[發明專利]用于具有增壓空氣冷卻的機械增壓內燃發動機的系統和操作方法

有效

• 申請號: 201310232667.X
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103485881B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: B·布林克曼;H·考菲爾德
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02B29/04
• 分類號: F02B29/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,張全信

1.一種發動機系統，其包括：

聯接至汽缸的汽缸蓋，

通過排氣排出系統聯接至排氣管路的所述汽缸的出氣口；

聯接至進氣管路的所述汽缸的進氣口，所述進氣管路被聯接至進氣系統，所述進氣系統包括增壓空氣壓縮機；

聯接至所述進氣系統的增壓空氣冷卻器，所述增壓空氣冷卻器包括第一制冷劑蒸發器，制冷劑和增壓空氣可以流動通過所述第一制冷劑蒸發器，其中所述增壓空氣冷卻器不包括除氣瓶；

制冷劑壓縮機、冷凝器和膨脹閥被設置在所述第一制冷劑蒸發器的下游，以便形成制冷劑回路；以及

在所述制冷劑回路內的第二制冷劑蒸發器，制冷劑和環境空氣可以在乘客廂上游流動通過所述第二制冷劑蒸發器。

2.根據權利要求1所述的發動機系統，其中所述增壓空氣冷卻器被布置在所述增壓空氣壓縮機的上游。

3.根據權利要求1所述的發動機系統，其中所述增壓空氣壓縮機是機械增壓器或者是排氣渦輪增壓器的壓縮機，所述排氣渦輪增壓器包括位于排氣排出系統內的渦輪。

4.根據權利要求1所述的發動機系統，其中所述第二制冷劑蒸發器與所述第一制冷劑蒸發器被串聯或并聯布置，其中在并聯構造中，所述第二制冷劑蒸發器從所述第一制冷劑蒸發器上游的所述制冷劑回路分支出并再次聯接至所述第一制冷劑蒸發器下游的所述制冷劑回路。

5.根據權利要求1所述的發動機系統，其還包括液體型冷卻裝置，其中汽缸體被連接至所述汽缸蓋，所述汽缸蓋包括制冷劑回路、冷卻套、冷卻劑輸送泵和熱交換器。

6.一種用于操作發動機的方法，其包括：

使蒸發的制冷劑壓縮并且過熱；

通過冷卻和冷凝蒸發的制冷劑形成液體制冷劑；

通過膨脹使液體制冷劑的一部分蒸發；

將液體和蒸氣制冷劑熱聯接至第一制冷劑蒸發器內的增壓空氣；

使液體制冷劑蒸發并冷卻所述第一制冷劑蒸發器內的增壓空氣，所述第一制冷劑蒸發器沒有除氣瓶并處于飽和蒸氣壓力以下的壓力；以及

經由發動機冷卻劑回路將發動機冷卻劑輸送至水套，并將發動機冷卻劑從所述發動機冷卻劑回路輸送至所述制冷劑回路。

7.根據權利要求6所述的方法，其還包括作為壓縮機出口或進口處的增壓空氣的溫度的函數控制通過所述第一制冷劑蒸發器的制冷劑流量。

8.根據權利要求6所述的方法，其還包括將增壓空氣從所述制冷劑蒸發器輸送至壓縮機，所述壓縮機被聯接至發動機汽缸。

9.根據權利要求6所述的方法，其中通過快速膨脹使所述液體制冷劑的部分蒸發包括通過膨脹閥將制冷劑從制冷劑回路的較高壓部分輸送到制冷劑回路的較低壓部分。

10.根據權利要求6所述的方法，其還包括將增壓空氣冷卻至環境溫度以下的溫度。

11.根據權利要求6所述的方法，其還包括在所述制冷劑蒸發器內蒸發100％的所述液體制冷劑。

12.一種發動機方法，其包括：

通過制冷劑回路循環制冷劑，所述制冷劑回路包括第一制冷劑蒸發器、第二制冷劑蒸發器、制冷劑冷凝器、制冷劑壓縮機和膨脹閥；

將增壓空氣輸送至所述第一制冷劑蒸發器；

通過制冷劑的至少部分蒸發冷卻所述第一制冷劑蒸發器內的增壓空氣；

通過壓縮機將增壓空氣輸送至一個或更多個發動機汽缸；以及

經由發動機冷卻劑回路將發動機冷卻劑輸送至水套，并將發動機冷卻劑從所述發動機冷卻劑回路輸送至所述制冷劑回路。

13.根據權利要求12所述的發動機方法，其還包括將環境空氣輸送至空調系統，所述空調系統被聯接至所述第二制冷劑蒸發器；以及將空氣從所述空調系統輸送至乘客廂。

14.根據權利要求13所述的發動機方法，其還包括通過制冷劑的至少部分蒸發冷卻所述第二制冷劑蒸發器內的環境空氣。

15.根據權利要求12所述的發動機方法，其還包括將制冷劑從所述第一制冷劑蒸發器輸送至所述第二制冷劑蒸發器；將制冷劑從所述第二制冷劑蒸發器輸送至所述第一制冷劑蒸發器；或將制冷劑的第一量輸送至第一制冷劑蒸發器，并將制冷劑的第二量輸送至所述第二制冷劑蒸發器。