[发明专利]具有冷却器旁路的中冷器配置结构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中冷器配置结构，更特别地，涉及一种具有冷却器旁通管线的中冷器配置结构。

背景技术

如图1A中所见，其显示了传统的内燃发动机1，涡轮增压器或增压器2压缩引入的空气，使它被加热。因为在相同的压力下，热空气比冷却空气的密度小，所以输送到气缸的总进气比它可能的要少。通过在压缩之后使用诸如中冷器(charge air cooler)(CAC)4或在多级涡轮增压系统中的中间冷却器(intercooler)的装置冷却进气，可输送更多的进气，以提高功率。另外，诸如CAC和中间冷却器的装置有助于通过降低进气的温度来增加在气缸中的爆震开始以前容许的总升压量。

废气再循环(EGR)是在大多数汽油和柴油发动机中使用的NOx(氧化氮和二氧化氮)减排技术。EGR通过使某一百分比(例如，5-10％)的发动机废气再循环回到发动机气缸而工作。使引入的空气与再循环废气混合稀释了具有惰性气体的混合气，该惰性气体减缓了燃烧并降低了峰值温度。因为NOx的形成在高温下进行得更快，所以EGR用于限制NOx的生成。NOx主要由于氧气和高温的存在而形成。

废气再循环通常通过设置从排气歧管6到进气歧管7的管线5来实现。循环中的控制阀8(EGR阀)调整气流并对其计时。在现代的柴油发动机中，通常使用热交换器(EGR冷却器)9对EGR气体进行冷却以允许更大量的再循环气体的引入。

当诸如CAC 4的装置将增压空气冷却到该增压空气的露点之下的温度时，特别是当与废气混合时所产生的冷凝可能对诸如进气阀和进气阀座之类的发动机部件是有害的。一个现有的解决方案包括当离开CAC的增压空气的温度降至露点温度之下时，切断EGR。因为此解决方案增加了NOx的形成，所以它没有被美国环境保护局批准。

另一现有的解决方案包括引导一些增压空气通过旁路10。然而，当仅仅一部分增压空气旁通CAC 4时，即使已经旁通CAC的增压空气与已经通过CAC的增压空气的混合气可以处于高于露点的温度，如图1B的曲线图中的点A处所见，但是通过CAC的增压空气仍可能被冷却到低于露点的温度，如点B处所见。因此，CAC旁路10没有完全解决冷凝的问题。

发明内容

根据本发明的一方面，一种具有中冷器配置的发动机包括发动机、通向所述发动机的进气口、设置在所述进气口上游的第一中冷器、设置在所述第一中冷器上游的第二冷却器以及用于旁通所述第一中冷器上游的所述第二冷却器的旁通管线。

根据本发明的另一方面，一种中冷器配置结构包括设置在发动机进气口上游的第一中冷器、设置在所述第一中冷器上游的第二冷却器以及用于旁通所述第二冷却器的旁通管线，所述旁通管线的下游端设置在所述第一中冷器的上游。

根据本发明的又一方面，一种减少具有增压空气冷却的发动机中的冷凝的方法包括促使进气流过位于第二冷却器和设置用于旁通所述第二冷却器的旁通管线的下游的第一中冷器，以及通过调节穿过所述第二冷却器和所述旁通管线的进气流的量来调节所述第一中冷器下游的进气温度。

附图说明

通过阅读下文结合附图的详细描述将会更好地理解本发明的特征和优点，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1A示意性显示了具有CAC、CAC旁路和EGR的现有技术的发动机，图1B是穿过图1A中所示类型的CAC和旁路的增压空气温度的曲线图；

图2A示意性显示了具有根据本发明实施例的CAC的发动机，图2B是穿过图2A中所示类型的CAC和旁路的增压空气温度的曲线图；以及

图3示意性显示了具有根据本发明另一实施例的CAC的发动机。

具体实施方式

具有中冷器配置23的发动机21在图2A中示出。通常为进气歧管25的进气口通向发动机21。第一中冷器27(CAC)设置在进气歧管25的上游。第一CAC 27可能比通常用于传统内燃发动机的CAC的效率低。更特别地，期望地是对于位于第一CAC中或下游的空气，第一CAC 27不能够充分有效地将期望运行发动机21的温度和相对湿度的范围内的空气冷却到露点以下。换句话说，第一CAC 27通常将不能引起第一CAC下游的冷凝。

第二冷却器29设置在第一CAC 27的上游。期望地是串联运行的第二冷却器29和第一CAC 27能够将期望运行发动机21的温度和相对湿度的范围内的进气温度降低到明显低于第一CAC 27通过其自身所降低到的温度。串联运行的第一CAC 27和第二冷却器29能够将进气温度降低到该进气的露点或露点以下的温度。