用于發動機的燃氣預熱系統、發動機及車輛的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發動機領域，具體地，涉及一種用于發動機的燃氣預熱系統。在此基礎上，本實用新型還涉及具有所述燃氣預熱系統的發動機及具有該發動機的車輛。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，以石油為燃料的傳統能源車輛在給生產、生活帶來便利的同時，也嚴重損害了人類賴以生存的環境，導致霧霾、光化學煙霧等惡劣天氣的頻繁出現。在此情形下，清潔能源車輛越來越受到人們的重視。所述清潔能源車輛包括混合動力汽車、電動汽車及以天然氣、生物質燃料等為替代燃料的代用燃料汽車。其中，隨著我國西氣東輸工程的不斷推進，以壓縮天然氣(CNG)為燃料的新型發動機技術得到了空前的發展。
[0003]為保證天然氣的充分燃燒，需在將其供給至燃燒室前進行預熱，以免燃料在計量閥前或進氣管路的其他位置結晶而影響計量準確性，且便于在進入燃燒室后適時燃燒，從而供給充足的動力。如圖1所示為傳統技術中一種燃氣預熱系統的連接示意圖。其中，主要利用冷卻液循環管路I輸送的冷卻液的熱量加熱將要輸送至燃燒室的燃氣，以達到上述目的。具體地，發動機本體6的水套出口 61排出的冷卻液進入冷卻液循環管路I，并在第一熱交換裝置3內與由CNG罐8通過進氣管路2向發動機供給的燃氣換熱，以預熱該燃氣，使之具有較好的計量準確性和燃燒效率。換熱后的冷卻液經水套入口 62再次進入發動機本體6的水套內，以循環地進行冷卻作業。
[0004]盡管上述燃氣預熱系統能夠在一定程度上對燃氣進行預熱，但在某些工況下，這種系統并不能滿足發動機正常運行的需要。例如，在高瑋度地區的冬季，當發動機剛啟動的一段時間內，冷卻液升溫緩慢，并不能給予燃氣以足夠的熱量，進而導致燃氣預熱不足，無法良好地計量和燃燒。
[0005]在其他相關技術中，還提供了利用特別設置的生熱裝置(如加熱器)對燃氣預熱的系統，盡管這能夠在上述工況下提供充足熱量，但這將導致發動機結構復雜，不便于布置，且需要相對較高的成本。
[0006]有鑒于此，有必要提供一種新型燃氣預熱系統，以解決上述現有技術存在的問題。【實用新型內容】
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種燃氣預熱系統，該燃氣預熱系統能夠在寒冷條件下的發動機剛啟動階段內提供充足的熱量預熱燃氣，且具有結構簡單、成本較低的優點。
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于發動機的燃氣預熱系統，該燃氣預熱系統包括冷卻液循環管路、用于向所述發動機供給燃氣的進氣管路、用于使該冷卻液循環管路與進氣管路換熱的第一熱交換裝置以及用于使所述冷卻液循環管路與所述發動機的排氣管路換熱的第二熱交換裝置，該第二熱交換裝置設置于所述冷卻液循環管路的位于所述第一熱交換裝置和所述發動機的水套出口之間的管路部分。
[0009]優選地，所述冷卻液循環管路包括分別連接所述水套出口的第一支路和第二支路，且該冷卻液循環管路設置有用于使所述第一熱交換裝置選擇性連通所述第一支路或所述第二支路的切換閥，所述第二熱交換裝置設置于所述第二支路和所述排氣管路上。
[0010]優選地，所述排氣管路上設置有尾氣處理裝置，所述第二熱交換裝置安裝于所述排氣管路的位于所述尾氣處理裝置之后的管路部分。
[0011]優選地，所述第二熱交換裝置連接至所述尾氣處理裝置上。
[0012]優選地，所述第二熱交換裝置包括環繞所述排氣管路設置并具有冷卻液容腔的環形件。
[0013]優選地，所述第二熱交換裝置通過所述環形件的端壁連接至所述尾氣處理裝置的遠離發動機本體的一端。
[0014]優選地，所述環形件的周壁上設置有用于向所述冷卻液容腔通入來自所述水套出口的冷卻液的進液管和用于將該冷卻液容腔內的冷卻液通入至所述第一熱交換裝置的出液管。
[0015]優選地，所述尾氣處理裝置包括催化轉換器。
[0016]在此基礎上，本實用新型還提供一種具有上述燃氣預熱系統的發動機。
[0017]此外，本實用新型還提供具有上述發動機的車輛。
[0018]通過本實用新型的上述技術方案，由水套出口進入冷卻液循環管路的冷卻液可以首先通過第二熱交換裝置與排氣管路排出的尾氣換熱，以使冷卻液具有較高的溫度;進而，該冷卻液通過第一熱交換裝置與進氣管路輸送的燃氣換熱，以加熱該燃氣。由于排氣管路中的尾氣即使在寒冷條件下的發動機剛啟動階段也具有相對較高的溫度，這些能量通過與冷卻液換熱而被用于加熱燃氣，從而能夠有效改善燃氣的預熱效果。同時，本實用新型的燃氣預熱系統結構簡單，無需特別設置生熱裝置，成本較低。
[0019]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0020]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:[0021 ]圖1是傳統技術中一種燃氣預熱系統的連接示意圖；
[0022]圖2是根據本實用新型一種優選實施方式的燃氣預熱系統的連接示意圖；
[0023]圖3a和圖3b分別是圖2中燃氣預熱系統的第二熱交換裝置的連接示意圖及其剖視結構示意圖。
[0024]附圖標記說明
[0025]I 冷卻液循環管路11 第一支路
[0026]12 第二支路12a 進液管
[0027]12b 出液管13 切換閥
[0028]2 進氣管路3第一熱交換裝置
[0029]4 第二熱交換裝置5排氣管路
[0030]6 發動機本體61 水套出口
[0031]62 水套入口7尾氣處理裝置
[0032]7a 冷卻液容腔8CNG罐
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0034]首先需要說明的是，盡管本實用新型主要以天然氣作為發動機的燃料(即燃氣)進行說明，并利用本實用新型提供的燃氣預熱系統為來自CNG罐8的天然氣進行預熱，但并不限于此。在適當情況下，所述燃氣還可以為其他任意適宜的能夠用于發動機的燃氣。
[0035]另外，本實用新型所述的各類管路，如冷卻液循環管路1、進氣管路2等并不限定為僅可以由輸送管構成，其還可以例如(通過鑄造等)集成在發動機中或由輸送管和相關部件中的腔室構成。
[0036]參照圖2所示，根據本實用新型一種優選實施方式的用于發動機的燃氣預熱系統，包括冷卻液循環管路1、進氣管路2以及用于使該冷卻液循環管路I與進氣管路2換熱的第一熱交換裝置3。可以理解的是，此處及以下所述管路與管路的換熱，指的是能夠使管路中的輸送介質換熱，以達到讓其中一種輸送管路中的介質升溫、另一種輸送管路中的介質降溫的目的。
[0037]所述冷卻液循環管路I用于循環輸送冷卻液，以使發動機保持適宜的工作溫度。所述進氣管路2用于向發動機供給燃氣，例如，可以在一端連接至CNG罐8，另一端連接至發動機進氣道，以向燃燒室供給燃燒所需的天然氣等。所述冷卻液循環管路I和進氣管路2均經過第一熱交換裝置3，以通過該第一熱交換裝置3使得冷卻液與燃氣換熱，即利用冷卻液循環管路I中的熱冷卻液加熱進氣管路2中的燃氣。
[0038]本實用新型的燃氣預熱系統還包括能夠使冷卻液循環管路I與發動機的排氣管路5換熱的第二熱交換裝置4，該第二熱交換裝置4設置于所述冷卻液循環管路I的位于所述第一熱交換裝置3和所述發動機的水套出口 61之間的管路部分。從而，從發動機的水套出口 61排出的冷卻液首先通過第二熱交換裝置4與排氣管路5輸送的尾氣換熱，以達到更高的溫度;然后在第一熱交換裝置3加熱燃氣。由于排氣管路5中的尾氣即使在寒冷條件下的發動機剛啟動階段也具有相對較高的溫度，這些能量通過與冷卻液換熱而被用于加熱燃氣，從而能夠有效改善燃氣的預熱效果。同時，本實用新型的燃氣預熱系統結構簡單，無需特別設置生熱裝置，成本較低。
[0039]在圖示優選實施方式中，冷卻液循環管路I包括第一支路11和第二支路12，二者均連接至水套出口 61，且所述冷卻液循環管路I設置有位于該第一支路11和第二支