專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的不斷發(fā)展，中冷器的應(yīng)用越來越廣泛。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求以及為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)提供便利條件，需要對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能及排放指標(biāo)的因素之一的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度(也即經(jīng)中冷器中冷后的進(jìn)氣溫度)進(jìn)行精確控制。目前，現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)一般包括中冷器和水箱，水箱與中冷器的水道構(gòu)成換熱回路，中冷器的氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連通。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，是通過水箱內(nèi)的水與中冷器的水道進(jìn)行回路熱交換，來實(shí)現(xiàn)對(duì)中冷器氣路溫度的控制的。由于水箱容量有限，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，水箱內(nèi)水的溫度越來越高，與中冷器的回路換熱效果將越來越差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度越來越高。而且，由于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，采用的是單回路熱交換結(jié)構(gòu)，換熱直接，這樣容易導(dǎo)致中冷器溫度波動(dòng)較大，難以滿足中冷器20-25攝氏度的最佳工作溫度要求。因此，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，既不能使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度相對(duì)恒定，也難以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)試驗(yàn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述不足提供一種結(jié)構(gòu)合理，換熱溫度波動(dòng)小，控溫精度高，且工作穩(wěn)定的一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)包括中冷器和水箱，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是還包括設(shè)有第一通道和第二通道的主換熱器，主換熱器的第二通道與中冷器的水道構(gòu)成第二回路，第二回路中安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端電連接有控制器，還包括與控制器輸出端電連接的水泵，水泵、主換熱器的第一通道和水箱構(gòu)成第一回路。本結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)是通過雙回路雙換熱結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)換熱溫度波動(dòng)小，控溫精度高，且工作穩(wěn)定的。雙回路雙換熱結(jié)構(gòu)主要包括由主換熱器的第二通道和中冷器的水道構(gòu)成的第二回路，以及由主換熱器的第一通道、水泵和水箱依次連接而成的的第一回路。上述第一回路和第二回路在運(yùn)行上相互獨(dú)立，互不影響，但在結(jié)構(gòu)上，由主換熱器連接在一起，并通過主換熱器進(jìn)行兩回路的熱量交換。第一回路中安裝有水泵，第二回路中安裝有溫度傳感器，水泵和溫度傳感器分別與控制器的輸出端和輸入端電連接在一起。這樣，在主換熱器的支持下，水箱內(nèi)的低溫水就通過第一回路與第二回路中的高溫水進(jìn)行熱量交換，以使中冷器水道中的水溫降低，進(jìn)而達(dá)到降低與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連接的中冷器氣道中空氣溫度的目的，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度控制的目的。工作時(shí)，控制器根據(jù)設(shè)置在第二回路中溫度傳感器傳送來的溫度信號(hào)，控制水泵的開啟頻率或轉(zhuǎn)速等工作狀態(tài)，以調(diào)節(jié)第一回路與第二回路熱量交換的對(duì)流情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二回路水溫高低的控制。例如，當(dāng)?shù)诙芈匪疁馗哂?5攝氏度時(shí)，控制器啟動(dòng)水泵工作或提升水泵轉(zhuǎn)速，以加快第一回路循環(huán)速度，這樣就加快了主換熱器的換熱速度，以便使第二回路水溫下降或加速下降；反之，當(dāng)?shù)诙芈匪疁氐陀?0攝氏度時(shí)，控制器降低水泵轉(zhuǎn)速或直接關(guān)閉水泵工作，以降低第一回路循環(huán)速度，這樣就降低了主換熱器的換熱速度，有助于第一回路水溫在中冷器氣道高溫下升溫。上述兩控制過程互補(bǔ)運(yùn)行，直到將第一回路水溫，也就是中冷器水溫調(diào)整到20-25攝氏度的最
佳工作溫度。作為改進(jìn)，還包括副換熱器，副換熱器的第一通道通過冷水管與冷凍水源構(gòu)成第三回路，副換熱器的第二通道串接在水箱出水端的第一回路上。副換熱器的主要作用，是將與冷凍水源連接的第三回路和與水箱連接的第二回路進(jìn)行熱交換，這樣可以起到降低第一回路水溫的作用，也就起到了降低第二回路水溫及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度的作用，有助于提高本發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)的降溫功能。作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括與控制器輸出端電連接的電控三通閥，電控三通閥的第一端口和第二端口串接在水泵進(jìn)水端的第一回路中，電控三通閥的第三端口通過旁路管與水箱連通。通過電控三通閥，控制器可以調(diào)整經(jīng)第三回路降溫后的第一回路低溫水，與經(jīng)主換熱器換熱后進(jìn)入水箱的中溫水進(jìn)行混合的比例，可以獲得溫度可調(diào)的換熱水，使與主換熱器換熱的第一回路水溫可控性大大增強(qiáng)，大大提高了主換熱器的換熱精度，也就實(shí)現(xiàn)了第二回路及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的精確控制。作為改進(jìn)，水箱內(nèi)安裝有與控制器電連接的液位計(jì)，水箱上設(shè)有與水源連接的供水管，供水管上安裝有由控制器控制的供水閥。通過液位計(jì)傳送來的液位信號(hào)，控制器可以控制供水閥做出相應(yīng)動(dòng)作，以便保持水箱的正常工作水位。例如，水箱水位過低時(shí)，控制器將打開供水閥，以通過供水管向水箱充水；當(dāng)水箱水位達(dá)到正常水位時(shí)，控制器便關(guān)閉供水閥，以保持水箱正常的工作水位。作為進(jìn)一步改進(jìn)，冷水管上安裝有與控制器電連接的冷水閥，副換熱器的第一通道出水端安裝有與控制器電連接的溫度計(jì)。通過溫度計(jì)的檢測(cè)信號(hào)，控制器可以獲得經(jīng)副換熱器換熱后的水溫?cái)?shù)值，通過溫度傳感器的檢測(cè)信號(hào)，控制器可以獲得主換熱器換熱后的水溫?cái)?shù)值。通過對(duì)上述兩個(gè)水溫信號(hào)的比較，控制器可以判斷是否需要副換熱器繼續(xù)工作或持續(xù)工作。這樣，控制器就可以通過控制冷水閥的開啟和關(guān)閉來控制副換熱器的工作狀態(tài)，既有助于穩(wěn)定控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，又降低了冷凍水源的消耗量，也就降低了運(yùn)行成本。綜上所述，采用這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理，換熱溫度波動(dòng)小，控溫精度高，且工作穩(wěn)定，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。


結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為中冷器，2為水箱，3為冷水閥，4為溫度計(jì)，5為主換熱器，6為水泵，7為控制器，8為溫度傳感器，9為電控三通閥，10為旁路管，11為副換熱器，12為冷凍水源，13為冷水管，14為液位計(jì)，15為供水管，16為供水閥。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)包括中冷器1和水箱2，水箱2的高度要高于中冷器1設(shè)置，中冷器1的氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連接。還包括主換熱器5，主換熱器5內(nèi)設(shè)有相鄰且隔離設(shè)置的第一通道和第二通道，主換熱器5的第二通道與中冷器1的水道構(gòu)成第二回路，第二回路中安裝有溫度傳感器8，溫度傳感器8的輸出端電連接有控制器7。還包括與控制器7輸出端電連接的水泵6，水泵6、主換熱器5的第一通道和水箱2依次連接構(gòu)成第一回路。水箱2內(nèi)安裝有與控制器7電連接的液位計(jì)14，水箱2上設(shè)有與水源連接的供水管15，供水管15上安裝有由控制器7控制的供水閥16。通過液位計(jì)14傳送來的液位信號(hào)，控制器7可以控制供水閥16做出相應(yīng)動(dòng)作，以便保持水箱2的正常工作水位。例如，水箱2水位過低時(shí)，控制器7將打開供水閥16，以通過供水管15向水箱2充水；當(dāng)水箱2水位達(dá)到正常水位時(shí)，控制器7便關(guān)閉供水閥16，以保持水箱2正常的工作水位。上述第一回路和第二回路在運(yùn)行上相互獨(dú)立，互不影響，但在結(jié)構(gòu)上，由主換熱器5連接在一起，并通過主換熱器5進(jìn)行兩回路的熱量交換。第一回路中安裝的水泵6，第二回路中安裝的溫度傳感器8，分別與控制器7的輸出端和輸入端電連接在一起。這樣，在主換熱器5的換熱作用下，水箱2內(nèi)的低溫水就通過第一回路與第二回路中的較高溫水進(jìn)行熱量交換，以使中冷器1水道中的水溫降低，進(jìn)而達(dá)到降低與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管連接的中冷器1氣道中空氣溫度的目的，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度控制的目的。工作時(shí)，控制器7根據(jù)設(shè)置在第二回路中溫度傳感器8傳送來的溫度信號(hào)，控制水泵6的開啟頻率或轉(zhuǎn)速等工作狀態(tài)，以調(diào)節(jié)第一回路與第二回路熱量交換的對(duì)流情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二回路水溫高低的控制。例如，當(dāng)?shù)诙芈匪疁馗哂?5攝氏度時(shí)，控制器7啟動(dòng)水泵6工作或提升水泵6轉(zhuǎn)速，以加快第一回路循環(huán)速度，這樣就加快了主換熱器5的換熱速度，以便使第二回路水溫下降或加速下降；反之，當(dāng)?shù)诙芈匪疁氐陀?0攝氏度時(shí)，控制器7降低水泵6轉(zhuǎn)速或直接關(guān)閉水泵6工作，以降低第一回路循環(huán)速度，這樣就降低了主換熱器5的換熱速度，有助于第一回路水溫在中冷器1氣道高溫下升溫。上述兩控制過程互補(bǔ)運(yùn)行，直到將第一回路水溫，也就是中冷器1水溫調(diào)整到20-25攝氏度的最佳工作溫度。第一回路中還安裝有副換熱器11，副換熱器11的第一通道通過冷水管13與冷凍水源12構(gòu)成第三回路，副換熱器11的第二通道串接在水箱2出水端和水泵6之間的第一回路上。副換熱器11的主要作用，是將與冷凍水源12連接的第三回路和與水箱2連接的第二回路進(jìn)行熱交換，這樣可以起到降低第一回路水溫的作用，也就起到了降低第二回路水溫及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度的作用，有助于提高該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)的降溫功能。冷水管13上安裝有與控制器7電連接的冷水閥3，副換熱器11的第一通道出水端安裝有與控制器7電連接的溫度計(jì)4。通過溫度計(jì)4的檢測(cè)信號(hào)，控制器7可以獲得經(jīng)副換熱器11換熱后的水溫?cái)?shù)值，通過溫度傳感器8的檢測(cè)信號(hào)，控制器7可以獲得主換熱器5換熱后的水溫?cái)?shù)值。通過對(duì)上述兩個(gè)水溫信號(hào)的比較，控制器7可以判斷是否需要副換熱器11繼續(xù)工作或持續(xù)工作。這樣，控制器7就可以通過控制冷水閥3的開啟和關(guān)閉來控制副換熱器11的工作狀態(tài)，既有助于穩(wěn)定控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，又降低了冷凍水源12的消耗量，也就降低了運(yùn)行成本。還包括與控制器7輸出端電連接的電控三通閥9，電控三通閥9的第一端口和第二端口串接在水泵6和副換熱器11之間的第一回路中，電控三通閥9的第三端口通過旁路管10與水箱2連通。通過電控三通閥9，控制器7可以調(diào)整經(jīng)第三回路降溫后的第一回路低溫水，與經(jīng)主換熱器5換熱后進(jìn)入水箱2的中溫水進(jìn)行混合的比例，可以獲得溫度可調(diào)的換熱水，使與主換熱器5換熱的第一回路水溫可控性大大增強(qiáng)，大大提高了主換熱器5的換熱精度，也就實(shí)現(xiàn)了第二回路及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的精確控制。 在本實(shí)施例中，控制器7采用常規(guī)電路設(shè)計(jì)或采用市場(chǎng)銷售的PLC，其結(jié)構(gòu)和工作原理屬于公知技術(shù)，在此不再細(xì)述。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，包括中冷器(1)和水箱(2)，其特征是還包括設(shè)有第一通道和第二通道的主換熱器(5)，主換熱器(5)的第二通道與中冷器(1)的水道構(gòu)成第二回路，第二回路中安裝有溫度傳感器(8)，溫度傳感器(8)的輸出端電連接有控制器(7)，還包括與控制器(7)輸出端電連接的水泵(6)，水泵(6)、主換熱器(5)的第一通道和水箱(2)構(gòu)成第一回路。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，其特征是還包括副換熱器(11)，副換熱器(11)的第一通道通過冷水管(13)與冷凍水源(12)構(gòu)成第三回路，副換熱器(11)的第二通道串接在水箱(2)出水端的第一回路上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，其特征是還包括與控制器(7)輸出端電連接的電控三通閥(9 )，電控三通閥(9 )的第一端口和第二端口串接在水泵(6 )進(jìn)水端的第一回路中，電控三通閥(9)的第三端口通過旁路管(10)與水箱(2)連通。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，其特征是水箱(2)內(nèi)安裝有與控制器 (7)電連接的液位計(jì)(14)，水箱(2)上設(shè)有與水源連接的供水管(15)，供水管(15)上安裝有由控制器(7 )控制的供水閥(16 )。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，其特征是冷水管(13)上安裝有與控制器(7)電連接的冷水閥(3)，副換熱器(11)的第一通道出水端安裝有與控制器(7)電連接的溫度計(jì)(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，包括中冷器和水箱，還包括設(shè)有第一通道和第二通道的主換熱器，主換熱器的第二通道與中冷器的水道構(gòu)成第二回路，第二回路中安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端電連接有控制器，還包括與控制器輸出端電連接的水泵，水泵、主換熱器的第一通道和水箱構(gòu)成第一回路。還包括副換熱器，副換熱器的第一通道通過冷水管與冷凍水源構(gòu)成第三回路，副換熱器的第二通道串接在水箱出水端的第一回路上。采用這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理，換熱溫度波動(dòng)小，控溫精度高，且工作穩(wěn)定，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
文檔編號(hào)F02B29/04GK102562259SQ201210032458
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者林敬國(guó), 衣波龍, 高建立 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司