[发明专利]具有两个冷却回路的发动机冷却系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及发动机冷却系统和方法，更具体地，本发明涉及 具有两个冷却回路的发动机冷却系统及相关方法。

背景技术

用于运行机动车辆或重型机械设备的内燃机会产生相当多的热 量，这些热量必须要排除。如果没有适当地排除，这些热量会降低 发动机的运行效率并可能最终导致发动机损坏。

发动机冷却系统通常使冷却流体流动通过发动机缸体来冷却发 动机。冷却流体从发动机获取热量并通过换热器将这些热量释放， 在换热器内，冷却流体以与空气或者液体进行热交换的方式流动通 过该换热器。气液式换热器可以包括一系列管道，冷却流体被泵送 通过这些管道，由风扇产生的空气流冷却这些管道，进而冷却流过 这些管道的冷却流体。所述冷却流体可以被泵送通过各种发动机组 件，例如发动机盖和缸体、机油冷却器等，以从这些各种发动机组 件带走热量。

在内燃机的运行中，能够输送到发动机的进气歧管用于在发动 机缸体中燃烧的燃烧空气的量是发动机性能的一个限制因素。大气 压力常常不足以供应用于发动机适当和高效运行所需的空气量。

因此，发动机可以包括用于压缩供应到相应燃烧缸内的一个或 多个燃烧室的空气的一个或多个涡轮增压器。该涡轮增压器供应的 燃烧空气具有比存在的大气压力更高的压力和比环境密度更大的密 度。涡轮增压器的使用能够补偿由高度引起的能量不足或者增加从 具有给定排量的发动机可以获得的能量，从而降低了具有给定输出 能量的发动机的成本、重量和尺寸。涡轮增压器通常包括由发动机 排气驱动的涡轮和一个或多个压缩机，该一个或多个压缩机通过涡 轮和一个或多个压缩机共用的涡轮增压器轴由涡轮驱动。来自发动 机的废气流被从排气歧管导入到涡轮，并且该废气流穿过涡轮引起 涡轮转子转动。涡轮转子的转动使连接该涡轮转子和压缩机部分中 的一个或多个压缩机转子的公共轴转动，从而使压缩机转子转动。 待压缩的空气被容纳在压缩机部分中，在这里空气被压缩并被供应 到发动机的进气系统。

从一个或多个压缩机流出的升压空气可以被调节，以影响涡轮 增压机的总体性能和/或发动机的效率。在具有多级压缩机的涡轮增 压机中，在第一压缩机中对空气的压缩极大地提高了空气温度，增 加了第二压缩机实现期望的升压所需的能量。为了克服温度升高带 来的不利影响，在第一压缩机出口和第二压缩机入口之间的流动路 径中设有所谓的“中间冷却器”。同样，在具有单级压缩机和多级 压缩机的多个涡轮增压器的每个之后使用所谓的“二次冷却器”。 该二次冷却器冷却供应到进气歧管的压缩空气，从而增加单位体积 的氧气含量以更好地支持缸内的燃烧并降低发动机的运行温度。

某些冷却系统使来自发动机冷却系统的冷却流体循环通过所述 二次冷却器，为同样流动通过该二次冷却器的压缩空气提供热交换 媒介。来自压缩空气流的热量被冷却流体带走并在换热器中被吸收。 降低增压空气的温度能够减少发动机损失并增加发动机效率。

二次冷却器系统可以还设有从所述换热器到所述二次冷却器的 单独的冷却流体回路，包括用于使冷却流体循环到二次冷却器的单 独回路二次冷却器(SCAC)泵。然而，这些系统的冷却效率并不能 在所有运行条件下都满足期望。

美国专利No.6609484描述了一种用于内燃机的冷却系统，其具 有包括第一组散热器芯和第二组散热器芯的散热器组件。在第一组 散热器芯中被冷却的冷却流体的一部分从该散热器组件传到发动机 冷却回路。在第一组散热器芯中被冷却的冷却流体的另一部分传到 所述第二组散热器芯用于对其进一步冷却。冷却流体从所述第二组 散热器芯传到单独回路二次冷却器冷却回路。美国专利No.6158399 也示出了使用二通换热器的涡轮增压发动机冷却系统和在二次冷却 器冷却回路中的单独的二次冷却器泵。

考虑到由燃烧空气的充分二次冷却能带来的发动机效率和降低 损耗的好处，期望具有一种改进的冷却系统，其不仅能够在各种运 行条件下保持对各种其他发动机部件的充分冷却，而且能提供充分 的二次冷却。

发明内容

本发明旨在满足上述的一个或多个需求。