CN106762255A - 一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，涉及柴油机配件技术领域，其结构包括低温级中冷器和高温级中冷器，所述低温级中冷器和所述高温级中冷器被柴油机的进气管道穿过，所述低温级中冷器安装在所述柴油机的低温水循环管路上，所述高温级中冷器安装在所述柴油机的高温水循环管路上。本发明充分利用了船用柴油机的应用环境特点，利用船用柴油机本身就具备的预热能力对进气进行加热，提高进入气缸的气体温度，从而提高压缩终点的气体温度，改善低温条件下缸内的燃油雾化、混合过程，提高柴油机的低温进气起动性能。

Description

一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置

技术领域

本发明涉及柴油机配件技术领域，尤其涉及一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，特别适合于具备冷却水预热功能的船用大功率柴油机。

背景技术

低温起动能力是柴油机性能的重要指标之一，国标对不同应用领域的柴油机起动性能都有较为详细的规定，各柴油机厂商、研究院所、高校等也对柴油机起动机理、改善措施有大量的研究，从目前的低温起动改善措施来看主要包括以下方面：

1、直接对进气进行加热，在柴油机两侧进气管安装多个加热塞或者在进气歧管进缸处布置电热丝，用于提高进气温度从而改善低温起动性能，这一类技术在车用小型柴油机上应用十分广泛，但采用这种方式对蓄电池有要求，受限于加热功率，基本无法在大功率柴油机上使用。

2、采用助燃剂或易燃燃料引燃的方式，采用这种方式，引燃燃料的贮存、使用都存在较大的安全隐患，同时引燃剂本身也并不环保，会造成环境污染。

3、通过柴油机性能优化措施(如喷油策略、EGR、改变压缩比等)改变缸内热力状态，从而改善低温起动性能。柴油机的性能一般是在额定点或常用工况点进行优化，仅通过喷油策略等措施改善低温起动性能对柴油机各系统柔性可调能力有一定要求，目前市场上的大部分柴油机并不具备，或者需要增加专用设备，例如戎华庆等发明的柴油发动机低温起动装置(专利申请号200510012428.9)，在进排气直接安装了一个阀门，通过阀门开启将排气引入进气从而提高进气温度，在大部分工况下这个阀门是不工作的，仅在低温起动时开启，而设置这样的方面必然会降低柴油机的可靠性，这种设备的引入并不经济。

综上所述，小型柴油机所采用的电加热进气方式不适合于大功率船用柴油机，采用助燃剂等措施会带来安全的隐患，而专门为低温起动而采用专用装备也存在成本较高的问题，对于如何改善船用大功率柴油机低温起动性能，目前还没有安全节能、可靠性高的方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，该装置利用船用柴油机本身就具备的预热能力对进气进行加热，提高进入气缸的气体温度，改善低温条件下缸内的燃油雾化、混合过程，提高柴油机的低温进气起动性能。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题的技术方案为：

提供了一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，包括低温级中冷器和高温级中冷器，低温级中冷器和高温级中冷器被柴油机的进气管道穿过，低温级中冷器安装在柴油机的低温水循环管路上，高温级中冷器安装在柴油机的高温水循环管路上。

进一步的，在高温级中冷器的入口处设有高温水控制阀门，高温水控制阀门具有至少两个阀位，以控制高温水循环管路内的高温水是否进入高温级中冷器。通过高温水控制阀门，可以控制高温级中冷器是否工作，根据具体的情况灵活选择，使柴油机处于最理想的工作状态。

进一步的，在高温水循环管路上安装有高温水预热装置，高温水预热装置位于高温级中冷器的入口的前方。当高温水的温度达不到需求时，通过高温水预热装置对高温水进行加热，保证温度满足柴油机低温起动的需求。

进一步的，在高温水循环管路上设有高温水支管，高温水支管的进水口和出水口均位于高温级中冷器的前方，高温水预热装置安装在高温水支管上。将高温水预热装置安装在高温水支管上，便于对水流是否进入高温水预热装置进行控制，提高装置工作的可靠性。

进一步的，高温水支管的进水口与高温水循环管路的连通处设有预热装置控制阀门，预热装置控制阀门具有至少两个阀位，以控制高温水循环管路内的高温水是否进入高温水预热装置。根据需要控制高温水是否进入高温水预热装置进行加热，即满足柴油机低温起动的需要，又避免了高温水温度过高对柴油机造成损坏，安全可靠。

可选的，低温级中冷器和高温级中冷器分别设置有多个。低温级中冷器和高温级中冷器可以分别设置一个，也可以分别设置多个，低温级中冷器依次并列排列，高温级中冷器也依次并列排列，低温级中冷器和高温级中冷器的入口处可分别设置阀门，以根据需要选择开启的低温级中冷器和高温级中冷器的数量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明示例的改善船用大功率柴油机起动性能的装置，设置中冷器模块，包含了低温级中冷器和高温级中冷器，充分利用了船用柴油机的应用环境特点，利用船用柴油机本身就具备的预热能力对进气进行加热，提高进入气缸的气体温度，从而提高压缩终点的气体温度，改善低温条件下缸内的燃油雾化、混合过程，提高柴油机的低温进气起动性能，安全节能、成本低，适用于大功率柴油机。

2、本发明示例的改善船用大功率柴油机起动性能的装置，高温级中冷器的入口处设有高温水控制阀门，可控制高温水是否进入高温级中冷器，根据具体的情况灵活选择，使柴油机处于最理想的工作状态，通过调整阀位来控制高温级中冷器是否工作，操作简便。

3、本发明示例的改善船用大功率柴油机起动性能的装置，设置有高温水支管和高温水预热装置，通过预热装置控制阀门控制高温水是否进入高温水预热装置进行加热，即满足柴油机低温起动的需要，又避免了高温水温度过高对柴油机造成损坏，安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的工作原理图；

图2为本发明实施例非起动状态的工作示意图；

图3为本发明实施例低温起动状态(预热温度≥40℃)的工作示意图；

图4为本发明实施例低温起动状态(预热温度≤40℃)的工作示意图。

图中：1中冷器模块，2低温级中冷器，3高温级中冷器，4高温水预热装置，5预热装置控制阀门，6高温水控制阀门，7高温水冷却部件。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，包括中冷器模块1，中冷器模块1包括低温级中冷器2和高温级中冷器3，柴油机的进气管道同时穿过低温级中冷器2和高温级中冷器3，低温级中冷器2安装在柴油机的低温水循环管路上，高温级中冷器3安装在柴油机的高温水循环管路上。

在高温级中冷器3的入口处设有高温水控制阀门6，高温水控制阀门6具有两个阀位，通过阀位的切换来控制高温水循环管路内的高温水是否进入高温级中冷器3。通过高温水控制阀门6，可以控制高温级中冷器3是否工作，根据具体的情况灵活选择，使柴油机处于最理想的工作状态。

在高温水循环管路上安装有高温水预热装置4，高温水预热装置4位于高温级中冷器3的入口的前方。在高温水循环管路上设有高温水支管，高温水支管的进水口和出水口均位于高温级中冷器3的前方，高温水预热装置4安装在高温水支管上。将高温水预热装置安装在高温水支管上，便于对水流是否进入高温水预热装置进行控制，提高装置工作的可靠性。

高温水支管的进水口与高温水循环管路的连通处设有预热装置控制阀门5，预热装置控制阀门5具有两个阀位，通过阀位的切换来控制高温水循环管路内的高温水是否进入高温水预热装置4。

为便于对本发明的理解，下面结合工作过程对本实施例作进一步的描述：

中冷器模块1是通过低温级中冷器2和高温级中冷器3对进气进行加热或冷却的装置，在大功率船用柴油机上，中冷器模块1的进口往往连接增压器的出口。本实施例中，低温级中冷器2和高温级中冷器3分别设置一个，中冷器模块1构成两级中冷装置。

在非起动条件下，本实施例的工作原理如图2所示。环境进气经过增压器后往往具有很高的温度，此时预热装置控制阀门5处于阀位II、高温水控制阀门6处于阀位I，高温进气经过低温级中冷器2冷却后流入关闭的高温级中冷器3，两级中冷器相当于单级中冷器；即高温水由高温水冷却部件7进行加热，高温水循环对柴油机有冷却、降温作用，可以明显降低柴油机NOx排放。高温水冷却部件7包括柴油机缸盖、缸套及各零部件。

在低温起动条件下，冷态空气温度一般低于低温水温度，低温进气流经低温中冷器2后进行第一次加热，而高温水控制阀门6处于阀位II，初次加热后的低温进气再通过高温级中冷器3进行二次加热，两级中冷装置相当于进气加热装置，且具有明显的加热效果。

对于高温水循环，当高温水温度不低于40℃时，如图3所示，预热装置控制阀门5处于阀位II，避免过高的循环水温度对柴油机造成一定的损害；当高温水温度低于40℃时，如图4所示，单纯的依靠高温水冷却部件7对高温水进行加热已不足以满足柴油机低温起动的需求，所以预热装置控制阀门5处于阀位I，由高温水预热装置4对高温水进行加热。采用该两级中冷装置，可以明显提高低进气温度条件下柴油机缸内压缩终点温度，有效改善缸内燃油雾化效果、解决柴油机低温起动困难问题。

本发明中，低温级中冷器2和高温级中冷器3的数量不限于设置实施例中所述的一个，也可以分别设置多个，低温级中冷器依次并列排列，高温级中冷器也依次并列排列，低温级中冷器和高温级中冷器的入口处可分别设置阀门，以根据需要选择开启的低温级中冷器和高温级中冷器的数量。

本发明中，预热装置控制阀门5和高温水控制阀门6的阀位还可增加，但只需两个阀位参与工作即可，其余的阀位可作为备用阀位或者常闭阀位，为了节约成本，优选采用两个阀位的阀门。

本发明中，“前方”是指水流或者气流流过来的方向，将水流或者气流定义为从前向后流动，当然，本发明的“前方”是为了便于描述而采用的相对位置，不能理解为绝对位置而构成对本发明的限制。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，包括低温级中冷器和高温级中冷器，所述低温级中冷器和所述高温级中冷器被柴油机的进气管道穿过，所述低温级中冷器安装在所述柴油机的低温水循环管路上，所述高温级中冷器安装在所述柴油机的高温水循环管路上。

2.根据权利要求1所述的改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，在所述高温级中冷器的入口处设有高温水控制阀门，所述高温水控制阀门具有至少两个阀位，以控制所述高温水循环管路内的高温水是否进入所述高温级中冷器。

3.根据权利要求1或2所述的改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，在所述高温水循环管路上安装有高温水预热装置，所述高温水预热装置位于所述高温级中冷器的入口的前方。

4.根据权利要求3所述的改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，在所述高温水循环管路上设有高温水支管，所述高温水支管的进水口和出水口均位于所述高温级中冷器的前方，所述高温水预热装置安装在所述高温水支管上。

5.根据权利要求4所述的改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，所述高温水支管的进水口与所述高温水循环管路的连通处设有预热装置控制阀门，所述预热装置控制阀门具有至少两个阀位，以控制所述高温水循环管路内的高温水是否进入所述高温水预热装置。

6.根据权利要求1、2、4或5任一所述的改善船用大功率柴油机低温起动性能的装置，其特征是，所述的低温级中冷器和高温级中冷器分别设置有多个。