CN111963302A - 一种发动机的中冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机的中冷系统，包括淡水回路和海水回路，海水回路包括海水泵及其分别管路连接的海水中冷器和海水热交换器，淡水泵的输出端管路连接至发动机本体，发动机本体的输出端分为支路和主路两路，在支路上，发动机本体的输出端经过淡水中冷器管路连接至节温器；在主路上，发动机本体的输入端管路连接至节温器；在节温器的输入侧形成大循环回路和小循环回路，大循环回路为节温器的输出端经过海水热交换器、淡水热交换器后连接至淡水泵的输入端；小循环回路为节温器的输出端连接至淡水泵的输入端。本发明所述的发动机的中冷系统，通过淡水中冷器可以对进入发动机的空气进行加温，提高了发动机的燃烧稳定性，避免活塞烧蚀等危害。

Description

一种发动机的中冷系统
技术领域
本发明属于两栖船用发动机技术领域，尤其是涉及一种发动机的中冷系统。
背景技术
两栖船用发动机基本都是增压发动机，发动机进气被压缩以后，在压力提高的同时，温度也会提高，使得发动机热负荷上升。为此两栖船用发动机都会装备中冷系统，将增压后的空气在进入气缸前进行冷却。增压发动机采取中冷后，充气温度降低、密度增加，提高进入缸内的空气质量，可大幅度地提高柴油机的功率并改善经济性和热负荷。当发动机仅采用淡水中冷器时，由于发动机冷却水温度较高，为了满足水上工况的中冷温度要求，所以中冷器体积会比较大，占用了两栖船的动力舱空间，增加了两栖船的重量。当发动机仅采用海水中冷器时，虽然海水温度较低，可以采用小体积的中冷器，但在陆上工况，由于没有海水源，海水中冷器不起作用，因此陆上工况发动机的动力性、燃油经济性差。在低温环境下，进气温度低会使得发动机压缩冲程缸内气体温度低于柴油的燃点，导致失火和未燃的燃油附着在活塞顶部突然爆燃，排气烟度高，严重时会造成活塞的烧蚀。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机的中冷系统，以解决上述技术问题，并在减小中冷系统体积的同时，保证陆上工况低温时发动机燃烧稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机的中冷系统，包括淡水回路和海水回路，淡水回路包括淡水泵、发动机本体、淡水中冷器、淡水热交换器和海水热交换器，海水回路包括海水泵及其分别管路连接的海水中冷器和海水热交换器，淡水泵的输出端管路连接至发动机本体，发动机本体的输出端分为支路和主路两路，在支路上，发动机本体的输出端经过淡水中冷器管路连接至节温器；在主路上，发动机本体的输入端直接管路连接至节温器；通过调节节温器的温度，在节温器的输出侧形成大循环回路和小循环回路，大循环回路为节温器的输出端依次经过海水热交换器、淡水热交换器后管路连接至淡水泵的输入端；小循环回路为节温器的输出端直接连接至淡水泵的输入端；
在陆上工况时，淡水热交换器对流经的淡水进行冷却，海水热交换器作为淡水通道不参与冷却；在水上工况时，海水热交换器工作，淡水热交换器在水上工况作为淡水通道，不参与冷却。
进一步的，所述淡水中冷器和海水中冷器组合在一起，共用一个中冷器进气腔和出气腔。
进一步的，所述淡水中冷器和海水中冷器分开布置，淡水中冷器和海水中冷器之间用管路连接。
进一步的，所述淡水回路通过节温器实现大小循环，在水温较高时走大循环，高温淡水通过海水热交换器和淡水热交换器回到淡水泵；在水温较低时走小循环，发动机淡水通过小循环管路回到淡水泵。
进一步的，所述淡水回路中，大部分淡水通过主路进行循环，小部分淡水通过支路进入淡水中冷器进行循环。
进一步的，所述海水中冷器设置在淡水中冷器的下游。
进一步的，所述海水泵在水上工况工作，在陆上工况不工作。
进一步的，所述发动机本体的进气先通过淡水中冷器，然后再通过海水中冷器进入发动机燃烧室。
相对于现有技术，本发明所述的发动机的中冷系统具有以下优势：
(1)本发明所述的发动机的中冷系统，采用海水冷却中冷器和发动机淡水冷却中冷器两个串联使用的中冷器，在水上工况，海水中冷器起主要冷却作用，采用海水直接对增压后的空气进行冷却，淡水中冷器由于冷却能力小，起辅助作用。在陆上工况，海水中冷器为通道，由淡水中冷器对增压后的空气进行冷却。在环境气温较低时，发动机起动后淡水很快升温。当发动机淡水温度高于进气温度时，通过淡水中冷器可以对进入发动机的空气进行加温，提高了发动机的燃烧稳定性，避免活塞烧蚀等危害。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的发动机的中冷系统的示意图。
附图标记说明：
1-淡水泵；2-发动机本体；3-海水泵；4-海水中冷器；5-淡水热交换器；6-海水热交换器；7-节温器；8-淡水中冷器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种发动机的中冷系统，如图1所示，包括淡水回路和海水回路，淡水回路包括淡水泵1、发动机本体2、淡水中冷器8、淡水热交换器5、海水热交换器6，海水回路包括海水泵3、海水中冷器4和海水热交换器6，海水泵3分别管路连接至海水热交换器6、海水中冷器4；淡水泵1的输出端管路连接至发动机本体2，发动机本体2的输出端分为支路和主路两路，在支路上，发动机本体2的输出端经过淡水中冷器8管路连接至节温器7；在主路上，发动机本体2的输入端直接管路连接至节温器7；通过调节节温器7的温度，在节温器7的输出侧形成大循环回路和小循环回路，大循环回路为节温器7的输出端依次经过海水热交换器6、淡水热交换器5后管路连接至淡水泵1的输入端；小循环回路为节温器7的输出端直接连接至淡水泵1的输入端；
在陆上工况时，淡水热交换器5对流经的淡水进行冷却，海水热交换器6作为淡水通道不参与冷却；在水上工况时，海水热交换器6工作，淡水热交换器5在水上工况作为淡水通道，不参与冷却。
本发明在于采用了海水中冷器4和淡水中冷器8两个串联使用的中冷器。海水中冷器4在水上工况对增压后的空气起主要冷却作用，淡水中冷器8对增压后的空气起辅助冷却作用。在陆上工况，海水中冷器4不起作用，淡水中冷器8起中冷作用。在环境气温较低时，发动机起动后淡水很快升温。当发动机淡水温度高于进气温度时，通过淡水中冷器8可以对进入发动机的空气进行加温，提高了发动机的燃烧稳定性，避免活塞烧蚀等危害。
淡水热交换器5在陆上工况起散热作用，通过散热风扇把淡水的热量散到空气中，淡水热交换器5在水上工况不起散热作用，只是作为淡水的回路通道。
海水热交换器6在水上工况起散热作用，通过热交换器把高温淡水的热量散到低温海水中，在陆上工况不起散热作用，只是作为淡水的回路通道。
淡水中冷器8和海水中冷器4可以组合在一起，共用一个中冷器进气腔和出气腔；淡水中冷器8和海水中冷器4也可以分开布置，两个中冷器之间的气路用管路连接。
海水中冷器4设置在淡水中冷器8的下游，作为起主要降温作用的中冷器，采用海水泵3引入的海水对发动机的进气进行冷却。
所述淡水回路，通过节温器7实现大小循环。在水温较高时走大循环，高温淡水通过海水热交换器6和淡水热交换器5回到淡水泵1；在水温较低时走小循环，发动机淡水通过小循环管路回到淡水泵1。
所述淡水回路中，淡水中冷器8所需水量小于发动机的循环水量，为了减少淡水回路的流通阻力，大部分淡水通过主路进行循环，小部分淡水通过支路进入淡水中冷器进行循环。
优选的，所述海水泵3，在水上工况工作，在陆上工况不工作。
优选的，所述海水中冷器4，在水上工况对发动机的进气起中冷作用，在陆上工况只作为发动机进气的通道。
优选的，所述淡水中冷器8，在水上工况或陆上工况都对发动机的进气起中冷作用。
为了保证水上工况发动机进气的中冷效果，发动机的进气先通过淡水中冷器8，然后再通过海水中冷器4进入发动机燃烧室。
所述发动机本体2是两栖船用柴油机。
一种发动机的中冷系统的工作原理为：
淡水通过淡水泵1流经发动机本体2后水温升高，一部分淡水通过淡水中冷器8对发动机的进气进行冷却，和其余部分淡水汇合，再通过节温器7实现大小循环，在水温较低时通过小循环直接回到淡水泵1前，在水温较高时经过海水热交换器6被冷却，通过淡水热交换器5回到淡水泵前；海水泵3将海水引入海水热交换器6冷却发动机的淡水。在水上工况，淡水中冷器和海水中冷器同时对发动机的进气起中冷作用；淡水热交换器5仅作为淡水通道不参与冷却，海水热交换器6起散热作用，通过热交换器把高温淡水的热量散到低温海水中；海水泵3工作；在陆上工况，淡水热交换器5对流经的淡水进行冷却，海水热交换器6作为淡水通道不参与冷却；海水泵3不工作。
采用海水中冷器4和发动机淡水中冷器8两个串联使用的中冷器，在水上工况，海水中冷器4起主要冷却作用，采用海水直接对增压后的空气进行冷却，淡水中冷器8由于冷却能力小，起辅助作用。在陆上工况，海水中冷器4为通道，由淡水中冷器8对增压后的空气进行冷却。在环境气温较低时，发动机起动后淡水很快升温。当发动机淡水温度高于进气温度时，通过淡水中冷器8可以对进入发动机的空气进行加温，提高了发动机的燃烧稳定性，避免活塞烧蚀等危害。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机的中冷系统，其特征在于：包括淡水回路和海水回路，淡水回路包括淡水泵、发动机本体、淡水中冷器、淡水热交换器和海水热交换器，海水回路包括海水泵及其分别管路连接的海水中冷器和海水热交换器，淡水泵的输出端管路连接至发动机本体，发动机本体的输出端分为支路和主路两路，在支路上，发动机本体的输出端经过淡水中冷器管路连接至节温器；在主路上，发动机本体的输入端直接管路连接至节温器；通过调节节温器的温度，在节温器的输出侧形成大循环回路和小循环回路，大循环回路为节温器的输出端依次经过海水热交换器、淡水热交换器后管路连接至淡水泵的输入端；小循环回路为节温器的输出端直接连接至淡水泵的输入端；
在陆上工况时，淡水热交换器对流经的淡水进行冷却，海水热交换器作为淡水通道不参与冷却；在水上工况时，海水热交换器工作，淡水热交换器在水上工况作为淡水通道，不参与冷却。
2.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：淡水中冷器和海水中冷器组合在一起，共用一个中冷器进气腔和出气腔。
3.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：淡水中冷器和海水中冷器分开布置，淡水中冷器和海水中冷器之间的气路用管路连接。
4.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：所述淡水回路通过节温器实现大小循环，在水温较高时走大循环，高温淡水通过海水热交换器和淡水热交换器回到淡水泵；在水温较低时走小循环，发动机淡水通过小循环管路回到淡水泵。
5.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：所述淡水回路中，大部分淡水通过主路进行循环，小部分淡水通过支路进入淡水中冷器进行循环。
6.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：海水中冷器设置在淡水中冷器的下游。
7.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：所述海水泵在水上工况工作，在陆上工况不工作。
8.根据权利要求1所述的一种发动机的中冷系统，其特征在于：发动机本体的进气先通过淡水中冷器，然后再通过海水中冷器进入发动机燃烧室。
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