概括而言，本發(fā)明涉及一種用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及這樣一種用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置：其將使用渦輪增壓器的發(fā)動機系統(tǒng)中的增壓空氣更加有效地冷卻。

背景技術(shù)：

車輛一般都設(shè)置有渦輪增壓器，該渦輪增壓器使用排放氣體的動力來壓縮進氣并將經(jīng)壓縮的空氣供應(yīng)到發(fā)動機，從而提高發(fā)動機的效率。特別地，在柴油發(fā)動機中，使用了兩級渦輪增壓器(其包括高壓渦輪增壓器和低壓渦輪增壓器)，從而提高發(fā)動機的進氣效率。

在兩級渦輪增壓器中，在低壓渦輪增壓器的壓縮機殼體中形成有與壓縮機殼體一體化的中間冷卻器，供應(yīng)到發(fā)動機的增壓空氣經(jīng)由使用發(fā)動機的冷卻水而被冷卻，從而提高發(fā)動機的進氣效率。

在使用與低壓壓縮機殼體一體化的中間冷卻器的兩級渦輪增壓器中，無論旁通閥的工作狀態(tài)(兩級渦輪增壓器的工作條件)如何，發(fā)動機的冷卻水持續(xù)供應(yīng)至低壓壓縮機殼體，使得旁通閥的工作狀態(tài)取決于發(fā)動機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

通常，因為發(fā)動機的冷卻水的溫度為大約90℃，所以來自低壓壓縮機的初級增壓空氣的溫度僅僅在發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)下被冷卻水降低。此外，不同于發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)，在發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下，來自低壓壓縮機的增壓空氣被溫度為大約90℃的冷卻水加熱。從而，增壓空氣的溫度上升，由于熱動力學效率下降，因此這會造成問題。

為了解決該問題，低壓壓縮機由另一冷卻劑而不是發(fā)動機的冷卻水來進行冷卻，或者需要用于中間冷卻器的獨立的冷卻水回路(例如，散熱器、冷卻液泵以及單向閥)。因此，其問題在于，發(fā)動機系統(tǒng)很復(fù)雜，而且在使用中間冷卻器時，中間冷卻器的效率非常有限。

上述內(nèi)容僅僅旨在有助于對本發(fā)明的背景的理解，而并非旨在意味著本發(fā)明屬于對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)的范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，由于上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明旨在提出一種用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置，其中，通過依據(jù)發(fā)動機的各種工作狀態(tài)來將冷卻段分為多個獨立的冷卻段，發(fā)動機的效率提高且裝置成本下降。

為了實現(xiàn)上述目標，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置，該裝置包括：閥，其設(shè)置在冷卻水路徑，所述冷卻水路徑向渦輪增壓器供應(yīng)冷卻水，所述閥通過冷卻水的壓力而開啟或關(guān)閉；以及旁通路徑，其從冷卻水路徑分支，使得冷卻水在所述閥關(guān)閉時被引入到旁通路徑中。

冷卻水路徑可以設(shè)置于渦輪增壓器的壓縮機殼體，使得壓縮機被冷卻水冷卻。

所述閥可以包括：固定單元，其固定至冷卻水路徑；開/關(guān)控制單元，其連接至固定單元，并且被配置為通過移動來開啟或關(guān)閉冷卻水路徑；以及彈性單元，其設(shè)置于所述閥，使得彈性單元的第一端受到固定單元的支撐，彈性單元的第二端受到開/關(guān)控制單元的支撐，其中當冷卻水路徑由于冷卻水的壓力壓迫開/關(guān)控制單元向后移動而開啟時，冷卻水可以被引向渦輪增壓器，并且當冷卻水的壓力消除時，開/關(guān)控制單元可以通過彈性單元而彈性地返回至其原始位置，并且冷卻水可以被引入旁通路徑。

開/關(guān)控制單元可以形成為向前突出的半圓形，并且在開/關(guān)控制單元的外圓周表面上的開/關(guān)控制單元接觸冷卻水路徑的部分可以設(shè)置密封件。

旁通路徑的入口可以連接至冷卻水路徑，旁通路徑的出口可以連接至壓力低于旁通路徑的入口的壓力的位置，使得冷卻水可以持續(xù)在旁通路徑中循環(huán)。

旁通路徑的入口可以連接至冷卻水路徑，旁通路徑的出口可以連接至節(jié)溫器。

冷卻水路徑在所述閥與旁通路徑之間的位置可以形成頸部，該頸部的橫截面積小于冷卻水路徑的其他部分的橫截面積。

冷卻水路徑在所述閥所處的位置可以形成頭部，該頭部的橫截面積大于冷卻水路徑的其他部分的橫截面積。

閥可以是調(diào)節(jié)閥。

在根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置中，所述發(fā)動機被配置為使得冷卻水的壓力依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而變化，所述冷卻水循環(huán)裝置包括：閥，其設(shè)置在冷卻水路徑中，所述冷卻水路徑向渦輪增壓器供應(yīng)冷卻水；以及旁通路徑，其從冷卻水路徑分支，其中，當發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)時，所述閥通過冷卻水的壓力開啟，使得冷卻水被供應(yīng)至渦輪增壓器，并且當發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)時，所述閥可以關(guān)閉，使得冷卻水通過旁通路徑循環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，相比于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用電磁閥或直流電動機的方法，該裝置僅通過使用閥的開或關(guān)就可以基于控制器的預(yù)定輸入壓力值而持續(xù)控制冷卻水的流量，無需復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從而可以降低該裝置的成本。此外，因為根據(jù)本發(fā)明的裝置可以與壓縮機殼體在結(jié)構(gòu)上一體化，所以其益處在于，該裝置的布局很簡單。

此外，在發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下，渦輪增壓器在旁通閥關(guān)閉時工作。從而，因為冷卻水的壓力低于彈性單元的壓力，所以冷卻水路徑關(guān)閉且冷卻水沒有供應(yīng)至壓縮機殼體的中間冷卻器，從而防止增壓空氣被加熱。同時，在發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)下，渦輪增壓器在旁通閥開啟時工作。從而，因為冷卻水的壓力高于閥的彈性單元的壓力，冷卻水路徑開啟并且增壓空氣被冷卻，從而提高了高壓壓縮機的熱動力學效率。因此，其益處在于，兩級渦輪增壓器的性能提高。

特別地，不同于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的裝置解決了這樣的問題：冷卻水無論發(fā)動機的工作狀態(tài)如何都持續(xù)供應(yīng)至壓縮機殼體，增壓空氣在發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下被冷卻水加熱。此外，在發(fā)動機中使用根據(jù)本發(fā)明的裝置，使得冷卻水的壓力依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而變化。此外，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，依據(jù)發(fā)動機的驅(qū)動條件，通過利用冷卻水的壓力的變化，可以通過簡單開關(guān)控制就引入冷卻水或者阻止并旁通冷卻水。從而，其益處在于，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以簡單地控制在低成本，并且在結(jié)構(gòu)上與壓縮機殼體一體化。

附圖說明

通過隨后結(jié)合附圖呈現(xiàn)的詳細描述，將會更為清楚地理解本發(fā)明的上述目的和其它目的、特征以及其它益處，在這些附圖中：

圖1是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)的方框圖；

圖2是圖1的裝置的細節(jié)圖；

圖3是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)的方框圖；以及

圖4是圖3的裝置的細節(jié)圖。

具體實施方式

下面將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方案進行詳細描述。

圖1是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的用于渦輪增壓器的冷卻水循環(huán)裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)的方框圖，圖2是圖1的裝置的細節(jié)圖。此外，圖3是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)的方框圖，圖4是圖3的裝置的細節(jié)圖。

根據(jù)本發(fā)明的裝置可以尤其用于使用兩級渦輪增壓器的柴油發(fā)動機，所述兩級渦輪增壓器包括高壓渦輪增壓器HPT和低壓渦輪增壓器100。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以廣泛用于與壓縮機殼體一體化的中間冷卻器，壓縮機殼體111具有冷卻水的入口和出口，以使用發(fā)動機的冷卻水來對經(jīng)過低壓渦輪增壓器100的增壓空氣進行冷卻。因此，在本發(fā)明中，示出并描述了設(shè)置在壓縮機殼體111的入口的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的裝置包括：閥500，其位于冷卻水路徑300，冷卻水路徑300將冷卻水供應(yīng)至渦輪增壓器100，閥500根據(jù)冷卻水的壓力而開啟或關(guān)閉；以及旁通路徑700，其從冷卻水路徑300分支，使得冷卻水在閥500關(guān)閉時被引入到旁通路徑700。如上所述，在渦輪增壓器100的壓縮機殼體111中設(shè)置有冷卻水路徑300，壓縮機110由冷卻水進行冷卻。此外，如圖所示，可以期望的是，旁通路徑700設(shè)置在閥500前，從而冷卻水在閥500關(guān)閉時被引入到旁通路徑700。

下文中，將描述本發(fā)明的重要元件，閥500。

閥500包括：固定單元510、開/關(guān)控制單元530以及彈性單元550。固定單元510固定至冷卻水路徑300。開/關(guān)控制單元530連接至固定單元510并且受到固定單元510的支撐。如圖2和圖4所示，形成為圓形的固定單元510設(shè)置在冷卻水路徑300，并且開/關(guān)控制單元530的一部分連接至固定單元510的中心軸線，使得開/關(guān)控制單元530受到固定單元510的支撐。

開/關(guān)控制單元530連接至固定單元510，并且被配置為，通過在冷卻水路徑300中移動來開啟或關(guān)閉冷卻水路徑300。開/關(guān)控制單元530的第一部分形成為向前突出的半圓形，開/關(guān)控制單元530的第二部分形成為桿形。這就是說，開/關(guān)控制單元530的第二部分連接至固定單元510并且受到固定單元510的支撐，開/關(guān)控制單元530通過冷卻水的壓力而在冷卻水路徑300中向前和向后移動。從而，冷卻水路徑300開啟或關(guān)閉。此外，沿著開/關(guān)控制單元的外圓周表面，在開/關(guān)控制單元530的第一部分的一部分設(shè)置有密封件531，使得該部分接觸冷卻水路徑300。從而，當冷卻水路徑300被開/關(guān)控制單元530關(guān)閉時，渦輪增壓器100由密封件531密封，從而防止冷卻水被引向渦輪增壓器100。

在開/關(guān)控制單元530的第二部分設(shè)置有彈性單元550，彈性單元550在圓周上圍繞開/關(guān)控制單元530的第二部分，使得彈性單元550繞在開/關(guān)控制單元530的第二部分。彈性單元550的第一端受到固定單元510的支撐，彈性單元550的第二端受到開/關(guān)控制單元530的第一部分的后部的支撐。

因此，根據(jù)上述的閥500，在發(fā)動機EG的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)下，因為冷卻水的壓力高于彈性單元550的壓力，所以冷卻水路徑300通過壓縮彈性單元550而開啟，其中，開/關(guān)控制單元530被發(fā)動機EG的冷卻水的壓力壓迫而向后移動。從而，冷卻水被引向渦輪增壓器100。然而，在發(fā)動機EG的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下，因為冷卻水的壓力低于彈性單元550的壓力，所以由于壓迫開/關(guān)控制單元530的冷卻水的壓力被消除，開/關(guān)控制單元530通過彈性單元550而彈性地返回至其原始位置。從而，冷卻水路徑300關(guān)閉，冷卻水被引入到旁通路徑700。

閥500可以是一般的調(diào)節(jié)閥。此外，也可以使用托盤閥(pallet valve)或波紋管閥(bellows valve)，例如節(jié)溫器。然而，根據(jù)本發(fā)明的閥不限于上述形狀和配置，因為閥的形狀和配置可以修改。從而，只要閥通過冷卻水的壓力而開啟或關(guān)閉，且冷卻水的流動受到該閥的控制，如上所述，任何閥都是可行的。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的裝置的閥500設(shè)置在冷卻水路徑300，并且被開啟或關(guān)閉。從而，冷卻水被引向壓縮機殼體111或旁通路徑700，從而控制從發(fā)動機EG供應(yīng)的冷卻水的流動。

因此，相比于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用電磁閥或直流電動機的方法，根據(jù)本發(fā)明的裝置僅使用開啟或關(guān)閉的閥500就可以基于控制器的預(yù)定輸入壓力值而持續(xù)控制冷卻水的流量，而無需復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從而可以降低裝置的成本。此外，因為根據(jù)本發(fā)明的裝置可以與壓縮機殼體111在結(jié)構(gòu)上一體化，所以該裝置的布局很簡單。

旁通路徑700從冷卻水路徑300分支。因此，冷卻水通過下述方法而利用冷卻水自身的壓力而持續(xù)循環(huán)：旁通路徑700的入口連接至冷卻水路徑300，旁通路徑700的出口連接至壓力小于旁通路徑700的入口的壓力的位置。這就是說，冷卻水通過下述方法而利用冷卻水自身的壓力而持續(xù)循環(huán)：旁通路徑700的入口連接至冷卻水路徑300，旁通路徑700的出口連接至壓力小于旁通路徑700的入口的壓力的節(jié)溫器900。因此，當用于冷卻發(fā)動機EG和輔助機械的冷卻水利用水泵而循環(huán)時，冷卻水的一部分利用由該部分冷卻水自身的壓力所產(chǎn)生的該部分冷卻水流動而循環(huán)。

此外，根據(jù)本發(fā)明的冷卻水路徑300不同于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的冷卻水路徑。

在閥500與旁通路徑700之間的冷卻水路徑300的位置形成有頸部310，頸部310的橫截面積小于冷卻水路徑300的其他部分的橫截面積。當在冷卻水路徑300中流動的冷卻水被供應(yīng)到壓縮機殼體111時，由于頸部310形成于閥500與旁通路徑700之間，所以冷卻水快速流動。這就是說，根據(jù)伯努利定律，在冷卻水路徑的橫截面積變小時，冷卻水在冷卻水路徑300內(nèi)更快地流動。從而，冷卻水被引向壓縮機殼體111而不是旁通路徑700。因此，在無需向旁通路徑700添加任何輔助裝置的情況下，冷卻水被引向壓縮機殼體111而不是旁通路徑700。從而，可以通過使用上述簡單的結(jié)構(gòu)來控制冷卻水的流動。

此外，在閥500所處的冷卻水路徑300的位置處形成有頭部330，頭部330的橫截面積大于冷卻水路徑300的其他部分的橫截面積。在此情況下，閥500安裝在冷卻水路徑300的頭部330。此外，在閥500開啟時，冷卻水被引入到開/關(guān)控制單元530的外圓周表面與冷卻水路徑300之間的頭部330的空間。從而，其益處在于，對冷卻水進行足量地供應(yīng)。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，依據(jù)冷卻水的壓力而受到控制的閥500設(shè)置在渦輪增壓器100(即，與低壓壓縮機殼體一體化的中間冷卻器的入口)，從而，中間冷卻器依據(jù)兩級渦輪增壓器的驅(qū)動條件而工作或不工作。

這就是說，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，將發(fā)動機配置為使得冷卻水的壓力依據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)而變化，發(fā)動機包括：閥500，其位于冷卻水路徑300，冷卻水路徑300將冷卻水供應(yīng)至渦輪增壓器100；以及旁通路徑700，其從冷卻水路徑300分支。此外，采用在發(fā)動機EG的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)下將閥500通過冷卻水的壓力而開啟的方式來將冷卻水供應(yīng)向渦輪增壓器100，并且采用在發(fā)動機EG的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下將閥500關(guān)閉的方式而使冷卻水通過旁通路徑700循環(huán)。

如上所述，在發(fā)動機EG的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下，渦輪增壓器100在旁通閥BV關(guān)閉時工作。從而，因為冷卻水的壓力低于彈性單元550的壓力，所以冷卻水路徑關(guān)閉且冷卻水沒有供應(yīng)至壓縮機殼體111的中間冷卻器，從而防止增壓空氣被加熱。同時，在發(fā)動機EG的高轉(zhuǎn)速且高負載的狀態(tài)下，渦輪增壓器100在旁通閥BV開啟時工作。從而，因為冷卻水的壓力高于閥500的彈性單元550的壓力，冷卻水路徑開啟并且增壓空氣被冷卻，從而將高壓壓縮機的熱動力學效率提高。因此，其益處在于，兩級渦輪增壓器的性能提高。

不同于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的裝置解決了下述問題：冷卻水無論發(fā)動機的工作狀態(tài)如何都持續(xù)供應(yīng)至壓縮機殼體，并且增壓空氣在發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速且低負載的狀態(tài)下被冷卻水加熱。此外，在發(fā)動機中使用根據(jù)本發(fā)明的裝置，使得冷卻水的壓力依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而變化。此外，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，依據(jù)發(fā)動機的驅(qū)動條件，通過利用冷卻水的壓力的變化，可以通過簡單開關(guān)控制引入冷卻水或者阻止并旁通冷卻水。從而，其益處在于，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以簡單地控制在低成本，并且與壓縮機殼體在結(jié)構(gòu)上一體化。

盡管出于說明的目的已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將意識到，各種修改形式、增加形式和替代形式都是可行的，并不脫離所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神。