CN106286068A - 内燃机车柴油机预热系统 - Google Patents

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陆洋
刘庸
陶红杰
邓岳
董飞
张冠男
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
    • F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • F02N19/10—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of engine coolants

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Abstract

本发明公开了一种内燃机车柴油机预热系统，柴油机高温冷却水出口与带有冷却风扇的散热器的进水口连接，散热器的出水口与高温水泵的进水口连接，散热器的出水口同时与膨胀水箱的出水口连接，高温水泵的出水口与柴油机高温冷却水进口连接，柴油机高温冷却水出口与散热器的进水口之间设有水温传感器和气动阀装置，柴油机高温冷却水出口与水温传感器的一端连接，水温传感器的另一端与气动阀的一端连接，气动阀的另一端与散热器连接。本发明优点在于：通过本发明可以使内燃机车柴油机加载前的预热时间缩短为现有技术方案的二分之一左右。减少预热时间的同时提高了工作效率；减小了柴油机惰转时的二分之一左右的燃油消耗和排放量；减小了柴油机积碳。

Description

内燃机车柴油机预热系统
技术领域
本发明涉及一种柴油机预热系统，尤其涉及一种用于内燃机车的柴油机预热系统。
背景技术
内燃机车长时间停机后，柴油机的冷却水温度会因为与环境温度的温差而产生热传递，导致冷却水温度下降，直至冷却水温度与环境温度相同。当内燃机车需要再次启动柴油机并加载工作时，首先需要将柴油机的高温冷却水温度加热到50℃以上才可以加载。但是由于柴油机启动后，高温冷却水经过外部高温冷却水系统回路循环后，损失大量热量，导致升温缓慢。降低了工作效率、提高了燃油消耗、增大了排放污染并导致柴油机积碳严重等一系列后果。
现有技术的柴油机高温冷却水系统的结构为柴油机高温冷却水出口与带有冷却风扇的散热器的进水口连接，散热器的出水口与高温水泵的进水口连接，散热器的出水口同时与膨胀水箱的出水口连接，高温水泵的出水口与柴油机的高温冷却水进口连接，冷却水由柴油机高温冷却水出口流出，经过散热器和外部系统管路后流回柴油机高温冷却水进口，循环往复。为了提高散热器在柴油机正常加载工作时的散热效率，散热器通常设计为铜制的管片式结构，高温冷却水流入散热器的铜管后，由于散热器的水流面积远远大于管路的截面积，导致冷却水流速急剧下降，再加上铜良好的导热性能，就算冷却风扇没有强迫通风散热的情况下，散热也非常快。经过散热器散热后的冷却水流回柴油机，致使柴油机高温冷却水升温缓慢。
当内燃机车需要启动柴油机并加载工作时，首先需要将柴油机的高温冷却水温度加热到50℃以上。在环境温度20℃，柴油机惰转将近半小时才可以将高温冷却水的温度升温到50℃，在环境温度-20℃，柴油机惰转一个小时以上才可以将高温冷却水的温度升温到50℃，随着环境温度继续下降，预热时间会更长。现有技术的柴油机高温冷却水升温很慢，有以下3个缺点:
1.降低了工作效率
内燃机车准备作业时，需要使用很长的预热时间做准备工作，严重影响了工作效率。
2.加大燃油消耗和增加排放量
柴油机长时间惰转加大了燃油消耗，消耗燃油就会增加排放，污染环境。随着世界性的能源紧张和环境污染等问题严重影响着全球的经济发展以及人类的生存环境。节能、环保课题逐渐提上日程，显然对于采用节能、环保理念的今天，节省燃油消耗和减少排放非常重要。
3.柴油机积碳严重
长时间惰转会加大柴油机积碳，破坏柴油机性能和影响柴油机寿命。
发明内容
本发明是针对现有的内燃机车柴油机预热系统的不足，通过技术手段提供一种可以使内燃机车柴油机缩短加载前预热时间的方法，通过本发明可以提高内燃机车的工作效率、减小燃油消耗、降低柴油机排放和减少柴油机积碳。
这种内燃机车柴油机预热系统，柴油机高温冷却水出口与带有冷却风扇的散热器的进水口连接，散热器的出水口与高温水泵的进水口连接，散热器的出水口同时与膨胀水箱的出水口连接，高温水泵的出水口与柴油机高温冷却水进口连接，柴油机高温冷却水出口与散热器的进水口之间设有水温传感器和气动阀装置，柴油机高温冷却水出口与水温传感器的一端连接，水温传感器的另一端与气动阀的一端连接，气动阀的另一端与散热器连接。
所述的气动阀装置通过电-气信号转换器控制。
所述的水温传感器与控制电-气信号转换器的控制器连接。
所述的电-气信号转换器带有执行器，执行器与电-气信号转换器连接。
所述的气动阀装置为三通阀，进口一、出口一及出口二。
所述的气动阀装置的出口一与散热器连接，出口二与高温水泵连接，进口一连接柴油机冷却水出口。
所述的执行器由气源提供动力。
所述的气源又由内燃机车制动风缸提供。
所述的气源的压力为600KPa-800KPa。
本发明优点在于：通过本发明可以使内燃机车柴油机加载前的预热时间缩短为现有技术方案的二分之一左右。减少预热时间的同时提高了工作效率；减小了柴油机惰转时的二分之一左右的燃油消耗和排放量；减小了柴油机积碳。
附图说明
图1为内燃机车柴油机预热系统的原理框图。
图2为内燃机车柴油机预热系统的气动阀装置的结构示意图。
图中标记：A-进口一，B-出口一，C-出口二，I-出口一位，II-出口二位。
具体实施方式
下面结合附图对内燃机车柴油机预热系统进行进一步说明。
这种内燃机车柴油机预热系统，柴油机高温冷却水出口与带有冷却风扇的散热器的进水口连接，散热器的出水口与高温水泵的进水口连接，散热器的出水口同时与膨胀水箱的出水口连接，高温水泵的出水口与柴油机高温冷却水进口连接，柴油机高温冷却水出口与散热器的进水口之间设有水温传感器和气动阀装置，柴油机高温冷却水出口与水温传感器的一端连接，水温传感器的另一端与气动阀的一端连接，气动阀的另一端与散热器连接。所述的气动阀装置通过电-气信号转换器控制。所述的水温传感器与控制电-气信号转换器的控制器连接。所述的电-气信号转换器带有执行器，执行器与电-气信号转换器连接。所述的气动阀装置为三通阀，进口一A、出口一B及出口二C。所述的气动阀装置的出口一B与散热器连接，出口二C与高温水泵连接，进口一A连接柴油机冷却水出口。所述的执行器由气源提供动力。所述的气源又由内燃机车制动风缸提供。所述的气源的压力为600KPa-800KPa。
如图1所示，本发明是在现有技术的基础上，在柴油机高温冷却水的出口管路上增加一个水温传感器和一个气动阀装置，即在柴油机高温冷却水出口与散热器之间增加一个水温传感器和一个气动阀装置，并通过电-气转换器控制气动阀装置，即通过电-气混合的方式控制气动阀装置，使高温冷却水温度在＜55℃时不经过散热器，而通过尽量短的管路直接流回柴油机的高温冷却水进口，通过减少热量损失的方法达到缩短加载前预热时间的目的。气动阀装置为三通阀结构，一进两出，两个出口分别接散热器和柴油机高温冷却水进口，气动阀装置的出口一B与散热器连接，出口二C与高温水泵连接，进口一A连接柴油机冷却水出口。柴油机启动后，高温水泵开始工作。柴油机高温冷却水由柴油机高温冷却水出口流出，当水温传感器检测到高温冷却水温度＜55℃时，高温冷却水经过气动阀装置后直接流回柴油机高温冷却水进口。当水温传感器检测到高温冷却水温度在55℃到60℃之间时，经过气动阀装置的高温冷却水中的一部分进入散热器，一部分直接流回柴油机高温冷却水进口，温度越高，流进散热器的水越多。当水温传感器检测到高温冷却水温度≥60℃时，高温冷却水回路恢复到现有技术，高温冷却水经过气动阀装置后流入散热器等设备，再流回高温冷却水进口，进入正常工作模式。
本发明具体是通过以下方法实现的，首先在高温冷却水的出口管路上增加一个水温传感器和一个气动阀装置，水温传感器与控制器之间接线，在控制器上设定传送信号温度为55℃-60℃(可根据具体柴油机进行调节)，控制器使用220V的交流电，当控制器接收水温传感器检测的高温冷却水温度＜55℃时，向电-气信号转换器发出20毫安的电信号，电-气信号转换器同时将电信号转换成100kPa的气压阀位信号输出到气动阀装置的执行器上并控制阀门在出口一位Ⅰ，使高温冷却水直接流回柴油机高温冷却水进口。气动阀装置为三通阀结构，气动阀装置带有执行器，并和执行器集成一体。气动阀装置的进口一A接柴油机高温冷却水出口，出口一B接散热器，出口二C接柴油机高温冷却水进口。气动阀装置阀门工作时在出口一位Ⅰ和出口二位Ⅱ之间，不工作时在出口二位Ⅱ。执行器通过600kPa-800kPa的气源提供动力，气源可由机车制动风缸提供。当控制器接收水温传感器检测的柴油机高温冷却水温度在55℃到60℃之间时，向电-气信号转换器发出4-20毫安的电信号，电-气信号转换器将电信号转换成20kPa到100kPa的气压阀位信号输出到气动阀装置的执行器上并控制阀门在出口一位Ⅰ和出口二位Ⅱ之间动作。当控制器接收水温传感器检测的柴油机高温冷却水温度≥60℃时，就不再向电-气信号转换器发出信号了，使气动阀装置不再动作并停留在Ⅱ位，恢复到正常柴油机运用时的逻辑。由于气动阀装置不工作时停留在出口二位Ⅱ，因此本发明还具有失效保护功能，也就是说在发明中的某一部件不能正常工作时，高温冷却水系统可自动恢复到正常柴油机运用时的逻辑。

Claims (9)

1.一种内燃机车柴油机预热系统，柴油机高温冷却水出口与带有冷却风扇的散热器的进水口连接，散热器的出水口与高温水泵的进水口连接，散热器的出水口同时与膨胀水箱的出水口连接，高温水泵的出水口与柴油机高温冷却水进口连接，其特征在于：柴油机高温冷却水出口与散热器的进水口之间设有水温传感器和气动阀装置，柴油机高温冷却水出口与水温传感器的一端连接，水温传感器的另一端与气动阀的一端连接，气动阀的另一端与散热器连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的气动阀装置通过电-气信号转换器控制。
3.根据权利要求2所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的水温传感器与控制电-气信号转换器的控制器连接。
4.根据权利要求3所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的电-气信号转换器带有执行器，执行器与电-气信号转换器连接。
5.根据权利要求4所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的气动阀装置为三通阀，进口一、出口一及出口二。
6.根据权利要求5所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的气动阀装置的出口一与散热器连接，出口二与高温水泵连接，进口一连接柴油机冷却水出口。
7.根据权利要求4所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的执行器由气源提供动力。
8.根据权利要求7所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的气源又由内燃机车制动风缸提供。
9.根据权利要求7所述的内燃机车柴油机预热系统，其特征在于：所述的气源的压力为600KPa-800KPa。
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