一种汽车发动机舱与乘客舱隔热装置的设计

2020-06-03张培明

科学技术创新 2020年5期

段妮张培明

（潍坊科技学院，山东寿光262700）

1 概述

一种汽车发动机舱与乘客舱隔热装置，设置在发动机舱与乘客舱之间的隔板上，包括薄管阵、副空气滤清器、副进气管Ⅰ、副进气管Ⅱ、副管路接口和温控电磁阀装置；薄管阵的一端经由过渡联接Ⅰ与副进气管Ⅰ连接，副进气管Ⅰ与副空气滤清器的一端相连，副空气滤清器的另一端通往大气；薄管阵另一端经由过渡联接Ⅱ与副进气管Ⅱ连接，副进气管Ⅱ通过副管路接口与发动机原有进气管相连接。该装置在不增加发动机负载及整车空气阻力的前提下，使发动机舱的热量不能传导到乘客舱，解决了乘客舱因发动机热量传递而带来的乘坐舒适性下降问题，同时由于隔绝了由发动机舱传导到乘客舱的热量，也将在一定程度上降低汽车空调能耗，提高汽车的使用经济性。

2 隔热装置存在的问题

目前常采用在发动机舱与乘客舱之间的隔板上加装隔热材料（如铝箔+石棉）的方式防止热传递，但是这种方法只能实现相对较短时间内隔热，随着发动机工作时间的延长与机舱内温度的升高，隔热材料由于自身不具备散热功能必然导致其温度上升，从而使热量传递到乘客舱，隔热效果下降。

3 研究过程

3.1 设计内容

为了克服现有的方法隔热效果有限的问题，本设计创造提出一种发动机舱与乘客舱隔热的装置并且该装置能够保证环境温度低时发动机舱热量正常向乘客舱传递，不影响环境温度低（如冬季）时乘车的舒适性。其特征在于：所述的隔热装置包括薄管阵、副空气滤清器、过渡联接Ⅰ、过渡联接Ⅱ、副进气管Ⅰ、副进气管Ⅱ、副管路接口和温控电磁阀装置。薄管阵是由若干细管并联而成的具有一定面积的隔热体，固定安装在发动机舱与乘客舱之间的隔板上。薄管阵的一端经由过渡联接Ⅰ与副进气管Ⅰ连接，副进气管Ⅰ与副空气滤清器的一端相连，副空气滤清器的另一端通往大气；薄管阵另一端经由过渡联接Ⅱ与副进气管Ⅱ连接，副进气管Ⅱ通过副管路接口与发动机原有进气管相连接。温控电磁阀装置，包括电源、温控开关和电磁阀，所述的电磁阀安装在副进气管Ⅱ上，电磁阀由温控开关控制开闭，整体由汽车电源供电。副管路接口位于原有发动机空气滤清器与节气门体之间，发动机原进气管与发动机空气滤清器作为发动机主进气管路，副管路接口、副进气管Ⅱ、过渡联接Ⅱ、薄管阵、过渡联接Ⅰ、副进气管Ⅰ和副空气滤清器作为发动机副进气管路。温控开关用于控制电磁阀的开与关，当外部环境温度低于20±3℃时，温控开关打开，电磁阀关闭，副进气管路与发动机主进气管路不连通，当外部环境温度高于20±3℃时，温控开关闭合，电磁阀打开，副进气管路与发动机主进气管路连通。

3.2 设计方法

3.2.1 发动机启动后，发动机主进气管产生真空度，同时温控开关检测外界环境温度，当外界环境温度高于温控开关的动作极限值时，温控开关始终保持闭合状态，汽车蓄电池与电磁阀之间的电路为通路，电磁阀开启，副进气管路畅通，外界新鲜空气通过副空气滤清器，副进气管Ⅰ、过渡联接Ⅰ、薄管阵、过渡联接Ⅱ、副进气管Ⅱ与发动机主进气管路里的空气汇合，经节气门体进入发动机气缸，为发动机的运转提供新鲜空气，实现发动机舱与乘客舱隔热；当外界环境温度低于温控开关的断开动作极限值时，温控开关动作，由闭合状态转换为关闭状态，这时汽车蓄电池与电磁阀之间的电路断开，电磁阀始终保持闭合状态，副进气管路不通，隔热装置不起作用。

3.2.2 隔热装置可根据具体车型在设计制造阶段制作成发动机舱与乘客舱隔板形式，隔热原理相同，从而实现发动机舱与乘客舱隔热装置的集成，使原有发动机舱与乘客舱隔板实现良好散热功能。

3.2.3 当环境温度高时，使设于发动机舱与乘客舱之间的隔热装置中薄管阵细管内的空气产生流动，流动的新鲜空气带走发动机传递给乘客舱的热量, 从而实现发动机舱与乘客舱的隔热效果。薄管阵的各细管空气流动的动力源来自发动机工作时进气管路所产生的负压，在负压作用下使外界新鲜空气不断通过隔热装置流入发动机进气管路。当环境温度较低时，不影响发动机舱向乘客舱传递热量，从而不影响乘客舱温度。因此，该装置既可提高乘客夏季乘车的舒适性，有效降低汽车空调能耗，提高汽车使用经济性，又可保证冬季行车乘客舱的舒适性。同时，由于副进气管路进气口设计位置与发动机原有进气管路进气口位置相同，因此该装置不会给汽车增加额外空气阻力。

3.3 具体实施方式

一种汽车发动机舱与乘客舱隔热装置，如图1 所示，包括：薄管阵5、副空气滤清器3、副进气管Ⅰ3、副进气管Ⅱ7、副管路接口10 和温控电磁阀装置；所述的温控电磁阀装置，包括电源14、温控开关8 和电磁阀9，其中电源14 为汽车蓄电池。

副空气滤清器2 位于远离发动机副进气管路端，用于过滤通过副进气支路进入发动机的空气。副进气管Ⅰ3 分布于副空气滤清器2 与过渡联接Ⅰ4 之间，副进气管路Ⅱ7 位于过渡联接Ⅱ6 与电磁阀9、电磁阀9 与副管路接口10 之间；副管路接口10 位于主进气管11 上，介于发动机主滤清器1 与节气门12 之间；薄管阵5 位于过渡联接Ⅰ4、过渡联接Ⅱ6 之间，用于隔断发动机舱与乘客舱热传递；过渡联接Ⅰ4、过渡联接Ⅱ6 分别用于薄管阵5 与副进气管Ⅰ3、副进气管Ⅱ7 的联接，保证副进气管Ⅰ3、副进气管Ⅱ7 与薄管阵5 内若干细管内气流的均匀顺畅流动；温控开关8 可设置于探测环境温度的任何位置；电磁阀9 位于副管路接口10 与过渡联接Ⅱ6 之间的副进气管路Ⅱ7 上，用于根据温控开关8 的指令打开或关闭副进气支路。

发动机13 启动后，发动机13 主进气管11 产生真空度，同时温控开关8 检测外界环境温度，当外界环境温度高于温控开关8 的动作极限值时，温控开关8 始终保持闭合状态，电源14（汽车蓄电池）与电磁阀9 之间的电路为通路，电磁阀9 开启，副进气管路畅通，外界新鲜空气就通过副空气滤清器2，副进气管Ⅰ3、副进气管Ⅱ7，过渡联接Ⅰ4、过渡联接Ⅱ6，薄管阵5，电磁阀9 与主进气管路11 里的空气汇合，经节气门体12，最后进入发动机气缸，为发动机13 的运转提供新鲜空气。

当外界环境温度低于温控开关8 的断开动作极限值时，温控开关动作，由闭合状态转换为关闭状态，这时电源14 与电磁阀9 之间的电路断开，电磁阀9 始终保持闭合状态，副进气管路不通，隔热装置不起作用。这时发动机的进气方式和没有加装本装置时的方式相同，即新鲜空气通过主空气滤清器1，主进气管路11，经节气门体12 进入发动机。

汽车发动机舱与乘客舱隔热装置在温控开关8，电池阀9 和电源14 的协同控制下利用发动机工作时进气管路的负压带动副进气管路内的新鲜空气流动，使薄管阵内的温度保持相对较低值，从而由薄管阵5 为主组成的发动机舱与乘客舱隔热装置，能够连续不断的带走薄管阵中发动机向上传递的热量，隔断发动机机舱内热量向乘客舱传递。