CN115176073B - 用于内燃机、工业设备的预热、润滑及冷却用油循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供如下的预热、润滑及冷却系统，即，将内燃机、工业设备或移动车辆的润滑、耐磨及冷却所需的油用作预热介质，操作人员通过与现有的主油系统分离的预热系统供给最适于设备的负荷驱动的油，供油路径应用现有的油系统的路径来使得在极寒及炎热期的预热及负荷运行变得简单，即使在运行后即刻停止的情况下也可正常运行。

Description

用于内燃机、工业设备的预热、润滑及冷却用油循环系统

技术领域

本发明涉及预热、润滑及冷却用油循环系统，针对内燃机、工业机械装置的自启动、润滑及预热装置，在启动时以即刻提高负荷运行、用于车辆出发的前后润滑、预热及冷却运行效率的方式加以改善。

背景技术

当前，汽车或工业设备所依赖的预热方式有将自带引擎或驱动源(发电机)简单预热规定时间或通过电力、热水或蒸汽等外部能源来简单预热润滑油或液压油。在此情况下，在负荷运行后，即使为了停止而准备执行冷态启动(cold start)，也会止于消除应力的程度，由于无法对即使在机械停止后也旋转的以高热及高转速运行的涡轮增压器等部件进行润滑，因此，可引起磨损、卡死(seizure)的问题。

由于如上所述的原因，长时间未运行的机械将难以在启动后即刻负荷运转，即使进行负荷运转，也会因油循环的不足而无法在工作摩擦部形成油膜，从而造成过度磨损。通常，设置在相对较高位置的涡轮增压器在启动后通过自身润滑系统进行的润滑普遍较晚。因此，若在预先通过润滑来形成充足油膜之前进行负荷运转，则在复杂且精密的摩擦部、轴承、齿轮的锯齿等发生过度磨损。因上述问题，维护方面发生成本、时间、便利等问题，且在启动后难以即刻发挥引擎性能。所以，需要预热运行，且在运行后需要用于应力消除停止的冷却运行。

尤其，装配有大型内燃机的应急发电机、大型卡车、建筑机械或高性能机械装配设备对预热、润滑及停止冷却非常敏感，在这些运行失败的情况下，将造成相当大的损失。因此，在现有方法中，不存在除预热运行及冷却运行外的其他方法，由于在未准备系统的状态下的过度负荷运行和停止运行而难以发挥性能，且导致系统过度磨损、使用寿命减少、废气增加、燃料浪费、对于环境造成不利影响、经济性及便利性不足等的浪费和问题。

最近，为了应对由于环境问题而制定的世界通用规定，在柴油内燃机的情况下，需在排气管路装配DPF、PMC、CPF净化过滤器。然而，这种净化装置的共同缺陷在于，需要应对在极寒区域、炎热区域无法重新启动的问题，或者，在为了制冷和制热而长时间持续低速空转的情况下，若因性能降低而无法进行相当长时间的恢复运行(复原)，则因无法负荷运转而难以即刻使用和运行，并且，将发生用于恢复运行的燃料浪费、环境污染及时间延迟。而且，在作为结构要素的各种变速箱内的齿轮类的润滑及液压工作油类也会发生过冷及过热的问题，从而无法进行完整的负荷运转。

作为相关专利文献，美国专利第9561704号涉及汽车的散热装置，其公开了传热介质可隔着第一循环路径和第二循环路径相互切换传热的热管理系统。美国专利第10124652号公开了车辆热管理系统，其包括：加热器，用于执行热介质的加热及加热终止；以及热交换器，执行用于热介质与变速装置的润滑油之间的热交换。但是，在上述专利文献中，由于热管理的主要对象为由化学物质形成的热介质，作为热管理对象的部件和区域狭窄，因此无法解决上述问题。

韩国专利申请第10-2017-0075211号公开了自动变速器的油预热装置，其包括：电热塞，用于对油进行加热；温度传感器，与电热塞相邻设置，用于检测油温；以及启动检测传感器，用于检测车辆是否启动，在车辆启动的情况下，电热塞对油进行加热。韩国专利第10-1001073号涉及汽车用引擎油和燃料净化及燃料预热组件，其包括：结构体，可流入及流出油和燃料；燃料流动芯体，用于向结构体供给燃料；以及燃料预热单元，在内部形成冷却水散热空间部，形成冷却水流路。但是，这些均为附加以现有方法的预热结构为基础快速预热的电热装置或执行热交换的预热装置，因此，将无法从根本上解决上述问题。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的在于，提供如下的有效用于工业设备的预热系统，即，即使在本体引擎(本体机械)未运行的情况下，也可在停止期间维持适当的气压，在电池充满电的状态下预热效果及预先润滑效果得到倍加，启动准备非常优秀。

本发明的再一目的在于，提供如下的有效用于工业设备的预热系统，即，可减少现有技术的不便、成本、时间支出，可提供多种便利，与极地区域的极寒或热带区域的炎热等外部气候条件和运行条件无关，在启动后可即刻负荷运转，在负荷运行后可即刻关闭驱动。

例如，除汽车、建筑机械外，本发明还可用于在不确定时间及条件下需要即刻对应运行的应急发电机、国防设备、消防设备，当发生情况时，虽然需要即刻启动、运行，但是，在时间被延迟且在恶劣环境下，也可应用于所有设备。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供的工业设备用预热、润滑及冷却系统，其与驱动装置相连接，驱动装置包括工业设备的引擎或发电机，上述系统包括供油装置，通过用于向驱动装置供油的主油系统提供的路径调节油温来向上述驱动装置供油。

上述预热、润滑及冷却系统包括：控制部，用于控制上述供油装置的工作；电源部，与设备本体或外部电源相连接，用于供电；操作部，由用于控制上述控制部的工作的面板形成；以及显示部，用于显示温度指示器，上述温度指示器至少显示油温。

上述供油装置具有填充有油的油底壳，在上述油底壳的内部设置有管路、进油口、第一加热器、第二加热器及循环泵，上述管路用于形成第一路径P，上述进油口形成在管路的入口，上述第一加热器与进油口相邻设置，上述第二加热器从第一加热器隔开规定间隔来设置。

在上述油底壳的内部还安装有组成主油系统的管路及主油泵，上述管路形成从主端口开始连接到驱动装置的第二路径M，上述主油泵与主端口相邻设置。

上述操作部包括第一加热器温度调节按钮、第一加热器定时器、第二加热器温度调节按钮及第二加热器定时器，设置有开始循环泵的运行的开始(START)按钮及终止运行的停止(STOP)按钮。

上述操作部还可包括用于调节循环泵的驱动周期的循环泵定时器。

当上述循环泵运行、第一加热器及第二加热器运行时，主油泵维持停止状态，使得加热的油通过第一路径P供给到驱动装置并执行预热功能及润滑功能，当主油泵进行工作时，循环泵维持停止状态，使得主油通过第二路径M供给到驱动装置。

在工业设备负荷运行后即刻停止的情况下，通过与装配在设备的电源或外部电路的开关连接来仅运行循环泵以执行之后的冷却作用及润滑作用。当工业设备的驱动装置处于被加热的状态时，并不通过第一加热器及第二加热器对油进行加热，而是可仅运行循环泵。

代表性地，工业设备可以为利用汽车、建筑机械及内燃机的发电机。

发明的效果

根据本发明，可通过将外部发电机安装在大型卡车等移动设备来获得与本发明的外部电力和空气供给相同的效果，而无需运行本体引擎，并且，居住所需的制冷设备、制热设备、其他电气设备也可以轻松使用，因此，具有增加便利性、降低噪音、节约燃料、可保护系统等效果。

附图说明

图1为包括本发明的预热、润滑及冷却系统的整体工作系统的结构图。

图2为本发明的预热、润滑及冷却系统的结构图。

图3示出本发明的操作部的一例。

图4示出本发明的显示部的一例。

图5为本发明的供油装置的结构图。

图6为包括本发明的预热、润滑及冷却系统的整体工作系统的另一实施例的结构图。

具体实施方式

以下记述的本发明实施例的特征将用于所有设备的润滑、耐磨及冷却所需的油用作预热介质、润滑介质及冷却介质，操作人员通过与现有的主驱动油系统分离的单独的预热、润滑及冷却系统供给最适于各个设备的负荷驱动的油，在此情况下，供油路径将直接应用现有的油系统的路径。

例如，根据现有的主驱动油系统，所供给的油被供给到引擎或涡轮机等设备，油本身并不用作预热介质。但是，若通过单独的供油管线预先向设备供油来运行，以可将用于主驱动油系统的油用作加热介质并通过控制油温和粘度来最优化于负荷运行，则即使在极寒或炎热的运行条件下也可直接进行负荷驱动。为此，需要提供概念与现有的主驱动油系统完全不同的预热、润滑及冷却系统。

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。

在以下说明中，虽然主要说明了油的“预热”，但是，除预热外，应将其解释为包括润滑及冷却功能的含义。在预热的情况下，由于在负荷运行之前执行，因此，相当于“预先预热”，在冷却功能的情况下，在装置负荷运行后，油对加热部件进行冷却，因此，相当于“事后冷却”。在“润滑”的情况下，通过油形成的油膜来赋予耐磨功能来防止部件受损，从油的供

给开始维持较长的时间。

本发明可应用于需要预热、润滑及冷却的工业设备。以下，优先主要以汽车等移动单元及内燃机为示例进行说明。

图1为包括本发明的预热、润滑及冷却系统1的车辆整体驱动及工作系统A的结构图。整体系统A包括预热、润滑及冷却系统1及与预热、润滑及冷却系统1相连接的驱动装置4。驱动装置4是指可供给并使用作为预热、润滑及冷却系统1的热导物质的油，即，使用润滑油的所有装置。上述驱动装置4包括引擎、变速器(transmission)、差动装置(differential)、悬架、制动装置。在移动单元中，建筑机械的液压驱动执行器也属于驱动装置4。

驱动装置4与主油系统2相连接。主油系统2是指用于向车辆供油，即，供给润滑油的所有系统。例如，主油系统2包括引擎油路及变速器油路，但并不限定于此，是指为了上述列举的多个驱动装置4的润滑、冷却及防磨损而供油的所有系统。考虑到这一点，主油系统2可相当于现有的系统。

作为本发明特征中的一个，预热、润滑及冷却系统1直接利用以往设置的主油系统2的路径来向驱动装置4供油，因此，便于设备的构建及维护。基于这种层面，用箭头B表示预热、润滑及冷却系统1和主油系统2。

预热、润滑及冷却系统1与设置在车辆的各种传感器180相连接。虽然安装在汽车的传感器相对较多，但是，传感器180至少包括有关燃料驱动的各种温度传感器。

图2为本发明的预热、润滑及冷却系统1的结构图。

本发明的预热、润滑及冷却系统1以控制部12为中心包括电源部14、操作部16、显示部18及供油装置20。

电源部14供给预热、润滑及冷却系统1驱动所需的所有电力，包括与外部电源相连接的电源。由于电源部14与外部的电池充电电路相连接，因此，可即刻运行。除下述加热器外，电源部14可预热辅助设备、其他冷却水或工作油。由于大型卡车等移动设备装配有小型发电机，因此，可以与电源部14及空气供给管线相连接。

操作人员通过操作部16控制控制部12。控制部12通过驱动器控制供油装置20的驱动。如上所述，在供油装置20中已加热的油可通过主油系统2的现有路径来供给到车辆的驱动装置4。

如下所述，本发明的供油装置20通过第一加热器228和第二加热器224调节预热油温。因此，如图3所示，本发明的操作部16包括第一加热器温度调节按钮16a、第一加热器定时器16b、第二加热器温度调节按钮16c及第二加热器定时器16d。操作部16以面板型与车辆的驾驶座相邻设置。若按下上部的第一加热器温度调节按钮16a及第二加热器温度调节按钮16c，则供给到第一加热器及第二加热器的电热线的电流值将增加，从而预热油温将上升，若按下下部的第一加热器温度调节按钮16a及第二加热器温度调节按钮16c，则供给到第一加热器及第二加热器的电热线的电流值将降低，从而预热油温将下降。通过第一加热器定时器16b调节第一加热器的加热时间。通过第二加热器定时器16d调节第二加热器的加热时间。

在操作部16设置在供给装置20中开始运行下述循环泵226M的开始(START)按钮16e、终止运行的停止(STOP)按钮16f及设定运行周期的循环泵定时器16g。操作人员可通过控制加热器和循环泵的驱动来调节供给到驱动装置4的油温和供给时间周期。

对于汽车而言，在熄火状态下，可通过传感器仅运行循环泵226M来实现规定时间的油循环。由此，不仅可以实现自动驱动，而且可实现手动驱动。

为了执行上述作业，操作人员需要安装在车辆内部的多种传感器180所检测的信息。图4示出用于执行这种功能的本发明的显示部18的一例。显示部18以面板型与车辆的驾驶座相邻，优选地，与上述操作部16并排设置。

显示部18包括：电压显示部18a，用于显示电池的电压；预热油温显示部18b，用于显示预热油的当前温度；冷却水温度显示部18c，用于显示冷却水的温度；以及气压表18d，用于显示气压。这种信息由传感器180检测并传输到显示部18。操作人员可查看显示部18显示的信息并操作操作部16的面板来驱动供油装置20。显示部18还可包括用于显示循环泵226M的驱动时间周期的指示部。

图5为本发明一实施例的供油装置20的结构图。虽然标记成供油装置20，但是，在广义层面上，也可被解释为包括预热、基于油膜形成的润滑及运行后冷却功能的装置。

供油装置20通过填充有油的油底壳220形成外观。从主端口232开始连接到驱动装置4的第二路径M形成上述主油系统2的一部分。考虑到这一点，在物理层面上，虽然预热、润滑及冷却系统1和主油系统2的一部分可位于相同空间内，但应当注意的是，在概念层面上两者应被明确区别。在车辆中，若供给到引擎和变速器或差动装置的工作主油的供给路径分别不同地独立设置，则可按照图5所示的结构设置多个包括油底壳220的供油装置20。设置在第二路径M的止回阀234可用于防止油的逆流。并且，在相邻于主端口232的上部安装主油泵232M。如上所述，主油泵232M通过负荷运行来以现有方式驱动。在主油泵232M的下部设置第三加热器232H。第三加热器232H用于提高主油温并供给到驱动装置4，可自动操作或手动操作。

本发明的特征在于，形成预热、润滑及冷却第一路径P的管路222、形成在管路222入口的进油口240、与进油口240相邻地设置在上部的第一加热器228、从第一加热器228隔开规定间隔的第二加热器224及设置在第一加热器224与第二加热器228之间的循环泵226M。第一加热器224及第二加热器228包括电热线，与未图示的电源相连接。

如上所述，循环泵226M可设定其工作周期及时间，其可以与设备内部本体操作开关及分配器相连接。

虽然，设置在第一路径P的止回阀230用于防止油的逆流，优选地，例如，也在两个路径M、P交叉的分界点设置电磁驱动的三通阀(3way valve)，以与止回阀230合并。若循环泵226M驱动，则油通过进油口240流入并依次经过第一加热器228和第二加热器224并被加热，从而供给到驱动装置4。当进行预热作业时，第一加热器228必不可少，第二加热器224可为了进一步增加油温而选择性地使用。如上所述，若通过显示部18接收对油温的检测或反馈，则操作人员可利用操作部16控制第一加热器224及第二加热器228的温度、加热时间及循环泵226M的驱动周期来调节供给到驱动装置4的油温和供给时间周期。通过止回阀230的已加热的油可沿着主油系统2的现有路径供给到各个驱动装置4，随着操作人员调节温度和加热循环周期，可对各个设备的内部进行加热、润滑及冷却。

以上，虽然说明成预热、润滑及冷却系统1和主油系统2的一部分收容于相同的油底壳220，但是，仅可分离形成第一路径P的结构来构建单独的供油装置20。

在车辆负荷运转后即刻停止期间，润滑冷却可通过设备内外的循环泵操作开关直接驱动，可自动循环规定时间。

基于上述说明来对本发明一实施例的工作原理进行说明。

首先，在停止后进行预热的情况下，电源部14与外部的供给设备连接来运行。在此情况下，操作部16的开关和显示部18的各个仪表板也同时连接电源。除第一加热器224及第二加热器228外，当需要时，通过外部开关向变速器、工作油罐、差动齿轮及其他结构施加电源。在不使用外部电源的情况下，可使用装配在设备内部的电池或发电机。接着，利用开关驱动循环泵226M并调节工作时间周期。当然，也可通过简单的电路结构来自动维持设定温度。

当循环泵226M运行时，由于主油泵232M处于停止状态，因此，油通过第一路径P进行流动，且因止回阀234而不会向主油系统2逆流。经加热供给的油执行预热功能和基于油膜形成的润滑功能，在启动后，形成应对负荷运行的最佳状态，在负荷运行后继续执行润滑功能及冷却功能。

若通过启动主油泵232M来使其进行工作，则循环泵226M将关闭并停止工作，因止回阀230而不会向预热、润滑及冷却系统1逆流。根据需求，在终止启动的状态下，可通过驱动第三加热器232H来减少与预先供给的加热油的温度差来使得负荷运行变得进一步顺畅。通过主油泵232M供给的油传递到驱动装置4并执行与公知功能相同的功能。

并且，若补偿与外部的电池充电电路的气压，则启动将变得更加简单。并且，可通过这种预热和循环联动作用，在启动后可即刻进行负荷运行。

随后，在负荷运转后即刻停止的情况下，可通过与装配在设备的电源或外部电路的开关连接来使得循环泵226M正常运行。考虑到温度及周围条件，当启动被终止时可即刻自动启动规定时间，由此，可对引擎的各个高热部分进行润滑及冷却。

如上所述，本发明具有如下优点，即，当在内燃机未运行的状态下处于冷却状态时，虽然通过第一加热器及第二加热器对油进行加热，但是，若内燃机的热量充足，则无需通过第一加热器及第二加热器进行加热，当仅运行循环泵226M来供油时，则可以自动执行预热功能并形成油膜。

然后，图6例示将本发明的系统1应用于作为固定站的工业设备，例如，应用于设置有如引擎的大型驱动单元的发电站、生产工厂或大型建筑的情况下的结构图，而并非应用于移动装置。本发明的预热、润滑及冷却系统1通过装配的发电机G(generator)接收电源，通过与空气压缩机A相连接来对作为驱动装置4的引擎E执行预热、润滑及负荷运转后的冷却功能。气压传感器与系统1相连接，气压被用作供油的基准。油通过所谓的“分配分享器”供应到包括引擎的驱动装置。

以上，虽然主要以汽车及建筑机械等移动装置为示例说明了多个实施例，但是，本发明的特征可将包括内燃机式发电机在内的所有设备的润滑、耐磨及冷却所需的油均用作预热介质，操作人员通过与现有的主驱动油系统分离的单独的预热系统来供给最适于各个设备的负荷驱动的油，流路系统直接应用现有的主驱动油系统。

在不超出本发明的基本思想的范围内，可对本发明进行多种变形，而这种变形例也属于本发明的申请范围内，显而易见的是，本发明的范围延伸至与以下说明的发明要求保护范围相同或等同的领域。

Claims (7)

1.一种工业设备用预热、润滑及冷却系统，与驱动装置相连接，驱动装置包括工业设备的引擎或发电机，其特征在于，

上述预热、润滑及冷却系统包括供油装置，通过用于向驱动装置供油的主油系统提供的路径调节油温来向上述驱动装置供油，

上述预热、润滑及冷却系统还包括：

控制部，用于控制上述供油装置的工作；

电源部，与设备本体或外部电源相连接，用于供电；

操作部，由用于控制上述控制部的工作的面板形成；以及

显示部，用于显示温度指示器，上述温度指示器至少显示油温，

上述供油装置具有填充有油的油底壳，在上述油底壳的内部设置有管路、进油口、第一加热器、第二加热器及循环泵，上述管路用于形成第一路径(P)，上述进油口形成在管路的入口，上述第一加热器与进油口相邻设置，上述第二加热器从第一加热器隔开规定间隔来设置；

上述操作部包括第一加热器温度调节按钮、第一加热器定时器、第二加热器温度调节按钮及第二加热器定时器，设置有开始循环泵的运行的开始按钮、终止运行的停止按钮及设定循环泵的驱动时间周期的循环泵定时器。

2.根据权利要求1所述的工业设备用预热、润滑及冷却系统，其特征在于，在上述油底壳的内部安装有组成主油系统的管路、主油泵及第三加热器，上述管路形成从主端口开始连接到驱动装置的第二路径(M)，上述主油泵与主端口相邻设置。

3.根据权利要求2所述的工业设备用预热、润滑及冷却系统，其特征在于，

当上述循环泵运行时，主油泵维持停止状态，使得已加热的油通过第一路径(P)供给到驱动装置并执行预热功能及润滑功能；

当主油泵进行工作时，循环泵维持停止状态，使得主油通过第二路径(M)供给到驱动装置。

4.根据权利要求2所述的工业设备用预热、润滑及冷却系统，其特征在于，在工业设备负荷运行后即刻停止的情况下，通过与装配在设备的电源或外部电路开关连接来运行循环泵。

5.一种汽车用预热、润滑及冷却系统，与驱动装置相连接，驱动装置包括汽车的引擎、变速器及差动装置，其特征在于，

上述系统包括供油装置，通过用于向驱动装置供油的主油系统提供的路径调节油温来向上述驱动装置供油；

上述预热、润滑及冷却系统还包括：

控制部，用于控制上述供油装置的工作；

电源部，与设备本体或外部电源相连接，用于供电；

操作部，由用于控制上述控制部的工作的面板形成；以及

显示部，用于显示温度指示器，上述温度指示器至少显示油温，

上述供油装置具有填充有油的油底壳，在上述油底壳的内部设置有管路、进油口、第一加热器、第二加热器及循环泵，上述管路用于形成第一路径(P)，上述进油口形成在管路的入口，上述第一加热器与进油口相邻设置，上述第二加热器从第一加热器隔开规定间隔来设置；

上述操作部包括第一加热器温度调节按钮、第一加热器定时器、第二加热器温度调节按钮及第二加热器定时器，设置有开始循环泵的运行的开始按钮、终止运行的停止按钮及设定循环泵的驱动时间周期的循环泵定时器。

6.根据权利要求5所述的汽车用预热、润滑及冷却系统，其特征在于，

在上述油底壳的内部还安装有组成主油系统的管路、主油泵，上述管路形成从主端口开始连接到驱动装置的第二路径(M)，上述主油泵与主端口相邻设置；

当上述循环泵运行时，主油泵维持停止状态，使得已加热的油通过第一路径(P)供给到驱动装置并执行预热功能及润滑功能；

当主油泵进行工作时，循环泵维持停止状态，使得主油通过第二路径(M)供给到驱动装置。

7.根据权利要求4所述的工业设备用预热、润滑及冷却系统，其特征在于，当工业设备的驱动装置处于被加热的状态时，并不通过第一加热器及第二加热器对油进行加热，而是运行循环泵。