CN110043357A - 一种具有温度调节功能的中冷系统 - Google Patents

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张博峰
王芳兰
姜小放
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
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Abstract

本发明涉及一种具有温度调节功能的中冷系统，其包括有流量调节阀、旁通管路、控制器及温度控制器；所述旁通管路的进气端设置于中冷器进气管路上，并与该管路相通，且设置于中冷器进气口前端；所述旁通管路的出气端设置于中冷器出气管上，即设置于中冷器出气口后端，并与该管路相通；所述中冷器出气管的后端设置有温度传感器，该温度传感器的位置设置于中冷器旁通管路入口与发动机之间；所述旁通管路上设置有流量调节阀及一控制器，该控制器与流量调节阀连接并用于控制流量调节阀；所述温度传感器与该控制器耦接。本发明所述的中冷系统可以使发动机进气温度维持的较高的温度，从而改善排放，提高经济性和动力性。

Description

一种具有温度调节功能的中冷系统
技术领域
本发明涉及一种中冷系统，尤其是一种具有温度调节功能的中冷系统。
背景技术
在重型车辆发动机领域，已经普遍采用了增压中冷系统，不仅可以有效提高动力性、降低比质量，而且对于降低发动机的排放水平也是很有利的。中冷器的出气温度是随车辆运行的工况以及散热系统的工作状况改变的，从而使发动机的进气温度在一定的范围内发生波动，而发动机进气温度的波动会使发动机的动力性、经济性以及排放性能变差。
发动机刚启动时，如果进气温度较高，可以使发动机的排放水平提高。正常工作以后，中冷后温度过高会使排温升高，NOx排放提高，随中冷后温度下降，发动机的进气密度增加，空气比较充分，燃烧充分，油耗下降，经济性和动力性提高。当外界环境温度较低时，中冷后温度降到一定程度，由于气缸内温度较低，导致燃烧恶化，使油耗和动力性下降。
目前SCR系统已经成为一种必不可少的后处理手段，常用的钒基SCR系统由于对燃油品质的要求低且价格相对便宜，在欧洲和中国得到了大量应用。但钒基SCR系统在低温和高温时转化效果较差，特别是在发动机排温低于200℃时转化效率低，造成排放物增加。而城市公交车大部分处于低速低负荷的工况，排温较低，导致城市车辆实际运行时NOX排放超标。为了有效降低车辆排放污染物，新的排放法规增加了冷、热启动的WHTC测试循环，这对采用SCR后处理系统路线的柴油机很有挑战性。特别是对于冷启动的WHTC循环，只采用现有的SCR后处理系统，过低的排气温度和SCR转化效率将不能满足法规要求。需要采用有效的手段来提高NOX转化效率才能满足排放的要求。在现有SCR后处理系统基础上，提高转化效率最直接的方法是提高排温。
发明内容
为解决上述背景技术中的技术问题，本发明提供了一种具有温度调节功能的中冷系统，该系统可以使发动机进气温度维持在合理的范围内，从而改善排放，提高经济性和动力性。
研究表明特别是在发动机刚启动时或者是工作在低温环境下时，由于气缸内温度较低，导致燃烧恶化，使油耗和动力性下降。适当提高进气温度，可以使发动机的排放水平提高，并提高其动力性以及经济性。在发动机正常工作时，应该避免发动机进气温度有较大的波动，避免由于波动导致的发动机工况恶化。本设计方案旨在在减小发动机进气温度的波动，将发动机进气温度维持在合理的范围内，有效的提高发动机的经济性以及动力性，并在发动机冷启动是改善发动机排放性能。
具体地说，本发明所述的具有温度调节功能的中冷系统，其包括有流量调节阀、中冷器、旁通管路、控制器及温度传感器；所述旁通管路的进气端与流量调节阀的旁通出口连接；所述旁通管路的出气端设置于中冷器出气管上，即设置于中冷器出气口后端，并与该管路相通；所述中冷器出气管的后端设置有温度传感器，该温度传感器的位置设置于中冷器旁通管路与中冷器出气管汇合以后的主管段上；所述流量调节阀设置于中冷器进气管路上，通过控制器控制旁通气流的大小，从而实现发动机进气温度的调节。
本实例中，所述控制器设置的温度值为15℃(与发动机的设计水平有关，不同的发动机这个值有所差异)，控制器将温度传感器传输的温度信号值与该正常值相比较，并根据差值对流量调节阀作出调整。
本实例中，当温度信号值低于正常值时，所述控制器将控制流量调节阀开启，将部分热气流旁通后与通过中冷器的冷气流混合，从而得到合适的发动机进气温度。在本实施例中，所述旁通管路的材质为不锈钢管。
在本实施例中，所述旁通管路与流量调节阀采用焊接固定。
在本实施例中，所述温度传感器设置于旁通管路接入中冷器出气管以后的下游大于300mm直管段。
附图说明
图1为本发明所述具有温度调节功能的中冷系统结构示意图。
主要元件符号说明：
1 发动机
2 涡轮增压器
3 控制器
4 中冷器进气管路
5 流量调节阀
6 中冷器
7 中冷器出气管
8 旁通管路
9 温度传感器
具体实施方式
以下结合实施例及相应附图对本发明的技术方案进行详细描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明的方案，但并不因此限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种具有温度调节功能的中冷系统，该系统可以使发动机进气温度维持在合适的温度范围内，从而改善排放，提高经济性和动力性。
具体地说，本发明所述的具有温度调节功能的中冷系统，其包括有流量调节阀、中冷器、旁通管路、控制器及温度传感器；所述旁通管路的进气端与流量调节阀的旁通出口连接；所述旁通管路的出气端设置于中冷器出气管上，即设置于中冷器出气口后端，并与该管路相通；所述中冷器出气管的后端设置有温度传感器，该温度传感器的位置设置于中冷器旁通管路与中冷器出气管汇合以后的主管段上；所述流量调节阀设置于中冷器进气管路上，通过控制器控制旁通气流的大小；本实例中，所述控制器设置的温度值为15℃(与发动机的设计水平有关，不同的发动机这个值有所差异)，控制器将温度传感器传输的温度信号值与该正常值相比较，并根据差值对流量调节阀作出调整；本实例中，当温度信号值低于正常值时，所述控制器将控制流量调节阀开启，将部分热气流旁通后与通过中冷器的冷气流混合，从而得到合适的发动机进气温度。在本实施例中，所述旁通管路的材质为不锈钢管；在本实施例中，所述旁通管路与流量调节阀采用焊接固定；在本实施例中，所述温度传感器设置于旁通管路接入中冷器出气管以后的下游大于300mm直管段。
该中冷系统在正常工作时，大部分的高温高压气体是通过中冷器冷却变为低温气体，有一小部分高温高压气体可以通过旁通管路进入中冷器后与冷却气体混合，从而得到合适温度的发动机进气气流，再进入发动机。此时控制器通过温度传感器采集发动机的进气温度，将采集的温度值与与标定值对比，输出调节信号，对流量调节阀进行控制，调整其开度，保证发动机的进气温度在可控的波动范围内。当发动机处于冷启动工况或者低速低负荷时，流量调节阀全开旁通路，不经过中冷器，从而提高发动机进气温度，发动机排气温度提高，可有效提高发动机SCR后处理系统NOx转化效率，提高排放性能。当发动机处于发动机低温工况时，流量调节阀全开旁通路，不经过中冷器，提高发动机缸内空气温度，改善燃烧室内燃油雾化，提高燃油经济性；改善活塞气缸润滑条件，降低摩擦损失；避免缸套出现低温腐蚀。当发动机发动机正常使用工况，通过监测下游的温度传感器信号，流量调节阀可实现全流量调节，从而使发动机进气温度稳定在一定范围内。通过提高发动机进气温度的稳定性，可有效提高发动机燃烧稳定性，从而提高发动机的动力输出稳定性。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (6)

1.一种具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，包括有流量调节阀、中冷器、旁通管路、控制器及温度传感器；
所述旁通管路的进气端与流量调节阀的旁通出口连接；所述旁通管路的出气端设置于中冷器出气管上，即设置于中冷器出气口后端，并与该管路相通所述中冷器出气管的后端设置有温度传感器，该温度传感器的位置设置于中冷器旁通管路与中冷器出气管汇合以后的主管段上，；
所述流量调节阀设置于中冷器进气管路上，通过流量调节阀控制旁通气流的大小，从而实现对发动机进气温度的控制；
所属的控制器通过采集发动机的工作状态以及发动机的进气温度等信号，从而对流量调节阀的开度进行控制。
所述温度传感器与该控制器耦接。
2.如权利要求1所述的具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，所述控制器设置有正常值，控制器将温度传感器传输的温度信号值与该正常值相比较，并根据差值对流量调节阀作出调整。
3.如权利要求2所述的具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，当温度信号值低于正常值时，所述控制器将流量调节阀开启至最大。
4.如权利要求1-3中任一项所述的具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，所述旁通管路的材质为不锈钢管。
5.如权利要求1-3中任一项所述的具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，所述旁通管路与流量调节阀采用焊接固定。
6.如权利要求1-3中任一项所述的具有温度调节功能的中冷系统，其特征在于，所述温度传感器设置于旁通管路接入中冷器出气管以后的下游大于300mm直管段。
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