CN112682157B - 一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，包括淡水泵，淡水泵进水端固定连通至膨胀水箱，淡水泵出水端固定连通至机油热交换器，机油热交换器另一端依次连通发动机、高压级淡水中冷器、三通阀、水散热器、海淡水换热器、海水泵、级间中冷器和高压级海水中冷器。本发明所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统将级间中冷器、高压级中冷器布置于海水循环系统，大部分中冷散热量通过海水冷却，相比全部中冷器布置于淡水循环的冷却系统，减少了换热环节，提高了换热效率，提升了系统紧凑性，避免了发动机进气温度低时不中冷导致的爆震烧蚀问题，在陆上高温环境，对发动机进气进行冷却，降低了进气温度和油耗，提高了经济性。

Description

一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统

技术领域

本发明属于水陆两栖车辆动力冷却技术领域，尤其是涉及一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统。

背景技术

水陆两栖车辆发动机具有大功率跨度的特点，水上工况，车辆阻力较大，而水上工况要求车速较高，因此发动机功率较大；陆上工况，车辆阻力和发动机功率均大幅降低，而水陆工况发动机标定转速基本一致。发动机的冷却水泵一般是离心式水泵，依靠机械传动，传动比不变，满足水上工况匹配需求的冷却系统，陆上工况时将出现冷却系统功耗大，系统容易过冷等问题，因此需要采用一种水陆两栖车辆大功率跨度发动机冷却系统。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，以解决现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，包括淡水泵，所述淡水泵的进水端固定连通至膨胀水箱，淡水泵的出水端通过一号管路固定连通至机油热交换器一端，机油热交换器另一端通过二号管路固定连通至发动机一端，发动机另一端固定连通至高压级淡水中冷器一端，高压级淡水中冷器另一端固定连通至三通阀一端，三通阀另一端分别开设有出水口A和出水口B，出水口A通过八号管路固定连通至水散热器一端，出水口B通过九号管路固定连通至水散热器另一端，水散热器一侧固设风扇，水散热器另一端通过十号管路固定连通至海淡水换热器一端的一号进水口，海淡水换热器另一端通过十一号管路固定连通至淡水泵的进水端，海淡水换热器一端的二号进水口通过十二号管路固定连通至海水泵一端的一号出水口，且海水泵一端的二号出水口通过十三号管路固定连通级间中冷器一端，级间中冷器另一端固定连通至高压级海水中冷器一端；

所述发动机、三通阀和风扇均信号连接至控制器。

进一步的，所述发动机和淡水泵之间设有四号回水管路。

进一步的，所述四号回水管路上方还固设电磁阀，电磁阀信号连接至控制器。

进一步的，所述高压级淡水中冷器和高压级海水中冷器为一体成型结构，一体成型结构分为水侧和空气侧，水侧分别设有用于淡水通过的三号管路和用于海水通过的十四号管路，空气侧设有一个进气通道。

进一步的，所述高压级淡水中冷器和三通阀之间还设置有节温器，所述高压级淡水中冷器通过五号管路固定连通至节温器一端，节温器另一端分别设有六号管路和七号管路，节温器通过六号管路固定连通至淡水泵的进水口，有利于快速暖机，节温器通过七号管路固定连通至三通阀一端。

进一步的，所述控制器为ECU，控制器的型号为9-DRIVE，电磁阀型号为NHT。

相对于现有技术，本发明所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统具有以下优势：

(1)本发明所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统将高压级中冷器分为高压级海水中冷器和高压级淡水中冷器，级间中冷器、高压级中冷器布置于海水循环系统，大部分中冷散热量通过海水冷却，相比全部中冷器布置于淡水循环的冷却系统，减少了换热环节，提高了换热效率，提升了系统紧凑性；相比全部中冷器布置于海水循环、而陆上不中冷的冷却系统，在陆上低温环境下发动机起动、暖机或低负荷运行时对发动机进气进行加热，避免了发动机进气温度低时不中冷导致的爆震烧蚀问题，在陆上高温环境，对发动机进气进行冷却，降低了进气温度和油耗，提高了经济性。

(2)本发明所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，在发动机和淡水泵之间设置回水管路，并在回水管路设置电磁阀，利用离心水泵阻力小流量大、阻力大流量小的特点，在水上工况，电磁阀打开，降低淡水循环系统阻力，使流量满足发动机冷却散热需求；在陆上工况，电磁阀关闭，大幅增大系统阻力，淡水泵流量自动下降，减少了水泵耗功。同时，通过三通阀控制，在水上工况淡水通过管路直接连通海淡水换热器，进一步降低了淡水循环系统阻力；在陆上工况，淡水通过水散热器后再进入海淡水换热器，进一步增大了淡水循环系统阻力，降低了淡水泵流量，减少了淡水泵耗功。

(3)本发明所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，其高压级淡水中冷器和高压级海水中冷器在结构上集成为一体，空气侧为一个通道，减少了进气管路，提升紧凑性的同时降低了进气阻力，且有减重效果。

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一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统系统原理图。

附图标记说明：

1-淡水泵；101-一号管路；2-膨胀水箱；3-机油热交换器；301-二号管路；4-发动机；401-三号管路；402-四号回水管路；5-高压级淡水中冷器；501-五号管路；6-电磁阀；7-节温器；701-六号管路；702-七号管路；8-三通阀；801-八号管路；802-九号管路；9-水散热器；901-十号管路；10-风扇；11-海淡水换热器；1101-十一号管路；12-海水泵；1201-十二号管路；1202-十三号管路；13-级间中冷器；1301-十四号管路；14-高压级海水中冷器；1401-进气通道。

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。

如图1所示，一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，包括循环系统及其循环结构，所述循环结构包括淡水泵1、膨胀水箱2、机油热交换器3、发动机4、高压级淡水中冷器5、节温器7、三通阀8、水散热器9、风扇10、海淡水换热器11、海水泵12、级间中冷器13和高压级海水中冷器14，所述淡水泵1的进水端固定连通至膨胀水箱2，淡水泵1的出水端通过一号管路101固定连通至机油热交换器3一端，机油热交换器3另一端通过二号管路301固定连通至发动机4一端，发动机4另一端固定连通至高压级淡水中冷器5一端，高压级淡水中冷器5另一端通过五号管路501固定连通至节温器7一端，节温器7另一端分别设有六号管路701和七号管路702，节温器7通过六号管路701固定连通至淡水泵1的进水口，节温器7通过七号管路702固定连通至三通阀8一端，三通阀8另一端分别开设有出水口A和出水口B，出水口A通过八号管路801固定连通至水散热器9一端，出水口B通过九号管路802固定连通至水散热器9另一端，水散热器9一侧固设风扇10，水散热器9另一端通过十号管路901固定连通至海淡水换热器11一端的一号进水口，海淡水换热器11另一端通过十一号管路1101固定连通至淡水泵1的进水端，形成淡水冷却循环，海淡水换热器11一端的二号进水口通过十二号管路1201固定连通至海水泵12一端的一号出水口，且海水泵12一端的二号出水口通过十三号管路1202固定连通级间中冷器13一端，级间中冷器13另一端固定连通至高压级海水中冷器14一端，形成海水冷却循环，所述淡水泵1、膨胀水箱2、机油热交换器3、发动机4、高压级淡水中冷器5、节温器7、三通阀8、水散热器9、风扇10、海淡水换热器11、海水泵12、级间中冷器13和高压级海水中冷器14均为现有技术，所述淡水泵1、海水泵12工作均由发动机4带动，所述机油热交换器3、高压级淡水中冷器5、节温器7、水散热器9、海淡水换热器11、级间中冷器13和高压级海水中冷器14均为现有纯机械结构；

所述发动机4与节温器7之间设置高压级淡水中冷器5，在陆上低温环境下发动机起动、暖机或低负荷运行时，有利于对发动机进气进行加热，避免发动机进气温度低时不中冷导致的爆震烧蚀问题，同时在陆上高温环境，有利于对发动机进气进行冷却。

所述高压级淡水中冷器5和三通阀8之间设置节温器7，所述节温器7出口直接接淡水泵1前管路，有利于快速暖机。

所述节温器7与水散热器9和海淡水换热器11之间设置三通阀8，在水上工况，淡水通过管路直接连通海淡水换热器11，有利于降低淡水循环系统阻力；在陆上工况，淡水通过水散热器9后再进入海淡水换热器11，有利于增大淡水循环系统阻力，降低淡水泵1流量，减少淡水泵1耗功。

所述循环系统包括淡水循环系统和海水循环系统，淡水循环系统由淡水泵1、膨胀水箱2、机油热交换器3、发动机4、高压级淡水中冷器5、节温器7、三通阀8、水散热器9、风扇10和海淡水换热器11组成，海水循环系统由海淡水换热器11、海水泵12、级间中冷器13、高压级海水中冷器14组成；

在水上工况，所述淡水循环系统中风扇10不工作，系统热量通过海淡水换热器11、级间中冷器13、高压级海水中冷器14中海水循环冷却；在陆上工况，所述海水循环系统中海水泵12不工作，系统热量通过水散热器9被风扇10冷却。

所述级间中冷器13、高压级海水中冷器14布置于海水循环系统，大部分中冷散热量通过海水冷却，在水上工况，有利于减少换热环节，提高换热效率，提高系统紧凑性。

所述发动机4、三通阀8和风扇10均信号连接至控制器。

所述发动机4和淡水泵1之间设有四号回水管路402，而且四号回水管路402直径可以通过流量分配需求调节。

所述四号回水管路402上方还固设电磁阀6，电磁阀6信号连接至控制器，电磁阀6处于常关状态，有利于增大淡水循环系统阻力，降低淡水泵流量，减少淡水泵耗功，在水上工况时打开，有利于降低淡水循环系统阻力。

所述高压级淡水中冷器5和高压级海水中冷器14为一体成型结构，一体成型结构分为水侧和空气侧，水侧分别设有用于淡水通过的三号管路401和用于海水通过的十四号管路1301，空气侧设有一个进气通道1401，有利于减少进气管路，提升紧凑性，降低进气阻力，同时有利于减少重量。

所述控制器为ECU，控制器的型号为9-DRIVE，电磁阀6型号为NHT。一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统的工作原理：

车辆在陆上工况时，工作人员手动开启控制器，控制器分别控制发动机4和风扇10开始工作，电磁阀6关闭以及三通阀8的出水口A打开、出水口B关闭，发动机4启动后控制淡水泵1开始工作、海水泵12停止工作，从膨胀水箱2出来的冷却淡水进入淡水泵1，而且冷却淡水在通过淡水泵1被加压，经加压后的冷却淡水经过机油热交换器3、发动机4、高压级淡水中冷器5后进入节温器7，当水温较低时，淡水不经过三通阀8，直接回淡水泵1，形成小循环；当水温升高时，节温器7打开经过三通阀8进入水散热器9，被风扇10冷却，之后回淡水泵1，形成陆上冷却循环；

车辆在水上工况时，工作人员手动开启控制器，控制器分别控制风扇10停止工作，电磁阀6打开，三通阀8的出水口A关闭，出水口B打开，发动机4控制海水泵12开始工作，冷却淡水通过淡水泵1被加压，经过机油热交换器3、发动机4后分两路，一路通过四号回水管路402经过电磁阀6直接回淡水泵1；另一路通过三号管路401进入高压级淡水中冷器5后再通过五号管路501进入节温器7，当水温较低时，淡水不经过三通阀8，直接通过六号管路701回淡水泵1，当水温升高时，控制器控制节温器7打开，经过三通阀8的出水口B进入海淡水换热器11，被海水冷却后经十一号管路1101回淡水泵1，形成水上淡水循环；海水通过海水泵12加压后，分为两路，一路通过十二号管路1201进入海淡水换热器11冷却淡水后排出车外，另一路通过十三号管路1202经级间中冷器13、高压级海水中冷器14后排出车外，形成水上海水循环。

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 (4)

1.一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，其特征在于：包括淡水泵(1)，所述淡水泵(1)的进水端固定连通至膨胀水箱(2)，淡水泵(1)的出水端通过一号管路(101)固定连通至机油热交换器(3)一端，机油热交换器(3)另一端通过二号管路(301)固定连通至发动机(4)一端，发动机(4)另一端固定连通至高压级淡水中冷器(5)一端，高压级淡水中冷器(5)另一端固定连通至三通阀(8)一端，三通阀(8)另一端分别开设有出水口A和出水口B，出水口A通过八号管路(801)固定连通至水散热器(9)一端，出水口B通过九号管路(802)固定连通至水散热器(9)另一端，水散热器(9)一侧固设风扇(10)，水散热器(9)另一端通过十号管路(901)固定连通至海淡水换热器(11)一端的一号进水口，海淡水换热器(11)另一端通过十一号管路(1101)固定连通至淡水泵(1)的进水端，海淡水换热器(11)一端的二号进水口通过十二号管路(1201)固定连通至海水泵(12)一端的一号出水口，且海水泵(12)一端的二号出水口通过十三号管路(1202)固定连通级间中冷器(13)一端，级间中冷器(13)另一端固定连通至高压级海水中冷器(14)一端；

所述发动机(4)、三通阀(8)和风扇(10)均信号连接至控制器；

所述高压级淡水中冷器(5)和高压级海水中冷器(14)为一体成型结构，一体成型结构分为水侧和空气侧，水侧分别设有用于淡水通过的三号管路(401)和用于海水通过的十四号管路(1301)，空气侧设有一个进气通道(1401)；

所述高压级淡水中冷器(5)和三通阀(8)之间还设置有节温器(7)，所述高压级淡水中冷器(5)通过五号管路(501)固定连通至节温器(7)一端，节温器(7)另一端分别设有六号管路(701)和七号管路(702)，节温器(7)通过六号管路(701)固定连通至淡水泵(1)的进水口，有利于快速暖机，节温器(7)通过七号管路(702)固定连通至三通阀(8)一端。

2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，其特征在于：所述发动机(4)和淡水泵(1)之间设有四号回水管路(402)。

3.根据权利要求2所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，其特征在于：所述四号回水管路(402)上方还固设电磁阀(6)，电磁阀(6)信号连接至控制器。

4.根据权利要求3所述的一种水陆两栖车辆大功率跨度柴油机冷却系统，其特征在于：所述控制器为ECU，控制器的型号为9-DRIVE，电磁阀(6)型号为NHT。

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