一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置的設(shè)計(jì)

段 妮 張培明

（濰坊科技學(xué)院，山東 壽光262700）

1 概述

一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙之間的隔板上，包括薄管陣、副空氣濾清器、副進(jìn)氣管Ⅰ、副進(jìn)氣管Ⅱ、副管路接口和溫控電磁閥裝置；薄管陣的一端經(jīng)由過渡聯(lián)接Ⅰ與副進(jìn)氣管Ⅰ連接，副進(jìn)氣管Ⅰ與副空氣濾清器的一端相連，副空氣濾清器的另一端通往大氣；薄管陣另一端經(jīng)由過渡聯(lián)接Ⅱ與副進(jìn)氣管Ⅱ連接，副進(jìn)氣管Ⅱ通過副管路接口與發(fā)動(dòng)機(jī)原有進(jìn)氣管相連接。該裝置在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載及整車空氣阻力的前提下，使發(fā)動(dòng)機(jī)艙的熱量不能傳導(dǎo)到乘客艙，解決了乘客艙因發(fā)動(dòng)機(jī)熱量傳遞而帶來(lái)的乘坐舒適性下降問題，同時(shí)由于隔絕了由發(fā)動(dòng)機(jī)艙傳導(dǎo)到乘客艙的熱量，也將在一定程度上降低汽車空調(diào)能耗，提高汽車的使用經(jīng)濟(jì)性。

2 隔熱裝置存在的問題

目前常采用在發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙之間的隔板上加裝隔熱材料（如鋁箔+石棉）的方式防止熱傳遞，但是這種方法只能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)隔熱，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間的延長(zhǎng)與機(jī)艙內(nèi)溫度的升高，隔熱材料由于自身不具備散熱功能必然導(dǎo)致其溫度上升，從而使熱量傳遞到乘客艙，隔熱效果下降。

3 研究過程

3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的方法隔熱效果有限的問題，本設(shè)計(jì)創(chuàng)造提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱的裝置并且該裝置能夠保證環(huán)境溫度低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱量正常向乘客艙傳遞，不影響環(huán)境溫度低（如冬季）時(shí)乘車的舒適性。其特征在于：所述的隔熱裝置包括薄管陣、副空氣濾清器、過渡聯(lián)接Ⅰ、過渡聯(lián)接Ⅱ、副進(jìn)氣管Ⅰ、副進(jìn)氣管Ⅱ、副管路接口和溫控電磁閥裝置。薄管陣是由若干細(xì)管并聯(lián)而成的具有一定面積的隔熱體，固定安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙之間的隔板上。薄管陣的一端經(jīng)由過渡聯(lián)接Ⅰ與副進(jìn)氣管Ⅰ連接，副進(jìn)氣管Ⅰ與副空氣濾清器的一端相連，副空氣濾清器的另一端通往大氣；薄管陣另一端經(jīng)由過渡聯(lián)接Ⅱ與副進(jìn)氣管Ⅱ連接，副進(jìn)氣管Ⅱ通過副管路接口與發(fā)動(dòng)機(jī)原有進(jìn)氣管相連接。溫控電磁閥裝置，包括電源、溫控開關(guān)和電磁閥，所述的電磁閥安裝在副進(jìn)氣管Ⅱ上，電磁閥由溫控開關(guān)控制開閉，整體由汽車電源供電。副管路接口位于原有發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器與節(jié)氣門體之間，發(fā)動(dòng)機(jī)原進(jìn)氣管與發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器作為發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管路，副管路接口、副進(jìn)氣管Ⅱ、過渡聯(lián)接Ⅱ、薄管陣、過渡聯(lián)接Ⅰ、副進(jìn)氣管Ⅰ和副空氣濾清器作為發(fā)動(dòng)機(jī)副進(jìn)氣管路。溫控開關(guān)用于控制電磁閥的開與關(guān)，當(dāng)外部環(huán)境溫度低于20±3℃時(shí)，溫控開關(guān)打開，電磁閥關(guān)閉，副進(jìn)氣管路與發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管路不連通，當(dāng)外部環(huán)境溫度高于20±3℃時(shí)，溫控開關(guān)閉合，電磁閥打開，副進(jìn)氣管路與發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管路連通。

3.2 設(shè)計(jì)方法

3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管產(chǎn)生真空度，同時(shí)溫控開關(guān)檢測(cè)外界環(huán)境溫度，當(dāng)外界環(huán)境溫度高于溫控開關(guān)的動(dòng)作極限值時(shí)，溫控開關(guān)始終保持閉合狀態(tài)，汽車蓄電池與電磁閥之間的電路為通路，電磁閥開啟，副進(jìn)氣管路暢通，外界新鮮空氣通過副空氣濾清器，副進(jìn)氣管Ⅰ、過渡聯(lián)接Ⅰ、薄管陣、過渡聯(lián)接Ⅱ、副進(jìn)氣管Ⅱ與發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管路里的空氣匯合，經(jīng)節(jié)氣門體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，為發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供新鮮空氣，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱；當(dāng)外界環(huán)境溫度低于溫控開關(guān)的斷開動(dòng)作極限值時(shí)，溫控開關(guān)動(dòng)作，由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)汽車蓄電池與電磁閥之間的電路斷開，電磁閥始終保持閉合狀態(tài)，副進(jìn)氣管路不通，隔熱裝置不起作用。

3.2.2 隔熱裝置可根據(jù)具體車型在設(shè)計(jì)制造階段制作成發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔板形式，隔熱原理相同，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置的集成，使原有發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔板實(shí)現(xiàn)良好散熱功能。

3.2.3 當(dāng)環(huán)境溫度高時(shí)，使設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙之間的隔熱裝置中薄管陣細(xì)管內(nèi)的空氣產(chǎn)生流動(dòng)，流動(dòng)的新鮮空氣帶走發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給乘客艙的熱量, 從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙的隔熱效果。薄管陣的各細(xì)管空氣流動(dòng)的動(dòng)力源來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)進(jìn)氣管路所產(chǎn)生的負(fù)壓，在負(fù)壓作用下使外界新鮮空氣不斷通過隔熱裝置流入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管路。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)艙向乘客艙傳遞熱量，從而不影響乘客艙溫度。因此，該裝置既可提高乘客夏季乘車的舒適性，有效降低汽車空調(diào)能耗，提高汽車使用經(jīng)濟(jì)性，又可保證冬季行車乘客艙的舒適性。同時(shí)，由于副進(jìn)氣管路進(jìn)氣口設(shè)計(jì)位置與發(fā)動(dòng)機(jī)原有進(jìn)氣管路進(jìn)氣口位置相同，因此該裝置不會(huì)給汽車增加額外空氣阻力。

3.3 具體實(shí)施方式

一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置，如圖1 所示，包括：薄管陣5、副空氣濾清器3、副進(jìn)氣管Ⅰ3、副進(jìn)氣管Ⅱ7、副管路接口10 和溫控電磁閥裝置；所述的溫控電磁閥裝置，包括電源14、溫控開關(guān)8 和電磁閥9，其中電源14 為汽車蓄電池。

副空氣濾清器2 位于遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)副進(jìn)氣管路端，用于過濾通過副進(jìn)氣支路進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣。副進(jìn)氣管Ⅰ3 分布于副空氣濾清器2 與過渡聯(lián)接Ⅰ4 之間，副進(jìn)氣管路Ⅱ7 位于過渡聯(lián)接Ⅱ6 與電磁閥9、電磁閥9 與副管路接口10 之間；副管路接口10 位于主進(jìn)氣管11 上，介于發(fā)動(dòng)機(jī)主濾清器1 與節(jié)氣門12 之間；薄管陣5 位于過渡聯(lián)接Ⅰ4、過渡聯(lián)接Ⅱ6 之間，用于隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙熱傳遞；過渡聯(lián)接Ⅰ4、過渡聯(lián)接Ⅱ6 分別用于薄管陣5 與副進(jìn)氣管Ⅰ3、副進(jìn)氣管Ⅱ7 的聯(lián)接，保證副進(jìn)氣管Ⅰ3、副進(jìn)氣管Ⅱ7 與薄管陣5 內(nèi)若干細(xì)管內(nèi)氣流的均勻順暢流動(dòng)；溫控開關(guān)8 可設(shè)置于探測(cè)環(huán)境溫度的任何位置；電磁閥9 位于副管路接口10 與過渡聯(lián)接Ⅱ6 之間的副進(jìn)氣管路Ⅱ7 上，用于根據(jù)溫控開關(guān)8 的指令打開或關(guān)閉副進(jìn)氣支路。

發(fā)動(dòng)機(jī)13 啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)13 主進(jìn)氣管11 產(chǎn)生真空度，同時(shí)溫控開關(guān)8 檢測(cè)外界環(huán)境溫度，當(dāng)外界環(huán)境溫度高于溫控開關(guān)8 的動(dòng)作極限值時(shí)，溫控開關(guān)8 始終保持閉合狀態(tài)，電源14（汽車蓄電池）與電磁閥9 之間的電路為通路，電磁閥9 開啟，副進(jìn)氣管路暢通，外界新鮮空氣就通過副空氣濾清器2，副進(jìn)氣管Ⅰ3、副進(jìn)氣管Ⅱ7，過渡聯(lián)接Ⅰ4、過渡聯(lián)接Ⅱ6，薄管陣5，電磁閥9 與主進(jìn)氣管路11 里的空氣匯合，經(jīng)節(jié)氣門體12，最后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，為發(fā)動(dòng)機(jī)13 的運(yùn)轉(zhuǎn)提供新鮮空氣。

當(dāng)外界環(huán)境溫度低于溫控開關(guān)8 的斷開動(dòng)作極限值時(shí)，溫控開關(guān)動(dòng)作，由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)電源14 與電磁閥9 之間的電路斷開，電磁閥9 始終保持閉合狀態(tài)，副進(jìn)氣管路不通，隔熱裝置不起作用。這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣方式和沒有加裝本裝置時(shí)的方式相同，即新鮮空氣通過主空氣濾清器1，主進(jìn)氣管路11，經(jīng)節(jié)氣門體12 進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置在溫控開關(guān)8，電池閥9 和電源14 的協(xié)同控制下利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)進(jìn)氣管路的負(fù)壓帶動(dòng)副進(jìn)氣管路內(nèi)的新鮮空氣流動(dòng)，使薄管陣內(nèi)的溫度保持相對(duì)較低值，從而由薄管陣5 為主組成的發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱裝置，能夠連續(xù)不斷的帶走薄管陣中發(fā)動(dòng)機(jī)向上傳遞的熱量，隔斷發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)熱量向乘客艙傳遞。

圖1

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該裝置在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載及整車空氣阻力的前提下，使發(fā)動(dòng)機(jī)艙的熱量不能傳導(dǎo)到乘客艙，改善乘客艙因發(fā)動(dòng)機(jī)熱量傳遞而帶來(lái)的乘坐舒適性下降問題，同時(shí)由于隔絕了由發(fā)動(dòng)機(jī)艙傳導(dǎo)到乘客艙的熱量，也將在一定程度上降低汽車空調(diào)能耗。結(jié)合本文進(jìn)一步分析，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘客艙隔熱對(duì)人們的生活息息相關(guān)。