一種汽車發動機艙與乘客艙隔熱裝置的設計

段 妮 張培明

（濰坊科技學院，山東 壽光262700）

1 概述

一種汽車發動機艙與乘客艙隔熱裝置，設置在發動機艙與乘客艙之間的隔板上，包括薄管陣、副空氣濾清器、副進氣管Ⅰ、副進氣管Ⅱ、副管路接口和溫控電磁閥裝置；薄管陣的一端經由過渡聯接Ⅰ與副進氣管Ⅰ連接，副進氣管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；薄管陣另一端經由過渡聯接Ⅱ與副進氣管Ⅱ連接，副進氣管Ⅱ通過副管路接口與發動機原有進氣管相連接。該裝置在不增加發動機負載及整車空氣阻力的前提下，使發動機艙的熱量不能傳導到乘客艙，解決了乘客艙因發動機熱量傳遞而帶來的乘坐舒適性下降問題，同時由于隔絕了由發動機艙傳導到乘客艙的熱量，也將在一定程度上降低汽車空調能耗，提高汽車的使用經濟性。

2 隔熱裝置存在的問題

目前常采用在發動機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現相對較短時間內隔熱，隨著發動機工作時間的延長與機艙內溫度的升高，隔熱材料由于自身不具備散熱功能必然導致其溫度上升，從而使熱量傳遞到乘客艙，隔熱效果下降。

3 研究過程

3.1 設計內容

為了克服現有的方法隔熱效果有限的問題，本設計創造提出一種發動機艙與乘客艙隔熱的裝置并且該裝置能夠保證環境溫度低時發動機艙熱量正常向乘客艙傳遞，不影響環境溫度低（如冬季）時乘車的舒適性。其特征在于：所述的隔熱裝置包括薄管陣、副空氣濾清器、過渡聯接Ⅰ、過渡聯接Ⅱ、副進氣管Ⅰ、副進氣管Ⅱ、副管路接口和溫控電磁閥裝置。薄管陣是由若干細管并聯而成的具有一定面積的隔熱體，固定安裝在發動機艙與乘客艙之間的隔板上。薄管陣的一端經由過渡聯接Ⅰ與副進氣管Ⅰ連接，副進氣管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；薄管陣另一端經由過渡聯接Ⅱ與副進氣管Ⅱ連接，副進氣管Ⅱ通過副管路接口與發動機原有進氣管相連接。溫控電磁閥裝置，包括電源、溫控開關和電磁閥，所述的電磁閥安裝在副進氣管Ⅱ上，電磁閥由溫控開關控制開閉，整體由汽車電源供電。副管路接口位于原有發動機空氣濾清器與節氣門體之間，發動機原進氣管與發動機空氣濾清器作為發動機主進氣管路，副管路接口、副進氣管Ⅱ、過渡聯接Ⅱ、薄管陣、過渡聯接Ⅰ、副進氣管Ⅰ和副空氣濾清器作為發動機副進氣管路。溫控開關用于控制電磁閥的開與關，當外部環境溫度低于20±3℃時，溫控開關打開，電磁閥關閉，副進氣管路與發動機主進氣管路不連通，當外部環境溫度高于20±3℃時，溫控開關閉合，電磁閥打開，副進氣管路與發動機主進氣管路連通。

3.2 設計方法

3.2.1 發動機啟動后，發動機主進氣管產生真空度，同時溫控開關檢測外界環境溫度，當外界環境溫度高于溫控開關的動作極限值時，溫控開關始終保持閉合狀態，汽車蓄電池與電磁閥之間的電路為通路，電磁閥開啟，副進氣管路暢通，外界新鮮空氣通過副空氣濾清器，副進氣管Ⅰ、過渡聯接Ⅰ、薄管陣、過渡聯接Ⅱ、副進氣管Ⅱ與發動機主進氣管路里的空氣匯合，經節氣門體進入發動機氣缸，為發動機的運轉提供新鮮空氣，實現發動機艙與乘客艙隔熱；當外界環境溫度低于溫控開關的斷開動作極限值時，溫控開關動作，由閉合狀態轉換為關閉狀態，這時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，副進氣管路不通，隔熱裝置不起作用。

3.2.2 隔熱裝置可根據具體車型在設計制造階段制作成發動機艙與乘客艙隔板形式，隔熱原理相同，從而實現發動機艙與乘客艙隔熱裝置的集成，使原有發動機艙與乘客艙隔板實現良好散熱功能。

3.2.3 當環境溫度高時，使設于發動機艙與乘客艙之間的隔熱裝置中薄管陣細管內的空氣產生流動，流動的新鮮空氣帶走發動機傳遞給乘客艙的熱量, 從而實現發動機艙與乘客艙的隔熱效果。薄管陣的各細管空氣流動的動力源來自發動機工作時進氣管路所產生的負壓，在負壓作用下使外界新鮮空氣不斷通過隔熱裝置流入發動機進氣管路。當環境溫度較低時，不影響發動機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，有效降低汽車空調能耗，提高汽車使用經濟性，又可保證冬季行車乘客艙的舒適性。同時，由于副進氣管路進氣口設計位置與發動機原有進氣管路進氣口位置相同，因此該裝置不會給汽車增加額外空氣阻力。

3.3 具體實施方式

一種汽車發動機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、副進氣管Ⅰ3、副進氣管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 位于遠離發動機副進氣管路端，用于過濾通過副進氣支路進入發動機的空氣。副進氣管Ⅰ3 分布于副空氣濾清器2 與過渡聯接Ⅰ4 之間，副進氣管路Ⅱ7 位于過渡聯接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 位于主進氣管11 上，介于發動機主濾清器1 與節氣門12 之間；薄管陣5 位于過渡聯接Ⅰ4、過渡聯接Ⅱ6 之間，用于隔斷發動機艙與乘客艙熱傳遞；過渡聯接Ⅰ4、過渡聯接Ⅱ6 分別用于薄管陣5 與副進氣管Ⅰ3、副進氣管Ⅱ7 的聯接，保證副進氣管Ⅰ3、副進氣管Ⅱ7 與薄管陣5 內若干細管內氣流的均勻順暢流動；溫控開關8 可設置于探測環境溫度的任何位置；電磁閥9 位于副管路接口10 與過渡聯接Ⅱ6 之間的副進氣管路Ⅱ7 上，用于根據溫控開關8 的指令打開或關閉副進氣支路。

發動機13 啟動后，發動機13 主進氣管11 產生真空度，同時溫控開關8 檢測外界環境溫度，當外界環境溫度高于溫控開關8 的動作極限值時，溫控開關8 始終保持閉合狀態，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，副進氣管路暢通，外界新鮮空氣就通過副空氣濾清器2，副進氣管Ⅰ3、副進氣管Ⅱ7，過渡聯接Ⅰ4、過渡聯接Ⅱ6，薄管陣5，電磁閥9 與主進氣管路11 里的空氣匯合，經節氣門體12，最后進入發動機氣缸，為發動機13 的運轉提供新鮮空氣。

當外界環境溫度低于溫控開關8 的斷開動作極限值時，溫控開關動作，由閉合狀態轉換為關閉狀態，這時電源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，副進氣管路不通，隔熱裝置不起作用。這時發動機的進氣方式和沒有加裝本裝置時的方式相同，即新鮮空氣通過主空氣濾清器1，主進氣管路11，經節氣門體12 進入發動機。

汽車發動機艙與乘客艙隔熱裝置在溫控開關8，電池閥9 和電源14 的協同控制下利用發動機工作時進氣管路的負壓帶動副進氣管路內的新鮮空氣流動，使薄管陣內的溫度保持相對較低值，從而由薄管陣5 為主組成的發動機艙與乘客艙隔熱裝置，能夠連續不斷的帶走薄管陣中發動機向上傳遞的熱量，隔斷發動機機艙內熱量向乘客艙傳遞。

圖1

結束語

綜上所述，該裝置在不增加發動機負載及整車空氣阻力的前提下，使發動機艙的熱量不能傳導到乘客艙，改善乘客艙因發動機熱量傳遞而帶來的乘坐舒適性下降問題，同時由于隔絕了由發動機艙傳導到乘客艙的熱量，也將在一定程度上降低汽車空調能耗。結合本文進一步分析，汽車發動機艙與乘客艙隔熱對人們的生活息息相關。