一種降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣冷卻的方法及其裝置，特別是涉及大型內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣冷卻的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前很多內(nèi)燃機(jī)都使用渦輪增壓技術(shù)，增壓后的空氣要冷卻才能進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒，在陸地上使用渦輪增壓技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)，進(jìn)氣冷卻的方法主要有兩種，第一種是用空空中冷器的方案，將高溫壓縮空氣輸出至空空中冷器，通過(guò)風(fēng)扇吹風(fēng)或吸風(fēng)到空空中冷器的芯體上，將熱量直接交換到自然空氣中，然后壓縮空氣再進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒；第二種是用水空中冷器裝置，將高溫壓縮空氣輸入到水空中冷器，用冷卻水給壓縮空氣冷卻，冷卻水溫度升高后用循環(huán)水栗輸出到散熱器，再將熱量交換到自然空氣中。以上兩種冷卻方法使用的冷卻器為常規(guī)中冷器。常規(guī)中冷器包括壓縮空氣進(jìn)口、壓縮空氣出口、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口和芯體，芯體由散熱管、散熱帶和主板組成，散熱帶嵌在或焊接在散熱管上，散熱管焊接在主板上。中小功率內(nèi)燃機(jī)上通常使用空空中冷器冷卻，大功率內(nèi)燃機(jī)通常使用水空中冷器冷卻。
[0003]圖1所示的是目前大功率內(nèi)燃機(jī)上通常使用的常規(guī)中冷器裝置工作原理圖，這種常規(guī)中冷器一般為水空中冷器。該裝置包括渦輪增壓器1、常規(guī)中冷器4、氣體管道5，其中渦輪增壓器1包括渦輪機(jī)2和壓氣機(jī)3。常規(guī)中冷器4分兩個(gè)通道，一個(gè)通道為壓縮空氣通道，另一個(gè)通道為冷卻介質(zhì)通道，兩個(gè)通道的流體為交叉流向，共用一個(gè)芯體。壓縮空氣通道分為壓縮空氣進(jìn)口、芯體和壓縮空氣出口 ；冷卻介質(zhì)通道分為冷卻介質(zhì)進(jìn)口、芯體和冷卻介質(zhì)出口。壓縮空氣通道是從渦輪增壓器輸出的壓縮空氣的通道，冷卻介質(zhì)通道是冷卻介質(zhì)進(jìn)出常規(guī)中冷器的通道。在工作的過(guò)程中，自然空氣經(jīng)過(guò)渦輪增壓器1增壓，增壓后的高溫壓縮空氣經(jīng)過(guò)常規(guī)中冷器4的壓縮空氣進(jìn)口進(jìn)入芯體散熱，散熱后經(jīng)過(guò)壓縮空氣出口進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒。冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)常規(guī)中冷器4的冷卻介質(zhì)進(jìn)口進(jìn)入芯體吸熱，吸熱后經(jīng)過(guò)冷卻介質(zhì)出口離開常規(guī)中冷器并將熱量交換到自然界中。這種冷卻方法，高溫壓縮空氣只進(jìn)行了一次冷卻，效果不好，在內(nèi)燃機(jī)輸出功率大環(huán)境溫度高的時(shí)候，很難滿足內(nèi)燃機(jī)對(duì)進(jìn)氣低溫的要求，通常采取的方法往往是降低內(nèi)燃機(jī)的輸出功率，以滿足對(duì)進(jìn)氣低溫的要求。目前市場(chǎng)上使用的大功率天然氣內(nèi)燃機(jī)，要求更低的進(jìn)氣溫度，在高溫環(huán)境下單獨(dú)用常規(guī)中冷器裝置很難滿足內(nèi)燃機(jī)對(duì)進(jìn)氣低溫的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在原冷卻的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度，提高內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的可靠性。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的方法，該方法包括:由渦輪增壓器產(chǎn)生高溫壓縮空氣的步驟；由常規(guī)中冷器對(duì)高溫壓縮空氣進(jìn)行冷卻的步驟；該方法還包括:由內(nèi)燃機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng)渦輪吸氣機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生吸氣負(fù)壓的步驟；由空氣冷卻器利用吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓，吸入自然空氣作為冷源，對(duì)高溫壓縮空氣進(jìn)行冷卻的步驟。
[0005]本發(fā)明的上述由內(nèi)燃機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng)渦輪吸氣機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生吸氣負(fù)壓的步驟進(jìn)一步包括:由內(nèi)燃機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)給吸氣機(jī)提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力的步驟；吸氣機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生吸氣負(fù)壓的步驟。
[0006]本發(fā)明的由空氣冷卻器利用吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓，吸入自然空氣作為冷源，對(duì)高溫壓縮空氣進(jìn)行冷卻的步驟進(jìn)一步包括:空氣冷卻器利用吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓吸入自然空氣進(jìn)入空氣冷卻器芯體的步驟；空氣冷卻器芯體吸收壓縮空氣熱量的步驟；空氣冷卻器芯體將吸入的熱量傳導(dǎo)給自然空氣的步驟；渦輪吸氣機(jī)從空氣冷卻器內(nèi)將吸熱后的自然空氣吸入到吸氣機(jī)的步驟；渦輪吸氣機(jī)將吸熱后的自然空氣排放到自然界的步驟。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供第一種降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的裝置，該裝置包括:渦輪增壓器、常規(guī)中冷器、氣體管道。渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)。渦輪增壓器從壓氣機(jī)的進(jìn)口吸入自然空氣，壓氣機(jī)出氣口和常規(guī)中冷器的壓縮空氣進(jìn)口相連接；該裝置還包括渦輪吸氣機(jī)和空氣冷卻器，其中渦輪吸氣機(jī)包括渦輪機(jī)和吸氣機(jī)和其他附屬部件；空氣冷卻器包括自然空氣進(jìn)口、自然空氣出口、壓縮空氣進(jìn)口、壓縮空氣出口和空氣冷卻器芯體，空氣冷卻器芯體包括散熱管、散熱帶和主板，散熱帶焊接在散熱管上，散熱管焊接在主板上，散熱管的內(nèi)部和外部成為獨(dú)立的自然空氣通道和壓縮空氣通道；在空氣冷卻器中，自然空氣通道和壓縮空氣通道共用一個(gè)空氣冷卻器芯體，一個(gè)在散熱管內(nèi)部流動(dòng)，另一個(gè)在散熱管外部流動(dòng)。渦輪吸氣機(jī)的渦輪機(jī)的進(jìn)氣口和內(nèi)燃機(jī)尾氣出氣口連接，渦輪機(jī)的出氣口排到廢氣管道；空氣冷卻器的自然空氣進(jìn)口直接連通自然空氣，空氣冷卻器的自然空氣出口和吸氣機(jī)的進(jìn)氣口連接；吸氣機(jī)的出氣口直排到自然界；空氣冷卻器利用渦輪吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓通過(guò)其自然空氣進(jìn)口吸入自然空氣；空氣冷卻器的壓縮空氣進(jìn)口和常規(guī)中冷器壓縮空氣出口連接，空氣冷卻器的壓縮空氣出口和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口連接。
[0008]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供第二種降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的裝置，該裝置包括:渦輪增壓器、常規(guī)中冷器、氣體管道。渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)。渦輪增壓器從壓氣機(jī)的進(jìn)口吸入自然空氣，常規(guī)中冷器的壓縮空氣出口和內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口相連接；該裝置還包括渦輪吸氣機(jī)和空氣冷卻器，其中渦輪吸氣機(jī)包括渦輪機(jī)和吸氣機(jī)和其他附屬部件；空氣冷卻器包括自然空氣進(jìn)口、自然空氣出口、壓縮空氣進(jìn)口、壓縮空氣出口和空氣冷卻器芯體，空氣冷卻器芯體包括散熱管、散熱帶和主板，散熱帶焊接在散熱管上，散熱管焊接在主板上，散熱管的內(nèi)部和外部成為獨(dú)立的自然空氣通道和壓縮空氣通道；在空氣冷卻器中，自然空氣通道和壓縮空氣通道共用一個(gè)空氣冷卻器芯體，一個(gè)在散熱管內(nèi)部流動(dòng)，另一個(gè)在散熱管外部流動(dòng)。渦輪吸氣機(jī)的渦輪機(jī)的進(jìn)氣口和內(nèi)燃機(jī)尾氣出氣口連接，渦輪機(jī)的出氣口排到廢氣管道；空氣冷卻器的自然空氣進(jìn)口直接連通自然空氣，空氣冷卻器的自然空氣出口和吸氣機(jī)的進(jìn)氣口連接；吸氣機(jī)的出氣口直排到自然界；空氣冷卻器利用渦輪吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓通過(guò)其自然空氣進(jìn)口吸入自然空氣；空氣冷卻器的壓縮空氣進(jìn)口和壓氣機(jī)的出氣口相連接，空氣冷卻器的壓縮空氣出口和常規(guī)中冷器的壓縮空氣進(jìn)口連接。
[0009]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供第三種降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的裝置，該裝置是第一種裝置和第二種裝置的結(jié)合體。該裝置包括:渦輪增壓器、常規(guī)中冷器、氣體管道。渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和壓氣機(jī)。渦輪增壓器從壓氣機(jī)的進(jìn)口吸入自然空氣；該裝置還包括渦輪吸氣機(jī)、第一空氣冷卻器和第二空氣冷卻器，其中渦輪吸氣機(jī)包括渦輪機(jī)和吸氣機(jī)和其他附屬部件；空氣冷卻器包括自然空氣進(jìn)口、自然空氣出口、壓縮空氣進(jìn)口、壓縮空氣出口和空氣冷卻器芯體，空氣冷卻器芯體包括散熱管、散熱帶和主板，散熱帶焊接在散熱管上，散熱管焊接在主板上，散熱管的內(nèi)部和外部成為獨(dú)立的自然空氣通道和壓縮空氣通道；在空氣冷卻器中，自然空氣通道和壓縮空氣通道共用一個(gè)空氣冷卻器芯體，一個(gè)在散熱管內(nèi)部流動(dòng)，另一個(gè)在散熱管外部流動(dòng)。渦輪吸氣機(jī)的渦輪機(jī)的進(jìn)氣口和內(nèi)燃機(jī)尾氣出氣口連接，渦輪機(jī)的出氣口排到廢氣管道；第一空氣冷卻器的自然空氣進(jìn)口和第二空氣冷卻器的自然空氣出口相連接，第一空氣冷卻器的自然空氣出口和吸氣機(jī)的自然空氣進(jìn)口相連接，第二空氣冷卻器的自然空氣進(jìn)口直接連通自然空氣，吸氣機(jī)的出氣口直排到自然界；第二空氣冷卻器利用渦輪吸氣機(jī)產(chǎn)生的吸氣負(fù)壓通過(guò)其自然空氣進(jìn)口吸入自然空氣，自然空氣先流經(jīng)第二空氣冷卻器然后流經(jīng)第一空氣冷卻器；第一空氣冷卻器的壓縮空氣進(jìn)口和壓氣機(jī)的出氣口相連接，第一空氣冷卻器的壓縮空氣出口和常規(guī)中冷器的壓縮空氣進(jìn)口相連接，常規(guī)中冷器的壓縮空氣出口和第二空氣冷卻器的壓縮空氣進(jìn)口相連接，第二空氣冷卻器的壓縮空氣出口和內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口相連接。壓縮空氣先流經(jīng)第一空氣冷卻器然后流經(jīng)常規(guī)中冷器最后流經(jīng)第二空氣冷卻器，最終進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于增加了渦輪吸氣機(jī)和空氣冷卻器，對(duì)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的壓縮空氣進(jìn)行多次冷卻，讓內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度比采用傳統(tǒng)冷卻方式更低，降低進(jìn)氣溫度可讓內(nèi)燃機(jī)燃燒更充分，節(jié)約燃料，效率更高，輸出功率更大，消除內(nèi)燃機(jī)爆震，降低噪音，提高運(yùn)行可靠性，降低尾氣排放溫度，降低氮氧化物的排放和顆粒物的排放。
【附圖說(shuō)明】
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[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的使用常規(guī)中冷器的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)圖。
[0013]圖2是本發(fā)明降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度裝置的第一種實(shí)施例圖。
[0014]圖3是本發(fā)明降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度裝置中的空氣冷卻器的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖4是本發(fā)明降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度裝置中的渦輪吸氣機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖5是本發(fā)明降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度裝置的第二種實(shí)施例圖。
[0017]圖6是本發(fā)明降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度裝置的第三種實(shí)施例圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0018]下面結(jié)合附圖2、附圖3和附圖4進(jìn)一步闡述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]如附圖2所示的降低內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣溫度的第一種裝置，該裝置包括渦輪增壓器1、常規(guī)中冷器4、氣體管道5、渦輪吸氣機(jī)6和空氣冷卻器7，其中渦輪增壓器包括渦輪機(jī)2和壓氣機(jī)3，渦輪吸氣機(jī)6包括渦輪機(jī)61、吸氣機(jī)62和其他附屬部件。
[0020]如附圖3所示渦輪吸氣機(jī)6的渦輪機(jī)61包括尾氣進(jìn)口 601、尾氣出口 602、尾氣渦輪603、渦輪機(jī)外殼604 ;吸氣機(jī)62包括自然空氣進(jìn)口 607、自然空氣出口 608、吸氣渦輪608和吸氣機(jī)外殼610，其他附屬部件包括軸承座和支架605、聯(lián)動(dòng)軸606。渦輪吸氣機(jī)的作用是利用高溫高壓尾氣驅(qū)動(dòng)尾氣渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)同軸帶動(dòng)吸氣渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生吸氣負(fù)壓。
[0021]如附圖4所示空氣冷卻器7包括自然空氣進(jìn)口 71、自然空氣出口 72、壓縮空氣進(jìn)口 73、壓縮空氣出口 74和空氣冷卻器芯體75 ;在空氣冷卻器芯體75中，自然空氣通道和壓縮空氣通道共用一個(gè)芯體，一個(gè)在散熱管內(nèi)部流動(dòng)，另一個(gè)在散熱管外部流動(dòng)。空氣冷卻器7的是高溫的壓縮空氣和低溫的自然空氣進(jìn)行熱交換的場(chǎng)所，并確保兩種氣體相互隔離。
[0022]渦輪吸氣機(jī)6的尾氣進(jìn)口 601和內(nèi)燃機(jī)的尾氣排氣口連接，尾