CN104696116B - 具有涡轮增压器的发动机*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有涡轮增压器的发动机***，该具有涡轮增压器的发动机***可包括汽缸盖、涡轮增压器、进气管线、中间冷却器、排放气体再循环(EGR)管线和EGR冷却器，其中进气歧管和排气歧管可置于汽缸盖处，涡轮增压器连接至排气歧管以通过从排气歧管排出的第一排放气体压缩进气空气，进气管线可穿过汽缸盖形成于涡轮增压器和进气歧管之间以传输通过涡轮增压器压缩的压缩空气，中间冷却器置于进气管线和进气歧管之间以冷却压缩空气，排放气体再循环(EGR)管线再循环可从排气歧管排出至进气歧管的第二排放气体，EGR冷却器可置于EGR管线和进气歧管之间以冷却EGR气体，其中穿过汽缸盖的低温冷却剂冷却压缩空气。

Description

具有涡轮增压器的发动机***
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月6日提交的韩国专利申请第10-2013-0151791号的优先权和权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种具有涡轮增压器的发动机***，其用于在低速区域中提高输出、燃烧效率和排放气体的质量。
背景技术
一般地，与汽油发动机相比，柴油发动机已知具有低燃料消耗和良好的效率。其效率为大约40％，并且这可以通过高压缩比实现。
目前，涡轮增压器和中间冷却器已安装在发动机上以实现更高的输出。
具有涡轮增压器的发动机吸入外部空气并且使用排放气体来将其压缩，并且压缩空气被供应至发动机的燃烧室。
然而，被快速压缩的空气吸收在压缩过程期间产生的热量或涡轮增压器的热量，使得其密度减小，并且从而导致发动机燃烧室内部的增压效率恶化。
因此，使用中间冷却器来冷却压缩空气，使得压缩空气的密度增加，并且从而导致更大量的空气被供应至发动机燃烧室，以便能够获得高输出。
同时，中间冷却器设置在进气管线的中间部分上，因此形成的从中间冷却器到进气歧管的进气管线的长度增加，从而使中间冷却器的反应性和效率恶化。而且，由于中间冷却器与排放气体再循环(EGR)冷却器设置在一起，因此增加了冷却负载并且可以使整体冷却效率和性能恶化。
图6为具有中间冷却器的发动机的示意图。参照图6，进入导管900连接至中间冷却器135的一侧，并且排出导管905连接至中间冷却器135的另一侧。
进气空气穿过进入导管900、中间冷却器135和排出导管905以被提供至发动机的燃烧室，进气空气通过穿过中间冷却器135的外部空气冷却。同时，进气空气被外部空气冷却，但冷却性能可能被恶化。
发明背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为承认或以任何方式暗示该信息形成本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种具有涡轮增压器的发动机***，其具有稳定地冷却通过涡轮增压器压缩的高温压缩空气，减小水冷中间冷却剂的容量，同时提高冷却效率、性能和涡轮增压器的响应性，以及稳定地冷却EGR气体的优点。
一种具有涡轮增压器的发动机***，其可包括汽缸盖、涡轮增压器、进气管线、中间冷却器、排放气体再循环(EGR)管线和EGR冷却器，其中进气歧管和排气歧管可置于汽缸盖处，涡轮增压器连接至排气歧管并且通过从排气歧管排出的第一排放气体压缩进气空气，进气管线穿过汽缸盖形成于涡轮增压器和进气歧管之间以传输通过涡轮增压器压缩的压缩空气，中间冷却器置于进气管线和进气歧管之间以冷却压缩空气，排放气体再循环(EGR)管线再循环从排放歧管排出至进气歧管的第二排放气体，以及EGR冷却器可置于EGR管线和进气歧管之间以冷却EGR气体，其中穿过汽缸盖的低温冷却剂冷却压缩空气。
所述中间冷却器和EGR冷却器为通过低温冷却剂冷却压缩空气的水冷类型，所述低温冷却剂经过与冷却所述汽缸盖的发动机冷却剂管线不同的低温冷却剂管线循环。
所述低温冷却剂管线穿过所述汽缸盖以冷却经由所述进气管线流过所述汽缸盖的压缩空气，然后继续穿过中间冷却器和EGR冷却器，并且经过安装在低温冷却剂管线上的低温散热器和低温泵循环。
所述中间冷却器和EGR冷却器与所述进气歧管结合。
中间冷却器与EGR冷却器结合。
通过所述EGR冷却器冷却的EGR气体在所述进气歧管中与通过中间冷却器冷却的进气空气混合。
所述低温冷却剂管线穿过所述中间冷却器和EGR冷却器，然后穿过所述汽缸盖以冷却经由所述进气管线穿过所述汽缸盖的压缩空气，并且经过安装在低温冷却剂管线上的低温泵和低温散热器循环。
穿透所述汽缸盖的压缩空气通道可具有对应于所述进气管线的圆柱形形状并且连接至所述进气管线，并且低温冷却剂通道围绕压缩空气通道形成并且连接至低温冷却剂管线以供应所述低温冷却剂。
根据用于实现该目标的本发明，进气管线不绕过汽缸盖，但穿透汽缸盖，因此减小了进气管线的长度，并压缩空气通过穿过汽缸盖的低温冷却剂冷却，以便能够减小中间冷却剂的负载和容量。
而且，EGR冷却器、中间冷却器和进气歧管彼此结合，使得低温冷却剂管线的长度减小，整体冷却效率增加，部件的数量减小，而且生产率提高。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的示意图。
图2是沿图1的A-A线的截面的示意图。
图3为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的局部立体图。
图4为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的局部俯视图。
图5为根据本发明的另一示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的示意图。
图6为具有中间冷却器的发动机的示意图。
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。虽然本发明将结合示例性实施例来描述，但将可理解，本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方案，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
图1为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的示意图。
参照图1，具有涡轮增压器的发动机***包括涡轮增压器100、排气管线110、排气歧管115、汽缸盖120、进气歧管125、EGR管线130、EGR冷却器135、中间冷却器140、低温散热器160、低温冷却剂管线150、低温泵155和进气管线145，其中涡轮增压器100具有涡轮102和压缩机104。
进气空气通过涡轮增压器100的压缩机104压缩以经过进气管线145、中间冷却器140和进气歧管125供应至汽缸盖120的燃烧室。
而且，在燃烧室中燃烧的燃烧气体经过排气歧管115、涡轮增压器100的涡轮102和排气管线110被排出至外部。
进气管线145穿透汽缸盖120的一侧。因此，由压缩机104压缩的压缩气体穿过汽缸盖120以首先被低温冷却剂冷却，并其次由中间冷却器冷却。
低温冷却剂经过低温冷却剂管线150循环，低温冷却剂管线150与发动机冷却剂经过汽缸盖120循环的发动机冷却剂管线不同，并且发动机冷却剂经过发动机冷却剂管线循环，发动机冷却剂管线与低温冷却剂管线150分开地形成。
EGR冷却器135与中间冷却器140结合，并且形成从排气歧管115到EGR冷却器135的EGR管线130。
经过EGR管线130再循环的排放气体由EGR冷却器135冷却，并且与进气歧管125中的进气空气混合。而且，EGR冷却器135和中间冷却器140与进气歧管125结合。
低温冷却剂管线沿着低温泵、汽缸盖、中间冷却器、EGR冷却器和低温散热器形成。
低温冷却剂首先冷却穿过汽缸盖120的压缩气体，其次冷却穿过中间冷却器140的压缩气体，并且再次冷却穿过EGR冷却器135的EGR气体。
低温散热器160冷却经加热的低温冷却剂，并且低温泵155为循环低温冷却剂的电动类型。此处，低温泵155的旋转速度和泵送负载可受到控制并且在发动机在操作时其可由控制部分关闭。
在本发明的示例性实施方案中，由于进气管线145不绕过汽缸盖120并且穿透汽缸盖120，因此进气管线145的长度减小，并且压缩空气首先由穿过汽缸盖120的低温冷却剂冷却，使得中间冷却器140的负载和容量可减小。
而且，EGR冷却器135、中间冷却器140和进气歧管125彼此结合，使得低温冷却剂管线150的长度减小，冷却效率增加并且生产率提高。
图2是沿着图1中的A-A线的截面的示意图。
参照图2，压缩空气流动通过的压缩空气通道210形成于汽缸盖120的边缘内侧以对应于进气管线145。
压缩空气通道210的截面是圆形的，并且低温冷却剂通道200围绕沿着压缩空气通道210外圆周的低温冷却剂形成。低温冷却剂通道200具有环绕压缩空气通道210的圆管结构。
图3为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的局部立体图，以及图4为根据本发明的示例性实施方案的具有涡轮增压器的发动机***的局部俯视图。
参照图3，中间冷却器140经过挡板(barrier)300与EGR冷却器135结合，并且中间冷却器140直接连接至进气歧管125。
因此，从中间冷却器140排出的进气空气被供应至进气歧管125，并且从EGR冷却器135排出的进气空气被供应至进气歧管125。而且，进气空气和EGR气体在进气歧管125中混合以被供应至燃烧室。
图5为根据本发明的另一示例性实施例的具有涡轮增压器的发动机***的示意图，并且将描述与图1相比的不同的部分，但不提供相同或相似配置的详细描述。
参照图5，具有涡轮增压器的发动机***包括涡轮增压器100、排气管线110、排气歧管115、汽缸盖120、进气歧管125、EGR管线130、EGR冷却器135、中间冷却器140、低温散热器160、低温冷却剂管线150、低温泵155和进气管线145，其中涡轮增压器100具有涡轮102和压缩机104。
低温冷却剂循环低温泵155、低温散热器160、中间冷却器140、EGR冷却器135和汽缸盖120。低温冷却剂的循环方向是与图1相比的相反的方向，并且改变了EGR冷却器135和中间冷却器140的位置。
因此，穿过低温散热器160的低温冷却剂首先冷却中间冷却器140中的进气空气，其次冷却EGR冷却器135中的EGR气体，并且再次冷却汽缸盖120中的压缩空气。
为了便于所附权利要求中的说明和准确定义，使用术语“上方”、“下方”、“内部”和“外部”来参考附图中所显示的这些特征的位置描述示例性实施例的特征。
本发明的特定示例性实施例的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化以及各种替代方案和修改显然是可能的。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (8)

1.一种具有涡轮增压器的发动机***，包括：
汽缸盖，进气歧管和排气歧管置于所述汽缸盖处；
涡轮增压器，所述涡轮增压器连接至所述排气歧管并且通过从所述排气歧管排出的第一排放气体压缩进气空气；
进气管线，所述进气管线穿过所述汽缸盖形成于所述涡轮增压器和所述进气歧管之间以传输由涡轮增压器压缩的压缩空气；
中间冷却器，所述中间冷却器置于所述进气管线和所述进气歧管之间以冷却所述压缩空气；
排放气体再循环管线，所述排放气体再循环管线再循环从排气歧管排出至进气歧管的第二排放气体；以及
排放气体再循环冷却器，所述排放气体再循环冷却器置于所述排放气体再循环管线和所述进气歧管之间以冷却排放气体再循环气体，
其中穿过所述汽缸盖的低温冷却剂冷却所述压缩空气。
2.根据权利要求1所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中所述中间冷却器和所述排放气体再循环冷却器为通过低温冷却剂冷却压缩空气的水冷类型，所述低温冷却剂经过与冷却所述汽缸盖的发动机冷却剂管线不同的低温冷却剂管线循环。
3.根据权利要求2所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中所述低温冷却剂管线穿过所述汽缸盖以冷却经由所述进气管线流过所述汽缸盖的压缩空气，然后继续穿过所述中间冷却器和所述排放气体再循环冷却器，并且经过安装在所述低温冷却剂管线上的低温散热器和低温泵循环。
4.根据权利要求1所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中所述中间冷却器和所述排放气体再循环冷却器与所述进气歧管结合。
5.根据权利要求4所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中所述中间冷却器与所述排放气体再循环冷却器结合。
6.根据权利要求4所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中通过所述排放气体再循环冷却器冷却的排放气体再循环气体在所述进气歧管中与通过所述中间冷却器冷却的进气空气混合。
7.根据权利要求2所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中所述低温冷却剂管线穿过所述中间冷却器和所述排放气体再循环冷却器，然后穿过所述汽缸盖以冷却经由所述进气管线穿过所述汽缸盖的所述压缩空气，并且经过安装在所述低温冷却剂管线上的低温泵和低温散热器循环。
8.根据权利要求2所述的具有涡轮增压器的发动机***，其中穿透所述汽缸盖的压缩空气通道具有对应于所述进气管线的圆柱形形状并且连接至所述进气管线，并且低温冷却剂通道围绕压缩空气通道形成并且连接至低温冷却剂管线以供应低温冷却剂。
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