CN106968778A - 一种用于实现发动机进气快速冷却的装置及方法 - Google Patents

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景晓军
张潇文
王振宇
刘振盛
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Abstract

本发明提供了一种用于实现发动机进气快速冷却的装置及冷却方法，冷却装置包括冷却液循环腔及与所述冷却液循环腔进行热交换的降温湍流腔，所述冷却液循环腔上设有冷却液进口及冷却液出口。本发明所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，降温湍流腔的设置能够增强了气体的湍流强度，能够增强降温湍流腔内气体的换热、提高冷却速度、降低冷却消耗，热效率较高，进而能够降低发动机污染物的排放；降温湍流腔内设有多个渐缩腔，在渐缩阶段由于局部阻力，气体的压力将会降低，反复进行节流膨胀，温度不断降低；在前的渐缩腔的缩小口与在后的渐缩腔的膨胀口，渐缩腔在渐缩出口空间变大，出现膨胀降温的效果。

Description

一种用于实现发动机进气快速冷却的装置及方法
技术领域
本发明属于发动机领域，涉及一种用于实现发动机进气快速冷却的装置及冷却方法，尤其是对发动机增压后热空气快速冷却的装置。
背景技术
发动机小型化和高强化的发展趋势使得增压器成为提高发动机升功率的主要技术手段，发动机增压后的空气温度达130℃-150℃，甚至超过200℃。为获得更高的缸内充量密度，提高功率有必要对增压后空进行冷却。经验表明，在给定的增压压力下，增压空气温度每下降10℃，它的密度大约增大3％，发动机热效率约提高0.5％。此外，进气温度的降低也有利于发动机尾气污染物NOx的排放控制。
在整车发动机上常采用空冷中冷器对增压后的空气进行冷却，其冷却效率取决于车速或者电子风扇的转速。如果能够在空冷中冷器之前对热空气进行初步快速冷却，可以减小对车速的限制，同时也有效减小了发动机电子风扇对有效功率的消耗，提高整机的热效率，降低污染物排放。因此，有必要对开发一种能够实现发动机进气快速冷却的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于实现发动机进气快速冷却的装置及冷却方法，以已解决现有的发动机进气冷却装置冷却速度较慢、冷却消耗较大、热效率较低及发动机污染物排放较高等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于实现发动机进气快速冷却的装置，包括冷却液循环腔2及与所述冷却液循环腔2进行热交换的降温湍流腔3，所述冷却液循环腔2上设有冷却液进口1及冷却液出口4。
进一步的，所述降温湍流腔3内设有多个渐缩腔31。
进一步的，所述降温湍流腔3内设有多组并列设置的湍流通道，每组湍流通道均包括多个串联的渐缩腔31。
进一步的，每组湍流通道中，沿气体流动方向，在前的渐缩腔31的缩小口与在后的渐缩腔31的膨胀口相连。
进一步的，所述降温湍流腔3内设有多个湍流翅片5。
进一步的，相邻渐缩腔31连接处均设有湍流翅片5。
进一步的，所述冷却液循环腔2位于所述降温湍流腔3的外周。
进一步的，所述冷却液进口1靠近所述降温湍流腔3的出口，所述冷却液出口4靠近所述降温湍流腔3的入口。
本发明还提供一种发动机进气快速冷却方法，采用上述的冷却装置；经过增压器增压后的热空气由降温湍流腔3进气端进入降温湍流腔3，在降温湍流腔3内进行湍流流动，并与冷却液循环腔2内的冷却液进行热交换后由降温湍流腔3出气端排出。
相对于现有技术，本发明所述的发动机进气快速冷却装置具有以下优势：
(1)本发明所述的发动机进气快速冷却装置，降温湍流腔的设置能够增强了气体的湍流强度，能够增强降温湍流腔内气体的换热、提高冷却速度、降低冷却消耗，热效率较高，进而能够降低发动机污染物的排放。
(2)降温湍流腔内设有多个渐缩腔，在渐缩阶段由于局部阻力，气体的压力将会降低，反复进行节流膨胀，温度不断降低；在前的渐缩腔的缩小口与在后的渐缩腔的膨胀口，渐缩腔在渐缩出口空间变大，出现膨胀降温的效果；
(3)降温湍流腔内的湍流片增强了气体的湍流强度，一方面增强了在降温湍流腔内换热，另一方面也加强了后期气体在空冷中冷器的换热效果；
(4)冷却液循环腔覆盖了降温湍流腔及时带走了热空气带来的热量，保证了降温效果；
(5)本发明所述的发动机进气快速冷却装置冷却液采用排气端进、进气端出，增大了换热效果，进一步加快冷却速度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置的局部剖面示意图；
图3为本发明实施例所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置的剖面示意图。
附图标记说明：
1-冷却液进口；2-冷却液循环腔；21-渐缩腔；3-降温湍流腔；4-冷却液出口；5-湍流翅片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种用于实现发动机进气快速冷却的装置，如图1-3所示，包括冷却液循环腔2及与冷却液循环腔2进行热交换的降温湍流腔3，冷却液循环腔2上设有冷却液进口1及冷却液出口4。
降温湍流腔3内设有多个渐缩腔31。本实例中渐缩腔31内还设有使渐缩腔31内迂回连通的挡板，以便增加气体的湍流流动。
降温湍流腔3内设有多组并列设置的湍流通道，每组湍流通道均包括多个串联的渐缩腔31。
每组湍流通道中，沿气体流动方向，在前的渐缩腔31的缩小口与在后的渐缩腔31的膨胀口相连。
降温湍流腔3内设有多个湍流翅片5。
相邻渐缩腔31连接处均设有湍流翅片5。本实例中，湍流通道前端及后端均设有湍流翅片5。
冷却液循环腔2位于降温湍流腔3的外周。
冷却液进口1靠近降温湍流腔3的出口，冷却液出口4靠近降温湍流腔3的入口。
本实例的工作过程：将降温湍流腔3的进气端连接增压后的热空气侧，降温湍流腔3的排气端接空气中冷器前端；连接冷却进出口，本实例的冷却液为水。在发动机实际运行过程中，经过增压器增压后的热空气通过快速冷却装置，温度得到降低的同时，气体的湍流流动也得到加强，湍动能增大，也提高了接下来在空气中冷器的换热效率。
降温湍流腔3内湍流通道均为渐缩后膨胀又渐缩的结构，热空气在经过降温湍流腔的过程中，在渐缩阶段由于局部阻力，气体的压力将会降低，反复进行节流膨胀，温度不断降低；在渐缩出口空间变大，出现膨胀降温的效果。此外，降温湍流腔内的湍流片增强了气体的湍流强度，一方面增强了在降温湍流腔内换热，另一方面也加强了后期气体在空冷中冷器的换热效果。
本发明还提供一种用于实现发动机进气快速冷却的方法，采用上述的冷却装置；经过增压器增压后的热空气由降温湍流腔3进气端进入降温湍流腔3，在降温湍流腔3内进行湍流流动，并与冷却液循环腔2内的冷却液进行热交换后由降温湍流腔3出气端排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：包括冷却液循环腔(2)及与所述冷却液循环腔(2)进行热交换的降温湍流腔(3)，所述冷却液循环腔(2)上设有冷却液进口(1)及冷却液出口(4)。
2.根据权利要求1所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述降温湍流腔(3)内设有多个渐缩腔(31)。
3.根据权利要求2所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述降温湍流腔(3)内设有多组并列设置的湍流通道，每组湍流通道均包括多个串联的渐缩腔(31)。
4.根据权利要求3所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：每组湍流通道中，沿气体流动方向，在前的渐缩腔(31)的缩小口与在后的渐缩腔(31)的膨胀口相连。
5.根据权利要求1所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述降温湍流腔(3)内设有多个湍流翅片(5)。
6.根据权利要求2-4任一项所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述降温湍流腔(3)内设有多个湍流翅片(5)。
7.根据权利要求6所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：相邻渐缩腔(31)连接处均设有湍流翅片(5)。
8.根据权利要求1-5或7任一项所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述冷却液循环腔(2)位于所述降温湍流腔(3)的外周。
9.根据权利要求8所述的用于实现发动机进气快速冷却的装置，其特征在于：所述冷却液进口(1)靠近所述降温湍流腔(3)的出口，所述冷却液出口(4)靠近所述降温湍流腔(3)的入口。
10.一种用于实现发动机进气快速冷却的方法，其特征在于：
采用权利要求1-9任一项所述的冷却装置；
经过增压器增压后的热空气由降温湍流腔(3)进气端进入降温湍流腔(3)，在降温湍流腔(3)内进行湍流流动，并与冷却液循环腔(2)内的冷却液进行热交换后由降温湍流腔(3)出气端排出。
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