CN114352397A - 一种新型防爆柴油发动机热管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型防爆柴油发动机热管系统，包括有：多根管道；还包括发动机，发动机包括发动机出水口一和发动机进水口一，发动机出水口一、排气总管、节温器一、发动机进水口一依次通过所述管道连通，形成小循环通路。本发明的目的在于针对矿下环境的特殊要求，对矿下特种车辆柴油发动机的热管系统进行重新创新设计，重新设计了热管系统中的小循环系统和大循环系统，提供一种能满足矿下环境柴油发动机工作的新型防爆柴油发动机热管系统。
Description
技术领域
本发明涉及矿下柴油发动机技术领域，特别涉及一种新型防爆柴油发动机热管系统。
背景技术
经验丰富的司机知道，在低温条件下，汽油机动车需要先将发动机起动预热5-8分钟进行“热车”，等机动车温度达到工作状态再驾驶车辆行使，这样就可以延长车辆的使用寿命。这是具有科学道理的。由于低温条件下，发动机机油的粘度增大，流动性差，机油无法快速压送到各部件摩擦表面，导致发动机的运转阻力增大，使发动机起动转速过低，强行高速运行会导致各部件磨损，降低发动机的使用寿命。
柴油发动机也是如此，在起动至工作状态之前都需要进行发动机预热。研究表明，发动机60％以上的磨损是起动工况造成的，停放一段时间后的发动机，由于机油大部分都流回到发动机的油底壳内，各部件间残余油膜较少，当发动机再次起动时，由于机油不能及时到达各摩擦部位运动表面，部件间出现干摩擦现象，此时对发动机磨损最大。而发动机低温下的起动，对发动机本身磨损更大，又占起动磨损量的65％-75％。
解决发动机低温起动问题的方式是采用发动机热管系统，即在低温环境下，通过热管系统对发动机进行预热，从而缩短发动机达到正常工作温度下的时间。但是，现有的热管系统并不能满足柴油机在矿下工作的需求，因为矿下开采的条件环境温度更低，并且为了降低爆炸的可能性，国家对于矿下排放气体、发动机外表的要求不能超过150℃左右，同时，矿下柴油发动机对预热的速度要求更高，需要仅预热2-3分钟就要达到柴油发动机能进行重力劳作的工作温度，因此，目前热管系统无法满足矿下柴油发动机的工作需求。
所以，需要设计一种能满足矿下环境柴油发动机工作的新型防爆柴油发动机热管系统。
发明内容
本发明的目的在于针对矿下环境的特殊要求，对矿下特种车辆柴油发动机的热管系统进行重新创新设计，重新设计了热管系统中的小循环系统和大循环系统，提供一种能满足矿下环境柴油发动机工作的新型防爆柴油发动机热管系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型防爆柴油发动机热管系统，包括有：多根管道；还包括发动机，发动机包括发动机出水口一和发动机进水口一，发动机出水口一、排气总管、节温器一、发动机进水口一依次通过所述管道连通，形成小循环通路。
现有技术是：发动机的出水口一通过管道与水泵连通，水泵再通过管道与节温器一的入口通过管道连通，节温器一的出口一通过与发动机进水口一通过管道连通，节温器一的另一出口即出口二与散热器的入口通过管道连通，散热器的出口再通过管道与发动机进水口二连通，形成循环水路，并且增压器和排气歧管的外部水套通过散热器单独对增压器和排气歧管进行传热冷却循环。
通过采用上述技术方案，相对于现有技术是仅将排气系统散热水路纳入小循环中，其它部分保持不变，即发动机出水口一通过管道与排气总管的入口相连通，排气总管的出口与节温器一的入口通过管道连通，节温器一的出口一与发动机进水口一通过管道连通，节温器一的另一出口即出口二与散热器的入口通过管道连通，散热器的出口再通过管道与发动机的进水口二连通，增压器和排气歧管仍沿用现有技术的方式，外部水套与排期总管并联冷却循环。这样的好处在于能在小循环预热启动阶段将排气系统的余热回收，在大循环阶段将排气系统的多余热能进行降温，一定程度的实现柴油发动机快速启动、矿下高温限制的作用。
本申请其中发动机的出水口或者进水口不必须一定为两个，可以为两个也可以是一个通口形成的支路结构，并且发动机可以是自带水泵的发动机，也可以是在管路上任意位置安装的水泵。
作为本发明的进一步设置，还包括有水泵，所述水泵设置在小循环通路上。
作为本发明的进一步设置，还包括有水泵，所述水泵设置在发动机内部。
通过采用上述技术方案，水泵可以是设置在发动机内部的，也可以是小循环通路的管道上的任何位置，只要能在热管系统中能为水提供动力实现流动循环即可。
作为本发明的进一步设置，发动机出水口一、增压器、排气歧管依次通过所述管道与所述节温器一连通，形成小循环支路。
此方案是本申请的优选方案，与现有技术相比，将排气总管、增压器、排气歧管外壳热能纳入小循环，能与发动机缸体缸盖一起，进一步提高小循环预热启动阶段将排气总管的余热回收，在大循环阶段将排气系统外壳热能的多余热能传输到散热器进行降温，更好地实现柴油发动机快速启动、矿下高温限制的作用。
作为本发明的进一步设置，节温器一、散热器和发动机的进水口二依次通过所述管道连通，形成大循环通路。
通过采用上述技术方案，在小循环中起着预热加热的管路，在大循环中就需要用发动机降温后的水对排气总管、增压器、排期歧管进行降温处理，保证设备在矿下的外表的温度不超过150℃的要求，即新的大循环既能快速降低发动机过热的温度，又能保证矿下对外表温度限制要求。即通过散热器的冷却水进入发动机中，发动机中的水始终保持在不过高的温度，再将不过高的温度的水从发动机进入温度过高的排气总管、增压器、排气歧管，从而带走排气总管、增压器、排气歧管的热量，对其进行降温，保证设备在矿下的外表的温度温度不超过150℃。
作为本发明的进一步设置，发动机出水口二、节温器二、散热器通过所述管道连通，形成大循环支路。
通过采用上述技术方案，当发动机实施重负荷工作时，其对散热的需求高，需要更高的散热效果。除了将小循环管路导入入散热器的散热水路，另外增加一条管路直接将发动机的水引入散热器直接降温回到发动机的降温管道，能持续大流量对发动机内的热水进行冷却降温，满足发动机工作快速降温的需求，也进一步保证了对小循环管路中排气总管、增压器、排气歧管的降温效果。
作为本发明的进一步设置，小循环通路上的所述管道的管径为15-20mm。
作为本发明的进一步设置，小循环支路上的所述管道的管径为15-20mm。
作为本发明的进一步设置，大循环通路中，节温器一、散热器、发动机之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
作为本发明的进一步设置，大循环支路中，发动机和节温器二之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
通过采用上述技术方案，小循环上整体管道的直径小于大循环上经过散热器的管道直径，管道细流速大，流量小，能实现小循环迅速将热量传递带给发动机预热的功能，管道粗流速小，但流量大，能将大量的发动机热水带入散热器，并将大量经过散热器冷却后的冷水注入发动机实现发动机的快速冷却，为小循环中排气总管、增压器、排气歧管的降温也提供了保障。
本发明的有益效果是：
现有技术的发动机热管理系统分为小循环和大循环，当刚开始起动时，发动机的节温器的石蜡在低于70℃条件下呈现固态，节温器堵塞进入散热器的管路，发动机的水通过水泵不断实现自循环，此为小循环；直至发动机工作通过一段时间的预热达到工作状态，发动机源源不断地发热，发动机缸体的水就需要发挥冷却作用，带走发动机过热的热量，降低发动机的温度，此时，节温器内的石蜡融化为液态，体积膨胀，顶开节温器的阀体，节温器之前阻塞散热器的管道连通，水泵将缸盖上加热的热水抽送入散热器顶部，通过散热器散热冷却，底部出来的冷水进入发动机的缸体进行冷却，再经发动机的传热从顶部再进入散热器形成大循环散热，此为现有技术中发动机的热管理系统。
但是，本申请区别于现有技术的热管理系统，为满足矿下条件的柴油发动机的正常使用，重新自主研发了热管理系统中的小循环和大循环，其中当刚开始起动时，要求柴油发动机能快速进入适宜的工作温度，设置在缸体内部的水泵将发动机内的水一方面抽送至排气总管被加热，另一方面抽送至增压器、排气歧管被加热，然后被加热的水汇流通过节温器一，节温器一在低温条件下阻塞进入散热器的管道，因此，加热的水回到发动机缸体中对发动机进行加热，进而再进行循环，此为新的小循环。与现有技术的小循环相比，发动机的水不仅靠自身的工作发热加热，并通过排气总管、增压器、排气歧管的排气废热迅速加热，能做到更快速地“预热”，使柴油发动能更快速地达到工作温度，进入工作状态；
当发动机工作到正常温度时，之前被节温器一阻塞进入散热器的管道连通，加热的水进入散热器进行冷却降温，但是发动机仅靠一条回路进行降温的水流降温流量小，无法满足快速降温的需求，这时，缸盖之前被节温器二阻塞进入散热器的管道也连通，缸盖内大量的过热水直接进入散热器降温散热，最终降温后的水汇流进入发动机，对发动机进行降温，此为新的大循环。与现有技术的大循环相比，一条管路能直接对发动机内的过热水进行冷却降温，满足发动机工作降温需求，同时在小循环中起着预热加热的管路，在大循环中就需要用发动机降温后的水对排气总管、增压器、排期歧管进行降温传导，保证设备在矿下的外表的温度不超过150℃的要求，即新的大循环既能快速降低发动机过热的温度，又能保证矿下对高温限制要求。
现有技术的排气总管、排气歧管是无论是在小循环和大循环均是通过散热器独立进行自循环降温的，并且外表热量均自然消耗损失，造成资源浪费，而本发明将排气总管、排气歧管水循环管路纳入小循环管路中，在低温下通过节温器一阻断进入散热器管路，将余热用于在小循环中预热发动机，有效提高设备余热回收效果。并且在这个过程中，由于排气总管为柴油发动机设备、车辆排出热气体的总管道，其相比发动机壁厚更薄，并且通水的空间小，热传导的效率更高，当发动机的水经过排气总管时，能迅速被传热升温，同理，水进入增压器和排气歧管，也是因为通水的空间小被迅速传热升温，在小循环中为快速预热发动机作出贡献，能在矿下实现柴油发动机在2-3分钟快速进入工作温度。
附图说明
附图中，1、发动机出水口一，2、发动机进水口一，3、排气总管，4、节温器一，5、水泵，6、增压器，7、排气歧管，8、散热器，9、发动机的进水口二，10、发动机出水口二，11、节温器二。
图1为现有技术节温器关闭控制热管系统进行小循环的示意图；
图2为现有技术节温器开启控制热管系统切换进行大循环的示意图；
图3为本申请防爆柴油发动机热管系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图3，本发明提供一种新型防爆柴油发动机热管系统，包括有：多根管道；还包括发动机，发动机包括发动机出水口一1和发动机进水口一2，发动机出水口一1、排气总管3、节温器一4、发动机进水口一2依次通过所述管道连通，形成小循环通路，发动机出水口一1、增压器6、排气歧管7依次通过所述管道与所述节温器一4连通，形成小循环支路，小循环通路和小循环支路共同组成热管系统中节温器低温下的小循环管路，节温器一4可以为外置节温器。
具体的，还包括有水泵5，所述水泵5设置在小循环通路上，或者所述水泵5设置在发动机内部。
具体的，节温器一4、散热器8和发动机的进水口二9依次通过所述管道连通，形成大循环通路，发动机出水口二10、节温器二11、散热器8通过所述管道连通，形成大循环支路，大循环通路和大循环支路共同组成热管系统中节温器在高温下调节为大循环管路。
具体的，小循环通路上的所述管道的管径为15-20mm。
具体的，小循环支路上的所述管道的管径为15-20mm。
具体的，大循环通路中，节温器一4、散热器8、发动机之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
具体的，大循环支路中，发动机和节温器二11之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
工作原理：参照图1-2，现有技术的发动机热管理系统分为小循环和大循环，当刚开始起动时，发动机的节温器的石蜡在低于70℃条件下呈现固态，节温器堵塞进入散热器8的管路，发动机的水通过水泵5不断实现自循环，此为小循环；直至发动机工作通过一段时间的预热达到工作状态，发动机源源不断地发热，发动机缸体的水就需要发挥冷却作用，带走发动机过热的热量，降低发动机的温度，此时，节温器内的石蜡融化为液态，体积膨胀，顶开节温器的阀体，节温器之前阻塞散热器8的管道连通，水泵5将缸盖上加热的热水抽送入散热器8顶部，通过散热器8散热冷却，底部出来的冷水进入发动机的缸体进行冷却，再经发动机的传热从顶部再进入散热器8形成大循环散热，此为现有技术中发动机的热管理系统。
但是，本申请区别于现有技术的热管理系统，为满足矿下条件的柴油发动机的正常使用，重新自主研发了热管理系统中的小循环和大循环，其中当刚开始起动时，要求柴油发动机能快速进入适宜的工作温度，设置在缸体内部的水泵5将发动机内的水一方面抽送至排气总管3被加热，另一方面抽送至增压器6、排气歧管7被加热，然后被加热的水汇流通过节温器一4，节温器一4在低温条件下阻塞进入散热器8的管道，因此，加热的水回到发动机缸体中对发动机进行加热，进而再进行循环，此为新的小循环。与现有技术的小循环相比，发动机的水不仅靠自身的工作发热加热，并通过排气总管3、增压器6、排气歧管7的排气废热迅速加热，能做到更快速地“预热”，使柴油发动能更快速地达到工作温度，进入工作状态；
当发动机工作到正常温度时，之前被节温器一4阻塞进入散热器8的管道连通，加热的水进入散热器8进行冷却降温，但是发动机仅靠一条回路进行降温的水流降温流量小，无法满足快速降温的需求，这时，缸盖之前被节温器二11阻塞进入散热器8的管道也连通，缸盖内大量的过热水直接进入散热器8降温散热，最终降温后的水汇流进入发动机，对发动机进行降温，此为新的大循环。与现有技术的大循环相比，一条管路能直接对发动机内的过热水进行冷却降温，满足发动机工作降温需求，同时在小循环中起着预热加热的管路，在大循环中就需要用发动机降温后的水对排气总管3、增压器6、排期歧管进行降温传导，保证设备在矿下的外表的温度不超过150℃的要求，即新的大循环既能快速降低发动机过热的温度，又能保证矿下对高温限制要求。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，包括有：多根管道；还包括发动机，发动机包括发动机出水口一(1)和发动机进水口一(2)，发动机出水口一(1)、排气总管(3)、节温器一(4)、发动机进水口一(2)依次通过所述管道连通，形成小循环通路。
2.根据权利要求1所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，还包括有水泵(5)，所述水泵(5)设置在小循环通路上。
3.根据权利要求2所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，还包括有水泵(5)，所述水泵(5)设置在发动机内部。
4.根据权利要求1所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述发动机出水口一(1)、增压器(6)、排气歧管(7)依次通过所述管道与所述节温器一(4)连通，形成小循环支路。
5.根据权利要求1所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述节温器一(4)、散热器(8)和发动机的进水口二(9)依次通过所述管道连通，形成大循环通路。
6.根据权利要求5所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，发动机出水口二(10)、节温器二(11)、散热器(8)通过所述管道连通，形成大循环支路。
7.根据权利要求1所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述小循环通路上的所述管道的管径为15-20mm。
8.根据权利要求4所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述小循环支路上的所述管道的管径为15-20mm。
9.根据权利要求5所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述大循环通路中，节温器一(4)、散热器(8)、发动机之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
10.根据权利要求5所述的一种新型防爆柴油发动机热管系统，其特征在于，所述大循环支路中，发动机和节温器二(11)之间连通的所述管道的直径为32-42mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220415 |