向上倾斜设置，所述呼吸嘴19的倾斜角度为45度。

所述排水嘴18设置有三个，所述排水嘴18之间等角分布，所述排水嘴18向下方倾斜设置，所述排水嘴18开口处与防阻环13底部平齐设置，所述排水嘴18的倾斜角度为45度。

本实用新型具体操作步骤为：在发动机1进气管路中增加了一个热交换器7，在热交换器7上方设置防阻环13，在防阻环13内设置呼吸嘴19和排水嘴18；利用发动机1冷却水的热量在热交换器7内与进气管6内的空气进行热交换，提高发动机1进气以及呼吸窜气的温度，从根本上解决呼吸系统结冰的问题；通过防阻环13和呼吸嘴19、排水嘴18，减缓呼吸气流速度，及时下排呼吸产生的水；主要有两种工作模式，一种是在正常的环境温度下，由发动机1自带的进气温度传感器实时测得进气温度，并给予冷却水流量控制阀11一个信号，使其处于关闭状态，在这种模式下，发动机1的冷却水不流经热交换器7，不会与发动机1进气和呼吸管内的曲轴箱窜气进行热交换，即整个发动机1在常规的模式下运行。另一种是在寒冷的气候条件下，发动机1自带的进气温度传感器实测到进气温度低于某一个限值，存在呼吸系统的风险，发动机管理系统(EMS)即给冷却水流量控制阀11一个信号，使其按某个开度进行开启，开度值与进气温度相关，温度越低开度越大。这种情况下，发动机冷却水流经热交换器7，因发动机1的冷却水出水温度较高，在热交换器7内先后与新鲜空气进气和呼吸管内的曲轴箱窜气进行热交换，同时提升了两路气体的温度，使两路气体在热交换器7后混合时，不会因为温度过低而发生窜气中的水蒸气凝结成冰的现象。混合后的气体温度也得到了响应的提高，进入发动机后，较高的进气温度有利于燃油的雾化和蒸发，使油气混合更充分，这将对发动机的缸内燃烧产生积极的作用，改善寒冷气候条件下发动机的燃烧效率和尾气排放。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：设置热交换器和防阻环，并配置呼吸嘴和排水嘴，利用发动机的冷却水的热量来提高发动机进气以及呼吸窜气的温度，不需要耗费额外的能量，就能彻底解决发动机窜气在与新鲜空气混合时产生结冰的问题，避免因呼吸管堵塞造成的安全隐患；同时，利用冷却水来加热发动机进气，并通过调节冷却水流量，实时调节发动机进气温度，使进气温度维持在一个合适的水平，对于改善发动机的燃烧效率和降低发动机排放均产生积极作用。本新型结构简单，易于安装，成本低廉。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。