[发明专利]增压空气冷却系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及使用增压空气冷却器的地面电源。具体涉及具有放置在增压空气冷却器上游的主空气流通道中的发动机的地面电源。

背景技术

在航行器停放在终点、飞行棚或其它固定场所时，地面电源(GPUs)用于向航行器提供电力。通常，在航行器的电力产生系统不起作用时，使用GPUs向航行器的电系统提供动力。典型的是，航行器通过从其发动机牵引功率来产生电力。但为了节约燃料，飞行员在航行器停在地面上时会关闭发动机。然而，在航行器停在地面上时，其中的构件通常也会消耗电力。例如，在航行器的发动机关闭时，飞行员可能会打开机载的空调系统、通信设备、灯、电子设备或其它系统。因此，当航行器停在地面上时，其通常会被连接到GPU。典型的是，GPU产生的电力至少部分满足航行器的需要。甚至在航行器的发动机关闭时，航行器的电系统也可由GPU提供的动力继续运转。因此，GPU可补充航行器的机载电力产生系统。

GPU通常包括独立的电力产生系统。例如，GPUs通常包括柴油发动机和发电机，其中发动机驱动发电机，来产生电力。发动机和发电机一起向航行器的电系统的运转提供动力。

某些GPUs使用涡轮增压器来提高柴油发动机的排放性。为了驱动发电机，柴油发动机燃烧空气燃料混合物。涡轮增压器可提高燃烧过程的效率。在空气传入到发动机前，涡轮增压器预压缩进气。发动机在其汽缸内混合预压缩的带有燃料的进气(在柴油发电机装置的情况下)。典型的是，活塞进一步压缩空气燃料混合物，这些空气燃料混合物以后会被燃烧。因为进气被预压缩，具有涡轮增压器的发动机在压缩室内可方便地达到更高的压力。在高压下会更充分地燃烧，减少排放。

典型的是，在涡轮增压器压缩空气时，空气的温度会升高。被压缩的空气限制通过涡轮增压器循环到更小体积的空气的热能，该热能可增加发动机必须消耗的热。另外，在相同的压力下，高温空气比低温空气的密度低。在更少的空气进入燃烧室时，低密度空气可减少预压缩空气的效力。因此，在预压缩空气离开涡轮增压器后，有必要冷却该压缩空气。

为了提高涡轮增压器的效力，GPU通常包括增压空气冷却器(CAC)。在预压缩空气传入到发动机前，CAC先冷却该预压缩空气。典型的是，预压缩空气由涡轮增压器增压后(即：在涡轮增压器的下游)流过CAC。.为了冷却预压缩空气，CAC主要包括空对空热交换器。通常，除了预压缩空气流入CAC之外，冷却空气流流过CAC上面。冷却空气流通过空对空的热交换器可除去预压缩空气的热。CAC使这两种气流分开同时使它们之间容易进行热交换。最后，冷却了的预压缩空气流出CAC并进入发动机的进气歧管。

典型的是，GPUs的设计者都想要降低发动机的运行温度而不增加其噪声。高的运行温度会增加发动机构件的磨损，发动机的噪声会刺激航行器的乘客和技术员。因此，设计者会努力降低发动机的温度和噪声。

然而，这些低噪声发生和低的运行温度的目的经常会相互抵触。典型的是，多余的热能构成更多的由发动机中的燃料燃烧释放出的能量。设计者通常会采取措施来消除这些多余的热，例如包括使用散热器和空气循环系统。然而，更强大的空气循环系统经常会产生更大的噪声。与大的空气循环连接的更多、更大的通风孔，经常会使更多的发动机噪声从GPU漏出。结果，GPUs的设计者通常会在发出噪声和发动机温度之间折衷。

因此，有必要改良GPUs的设计，尤其是改良涡轮增压器系统，以使涡轮增压后的空气得到更好的冷却，同时保持降低噪声级别。

发明内容

本发明提供了一种装置，包括发电机，具有空气进口并机械连接到发电机的发动机，其中该发动机位于主空气流通道内，具有进口和排出口的空气压缩机，其中该空气压缩机设置成可接收通过该进口的空气、压缩该空气并输出流过该排出口的预压缩空气，具有增压空气冷却器进口和增压空气冷却器排出口的增压空气冷却器，该增压空气冷却器进口与空气压缩机的排出口流体连通，该增压空气冷却器排出口与发动机的空气进口流体连通，其中该增压空气冷却器设置成交换预压缩空气流和主空气流通道间的热，其中该增压空气冷却器位于发动机上游的主空气流通道内。

附图说明

参照附图阅读了下述详细的描述之后，将会更好地理解本发明的这些和其它的特征、样式和优点，其中在所有附图中，相同的符号表示相同的部分，其中：

图1为与典型的GPU连接的航行器的立体图，该GPU结合了本发明技术的增压空气冷却和空气流布置；

图2为图1中典型的GPU的左面详细立体图；

图3为图1中典型的GPU的右面详细立体图；