[发明专利]用于两级增压发动机的冷却系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及两级增压内燃发动机，更具体地涉及用于在内燃发动机增压之前冷却进气的冷却系统。

背景技术

增压发动机可包括两级涡轮增压系统，例如具有低压级涡轮增压器和高压级涡轮增压器。这些涡轮增压器的压缩机可用来在为燃烧室增压之前压缩进气。例如在第一步骤，进气可通过低压级涡轮增压器预压缩，并且接着在第二步骤，预压缩进气可通过高压级涡轮增压器进一步压缩。

压缩进气可伴随着进气的温度增加。为了控制温度增加，可以设置具有相应冷却器的冷却系统。

一些内燃发动机可采用废气再循环(EGR)，其在对发动机的燃烧室增压之前将废气添加到进气。EGR可例如用来减小NOx排放。

两级增压发动机的例子在EP2330287A1中公开，由此废气也经过压缩机级，以便在废气与进气重新组合之前压缩再循环废气。尤其具有超高温度冷却回路的冷却系统提供再循环废气的冷却。

WO2011/073512A1公开一种与公共冷却液体冷却器相互作用的串联高温冷却回路和串联低温冷却回路。另一冷却系统在US5,394,854中公开。

EP2106999B1公开一种用于海洋应用的包括热能回收的冷却系统。

本发明至少部分针对改善或克服现有系统的一个或多个方面。

发明内容

根据本发明的第一方面，用于两级涡轮增压内燃发动机的冷却系统可包括高温冷却回路，其具有用于泵送第一冷却剂经过高温冷却回路的第一泵、预压缩进气高温冷却器、压缩进气高温冷却器和用于冷却第一冷却剂的主要高温冷却器，以及低温冷却回路，其包括具有预压缩进气低温冷却器的预压缩进气子回路和具有压缩进气低温冷却器的压缩进气子回路，其中预压缩进气子回路和压缩进气子回路被构造成共用用于将第二冷却剂泵送经过预压缩进气子回路和压缩进气子回路的第二泵和用于冷却第二冷却剂的主要低温冷却器的平行回路。

在本发明的另一方面，用于控制两级涡轮增压内燃发动机的冷却系统的冷却性能的方法包括确定用作进气的环境空气的水含量；对于水含量，关联用于一压力范围内的例如当前进气压力的至少一个压力的饱和温度；确定与冷却系统的冷却器相关的进气的至少一个压力值；并控制冷却器的冷却功率，使得离开相应冷却器并且其特在于确定的压力值的进气至少具有对应于相应压力值的相应饱和温度的温度。在一些实施方式中，进气的压力可以保持在预设值，除非确定进气的温度低于饱和温度(饱和温度加上一些温度偏差)。在这种情况下，可以减小压缩，由此由于进气的减小压力而减小饱和温度。

在本发明的另一方面，用于两级涡轮增压内燃发动机的冷却系统可包括高温冷却回路，其包括可用于泵送第一冷却剂经过高温冷却回路的第一泵和用于通过第一冷却剂冷却预压缩进气的预压缩进气高温冷却器。预压缩进气可以通过两级涡轮增压内燃发动机的低压级涡轮增压器的第一压缩机产生。冷却系统还可包括低温冷却回路，其包括用于泵送第二冷却剂经过低温冷却回路的第二泵和用于通过第二冷却剂冷却压缩进气的压缩进气低温冷却器。压缩进气可通过两级涡轮增压内燃发动机的高压级涡轮增压器的第二压缩机压缩预压缩进气来产生。

在另一方面，冷却系统还可被构造成使得为了在通过压缩进气低温冷却器冷却之前冷却压缩进气，冷却系统的高温冷却回路可包括定位在压缩进气低温冷却器上游(相对于进气流)的压缩进气高温冷却器。

在本发明的另一方面，用于两级涡轮增压内燃发动机的冷却进气系统可具有可包括提供预压缩进气的第一压缩机的低压级涡轮增压器、可包括用于压缩预压缩进气以提供压缩进气的第二压缩机的高压级涡轮增压器和如上所述的冷却系统。

在本发明的另一方面，内燃发动机可包括曲轴和如上所述的冷却系统，其中冷却系统的第一泵和第二泵例如经由减速齿轮通过曲轴驱动。

这里公开的冷却系统可解决两级涡轮增压发动机的具体问题。例如，低压级之后的进气温度可以保持在例如在60℃范围内的露点以上，由此避免高压级之前的液体凝结，以及例如任何可能的凝结液滴造成压缩机叶片损坏。因此，在一些实施方式中，可以不需要在高压级之前经由低温冷却回路的冷却。此外，高压级处的压力比可以远低于低压级。这可导致第二压缩过程中较低加热，例如压缩进气可以是比单级涡轮增压发动机低的温度。因此，在一些实施方式中，通过经由高温冷却回路的冷却可仅仅少量帮助废热回收，所以高压级之后经由低温冷却回路的冷却可以是足够的。

在一些实施方式中，经由高温冷却回路提供冷却可提供另外的灵活性，同时保持减小的排管量。

本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图中明白。

附图说明