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CN104389714B - 一种利用排气热量的内燃机冷却方法及系统 - Google Patents

一种利用排气热量的内燃机冷却方法及系统 Download PDF

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CN104389714B
CN104389714B CN201410549596.0A CN201410549596A CN104389714B CN 104389714 B CN104389714 B CN 104389714B CN 201410549596 A CN201410549596 A CN 201410549596A CN 104389714 B CN104389714 B CN 104389714B
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CN
China
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exhaust gas
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heat exchanger
turbocharger
combustion engine
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董江峰
陈晋兵
许文燕
王国莹
仲蕾
任贵峰
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China North Engine Research Institute Tianjin
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China North Engine Research Institute Tianjin
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • F02N19/10—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of engine coolants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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Abstract

本发明提供一种利用排气热量的内燃机冷却方法，包含：当发动机起动初期，将与发动机连接的涡轮增压器的排气口与内燃机冷却系统的排气换热器的管道连通，使排气换热器的管道内通过涡轮增压器后高温废气，使内燃机冷却系统内的冷却液温度迅速升高；当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，将涡轮增压器的排气口与排气换热器之间的气路通过手动或自动断开，调整为无排气换热器的气路。本发明具有的优点和积极效果是：在发动机起动初期利用涡轮增压器排气中的热量，有效缩短了冷却系统冷却液升温时间，减少发动机低温运行时间，提高燃油利用率。

Description

一种利用排气热量的内燃机冷却方法及系统
技术领域
本发明属于内燃机冷却系统技术领域，尤其是涉及一种利用排气热量的内燃机冷却方法及系统。
背景技术
一般内燃机闭式冷却系统中的小循环冷却液温度提高只是依靠与发动机本体换热来实现的，时间较长，这段时间内发动机燃烧室处于不利于燃烧的低温环境下，各转动件处于高耗损状态。可见，缩短这个温度升高过程对于提高发动机使用寿命和减少燃油消耗，非常有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是利用涡轮增压器排气中的热量缩短温升时间的冷却方法和系统，减少发动机低温运行时间，提高燃油利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种利用排气热量的内燃机冷却方法，包含：
当发动机起动初期，将与发动机连接的涡轮增压器的排气口与内燃机冷却系统的排气换热器的管道连通，使排气换热器的管道内通过涡轮增压器后高温废气，使内燃机冷却系统内的冷却液温度迅速升高；
当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，将涡轮增压器的排气口与排气换热器之间的气路通过手动或自动断开，调整为无排气换热器的气路。
一种利用排气热量的内燃机冷却系统，所述冷却系统包括连接发动机的液态冷却回路和涡轮增压器气路，所述液态冷却回路中包括排气换热器，液态冷却回路中的液态冷却介质通过排气换热器的管外液态回路；所述排气换热器的管道通过一阀门与涡轮增压器的排气口连接，当发动机起动初期，涡轮增压器的排气口与排气换热器的管道为通路；当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，涡轮增压器的排气口与排气换热器之间的气路通过手动或自动断开，恢复涡轮增压器气路。
进一步的，所述排气换热器为可作为利用排气发电方案时的换热器，冷端流体可为低沸点工质。
进一步的，所述排气换热器内包括一段外附数排三角型肋片的管道。
进一步的，所述排气换热器的外表面采用隔热材料或使用隔热涂层。
进一步的，所述排气换热器的热端管路可为直管、弯管或螺旋管。
本发明具有的优点和积极效果是：
本方法和系统在发动机起动初期利用涡轮增压器排气中的热量，有效缩短了冷却系统冷却液升温时间，减少发动机低温运行时间，提高燃油利用率；
本系统结构简单，实现方便，且便于操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的排气换热器的结构示意图。
图中：
1-发动机 2-排气换热器 3-涡轮增压器 4-散热器 5-水泵 6-阀门
图1中实线为气体回路，虚线为液体回路
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明冷却系统方法和系统的核心思想是利用涡轮增压器的后高温废气的热量缩短冷却液从环境温度提高至理想温度的时间。
本发明一种利用排气热量的内燃机冷却方法，包含：
当发动机1起动初期，将与发动机1连接的涡轮增压器3的排气口与内燃机冷却系统的排气换热器2的管道连通，使排气换热器2的管道内通过涡轮增压器3后高温废气，使内燃机冷却系统内的冷却液温度迅速升高；
当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，将涡轮增压器3的排气口与排气换热器2之间的气路通过手动或自动断开，调整为无排气换热器的气路。
本发明一种利用排气热量的内燃机冷却系统，如图1所示，所述冷却系统包括连接发动机1的液态冷却回路和涡轮增压器气路，所述液态冷却系统一回路依次包括水泵5、发动机1、排气换热器2、散热器4，属于液态冷却系统“大循环”，其中如果不通过散热器4时，从排气换热器2通过一阀门6直接回到水泵5属于液态冷却系统“小循环”；
所述液态冷却回路中的液态冷却介质通过排气换热器2的管外液态回路；所述排气换热器2的管道通过一阀门与涡轮增压器3的排气口连接，当发动机1起动初期，涡轮增压器3的排气口与排气换热器2的管道为通路；当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，涡轮增压器3的排气口与排气换热器2之间的气路通过手动或自动断开，恢复涡轮增压器气路，以免增加“大循环”时的散热器负担。
本发明排气换热器2可以选择可利用排气发电方案时的换热器，冷端流体可为低沸点工质；
本发明的具体设置，所述排气换热器2内包括一段外附数排三角型肋片的管道，管道里通过涡轮增压机3的后高温废气，如图2所示，其中A为废气进口，B为废气出口；管道外表面流过冷却液，其中C为冷却液入口，D为冷却液出口，既“下进上出”，所述排气换热器2外表面采用隔热材料或使用隔热涂层。
本发明所述排气换热器2的热端管路可为直管、弯管或螺旋管等所有可行形状。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种利用排气热量的内燃机冷却系统，其特征在于：所述冷却系统包括连接发动机的液态冷却回路和涡轮增压器气路，所述液态冷却回路中包括排气换热器，液态冷却回路中的液态冷却介质通过排气换热器的管外液态回路；所述排气换热器的管道通过一阀门与涡轮增压器的排气口连接，当发动机起动初期，涡轮增压器的排气口与排气换热器的管道为通路；当液态冷却回路内的冷却液达到理想温度后，涡轮增压器的排气口与排气换热器之间的气路通过手动或自动断开，恢复涡轮增压器气路；
所述排气换热器为可作为利用排气发电方案时的换热器，冷端流体为低沸点工质。
2.根据权利要求1所述的利用排气热量的内燃机冷却系统，其特征在于：所述排气换热器内包括一段外附数排三角型肋片的管道。
3.根据权利要求1所述的利用排气热量的内燃机冷却系统，其特征在于：所述排气换热器的外表面采用隔热材料或使用隔热涂层。
4.根据权利要求1所述的利用排气热量的内燃机冷却系统，其特征在于：所述排气换热器的热端管路可为直管、弯管或螺旋管。
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