CN101021178A - 涡轮增压发动机增压空气中冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，属于发动机冷却技术领域，特别适用于作车辆及船用一种涡轮增压发动机增压空气中冷器。它包括一个水冷式中冷器和一个风冷式中冷器，两者并联连接；所述水冷式中冷器有一个冷却水进水口和一个出水口，还有一个增压空气进入口和一个出口；所述风冷式中冷器有一个自然空气进入口和一个出气口，还有一个增压空气进入口和出口；所述增压空气进入口连接有空气控制阀；所述经调温的增压空气出口均用于联通发动机。本发明的优点是：解决发动机部分负荷条件下工作能力不足的问题，保证发动机进气温度在发动机全部负荷范围内都能够被有效控制，从而提高发动机的工作能力和寿命。

Description

涡轮增压发动机增压空气中冷器
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，属于涡轮增压发动机冷却技术领域，特别适用于作车辆及船用一种涡轮增压发动机增压空气中冷器。
背景技术
现有技术的涡轮增压发动机增压空气中冷器主要有两种方式，其中一种方式为水冷式中冷，称为水冷式中冷器，它是利用散热器热源出口冷却水来控制增压后的发动机进气温度；另一种方式是自然空气中冷，称为风冷式中冷器，它是利用流动的自然空气来冷却增压后的发动机进气温度。由于发动机的热量是通过散热器由空气带走，而发动机进气温度对发动机性能具有重要影响，涡轮增压发动机增压风冷式中冷器设计就十分关键。当前，涡轮增压发动机中冷器的主要问题是某些负荷条件下增压后空气温度不能被有效控制，具体说：
1、单一采用水冷式中冷器的主要问题是：发动机大功率运行时空气进气无法得到有效冷却，进气温度过高。因为，水在高温时冷却能力迅速降低，在发动机大负荷工作条件下，空气进气流量大，增压后空气温度高，冷却水温度也高，冷却能力不足，增压后空气无法得到有效冷却，发动机进气温度过高将显著降低充气效率，使发动机性能下降；
2、单一采用风冷式中冷器的主要问题是：发动机怠速或低功率运行时发动机进气被过度冷却，进气温度较低。环境温度较低时，发动机低负荷工作条件下，增压后空气温度不高，被自然空气冷却后，进入发动机气缸的空气温度过低，柴油雾化效果变差，发动机性能下降。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺点，为了解决现有的一种涡轮增压发动机增压空气中冷器在发动机部分负荷条件下工作能力不足的问题，提供一种水冷式中冷方式和自然空气中冷方式相结合的一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，保证发动机进气温度在发动机全部负荷范围内都能够被有效控制，从而提高发动机的工作能力和寿命。
本发明的技术方案是：一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，它包括一个水冷式中冷器和一个风冷式中冷器，两者并联连接；所述水冷式中冷器有一个冷却水进水口，并对应有一个出水口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述风冷式中冷器有一个自然空气进入口，并对应有一个出气口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述水冷式中冷器及风冷式中冷器的增压空气进入口连接有空气控制阀，该空气控制阀用于联通增压器；所述水冷式中冷器及风冷式中冷器两者的经调温的增压空气出口均用于联通发动机。
在上述本发明的基础上具有附加技术特征的、更进一步的技术方案为：
所述的水冷式中冷器的冷却水进水口与冷却水泵联通，对应的出水口用于联通发动机的冷却水套；所述的冷却水泵进水口用于联通发动机散热器出水口。
所述的空气控制阀为两个独立的空气控制阀，该两个空气控制阀其增压空气进入口均与增压器的出气口联通；其中一个空气控制阀的增压空气出口与水冷式中冷器联通，另一个空气控制阀的增压空气出口与风冷式中冷器联通。
所述的空气控制阀为一个整体的空气控制阀，公共一个增压空气进入口与增压器的出气口联通，其增压空气出口有两个，分别与水冷式中冷器及风冷式中冷器的增压空气进入口联通。
所述的水冷式中冷器为翅片式空气冷却器。
所述的风冷式中冷器为管带式或热管式冷却器。
所述的空气控制阀有阀芯，用于通过电磁控制装置控制继电器移动该阀芯来控制空气控制阀的开或关。
本发明的原理和效果是：将水冷式中冷和自然空气中冷两方式相结合，当发动机低负荷时使用水冷式中冷方式，利用发动机循环冷却水使增压后空气在到达发动机气缸进气总管前被加热；当发动机大负荷运行时使用自然空气中冷方式，利用自然空气使增压后空气在进入发动机气缸前被冷却；发动机中等负荷时可以根据实际需要选择增压空气中冷方式。本发明的有益效果是，发动机进气温度在全部负荷范围内都能够被有效控制，提高了发动机的性能，充分发挥发动机的工作效率，同时由于燃油充分利用，节约了能耗，降低运行成本，提高了发动机使用寿命。
附图说明
图1是本发明的一种发动机增压空气中冷系统的组成示意图。
图2是水冷式中冷器示意图；
图3是风冷式中冷器示意图；
图4是不通电状态下电磁控制阀控制空气控制阀的阀芯使增压空气通道处于通路状态示意图。
图5是通电状态下电磁控制阀控制空气控制阀的阀芯使增压空气通道处于关闭状态示意图。
图中各图号对应的名称为：1-空气滤清器、2-增压器、(3、4)-空气控制阀、5-水冷式中冷器、6-风冷式中冷器、7-发动机进气管、8-发动机、9-冷却水套、10-散热器、11-冷却水泵、12-自然空气、13-阀芯、14-弹簧、15-继电器。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：
如图1-5所示是本发明一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，它有一个水冷式中冷器5和一个风冷式中冷器6，两者并联连接；所述水冷式中冷器5有一个冷却水进水口，并对应有一个出水口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述风冷式中冷器6有一个自然空气进入口，并对应有一个出气口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述水冷式中冷器5及风冷式中冷器6的增压空气进入口连接有空气控制阀3、4，该空气控制阀用于联通增压器2；所述水冷式中冷器5及风冷式中冷器6两者的经调温的增压空气出口均用于联通发动机8；所述的水冷式中冷器5的冷却水进水口与冷却水泵11联通，对应的出水口用于联通发动机8的冷却水套9；所述的冷却水泵11进水口用于联通发动机散热器10出水口；如图1所示，所述的空气控制阀3、4为两个独立的空气控制阀，该两个空气控制阀其增压空气进入口均与增压器2的出气口联通；其中一个空气控制阀的增压空气出口与水冷式中冷器5联通，另一个空气控制阀的增压空气出口与风冷式中冷器6联通；当所述的空气控制阀3、4为一个整体的空气控制阀，则是另外的实施例，此时，空气控制阀3、4公共一个增压空气进入口与增压器2的出气口联通，其增压空气出口有两个，分别与水冷式中冷器5及风冷式中冷器6的增压空气进入口联通；本实施例所述的水冷式中冷器5为翅片式空气冷却器；所述的风冷式中冷器6为管带式，也可以是热管式冷却器；所述的空气控制阀3、4有阀芯13，用于通过电磁控制装置控制继电器15移动该阀芯13来控制空气控制阀3、4的开或关。
对本发明的原理、结构和技术效果作进一步说明如下：
如图2所示：冷却水泵11出水口的冷却水在水冷式中冷器5的水流道内流动，流出水冷式中冷器5后到达气缸冷却水套9，经过空气控制阀3后的增压空气通过水冷式中冷器5的空气翅片流道，流出水冷式中冷器5后到达发动机进气管7。冷却水和增压后空气在水冷式中冷器5内发生热交换。
如图3所示：经过空气控制阀4后的增压空气在风冷式中冷器6的空气流道内流动，流出风冷式中冷器6后到达发动机进气管7。自然空气12通过风冷式中冷器6的翅片将增压空气的热量带走。自然空气12和增压后空气在风冷式中冷器6内发生热交换。
如图4所示：不通电状态下，继电器15不产生磁性，无吸力，电磁阀阀芯13受到弹簧14拉力作用，来自涡轮增压器2的增压空气通道处于通路。
如图5所示：通电状态下，继电器15通电产生磁性，阀芯13受到磁力吸引向继电器15移动，增压空气通道被阀芯13堵塞。
本发明一种涡轮增压发动机增压空气中冷器的工作状态是：
1)、当发动机低负荷时，切换成水冷式中冷模式：空气控制阀3开启，空气控制阀4关闭，发动机进气过程为：经过空气滤清器1后，在涡轮增压器2中被压缩，然后经过水冷式中冷器5被发动机循环冷却水加热后温度升高，随后通过发动机进气管7进入发动机8的气缸。
2)、当发动机大负荷运行时，切换成风冷式中冷模式：空气控制阀3关闭，空气控制阀4开启，发动机进气过程为：经过空气滤清器1后，在涡轮增压器2中被压缩，然后经过风冷式中冷器6被自然空气12冷却后温度降低，随后通过发动机进气管7进入发动机8的气缸。
3)、当发动机中等负荷时，根据工作需要选择性切换适当的中冷方式。
本发明保护范围不限于上述实施例。

Claims (7)

1、一种涡轮增压发动机增压空气中冷器，其特征在于，它包括一个水冷式中冷器(5)和一个风冷式中冷器(6)，两者并联连接；所述水冷式中冷器(5)有一个冷却水进水口，并对应有一个出水口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述风冷式中冷器(6)有一个自然空气进入口，并对应有一个出气口，还有一个增压空气进入口，并对应一个经调温的增压空气出口；所述水冷式中冷器(5)及风冷式中冷器(6)的增压空气进入口连接有空气控制阀(3)、(4)，该空气控制阀用于联通增压器(2)；所述水冷式中冷器(5)及风冷式中冷器(6)两者的经调温的增压空气出口均用于联通发动机(8)。
2、按照权利要求1所述的增压空气中冷器，其特征在于，所述的水冷式中冷器(5)的冷却水进水口与冷却水泵(11)联通，对应的出水口用于联通发动机(8)的冷却水套(9)；所述的冷却水泵(11)进水口用于联通发动机散热器(10)出水口。
3、按照权利要求1所述的增压空气中冷器，其特征在于，所述的空气控制阀(3)、(4)为两个独立的空气控制阀，该两个空气控制阀其增压空气进入口均与增压器(2)的出气口联通；其中一个空气控制阀的增压空气出口与水冷式中冷器(5)联通，另一个空气控制阀的增压空气出口与风冷式中冷器(6)联通。
4、按照权利要求1所述的增压空气中冷器，其特征在于，所述的空气控制阀(3)、(4)为一个整体的空气控制阀，公共一个增压空气进入口与增压器(2)的出气口联通，其增压空气出口有两个，分别与水冷式中冷器(5)及风冷式中冷器(6)的增压空气进入口联通。
5、按照权利要求1所述的增压空气中冷器，其特征在于，所述的水冷式中冷器(5)为翅片式空气冷却器。
6、按照权利要求1所述的增压空气中冷器，其特征在于，风冷式中冷器(6)为管带式或热管式冷却器。
7、按照权利要求1或3或4所述的增压空气中冷器，其特征在于，所述的空气控制阀(3)、(4)有阀芯(13)，用于通过电磁控制装置控制继电器(15)移动该阀芯(13)来控制空气控制阀(3)、(4)的开或关。
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