CN104712410A - 用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,可包括中间冷却器、排放气体再循环(EGR)冷却器、低温散热器和水泵;中间冷却器冷却来自涡轮增压器的经压缩的空气,排放气体再循环(EGR)冷却器冷却柴油发动机的EGR设备中的EGR气体,低温散热器流体地连接至中间冷却器和EGR冷却器并且将冷却剂供应至中间冷却器和EGR冷却器,以及水泵流体地连接至低温散热器、中间冷却器和EGR冷却器并且将低温散热器的冷却剂循环至中间冷却器和EGR冷却器,其中中间冷却器和EGR冷却器可串联设置,使得低温散热器中的冷却剂顺序地经过水泵、中间冷却器、EGR冷却器、然后通过低温散热器循环。

Description

用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月16日提交的韩国专利申请No.10-2013-0156696的优先权和权益,该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其利用涡轮增压器提高低速部段处的输出,并且提高了燃烧效率和排放气体的质量。
背景技术
一般而言,已知与汽油发动机相比,柴油发动机消耗更少的燃料并且具有极佳的效率。典型地,柴油发动机展示出由柴油发动机的高压缩比导致的大约40%的效率。
近来的柴油发动机额外地具有涡轮增压器、中间冷却器等等以获得更高的输出。
如上所述涡轮增压器所应用于的柴油发动机利用涡轮增压器的压缩机吸入和压缩排放气体或外部空气,并且将通过涡轮增压器产生的经增压的空气(高温压缩空气)供应至发动机侧。
然而,被迅速压缩的空气吸收来自涡轮增压器热量和在压缩过程中产生的热量,使得空气的密度减小,从而发动机的燃烧室中的增压效率恶化。
因此,可通过利用中间冷却器冷却经涡轮增压的空气获得高密度,结果,更大量的空气可被吸入到发动机的燃烧室中,从而获得高输出。
此外,为了降低空气污染物之一的氮氧化物(NOx)的排放,在柴油发动机中安装排放气体再循环(EGR)设备。
氮氧化物为当氧和氮在高压和高温条件下结合时产生的有害气体,并且为了抑制氮氧化物,排放气体再循环(EGR)设备将被排出到大气中的排放气体的一部分供应至进气系统以降低最大燃烧温度,并且减少氧气供应以减少氮氧化物的产物。
EGR设备需要再循环高温排放气体并因此具有用于冷却排放气体的EGR冷却器。
因为现有的EGR冷却器通常使用发动机冷却剂,存在需要单独的冷却管线的局限性,并且需要在考虑冷却剂的顶端高度的情况下选择安装EGR冷却器的位置。
对于冷却剂的顶端,在EGR冷却器侧处的冷却剂的高度很大的情况下,可在EGR冷却器中产生气泡,因此可出现由于在启动发动机时的气泡引起的噪声问题,并且冷却剂路径被气泡阻塞致使冷却性能可能恶化。
图7为根据相关技术的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的示意图。
参照图7,进气导管900连接至中间冷却器140的一侧,并且排出导管910连接至中间冷却器135的另一侧。
进入的空气穿过进气导管900、中间冷却器140、和排出导管910以被供应至发动机的燃烧室。进入的空气由穿过中间冷却器140的外部空气所冷却。虽然进入的空气被外部空气冷却,但冷却性能可能被恶化。
发明背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解,而不应当被视为承认或以任何方式暗示该信息形成本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中中间冷却器和EGR冷却器整体地结合,以使用低温散热器的冷却剂连续地冷却中间冷却器和EGR冷却器,从而优化EGR冷却器的容量,并且增加其中安装EGR冷却器的有限空间。
在本发明的一个方面中,用于具有涡轮增压器的发动机的冷却系统可包括中间冷却器、排放气体再循环(EGR)冷却器、低温散热器和水泵;中间冷却器冷却来自涡轮增压器的经压缩的空气,排放气体再循环(EGR)冷却器冷却柴油发动机的EGR设备中的EGR气体,低温散热器流体地连接至中间冷却器和EGR冷却器并且将冷却剂供应至中间冷却器和EGR冷却器,以及水泵流体地连接至低温散热器、中间冷却器和EGR冷却器并且将低温散热器的冷却剂循环至中间冷却器和EGR冷却器,其中中间冷却器和EGR冷却器可串联设置,使得低温散热器中的冷却剂顺序地经过水泵、中间冷却器、EGR冷却器、然后通过低温散热器循环。
所述中间冷却器中的冷却剂温度低于所述EGR冷却器中的冷却剂温度。
具有流动路径的分隔的分隔壁安装在所述中间冷却器和EGR冷却器之间,并且所述中间冷却器和EGR冷却器通过所述分隔的分隔壁整体地联接。
冷却入口在所述中间冷却器的一侧处形成,以及出口在所述EGR冷却器的一侧处形成,经过所述中间冷却器和EGR冷却器的冷却剂通过所述出口排出。
具有流动路径的内分隔壁安装在所述中间冷却器和EGR冷却器的每一个中。
所述内分隔壁和分隔的分隔壁具有相同的形状。
在所述内分隔壁和所述分隔的分隔壁中形成的流动路径的形状为圆形通孔、垂直拉长的通孔、和水平拉长的通孔中的任一个。
根据本发明的示例性实施例,中间冷却器和EGR冷却器整体地结合,以利用低温散热器的冷却剂顺序地冷却中间冷却器和EGR冷却器,从而优化了EGR冷却器的容量,并且增加了安装EGR冷却器的有限空间。
也就是说,根据本发明的示例性实施例,通过从低温散热器流动的冷却剂,可提高EGR冷却器的冷却性能,并且可消除单独的冷却剂路径。
此外,根据本发明的示例性实施例,通过其中中间冷却器和EGR冷却器整体地结合的结构,可提高混合新鲜空气和EGR气体的效果。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点,这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见,或在附图和具体实施方式中详细陈述,附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的示意构造图。
图2为根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的局部立体图。
图3至图5为根据本发明的示例性实施例的应用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的分隔壁的构造图。
图6为根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的局部俯视图。
图7为根据相关技术的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的示意图。
应当理解,附图不一定是按比例的,其呈现出说明本发明的基本原理的各个特征的某种程度的简化表示。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中,贯穿附图的多幅图形,附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案,其示例在附图中示出并在下文中描述。虽然本发明将结合示例性实施方案来描述,但将可理解,本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反,本发明意图不仅覆盖示例性实施方案,而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。
下文将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述,在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。然而,本发明不限于本文中所描述的示例性实施例,并且可以各种不同的模式实现。
此外,在说明书和权利要求书通篇中,除非明确另作说明,词“包括”及诸如“包括了”和“包含”之类的变型将被理解成隐含包括所陈述的元素,但不排除任何其他元素。
图1为示意性地图解根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的构造图。
根据本发明的示例性实施例的具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统为其中中间冷却器和EGR冷却器整体地结合以利用低温散热器的冷却剂连续地冷却中间冷却器和EGR冷却器的系统。
根据本发明的示例性实施例的具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统包括涡轮增压器100、排气管线110、排气歧管115、汽缸盖120、进气歧管125、EGR管线130、EGR冷却器135、中间冷却器140、低温冷却剂散热器160、低温冷却剂管线150、低温冷却水泵155、和进气管线145,涡轮增压器100包括涡轮102和压缩机104。
进入的空气通过涡轮增压器100的压缩机104压缩,并且经过进气管线145、中间冷却器140、和进气歧管125供应至汽缸盖120的燃烧室。
而且,在燃烧室中燃烧的经燃烧的气体经过排气歧管115、涡轮增压器100的涡轮102和排气管线110被排出至外部。通过压缩机104压缩的经压缩的气体被中间冷却器140冷却。
低温冷却剂经过低温冷却剂管线150循环,低温冷却剂管线150从通过气缸盖120循环的发动机冷却剂单独地提供,并且发动机冷却剂通过从低温冷却剂管线150单独地提供的发动机冷却剂管线循环。
EGR冷却器135整体地联接至中间冷却器140,并且形成从排气歧管115到EGR冷却器135的EGR管线130。
经过EGR管线130再循环的排放气体通过EGR冷却器135冷却,并且与进气歧管125中的进入的空气混合。此外,EGR冷却器135和中间冷却器140两者都联接至进气歧管125。
如图1所示,沿着低温冷却剂水泵155、中间冷却器140、EGR冷却器135、和低温冷却剂散热器160形成低温冷却剂管线150。
经过低温冷却剂管线150流动的低温冷却剂冷却中间冷却器140中的经压缩的气体,并且继续冷却EGR冷却器135中的EGR气体。因此,中间冷却器140中的冷却剂温度低于EGR冷却器135中的冷却剂温度。
低温冷却剂散热器160冷却经加热的低温冷却剂,并且低温冷却剂水泵155根据驾驶状态以电动的方式循环低温冷却剂。此处,可调节低温冷却剂水泵155的旋转速度和泵送负载,并且甚至在发动机操作时可通过控制单元关闭低温冷却剂水泵155。
在本发明的示例性实施例中,将EGR冷却器135、中间冷却器140、和进气歧管125联接,从而可减小循环EGR冷却器135、中间冷却器140、和进气歧管125的低温冷却剂管线150的长度,并且可提高冷却效率、可减少部件的数量、以及可提高生产力。
图2为根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的局部立体图,图3至图5为应用至根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的分隔壁的各种构造图,图6为根据本发明的示例性实施例的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统的局部俯视图
参照图3,中间冷却器140和EGR冷却器135通过分隔壁300彼此整体地联接,并且直接连接至进气歧管125。
中间冷却器140和EGR冷却器135可通过现有的螺栓连接、铆接、焊接或对应于螺栓连接、铆接、或焊接的紧固方法整体地结合。
具有如图3至图5所示的流动路径302、304、和306的分隔的分隔壁300安装在中间冷却器140和EGR冷却器135之间,以及中间冷却器140和EGR冷却器135可使用上述紧固方法通过分隔的分隔壁300整体地联接。
同样,中间冷却器140和EGR冷却器135与插入其间的分隔壁300整体地结合,使得在中间冷却器140的一侧处形成冷却剂入口149,并且在EGR冷却器135的一侧处形成出口139,经过中间冷却器140和EGR冷却器135的冷却剂通过该出口排出。
为了允许冷却剂平稳地流动,并且抑制冷却剂的溢出,如图3至图5所示,甚至在中间冷却器140和EGR冷却器135的每一个中安装具有流动路径302、304、和306的内分隔壁300。内分隔壁可具有与分隔的分隔壁相同的形状。
出于冷却剂的平稳流动和/或设计上的考虑,在内分隔壁和分隔的分隔壁中形成的流动路径可被形成为具有的多种形状,例如,作为流动路径,可形成如图3所示的多个圆形通孔302,可形成如图4所示的多个水平拉长的通孔304,或可形成如图5所示多个垂直拉长的通孔306,但不应当理解为本发明的保护范围限制于此。只要应用其他形状,但该形状基本上允许冷却剂平稳地流动,本发明的技术精神甚至可应用于例如具有梳状图案的通孔。
从中间冷却器140排出的进入的空气直接被供应至进气歧管125,并且从EGR冷却器135排出的进入的空气直接被供应至进气歧管125。而且,进入的空气和EGR气体在进气歧管125中混合,并被供应至燃烧室。
即,参照图6,经过中间冷却器140的经压缩的空气和经过EGR冷却器135和EGR管线130的EGR气体在进气歧管125中混合,并被供应至燃烧室。
因此,根据本发明的示例性实施例,中间冷却器和EGR冷却器整体地结合以利用低温散热器的冷却剂连续地冷却中间冷却器和EGR冷却器,从而优化EGR冷却器的容量,并且增加了其中安装EGR冷却器的有限空间。
为了方便解释和精确限定所附权利要求,术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方式的这些特征。
本发明的特定示例性实施方案的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式,而且鉴于以上教导,许多修改和变化显然是可能的。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式,而且鉴于以上教导,许多修改和变化以及各种替代方案和修改显然是可能的。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (7)

1.一种用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其包括:
中间冷却器,所述中间冷却器冷却来自涡轮增压器的经压缩的空气;
排放气体再循环冷却器,所述排放气体再循环冷却器冷却所述柴油发动机的EGR设备中的EGR气体;
低温散热器流体地连接至所述中间冷却器和EGR冷却器,并且将冷却剂供应至中间冷却器和EGR冷却器;以及
水泵,所述水泵流体地连接至所述低温散热器、中间冷却器、和EGR冷却器,并且将所述低温散热器的冷却剂循环至所述中间冷却器和EGR冷却器,
其中所述中间冷却器和EGR冷却器串联设置,使得所述低温散热器中的冷却剂顺序地通过所述水泵、中间冷却器、EGR冷却器、然后通过低温散热器循环。
2.根据权利要求1所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中所述中间冷却器中的冷却剂温度低于所述EGR冷却器中的冷却剂温度。
3.根据权利要求1所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中具有流动路径的分隔的分隔壁安装在所述中间冷却器和EGR冷却器之间,并且所述中间冷却器和EGR冷却器通过所述分隔的分隔壁整体地联接。
4.根据权利要求3所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中冷却入口在所述中间冷却器的一侧处形成,以及出口在所述EGR冷却器的一侧处形成,经过所述中间冷却器和EGR冷却器的冷却剂通过所述出口排出。
5.根据权利要求4所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中具有流动路径的内分隔壁安装在所述中间冷却器和EGR冷却器的每一个中。
6.根据权利要求5所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中所述内分隔壁和分隔的分隔壁具有相同的形状。
7.根据权利要求4所述的用于具有涡轮增压器的柴油发动机的冷却系统,其中在所述内分隔壁和所述分隔的分隔壁中形成的流动路径的形状为圆形通孔、垂直拉长的通孔、和水平拉长的通孔中的任一个。
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