专利名称：增压发动机及中冷系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机，特别涉及一种增压发动机。
背景技术：
提高发动机功率最有效的措施是增加充气量和供油量。相关技术中通常采用发动机排气驱动的涡轮机拖动压气机，来提高进气压力增加充气量，这一方法称为废气涡轮增压。废气涡轮增压技术不仅可以提高柴油发动机30% 100%甚至以上的功率，同时在节约能源、防止大气污染和降低噪声等方面发挥重大作用。涡轮增压器的一个主要主要指标是增压压力。但是由于空气经压缩后其温度升高，空气密度不会随增压压力成正比增加，所以带高增压式涡轮增压器的发动机要采取中间冷却系统(以下简称中冷系统)，以降低压气机出口的空气温度，使充气密度增加。中冷系统中通常包括输气管路连接处，若涡轮增压器排出的空气压力过高，容易导致输气管路脱落，输气管路一旦脱落，发动机的进气压力将急剧降低，发动机的功率下降很快，进而容易对利用该涡轮发动机的车辆等载体造成非常不利的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够提高安全性能的中冷系统以及增压发动机。为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案提供一种增压发动机中冷系统，该增加发动机包括发动机及增压器，该中冷系统包括中冷器，包括入气口及出气口；中冷进气管，将所述中冷器的入气口与所述增压器的排气口相连；中冷出气管，将所述中冷器的出气口与所述发动机的进气口相连；以及卸荷阀，该卸荷阀设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，使所述中冷进气管和/或所述中冷出气管中的气压保持在设定值以内。优选地，所述中冷进气管和/或所述中冷出气管包括至少一摩擦力附着型连接结构；所述卸荷阀还能够收集液态物质，其设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上的低位处，且位于所述至少一摩擦力附着型连接结构前方。优选地，所述卸荷阀包括阀体、活塞以及弹性件；所述阀体包括与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部连通的腔室以及将该腔室与外部连通的至少一卸荷孔；所述活塞设置于所述腔室中，并能够于所述腔室中的第一位置与第二位置之间来回移动，所述活塞于第一位置时所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部阻隔，所述活塞于第二位置时将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部连通；所述弹性件用于提供将所述活塞保持在所述第一位置的预紧力。优选地，所述腔室包括第一腔室，所述活塞设置在该第一腔室内，所述至少一卸荷孔与该第一腔室连通，该第一腔室包括入口，当所述活塞于第一位置时，将所述入口和/或所述至少一卸荷孔堵住。优选地，所述腔室包括用于集油的第二腔室，该第二腔室通过所述第一腔室的入口与所述第一腔室连通。优选地，所述卸荷阀包括调节件，该调节件用于调节所述弹性件的预紧力。优选地，所述调节件及所述弹性件均设置于所述第一腔室中，所述调节件旋转连接于所述第一腔室中，并与所述活塞分别设置在所述弹性件的两端。优选地，所述调节件上包括排放孔。本发明还提供一种增压发动机，包括发动机增压器以及上述任一项中的中冷系统。本发明还提供一种增压发动机，包括发动机，包括进气口和排气口；涡轮增压器，包括涡轮机及与涡轮机相联的压气机，涡轮机包括进气口及排气口， 所述涡轮机的进气口通过废气管路与所述发动机的排气口相连；所述压气机包括进气口及排气口 ；以及中冷系统，包括中冷器、中冷进气管以及中冷出气管，所述中冷器包括入气口及出气口，所述中冷进气管将所述压气机的排气口与所述中冷器的入气口相连，所述中冷出气管将所述中冷器的出气口与所述发动机的进气口相连；以及卸荷阀，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路上，用于使所述中冷进气管和/或所述中冷出气管中的气压保持在设定值以内。优选地，所述卸荷阀包括阀体、活塞以及弹性件；所述阀体包括与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部连通的腔室以及将该腔室与外部连通的至少一卸荷孔；所述活塞设置于所述腔室中，并能够于所述腔室中的第一位置与第二位置之间来回移动，所述活塞于第一位置时，将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部阻隔，所述活塞于第二位置时将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部连通；所述弹性件用于提供将所述活塞保持在所述第一位置的预紧力。优选地，所述腔室包括第一腔室，所述活塞设置在该第一腔室内，所述至少一卸荷孔与该第一腔室连通，该第一腔室包括入口，当所述活塞于第一位置时，将所述入口和/或所述至少一卸荷孔堵住。优选地，所述腔室包括用于集油的第二腔室，该第二腔室通过所述第一腔室的入口与所述第一腔室连通。优选地，所述卸荷阀包括调节件，该调节件用于调节所述弹性件的预紧力。优选地，所述调节件及所述弹性件均设置于所述第一腔室中，所述调节件旋转连接于所述第一腔室中，并与所述活塞分别设置在所述弹性件的两端。优选地，所述调节件上包括排放孔。优选地，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，所述中冷进气管和/或所述中冷出气管包括至少一摩擦力附着型连接结构；所述卸荷阀还能够收集液态物质，其设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上的低位处，且位于所述至少一摩擦力附着型连接结构前方。
与现有技术相比，一些实施例由于增加了卸荷阀，可使中冷系统中的气压保持在安全范围内，能够有效提高安全性能。
图1是本发明一些实施例中的涡轮增压发动机的结构示意图。图2是图1所示涡轮增压发动机的原理示意图。图3是图1所示涡轮增压发动机的连接结构的结构示意图。图4是图1所示涡轮增压发动机的卸荷阀的结构示意图。图5是本发明另一些实施例中的涡轮增压发动机的原理示意图。
具体实施例方式以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。图1及图2示出了本发明一些实施例中的涡轮增压发动机1，该发动机1可以应用于工程机械等车辆上作为动力源，该增压发动机1可包括发动机10、用于对进入发动机10 的空气进行加压的涡轮增压器20以及用于对压缩空气进行冷却的中冷系统30。发动机10包括进气口 11和排气口 13。涡轮增压器20包括涡轮机21及与涡轮机 21相联的压气机23，涡轮机21包括进气口 210及排气口 212，涡轮机21的进气口 210通过废气管路25与发动机10的排气口 13相连，排气口 212与排气管(未图示)相连。压气机23包括进气口 230及排气口 232，进气口 230与空气滤清器管道(图未示)相连，排气口 232与中冷系统30相连。中冷系统30包括中冷器32、中冷进气管31、中冷出气管33以及散热风扇34，中冷器32包括入气口 321及出气口 323，中冷进气管31将压气机20的排气口 232与中冷器32的入气口 321相连，中冷出气管33将中冷器32的出气口 323与发动机 10的进气口 210相连。在一些实施例中，涡轮增压发动机1还可包括一个或多个摩擦力附着型连接结构 35，例如，与实现中冷进气管31或中冷出气管33与中冷器32的进气口 321或出气口 323之间，或中冷进气管31或中冷出气管33的子管与子管之间连接。如图3所示，该摩擦力附着型连接结构35可包括中冷胶管350以及中冷卡箍352，该中冷胶管350的两端分别套接在相邻二中冷钢管354、356的头部，凭借中冷胶管350内壁面与该二中冷钢管354、356的头部的外壁面之间的摩擦力，将该二中冷钢管354、356软性连接。另外，为了使中冷胶管350 与中冷钢管354、356的连接更加紧固，在中冷胶管350的每一端还设有一中冷器卡箍352， 用于增加中冷胶管350与中冷钢管354、356之间的摩擦力。可以理解地，在一些实施例中， 中冷胶管350也可以用其他适合的管件替代，相应地，中冷钢管354、356也可以采用其他适合的中冷管件替代。工作时，涡轮机21在发动机10排放的废气驱动下运转，带动压气机23运转，压气机23从进气口 230吸入空气，并对空气进行压缩，压缩后的空气温度上升，并经排气口 232 排放出来，压缩空气再经中冷进气管31进入中冷器32内部，压缩空气在中冷器32进行热交换，将热量传递给中冷器32。中冷器32外表面的可设置大量的散热片(未图示)，散热风扇34抽取周围的空气流过中冷器外表面，可将散热片的热量带走，从而实现压缩空气冷却的目的，经过冷却的压缩空气再经中冷出气管33进入发动机10中。
可以理解地，由于发动机10的功率越大，涡轮增压器20的增压比就会随之增高， 中冷系统30内部的压缩空气的压力就越来越大，中冷进气管31脱落的风险就越大，而中冷进气管31 —旦脱落，发动机10的进气压力将急剧下降，发动机10的功率也随着急剧下降， 容易给使用涡轮增压发动机1的车辆等载体的运行带来非常不利的影响。另外，由于涡轮机21往往采用浮动油封来润滑和冷却轴承，容易导致部分润滑用的机油进入中冷系统30 中，若这些机油流到中冷进气管31的摩擦力附着型连接结构35处时，客观上起到了润滑的作用，导致中冷钢管354、356和中冷胶管350之间的摩擦力减小，带来中冷进气管31脱落的风险。再者，由于进气压力取决于涡轮机21，当涡轮机21转速异常升高时，引起进气压力异常升高，当高于中冷系统30允许时，中冷进气管31脱落或爆裂的风险就越大。为此， 涡轮增压发动机1在一些实施例中还可包括卸荷阀40，由于中冷进气管31端处于高温高压状态，是脱落或爆裂等故障的高发位置，为此，该卸荷阀40设置中冷进气管31上的低位 (优选地，在最低位置处)，并位于连接结构35的前方，其一个方面用于将中冷进气管31内的气压保持在位于安全范围内的设定值以下，另一个方面还可以收集并排放进入到中冷进气管31中的机油，以降低气压过大的风险。可以理解地，如果不需要卸荷阀40收集机油， 则卸荷阀40的布置位置可以更加灵活。如图4所示，卸荷阀40在一些实施例中可包括阀体41、活塞43以及弹性件45。阀体41可大体呈圆筒状，其包括第一开口端415、第二开口端416、通过第一开口端415与中冷进气管31内部连通的腔室410以及将该腔室410与外部连通的一个或多个卸荷孔412。 活塞43设置于腔室410中，并能够于腔室410中的第一位置与第二位置之间来回移动；当活塞43于第一位置(如图4所示)时，卸荷孔411与腔室410被活塞43阻隔，防止中冷进气管31内的压缩空气外泄；活塞43于第二位置(活塞43位于卸荷孔411下方)时，卸荷孔411与腔室410连通，让中冷进气管31内的压缩空气外泄一部分，以降低气压；弹性件45 用于提供将活塞43保持在第一位置的预紧力，使中冷进气管31内的压缩空气只有超过设定值时，该设定值以下的气压是位于安全范围内的气压，活塞43才能被推至第二位置，从而使中冷进气管31内的气压保持在设定值以内。再如图4所示，腔室410在一些实施例中还可包括第一腔室412及第二腔室414 ； 活塞43可轴向移动地设置在第一腔室412内，卸荷孔411与第一腔室412连通，第一腔室 412包括入口 413 ；第二腔室414在一些实施例中可用于收集机油，其通过入口 413与第一腔室412连通。当活塞43位于第一位置时，活塞43顶面将入口 413堵住，侧面将卸荷孔 411堵住。可以理解地，活塞43也可以只堵住入口 413和卸荷孔411 二者之一，均可以实现将卸荷孔411与中冷进气管31内部阻隔的目的。卸荷阀40还包括调节件47，该调节件47用于调节弹性件45的预紧力，并驱动活塞43由第二位置移动到第一位置。调节件47及弹性件45均可设置于第一腔室412中，调节件47旋转连接于第一腔室412中，并与活塞43设置在弹性件45的两端。调节件47上包括排放孔470，该排放孔470可以用于放油和避免活塞43底面形成背压。在一些实施例中， 弹性件45可以是柱状弹簧，调节件47可以是调整螺母，螺接于阀体41的第二开口端416， 排放孔470可与调节件47背面的一字槽、十字槽等操作工具施力槽连通。卸荷阀40工作时，当涡轮机21流出来的机油流到卸荷阀40的位置时，积存在卸荷阀40的第二腔室414里；弹性45以设定的压力顶住活塞43 ；中冷系统30的气压作用在活塞43上平面，当中冷进气管31内空气压力超过设定值时，活塞43下行；活塞43越过卸荷阀40上的卸荷孔412时，卸荷孔412与中冷进气管31内部连通，部分压缩空气经过第一开口端415、第二腔室414以及入口 413，从卸荷孔412中泄出，同时带走积存在第二腔室414 里面的机油；当中冷进气管31内的空气压力恢复到设定值以下时，弹性件45把活塞43顶回去，重新将卸荷孔412与中冷进气管31阻隔，如此，始终将中冷进气管31中的气压保持在设定值，保证了涡轮发动机的正常运作。可以理解地，由于不同的发动机的中冷系统压力不一致，可以通过拧动调节件47的行程，使弹性件45有不同的预紧力，以适用不同发动机的需要。可以理解地，在一些实施例中，当涡轮增压器20的涡轮机21高转速带来大量进气，而发动机10燃烧室需要的空气不多时，也会引起中冷系统30中压力异常升高，此时，有可能会影响中冷出气管33内的压力，为了安全起见，也可以在中冷出气管33上安装卸荷阀 40，具体内容在此就不再细述。再可以理解地，上述卸荷阀40与中冷系统30搭配并不局限于涡轮增压发动机上，在一些实施例中，其也可以应用其他增压发动机上，在此也不再详细说明。从上述描述可知，卸荷阀40于涡轮增压发动机1中的应用，可以卸掉中冷系统30 中不正常的高压力，还可以放掉中冷系统30中的机油，并且还能够减少中冷系统30钢管和中冷胶管脱落或爆裂的可能性，应用该涡轮增压发动机1的车辆等载体的的运行可靠性得到了大幅度的提升。图5示出了本发明另一些实施例中的涡轮发动机2，其与上述涡轮发动机1的主要区别点在于，其移除了涡轮发动机1中的中冷进气管31上的卸荷阀40，但在连接于发动机 10的排气口 13与涡轮机21的进气口 210的废气管路25上设置卸荷阀40a，该卸荷阀40a 用于在发动机10排放的废气压力超过设定值时，排泄废气，如此，废气管路25中的废气压力就保持在设定值以内，进一步地，涡轮机20的转速也保持在一定数值以内，再进一步地， 压气机25排出的压缩空气的压力也保持在一定数值以内。由此可知，通过在废气管路25上设置卸荷阀40a也可以将中冷系统30中的压缩空气的压力保持在预定范围内，同样可以起到防止中冷进气管31和/或中冷出气管33由于气压过高造成的不利影响。可以理解地， 在一些实施例中，为了多重保险起见，可以在废气管路25、中冷进气管31以及中冷出气管 33上全部安装卸荷阀，具体内容在此不在详细说明。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种增压发动机中冷系统，该增加发动机包括发动机及增压器，该中冷系统包括中冷器，包括入气口及出气口 ；中冷进气管，将所述中冷器的入气口与所述增压器的排气口相连；中冷出气管，将所述中冷器的出气口与所述发动机的进气口相连；其特征在于还包括卸荷阀，该卸荷阀设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，使所述中冷进气管和/或所述中冷出气管中的气压保持在设定值以内。
2.根据权利要求1所述的中冷系统，其特征在于，所述中冷进气管和/或所述中冷出气管包括至少一摩擦力附着型连接结构；所述卸荷阀还能够收集液态物质，其设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上的低位处，且位于所述至少一摩擦力附着型连接结构前方。
3.根据权利要求1或2所述的中冷系统，其特征在于，所述卸荷阀包括阀体、活塞以及弹性件；所述阀体包括与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部连通的腔室以及将该腔室与外部连通的至少一卸荷孔；所述活塞设置于所述腔室中，并能够于所述腔室中的第一位置与第二位置之间来回移动，所述活塞于第一位置时所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部阻隔，所述活塞于第二位置时将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管内部连通；所述弹性件用于提供将所述活塞保持在所述第一位置的预紧力。
4.根据权利要求3所述的中冷系统，其特征在于，所述腔室包括第一腔室，所述活塞设置在该第一腔室内，所述至少一卸荷孔与该第一腔室连通，该第一腔室包括入口，当所述活塞于第一位置时，将所述入口和/或所述至少一卸荷孔堵住。
5.根据权利要求4所述的中冷系统，其特征在于，所述腔室包括用于集油的第二腔室， 该第二腔室通过所述第一腔室的入口与所述第一腔室连通。
6.根据权利要求4所述的中冷系统，其特征在于，所述卸荷阀包括调节件，该调节件用于调节所述弹性件的预紧力。
7.根据权利要求6所述的中冷系统，其特征在于，所述调节件及所述弹性件均设置于所述第一腔室中，所述调节件旋转连接于所述第一腔室中，并与所述活塞分别设置在所述弹性件的两端。
8.根据权利要求6所述的中冷系统，其特征在于，所述调节件上包括排放孔。
9.一种增压发动机，包括发动机及增压器，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的中冷系统。
10.一种增压发动机，包括发动机，包括进气口和排气口 ；涡轮增压器，包括涡轮机及与涡轮机相联的压气机，涡轮机包括进气口及排气口，所述涡轮机的进气口通过废气管路与所述发动机的排气口相连；所述压气机包括进气口及排气口 ；以及中冷系统，包括中冷器、中冷进气管以及中冷出气管，所述中冷器包括入气口及出气口，所述中冷进气管将所述压气机的排气口与所述中冷器的入气口相连，所述中冷出气管将所述中冷器的出气口与所述发动机的进气口相连；其特征在于还包括卸荷阀，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路上，用于使所述中冷进气管和/或所述中冷出气管中的气压保持在设定值以内。
11.根据权利要求10所述的增压发动机，其特征在于，所述卸荷阀包括阀体、活塞以及弹性件；所述阀体包括与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部连通的腔室以及将该腔室与外部连通的至少一卸荷孔；所述活塞设置于所述腔室中，并能够于所述腔室中的第一位置与第二位置之间来回移动，所述活塞于第一位置时，将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部阻隔，所述活塞于第二位置时将所述至少一卸荷孔与所述中冷进气管和/或所述中冷出气管和/或所述废气管路内部连通；所述弹性件用于提供将所述活塞保持在所述第一位置的预紧力。
12.根据权利要求11所述的增压发动机，其特征在于，所述腔室包括第一腔室，所述活塞设置在该第一腔室内，所述至少一卸荷孔与该第一腔室连通，该第一腔室包括入口，当所述活塞于第一位置时，将所述入口和/或所述至少一卸荷孔堵住。
13.根据权利要求12所述的增压发动机，其特征在于，所述腔室包括用于集油的第二腔室，该第二腔室通过所述第一腔室的入口与所述第一腔室连通。
14.根据权利要求12所述的增压发动机，其特征在于，所述卸荷阀包括调节件，该调节件用于调节所述弹性件的预紧力。
15.根据权利要求14所述的增压发动机，其特征在于，所述调节件及所述弹性件均设置于所述第一腔室中，所述调节件旋转连接于所述第一腔室中，并与所述活塞分别设置在所述弹性件的两端。
16.根据权利要求14所述的增压发动机，其特征在于，所述调节件上包括排放孔。
17.根据权利要求10所述的增压发动机，其特征在于，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，所述卸荷阀设置所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上，所述中冷进气管和/或所述中冷出气管包括至少一摩擦力附着型连接结构；所述卸荷阀还能够收集液态物质，其设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管上的低位处，且位于所述至少一摩擦力附着型连接结构前方。
全文摘要
本发明提供了一种增压发动机中冷系统，该增加发动机包括发动机及增压器，该中冷系统包括中冷器、中冷进气管、中冷出气管以及卸荷阀，中冷器包括入气口及出气口；中冷进气管将所述中冷器的入气口与所述增压器的排气口相连；中冷出气管将所述中冷器的出气口与所述发动机的进气口相连；该卸荷阀设置在所述中冷进气管和/或所述中冷出气管或中冷出气管上，使所述中冷进气管和/或所述中冷出气管中的气压维持在设定值以内。本发明还提供了一种增压发动机。
文档编号F02B37/00GK102410075SQ20111032478
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者冯科喜, 刘权, 林小珍, 詹纯新 申请人:中联重科股份有限公司