本申請涉及發動機,特別涉及一種冷卻系統及冷卻方法。
背景技術:
1、如圖1所示,為相關技術中船用發動機(簡稱船機)冷卻系統的結構示意圖。船機冷卻系統包括水泵03、中冷器01和熱交換器02。水泵03將海水加壓后送入中冷器01,中冷器01對送入船機的空氣進行冷卻;然后海水再進入熱交換器02對發動機的內循環水進行冷卻。
2、水泵03的動力來源為發動機的曲軸,發動機的曲軸通過皮帶輪與水泵03進行動力傳動,傳動比不可變,發動機的曲軸的轉速與水泵03的轉速正相關(曲軸的轉速越高,水泵的轉速越快,曲軸的轉速越低,水泵的轉速越慢)。水泵03的轉速與泵送入中冷器01的海水流量正相關(水泵的轉速越高,海水流量越大,水泵的轉速越低,海水流量越小),因此發動機的曲軸的轉速與海水流量正相關,也就是說海水流量隨曲軸的轉速(或發送機的轉速)增大而增大,海水流量不能自動調節。
3、環境溫度較高時,進入增壓器的進氣溫度較高,氣體的密度相對降低,實際進氣量減少,導致增壓器效率降低,發動機的進氣量也相對降低,缸內進氣不足導致燃燒惡化,經濟性變差;
4、在環境溫度較高且低轉速大扭矩工況,發動機的轉速低,相應的曲軸的轉速低,此時水泵03的轉速也低,向中冷器01泵送的海水的量減少,但是進氣流量相對較大,導致經過中冷器01后的氣溫很高,造成嚴重的功率損失,整機動力學較差,影響駕駛感受。
5、另外,發動機長時間處于高負荷運行工況,會出現機油溫度過高的問題。發動機的機油溫度過高,機油粘度降低,增加運動件磨損的風險。
6、因此,如何緩解在環境溫度較高時中冷器冷卻能力受限的問題、以及機油溫度過高增加運動件磨損風險的問題,成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、本申請提出了一種冷卻系統,以緩解在環境溫度較高時中冷器冷卻能力受限的問題以及機油溫度過高增加運動件磨損風險的問題。
2、第一方面,本申請提供了一種冷卻系統,包括中冷器和增壓器,所述中冷器的進氣口與所述增壓器的壓氣機的出氣口連通;所述中冷器用于對壓氣機壓縮后的壓縮空氣進行冷卻;還包括冷卻組件,所述冷卻組件用于冷卻進入所述中冷器前的空氣以及冷卻所述增壓器的渦輪機的機油。
3、可選地,在上述冷卻系統中,所述冷卻組件包括第一冷卻流道、第二冷卻流道、第一水泵和閥門;所述第一冷卻流道設置在所述壓氣機,用于冷卻所述壓氣機的壓縮空氣;所述第二冷卻流道設置在所述渦輪機,用于冷卻所述渦輪機的機油;所述第一水泵用于向所述第一冷卻流道和所述第二冷卻流道泵送冷卻液;所述第一水泵與所述第二冷卻流道之間設置有閥門,所述閥門與控制器通信連接,所述控制器用于調節閥門的開度,以調節供入所述第二冷卻流道的冷卻液流量。
4、可選地,在上述冷卻系統中,所述控制器與用于檢測環境溫度的環境溫度檢測器通信連接,所述控制器用于在環境溫度超過環境溫度閾值時根據所述環境溫度與進入中冷器的壓縮空氣的預設溫度的溫差獲取目標冷卻液流量、并根據所述目標冷卻液流量與所述第一水泵的當前水泵流量的流量比調節所述閥門的開度;和/或,所述控制器與用于檢測發動機機體溫度的機體溫度檢測器通信連接,所述控制器用于在發動機機體溫度超過機體溫度閾值時根據所述機油溫度和排氣溫度調節所述閥門的開度,所述發動機機體溫度包括機油溫度和排氣溫度。
5、可選地,在上述冷卻系統中,所述第一水泵通過離合器與發動機的曲軸傳動連接;所述離合器與所述控制器通信連接,所述控制器用于在所述發動機機體溫度超過機體溫度閾值和/或所述環境溫度超過環境溫度閾值時控制所述離合器接合。
6、可選地,在上述冷卻系統中,所述第一冷卻流道的出口與熱交換器的進口連通;和/或,所述第二冷卻流道的出口與所述熱交換器的出口連通。
7、可選地,在上述冷卻系統中,所述中冷器通過第二水泵泵送冷卻液;所述第二水泵為電子水泵或所述第二水泵與發動機的曲軸傳動連接。
8、第二方面,本申請還公開了一種冷卻方法,適用于上述任意一個方案中記載的所述冷卻系統,包括:冷卻進入中冷器前的空氣及增壓器的渦輪機的機油;通過中冷器對供入發動機的壓縮空氣進行冷卻。
9、可選地,在上述冷卻方法中,冷卻進入中冷器前的空氣及增壓器的渦輪機的機油,具體為,第一水泵向壓氣機的第一冷卻流道和渦輪機的第二冷卻流道泵送冷卻液,并調節進入所述第二冷卻流道的冷卻液流量。
10、可選地,在上述冷卻方法中,調節進入所述第二冷卻流道的冷卻液流量,具體為,環境溫度超過環境溫度閾值,根據所述環境溫度與進入中冷器的壓縮空氣的預設溫度的溫差獲取目標冷卻液流量、并根據所述目標冷卻液流量與所述第一水泵的當前水泵流量的流量比調節所述閥門的開度;和/或,發動機機體溫度超過機體溫度閾值,根據所述機油溫度和排氣溫度調節所述閥門的開度,所述發動機機體溫度包括機油溫度和排氣溫度。
11、可選地,在上述冷卻方法中,根據所述機油溫度和排氣溫度調節所述閥門的開度,具體為,根據機油溫度、排氣溫度和閥門開度的map圖,得到與當前機油溫度和當前排氣溫度對應的閥門開度。
12、可選地,在上述冷卻方法中,獲取目標冷卻液流量,具體為,根據所述溫差、發動機的進氣流量和目標冷卻液流量的map圖,獲取當前溫差和當前進氣流量下的目標冷卻液流量。
13、可選地,在上述冷卻方法中,根據所述目標冷卻液流量與所述第一水泵的當前水泵流量的流量比調節所述閥門的開度,具體為,根據當前發動機的轉速獲取所述第一水泵的當前水泵流量;根據所述目標冷卻液流量與當前所述水泵流量獲得流量比;根據流量比及閥門開度的特性曲線,獲取所述閥門開度。
14、本申請實施例提供了一種冷卻系統,包括中冷器和增壓器,還包括冷卻組件,冷卻組件用于冷卻進入中冷器前的空氣、以及冷卻渦輪機的機油。冷卻組件對進入中冷器前的空氣進行冷卻,以降低進入中冷器的壓縮空氣的溫度,中冷器對溫度降低的壓縮空氣再次進行冷卻,降低進入發動機的氣缸的壓縮空氣的溫度,緩解在環境溫度較高時中冷器冷卻能力受限的問題;冷卻組件對渦輪機的機油降溫,避免由于機油溫度過高導致運動件磨損進而引發發動機損壞,保證發動機可靠性。
15、本申請還公開了一種冷卻方法,適用于上述任意一個方案中記載的冷卻系統,由于冷卻系統具有上述技術效果,適用于該冷卻系統的冷卻方法也具有同樣的技術效果。
1.一種冷卻系統,其特征在于,包括中冷器(1)和增壓器(2),所述中冷器(1)的進氣口與所述增壓器(2)的壓氣機(21)的出氣口連通;所述中冷器(1)用于對所述壓氣機(21)壓縮后的壓縮空氣進行冷卻;
2.根據權利要求1所述的冷卻系統,其特征在于,所述冷卻組件(3)包括第一冷卻流道、第二冷卻流道、第一水泵(31)和閥門(32);
3.根據權利要求2所述的冷卻系統,其特征在于,所述控制器與用于檢測環境溫度的環境溫度檢測器通信連接,所述控制器用于在環境溫度超過環境溫度閾值時根據所述環境溫度與進入所述中冷器(1)的壓縮空氣的預設溫度的溫差獲取目標冷卻液流量、并根據所述目標冷卻液流量與所述第一水泵(31)的當前水泵流量的流量比調節所述閥門(32)的開度;和/或,
4.根據權利要求3所述的冷卻系統,其特征在于,所述第一水泵(31)通過離合器(4)與發動機的曲軸傳動連接;
5.根據權利要求2或3所述的冷卻系統,其特征在于,所述第一冷卻流道的出口與熱交換器(5)的進口連通;和/或,
6.根據權利要求1-3中任一項所述的冷卻系統,其特征在于,
7.一種冷卻方法,其特征在于,適用于權利要求1-6中任一項所述的冷卻系統,包括:
8.根據權利要求7所述的冷卻方法,其特征在于,冷卻進入中冷器(1)前的空氣及增壓器(2)的渦輪機(22)的機油,具體為,
9.根據權利要求8所述的冷卻方法,其特征在于,調節進入所述第二冷卻流道的冷卻液流量,具體為,
10.根據權利要求9所述的冷卻方法,其特征在于,根據所述機油溫度和排氣溫度調節所述閥門(32)的開度,具體為,
11.根據權利要求9所述的冷卻方法,其特征在于,獲取目標冷卻液流量,具體為,
12.根據權利要求9所述的冷卻方法,其特征在于,根據所述目標冷卻液流量與所述第一水泵(31)的當前水泵流量的流量比調節所述閥門(32)的開度,具體為,