[发明专利]用于柴油发动机的集成发动机控制和冷却系统

说明书

本申请要求2005年10月5日提交的美国临时申请No.60/723,803的优先权，其完整内容引用结合于此。

技术领域

本发明总体涉及内燃机，尤其涉及一种用于火车机车中的涡轮增压柴油机的冷却系统和发动机控制方法。

背景技术

内燃机，诸如用于轨道机车的涡轮增压柴油机，需要冷却系统以限制各种发动机部件的温度。公知地，内燃机设计有用于循环冷却剂以从发动机部件中移除热能的内部冷却通道。润滑油在整个发动机中流通以减小摩擦，该润滑油也可吸收热量，因此，也需要冷却以避免达到有害地影响其润滑性的温度。柴油发动机通常使用涡轮增压器以通过将燃烧进气压缩至更高的密度来增加动力。这种压缩会导致燃烧空气加热，该燃烧空气必须随后在使用前进行冷却，从而使发动机具有高的容积效率和废气污染物的低排放。对于诸如轨道机车的移动情况，唯一可用的散热器是周围的空气。公知可使用泵送的冷却介质，诸如水，以将热量传送至具有散热片的辐射器管。该辐射器管然后将热量传送至周围空气，这一过程通常使用由风扇提供的增压对流。

通常希望将内燃机和其关联的燃烧进气保持在多个不同的温度，从而优化发动机的性能。因此，处于一温度下的冷却剂可供给至涡轮增压柴油发动机的缸套，处于更低温度下的冷却剂可供给至中间冷却器以冷却受压缩的燃烧空气。这种系统可使用单一泵、换热器和温度控制阀来实现双冷却目的。

其他涡轮增压柴油机冷却方案可在辐射器之外使用子冷却器。该子冷却器一般位于冷却空气流中的辐射器的上游。对于机车应用来说，流过辐射器的环境空气一般由多速风扇提供，因为辐射器位于机车的顶部。使用子冷却器可实现发动机温度与燃烧空气温度之间的较大温差。

发明内容

本发明的发明人已经独创性地认识到，通过控制供给至涡轮增压柴油机诸如机车发动机的不同部件的冷却剂流，可在不同的操作条件下实现发动机的不同理想操作特性。本发明包括冷却系统，该冷却系统具有分离的冷却剂回路，使冷却剂流具有不同的冷却程度。在一项实施例中，冷却系统可采用第一冷却模式操作，以将第一冷却剂流供给至发动机的中间冷却器，将处于与第一冷却剂流不同的第一温度的第二冷却剂流供给至发动机的油冷却器，从而实现中间冷却器的优选冷却。第一模式可有助于或者优化由发动机产生的排放水平，同时将发动机的马力输出保持在所需值。该冷却系统可以第二冷却模式进行操作，将第一冷却剂流供给至中间冷却器，将处于与第一冷却剂流不同的第一温度的第二冷却剂流供给至油冷却器，从而实现油冷却器的优选冷却。该第二模式可有助于或者优化由发动机产生的马力输出。

附图说明

图1是用于涡轮增压柴油机的冷却系统的示例性实施例的示意图。

图2是构造成不同冷却模式的图1的冷却系统的示意图。

图3是在不同操作环境条件下的图1的冷却系统的示例性冷却模式的发动机性能的曲线图。

具体实施方式

图1是用于涡轮增压柴油机12诸如可用于轨道机车的冷却系统10的示例性实施例的示意图。该冷却系统10包括涡轮增压柴油机12，该柴油机接收流过中间冷却器16的燃烧空气14流，该中间冷却器16用于冷却该燃烧空气14。流过中间冷却器16的燃烧空气14由第一冷却剂流或者中间冷却器冷却剂流26进行冷却，例如使用设置在中间冷却器16中的燃烧空气14中的换热器。由中间冷却器16排放的受热中间冷却器冷却剂流27可与供给至发动机12的发动机冷却剂流18混合。在本发明的一个方面，供给至中间冷却器16的中间冷却器冷却剂流26的量可受控制从而实现发动机12的所需操作条件，诸如所需排放生产水平。

发动机12也包括润滑油通道，该通道接收通过油泵24循环通过油冷却器28的油22的流。流过油冷却器28的油22可由第二冷却剂流或者油冷却剂流30进行冷却，例如使用设置在油冷却器28中的油冷却剂流30中的换热器。由油冷却器28排放的受热油冷却剂流29可与供给至发动机12的发动机冷却剂流18混合。在本发明的一个方面，供给至油冷却器28的油冷却剂流30的量可被控制为实现发动机的所需操作条件，诸如保持所需的油温以实现所需的发动机12耐久性。