CN103422964B - 一种发动机热交换器及其发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机热交换器，其包括热交换器体，热交换器体上设有冷却液进口和冷却液出口，热交换器体内上部间隔有燃油加热室，燃油加热室内装有燃油热交换器，热交换器体内下部还设有海淡水换热腔，海淡水换热腔的两侧密封连接有端板，两端板之间插装有端口露出端板外侧的多根海水流通管，热交换器体上还设有海水汇集出口和海水入口，热交换室与冷却液出口连通，热交换器体的一侧还装有节温器，热交换器体的侧部分别设有小循环通道和大循环通道。本发明的优点在于利用发动机出水管热量来加热燃油且适应于不同型号发动机，具有换热效果好、容易控制发动机内循环水的温度以及燃油温度和发动机故障率低的有益效果。

Description

一种发动机热交换器及其发动机

技术领域

本发明涉及一种柴油发动机上使用的发动机热交换器以及安装该热交换器的发动机。

背景技术

目前船舶用燃油包括轻柴油、重柴油、重油（燃料油）、船用标准燃油以及混合油等，就其对柴油机使用的影响最为重要的指标而言，其中之一是燃油粘度；粘度影响燃烧室中燃油的雾化效果，进而影响燃烧室的燃烧效果。目前船用柴油机上的热交换器只具有海淡水换热功能，冷却液从热交换器入口进入，外循环水通过冷却芯子对其冷却后，然后到热交换器出水口；对混合油的加热功能是通过单独的加热设备来实现的，从柴油机出水管分一部分水，通过单独的加热装置为该部分水进行加热从而对混合油进行加热，由于加热装置和热交换器水路为并联结构，水量较少，换热效果较差，并且较难控制内循环水加热完混合油的温度，对柴油机冷却不利；再者，现有热交换器没有温度调节功能，目前温度控制的节温器全部独立于热交换器外部，因此导致柴油机管路较多，整个功能实现所需空间较大，故障点较多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷提供一种利用发动机出水管热量来加热燃油且适应于不同型号发动机的发动机热交换器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种如下结构的发动机热交换器，其包括热交换器体，热交换器体上设有冷却液进口和冷却液出口，其结构特点是：热交换器体内上部通过间隔壁间隔有与冷却液进口连通的燃油加热室，燃油加热室内装有进口和出口位于同一端的燃油热交换器，热交换器体内下部还设有海淡水换热腔，海淡水换热腔的两侧密封连接有端板，两端板之间插装有端口露出端板外侧的多根海水流通管，热交换器体上还设有位于端板的外侧的海水汇集出口和海水入口，两端板与热交换器体之间围成的空间为热交换室，热交换室与所述冷却液出口连通，热交换器体的一侧还装有与燃油加热室连通的节温器，热交换器体的侧部分别设有与节温器的两出口连通的小循环通道和大循环通道，小循环通道的出水端与所述冷却液出口连通，大循环通道的出水端与热交换室连通。

燃油热交换器包括连接在燃油加热室上的支撑板，该燃油热交换器还包括热交换管，热交换管由连为一体的进油管段、热交换管段和出油管段组成，热交换管段包括与进油管段一体成型且螺旋设置的外包管以及自外包管端部穿入其螺旋内部且与出油管段连通的直通管，燃油加热室的室壁上设有至少一处环凸起，环凸起上装有承托外包管的橡胶套。

所述支撑板上装有油路转换器，油路转换器上连接有进油管和出油管，油路转换器可控制进油管、出油管与热交换管的通断。

所述油路转换器具有分别与进油管段和出油管段连通的进油腔室和出油腔室，油路转换器内还设有与进油管和出油管连通的过油腔室，进油腔室和出油腔室分别通过过油孔与过油腔室连通，油路转换器上还转动连接有转动阀，转动阀具有位于过油腔室内的阀芯。

所述热交换器体内还设有位于燃油加热室侧部和下方的膨胀水腔室，膨胀水腔室与热交换室之间设有流通口。

所述热交换器体的顶部还装有与燃油加热室的内腔连通的淡水注入管。

所述冷却液进口设置在热交换器体的前部侧面上，燃油热交换器的进出油端口皆设置在热交换器体的后部。

所述燃油加热室的前部和后部分别设有与冷却液进口连通以及与节温器连通的膨大腔。

所述热交换器体上设有多个分别与膨胀水腔室连通的检测孔，检测孔上装有碗型塞。

采用上述结构后，通过冷却液进口向该燃油加热室内通入从发动机的缸盖上的热淡水，通过与燃油热交换器的热交换为燃油热交换器中的燃油充分加热，本发明在原本只有海水冷却发动机冷却液功能的热交换器中增加燃油加热功能，这样不仅很好的利用柴油机冷却水的热量，并可使柴油机改动很小的情况下可燃用混合油。经过热交换的热淡水根据水温不同由节温器的两个出口分别流出，即：若水温低于节温器较低的设定温度则通过小循环通道从冷却液出水口流出；若水温高于节温器的较高的设定温度，则冷却液走大循环通道至海淡水换热腔，通过海水流通管被海水冷却后到冷却液出水口；若水温在较低的设定温度与较高的设定温度之间，则两路均有冷却液流过，最后一并到冷却液出水口，大循环及小循环共到一个出口，安装更加方便，可用在不同的机型上。

本发明还提供了一种发动机，该发动机安装有上述的发动机热交换器，发动机的缸盖上的出水管和发动机上水泵的进水管分别与上述冷却液进口和冷却液出口连通。

综上，本发明的优点在于利用发动机出水管热量来加热燃油且适应于不同型号发动机，具有换热效果好、容易控制发动机内循环水的温度以及燃油温度和发动机故障率低的有益效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是沿图1中B-B线的剖视图；

图4是沿图1中C-C线的剖视图。

具体实施方式

如附图所示的发动机热交换器，其包括热交换器体1，热交换器体1上设有冷却液进口2和冷却液出口3，热交换器体1内上部通过间隔壁间隔有与冷却液进口2连通的燃油加热室4，燃油加热室4内装有进口和出口位于同一端的燃油热交换器5，冷却液进口2设置在热交换器体1的前部侧面上，燃油热交换器5的进出油端口皆设置在热交换器体1的后部，即采用了全流加热方式，因目前中速机水温较低，采用全流加热可使燃油能够加热的温度更高，换热效果更好；从而保证流入的冷却液皆全部且充分与燃油热交换器5进行接触热交换。如图4和图5所示，燃油热交换器5包括连接在燃油加热室4上的支撑板51，该燃油热交换器5还包括热交换管54，热交换管54由连为一体的进油管段、热交换管段和出油管段组成，热交换管段包括与进油管段一体成型且螺旋设置的外包管以及自外包管端部穿入其螺旋内部且与出油管段连通的直通管，燃油加热室4的室壁上设有至少一处环凸起15，图中设置了两处环凸起，环凸起15上装有承托外包管的橡胶套16，上述结构的燃油热交换器5能充分增加燃油在燃油加热室4中的运行时间以及距离，从而实现充分的热交换，热交换效果好且换热充分均匀；设置的环凸起15不仅起到有效支撑燃油热交换器5的作用，而且还对进入的冷却液进行一定程度的缓冲，使其全部流经燃油热交换器5以便充分进行热交换。

在柴油机启动、停车及低负荷运转时改用轻柴油，这样既可以减少重柴油产生腐蚀及较多的积碳等现象，也可避免停车后环境温度过低，重柴油在燃油系统中凝结；因此增加油路转换器55，如图4、图5和图6所示，支撑板51上装有油路转换器55，油路转换器55上连接有进油管52和出油管53，油路转换器55可控制进油管52、出油管53与热交换管54的通断。油路转换器55具有分别与进油管段和出油管段连通的进油腔室5-1和出油腔室5-2，油路转换器55内还设有与进油管52和出油管53连通的过油腔室5-3，进油腔室5-1和出油腔室5-2分别通过过油孔5-6与过油腔室5-3连通，油路转换器55上还转动连接有转动阀5-4，转动阀5-4具有位于过油腔室5-3内的阀芯5-5，如图6中所示的状态，阀芯5-5转换到状态时，进油管52通过过油腔室5-3直接流入出油管53中，即燃油不经过燃油热交换器5，这种情况适用于该柴油机使用轻型燃油，当转动阀5-4转动时，阀芯5-5沿过油腔室内转动，当转动至两个过油孔5-6之间将两过油孔5-6间隔开时，进油管52通过过油腔室5-3、过油孔5-6与进油腔室5-1连通，出油管53通过过油腔室5-3、过油孔5-6与出油腔室5-2连通，即燃油自进油管52进入，经过油腔室5-3、过油孔5-6进入进油腔室5-1，经热交换管54进行换热后，再流入出油腔室5-2，经过油孔5-6、过油腔室5-3自出油管53流出，上述转换过程可有效控制燃油是否需要进行热交换，增大了该热交换器的适用范围。

如图2、图3和图4所示，热交换器体1内下部还设有海淡水换热腔6，海淡水换热腔6的两侧密封连接有端板7，两端板7之间插装有端口露出端板外侧的多根海水流通管8，多根海水流通管8间隔密布，既起到缓冲水流以增加换热时间又加大了海水通入量，从而进行大范围换热，换热效果更加理想，热交换器体1上还设有位于端板7的外侧的海水汇集出口13和海水入口14，两端板7与热交换器体1之间围成的空间为热交换室，热交换室与所述冷却液出口3连通，热交换器体1的一侧还装有与燃油加热室4连通的节温器9，热交换器体1的侧部分别设有与节温器9的两出口连通的小循环通道11和大循环通道12，小循环通道11的出水端与所述冷却液出口3连通，大循环通道11的出水端与热交换室连通。热交换器体1内还设有位于燃油加热室4侧部和下方的膨胀水腔室17，膨胀水腔室17与热交换室之间设有流通口18。热交换器体1的顶部还装有与燃油加热室4的内腔连通的淡水注入管19。上述节温器又称调温器，功用是根据冷却水温度的高低自动调节流出水量，改变水的循环范围，其具体详细结构为现有技术，在此不再赘述，加热燃油后采用节温器控制冷却液出热交换器的水温，可以保证冷却液在一定的温度之下，保证冷却液对柴油机的冷却效果。

如图2和图4所示，燃油加热室4的前部和后部分别设有与冷却液进口2连通以及与节温器9连通的膨大腔20，膨大腔20的设置可以使流入的冷却液流速大大降低，从而保证上述热交换的充分进行。

如附图所示，热交换器体1上设有多个分别与膨胀水腔室17连通的检测孔，检测孔上装有碗型塞21。

本发明所提供的一种发动机未在图中示出，该发动机的其他部件皆为现有技术，在此不再赘述，该发动机安装有上述结构的发动机热交换器，发动机的缸盖上的出水管和发动机上水泵的进水管分别与所述冷却液进口2和冷却液出口3连通。

以上所述为本发明的具体结构形式，本发明不受上述实施例的限制，在本技术领域人员来说，基于本发明上具体结构的等同变化以及部件替换皆在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种发动机热交换器，包括热交换器体（1），热交换器体（1）上设有冷却液进口（2）和冷却液出口（3），热交换器体（1）内下部还设有海淡水换热腔（6），海淡水换热腔（6）的两侧密封连接有端板（7），两端板（7）之间插装有端口露出端板外侧的多根海水流通管（8），热交换器体（1）上还设有位于端板（7）的外侧的海水汇集出口（13）和海水入口（14），两端板（7）与热交换器体（1）之间围成的空间为热交换室，热交换室与所述冷却液出口（3）连通，热交换器体（1）内上部通过间隔壁间隔有与冷却液进口（2）连通的燃油加热室（4），其特征是：燃油加热室（4）内装有进口和出口位于同一端的燃油热交换器（5），该燃油热交换器（5）包括热交换管（54），热交换管（54）由连为一体的进油管段、热交换管段和出油管段组成，热交换管段包括与进油管段一体成型且螺旋设置的外包管以及自外包管端部穿入其螺旋内部且与出油管段连通的直通管；热交换器体（1）的一侧还装有与燃油加热室（4）连通的节温器（9），热交换器体（1）的侧部分别设有与节温器（9）的两出口连通的小循环通道（11）和大循环通道（12），小循环通道（11）的出水端与所述冷却液出口（3）连通，大循环通道（12）的出水端与热交换室连通；燃油热交换器（5）包括连接在燃油加热室（4）上的支撑板（51），支撑板（51）上装有油路转换器（55），油路转换器（55）上连接有进油管（52）和出油管（53），油路转换器（55）可控制进油管（52）、出油管（53）与热交换管（54）的通断。

2.如权利要求1所述的发动机热交换器，其特征是：所述燃油加热室（4）的室壁上设有至少一处环凸起（15），环凸起（15）上装有承托外包管的橡胶套（16）。

3.如权利要求1所述的发动机热交换器，其特征是：所述油路转换器（55）具有分别与进油管段和出油管段连通的进油腔室（5-1）和出油腔室（5-2），油路转换器（55）内还设有与进油管（52）和出油管（53）连通的过油腔室（5-3），进油腔室（5-1）和出油腔室（5-2）分别通过过油孔（5-6）与过油腔室（5-3）连通，油路转换器（55）上还转动连接有转动阀（5-4），转动阀（5-4）具有位于过油腔室（5-3）内的阀芯（5-5）。

4.如权利要求1-3中任一项所述的发动机热交换器，其特征是：所述热交换器体（1）内还设有位于燃油加热室（4）侧部和下方的膨胀水腔室（17），膨胀水腔室（17）与热交换室之间设有流通口（18）。

5.如权利要求4所述的发动机热交换器，其特征是：所述热交换器体（1）的顶部还装有与燃油加热室（4）的内腔连通的淡水注入管（19）。

6.如权利要求4所述的发动机热交换器，其特征是：所述冷却液进口（2）设置在热交换器体（1）的前部侧面上，燃油热交换器（5）的进出油端口皆设置在热交换器体（1）的后部。

7.如权利要求4所述的发动机热交换器，其特征是：所述燃油加热室（4）的前部和后部分别设有与冷却液进口（2）连通以及与节温器（9）连通的膨大腔（20）。

8.如权利要求5-7中任一项所述的发动机热交换器，其特征是：所述热交换器体（1）上设有多个分别与膨胀水腔室（17）连通的检测孔，检测孔上装有碗型塞（21）。

9.一种发动机，其特征是该发动机安装有如权利要求1-8中任一种所述的发动机热交换器，发动机的缸盖上的出水管和发动机上水泵的进水管分别与所述冷却液进口（2）和冷却液出口（3）连通。