一种基于涡流管的冷启动装置及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及发动机启动控制领域，特别涉及一种基于涡流管的冷启动装置及车辆。


背景技术：

2.发动机低温环境下的冷启动后，大多需要较长时间的加热，无法在紧急情况时冷启动后快速进入正常运行状态。目前通过辅助加热的方式来辅助发动机的冷启动，辅助加热方式主要有气暖式和水暖式。
3.气暖式加热器通过油泵将燃油泵入燃烧室与空气混合并燃烧，吸入冷空气经热交换器吸收燃烧产生的热量，将低温空气变为暖风从出风口吹出，对发动机进行加热；水暖式加热器运行时，燃油通过输油管进入加热器主机，并进行燃烧，产生的热量对冷却水管中的冷却液进行加热，加热后的冷却液进入发动机，对系统进行加热；但是，通过燃烧的方式加热冷却水或进气空气，往往燃烧不充分而浪费燃料，效率相对较低，同时利用热传导提高空气或系统温度的方式滞后性较大，在紧急情况下无法快速启动。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于涡流管的冷启动装置及车辆，配置压缩气罐为涡流管提供压缩气体，利用涡流管使高速气流产生涡流分离出冷热两股气流，其中冷气流用于制冷，热气流混合进气输入发动机的气缸，为发动机冷启动燃烧提供较好的空气环境，提高发动机冷启动效率。
5.本实用新型的第一目的是提供一种基于涡流管的冷启动装置目的，采用以下技术方案：
6.包括压缩气罐和连通压缩气罐的涡流管，涡流管获取压缩气罐内的高压气体并形成热气流和冷气流，涡流管包括用于输出冷气流的冷端和用于输出热气流的热端，热端接入发动机的进气管。
7.进一步地，所述涡流管的热端设有热气管，热气管连通进气管，热气管内热气流输入进气管的方向与进气管内气流方向相同或成锐角。
8.进一步地，所述涡流管包括本体和连接本体的喷嘴，热端和冷端分别设置在本体相对的两端，本体内设有涡流室，涡流室分别与冷端、热端连通，喷嘴垂直于本体设置并分别与压缩气罐和涡流室连通，涡流室通过喷嘴获取压缩气罐输出的气体并形成涡流，涡流的中心气流形成冷气流，涡流的外层气流形成热气流。
9.进一步地，所述喷嘴连接压缩气罐的管路上设有流量阀和流量计。
10.进一步地，所述热端设有调节阀，调节阀能够调节热气流和冷气流的流量比和温度比。
11.进一步地，所述压缩气罐通过管路连接空气压缩机，空气压缩机用于将空气压缩并输入压缩气罐。
12.进一步地，所述压缩气罐内设有气压传感器，气压传感器和空气压缩机分别接入控制器，气压传感器用于测取压缩气罐内的气压数据并至控制器，控制器用于控制空气压缩机的运行状态。
13.进一步地，所述进气管获取热端输入热气流的区域形成混合室，热气流与穿过节气门的气流在混合室内混合，共同输入发动机的气缸。
14.进一步地，所述节气门位于混合室的上游，节气门用于通过调节开度改变穿过节气门的气流与热端输入热气流的混合比例。
15.本实用新型的第二目的是提供一种车辆，利用如第一目的所述的基于涡流管的冷启动装置。
16.与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
17.(1)针对目前采用气暖式加热和水暖式加热效率低、效果差的问题，配置压缩气罐为涡流管提供压缩气体，利用涡流管使高速气流产生涡流分离出冷热两股气流，其中冷气流用于制冷，热气流混合进气输入发动机的气缸，为发动机冷启动燃烧提供较好的空气环境，提高发动机冷启动效率。
18.(2)在压缩气罐和涡流管之间设置流量阀和流量计，对涡流管输入的气流进行监测和调节，结合调节阀共同控制涡流管输入的热气流的流量和温度，使其能够满足冷启动时的需求。
19.(3)在压缩气罐内设置气压传感器，测取压缩气罐内储存的压缩气体的气压，控制器依据测取的气压来控制空气压缩机的运行，及时补充压缩气罐内的压缩空气，使得压缩气罐内的压缩空气能够保持所需状态，保证为涡流管提供所需的压力气流，提高整个装置运行的稳定性和效率。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型实施例1和2中基于涡流管的冷启动装置的结构示意图。
22.图中，1空气压缩机，2压缩气罐，3涡流管，4节气门，5进气管，6气缸。
具体实施方式
23.实施例1
24.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种基于涡流管的冷启动装置。
25.目前在发动机冷启动时采用气暖式或水暖式对发动机进行加热，不管是气暖式还是水暖式都需要消耗燃料，通过燃烧的方式加热冷却水或进气空气。这种方式不仅浪费燃料，效率相对较低，同时利用热传导提高空气或系统温度的方式滞后性较大，在紧急情况下无法快速启动。
26.基于此，提供一种基于涡流管的冷启动装置，涡流管3利用高速气流产生涡流并分离出热气流和冷气流，将热气流输入发动机的气缸6的进气管5，从而为发动机冷启动时燃
料燃烧提供较好的空气环境，提高发动机冷启动效率。
27.下面，结合附图对上述基于涡流管的冷启动装置进行详细说明。
28.参见图1，基于涡流管的冷启动装置主要包括压缩气罐2、涡流管3和管路组件，压缩气罐2通过管路接入涡流管3，为涡流管3提供高压气流，涡流管3利用高速气流产生涡流分离出冷热两股气流，其中冷气流用于制冷，热气流用于进气加热。
29.其中，涡流管3获取压缩气罐2内的高压气体并形成热气流和冷气流，涡流管3输出热气流的一端为热端，涡流管3输出冷气流的一端为冷端，热端输入的热气流温度大于发动机所处环境的空气温度，热端接入发动机的进气管5，将涡流管3分离出的热气流输入进气管5中，通过进气管5输入发动机的气缸6。
30.为了方便涡流管3的热端与发动机的进气管5之间的连通，涡流管3的热端设有热气管，热气管连通进气管5，热气管轴线与所连通位置进气管5的轴线呈夹角布置。为了促进热气流向发动机的气缸6的输送，热气流输入进气管5的方向与进气管5内气流方向相同或成锐角，热气流具有沿进气管5内气流输送方向的分速度，涡流管3输出的热气流促进进气管5内气体的流动，从而提高发动机的气缸6的进气效率，提高发动机的气缸6内燃料的燃烧效率。
31.对于涡流管3的结构，涡流管3包括本体和连接本体的喷嘴，热端和冷端分别设置在本体相对的两端，本体内设有涡流室，涡流室分别与冷端、热端连通，喷嘴垂直于本体设置并分别与压缩气罐2和涡流室连通；热端连接有热气管，冷端连接有冷气管。
32.压缩气体以高速流入喷嘴，经过涡流室产生旋转的分离涡流，由于高速运动的热分子离心力较大，低速运动的低温分子离心力较小，因此涡流室内外层气流温度较高，中心气流温度较低，涡流的中心气流形成冷气流，涡流的外层气流形成热气流。
33.热端设有调节阀，调节阀能够调节热气流和冷气流的流量比和温度比；通过调节阀控制将高温气体排出，低温气体则被调节阀阻挡，反向流入冷端，然后通过冷气管输出。其中冷端出口温度可以达到-10～-50℃，热端出口温度达到100～130℃。
34.可以理解的是，冷端可以通过冷气管接入发动机或所对应车辆的用冷组件，为用冷组件进行降温。
35.对于管路组件，包括管道和布置在管道上的元件，喷嘴连接压缩气罐2的管道上设有流量阀和流量计。
36.如图1所示，压缩气罐2通过管路连接空气压缩机1，空气压缩机1用于将空气压缩并输入压缩气罐2；压缩气罐2内设有气压传感器，气压传感器和空气压缩机1分别接入控制器，气压传感器用于测取压缩气罐2内的气压数据并至控制器，控制器用于控制空气压缩机1的运行状态。
37.在压缩气罐2内设置气压传感器，测取压缩气罐2内储存的压缩气体的气压，控制器依据测取的气压来控制空气压缩机1的运行，实现反馈控制，及时补充压缩气罐2内的压缩空气，使得压缩气罐2内的压缩空气能够保持所需状态，保证为涡流管3提供所需的压力气流，提高整个装置运行的稳定性和效率。
38.另外，进气管5获取热端输入热气流的区域形成混合室，热气流与穿过节气门4的气流在混合室内混合，共同输入发动机的气缸6，节气门4位于混合室的上游，节气门4用于通过调节开度改变穿过节气门4的气流与热端输入热气流的混合比例。
39.在运行时，发动机带动空气压缩机1运动，将压缩空气存储在压缩气罐2中。需要进行冷启动时，压缩气罐2中的空气以高速流入涡流管3中，经过冷热端分离，将热端空气冲入进气管5，然后进入发动机的气缸6，为发动机冷启动燃烧提供较好的空气环境。
40.利用基于涡流管的冷启动装置无需额外的供电和燃料加热，因此成本低、安全性和可靠性更高，热端出口的温度可以达到100℃以上，加热效果明显，同时经过压缩的空气流量较大，打开开关即可使用，响应基本没有延迟，装置整体体积小重量轻，防冲撞。
41.实施例2
42.本实用新型的另一实施方式中，给出一种车辆。
43.本实施例中的车辆利用如实施例1中的基于涡流管的冷启动装置。
44.将基于涡流管的冷启动装置接入车辆的发动机，气体压缩机从发动机获取动力，将气体压缩后输送至压缩气罐2进行储存，涡流管3获取压缩气罐2内的高压气流并输出热气流，利用热气流随发动机进气共同进入气缸6，为发动机冷启动燃烧提供较好的空气环境，改善冷启动特性。由于车辆上安装了如实施例1中的基于涡流管的冷启动装置，由该基于涡流管的冷启动装置带来有益效果参见实施例1，在此不再赘述。
45.对于未提及的车辆中的其他结构，采用现有的结构即可。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，包括压缩气罐和连通压缩气罐的涡流管，涡流管获取压缩气罐内的高压气体并形成热气流和冷气流，涡流管包括用于输出冷气流的冷端和用于输出热气流的热端，热端接入发动机的进气管。2.如权利要求1所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述涡流管的热端设有热气管，热气管连通进气管，热气管内热气流输入进气管的方向与进气管内气流方向相同或成锐角。3.如权利要求1所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述涡流管包括本体和连接本体的喷嘴，热端和冷端分别设置在本体相对的两端，本体内设有涡流室，涡流室分别与冷端、热端连通，喷嘴垂直于本体设置并分别与压缩气罐和涡流室连通，涡流室通过喷嘴获取压缩气罐输出的气体并形成涡流，涡流的中心气流形成冷气流，涡流的外层气流形成热气流。4.如权利要求3所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述喷嘴连接压缩气罐的管路上设有流量阀和流量计。5.如权利要求3所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述热端设有调节阀，调节阀能够调节热气流和冷气流的流量比和温度比。6.如权利要求1所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述压缩气罐通过管路连接空气压缩机，空气压缩机用于将空气压缩并输入压缩气罐。7.如权利要求6所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述压缩气罐内设有气压传感器，气压传感器和空气压缩机分别接入控制器，气压传感器用于测取压缩气罐内的气压数据并至控制器，控制器用于控制空气压缩机的运行状态。8.如权利要求1所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述进气管获取热端输入热气流的区域形成混合室，热气流与穿过节气门的气流在混合室内混合，共同输入发动机的气缸。9.如权利要求8所述的基于涡流管的冷启动装置，其特征在于，所述节气门位于混合室的上游，节气门用于通过调节开度改变穿过节气门的气流与热端输入热气流的混合比例。10.一种车辆，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的基于涡流管的冷启动装置。

技术总结
本实用新型提供一种基于涡流管的冷启动装置及车辆；涉及发动机启动控制领域；针对目前采用气暖式加热和水暖式加热效率低、效果差的问题，配置压缩气罐为涡流管提供压缩气体，利用涡流管使高速气流产生涡流分离出冷热两股气流，其中冷气流用于制冷，热气流混合进气输入发动机的气缸，为发动机冷启动燃烧提供较好的空气环境，提高发动机冷启动效率。提高发动机冷启动效率。提高发动机冷启动效率。


技术研发人员：石兴超 付德华 刘健美 郭明春
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/6/27