CN106194381A - 一种电保护防爆柴油发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电保护防爆柴油发动机，在缸盖(排气出口端)、排气歧管、增压器涡轮壳及排气总管等高温零部件的表面上设置冷却水套，由发动机内部的冷却水循环进行冷却，由洗水箱对尾气进行净化和冷却。为防止发动机长时间高负荷运转引起冷却水温升高而影响散热效果，在冷却系统中设置了辅助风扇和辅助水泵，电保护系统的监测单元监测工况参数，主机对工况参数进行判断，控制辅助风扇、辅助水泵启停、发动机停机。本发明提供的电保护系统实现自动控制，能够更好的适应防爆柴油发动机长时间的高负荷运转工况。

Description

一种电保护防爆柴油发动机
技术领域
本发明属于发动机技术领域，特别是一种电保护防爆柴油发动机。
背景技术
防爆柴油发动机主要为煤矿井下坑道内行驶的载重汽车和支架搬运车等提供动力，同时也可为矿井下使用的发电机组，水泵机组以及石油、化工等易燃易爆环境中所使用的防爆动力机械配套。
目前，柴油发动机一般使用内燃发动机冷却系统。工作时，由风扇提供风流动力，输送冷却风至发动机上。经过发动机后的冷却风温度升高变成了热风，并向外扩散。由于汽车内部空间有限，会有部分热风直接返回至散热器前端，从而未经外部空气冷却即进入冷却系统中，这样将降低冷却系统散热效果大大降低。
另外，冷却风扇采用发动机直接驱动，在大功率作业过程中，当发动机的温度、尾气温度高出规定温度时，发动机停止工作，影响施工任务的进度。
发明内容
为了使得防爆柴油发动机更好地适应大载荷工况，本发明提供了一种电保护防爆柴油发动机的技术方案：
在发动机主体的缸盖(排气出口端)、排气歧管、增压器涡轮壳及排气总管等高温零部件的表面设置冷却水套，冷却水套回路连接散热器，发动机驱动的主风扇安装在散热器后侧，有助于散热器周围的空气对流；为了增强散热器周围空气的对流速度，在散热器后侧设置电源驱动的辅助风扇。
当发动机系统的各项温度值均处于正常工作温度时，仅有发动机驱动的主风扇工作；当发动机的各项温度值中任一项温度高于正常工作温度时，发动机驱动的主风扇和电源驱动的辅助风扇同时工作，增强散热器周围空气的对流速度，提高散热效果。
同时，冷却水套采用发动机内置水泵进行冷却水循环，当发动机温度持续升高时，发动机内置水泵无法满足冷却水的循环速度。为此，在冷却水的循环回路中安装辅助水泵，增强冷却水的循环速度。
当发动机系统的各项温度值均处于正常温度时，冷却水的循环仅通过发动机内的水泵提供动力；当发动机系统的各项温度值中的任一项高于正常温度时，发动机内的水泵和电源驱动的辅助水泵同时工作，增加冷却水的循环速度，提高换热效果。
优先地，辅助风扇和辅助水泵由蓄电池电源驱动，以免发动机的转速影响辅助风扇和辅助水泵的运转速度，进而影响系统的散热，蓄电池可以通过安装在发动机上的发电机进行蓄电，以保证蓄电池的供电能力。
同时，设计了一种电保护系统，监测发动机系统、冷却水及排气的温度、机油压力、水位等工况参数以及瓦斯浓度等环境参数，并对工况参数做出判断，控制辅助风扇、辅助水泵的启停或者发动机停机。
上述的电保护系统包括监测单元、主机和执行单元，监测单元连接到主机的信息采集端，执行单元连接到主机的命令输出端。
电保护系统的监测单元包括发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器、机油压力传感器、水位传感器、瓦斯浓度报警器等，它们分别安装到发动机的相应位置，进行工况参数实时采集，并将采集数据传递到主机。
电保护系统的主机采用可编程控制器(PLC)、单片机等具有逻辑运算功能的元件，对监测单元传输来的工况参数与设定的参数值进行比较，并据此向执行单元发出命令。
电保护系统的执行单元包括电源继电器、电流调节器，用于控制调节风扇、调节水泵的启停、发动机的停机。
优先地，电磁阀安装在发动机的进气管上，当主机发出停机命令时，电磁阀关闭，发动机停机。
优先地，主机设置低温界限值、高温界限值；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器监测到温度均低于低温界限值时，辅助风扇、辅助水泵不工作；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器监测到任一项温度在低温界限值和高温界限值之间时，主机向执行单元发出命令，辅助风扇、辅助水泵和工作；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器监测到任一项温度高于高温界限值时，主机向执行单元发出命令，发动机停机。
主机还设置机油压力界限值、水位界限值、瓦斯浓度界限值。
当机油压力传感器监测到机油压力值低于设定压力时，主机向执行单元发出命令，发动机停机，显示停机信息。
当水位传感器监测到水位低于水位界限值时，主机向执行单元发出命令，发动机停机，显示停机信息。
当瓦斯浓度高于瓦斯浓度界限值时，主机向执行单元发出命令，发动机停机，报警。
为了处理发动机的排出尾气，本发明的发动机排气尾管连接到洗水箱，用于排出尾气净化和冷却，洗水箱通过补水箱补水。
有益效果：与防爆柴油发动机现有技术相比较，本发明提供的电保护防爆柴油发动机在冷却系统中设置了电保护系统、辅助风扇和辅助水泵，增强了冷却水循环速度和降温速度。在发动机工作过程中电保护系统的监测单元对运行工况进行实时监控，电保护系统的主机对监测信息进行判断，并向执行单元发出指令，控制辅助风扇、辅助水泵启停、发动机的停机，使得防爆发动机能够更好的适应长时间高负荷运转工况。
附图说明
图1为防爆柴油发动机系统示意图；
图2为防爆柴油发动机洗水箱结构示意图；
图3为防爆柴油发动机电保护系统示意图；
图4为防爆柴油发动机电保护系统另一示意图；
图中，1—冷却水套，2—发动机，3—主风扇，4—辅助风扇，5—散热器，6—膨胀水箱，7—辅助水泵，8—洗水箱，801—补水箱，802—尾气排出口，9—电保护系统，901—主机，902—执行单元，903—监测单元，904—电磁阀；
具体实施方式
为更好理解本发明提供的电保护防爆柴油发动机，列举以下实施例，并配合附图详细说明。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1所示，为防爆柴油发动机系统示意图。发动机2主体的缸盖(排气出口端)、排气歧管、增压器涡轮壳及排气总管等高温零部件的表面设置冷却水套1，冷却水套1连接散热器5，发动机2驱动的主风扇3安装在散热器5后侧，洗水箱8连接发动机2的排气管尾端，冷却水套1连接膨胀水箱6。同时，冷却水套1的管路安装有辅助水泵7，散热器4后侧同时安装辅助风扇4，电保护系统9通过监测单元903监测发动机2的运行工况，主机901对监测到的工况参数进行判断，向执行单元902发出命令，控制辅助水泵7、辅助风扇4启停、发动机2的停机。
如图2所示，为防爆柴油发动机洗水箱结构示意图。发动机2的排气管连接到洗水箱8，尾气经过净化和冷却后经过尾气排出口802排出，补水箱801连接到洗水箱8。
如图3所示，为防爆柴油发动机电保护系统示意图。电保护系统9包括监测单元903、主机901、执行单元902，监测单元903连接到主机901的信息采集端，执行单元902连接到主机901的命令输出端。监测单元903包括发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器、机油压力传感器、水位传感器、瓦斯浓度报警器等，上述元件分别安装到发动机的相应位置；执行单元902包括电源继电器、电流调节器，执行单元902控制辅助风扇4、辅助水泵7的启停、通过电磁阀904进行发动机2的停机。辅助风扇4与辅助水泵7并联后联入执行单元902，可以通过一个电源继电器控制，同时启停。
如图4所示，为防爆柴油发动机电保护系统另一示意图。辅助风扇4与辅助水泵7单独后联入执行单元902，通过不同电源继电器控制，可以单独或者同时启停，其余部分与图3所示的实施例相同。
以上对本发明进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上的改变不应认为偏离了本发明保护的范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种电保护防爆柴油发动机，包括冷却水套(1)、发动机(2)、主风扇(3)、辅助风扇(4)、散热器(5)、膨胀水箱(6)、辅助水泵(7)、洗水箱(8)和电保护系统(9)，发动机(2)的缸盖(排气出口端)、排气歧管、增压器涡轮壳及排气总管等高温零部件的表面设置冷却水套(1)，冷却水套(1)连接散热器(5)、膨胀水箱(6)，发动机驱动的主风扇(3)安装在散热器(5)后侧，洗水箱(8)连接发动机(2)排气管口，柴油发动机设置电保护系统(9)；其特征在于：冷却水套(1)的回路连接辅助水泵(7)，散热器后侧同时安装辅助风扇(4)，电保护系统的监测单元(903)监测发动机系统运行工况，根据主机(901)的判断，执行单元(902)控制辅助水泵(7)、辅助风扇(4)运行、发动机(2)停机。
2.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：电保护系统(9)包括监测单元(903)、主机(901)、执行单元(902)，主机(901)的信息采集端连接监测单元(903)、主机(901)的命令输出端连接执行单元(902)。
3.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：监测单元(903)、主机(901)、执行单元(902)之间通过有线或者无线连接。
4.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：监测单元(903)包括发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器、机油压力传感器、水位传感器、瓦斯浓度报警器，上述元件分别安装到发动机(1)的相应位置。
5.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：电保护系统的执行单元(902)包括电源继电器、电流调节器等，用于控制辅助风扇(4)、辅助水泵(7)的启停及柴油发动机(2)的停机。
6.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：辅助风扇(4)安装到散热器(5)后侧，通过电源驱动，电源回路连接电保护系统的执行单元(902)。
7.根据权利要求1所述的电保护防爆柴油发动机，其特征在于：辅助水泵(7)连接到冷却水套(1)回路中，通过电源驱动，电源回路连接电保护系统的执行单元(902)。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种电保护防爆柴油发动机，其特征在于，电保护系统的主机(901)设置低温界限值、高温界限值；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器均监测到温度低于低温界限值时，辅助风扇(4)、辅助水泵(7)不工作；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器任一项监测到温度在低温界限值与高温界限值之间时，主机(901)向执行单元(902)发出命令，辅助风扇(4)、辅助水泵(7)工作；
当发动机壳体温度传感器、冷却水温传感器、排气温度传感器任一项监测到温度高于高温界限值时，主机(901)向执行单元(902)发出命令，发动机(2)停机。
9.根据权利要求1～7任一项所述的一种电保护防爆柴油发动机，其特征在于，电保护系统的主机(901)还设置机油压力界限值、水位界限值、瓦斯浓度界限值；
当机油压力传感器监测到机油压力值低于机油压力界限时，主机(901)向执行单元(902)发出命令，发动机(2)停机，显示停机信息；
当水位传感器监测到水位低于水位界限值时，主机(901)向执行单元(902)发出命令，发动机(2)停机，显示停机信息；
当瓦斯浓度高于瓦斯浓度界限值时，主机(901)向执行单元(902)发出命令，发动机(2)停机，发出报警信号。
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