一種帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種帶級(jí)間冷卻器的發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重和能源日益短缺，世界各國(guó)對(duì)汽車節(jié)能減排越來越重視，排放法規(guī)也日益嚴(yán)格。高效、節(jié)能、環(huán)保是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)，渦輪增壓技術(shù)能大大改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣中的污染物排放。兩級(jí)增壓技術(shù)能夠顯著提高柴油機(jī)的功率，改善柴油機(jī)低速扭矩，降低排放和油耗。因而兩級(jí)增壓技術(shù)成為國(guó)內(nèi)柴油機(jī)開發(fā)中的一個(gè)重要方向。但是，兩級(jí)增壓在提高混合氣體密度的同時(shí)，勢(shì)必帶來混合氣溫度的升高，溫度的提升反過來對(duì)提高進(jìn)氣效率、降低發(fā)動(dòng)機(jī)爆壓、降低排放中的氮氧化合物以及改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速性能起到反作用，因此帶級(jí)間中冷的兩級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004]為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括采用兩個(gè)渦輪增壓器的雙級(jí)增壓系統(tǒng)和帶有級(jí)間冷卻器的冷卻系統(tǒng)，所述雙級(jí)增壓系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管相連通的空氣濾清器、低壓級(jí)壓氣機(jī)、級(jí)間冷卻器、高壓級(jí)壓氣機(jī)和中冷器，以及與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管相連通的高壓級(jí)渦輪、低壓級(jí)渦輪，所述高壓級(jí)渦輪上并聯(lián)有增壓器放氣閥，該增壓器放氣閥由脈沖閥控制，脈沖閥與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU連接，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制放氣閥的開啟工況和開啟比例;所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路和壓縮進(jìn)氣冷卻回路兩個(gè)互不影響的平行冷卻回路，兩路冷卻液均直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱取水冷卻。
[0005]所述預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱、水栗、級(jí)間冷卻器和節(jié)溫器。
[0006]所述壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱、水栗、發(fā)動(dòng)機(jī)出水總管和節(jié)溫器。
[0007]有益效果:本發(fā)明包含級(jí)間可控放氣閥和級(jí)間中冷回路等新型部件，雙級(jí)增壓系統(tǒng)用小渦輪滿足響應(yīng)性要求，使發(fā)動(dòng)機(jī)較低的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最大扭矩，用大渦輪滿足高扭矩要求，通過控制廢氣的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)渦輪的比例，在滿足較大壓縮比、大流量的同時(shí)又不產(chǎn)生較多的栗氣損失。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0009]圖中:I空氣濾清器、2低壓級(jí)壓氣機(jī)、3低壓級(jí)渦輪、4級(jí)間冷卻器、5高壓級(jí)壓氣機(jī)、6高壓級(jí)渦輪、7中冷器、8節(jié)溫器、9水栗、10發(fā)動(dòng)機(jī)水箱、11發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、12發(fā)動(dòng)機(jī)、13發(fā)動(dòng)機(jī)出水管、14發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、15脈沖閥、16增壓器放氣閥、17發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做具體描述。
[0011 ]圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0012]本發(fā)明包括采用兩個(gè)渦輪增壓器的雙級(jí)增壓系統(tǒng)和帶有級(jí)間冷卻器4的冷卻系統(tǒng)，所述雙級(jí)增壓系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管相連通的空氣濾清器1、低壓級(jí)壓氣機(jī)2、級(jí)間冷卻器4、高壓級(jí)壓氣機(jī)5和中冷器7，以及與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管相連通的高壓級(jí)渦輪6、低壓級(jí)渦輪3，所述高壓級(jí)渦輪6上并聯(lián)有增壓器放氣閥16，該增壓器放氣閥16由脈沖閥15控制，脈沖閥15與發(fā)動(dòng)機(jī)ECUl7連接，發(fā)動(dòng)機(jī)ECUl7控制增壓器放氣閥16的開啟工況和開啟比例；所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路和壓縮進(jìn)氣冷卻回路兩個(gè)互不影響的平行冷卻回路，兩路冷卻液均直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10中取水冷卻。
[0013]所述預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10、水栗9、級(jí)間冷卻器4和節(jié)溫器8。
[0014]所述壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10、水栗9、發(fā)動(dòng)機(jī)出水總管13和節(jié)溫器8。
[0015]本發(fā)明的工作與原理和工作過程:
[0016](I)新鮮空氣通過空氣濾清器I進(jìn)入到低壓級(jí)壓氣機(jī)2，壓縮后的空氣經(jīng)過級(jí)間冷卻器4、高壓級(jí)壓氣機(jī)5及中冷器7后到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管11，然后分配到各缸，新鮮空氣經(jīng)低壓級(jí)壓氣機(jī)2和高壓級(jí)壓氣機(jī)5兩級(jí)增壓后，進(jìn)氣量更多，可以使燃燒更充分；
[0017](2)增壓后的氣體到達(dá)進(jìn)氣歧管11時(shí)，脈沖閥15會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管11中的氣壓和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU17發(fā)過來的電信號(hào)指令控制增壓器放氣閥16的開閉程度:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12處于怠速、低速或低負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU17根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)速和扭矩信號(hào)，將該工況對(duì)應(yīng)的脈沖閥占空比發(fā)送給脈沖閥15，脈沖閥15將占空比電信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的開度，脈沖閥15的開度決定了進(jìn)入增壓器放氣閥16的空氣壓力，從而影響放氣閥的開度；
[0018]當(dāng)不需要增壓器放氣閥16放氣時(shí)，增壓器放氣閥16與脈沖閥15間管路內(nèi)的高壓氣體從脈沖閥15的A端泄掉，脈沖閥15使增壓器放氣閥16關(guān)閉，廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管14送到高壓級(jí)渦殼6、及低壓級(jí)渦殼3做功、驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的高壓級(jí)壓氣機(jī)5、及低壓級(jí)壓氣機(jī)2工作；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12處于較高速運(yùn)轉(zhuǎn)、較高負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECUl7傳遞給脈沖閥15信號(hào)，脈沖閥15使增壓器放氣閥16部分開啟，部分廢氣由高壓級(jí)渦輪6到低壓級(jí)渦輪3，另一部分廢氣直接從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管14直接輸送到低壓級(jí)渦輪3，降低高壓級(jí)渦輪6的轉(zhuǎn)速及增壓效率;當(dāng)中冷器7進(jìn)氣壓力過高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECUl 7傳遞給脈沖閥15信號(hào)，脈沖閥15使增壓器放氣閥16完全開啟，大部分廢氣通過放氣通道進(jìn)入低壓級(jí)渦輪3，只有一小部分廢氣進(jìn)入高壓機(jī)渦輪6;
[0019](3)預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路可以為高壓級(jí)壓氣機(jī)5提供低溫的預(yù)壓縮氣:由水栗9從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10中取水經(jīng)壓縮進(jìn)入級(jí)間冷卻器4對(duì)預(yù)壓縮進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，這樣直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10取水進(jìn)入級(jí)間冷卻器4大大提高了冷卻效果，有利于提高高壓級(jí)增壓效率以及降低燃油消耗，冷卻完級(jí)間冷卻器4的冷卻液再經(jīng)過管路回到節(jié)溫器8中，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)；
[0020](4)壓縮進(jìn)氣冷卻回路由水栗9直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10中取水經(jīng)壓縮后達(dá)到缸體、缸蓋等進(jìn)行冷卻，冷卻后冷卻液回到節(jié)溫器8處，當(dāng)冷卻液溫度較低時(shí)，節(jié)溫器8關(guān)閉，冷卻液經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)出水總管13回到水栗9，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部小循環(huán)；當(dāng)冷卻液溫度較高時(shí)，節(jié)溫器8慢慢開啟，冷卻液部分回到發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)大小循環(huán)同時(shí)進(jìn)行；當(dāng)冷卻液溫度超過節(jié)溫器8完全開啟溫度時(shí)，節(jié)溫器8完全打開，冷卻液全部回到發(fā)動(dòng)機(jī)水箱10中，發(fā)動(dòng)機(jī)12進(jìn)行大循環(huán)；
[0021](5)級(jí)間可控增壓器放氣閥16與高壓級(jí)渦輪6并聯(lián)設(shè)置，該增壓器放氣閥16串聯(lián)了一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU17控制的脈沖閥15，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU17監(jiān)控到發(fā)動(dòng)機(jī)12進(jìn)氣量過多時(shí)，通過脈沖閥15的出口氣體壓力控制增壓器放氣閥16的開啟，將部分不做功的廢氣旁通到低壓級(jí)渦輪3;
[0022]脈沖閥15由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU17控制，但不僅只是控制增壓器放氣閥16的開關(guān)，還可以在幾乎任何轉(zhuǎn)速控制增壓器放氣閥16的開啟幅度，做到全工況無級(jí)控制，這樣有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)12在低負(fù)荷和怠速工況的燃油經(jīng)濟(jì)性以及高轉(zhuǎn)速的排放性能；另一方面，兩級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣在經(jīng)過低壓級(jí)增壓之后溫度勢(shì)必會(huì)升高，這樣的高溫氣體進(jìn)入高壓級(jí)壓氣機(jī)會(huì)造成增壓效率降低的后果，因此壓縮后的高溫氣體進(jìn)入高壓級(jí)壓氣機(jī)之前需要先進(jìn)行冷卻，即級(jí)間冷卻是必要的。
[0023 ]本發(fā)明包含級(jí)間可控放氣閥和級(jí)間中冷回路等新型部件，雙級(jí)增壓系統(tǒng)用小渦輪滿足響應(yīng)性要求，使發(fā)動(dòng)機(jī)較低的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最大扭矩，用大渦輪滿足高扭矩要求，通過控制廢氣的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)渦輪的比例，在滿足較大壓縮比、大流量的同時(shí)又不產(chǎn)生較多的栗氣損失。
[0024]本發(fā)明上述實(shí)施方案，只是舉例說明，不是僅有的，所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:包括采用兩個(gè)渦輪增壓器的雙級(jí)增壓系統(tǒng)和帶有級(jí)間冷卻器(4)的冷卻系統(tǒng)，所述雙級(jí)增壓系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管相連通的空氣濾清器(I)、低壓級(jí)壓氣機(jī)(2)、級(jí)間冷卻器(4)、高壓級(jí)壓氣機(jī)(5)和中冷器(7)，以及與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管相連通的高壓級(jí)渦輪(6)、低壓級(jí)渦輪(3)，所述高壓級(jí)渦輪(6)上并聯(lián)有增壓器放氣閥(I6)，該增壓器放氣閥(16)由脈沖閥(I5)控制，脈沖閥(15)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(17)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(17)控制增壓器放氣閥(16)的開啟工況和開啟比例;所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路和壓縮進(jìn)氣冷卻回路兩個(gè)互不影響的平行冷卻回路，兩路冷卻液均直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱(10)中取水冷卻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱(10)、水栗(9)、級(jí)間冷卻器(4)和節(jié)溫器(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述壓縮進(jìn)氣冷卻回路包括發(fā)動(dòng)機(jī)水箱(10)、水栗(9)、發(fā)動(dòng)機(jī)出水總管(13)和節(jié)溫器(8)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶級(jí)間冷卻器的雙級(jí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括采用兩個(gè)渦輪增壓器的雙級(jí)增壓系統(tǒng)和帶有級(jí)間冷卻器的冷卻系統(tǒng)，所述雙級(jí)增壓系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管相連通的空氣濾清器、低壓級(jí)壓氣機(jī)、級(jí)間冷卻器、高壓級(jí)壓氣機(jī)和中冷器，以及與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管相連通的高壓級(jí)渦輪、低壓級(jí)渦輪，高壓級(jí)渦輪上并聯(lián)有增壓器放氣閥；冷卻系統(tǒng)包括冷卻預(yù)壓縮進(jìn)氣冷卻回路和壓縮進(jìn)氣冷卻回路兩個(gè)平行冷卻回路，兩路冷卻液均直接從發(fā)動(dòng)機(jī)水箱取水冷卻。本發(fā)明雙級(jí)增壓系統(tǒng)用小渦輪滿足響應(yīng)性要求，使發(fā)動(dòng)機(jī)較低的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最大扭矩，用大渦輪滿足高扭矩要求，通過控制廢氣的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)渦輪的比例，在滿足較大壓縮比、大流量的同時(shí)又不產(chǎn)生較多的泵氣損失。
【IPC分類】F02B37/18, F02B37/013, F01P3/20, F02B29/04, F01P7/16
【公開號(hào)】CN105649756
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】盧永信, 張曉靜, 羅列冠, 何欽, 酈建麗, 鄭智展, 黃臻
【申請(qǐng)人】中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南動(dòng)力有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日