一种带级间冷却器的双级增压发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双级增压发动机，尤其涉及一种带级间冷却器的发动机，属于汽车发动机技术领域。
【背景技术】
[0002]随着环境污染日益严重和能源日益短缺，世界各国对汽车节能减排越来越重视，排放法规也日益严格。高效、节能、环保是发动机技术发展的主要目标，涡轮增压技术能大大改善发动机的动力性、经济性，降低尾气中的污染物排放。两级增压技术能够显著提高柴油机的功率，改善柴油机低速扭矩，降低排放和油耗。因而两级增压技术成为国内柴油机开发中的一个重要方向。但是，两级增压在提高混合气体密度的同时，势必带来混合气温度的升高，温度的提升反过来对提高进气效率、降低发动机爆压、降低排放中的氮氧化合物以及改善发动机低速性能起到反作用，因此带级间中冷的两级增压发动机是非常必要的。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种带级间冷却器的双级增压发动机。
[0004]为解决这一技术问题，本发明提供了一种带级间冷却器的双级增压发动机，包括采用两个涡轮增压器的双级增压系统和带有级间冷却器的冷却系统，所述双级增压系统包括与发动机进气总管相连通的空气滤清器、低压级压气机、级间冷却器、高压级压气机和中冷器，以及与发动机排气总管相连通的高压级涡轮、低压级涡轮，所述高压级涡轮上并联有增压器放气阀，该增压器放气阀由脉冲阀控制，脉冲阀与发动机ECU连接，发动机ECU控制放气阀的开启工况和开启比例;所述冷却系统包括冷却预压缩进气冷却回路和压缩进气冷却回路两个互不影响的平行冷却回路，两路冷却液均直接从发动机水箱取水冷却。
[0005]所述预压缩进气冷却回路包括发动机水箱、水栗、级间冷却器和节温器。
[0006]所述压缩进气冷却回路包括发动机水箱、水栗、发动机出水总管和节温器。
[0007]有益效果:本发明包含级间可控放气阀和级间中冷回路等新型部件，双级增压系统用小涡轮满足响应性要求，使发动机较低的转速实现最大扭矩，用大涡轮满足高扭矩要求，通过控制废气的驱动两个涡轮的比例，在满足较大压缩比、大流量的同时又不产生较多的栗气损失。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构原理示意图。
[0009]图中:I空气滤清器、2低压级压气机、3低压级涡轮、4级间冷却器、5高压级压气机、6高压级涡轮、7中冷器、8节温器、9水栗、10发动机水箱、11发动机进气歧管、12发动机、13发动机出水管、14发动机排气歧管、15脉冲阀、16增压器放气阀、17发动机ECU。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
[0011 ]图1所示为本发明的结构原理示意图。
[0012]本发明包括采用两个涡轮增压器的双级增压系统和带有级间冷却器4的冷却系统，所述双级增压系统包括与发动机进气总管相连通的空气滤清器1、低压级压气机2、级间冷却器4、高压级压气机5和中冷器7，以及与发动机排气总管相连通的高压级涡轮6、低压级涡轮3，所述高压级涡轮6上并联有增压器放气阀16，该增压器放气阀16由脉冲阀15控制，脉冲阀15与发动机ECUl7连接，发动机ECUl7控制增压器放气阀16的开启工况和开启比例；所述冷却系统包括冷却预压缩进气冷却回路和压缩进气冷却回路两个互不影响的平行冷却回路，两路冷却液均直接从发动机水箱10中取水冷却。
[0013]所述预压缩进气冷却回路包括发动机水箱10、水栗9、级间冷却器4和节温器8。
[0014]所述压缩进气冷却回路包括发动机水箱10、水栗9、发动机出水总管13和节温器8。
[0015]本发明的工作与原理和工作过程:
[0016](I)新鲜空气通过空气滤清器I进入到低压级压气机2，压缩后的空气经过级间冷却器4、高压级压气机5及中冷器7后到达发动机进气歧管11，然后分配到各缸，新鲜空气经低压级压气机2和高压级压气机5两级增压后，进气量更多，可以使燃烧更充分；
[0017](2)增压后的气体到达进气歧管11时，脉冲阀15会根据发动机进气歧管11中的气压和发动机ECU17发过来的电信号指令控制增压器放气阀16的开闭程度:当发动机12处于怠速、低速或低负荷时，发动机ECU17根据采集到的转速和扭矩信号，将该工况对应的脉冲阀占空比发送给脉冲阀15，脉冲阀15将占空比电信号转化为实际的开度，脉冲阀15的开度决定了进入增压器放气阀16的空气压力，从而影响放气阀的开度；
[0018]当不需要增压器放气阀16放气时，增压器放气阀16与脉冲阀15间管路内的高压气体从脉冲阀15的A端泄掉，脉冲阀15使增压器放气阀16关闭，废气从发动机排气歧管14送到高压级涡壳6、及低压级涡壳3做功、驱动相应的高压级压气机5、及低压级压气机2工作；当发动机12处于较高速运转、较高负荷时，发动机ECUl7传递给脉冲阀15信号，脉冲阀15使增压器放气阀16部分开启，部分废气由高压级涡轮6到低压级涡轮3，另一部分废气直接从发动机排气歧管14直接输送到低压级涡轮3，降低高压级涡轮6的转速及增压效率;当中冷器7进气压力过高时，发动机ECUl 7传递给脉冲阀15信号，脉冲阀15使增压器放气阀16完全开启，大部分废气通过放气通道进入低压级涡轮3，只有一小部分废气进入高压机涡轮6;
[0019](3)预压缩进气冷却回路可以为高压级压气机5提供低温的预压缩气:由水栗9从发动机水箱10中取水经压缩进入级间冷却器4对预压缩进气进行冷却，这样直接从发动机水箱10取水进入级间冷却器4大大提高了冷却效果，有利于提高高压级增压效率以及降低燃油消耗，冷却完级间冷却器4的冷却液再经过管路回到节温器8中，进入发动机冷却循环；
[0020](4)压缩进气冷却回路由水栗9直接从发动机水箱10中取水经压缩后达到缸体、缸盖等进行冷却，冷却后冷却液回到节温器8处，当冷却液温度较低时，节温器8关闭，冷却液经发动机出水总管13回到水栗9，进行发动机内部小循环；当冷却液温度较高时，节温器8慢慢开启，冷却液部分回到发动机水箱10，此时发动机大小循环同时进行；当冷却液温度超过节温器8完全开启温度时，节温器8完全打开，冷却液全部回到发动机水箱10中，发动机12进行大循环；
[0021](5)级间可控增压器放气阀16与高压级涡轮6并联设置，该增压器放气阀16串联了一个由发动机ECU17控制的脉冲阀15，当发动机ECU17监控到发动机12进气量过多时，通过脉冲阀15的出口气体压力控制增压器放气阀16的开启，将部分不做功的废气旁通到低压级涡轮3;
[0022]脉冲阀15由发动机ECU17控制，但不仅只是控制增压器放气阀16的开关，还可以在几乎任何转速控制增压器放气阀16的开启幅度，做到全工况无级控制，这样有效地提高发动机12在低负荷和怠速工况的燃油经济性以及高转速的排放性能；另一方面，两级增压发动机的新鲜空气在经过低压级增压之后温度势必会升高，这样的高温气体进入高压级压气机会造成增压效率降低的后果，因此压缩后的高温气体进入高压级压气机之前需要先进行冷却，即级间冷却是必要的。
[0023 ]本发明包含级间可控放气阀和级间中冷回路等新型部件，双级增压系统用小涡轮满足响应性要求，使发动机较低的转速实现最大扭矩，用大涡轮满足高扭矩要求，通过控制废气的驱动两个涡轮的比例，在满足较大压缩比、大流量的同时又不产生较多的栗气损失。
[0024]本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。
【主权项】
1.一种带级间冷却器的双级增压发动机，其特征在于:包括采用两个涡轮增压器的双级增压系统和带有级间冷却器(4)的冷却系统，所述双级增压系统包括与发动机进气总管相连通的空气滤清器(I)、低压级压气机(2)、级间冷却器(4)、高压级压气机(5)和中冷器(7)，以及与发动机排气总管相连通的高压级涡轮(6)、低压级涡轮(3)，所述高压级涡轮(6)上并联有增压器放气阀(I6)，该增压器放气阀(16)由脉冲阀(I5)控制，脉冲阀(15)与发动机ECU(17)连接，发动机ECU(17)控制增压器放气阀(16)的开启工况和开启比例;所述冷却系统包括冷却预压缩进气冷却回路和压缩进气冷却回路两个互不影响的平行冷却回路，两路冷却液均直接从发动机水箱(10)中取水冷却。2.根据权利要求1所述的带级间冷却器的双级增压发动机，其特征在于:所述预压缩进气冷却回路包括发动机水箱(10)、水栗(9)、级间冷却器(4)和节温器(8)。3.根据权利要求1或2所述的带级间冷却器的双级增压发动机，其特征在于:所述压缩进气冷却回路包括发动机水箱(10)、水栗(9)、发动机出水总管(13)和节温器(8)。
【专利摘要】本发明公开了一种带级间冷却器的双级增压发动机，包括采用两个涡轮增压器的双级增压系统和带有级间冷却器的冷却系统，所述双级增压系统包括与发动机进气总管相连通的空气滤清器、低压级压气机、级间冷却器、高压级压气机和中冷器，以及与发动机排气总管相连通的高压级涡轮、低压级涡轮，高压级涡轮上并联有增压器放气阀；冷却系统包括冷却预压缩进气冷却回路和压缩进气冷却回路两个平行冷却回路，两路冷却液均直接从发动机水箱取水冷却。本发明双级增压系统用小涡轮满足响应性要求，使发动机较低的转速实现最大扭矩，用大涡轮满足高扭矩要求，通过控制废气的驱动两个涡轮的比例，在满足较大压缩比、大流量的同时又不产生较多的泵气损失。
【IPC分类】F02B37/18, F02B37/013, F01P3/20, F02B29/04, F01P7/16
【公开号】CN105649756
【申请号】
【发明人】卢永信, 张晓静, 罗列冠, 何钦, 郦建丽, 郑智展, 黄臻
【申请人】中国重汽集团济南动力有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月13日