基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，包括低壓儲(chǔ)水箱、開放式儲(chǔ)水箱、泵、控制器，低壓儲(chǔ)水箱安裝在冷卻器的上方并與冷卻套管相連通，低壓儲(chǔ)水箱上端內(nèi)壁上安裝壓力傳感器，開放式儲(chǔ)水箱和低壓儲(chǔ)水箱通過回流管相連通，在回流管上設(shè)置電磁閥，泵與低壓儲(chǔ)水箱通過抽汽管相連，泵與開放式儲(chǔ)水箱通過出水管相連，控制器分別連接壓力傳感器和泵，控制器采集壓力傳感器信號從而控制泵的開關(guān)，低壓儲(chǔ)水箱里設(shè)置電子液位計(jì)，電子液位計(jì)連接電磁閥。本發(fā)明能夠大幅度降低高壓級壓氣機(jī)的進(jìn)氣溫度，提高增壓效率，有效降低壓氣機(jī)熱負(fù)荷，提高進(jìn)氣密度，從而提高柴油機(jī)的功率和降低油耗率。
【專利說明】基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種冷卻裝置，具體地說是柴油機(jī)進(jìn)氣冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對柴油機(jī)的功率密度提出了越來越高的要求，于是出現(xiàn)了增壓技術(shù)，特別是兩級增壓為代表的高增壓和超高增壓的出現(xiàn)使大幅度提高功率密度成為了現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在可以說“無機(jī)不增壓”，但是我們希望實(shí)現(xiàn)的是等溫增壓，但壓氣機(jī)進(jìn)行的是絕熱壓縮，不可避免地會(huì)使增壓后的空氣溫度急劇上升。柴油機(jī)增壓后進(jìn)氣溫度提高，使進(jìn)氣密度下降，導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣量并不理想，限制了柴油機(jī)功率密度提高的程度，為了進(jìn)一步提高功率密度，人們對壓氣機(jī)后的進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，這樣就能降低溫度提高進(jìn)氣密度，進(jìn)而提高柴油機(jī)的功率密度。隨著兩級增壓和超高增壓的發(fā)展，進(jìn)氣冷卻提升到了越來越重要的地位，可以說冷卻的效果很大程度上決定了增壓柴油機(jī)的功率提升幅度。但是，現(xiàn)在普遍用于用來冷卻的是常壓水，熱容比小，不能快速地吸收柴油機(jī)進(jìn)氣所攜帶的熱量,冷卻效果差,而且冷卻水耗量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供能夠大幅度降低高壓級壓氣機(jī)的進(jìn)氣溫度的基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，包括冷卻器，冷卻器包括冷卻套片和冷卻套管，冷卻套管設(shè)置在冷卻套片里，冷卻套片的兩端分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口，其特征是:還包括低壓儲(chǔ)水箱、開放式儲(chǔ)水箱、泵、控制器，低壓儲(chǔ)水箱安裝在冷卻器的上方并與冷卻套管相連通，低壓儲(chǔ)水箱上端內(nèi)壁上安裝壓力傳感器，開放式儲(chǔ)水箱和低壓儲(chǔ)水箱通過回流管相連通，在回流管上設(shè)置電磁閥，泵與低壓儲(chǔ)水箱通過抽汽管相連，泵與開放式儲(chǔ)水箱通過出水管相連，控制器分別連接壓力傳感器和泵，控制器采集壓力傳感器信號從而控制泵的開關(guān)，當(dāng)泵打開時(shí)，泵抽吸低壓儲(chǔ)水箱里低壓水的蒸汽并將其通過出水管送入開放式儲(chǔ)水箱，低壓儲(chǔ)水箱里設(shè)置電子液位計(jì)，電子液位計(jì)連接電磁閥，電子液位計(jì)通過采集低壓儲(chǔ)水箱里水高度信號從而控制電磁閥的開關(guān)。
[0006]本發(fā)明還可以包括:
[0007]1、所述的泵為真空泵，包括三個(gè)，三個(gè)真空泵并聯(lián)在一起且均與控制器、低壓儲(chǔ)水箱、開放式儲(chǔ)水箱相連。
[0008]2、所述的控制器采集壓力傳感器的信號從而控制三個(gè)真空泵的開關(guān)，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于0.6bar時(shí)，開啟三個(gè)真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于0.25bar且小于0.6bar時(shí)，開啟兩臺真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于
0.1bar且小于0.25bar時(shí),開啟一臺真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力小于0.1bar時(shí),關(guān)閉
所有真空泵。[0009]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明能夠大幅度降低高壓級壓氣機(jī)的進(jìn)氣溫度，提高增壓效率，有效降低壓氣機(jī)熱負(fù)荷，提高進(jìn)氣密度，從而提高柴油機(jī)的功率和降低油耗率，本發(fā)明采用低壓水而不是常壓水去冷卻柴油機(jī)進(jìn)氣，低壓水的沸點(diǎn)低，汽化潛熱大，汽化時(shí)溫度不會(huì)變化，相當(dāng)于熱容比無限大，這樣就能快速地從冷卻器中吸收柴油機(jī)進(jìn)氣所攜帶的熱量。有利于降低柴油機(jī)進(jìn)氣溫度，提高柴油機(jī)功率密度，為進(jìn)一步發(fā)掘柴油機(jī)的潛力提供幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的控制器的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0013]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，由冷卻器、抽吸裝置、回流系統(tǒng)。冷卻器從進(jìn)氣口 I開始，柴油機(jī)進(jìn)氣經(jīng)過增壓器后從進(jìn)氣口進(jìn)入冷卻器，在冷卻器中與冷卻套片2和冷卻套管3進(jìn)行換熱，然后從出氣口 4離開冷卻器和冷卻裝置。其中，冷卻套管3和冷卻套片2焊接在一起，冷卻套管3中的低壓水和進(jìn)氣不接觸，沒有質(zhì)量交換只有熱量交換。冷卻套管3中的低壓水來自于低壓儲(chǔ)水箱11。低壓儲(chǔ)水箱11和進(jìn)氣口 1、冷卻套管3、冷卻套片2、出氣口 4焊接成一個(gè)整體，構(gòu)成冷卻器。抽吸裝置包括壓力傳感器18、壓力信號傳輸電路8、真空泵9、控制器7、抽汽管10、出水管13。低壓水從冷卻裝置吸收柴油機(jī)進(jìn)氣的熱量后沸騰汽化，壓力傳感器18檢測到壓力變化，通過控制器7啟動(dòng)真空泵9，真空泵9通過抽汽管10將低壓蒸汽和空氣抽出，通過出水管13將其儲(chǔ)存在開放式儲(chǔ)水箱15。其中控制器7的控制流程如圖2所述。回流系統(tǒng)包括開放式儲(chǔ)水箱15、回流管14、電磁閥12、帶電子液位開關(guān)的連通器5、液位信號傳輸電路6.低壓水冷卻后進(jìn)入到開放式儲(chǔ)水箱15儲(chǔ)存起來，如果低壓儲(chǔ)水箱11的液位低于設(shè)定的值，會(huì)使電子液位開關(guān)發(fā)出一個(gè)信號打開電磁閥12，在壓差的作用下水就會(huì)從開放式儲(chǔ)水箱15進(jìn)入到低壓儲(chǔ)水箱11，當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，電子液位開關(guān)同樣會(huì)給出一個(gè)信號關(guān)閉電磁閥12。這樣就能使低壓儲(chǔ)水箱的液位保持恒定了。整個(gè)冷卻裝置就能和柴油機(jī)配合連續(xù)工作了。
[0014]本發(fā)明柴油機(jī)進(jìn)氣冷卻裝置利用水壓力不同，沸點(diǎn)(飽和溫度)不同，水汽化潛熱巨大而且汽化時(shí)溫度不變的原理。假設(shè)低壓水的壓力為0.lbar，查水的熱力性質(zhì)表知，汽化溫度為45.8 V，汽化潛熱r=2392kj/kg，而常壓水(Ibar)熱容可近似地看做CP=L 86kJ/(kg*k)，兩級增壓柴油機(jī)增壓后的進(jìn)氣溫度一般會(huì)達(dá)到50-70°C，同樣的Ikg水常壓水所能吸收的熱量僅為85kJ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于低壓水所能吸收的熱量2392kJ，說明利用低壓水進(jìn)行柴油機(jī)進(jìn)氣冷卻是可行的，有著很大的挖掘潛力。而且低壓水汽化時(shí)溫度不變，能保持穩(wěn)定的吸熱能力。對于低壓水與柴油機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行換熱的換熱器可以采用大套片式換熱器，這樣能加大換熱面積，盡可能發(fā)揮但由于低壓水所具有的吸熱能力。為了使低壓水的壓力維持恒定，本發(fā)明設(shè)置了三臺真空泵9，根據(jù)低壓儲(chǔ)水箱11中的壓力，啟動(dòng)不同臺數(shù)的真空泵9，使壓力盡可能快地恢復(fù)至設(shè)定值而又不會(huì)使真空泵9過于浪費(fèi)。由于柴油機(jī)是連續(xù)工作，因此冷卻裝置中的低壓水也必須是連續(xù)工作，當(dāng)?shù)蛪赫羝麖恼婵毡?排出時(shí)在大氣壓下變成液體放出所吸收的熱量，流入到開放式儲(chǔ)水箱15，當(dāng)?shù)蛪簝?chǔ)水箱11的水位下降時(shí)，打開電磁閥12，此時(shí)由于壓差，水會(huì)從開放式儲(chǔ)水箱15流到低壓儲(chǔ)水箱11，當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，電磁閥12關(guān)閉。這樣，低壓水實(shí)現(xiàn)了循環(huán)，可以連續(xù)工作，能與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)配合。
[0015]本發(fā)明包括進(jìn)氣口 1、出氣口 4、冷卻箱體、低壓儲(chǔ)水箱11、開放式儲(chǔ)水箱15、帶電子液位開關(guān)的連通器6、控制器7、壓力傳感器18、真空泵9、電磁閥12等。三臺并聯(lián)的真空泵9 一端與低壓儲(chǔ)水箱11相連，另一端與開放式儲(chǔ)水箱15相連，壓力傳感器18安裝冷卻箱體上，電磁閥12的指令來自于電子液位計(jì)，真空泵9的開啟和關(guān)閉由控制器7控制。利用低壓水的汽化吸熱，實(shí)現(xiàn)空氣的快速冷卻和有效冷卻。采用大套片式的換熱器，實(shí)現(xiàn)充分的換熱，能達(dá)到最好的換熱效果。利用真空泵9保持低壓儲(chǔ)水箱內(nèi)11的壓力，從而保證低壓水的吸熱能力。利用壓力傳感器18對壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過控制器7根據(jù)壓力選擇不同的真空泵9開啟數(shù)目，以實(shí)現(xiàn)低壓儲(chǔ)水箱11的壓力快速回復(fù)設(shè)定值。利用電子液位開關(guān)控制電磁閥12，使低壓儲(chǔ)水箱11的液位保持恒定，同時(shí)可以根據(jù)連通器人為控制低壓儲(chǔ)水箱11的液位?？刂破?采集壓力傳感器12的信號從而控制三個(gè)真空泵9的開關(guān)，當(dāng)壓力傳感器12測得的壓力大于或等于0.6bar時(shí)，開啟三個(gè)真空泵9，當(dāng)壓力傳感器12測得的壓力大于或等于0.25bar且小于0.6bar時(shí)，開啟兩臺真空泵9，當(dāng)壓力傳感器12測得的壓力大于或等于0.1bar且小于0.25bar時(shí)，開啟一臺真空泵9，當(dāng)壓力傳感器12測得的壓力小于0.1bar時(shí)，關(guān)閉所有真空泵9。
【權(quán)利要求】
1.基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，包括冷卻器，冷卻器包括冷卻套片和冷卻套管，冷卻套管設(shè)置在冷卻套片里，冷卻套片的兩端分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口，其特征是:還包括低壓儲(chǔ)水箱、開放式儲(chǔ)水箱、泵、控制器，低壓儲(chǔ)水箱安裝在冷卻器的上方并與冷卻套管相連通，低壓儲(chǔ)水箱上端內(nèi)壁上安裝壓力傳感器，開放式儲(chǔ)水箱和低壓儲(chǔ)水箱通過回流管相連通，在回流管上設(shè)置電磁閥，泵與低壓儲(chǔ)水箱通過抽汽管相連，泵與開放式儲(chǔ)水箱通過出水管相連，控制器分別連接壓力傳感器和泵，控制器采集壓力傳感器信號從而控制泵的開關(guān)，當(dāng)泵打開時(shí)，泵抽吸低壓儲(chǔ)水箱里低壓水的蒸汽并將其通過出水管送入開放式儲(chǔ)水箱，低壓儲(chǔ)水箱里設(shè)置電子液位計(jì)，電子液位計(jì)連接電磁閥，電子液位計(jì)通過采集低壓儲(chǔ)水箱里水高度信號從而控制電磁閥的開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，其特征是:所述的泵為真空泵，包括三個(gè)，三個(gè)真空泵并聯(lián)在一起且均與控制器、低壓儲(chǔ)水箱、開放式儲(chǔ)水箱相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于低壓水汽化吸熱對柴油機(jī)進(jìn)氣中間冷卻的冷卻裝置，其特征是:所述的控制器采集壓力傳感器的信號從而控制三個(gè)真空泵的開關(guān)，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于0.6bar時(shí)，開啟三個(gè)真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于.0.25bar且小于0.6bar時(shí),開啟兩臺真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力大于或等于0.1bar且小于0.25bar時(shí)，開啟一臺真空泵，當(dāng)壓力傳感器測得的壓力小于0.1bar時(shí)，關(guān)閉所有真空泵。
【文檔編號】F02B29/04GK103644025SQ201310692440
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】王銀燕, 李旭, 孫永瑞, 王賀春, 楊傳雷 申請人:哈爾濱工程大學(xué)