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CN116906234A - 一种具有外循环系统的内燃机及工作方法 - Google Patents

一种具有外循环系统的内燃机及工作方法 Download PDF

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CN116906234A
CN116906234A CN202310903013.9A CN202310903013A CN116906234A CN 116906234 A CN116906234 A CN 116906234A CN 202310903013 A CN202310903013 A CN 202310903013A CN 116906234 A CN116906234 A CN 116906234A
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China
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air
exhaust
fuel
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曾科
段浩
尹晓军
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Xian Jiaotong University
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Xian Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种具有外循环系统的内燃机及工作方法，包括与内燃机的进气道和排气道连通的外循环系统；外循环系统包括进气加热组件、排气组件和连接组件；进气加热组件通过连接管路与内燃机的进气道和/或排气组件连通；进气加热组件通过风机向系统内输送并加热进气空气；排气组件具有排气管和安装于排气管排气端的排气后处理器；进气加热组件和/或内燃气的排气道输出的气体经过排气后处理器处理后排放；连接组件连接进气加热组件和排气组件。本发明的内燃机通过进气道和排气道外接有外循环系统，该外循环系统可以在内燃机不运转时循环工作，在进行进气加热或者排气加热时实现对进气空气的大幅度升温，从而改善内燃机的冷启动性能并降低冷启动过程中的有害排放，并帮助实现低压缩比发动机的压燃的工作方式。

Description

一种具有外循环系统的内燃机及工作方法
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种具有外循环系统的内燃机及工作方法。
背景技术
现有的内燃机(内燃发动机)以具有更好的节能和环保要求为发展目标，还希望能燃烧可替代燃料，例如甲醇等。
现阶段，三角转子发动机由于其特殊的几何结构和较大的漏气量而难以达到较大的有效压缩比，一般其有效压缩比小于9，这样就很难对柴油实现压燃的工作方法。
火花点火式甲醇发动机具有低温启动困难、启动和暖机过程有害气体排放难处理的问题。目前，采用进气电加热提高进气温度来改善低温启动性能的技术问题，但需要较长一段时间才能具有较高的进气温度，并保持发动机处于被启动电机拖动运转的状态下，这样的状态对蓄电池来说是难以满足要求的。
现有技术中，申请号为202111464330.2，申请日为2021年12月02日的一篇名为《一种基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机及控制方法》的中国发明专利申请，该申请提出了采用动力电池对即将进入燃烧室的空气实施进气加热，确保缸内直喷压燃燃气内燃机的顺利启动；启动后，利用排气余热对即将进入燃烧室的空气实施进气加热，提高燃气的能量利用率，排气余热的加热能量不足时，借助动力电池补偿所需的加热能量，确保缸内直喷压燃燃气内燃机的正常运转。该申请中所采用的启动是采用进气电加热技术和启动后排气加热的结合，都是针对在发动机运转时提高进气温度的技术手段。若发动机不运转，进气空气不流动，则难以持续地给发动机进气空气提供能量，加热吸收的能量有限，若发动机运转，则电加热器需要很大的功率才能将发动机的进气温度提高到比较高的温度，且此时电机需要拖动发动机持续运转也要消耗比较多的电量，该方案适合电加热时间比较短的启动过程，且对进气温度的提高幅度有限，若要求对进气温度提高到很高，例如150℃，且持续时间比较长，则此方案没有实用性，且单就进气加热技术和排气加热技术而言，都属于常规技术手段。
现有技术中，申请号为202110272297.7，申请日为2021年03月12日的一篇名为《一种点燃式柴油转子机及其控制方法》的中国发明专利，该方案提出了使用加热棒对燃烧室内进气充量和喷射的柴油进行预热，并利用火花塞将柴油燃料引燃，实现低圧缩比柴油燃料转子机的应用。但是，经过仔细研究不难发现，该现有技术的技术手段也较为常规。
现有技术中，申请号为202011636533.0，申请日为2020年12月31日的一篇名为《一种旁路进气加热装置》的中国发明专利，其目的是为了通过在进气过程中喷油，并将喷入的燃料通过电加热和催化剂进行氧化催化来释放其中的热量，以提高进气温度从而解决发动机的冷启动问题。但是，该技术方案只适合发动机已经运转的情况下提高进气温度，并且无法大幅度提高进气温度。
因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种具有外循环系统的内燃机。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有外循环系统的内燃机及工作方法，将内燃机的进气道和排气道通过连接管路和阀门组成外循环系统，可以实现发动机运转和不运转的情况下均能够循环工作，且能够升温和保持高的气流温度，通过大幅度提高进气温度来解决低圧缩比发动机无法实现柴油压燃工作方式的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种具有外循环系统的内燃机，包括：
与内燃机的进气道和排气道连通的外循环系统；
所述外循环系统包括：
进气加热组件，排气组件和连接组件；
所述进气加热组件通过连接组件管路与所述内燃机的进气道和/或所述连接组件连通；
所述进气加热组件包括风机和空气过滤器，以及
与所述风机的出气端连通的进气连接管路组，所述风机通过所述进气连接管路组与所述内燃机的进气道和/或所述连接组件连通；
所述排气组件具有与所述内燃机的排气道连通的排气管；
所述进气加热组件通过连接组件和/或所述内燃气的排气道输出的气体经过所述排气组件的排气管排放；
所述连接组件包括连接组件管路和设置在连接组件管路上的第三流量调节阀，所述连接组件连接进气加热组件和排气组件，以通过该第三流量调节阀控制所述连接组件管路的开关。
进一步的，所述进气连接管路组包括：
第一进气连接管路；
所述第一进气连接管路上安装有第一流量调节阀，以通过该第一流量调节阀控制所述第一进气连接管路的开关。
进一步的，所述第一进气连接管路上安装有电加热器以及燃料喷嘴，所述燃料喷嘴喷射燃料至电加热器，实现喷射燃料燃烧，释放能量以提高进气温度；
所述第一进气连接管路与所述内燃机的进气道连通以向所述内燃机内输送空气，或与所述连接组件管路连通以向所述连接组件输送空气。
进一步的，所述进气连接管路组还包括旁路设置在第一流量调节阀两端的第二进气连接管路和热交换器；
所述第二进气连接管路上安装有第二流量调节阀，以通过该第二流量调节阀控制所述第二进气连接管路的开关；
所述第二进气连接管路与所述第一进气连接管路和所述热交换器的外侧通道连通，并于所述第一进气连接管路连通，所述热交换器的内侧通道与排气管连通。
进一步的，所述电加热器的下游具有进气氧化触媒，所述进气氧化触媒(207)进一步氧化燃料喷嘴喷射的未燃烧燃料，以进一步提高进气温度。
进一步的，所述排气组件还包括：
安装于所述排气管的排气端的排气后处理器。
在上述技术方案中，本发明提供的一种具有外循环系统的内燃机，具有以下有益效果：
本发明的内燃机通过进气道和排气道外接有外循环系统，该外循环系统可以在发动机不运转时循环工作，在进行进气加热或者排气加热时可以实现对进气空气的大幅度升温，从而改善内燃机的冷启动性能并降低冷启动过程中的有害排放，并帮助实现低压缩比发动机的压燃的工作方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的具有外循环系统的内燃机结构示意图；
图2为本发明实施例提供的具有外循环系统的内燃机的实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的具有外循环系统的内燃机的实施例一和实施例三的结构示意图。
附图标记说明：
1、发动机；2、进气加热组件；3、排气组件；5、连接组件；
101、机体；102、活塞；103、缸盖；104、进气道；105、排气道；
201、风机；202、空气过滤器；203、第一进气连接管路；204、第二进气连接管路；205、电加热器；206、燃料喷嘴；207、进气氧化触媒；
301、排气管；302、排气后处理器；303、热交换器；
401、第一流量调节阀；402、第二流量调节阀；403、第三流量调节阀；
501、连接组件管路。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1至图3所示；
本实施例公开了一种具有外循环系统的内燃机，包括：
与内燃机的进气道104和排气道105连通的外循环系统；
外循环系统包括：
进气加热组件2，排气组件3和连接组件5；
进气加热组件2通过连接管路与内燃机的进气道104和/或连接组件5连通；
进气加热组件2包括风机201和空气过滤器202，以及
与风机201的出气端连通的进气连接管路组，风机201通过进气连接管路组与内燃机的进气道104和/或所述连接组件5连通。
排气组件3具有与内燃机的排气道105连通的排气管301；
进气加热组件2通过连接组件5和/或内燃气的排气道105输出的气体经过排气组件3的排气管301排放；
连接组件5包括连接组件管路501和设置在连接组件管路501上的第三流量调节阀403，所述连接组件连接进气加热组件2和排气组件3，以通过该第三流量调节阀403控制所述连接组件管路501的开关。
具体的，本实施例公开的内燃机外接有外循环系统，其主要是通过连接组件管路和必要的阀门与内燃机的进气道104和排气道105连通以形成本申请的外循环系统，即内燃机外的气体流动循环。气体和燃料燃烧在内燃机外侧进行，称之为外循环，而气体进出内燃机的循环称之为内循环。本实施例通过设计了外循环系统，使得气体和燃料在该外循环系统中流动和燃烧，可以使发动机在运转和不运转的情况下升温和保持高的气体温度，并在发动机运转前加热外循环系统的排气后处理器302中触媒，使其达到正常工作温度(一般在300℃以上)，从而解决发动机低温启动、排气后处理器加热升温等问题，并解决低温启动过程中有害排放的后处理问题，并通过大幅度提高进气温度(如200℃)来解决低压缩比发动机如三角转子发动机无法实现柴油压燃工作方式的问题。
本申请的内燃机的发动机1由机体101、活塞102和缸盖103组成，并在内燃机的缸盖103上连通进气道104和排气道105，内燃机运转工作时，空气或者空气燃料混合物经过进气道104进入气缸后燃烧做功，燃烧产生的废气经由排气道105排出进入排气组件3而排出。
其中，本实施例的进气连接管路组包括：
第一进气连接管路203；
第一进气连接管路203上安装有第一流量调节阀401，以通过该第一流量调节阀401控制第一进气连接管路203的开关；
以上为本申请的第一种实施方式，即进气加热组件2主要包括第一进气连接管路203。
优选的，第一进气连接管路203上安装有电加热器205以及燃料喷嘴206，燃料喷嘴206喷射燃油至电加热器205，实现喷射燃油燃烧，释放能量以提高进气温度。第一进气连接管路203与内燃机的进气道104连通以向内燃机内输送空气，或与所述连接组件管路501连通以向所述连接组件5输送空气；
连接组件管路501与第一进气连接管路203和排气管301连通。
电加热器205的下游具有进气氧化触媒207。
参见图3所示，该实施例一的方案可以进一步降低汽油发动机的冷启动过程中的有害排放物。
具体为：汽油在低温下的挥发性比较差，为了形成较好的空气燃料混合气，启动过程一般会喷射比较多的油量，由于启动过程中对尾气进行后处理的触媒也没有达到正常的工作温度，因而发动机1冷启动和暖机过程中的有害排放物是很高的，本实施例一的方案可以有效地解决发动机1冷启动和暖机过程中的有害排放问题，具体工作过程如下所述：
在发动机1运转之前先开启外循环系统，进行进气空气加热，使进气温度提高，特别是使排气管301中的进行尾气后处理的排气后处理器302中触媒温度提高，使其达到对尾气进行高效处理的温度条件。其中，本实施例一的外循环系统具体工作过程为：在发动机1不运转的条件下，开启电加热器205、并完全开启第二流量调节阀402，待电加热器205温度达到能够点燃由燃料喷嘴206所喷入的少量燃料后，开始喷入少量燃料，燃料开始在电加热器205的高温作用下开始燃烧，并由燃料放出的热量进一步提高电加热器205和进气氧化触媒207的温度，在喷入少量燃料的同时，开启风机201送入循环空气，送入的空气量要与喷入的燃料量相适应，在持续的电加热和燃料燃烧的作用下，进气空气温度增加，排气后处理器302的触媒的温度不断升高，此时开始运转发动机1，发动机1无须在很浓的燃料空气混合比下运转，并且发动机1排出的有害废气能及时得到高温排气后处理器的触媒的高效处理，因此降低发动机1尾气的排放。本实施例一的系统适用于汽油机降低冷启动和暖机过程中排放的问题时，可以不需要使用安装在排气道105上的热交换器303，因此系统可以简化为图3所示的结构。
实施例二：
优选的，本实施例二的进气连接管路组还包括第二进气连接管路204；如图1和图2所示。
第二进气连接管路204上安装有第二流量调节阀402，以通过该第二流量调节阀402控制第二进气连接管路204的开关；
第二进气连接管路204与第一进气连接管路203和热交换器303的外侧通道连通，并与所述第一进气连接管路连通，热交换器303的内侧通道与排气管301连通。
电加热器205的下游具有进气氧化触媒207，进气氧化触媒207进一步氧化燃料喷嘴喷射的未燃烧燃料，以进一步提高进气温度。
排气组件3包括：
安装于排气管301的排气端的排气后处理器302。
结合实施例一的系统组成，本实施例二进一步限定了外循环系统的结构，详见上述。
参见图2所示，本实施例二的系统可以解决低压缩比发动机1，如三角转子发动机1实现压燃工作方式的问题。
三角转子发动机由于其特殊的几何结构和较大的漏气量而难以达到较大的有效压缩比，一般其有效压缩比小于9，这样就很难对柴油实现压燃的工作方式。
在发动机1需要启动时，先不运转发动机1，而是开启外循环系统对发动机1的进气进行加热和排气后处理器302的预热，具体过程为：先关闭第二流量调节阀402，开启电加热器205，待电加热器205温度达到能够点燃由燃料喷嘴206喷入的燃料的温度，例如650℃后，燃料喷嘴206喷入燃料，同时开启风机201使风机201送风，风机201的风量要满足燃料燃烧的需要的同时，也不能因风量过大而降低进气温度和加热器温度，经过加热和燃烧后形成的气体中的燃料经过进气氧化触媒充分氧化放出热量，使气体温度进一步提高，由于此时发动机1不运转，燃烧后的气体只能通过第三流量调节阀403进入外循环系统的排气管301到达位于热交换器303内壁的排气后处理器302，对排气后处理器302的触媒进行加热。随着外循环的不断进行，到达连接组件管路501内空气的温度进一步升高，当温度达到某一温度T1，如180℃，此时开始运转发动机1，并关闭第三流量调节阀403，使加热后的气体完全进入发动机1，发动机1运转几个循环后，其排出的气体温度T2也达到某个值，例如260℃，此时发动机1气缸内的压缩冲程末了时刻喷入燃料，由于此时压缩后的气缸内气体温度超过了燃料自燃温度，燃料就着火燃烧了，燃烧做功进一步推动发动机1运转，实现了发动机1从启动到稳定运行的过程。
发动机1启动和稳定运行后，从发动机1排气道105排出的废气温度进一步升高，此废气经过排气管301到达排气后处理器302，进行无害化处理和进一步放出热量，此时开启第二流量调节阀402并关闭第一流量调节阀401，进气空气通过热交换器303，在热交换器303内被高温排气加热，此部分空气经过管路也到达电加热器205，若经过第一进气连接管路203的空气温度已到达或者超过T1，则电加热器205停止加热，仅依靠发动机1排气对进气的加热能使发动机1的进气温度达到T1。同时，发动机1已启动和稳定运转后，还可以通过推迟喷油开始时刻来调节排气温度，从而调整排气对进气的加热作用，使达到发动机1进气道104的气体温度保持在T1以上，从而保证气缸内燃料压燃所需要的温度条件。
当发动机1进入中负荷或大负荷状态后，由于排温很高，热交换器303对进气的加热作用很大，此时若进气温度太高，则发动机1的功率会受到很大影响，此时可以完全或者部分关闭第二流量调节阀402并开启第一流量调节阀401来调节进气温度，使其温度保持在T1附近，保证燃料压燃所需的进气温度条件，同时也能使发动机1具有好的性能参数。
参见图3所示；
实施例三，本实施例三可以解决火花点火式甲醇发动机低温启动的问题，并大幅度降低其启动过程中的有害排放物。具体为：
在发动机1运转前先利用外循环对排气后处理器302的触媒进行加热，同时提高进气温度，随着外循环的进行，当排气后处理器302达到比较高的温度，如300℃，且进气空气达到较高的温度，例如50℃以上，此时启动运转发动机1，发动机1就可以顺利启动并通过排气后处理器302高效工作而大幅度降低启动和暖车过程中的排放。由于此外循环只是用来解决发动机1的低温冷机启动问题，本实施例三的系统无须使用外循环中的热交换器303。
具体的工作过程为：
当即将启动发动机1时，首先开启电加热器205，同时开启第三流量调节阀403，当电加热器205达到较高温度的炽热状态，此时开启风机201，并通过甲醇燃料喷嘴206喷入甲醇至炽热的电加热器205表面，燃料在高温作用下燃烧，并通过与电加热器205靠近的进气氧化触媒207进一步氧化，所喷入的燃料完全燃烧或者氧化放出热量，进一步提高进入的空气的温度，所进入的空气的流量由风机201的运转控制，风机201的风量、电加热器205的温度和喷入的燃料量要相互匹配，进气空气流量既要满足燃料完全燃烧的需要，且不能使电加热器205产生的热量被大量带走而温度降低从而影响燃料的燃烧和氧化，进气空气经过电加热器205加热、又经过燃料燃烧氧化放出大量热量后的加热后，温度大幅度提高，形成高温废气，由于此时发动机1不运转，该废气只能通过开启的第三流量调节阀403、排气管301到达排气后处理器302，对其进行加热升温，当排气后处理器302的触媒温度达到能高效处理发动机1排出的有害气体排放温度后，如300℃，此时逐渐停止燃料喷嘴206的喷射和逐步关闭第三流量调节阀403，启动运转发动机1，则发动机1因为有高的进气温度而容易启动，同时，因为排气后处理器302的触媒处于高效工作的温度状态，则发动机1启动运转时产生的废气中即便有大量的有害产物，也会被排气后处理器的触媒高效处理掉，从而解决了甲醇发动机1低温启动困难和启动过程中产生大量的有害物的问题。
在上述技术方案中，本发明提供的一种具有外循环系统的内燃机，具有以下有益效果：
本发明的内燃机通过进气道104和排气道105外接有外循环系统，该外循环系统可以在发动机1不运转时循环工作，在进行进气加热或者排气加热时可以实现对进气空气的大幅度升温，从而改善内燃机的冷启动性能并降低冷启动过程中的有害排放，并实现低压缩比发动机1的压燃的工作方式。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.具有外循环系统的内燃机，其特征在于，包括：
与内燃机的进气道(104)和排气道(105)连通的外循环系统；
所述外循环系统包括：
进气加热组件(2)，排气组件(3)和连接组件(5)；
所述进气加热组件(2)通过连接管路与所述内燃机的进气道(104)和/或所述连接组件(5)连通；
所述进气加热组件(2)包括风机(201)和空气过滤器(202)，以及
与所述风机(201)的出气端连通的进气连接管路组，所述风机(201)通过所述进气连接管路组与所述内燃机的进气道(104)和/或所述连接组件(5)连通。
所述排气组件(3)具有与所述内燃机的排气道(105)连通的排气管(301)；
所述进气加热组件(2)通过连接组件(5)和/或所述内燃机的排气道(105)输出的气体经过所述排气组件(3)的排气管(301)排放；
所述连接组件(5)包括连接组件管路(501)和设置在连接组件管路(501)上的第三流量调节阀(403)，所述连接组件连接进气加热组件(2)和排气组件(3)，以通过该第三流量调节阀(403)控制所述连接组件管路(501)的开关。
所述外循环系统能够在内燃机不运转时循环工作，在进行进气加热和/或者排气加热时实现对进气空气的大幅度升温，从而改善内燃机的冷启动性能，并帮助实现低压缩比发动机(1)的压燃的工作方式。
2.根据权利要求1所述的具有外循环系统的内燃机，其特征在于，所述进气连接管路组包括：第一进气连接管路(203)；
所述第一进气连接管路(203)上安装有第一流量调节阀(401)，以通过该第一流量调节阀(401)控制所述第一进气连接管路(203)的开关。
3.根据权利要求2所述的具有外循环系统的内燃机，其特征在于，所述第一进气连接管路(203)上安装有电加热器(205)以及燃料喷嘴(206)，所述燃料喷嘴(206)喷射燃料至电加热器(205)，实现喷射燃料燃烧，释放能量以提高进气温度；
所述第一进气连接管路(203)与所述内燃机的进气道(104)连通以向所述内燃机内输送空气，或与所述连接组件管路(501)连通以向所述连接组件(5)输送空气。
4.根据权利要求2或3所述的具有外循环系统的内燃机，其特征在于，所述进气连接管路组还包括旁路设置在第一流量调节阀(401)两端的第二进气连接管路(204)和热交换器(303)；
所述第二进气连接管路(204)上安装有第二流量调节阀(402)，以通过该第二流量调节阀(402)控制所述第二进气连接管路(204)的开关；
所述第二进气连接管路(204)与所述第一进气连接管路(203)和所述热交换器(303)的外侧通道连通，并与所述第一进气连接管路(203)连通，所述热交换器(303)的内侧通道与排气管(301)连通。
5.根据权利要求3所述的具有外循环系统的内燃机，其特征在于，所述电加热器(205)的下游具有进气氧化触媒(207)，所述进气氧化触媒(207)进一步氧化燃料喷嘴喷射的未燃烧燃料，以进一步提高进气温度。
6.根据权利要求1所述的具有外循环系统的内燃机，其特征在于，所述排气组件(3)还包括：
安装于所述排气管(301)的排气端的排气后处理器(302)。
7.权利要求1至6任一项所述的具有外循环系统的内燃机的工作方法，其特征在于，
降低内燃机发动机的冷启动过程中的有害排放物的工作过程如下：
在发动机(1)运转之前先开启外循环系统，进行进气空气加热，使进气温度提高，特别是使排气管(301)中的进行尾气后处理的排气后处理器(302)中触媒温度提高，使其达到对尾气进行处理的温度条件；具体工作过程为：在发动机(1)不运转的条件下，开启电加热器(205)、并完全开启第三流量调节阀(403)，待电加热器(205)温度达到能够点燃由燃料喷嘴(206)所喷入的燃料后，开始喷入燃料，燃料开始在电加热器(205)的高温作用下开始燃烧，并由燃料放出的热量进一步提高电加热器(205)和进气氧化触媒(207)的温度，在喷入燃料的同时，开启风机(201)送入循环空气，送入的空气量要与喷入的燃料量相适应，在持续的电加热和燃料燃烧的作用下，进气空气温度增加，排气后处理器(302)的触媒的温度不断升高，此时开始运转发动机(1)，发动机(1)无须在高浓度的燃料空气混合比下运转，并且发动机(1)排出的有害废气能及时得到排气后处理器(302)的触媒的处理，因此降低发动机(1)尾气的排放；
解决低压缩比发动机(1)实现压燃工作方式问题的工作过程如下：
在发动机(1)需要启动时，先不运转发动机(1)，而是开启外循环系统对发动机(1)的进气进行加热和排气后处理器(302)的预热，具体过程为：先关闭第二流量调节阀(402)，开启电加热器(205)，待电加热器(205)温度达到能够点燃由燃料喷嘴(206)喷入的燃料的温度后，燃料喷嘴(206)喷入燃料，同时开启风机(201)送风，风机(201)的风量要满足燃料燃烧的需要但降低进气温度，经过加热和燃烧后形成的气体中的燃料经过进气氧化触媒充分氧化放出热量，使气体温度进一步提高，由于此时发动机(1)不运转，燃烧后的气体只能通过第三流量调节阀(403)进入外循环系统的排气管(301)到达排气后处理器(302)，对排气后处理器(302)的触媒进行加热；随着外循环的不断进行，到达连接组件管路(501)内空气的温度进一步升高，当温度达到预设温度T1，此时开始运转发动机(1)，并关闭第三流量调节阀(403)，使加热后的气体完全进入发动机(1)，发动机(1)运转几个循环后，其排出的气体温度达到预设温度T2，此时发动机(1)气缸内的压缩冲程末了时刻喷入燃料，由于此时压缩后的气缸内气体温度超过了燃料自燃温度，燃料就着火燃烧了，燃烧做功进一步推动发动机(1)运转，实现了发动机(1)从启动到稳定运行的过程；
发动机(1)启动和稳定运行后，从发动机(1)的排气道(105)排出的废气温度进一步升高，此废气经过排气管(301)到达排气后处理器(302)，进行无害化处理和进一步放出热量，此时开启第二流量调节阀(402)并关闭第一流量调节阀(401)，进气空气通过热交换器(303)，在热交换器(303)内被高温排气加热，此部分空气经过管路也到达电加热器(205)，若经过第一进气连接管路(203)的空气温度已到达或者超过预设温度T1，则电加热器(205)停止加热，仅依靠发动机(1)排气对进气的加热能使发动机(1)的进气温度达到预设温度T1；同时，发动机(1)已启动和稳定运转，还能够通过推迟喷油开始时刻来调节排气温度，从而调整排气对进气的加热作用，使达到发动机(1)进气道(104)的气体温度保持在预设温度T1以上，从而保证气缸内燃料压燃所需要的温度条件；
当发动机(1)进入中负荷或大负荷状态后，由于排气温度高，热交换器(303)对进气的加热作用大，则完全或者部分关闭第二流量调节阀(402)并开启第一流量调节阀(401)来调节进气温度，使其温度保持在预设温度T1附近，保证燃料压燃所需的进气温度条件；
解决发动机(1)的低温冷机启动问题的工作过程如下：
当即将启动发动机(1)时，首先开启电加热器(205)，同时开启第三流量调节阀(403)，当电加热器(205)达到炽热状态，此时开启风机(201)，并通过燃料喷嘴(206)喷入燃料至炽热的电加热器(205)表面，燃料在高温作用下燃烧，并通过与电加热器(205)靠近的进气氧化触媒(207)进一步氧化，所喷入的燃料完全燃烧或者氧化放出热量，进一步提高进入的空气温度，所进入的空气的流量由风机(201)的运转控制，风机(201)的风量、电加热器(205)的温度和喷入的燃料量要相互匹配，进气空气经过电加热器(205)加热、又经过燃料燃烧氧化放出热量后的加热，形成高温废气，由于此时发动机(1)不运转，该高温废气只能通过开启的第三流量调节阀(403)、排气管(301)到达排气后处理器(302)，进行加热升温，当排气后处理器(302)的触媒温度达到能处理发动机(1)排出的有害气体排放温度后，此时逐渐停止燃料喷嘴(206)的喷射和逐步关闭第三流量调节阀(403)，启动运转发动机(1)，则发动机(1)因为有高的进气温度而容易启动，同时，因为排气后处理器(302)的触媒处于工作的温度状态，则发动机(1)启动运转时产生的废气中的有害产物，也会被排气后处理器的触媒处理掉，从而解决了发动机(1)低温启动困难和启动过程中产生大量的有害物的问题。
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