混合器、发动机进气系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种混合器、发动机进气系统和车辆。

背景技术

相关技术中，环境温度过高会使进入发动机缸体内氧气浓度降低，造成输出扭矩不足，且环境温度过高会使得车辆发动机的进气温度过高，会导致发动机功率、输出扭矩受限，同时会造成发动机爆震，而长时间爆震会影响发动机使用寿命，影响了用户的使用体验，存在改进的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机进气系统，所述发动机进气系统可以实现对进入发动机的气体温度的调节，提高发动机的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种混合器，所述混合器具有混合腔以及与所述混合腔连通的第一进口、第二进口和出口，所述第一进口与外界连通，所述第二进口与空调组件出风口连通，所述出口与发动机进气口连通。

根据本发明实施例的混合器，所述混合器包括：壳体，所述壳体内限定有所述混合腔，所述第一进口、所述第二进口和所述出口设于所述壳体，且所述第一进口和所述第二进口相对布置；第一进气管，所述第一进气管设于所述壳体内且与所述第一进口连通，所述第一进气管具有多个第一出孔；第二进气管，所述第二进气管设于所述壳体内且与所述第二进口连通，所述第二进气管具有多个第二出孔；其中，通过所述第一出孔和所述第二出孔排出的气体在所述混合腔内混合后通过所述出口进入所述进气口。

根据本发明实施例的混合器，还包括：第一隔板，所述第一隔板设于所述壳体内且与所述壳体之间限定有第一隔腔，所述第一隔腔与所述第一进口连通，所述第一进气管包括多个，所述第一进气管沿垂直于所述第一隔板的方向延伸，每个所述第一进气管的一端设于所述第一隔板且与所述第一隔腔连通。

根据本发明实施例的混合器，还包括：第二隔板，所述第二隔板设于所述壳体内且与所述壳体之间限定有第二隔腔，所述第二隔腔与所述第二进口连通，所述第二进气管包括多个，所述第二进气管沿垂直于所述第二隔板的方向延伸，每个所述第二进气管的一端设于所述第二隔板且与所述第二隔腔连通。

根据本发明实施例的混合器，在与所述出口轴向垂直的方向上，所述第一进气管和所述第二进气管交错排布；和/或，在所述出口的轴向上，所述第一进气管包括间隔布置的多个，所述第二进气管包括间隔布置的多个。

相对于现有技术，本发明所述的混合器具有以下优势：

根据本发明实施例的混合器，通过设置两个进口，使一个进口与和空调组件连通的出风口配合连通，在外界环境温度较高或较低时，两个进口的高温和低温气体可以通过混合腔混合达到预定温度后通入发动机内，实现对进入发动机的气体温度的调节，使发动机实现高功率、高扭矩输出，避免爆震等影响发动机的使用寿命，且安装在车辆内不会影响整车的动力性，满足用户在高温环境下进行的各种极限工况驾驶，提高用户的使用体验。

本发明的另一个目的在于提出一种发动机进气系统，包括发动机连通的进气口、与空调组件连通的出风口、根据本发明实施例的发动机进气系统以及控制器；

所述控制器与所述空调组件通讯连接，所述控制器适于根据外界环境温度控制所述空调组件的工作以调节通入所述发动机的气体温度。

根据本发明实施例的发动机进气系统，所述空调组件包括空调器和调节阀，所述调节阀设于所述压缩泵和所述第二进口之间，所述控制器适于根据所述进气口处的温度和外界环境温度控制所述调节阀的开度，以调节通入所述第二进口的气体量。

根据本发明实施例的发动机进气系统，还包括：压缩泵，所述压缩泵设于所述空调器和所述调节阀之间，用于将所述空调器流出的气体增压后通入所述调节阀。

根据本发明实施例的发动机进气系统，还包括：爆震传感器，所述控制器与所述爆震传感器通讯连接，所述爆震传感器检测到所述发动机爆震时所述控制器控制所述空调组件的工作状态；环境温度传感器，所述控制器与所述环境温度传感器通讯连接，所述环境温度传感器用于检测外界环境温度；进气温度传感器，所述控制器与所述进气温度传感器通讯连接，所述进气温度传感器用于检测所述进气口处的温度。

根据本发明实施例的发动机进气系统，所述混合器集成在所述发动机的所述进气口处。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆，包括根据本发明实施例的发动机进气系统，相对于现有技术，本发明所述的车辆具有的优势与发动机进气系统具有的优势相同，这里不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例发动机进气系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的混合器的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的混合器的剖视图；

图4是根据本发明实施例的混合器的主视图；

图5是沿图4中A-A线的剖视图；

图6是根据本发明实施例的混合器的俯视图；

图7是沿图6中B-B线的剖视图。

附图标记说明：

进气系统100，

控制器10，

空调组件20，空调器21，压缩泵22，调节阀23，

混合器30，第一进口301，第二进口302，出口303，壳体31，混合腔311，第一进气管32，第一出孔321，第二进气管33，第二出孔331，第一隔板34，第一隔腔341，第二隔板35，第二隔腔351，

发动机40，环境温度传感器50，进气温度传感器60，爆震传感器70。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考图1-图7并结合实施例来详细说明本发明。

根据本发明实施例的混合器30具有混合腔311以及与第一进口301、第二进口302和出口303，第一进口301、第二进口302和出口303均混合腔311连通，同时第一进口301与外界连通，第二进口302与空调组件20的出风口连通，由此可以将空调组件20制冷或制热后的气体通入混合器30的混合腔311内，出口303与发动机40的进气口连通，由此使混合腔311内混合后的气体通入发动机40内，即通过设置混合器30，将外界气体和空调组件20工作后产生气体混合后通入发动机40内，以实现对发动机40进气温度的调节。

根据本发明实施例的混合器30，通过设置两个进口，使一个进口与空调组件20配合连通，在外界环境温度较高或较低时，两个进口的高温和低温气体可以通过混合腔311混合达到预定温度后通入发动机40内，实现对进入发动机40的气体温度的调节，进而可以使发动机40实现高功率、高扭矩输出，避免爆震等影响发动机40的使用寿命，且结构简单，安装在车辆内不会影响整车的动力性，同时可以满足用户在高温环境下进行的各种极限工况驾驶，提高用户的使用体验。

如图2所示，在一些示例中，混合器30包括：壳体31、第一进气管32和第二进气管33，壳体31内限定有混合腔311，第一进口301、第二进口302和出口303设置在壳体31上，第一进气管32设置在壳体31内，第一进气管32与第一进口301相连通，第一进气管32具有多个第一出孔321，通过第一进口301进入壳体31的气体可以通过第一进气管32上的第一出孔321排至混合腔311内。

第二进气管33设置在壳体31内，且第二进气管33与第二进口302连通，第二进气管33具有多个第二出孔331，通过第二进口302进入壳体31的气体可以通过第二进气管33上的第二出孔331排至混合腔311内，通过第一出孔321和第二出孔331排出的气体在混合腔311内混合后，通过出口303进入进气口。

通过设置进气管和位于进气管上的多个出孔结构，可以使得高温气体和低温气体均可以均匀分散地通入混合腔311内，进而可以提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3-图7所示，在一些示例中，混合器30还包括：第一隔板34，第一隔板34设于壳体31内，第一隔板34与壳体31之间限定有第一隔腔341，第一隔腔341与第一进口301连通，第一进气管32包括多个，第一进气管32沿垂直于第一隔板34的方向延伸，每个第一进气管32的一端设于第一隔板34，由此便于第一进气管32的布置，当然，第一进气管32的延伸方向也可以与第一隔板34倾斜；第一进气管32与第一隔腔341连通，由此使得通过第一进口301进入第一隔腔341内的气体可以通过多个第一进气管32通入混合腔311内，实现分流的作用，气体更可以均匀通入混合腔311内，进而提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3-图7所示，在一些示例中，混合器30还包括：第二隔板35，第二隔板35设于壳体31内，且第二隔板35与壳体31之间限定有第二隔腔351，第二隔腔351与第二进口302连通，第二进气管33包括多个，第二进气管33沿垂直于第二隔板35的方向延伸，每个第二进气管33的一端设于第二隔板35上，由此便于第二进气管33的布置，当然，第二进气管33的延伸方向也可以与第二隔板35倾斜；第二进气管33与第二隔腔351连通，由此使得通过第二进口302进入第二隔腔351内的气体可以通过多个第二进气管33通入混合腔311内，实现分流的作用，气体更可以均匀通入混合腔311内，进而提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3和图4所示，在一些具体的示例中，第一进口301和第二进口302设于壳体31的相对布置的两个侧壁上，出口303设置在壳体31的另一侧壁上，该侧壁与相对布置的两个侧壁连接。

其中，在与出口303轴向垂直的方向(如图5所示的前后方向)上，第一进气管32和第二进气管33交错排布，由此可以便于通过第一出口321和第二出口331流出的气体的快速混合，提高气体混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

在出口303的轴向(如图7所示的左右方向)上，第一进气管32包括间隔布置的多个，第二进气管33包括间隔布置的多个，通过上述排布设置，一方面可以使高温或者低温气体均匀分散在混合腔311内，另一方面，多个气管沿出口303的轴向排布，可以保证气体充分混合后通过出口303通入发动机40，保证温度的稳定性。

根据本发明实施例的发动机进气系统100包括与发动机40连通的进气口、与空调组件20连通的出风口和混合器30，通过采用上述混合器30，使得在外界环境温度较高或较低时，两个进口的高温和低温气体可以通过混合腔311混合达到预定温度后通入发动机40内，实现对进入发动机40的气体温度的调节，使发动机40实现高功率、高扭矩输出，避免爆震等影响发动机的使用寿命，且不会影响整车的动力性，满足用户在高温环境下进行的各种极限工况驾驶，提高用户的使用体验。

根据本发明实施例的一些实施例，发动机进气系统100包括：发动机40、空调组件20、混合器30，发动机40具有进气口；空调组件20具有出风口；混合器30具有混合腔311以及与混合腔311连通的第一进口301、第二进口302和出口303，第一进口301与外界连通，第二进口302与出风口连通，出口303与进气口连通。

进气系统100还包括控制器10，控制器10与空调组件20通讯，控制器10可以根据外界环境温度控制空调组件20的工作，这里控制空调组件20的工作可以是控制工作启动或停止，也可以是控制空调组件20出风量的多少或出风速率等。

可以理解的是，在外界环境温度较高时，通入第一进口301的气体为高温气体，此时，空调组件20用于制冷，通入第二进口302的气体为低温气体，高温气体和低温气体在混合腔311内混合至预定温度后，通过出口303通入发动机40的进气口处，实现对通入发动机40的进气口处的温度的调节，实现发动机进气温度的智能控制，结合系统进气温度限制要求，可以在高温极限工况时实现发动机进气温度的快速降低，消除发动机“爆震”故障，实现高功率、高扭矩输出；且由此可以避免爆震导致的发动机使用寿命短的问题。

在外界环境温度较低时，通入第一进口301的气体为低温气体，此时，空调组件20用于制热，通入第二进口302的气体为高温气体，高温气体和低温气体在混合腔311内混合至预定温度后，通过出口303通入发动机40的进气口处，实现对通入发动机40的进气口处的温度的调节。

根据本发明实施例的发动机进气系统100，通过设置具有两个进口的混合器30，使一个进口与空调组件20配合连通，在外界环境温度较高或较低时，两个进口的高温和低温气体可以通过混合腔311混合达到预定温度后通入发动机40内，实现对进入发动机40的气体温度的调节，使发动机40实现高功率、高扭矩输出，避免爆震等影响发动机40的使用寿命，且不会影响整车的动力性，满足用户在高温环境下进行的各种极限工况驾驶，提高了驾驶乐趣，用户的使用体验好；即在不改变现有主体进气系统的条件下，无需匹配更大的中冷器、风扇等结构，实现发动机进气温度的智能控制，高温环境消除“爆震”故障，对现有结构改动小，成本低，开发难道小，便于推广应用。

在一些示例中，基于外界环境温度之外，可以同时检测进气口处的温度，通过直接检测进气口处的温度，可以实现对进入发动机40内气体温度的实时监测，保证检测和控制的精确性，当然，这里也可以检测第一进口301处的温度，以根据第一进口301和第二进口302处的温度调整进入发动机40内气体温度。

在一些示例中，这里的控制器可以是整车ECU，空调组件20可以为车身现有的空调组件结构，以检测进气口处温度为例，同时可以在进气口处设置进气温度传感器60，通过进气温度传感器60检测进气口处的气体温度，进气温度传感器60与控制器10通讯连接，使得控制器10获取到进气口处的气体温度。

对应地，发动机进气系统100还具有环境温度传感器50，环境温度传感器50可以检测外界环境温度，环境温度传感器50与控制器10通讯连接，使得控制器10获取到外界的气体温度。

在一些高温沙漠地带，环境温度较高，容易造成发动机“爆震”，若依据极限工况进行设计以满足极限用车场景，需要调整现有进气系统的布置，例如匹配更大尺寸中冷器、更高功率风扇，然而这些极限用车场景仅占总用车场景的5.5％左右，这样既受限于整车空间布置，无法实现平台化设计，又会造成整车成本升高、开发难度增加；而若通过软件逻辑限制动力系统的功率和扭矩输出，来避免“爆震”问题的发生，又会影响整车动力性及顾客驾驶体验，使得用户无法真正体验硬派越野带来的驾乘感。

而根据本发明实施例的进气系统100，通过空调组件20制冷，将低温气体通入第二进口302，高温气体和低温气体在混合腔311内混合至预定温度后，通过出口303通入发动机40的进气口处，使得通入发动机40的进气口处的温度降低，即实现在高温极限工况时发动机进气温度的快速降低，消除发动机“爆震”故障，无需匹配更大尺寸中冷器、更高功率风扇来调整现有进气系统的布置，可以实现平台化设计，又不会造成成本的大幅升高和难度的增加，且不影响整车动力性及顾客驾驶体验，进而使用户可以体验硬派越野带来的驾乘感。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，空调组件20包括空调器21和调节阀23，空调器21具有出风口，调节阀23设置在出风口和第二进口302之间，根据进气口处的温度和外界环境温度，控制器10控制调节阀23的开度，从而可以调节通入第二进口302的气体量，进而可以根据发动机10的需求，实时调整进入发动机40的气体温度，同时可以依据发动机需求，实时调整进入发动机的进气量，进而可以消除发动机“爆震”现象，提升发动机动力性。

需要说明的是，基于外界环境温度，空调器21制冷或者制热达到预定温度，再通过调节调节阀23的开度，使预定温度的气体以需要的气体量通入混合器30内，与第一进口301通入的气体混合均匀后，从出口303通入发动机40内，实现空气的快速升温或降温，基于此，可以根据发动机40的需要调整，调整调节阀23的开度，调整进入混合器30的第二进口的气体流量，进而可以实现对进入发动机40的气体温度和气体流量的调整。

如图1所示，在一些示例中，空调组件20还包括：压缩泵22，压缩泵22设置在空调器21和调节阀23之间，压缩泵22可以将空调器21的气体增压后通入调节阀23，由此可以增加单位时间内气体通入混合器30的流量，进而提升发动机进气效率。例如，在空调器21制冷时，压缩泵22可以将空调器21产生的低温低压的空气增压至低温高压空气，增加单位时间内冷空气通过混合器30的流量，实现对发动机进气效率的提升。

如图1所示，在一些示例中，发动机进气系统100还包括：爆震传感器70，控制器10与爆震传感器70通讯连接，在爆震传感器70检测到发动机40爆震时，控制空调组件20的工作状态，即控制器10可以基于发动机40的状态进行控制，在发动机40发生爆震时，可以控制空调器21制冷，控制压缩泵22将低温低压气体增压至低温高压气体，同时调整调节阀23的开度，使低温高压气体通过第二进口302通入混合器30内，高温气体通过第一进口301通入混合器30内，使高温气体和低温气体混合至发动机40的预定的进气温度后通过出口303通入发动机40内，解决发动机爆震，避免发动机功率和输出扭矩的受限，保证了发动机的使用寿命，提高了用户的使用体验。

在一些示例中，发动机进气系统100还包括：增压器，增压器设置在混合器30的上游，混合器30的第一进口301与增压器连通，即通过增压器增压后将高压气体通入混合器30内，由此可以增加单位时间内气体通入混合器30的流量，进而提升发动机进气效率。这里的增压器可以为涡轮增压，还可以为其他增压器，这里还可以设有中冷器，即在本实施例中，可以利用车辆现有进气系统，无需对结构进行较大的改动，也不需要设置更大尺寸性能的中冷器，成本低。

在一些具体的示例中，控制器10(可以为整车ECU)采集外界环境温度信号、进气口处的气体温度信号、爆震传感器70的信号，同时根据空调组件20的工作信号，基于整车标定数据(如下表所示)进行工况判定：

外界空气通过增压器增压后通过第一进口301通入混合器30，同时外界空气通过空调器21制冷后，经过压缩泵22增压，调节阀23的开度根据上述列表进行调整，使气体通过第二进口302通入混合器30，这里第一进口301为可以为高温进口，环境中高温空气经第一进口301进入到混合器30，第二进口302为低温进口，制冷后的低温气体通过第二进口302进入混合器30，高温空气与低温空气在混合器30中充分混合，实现对进气系统内空气的快速降温。

可以理解的是，上述列表中调节阀开度仅是公开了部分可选情况的示意，这里的调节阀开度与环境温度、进气口温度的关系可以适应性调整，且调节阀的开度可以在0-100％之间，对应不同的环境温度和进气口处的温度，调节阀可以对应调整，以满足不同发动机的进气温度的要求。

当然，根据本发明实施例的发动机进气系统100也可以应用在自然吸气发动机上，同样可以实现发动机进气温度的智能控制，可以在高温极限工况时实现发动机进气温度的快速降低，消除发动机“爆震”故障，实现高功率、高扭矩输出；且由此可以避免爆震导致的发动机使用寿命短的问题。

如图2所示，在一些示例中，混合器30包括：壳体31、第一进气管32和第二进气管33，壳体31内限定有混合腔311，第一进口301、第二进口302和出口303设置在壳体31上，第一进气管32设置在壳体31内，第一进气管32与第一进口301相连通，第一进气管32具有多个第一出孔321，通过第一进口301进入壳体31的气体可以通过第一进气管32上的第一出孔321排至混合腔311内。

第二进气管33设置在壳体31内，且第二进气管33与第二进口302连通，第二进气管33具有多个第二出孔331，通过第二进口302进入壳体31的气体可以通过第二进气管33上的第二出孔331排至混合腔311内，通过第一出孔321和第二出孔331排出的气体在混合腔311内混合后，通过出口303进入进气口。

通过设置进气管和位于进气管上的多个出孔结构，可以使得高温气体和低温气体均可以均匀分散地通入混合腔311内，进而可以提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3-图7所示，在一些示例中，混合器30还包括：第一隔板34，第一隔板34设于壳体31内，第一隔板34与壳体31之间限定有第一隔腔341，第一隔腔341与第一进口301连通，第一进气管32包括多个，第一进气管32沿垂直于第一隔板34的方向延伸，每个第一进气管32的一端设于第一隔板34，由此便于第一进气管32的布置，当然，第一进气管32的延伸方向也可以与第一隔板34倾斜；第一进气管32与第一隔腔341连通，由此使得通过第一进口301进入第一隔腔341内的气体可以通过多个第一进气管32通入混合腔311内，实现分流的作用，气体更可以均匀通入混合腔311内，进而提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3-图7所示，在一些示例中，混合器30还包括：第二隔板35，第二隔板35设于壳体31内，且第二隔板35与壳体31之间限定有第二隔腔351，第二隔腔351与第二进口302连通，第二进气管33包括多个，第二进气管33沿垂直于第二隔板35的方向延伸，每个第二进气管33的一端设于第二隔板35上，由此便于第二进气管33的布置，当然，第二进气管33的延伸方向也可以与第二隔板35倾斜；第二进气管33与第二隔腔351连通，由此使得通过第二进口302进入第二隔腔351内的气体可以通过多个第二进气管33通入混合腔311内，实现分流的作用，气体更可以均匀通入混合腔311内，进而提高气体的混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

如图3和图4所示，在一些具体的示例中，第一进口301和第二进口302设于壳体31的相对布置的两个侧壁上，出口303设置在壳体31的另一侧壁上，该侧壁与相对布置的两个侧壁连接。

其中，在与出口303轴向垂直的方向(如图5所示的前后方向)上，第一进气管32和第二进气管33交错排布，由此可以便于通过第一出口321和第二出口331流出的气体的快速混合，提高气体混合速率，实现对进气系统内空气的快速升温或降温。

在出口303的轴向(如图7所示的左右方向)上，第一进气管32包括间隔布置的多个，第二进气管33包括间隔布置的多个，通过上述排布设置，一方面可以使高温或者低温气体均匀分散在混合腔311内，另一方面，多个气管沿出口303的轴向排布，可以保证气体充分混合后通过出口303通入发动机40，保证温度的稳定性。

根据本发明的一些实施例，混合器30集成在发动机40的进气口处，即混合器30可以与发动机40集成设计，例如将混合器30的壳体31与发动机40固定且密封连接，由此既可以保证出口和进气口之间的密封性，还可以减少零部件，提高装配效率，同时便于混合器30在车身内部的布置，无需占用过多的空间。

根据本发明实施例的车辆，包括根据本发明实施例的发动机进气系统100，通过采用上述进气系统100，可以在外界环境温度较高或较低时，两个进口的高温和低温气体可以通过混合腔311混合达到预定温度后通入发动机40内，实现对进入发动机40的气体温度的调节，使发动机40实现高功率、高扭矩输出，避免爆震等影响发动机40的使用寿命，且不会影响整车的动力性，满足用户在高温环境下进行的各种极限工况驾驶，提高了驾驶乐趣，用户的使用体验好；即在不改变现有主体进气系统的条件下，无需匹配更大的中冷器、风扇等结构，对现有结构改动小，成本低，开发难道小，便于推广应用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。