CN103644025B - 基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，包括低压储水箱、开放式储水箱、泵、控制器，低压储水箱安装在冷却器的上方并与冷却套管相连通，低压储水箱上端内壁上安装压力传感器，开放式储水箱和低压储水箱通过回流管相连通，在回流管上设置电磁阀，泵与低压储水箱通过抽汽管相连，泵与开放式储水箱通过出水管相连，控制器分别连接压力传感器和泵，控制器采集压力传感器信号从而控制泵的开关，低压储水箱里设置电子液位计，电子液位计连接电磁阀。本发明能够大幅度降低高压级压气机的进气温度，提高增压效率，有效降低压气机热负荷，提高进气密度，从而提高柴油机的功率和降低油耗率。

Description

基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置

技术领域

本发明涉及的是一种冷却装置，具体地说是柴油机进气冷却装置。

背景技术

随着柴油机技术的发展，人们对柴油机的功率密度提出了越来越高的要求，于是出现了增压技术，特别是两级增压为代表的高增压和超高增压的出现使大幅度提高功率密度成为了现实，现在可以说“无机不增压”，但是我们希望实现的是等温增压，但压气机进行的是绝热压缩，不可避免地会使增压后的空气温度急剧上升。柴油机增压后进气温度提高，使进气密度下降，导致实际进入气缸的进气量并不理想，限制了柴油机功率密度提高的程度，为了进一步提高功率密度，人们对压气机后的进气进行冷却，这样就能降低温度提高进气密度，进而提高柴油机的功率密度。随着两级增压和超高增压的发展，进气冷却提升到了越来越重要的地位，可以说冷却的效果很大程度上决定了增压柴油机的功率提升幅度。但是，现在普遍用于冷却的是常压水，热容比小，不能快速地吸收柴油机进气所携带的热量，冷却效果差，而且冷却水耗量大。

发明内容

本发明的目的在于提供能够大幅度降低高压级压气机的进气温度的基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，包括冷却器，冷却器包括冷却套片和冷却套管，冷却套管设置在冷却套片里，冷却套片的两端分别设置进气口和出气口，其特征是：还包括低压储水箱、开放式储水箱、泵、控制器，低压储水箱安装在冷却器的上方并与冷却套管相连通，低压储水箱上端内壁上安装压力传感器，开放式储水箱和低压储水箱通过回流管相连通，在回流管上设置电磁阀，泵与低压储水箱通过抽汽管相连，泵与开放式储水箱通过出水管相连，控制器分别连接压力传感器和泵，控制器采集压力传感器信号从而控制泵的开关，当泵打开时，泵抽吸低压储水箱里低压水的蒸汽并将其通过出水管送入开放式储水箱，低压储水箱里设置电子液位计，电子液位计连接电磁阀，电子液位计通过采集低压储水箱里水高度信号从而控制电磁阀的开关。

本发明还可以包括：

1、所述的泵为真空泵，包括三个，三个真空泵并联在一起且均与控制器、低压储水箱、开放式储水箱相连。

2、所述的控制器采集压力传感器的信号从而控制三个真空泵的开关，当压力传感器测得的压力大于或等于0.6bar时，开启三个真空泵，当压力传感器测得的压力大于或等于0.25bar且小于0.6bar时，开启两台真空泵，当压力传感器测得的压力大于或等于0.1bar且小于0.25bar时，开启一台真空泵，当压力传感器测得的压力小于0.1bar时，关闭所有真空泵。

本发明的优势在于：本发明能够大幅度降低高压级压气机的进气温度，提高增压效率，有效降低压气机热负荷，提高进气密度，从而提高柴油机的功率和降低油耗率，本发明采用低压水而不是常压水去冷却柴油机进气，低压水的沸点低，汽化潜热大，汽化时温度不会变化，相当于热容比无限大，这样就能快速地从冷却器中吸收柴油机进气所携带的热量。有利于降低柴油机进气温度，提高柴油机功率密度，为进一步发掘柴油机的潜力提供帮助。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，本发明基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，由冷却器、抽吸装置、回流系统。冷却器从进气口1开始，柴油机进气经过增压器后从进气口进入冷却器，在冷却器中与冷却套片2和冷却套管3进行换热，然后从出气口4离开冷却器和冷却装置。其中，冷却套管3和冷却套片2焊接在一起，冷却套管3中的低压水和进气不接触，没有质量交换只有热量交换。冷却套管3中的低压水来自于低压储水箱11。低压储水箱11和进气口1、冷却套管3、冷却套片2、出气口4焊接成一个整体，构成冷却器。抽吸装置包括压力传感器18、压力信号传输电路8、真空泵9、控制器7、抽汽管10、出水管13。低压水从冷却装置吸收柴油机进气的热量后沸腾汽化，压力传感器18检测到压力变化，通过控制器7启动真空泵9，真空泵9通过抽汽管10将低压蒸汽和空气抽出，通过出水管13将其储存在开放式储水箱15。其中控制器7的控制流程如图2所述。回流系统包括开放式储水箱15、回流管14、电磁阀12、带电子液位开关的连通器5、液位信号传输电路6.低压水冷却后进入到开放式储水箱15储存起来，如果低压储水箱11的液位低于设定的值，会使电子液位开关发出一个信号打开电磁阀12，在压差的作用下水就会从开放式储水箱15进入到低压储水箱11，当液位到达设定值时，电子液位开关同样会给出一个信号关闭电磁阀12。这样就能使低压储水箱的液位保持恒定了。整个冷却装置就能和柴油机配合连续工作了。

本发明柴油机进气冷却装置利用水压力不同，沸点(饱和温度)不同，水汽化潜热巨大而且汽化时温度不变的原理。假设低压水的压力为0.1bar，查水的热力性质表知，汽化温度为45.8℃，汽化潜热r＝2392kJ/kg，而常压水(1bar)热容比可近似地看做CP＝1.86kJ/(kg*k)，两级增压柴油机增压后的进气温度一般会达到50-70℃，同样的1kg水常压水所能吸收的热量仅为85kJ,远远低于低压水所能吸收的热量2392kJ,说明利用低压水进行柴油机进气冷却是可行的，有着很大的挖掘潜力。而且低压水汽化时温度不变，能保持稳定的吸热能力。对于低压水与柴油机进气进行换热的换热器可以采用大套片式换热器，这样能加大换热面积，尽可能发挥但由于低压水所具有的吸热能力。为了使低压水的压力维持恒定，本发明设置了三台真空泵9，根据低压储水箱11中的压力，启动不同台数的真空泵9，使压力尽可能快地恢复至设定值而又不会使真空泵9过于浪费。由于柴油机是连续工作，因此冷却装置中的低压水也必须是连续工作，当低压蒸汽从真空泵9排出时在大气压下变成液体放出所吸收的热量，流入到开放式储水箱15，当低压储水箱11的水位下降时，打开电磁阀12，此时由于压差，水会从开放式储水箱15流到低压储水箱11，当水位到达设定值时，电磁阀12关闭。这样，低压水实现了循环，可以连续工作，能与柴油机实现配合。

本发明包括进气口1、出气口4、冷却箱体、低压储水箱11、开放式储水箱15、带电子液位开关的连通器6、控制器7、压力传感器18、真空泵9、电磁阀12等。三台并联的真空泵9一端与低压储水箱11相连，另一端与开放式储水箱15相连，压力传感器18安装冷却箱体上，电磁阀12的指令来自于电子液位计，真空泵9的开启和关闭由控制器7控制。利用低压水的汽化吸热，实现空气的快速冷却和有效冷却。采用大套片式的换热器，实现充分的换热，能达到最好的换热效果。利用真空泵9保持低压储水箱内11的压力，从而保证低压水的吸热能力。利用压力传感器18对压力进行实时监测，通过控制器7根据压力选择不同的真空泵9开启数目，以实现低压储水箱11的压力快速回复设定值。利用电子液位开关控制电磁阀12，使低压储水箱11的液位保持恒定，同时可以根据连通器人为控制低压储水箱11的液位。控制器7采集压力传感器12的信号从而控制三个真空泵9的开关，当压力传感器12测得的压力大于或等于0.6bar时，开启三个真空泵9，当压力传感器12测得的压力大于或等于0.25bar且小于0.6bar时，开启两台真空泵9，当压力传感器12测得的压力大于或等于0.1bar且小于0.25bar时，开启一台真空泵9，当压力传感器12测得的压力小于0.1bar时，关闭所有真空泵9。

Claims (3)

1.基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，包括冷却器，冷却器包括冷却套片和冷却套管，冷却套管设置在冷却套片里，冷却套片的两端分别设置进气口和出气口，其特征是：还包括低压储水箱、开放式储水箱、泵、控制器，低压储水箱安装在冷却器的上方并与冷却套管相连通，低压储水箱上端内壁上安装压力传感器，开放式储水箱和低压储水箱通过回流管相连通，在回流管上设置电磁阀，泵与低压储水箱通过抽汽管相连，泵与开放式储水箱通过出水管相连，控制器分别连接压力传感器和泵，控制器采集压力传感器信号从而控制泵的开关，当泵打开时，泵抽吸低压储水箱里低压水的蒸汽并将其通过出水管送入开放式储水箱，低压储水箱里设置电子液位计，电子液位计连接电磁阀，电子液位计通过采集低压储水箱里水高度信号从而控制电磁阀的开关。

2.根据权利要求1所述的基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，其特征是：所述的泵为真空泵，包括三个，三个真空泵并联在一起且均与控制器、低压储水箱、开放式储水箱相连。

3.根据权利要求2所述的基于低压水汽化吸热对柴油机进气中间冷却的冷却装置，其特征是：所述的控制器采集压力传感器的信号从而控制三个真空泵的开关，当压力传感器测得的压力大于或等于0.6bar时，开启三个真空泵，当压力传感器测得的压力大于或等于0.25bar且小于0.6bar时，开启两台真空泵，当压力传感器测得的压力大于或等于0.1bar且小于0.25bar时，开启一台真空泵，当压力传感器测得的压力小于0.1bar时，关闭所有真空泵。