CN106894878B - 一种mtu柴油机冷却循环系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油机冷却循环技术领域，尤其涉及一种MTU柴油机冷却循环系统，主要包括高温循环和低温循环两路，所述高温循环主要包括高温恒温器、初级中冷器和高温水泵；所述高温恒温器与初级中冷器、高温水泵形成闭合回路；所述低温循环主要包括低温恒温器、次级中冷器和低温水泵，所述低温恒温器与次级中冷器、低温水泵形成闭合回路，所述高温恒温器、初级中冷器、高温水泵、低温循环、低温恒温器、次级中冷器和低温水泵都在柴油机机体上集成。本发明还提供了一种MTU柴油机冷却循环系统的高/低温循环方法。本发明的有益效果为：有效解决了MTU396柴油机冷却循环对海水的依赖，实现了柴油机在移动电站方面的车载应用。

Description

一种MTU柴油机冷却循环系统及方法

技术领域

本发明涉及柴油机冷却循环技术领域，尤其涉及一种MTU柴油机冷却循环系统及方法。

背景技术

MTU396柴油机的冷却系统由两个独立的系统组成：即淡水循环系统和海水循环系统。淡水系统为闭式压力循环系统，主要由以下部件组成：装于柴油机前端上部的膨胀水箱、装于柴油机右侧前端的淡水泵、与淡水泵同侧布置的两台滑油热交换器、装于柴油机后端上部的中冷器、装于膨胀水箱旁的恒温器以及淡水冷却器等。海水循环系统用于冷却淡水，主要由海水泵和管路等组成。

柴油机运行时靠淡水泵提供冷却水。柴油机冷却循环原理见图1。淡水泵将淡水压入滑油热交换器和机体水套，经滑油热交换器后，一部分送入中冷器，另一部分送入增压器和排气管，冷却水均在恒温器前汇集，在冷态时，冷却水经恒温器旁通阀直接送至淡水泵，当柴油机达到工作温度时，恒温器旁通阀关闭，冷却水流向淡水冷却器后再回到淡水泵。膨胀水箱安装在淡水冷却器上，平衡淡水系统的压力，适应冷却水体积变化。海水用来冷却淡水和中冷器，通过海水泵，吸入海水，经淡水冷却器和中冷器后排出。

该循环需要通过海水对柴油机进行冷却，且中冷器回路热量大，中冷器结构复杂，需通过海水对淡水进行冷却，再由淡水对柴油机进气进行冷却。该循环无法实现柴油机在移动电站方面的车载应用。

基于上述问题，本发明提出一种MTU柴油机冷却循环系统及方法，针对原冷却循环导致柴油机无法车载应用问题，制备出一种高低温两路独立循环，均由风扇进行冷却，由恒温器控制水温，中冷器按两级设计，高温循环对滑油热交换器、机体和初级中冷器进行冷却，低温循环只针对次级中冷器进行冷却，整个冷却循环不受海水限制，低温循环散热量小，冷却器容易设计，有效实现了MTU柴油机的车载应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种MTU柴油机冷却循环系统及方法，有效解决了MTU396柴油机冷却循环对海水的依赖，实现了柴油机在移动电站方面的车载应用。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种MTU柴油机冷却循环系统，主要包括高温循环和低温循环两路，所述高温循环主要包括高温恒温器、初级中冷器和高温水泵；所述高温恒温器与初级中冷器、高温水泵形成闭合回路；所述低温循环主要包括低温恒温器、次级中冷器和低温水泵，所述低温恒温器与次级中冷器、低温水泵形成闭合回路，所述高温恒温器、初级中冷器、高温水泵、低温循环、低温恒温器、次级中冷器和低温水泵都在柴油机机体上集成。

本发明将MTU柴油机冷却循环系统分为高温循环和低温循环两路，能够保证柴油机冷却水锁定在较好的工作温度，同时，本发明MTU柴油机冷却循环系统没有用海水冷却，而是采用冷却水闭式循环即可维持柴油机正常工作。

进一步的，所述高温循环还包括高温冷却器，所述高温恒温器通过所述高温冷却器与所述高温水泵相连。

进一步的，所述高温冷却器与柴油机机体分开安装，所述高温冷却器通过管路与所述柴油机机体进行连接。

将高温冷却器与柴油机机体分开安装，能够降低减小柴油机的占用空间，实现柴油机在车载移动电站的应用。

进一步的，所述高温循环还包括滑油热交换器、排气管和增压器，所述增压器与所述排气管串联，所述高温水泵通过所述滑油热交换器、增压器、排气管与所述高温恒温器形成闭合回路。

进一步的，所述初级中冷器与所述增压器和排气管的通路并联，所述滑油热交换器的管路分别通过所述初级中冷器和所述增压器与排气管的通路与所述高温恒温器相连。

进一步的，所述高温循环还包括机体水套，所述高温水泵通过所述机体水套与所述高温恒温器相连。

进一步的，所述高温循环还包括预热器，所述高温冷却器与所述预热器相并联。

进一步的，所述低温恒温器还包括低温冷却器，所述低温恒温器通过所述低温冷却器与所述低温水泵进行相连。

进一步的，所述低温冷却器与柴油机机体分开安装，所述高温冷却器通过管路与所述柴油机机体进行连接。

进一步的，所述低温冷却器与所述高温冷却器采用上下布置，包括高温散热器、低温散热器、风机、支架、管路和膨胀水箱，所述风机位于所述支架的下端，所述低温散热器位于所述固定风机一侧的支架上方，所述高温散热器位于所述低温散热器上方，所述膨胀水箱位于远离所述固定风机一侧的支架上方，所述高温散热器、低温散热器通过管路与所述膨胀水箱进行连接。

进一步的，所述膨胀水箱的高度高于所述高温散热器。

进一步的，所述初级中冷器与所述次级中冷器在一个壳体内集成。

一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，所述高温循环对柴油机的机体水套、滑油热交换器、初级中冷器、增压器和排气管进行冷却，柴油机工作时，高温水泵将冷却水压入滑油热交换器和机体水套，经滑油热交换器后，冷却水一部分流进增压器和排气管，另一部分流进初级中冷器，高温冷却水均在高温恒温器前汇集，冷却水温度低于等于72℃时，高温恒温器与高温冷却器通道完全关闭，高温冷却水直接流向高温水泵进行循环，冷却水温度高于72℃时，高温恒温器与高温冷却器通道逐渐打开，高温冷却水流向高温冷却器，冷却后再流向高温水泵进行循环；当环境温度低，可以通过预热器对高温循环的冷却水进行预热，提高柴油机的启动性能。

一种MTU柴油机冷却循环系统的低温循环方法，所述低温循环对次级中冷器进行冷却，柴油机工作同时，低温水泵将冷却水压入次级中冷器，再流向低温恒温器，冷却水温度低于等于39℃时，低温恒温器与低温冷却器通道完全关闭，冷却水直接流向低温水泵形成循环，冷却水温度高于39℃时，低温恒温器与低温冷却器通道逐渐打开，冷却水流向低温冷却器，冷却后再流向低温水泵，形成循环。

本发明有益效果如下：

1、本发明一种MTU柴油机冷却循环系统没有用海水冷却，而是采用淡水冷却水闭式循环，冷却水由冷却器进行强制冷却，冷却器和柴油机分离，可以独自在移动底盘上安装，实现柴油机在车载移动电站上的应用。

2、本发明一种MTU柴油机冷却循环系统将原来的混合循环冷却改成高温、低温两个独立的冷却循环，中冷器由淡水单级冷却改成高温、低温淡水两级冷却，便于高温冷却器和低温冷却器设计，尤其是中冷器的冷却对入口冷却水温度限制严，要求不能高于55℃，原有冷却循环很难控制，且由于散热量大、温差小，会导致中冷器的冷却器体积庞大，而按高温、低温两个独立循环和两级中冷设计后，低温循环只有次级中冷器的散热量，没有滑油热交换器、增压器、排气管的散热量，散热量可以减小40％，降低了系统设计难度，冷却器体积减小，车载应用更容易实现。

附图说明

图1为现有技术中柴油机循环示意图；

图2为本发明柴油机冷却循环示意图；

图3为本发明柴油机高温循环示意图；

图4为本发明柴油机低温循环示意图；

图中：1-恒温器，2-海水泵，3-预热器，4-机体水套，5-增压器，6-排气管，7-滑油热交换器，8-中冷器，9-淡水冷却器，10-淡水泵，11-高温恒温器，12-低温恒温器，13-次级中冷器，14-初级中冷器，15-低温水泵，16-高温水泵，17-高温冷却器，18-低温冷却器，19-环境空气，20-气缸进气，21-压气机后进气。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

一种MTU柴油机冷却循环系统，如图2所示，包括高温循环和低温循环，两路循环除低温冷却器18和高温冷却器17外都在柴油机机体上集成，两路循环相互独立，互不影响，其中，高温循环主要包括高温水泵16、机体水套4、高温恒温器11、滑油热交换器7、高温冷却器17、初级中冷器14、增压器5、管路和排气管6，高温水泵16位于柴油机本体右前端，并分别与高温恒温器11、机体水套4、滑油热交换器7通过管路相连，同时，高温恒温器11通过高温冷却器17与高温水泵16相连并形成回路；高温恒温器11位于柴油机本体前部，机体水套4分布在柴油机气缸周围，滑油热交换器7有两个，串联后与初级中冷器14和增压器5相连，增压器5通过排气管6与高温恒温器11相连，且初级中冷器14与增压器5并联后与高温恒温器11相连；两个滑油热交换器装于柴油机机体右侧，并进行串联；高温冷却器17相对柴油机机体独立布置，只通过管路相连，管路根据空间独立固定，在高温冷却器17处还可以并联有预热器3，该预热器3能够在低温启动进行预热。

低温循环由低温水泵15、次级中冷器13、低温恒温器12、低温冷却器18和管路组成，低温水泵15分别与低温恒温器12、次级中冷器13形成一个循环回路，同时，低温恒温器12还通过低温冷却器18与低温水泵15进行相连；初级中冷器14和次级中冷器13在一个壳体内集成，装于柴油机本体后部，内部空气流道联通，初级中冷器14与柴油机增压器5通过管道连接。初级中冷器14冷却水流道与滑油热交换器7、柴油机机体通过管路相连，次级中冷器13冷却水流道与低温水泵15、低温恒温器12通过管路相连；低温冷却器18相对柴油机机体独立布置，只通过管路相连，管路根据空间独立固定。

本发明的柴油机冷却循环中，高温水泵16、低温水泵15、初级中冷器14、次级中冷器13、滑油热交换器7、增压器5、排气管6等都在柴油机机体上集成，高温冷却器17和低温冷却器18独立布置，与柴油机本体分开安装，只通过水管与柴油机连接，将柴油机机体、高温冷却器17、低温冷却器18和发电机在车厢内集成，安装在机动车底盘上，即可形成移动电站。柴油机冷却不需要海水，内部淡水冷却水形成自循环冷却即可保证柴油机正常工作，因此，本发明的整体布局容易实现。

在上述高温循环和低温循环中，无特殊情况下，各部件之间通过管路进行连接。

本发明一种MTU柴油机冷却循环系统是在MTU396柴油机冷却循环系统的基础上进行的改进，组成高温和低温两个独立循环。高温循环中设置独立的高温冷却器17进行冷却；低温循环中也设置独立的低温冷却器18，对次级中冷器13单独进行冷却，通过低温恒温器12和低温水泵15控制水温和循环，本发明对原有MTU396柴油机中的中冷器进行了改进，由淡水单级冷却改成高温和低温两级淡水冷却，既可实现柴油机在陆地固定厂房内的安装使用，又可实现车载应用。

如图3所示，本发明高温循环对柴油机的机体水套4、滑油热交换器7、初级中冷器14、增压器5和排气管6进行冷却，柴油机工作时，高温水泵16将冷却水压入滑油热交换器7和机体水套4，经滑油热交换器7后，冷却水一部分流进增压器5和排气管6，另一部分流进初级中冷器14，高温冷却水均在高温恒温器11前汇集，冷却水温度低于等于72℃时，高温恒温器11与高温冷却器17通道完全关闭，高温冷却水直接流向高温水泵16进行循环，冷却水温度高于72℃时，高温恒温器11与高温冷却器17通道逐渐打开，高温冷却水流向高温冷却器17，冷却后再流向高温水泵16进行循环；当环境温度低，可以通过预热器3对高温循环的冷却水进行预热，提高柴油机的启动性能。而低温循环对次级中冷器13进行冷却，如图4所示，柴油机工作同时，低温水泵15将冷却水压入次级中冷器13，再流向低温恒温器12，冷却水温度低于等于39℃时，低温恒温器12与低温冷却器18通道完全关闭，冷却水直接流向低温水泵15形成循环，冷却水温度高于39℃时，低温恒温器12与低温冷却器18通道逐渐打开，冷却水流向低温冷却器18，冷却后再流向低温水泵15，形成循环。

高温冷却器17和低温冷却器18独立布置，主要由高温散热器、低温散热器、风机、支架、管路和膨胀水箱组成，风机固定于支架的下端，在支架上方、装有风机一侧固定有低温散热器，在低温散热器上方固定有高温散热器，在支架上方、远离风机的一侧固定有膨胀水箱，膨胀水箱的高度高于高温散热器的高度，高温散热器、低温散热器与膨胀水箱通过管路进行连接，同时通过管路与柴油机机体相连；工作时风机运转，使冷却空气流经低温散热器和高温散热器外表面，与散热器内柴油机的冷却水换热后排出，以此来降低柴油机高温循环和低温循环水的温度，保证柴油机的正常、可靠工作。当冷却水受热膨胀或因蒸发、泄漏而减少时，可通过膨胀水箱自行补充水量，还可及时排放水汽，维持水泵正常工作。

本发明冷却循环系统中，高温冷却器17和低温冷却器18还可通过柴油机机体自带风扇冷却，风扇安装在柴油机机体的前端，进一步缩小柴油机和冷却器整体的布置空间，在工程机械、特种车辆等方面也可应用。

本发明中高温冷却循环和低温冷却循环分开独立工作，通过两路冷却循环可以保证柴油机冷却水在较好的工作温度，即高温冷却水维持在72℃～90℃之间，低温冷却水维持在39℃～55℃之间。在低温启动时，通过预热器3进行预热，初级中冷器14和滑油热交换器7受到冷却水的加热，提高滑油工作温度，使得柴油机易于启动，低温滑油受到适当加热，有利于形成油膜，减少摩擦损失，缩短暖机时间，提高了柴油机的机械效率；高温时，有相应的高温冷却器17进行冷却，使得高温冷却系统具有良好的冷却效果。在冷却器中，风机将空气与冷却水在散热器内外表面强制换热，因低温循环中冷却水温度不高，可将高温散热器和低温散热器上下布置，空气先通过低温散热器进行换热，再流进高温冷却器17换热，节省空间；也可将高温散热器和低温散热器分开布置，提高高温循环换热效率。

综上所述，本发明提供了一种MTU柴油机冷却循环系统及方法，将冷却循环系统分成高温冷却循环和低温冷却循环两路，既可实现柴油机在陆地固定厂房内的安装使用，又可实现车载应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，所述MTU柴油机冷却循环系统，主要包括高温循环和低温循环两路，所述高温循环主要包括高温恒温器、初级中冷器和高温水泵；所述高温恒温器与初级中冷器、高温水泵形成闭合回路；所述低温循环主要包括低温恒温器、次级中冷器和低温水泵，所述低温恒温器与次级中冷器、低温水泵形成闭合回路，所述高温恒温器、初级中冷器、高温水泵、低温循环、低温恒温器、次级中冷器和低温水泵都在柴油机机体上集成；其特征在于，所述高温循环对柴油机的机体水套、滑油热交换器、初级中冷器、增压器和排气管进行冷却，柴油机工作时，高温水泵将冷却水压入滑油热交换器和机体水套，经滑油热交换器后，冷却水一部分流进增压器和排气管，另一部分流进初级中冷器，高温冷却水均在高温恒温器前汇集，冷却水温度低于等于72℃时，高温恒温器与高温冷却器通道完全关闭，高温冷却水直接流向高温水泵进行循环，冷却水温度高于72℃时，高温恒温器与高温冷却器通道逐渐打开，高温冷却水流向高温冷却器，冷却后再流向高温水泵进行循环；当环境温度低，通过预热器对高温循环的冷却水进行预热，提高柴油机的启动性能。

2.根据权利要求1所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述低温循环对次级中冷器进行冷却，柴油机工作同时，低温水泵将冷却水压入次级中冷器，再流向低温恒温器，冷却水温度低于等于39℃时，低温恒温器与低温冷却器通道完全关闭，冷却水直接流向低温水泵形成循环，冷却水温度高于39℃时，低温恒温器与低温冷却器通道逐渐打开，冷却水流向低温冷却器，冷却后再流向低温水泵，形成循环。

3.根据权利要求2所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述高温循环还包括高温冷却器，所述高温恒温器通过所述高温冷却器与所述高温水泵相连。

4.根据权利要求3所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述高温冷却器与柴油机机体分开安装，所述高温冷却器通过管路与所述柴油机机体进行连接。

5.根据权利要求4所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述高温循环还包括滑油热交换器、排气管和增压器，所述增压器与所述排气管串联，所述高温水泵通过所述滑油热交换器、增压器、排气管与所述高温恒温器形成闭合回路。

6.根据权利要求5所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述低温冷却器与柴油机机体分开安装，所述高温冷却器通过管路与所述柴油机机体进行连接。

7.根据权利要求6所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述低温冷却器与所述高温冷却器采用上下布置。

8.根据权利要求7所述的一种MTU柴油机冷却循环系统的高温循环方法，其特征在于，所述初级中冷器与所述次级中冷器在一个壳体内集成。