CN110671185A - 一种冷却调节系统及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却调节系统及发动机，属于发动机技术领域。该冷却调节系统包括冷却回路、冷却水降温回路、第一补水系统和第二补水系统。其中，发动机连接于冷却回路中，冷却回路用于为发动机冷却降温；冷却水降温回路通过换热组件与冷却回路连接，冷却水降温回路用于为冷却回路降温；第一补水系统和第二补水系统均与冷却回路连接，第一补水系统用于为冷却回路补充冷却水，第二补水系统被配置为在第一补水系统中的水量不足时自动对冷却回路补充冷却水。发动机包括发动机本体及与发动机本体连接的冷却调节系统。该冷却调节系统及发动机无需操作人员实时监测水箱的水位情况，降低人工成本，且保证冷却调节系统及发动机可正常工作。

Description

一种冷却调节系统及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种冷却调节系统及发动机。

背景技术

船舶发动机燃料燃烧释放出来的热量约有30％～40％会通过气缸套、气缸盖和活塞等部件散向外界，发动机冷却水系统能够带走受热部件的热量，保证发动机正常工作，其稳定性直接影响发动机的性能与使用寿命。

试验用单缸机是一种燃烧开发工具,通过单缸燃烧性能的开发,可节省多缸机燃烧开发的成本,同时可进行燃烧室部件的结构强度和可靠性验证。试验用单缸机由电力测功器拖动，本身不具备起动功能。单缸机试验台的冷却水调节系统的作用包括：在启动之前，可对单缸机进行预热，使单缸机处于一种稳定工况；在试验过程中，通过冷却水带走受热部件的热量，保证发动机正常工作；通过冷却水温的调节，定量研究冷却水温变化对燃烧室部件热负荷的影响，为多缸整机的冷却水系统设计提供数据参考。除此之外，冷却水调节系统中的流量、压力等也需要控制，使冷却水调节系统中的水流量保持在一个稳定的状态，以减少对系统中水温的影响。

现有技术中采用膨胀水箱对冷却水循环回路进行补水以调节冷却水循环回路中的冷却水流量，但是一旦膨胀水箱中的水量不足甚至用尽，如果不及时加水，就会导致整个冷却水调节系统无法正常工作，最终影响发动机的性能和使用寿命。现有技术中，操作人员通过实时监测膨胀水箱中的水位情况以保证整个冷却水调节系统可以正常的工作，但人工成本较高，人工劳动强度较大。

因此，亟需一种无需操作人员实时监测膨胀水箱的水位情况的冷却调节系统及发动机，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种冷却调节系统及发动机，该冷却调节系统自动化程度较高，能使冷却回路中的水量和温度保持稳定，降低人工成本，保证冷却调节系统及发动机可以正常工作。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种冷却调节系统，包括，

冷却回路，发动机连接于所述冷却回路中，所述冷却回路用于为发动机冷却降温；

冷却水降温回路，通过换热组件与所述冷却回路连接，所述冷却水降温回路用于为所述冷却回路降温；

第一补水系统和第二补水系统，均与所述冷却回路连接，所述第一补水系统用于为所述冷却回路补充冷却水，所述第二补水系统被配置为在所述第一补水系统中的水量不足时自动对所述冷却回路补充冷却水。

其中，所述第一补水系统包括均连接于所述冷却回路中的第一补水箱、第一驱动组件、第一流量检测组件和第一压力检测组件，所述第一驱动组件位于所述第一流量检测组件和所述第一压力检测组件的上游，当所述第一流量检测组件检测到所述冷却回路中的流量小于预设流量时和/或所述第一压力检测组件检测到所述冷却回路中的水压低于预设压力时，所述第一驱动组件驱动所述第一补水箱中的冷却水进入所述冷却回路中。

其中，所述第一补水系统还包括第一液位检测组件，所述第一液位检测组件设置在所述第一补水箱内，所述第一液位检测组件用于检测所述第一补水箱中的液位，所述第二补水系统根据所述液位对所述冷却回路补充冷却水。

其中，所述第二补水系统包括均连接于冷却回路中的第二补水箱、第二驱动组件和开关组件，所述第二补水箱连接于所述第一流量检测组件和所述第一压力检测组件的上游，所述开关组件和所述第二驱动组件均与所述第一液位检测组件电连接，所述开关组件被配置为能够在所述第一补水箱中水量不足时连通所述第二补水箱和所述冷却回路，所述第二驱动组件用于驱动所述第二补水箱中的冷却水进入所述冷却回路中。

其中，所述冷却调节系统还包括连接于所述冷却回路中的温度调节系统，所述温度调节系统用于调节所述冷却回路中的水温。

其中，所述温度调节系统包括电连接的温度调节组件和第一温度测量组件，所述第一温度测量组件位于所述温度调节组件的上游，所述温度调节组件位于所述第一驱动组件的上游，所述温度调节组件能够根据所述第一温度测量组件测得的温度调节流量以调节所述冷却回路中的水温。

其中，所述冷却调节系统还包括设置在所述冷却回路中的预加热组件，所述预加热组件位于所述换热组件的上游，且用于为所述冷却回路中的冷却水预热。

其中，所述冷却调节系统还包括排水开关组件，所述排水开关组件位于所述第一流量检测组件和第一压力检测组件的上游，所述排水开关组件与外界连通。

其中，所述冷却调节系统还包括过滤组件，所述冷却回路、所述冷却水降温回路和所述第二补水系统中均设置有所述过滤组件，所述过滤组件用于滤除管路中的沉淀物。

为达上述目的，本发明还提供了一种发动机，包括发动机本体及与所述发动机本体连接的如上所述的冷却调节系统。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

本发明提供了一种冷却调节系统，该冷却调节系统包括冷却回路、冷却水降温回路、第一补水系统和第二补水系统。其中，发动机连接于冷却回路中，冷却回路中的冷却水对发动机冷却降温；冷却水降温回路通过换热组件与冷却回路连接，冷却回路为发动机降温后水温会有所上升，冷却水降温回路为冷却回路降温，以保证冷却回路的水温维持在较为恒定的状态；第一补水系统和第二补水系统均与冷却回路连接，第一补水系统为冷却回路补充冷却水，当第一补水系统中的水量不足时，第二补水系统自动对冷却回路补充冷却水，以保证冷却回路中的冷却水水量保持稳定，从而使冷却水水温维持在预设范围内，从而保证冷却调节系统正常稳定工作，且不再需要操作人员实时监测水箱的水位情况，降低了人工成本和劳动强度。

本发明还提供了一种发动机，包括发动机本体及与发动机本体连接的上述冷却调节系统，通过自动化程度较高的冷却调节系统，可以保证发动机本体稳定的工作，并延长其工作寿命。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的冷却水调节系统的示意图。

图中附图标记如下：

1、冷却回路；11、分流支路；111、第一节流阀；

2、发动机；

3、冷却水降温回路；31、第一压差传感器；32、温度传感器；

4、第一补水系统；41、第一补水箱；411、第一补水口和排水口；42、第一驱动组件；43、第一流量检测组件；44、第一压力检测组件；45、第一液位检测组件；

5、第二补水系统；51、第二补水箱；511、第二补水口和排水口；512、排污口；513、第三手动球阀；52、第二驱动组件；53、开关组件；54、第二液位检测组件；

6、换热组件；

7、温度调节系统；71、温度调节组件；72、第一温度测量组件；

8、预加热组件；9、排水开关组件；

10、过滤组件；101、第二压差传感器；

200、阀门组；201、第一手动球阀；202、第二手动球阀；203、第二节流阀；204、蝶阀；205、第三节流阀。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本发明提供了一种冷却调节系统，该冷却调节系统包括冷却回路1、冷却水降温回路3、第一补水系统4和第二补水系统5。其中，发动机2连接于冷却回路1中，用于为发动机2冷却降温；冷却水降温回路3通过换热组件6与冷却回路1连接，冷却水降温回路3用于为冷却回路1降温；第一补水系统4和第二补水系统5均与冷却回路1连接，第一补水系统4为冷却回路1补充冷却水，当第一补水系统4中的水量不足时，第二补水系统5自动对冷却回路1补充冷却水。

冷却回路1为发动机2降温，保证发动机2的工作温度维持在合理的范围内，同时冷却回路1中的水的温度会有所升高，为了继续循环为发动机2降温，冷却回路1通过换热组件6与冷却水降温回路3连接，在换热组件6内，冷却水降温回路3为冷却回路1中的水降温。冷却回路1中的冷却水经过一段时间的循环后，水量会有所减少，需要第一补水系统4和第二补水系统5为冷却回路1补充冷却水，当第一补水系统4中的水足够多时，由第一补水系统4为冷却回路1补充冷却水，当第一补水系统4中的水量不足时，第二补水系统5自动为冷却回路1补充冷却水，以避免因操作人员未及时为第一补水系统4补充水而导致冷却调节系统停止工作的情况发生。通过增加第二补水系统5使得无需操作人员对水箱的水位情况进行实时监测，从而降低了人工成本和劳动强度，同时可保证冷却调节系统及发动机2可正常工作。

优选地，在本实施例中，换热组件6为板式换热器。

进一步优选地，在冷却水降温回路3的进水口和出水口之间连接有第一压差传感器31，目的是为了让操作人员确定冷却水降温回路3是否通畅。并且在冷却水降温回路3的进水口处设置有一个温度传感器32，目的是让操作人员确定冷却水降温回路3中的水温是否在预设范围内。

具体地，第一补水系统4包括均连接于冷却回路1中的第一补水箱41、第一驱动组件42、第一流量检测组件43和第一压力检测组件44。其中，第一驱动组件42位于第一流量检测组件43和第一压力检测组件44的上游。第一流量检测组件43和第一压力检测组件44通过PID(Packet Identifier,数字电视)控制单元连接于第一驱动组件42。当第一流量检测组件43检测到冷却回路1中的流量小于预设值时和/或第一压力检测组件44检测到冷却回路1中的压力低于预设值时，通过PID控制单元控制第一驱动组件42驱动第一补水箱41中的冷却水进入冷却回路1中进行补水，无需人工干预，且保证冷却回路1中的压力和流量均稳定在预设的范围内。PID控制是工业生产中较为常用的一种控制方式，也是现有技术中较为成熟的控制技术，在此不再赘述。

优选地，在本实施例中，第一驱动组件42为水泵，第一流量检测组件43为电磁流量计，第一压力检测组件44为压力传感器。

进一步地，第一补水系统4还包括第一液位检测组件45，第一液位检测组件45设置在第一补水箱41内，第一液位检测组件45用于检测第一补水箱41中的液位，第二补水系统5根据液位对冷却回路1补充冷却水。第一液位检测组件45具有警示及反馈的作用，第一液位检测组件45与第二补水系统5通过PID控制单元连接，当第一补水箱41内的水量不足时，第一液位检测组件45会发出警示提醒操作人员对第一补水箱41进行补水，与此同时，通过PID控制单元的处理，使第二补水系统5为冷却回路1补充冷却水，给操作人员充分的时间对第一补水箱41进行补水。

优选地，在本实施例中，第一液位检测组件45为液位计。

如图1所示，第二补水系统5包括均连接于冷却回路1中的第二补水箱51、第二驱动组件52和开关组件53。其中，第二补水箱51连接于第一流量检测组件43和第一压力检测组件44的上游，开关组件53和第二驱动组件52均通过PID控制单元与第一液位检测组件45连接，开关组件53被配置为能够在第一补水箱41水量不足时连通第二补水箱51和冷却回路1，第二驱动组件52用于驱动第二补水箱51中的冷却水进入冷却回路1中。当第一补水箱41中的水量不足时，通过PID控制单元对第一液位检测组件45的检测数据进行处理，使开关组件53打开，第二驱动组件52将第二补水箱51中的冷却水泵入冷却回路1中。

优选地，在本实施例中，第二驱动组件52为水泵，开关组件53为气动球阀。第一补水箱41上设置有第一补水口和排水口411，在第二补水箱51内还设有第二液位检测组件54，在本实施例中，第二液位检测组件54优选为液位计。第二补水箱51上设有第二补水口和排水口511，第二补水箱51上还设置有排污口512，在第二补水箱51和排污口512之间还设有第三手动球阀513。

如图1所示，冷却调节系统还包括连接于冷却回路1中的温度调节系统7，温度调节系统7用于调节冷却回路1中的水温。通过对冷却回路1中的冷却水水温的调节，定量研究冷却水水温变化对燃烧室部件热负荷的影响，为多缸整机的冷却水系统设计提供数据参考，可节省多缸机燃烧开发的成本。

具体地，温度调节系统7包括温度调节组件71和第一温度测量组件72。其中，第一温度测量组件72位于温度调节组件71的上游，温度调节组件71位于第一驱动组件42的上游。温度调节组件71与第一温度测量组件72通过PID控制单元连接，温度调节组件71能够根据第一温度测量组件72测得的温度调节流量以调节冷却回路1中的水温。当第一温度检测组件72检测到冷却回路1中的水温过高，经过PID控制单元处理，温度调节组件71增大冷却回路1中的流量以达到降低水温的目的；相反的，当第一温度检测组件72检测到冷却回路1中的水温过低，经过PID控制单元处理，温度调节组件71减小冷却回路1中的流量以达到升高水温的目的。如图1所示，冷却回路1中还设有分流支路11，分流支路11一端位于第一驱动组件42和第一流量检测组件43之间，另一端位于换热组件6的上游。分流支路11上设置有第一节流阀111，当第一温度测量组件72检测到冷却回路1中的水温过高时，会有部分冷却水分流到分流支路11上，重新经过换热组件6对该部分冷却水进行降温。

优选地，在本实施例中，温度调节组件71为电磁温度控制阀，其通过调节阀门的开度大小来调节流量，第一温度测量组件72为温度传感器。

进一步优选地，如图1所示，冷却调节系统还包括预加热组件8。其中，预加热组件8设置在冷却回路1中，并位于加热组件6的上游，用于在发动机2起动前为冷却回路1中的冷却水预热，使发动机2由冷态进入稳态热工况，以减少发动机2冷机启动时由于局部受热产生的热应力。在本实施例中，预加热组件8优选为普通加热器以降低成本。

更进一步地，冷却调节系统还包括排水开关组件9。其中，排水开关组件9位于第一流量检测组件43和第一压力检测组件44的上游，排水开关组件9与外界连通，用于将冷却回路1中多余的冷却水排放到外界。具体地，当第一流量检测组件43检测到流量高于预设值时和/或第一压力检测组件44检测到压力高于预设值时，操作人员可以手动打开排水开关组件9排出一部分冷却水，以使冷却回路1中的压力和流量稳定在预设范围内。

如图1所示，冷却调节系统还包括过滤组件10。具体地，冷却回路1、冷却水降温回路3和第二补水系统5中均设置有过滤组件10，过滤组件10用于滤除管路中的沉淀，以保证冷却调节系统的管路中的水可以顺畅的流动，并减少冷却水与发动机2受热件之间的不均匀传热。

优选地，在每个过滤组件10的进水口和出水口处均连接有第二压差传感器101，操作人员通过读取第二压差传感器101的示数，可以确定过滤组件10有无堵塞，能否正常工作，以便进行维修更换。

进一步优选地，如图1所示，在冷却回路1和冷却水降温回路3中设置有阀门组200，可在冷却调节系统自动调节温度、压力和流量工作稳定性较差时，通过人工调节，保持冷却调节系统稳定运行。其中，阀门组200包括设置在冷却回路1中的第一手动球阀201、第三节流阀205和第二手动球阀202，以及设置在冷却水降温回路3中的第二节流阀203和蝶阀204。

本实施例还提供了一种发动机，该发动机包括发动机本体及与发动机本体连接的上述的冷却调节系统。该发动机实现了无需操作人员实时监测水箱的水位的情况下，保证发动机正常稳定工作。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种冷却调节系统，其特征在于，包括，

冷却回路(1)，发动机(2)连接于所述冷却回路(1)中，所述冷却回路(1)用于为发动机(2)冷却降温；

冷却水降温回路(3)，通过换热组件(6)与所述冷却回路(1)连接，所述冷却水降温回路(3)用于为所述冷却回路(1)中的水降温；

第一补水系统(4)和第二补水系统(5)，均与所述冷却回路(1)连接，所述第一补水系统(4)用于为所述冷却回路(1)补充冷却水，所述第二补水系统(5)被配置为在所述第一补水系统(4)中的水量不足时自动对所述冷却回路(1)补充冷却水。

2.如权利要求1所述的冷却调节系统，其特征在于，所述第一补水系统(4)包括均连接于所述冷却回路(1)中的第一补水箱(41)、第一驱动组件(42)、第一流量检测组件(43)和第一压力检测组件(44)，所述第一驱动组件(42)位于所述第一流量检测组件(43)和所述第一压力检测组件(44)的上游，当所述第一流量检测组件(43)检测到所述冷却回路(1)中的流量小于预设流量时和/或所述第一压力检测组件(44)检测到所述冷却回路(1)中的水压低于预设压力时，所述第一驱动组件(42)驱动所述第一补水箱(41)中的冷却水进入所述冷却回路(1)中。

3.如权利要求2所述的冷却调节系统，其特征在于，所述第一补水系统(4)还包括第一液位检测组件(45)，所述第一液位检测组件(45)设置在所述第一补水箱(41)内，所述第一液位检测组件(45)用于检测所述第一补水箱(41)中的液位，所述第二补水系统(5)根据所述液位对所述冷却回路(1)补充冷却水。

4.如权利要求3所述的冷却调节系统，其特征在于，所述第二补水系统(5)包括均连接于所述冷却回路(1)中的第二补水箱(51)、第二驱动组件(52)和开关组件(53)，所述第二补水箱(51)连接于所述第一流量检测组件(43)和所述第一压力检测组件(44)的上游，所述开关组件(53)和所述第二驱动组件(52)均与所述第一液位检测组件(45)电连接，所述开关组件(53)被配置为能够在所述第一补水箱(41)中水量不足时连通所述第二补水箱(51)和所述冷却回路(1)，所述第二驱动组件(52)用于驱动所述第二补水箱(51)中的冷却水进入所述冷却回路(1)中。

5.如权利要求2所述的冷却调节系统，其特征在于，所述冷却调节系统还包括连接于所述冷却回路(1)中的温度调节系统(7)，所述温度调节系统(7)用于调节所述冷却回路(1)中的水温。

6.如权利要求5所述的冷却调节系统，其特征在于，所述温度调节系统(7)包括电连接的温度调节组件(71)和第一温度测量组件(72)，所述第一温度测量组件(72)位于所述温度调节组件(71)的上游，所述温度调节组件(71)位于所述第一驱动组件(42)的上游，所述温度调节组件(71)能够根据所述第一温度测量组件(72)测得的温度调节流量以调节所述冷却回路(1)中的水温。

7.如权利要求1所述的冷却调节系统，其特征在于，所述冷却调节系统还包括设置在所述冷却回路(1)中的预加热组件(8)，所述预加热组件(8)位于所述换热组件(6)的上游，且用于为所述冷却回路(1)中的冷却水预热。

8.如权利要求2所述的冷却调节系统，其特征在于，所述冷却调节系统还包括排水开关组件(9)，所述排水开关组件(9)位于所述第一流量检测组件(43)和第一压力检测组件(44)的上游，所述排水开关组件(9)与外界连通。

9.如权利要求1所述的冷却调节系统，其特征在于，所述冷却调节系统还包括过滤组件(10)，所述冷却回路(1)、所述冷却水降温回路(3)和所述第二补水系统(5)中均设置有所述过滤组件(10)，所述过滤组件(10)用于滤除管路中的沉淀物。

10.一种发动机，其特征在于，包括发动机本体及与所述发动机本体连接的如权利要求1～9任一项所述冷却调节系统。

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