CN101943048A - 一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统 - Google Patents

一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其主要解决了现有发动机冷却系统减少对冷却水的需求量及降低了水泵的工作负担和发动机的功率损耗,降低能耗等技术问题;其特征在于所述的缸体及排气装置的冷却通道相互独立,所述的冷却系统包括有闭式循环冷却系统及开式循环冷却系统,其中闭式循环冷却系统与缸体的冷却通道相连通且闭式循环冷却系统的冷却水存储于船体内;所述的开式循环冷却系统与排气装置的冷却通道相连通且开式循环冷却系统的冷却水与船体行驶的水域相通。本发明的有益效果是可极大的降低冷却水的需求量且还可明显减轻水泵的工作负担,减小发动机的功率消耗,节省能源。

Description

一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种冷却系统,更具体的说是涉及一种船舶用发动机双循环水冷节能 系统,主要用于对船舶发动机进行水冷却。
背景技术
[0002] [0002]船舶发动机在工作过程中,其温度较高,影响发动机的输出功率且容易损 坏发动机的部件及引起船仓内温度过高;为降低发动机的工作温度,现有的船舶上的发动 机上安装有水冷却系统,该水冷却系统的工作原理是利用发动机带动水泵将水箱内的冷却 水抽入发动机内实现循环冷却,在循环冷却的过程中,为防止水箱内的冷却水温度过高,降 低冷却效果,在水冷却管道上加设有散热器,通过该散热器将发动机排出的冷却水进行冷 却再经过水泵进入发动机内循环,从而保证发动机的冷却效果;采用这种结构,虽然可降低 发动机及发动机排气管的工作温度,但现有水冷却系统同时对发动机及排气管进行冷却, 这样对冷却水的需求量较大,则必须加大水箱的体积,这样不仅增加了成本且使水箱占用 了船仓较大的空间;其次,在冷却过程中,同时需要对发动机及排气管进行冷却,相应增加 了水泵的工作负担,加大了发动机的功率损耗,提高了发动机的能源消耗。
发明内容
[0003] 为了解决现有船舶用发动机的水冷却系统存在的不足,本发明提供一种船舶用发 动机的双循环水冷节能系统,该系统可有效减小水箱的体积,减少冷却水的需求量及降低 水泵的工作负担及发动机的功率损耗,节省能源。
[0004] 为解决以上技术问题,本发明采取的技术方案是一种船舶用发动机的双循环水冷 节能系统,其包括有发动机及对发动机进行冷却的冷却系统,所述的发动机包括有带冷却 通道的缸体及排气装置;其特征在于所述的缸体及排气装置的冷却通道相互独立,所述的 冷却系统包括有闭式循环冷却系统及开式循环冷却系统,其中闭式循环冷却系统与缸体的 冷却通道相连通且闭式循环冷却系统的冷却水存储于船体内;所述的开式循环冷却系统与 排气装置的冷却通道相连通且开式循环冷却系统的冷却水与船体行驶的水域相通。
[0005] 进一步,所述的开式循环冷却系统包括有船体推进器及连接排气装置的进、出水 软管,所述的船体推进器包括有带容腔的安装座及推进叶轮,推进叶轮固定在安装座内靠 近船体一端,在安装座的另一端侧壁上设有与容腔相通的进水口,该进水口通过进水软管 与排气装置的冷却水进口相通,所述的出水软管一端与冷却水出口相连,另一端置于船体 外。
[0006] 进一步,在所述的安装座的进水口处设有过滤芯,该过滤芯与安装座固定连接。
[0007] 进一步,所述的排气装置包括带有冷却通道并依次连接的排气歧管、排气管接头 及消声器,排气歧管与发动机的排气口相连;所述的冷却水进口及冷却水出口设置在排气 歧管的两端,在排气歧管的冷却水出口一端还设有分流接头,该分流接头通过三通软管与 排气管接头的冷却通道相接通,所述的排气管接头的冷却通道与消声器的冷却通道相连通
3且消声器的冷却通道的出口端安装有软管,该软管一端与消声器的冷却通道出口相固定, 另一端置于船体外。
[0008] 进一步,所述的闭式循环冷却系统包括有水箱、水泵及软管;所述的缸体包括有缸 体本体、油冷器及电磁机盖,在缸体本体设有与冷却通道相通的出水接头且该出水接头与 水箱相连通,电磁机盖固定在缸体本体一侧且设有与缸体本体冷却通道相通的进水接头; 所述的水泵固定在进水接头处且水泵出水口与电磁机盖进水接头相通,其水泵进水口与水 箱相通;所述的油冷器一端与电磁机盖的进水接头相通,另一端与缸体本体的冷却通道的 出水接头相通。
[0009] 进一步,所述的水泵包括有水泵座及水泵叶轮,在水泵座内设有出水口、进水口及 两端相通的进水容腔,水泵的出水口包括有第一出水口及第二出水口,水泵叶轮安装在第 一出水口处,所述的进水容腔两端相通且其两端口构成所述的第一出水口及第二出水口 ; 水泵进水口包括有第一进水、第二进水口及第三进水口 ;所述的缸体本体的冷却通道的出 水接头内设有温度传感器,该温度传感器与发动机的ECU控制系统电连接;所述出水接头 包括有第一接口、第二接口及第三接口 ;所述的水泵第一出水口与电磁机盖的进水接头相 通,第二出水口与一盘式散热器的进水口相连,该盘式散热器的出水口与水泵的第二进水 口相通,第三进水口与出水接头的第三接口相连通,出水接头的第一接口与水箱的顶端相 连通,所述的油冷器一端与第二接口相连通;在所述的水泵座的进水容腔内设有腊式节温 器,该腊式节温器在感知冷却水温度变化下具有连通第三进水口与第一出水口,切断第三 进水口与第二出水口的初始工作状态及连通三进水口与第二出水口,切断第三进水口与第 一出水口的第二工作状态。
[0010] 本发明的有益效果是将发动机的缸体与排气装置的冷却通道设为相互独立,并把 采用外部水源的开式循环冷却系统对排气装置进行冷却,把采用内部水源的闭式循环冷却 系统对缸体进行冷却,这样不仅可降低冷却水的需求量且还可明显减轻水泵的工作负担, 减小发动机的功率消耗,节省能源。
附图说明
[0011] 图1为本发明实施例一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统的立体结构参考 图。
[0012] 图2为本发明实施例中开式循环冷却系统的结构示意图。
[0013] 图3为本发明实施例中闭式循环冷却系统的结构示意图。
[0014] 图4为图3中P处放大结构图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明实施方式作进一步说明:如图1所示,一种船舶用发动机 的双循环水冷节能系统,其包括有发动机ι及对发动机1进行冷却的冷却系统2,所述的发 动机1包括有带冷却通道的缸体11及排气装置12 ;由于现有的船舶用发动机的冷却系统 同时对发动机的缸体11及排气装置12进行冷却,这样对冷却水的需求量较大且水泵的工 作负担较重,加大了发动机1的功率损耗,提高了发动机1的能源消耗,为降低水泵212的 工作负担及发动机1的能耗;所述的缸体11及排气装置12的冷却通道相互独立,所述的冷
4却系统2包括有闭式循环冷却系统21及开式循环冷却系统22,其中闭式循环冷却系统21 与缸体11的冷却通道相连通且闭式循环冷却系统21的冷却水存储于船体内;所述的开式 循环冷却系统22与排气装置12的冷却通道相连通且开式循环冷却系统22的冷却水与船 体行驶的水域相通;由于现有发动机1的缸体11为金属材料制成,而排气装置12大多都是 采用耐腐蚀、耐温的塑材材质制成,将发动机缸体11及排气装置12的冷却通道设为相互独 立的结构并采用不同的循环冷却系统分别对发动机1的缸体11及排气装置12进行冷却, 这样就可降低单个冷却系统水泵212的工作负担;其次,将开式循环冷却系统22的冷却水 与船体行驶的水域相通,这样就可利用外部水源对排气装置12进行冷却,从而极大的减少 对冷却水的需求量;由于船舶行驶的范围较广,水含有物质各不相同,有些水域的水具有较 强的腐蚀性,而发动机1的缸体11由金属材料制成,如采用开式循环冷却系统22同时对发 动机1的缸体11及排气装置12进行冷却,这样缸体11易受腐蚀,缩短发动机1的使用寿 命;将发动机1的缸体采用闭式盾环冷却系统21进行冷却并利用存储于船体内的冷却水进 行循环冷却,这样就可避免发动机1的缸体11受外部水源的腐蚀,延长发动机1的使用寿 命且还可降低水泵的工作负担,减少发动机1的功率消耗,节省能源。
[0016] 如图2实施例所示,为降低对冷却水的需求量及减轻水泵的工作负担,减小发动 机1的功率消耗,节省能源,所述的开式循环冷却系统22包括有船体推进器221及连接排 气装置12的进、出水软管15、16,所述的船体推进器221包括有带容腔222的安装座223及 推进叶轮224,推进叶轮224固定在安装座223内靠近船体一端,在安装座223的另一端侧 壁上设有与容腔222相通的进水口 225,该进水口 225通过进水软管15与排气装置12的冷 却水进口 226相通,所述的出水软管16 —端与冷却水出口 227相连,另一端置于船体外; 由于船体推进器221的推进叶轮224在高速运转时,水在推进叶轮224的推力下进入容腔 222内并向外排出,此时,安装座223的容腔222内水压较大,在安装座223的侧壁上设置一 与容腔222相通的进水口 225,这样船体外的水就可通过进水口 225经进水软管15、排气装 置12的冷却水进口 226进入排气装置12的冷却通道内对排气装置12进行水冷却,当冷却 水沿冷却通道到达排气装置12的冷却水出口 227时,再经排气装置12的冷却水出口 227 及出水软管16再排出船体外,实现对排气装置12的开放式循环冷却;采用开式循环冷却系 统22对排气装置12进行冷却并利用船体推进器221的推进叶轮224供水,这样就可大大 减少冷却水且无需通过水泵便可实现排气装置12的冷却,减小发动机1的功率损耗,降低 能源消耗。
[0017] 如图2实施例所示,由于开式循环冷却系统22的冷却水是通过船体推进器221的 推进叶轮224直接将外部水源输送到排气装置12内的,而由于外部水源的杂质较多,为避 免杂质堵塞排气装置12的冷却通道,在所述的安装座223的进水口 225处设有过滤芯228, 该过滤芯228与安装座223固定连接;在安装座223进水口 225处设过滤芯228,当船体推 进器221的推进叶轮224将外部水源输送至排气装置12的冷却通道内时,过滤芯228就可 对水质进行过滤,有效避免外部水源的杂质进入排气装置12的冷却通道内,防止排气装置 12的冷却通道被堵塞。
[0018] 如图2实施例所示,为降低发动机1工作时的噪音,所述的排气装置12包括带有 冷却通道并依次连接的排气歧管121、排气管接头122及消声器123,排气歧管121与发动 机1的排气口相连;所述的冷却水进口 226及冷却水出口 227设置在排气歧管121的两端,在排气歧管121的冷却水出口 227 —端还设有分流接头229,该分流接头229通过三通软管 与排气管接头122的冷却通道相接通,所述的排气管接头122的冷却通道与消声器123的 冷却通道相连通且消声器123的冷却通道的出口端安装有软管2291,该软管2291 —端与消 声器123的冷却通道出口相固定,另一端置于船体外;采用这种结构,可使一部分冷却水经 排气歧管121后从冷却水出口 227排出船体外,另一部分冷却水经分流接头229进入排气 管接头122内,再经消声器123排出船体外,这样可明显加快冷却水的流动性,提高散热效 率,降低排气装置12的工作温度及船仓内的温度。
[0019] 如图3实施例所示,为了保证缸体11的冷却效果,减少冷却水的需求量及减轻水 泵212的工作负担,减小发动机1的功率消耗,节省能源,所述的闭式循环冷却系统21包括 有水箱211、水泵212及软管213 ;所述的缸体11包括有缸体本体111、油冷器113及电磁 机盖114,在缸体本体111设有与冷却通道相通的出水接头1111且该出水接头1111与水箱 211相连通,电磁机盖114固定在缸体本体111 一侧且设有与缸体本体111冷却通道相通的 进水接头1141 ;所述的水泵212固定在进水接头1141处且水泵212出水口与电磁机盖114 进水接头1141相通,其水泵212进水口与水箱211相通;所述的油冷器113 —端与电磁机 盖114的进水接头1141相通,另一端与缸体本体111的冷却通道的出水接头1111相通;在 发动机1工作时,水箱211内的冷却水经水泵212、电磁机盖114的进水接头1141进入缸体 本体111的冷却通道内并经出水接口 1111回到水箱211形成封闭式循环冷却,采用这种结 构,不仅可保证缸体11的冷却效果,同时,还可减小冷却水的需求量,减轻水泵212的工作 负担,减小发动机1的功率消耗,从而达到节省能源的目的。
[0020] 如图3、图4实施例所示,发动机1在运行过程中,其缸体本体111的温度较高,冷 却水在对缸体本体111进行冷却的同时,受缸体本体111工作温度的影响,冷却水的温度也 相应的升高,为保证闭式循环冷却系统21的冷却效果,所述的水泵212包括有水泵座214 及水泵叶轮215,在水泵座214内设有出水口 216、进水口 217及两端相通的进水容腔218, 水泵212的出水口 216包括有第一出水口 2161及第二出水口 2162,水泵叶轮215安装在第 一出水口 2161处,所述的进水容腔218两端相通且其两端口构成所述的第一出水口 2161 及第二出水口 2162 ;水泵212进水口 217包括有第一进水口 2171、第二进水口 2172及第三 进水口 2173,所述的缸体本体111的冷却通道的出水接头1111内设有温度传感器115,该 温度传感器115与发动机1的ECU控制系统电连接;设置温度传感器115,可使ECU控制系 统实时获取发动机1内冷却水的温度,如冷却水的温度过高,ECU控制系统可控制发动机1 提前点火,供油,保证发动机1的输出功率及工作稳定性;如冷却水的温度超过ECU设定的 警戒温度值时,ECU可发出警报信号,从而避免发动机1损坏;所述出水接头1111包括有第 一接口 11111、第二接口 11112及第三接口 11113,所述的水泵212第一出水口 2161与电磁 机盖114的进水接头1141相通,第二出水口 2162与一盘式散热器116的进水口相连,该盘 式散热器116的出水口与水泵212的第二进水口 2172相通,第三进水口 2173与出水接头 1111的第三接口 11113相连通,出水接头1111的第一接口 11111与水箱211的顶端相连通, 当冷却通道内的冷却水过多时,冷却水可通过第一接口 11111返回水箱211内;所述的油冷 器113 —端与第二接口 11112相连通;在所述的水泵座214的进水容腔218内设有腊式节 温器117,该腊式节温器117在感知冷却水温度变化下具有连通第三进水口 2173与第一出 水口 2161,切断第三进水口 2173与第二出水口 2162的初始工作状态及连通三进水口 2173与第二出水口 2162,切断第三进水口 2173与第一出水口 2161的第二工作状态;加设盘式 散热器116并在缸体本体111的出水接头1111内设置一温度传感器115及在水泵座214 内安装腊式节温器117,这样在使用过程中,温度传感器115可实时的将发动机1内冷却水 的温度传递给ECU控制系统,ECU控制系统则可控制发动机1的点火、喷油时间或发出警报 信号,以此来保证发动机1的输出功率及工作稳定性,提高发动机安全性能;而加设腊式节 温器117及盘式散热器116,这样当冷却水的温度高于石腊的熔点时,腊式节温器117内的 石腊呈液态,腊式节温器117的主阀门切断第三进水口 2173与第一出水口 2161的连通,使 第三进水口 2173与第二出水口 2162相通,此时冷却水只能通过第二出水口 2162进入盘式 散热器116内,经盘式散热器116散热后,再经第二进水口 2172进入水泵座214的进水容 腔218内实现大循环冷却;而当冷却水低于腊式节温器117内石腊熔点时,腊式节温器117 内的石腊呈固态,腊式节温器117的主阀门切断第三进水口 2173与第二出水口 2162连通, 使第三进水口 2173直接与水泵座214的进水空腔218及出水口相通实现小循环冷却;通过 节温器117的控制,可有效保证缸体本体111的冷却效果,提高发动机1的工作稳定性,延 长发动机1的使用寿命。
[0021] 上述实施例不应视为对本发明的限制,但任何基于本发明的精神所作的改进,都 应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其包括有发动机及对发动机进行冷却的冷却系统,所述的发动机包括有带冷却通道的缸体及排气装置;其特征在于所述的缸体及排气装置的冷却通道相互独立,所述的冷却系统包括有闭式循环冷却系统及开式循环冷却系统,其中闭式循环冷却系统与缸体的冷却通道相连通且闭式循环冷却系统的冷却水存储于船体内;所述的开式循环冷却系统与排气装置的冷却通道相连通且开式循环冷却系统的冷却水与船体行驶的水域相通。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其特征在于所述 的开式循环冷却系统包括有船体推进器及连接排气装置的进、出水软管,所述的船体推进 器包括有带容腔的安装座及推进叶轮,推进叶轮固定在安装座内靠近船体一端,在安装座 的另一端侧壁上设有与容腔相通的进水口,该进水口通过进水软管与排气装置的冷却水进 口相通,所述的出水软管一端与冷却水出口相连,另一端置于船体外。
  3. 3.根据权利要求2所述的一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其特征在于在所 述的安装座的进水口处设有过滤芯,该过滤芯与安装座固定连接。
  4. 4.根据权利要求3所述的一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其特征在于所述 的排气装置包括带有冷却通道并依次连接的排气歧管、排气管接头及消声器,排气歧管与 发动机的排气口相连;所述的冷却水进口及冷却水出口设置在排气歧管的两端,在排气歧 管的冷却水出口一端还设有分流接头,该分流接头通过三通软管与排气管接头的冷却通道 相接通,所述的排气管接头的冷却通道与消声器的冷却通道相连通且消声器的冷却通道的 出口端安装有软管,该软管一端与消声器的冷却通道出口相固定,另一端置于船体外。
  5. 5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其 特征在于所述的闭式循环冷却系统包括有水箱、水泵及软管;所述的缸体包括有缸体本体、 油冷器及电磁机盖,在缸体本体设有与冷却通道相通的出水接头且该出水接头与水箱相连 通,电磁机盖固定在缸体本体一侧且设有与缸体本体冷却通道相通的进水接头;所述的水 泵固定在进水接头处且水泵出水口与电磁机盖进水接头相通,其水泵进水口与水箱相通; 所述的油冷器一端与电磁机盖的进水接头相通,另一端与缸体本体的冷却通道的出水接头 相通。
  6. 6.根据权利要求5所述的一种船舶用发动机的双循环水冷节能系统,其特征在于所述 的水泵包括有水泵座及水泵叶轮,在水泵座内设有出水口、进水口及两端相通的进水容腔, 水泵的出水口包括有第一出水口及第二出水口,水泵叶轮安装在第一出水口处,所述的进 水容腔两端相通且其两端口构成所述的第一出水口及第二出水口 ;水泵进水口包括有第一 进水、第二进水口及第三进水口 ;所述的缸体本体的冷却通道的出水接头内设有温度传感 器,该温度传感器与发动机的ECU控制系统电连接;所述出水接头包括有第一接口、第二 接口及第三接口 ;所述的水泵第一出水口与电磁机盖的进水接头相通,第二出水口与一盘 式散热器的进水口相连,该盘式散热器的出水口与水泵的第二进水口相通,第三进水口与 出水接头的第三接口相连通,出水接头的第一接口与水箱的顶端相连通,所述的油冷器一 端与第二接口相连通;在所述的水泵座的进水容腔内设有腊式节温器,该腊式节温器在感 知冷却水温度变化下具有连通第三进水口与第一出水口,切断第三进水口与第二出水口的 初始工作状态及连通三进水口与第二出水口,切断第三进水口与第一出水口的第二工作状 态。
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