CN115306531B - 一种发动机冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机冷却装置，包括支撑主体和安装在支撑主体内部的中冷器部分和热交换器部分，支撑主体上设有供冷却介质流动的介质通道以及与介质通道联通的冷却介质流入口和冷却介质流出口；冷却介质流入口位于支撑主体靠近中冷器部分的位置，冷却介质流出口位于支撑主体靠近热交换器部分的位置；支撑主体上还设有供冷却介质按照目标流量流出介质通道的旁通通道和控制阀，旁通通道的一端与介质通道联通，另一端与控制阀连接。本发明所提供的发动机冷却装置，降低漏液风险，精简发动机的布置，方便维修；且可以根据发动机冷却需求，调整流经中冷器部分和热交换器部分的冷却介质流量，优化机体冷却，降低发动机油耗，最大化的释放发动机性能。

Description

一种发动机冷却装置
技术领域
本发明涉及发动机冷却设备领域，特别是涉及一种发动机冷却装置。
背景技术
目前船用柴油发动机大都采用中冷器和热交换器对发动机冷却，机体通过水泵抽取低温的江水或海水(以下简称冷却介质)，冷却介质首先通过中冷器，对增压器压缩后的高温空气进行冷却，然后流出中冷器，经过外接管路，接入热交换器，在热交换器内部和发动机冷却液进行热量交换，降低冷却液温度，最后，冷却介质排出到江水或大海中，完成对机体的冷却。
然而，现有技术中的冷却方式，由于江水或海水依次流过中冷器和热交换器，中冷器安装在装配增压器的发动机上，实际上是涡轮增压的配套件，其作用在于降低增压后的高温空气温度，提高进气量，进而增加发动机的功率；热交换器用来使热量从热流体传递到冷流体，应用在发动机上是使热量从热的发动机冷却液传递到冷的冷却介质，从而降低发动机冷却液温度，进而冷却发动机。现有技术中，中冷器和热交换器之间需要管路连接，导致中冷器和热交换器的布置不紧凑，且外部管路的设置会增加漏液风险，不方便维修；同时，现有技术中的结构设计中，由于中冷器和热交换器有相同的冷却介质流量，但在实际应用中，空气和水的传热效率要远低于水和水的传热效率，因此在实际应用中常出现以下情况：中冷后压缩空气的温度高于要求值，但受限于发动机冷却液的温度已低于限制，所以无法通过增加冷却介质流量的方式降低中冷后压缩空气的温度，结果就是只能被动的选取折中值，无法最大化的释放发动机性能，降低油耗。
因此，如何提高发动机冷却装置的适用性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机冷却装置，该发动机冷却装置能够有效的提高冷却效率，降低发动机油耗。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机冷却装置，包括支撑主体和安装在所述支撑主体内部的中冷器部分和热交换器部分，所述支撑主体上设有供冷却介质流动的介质通道以及与所述介质通道联通的冷却介质流入口和冷却介质流出口；所述冷却介质流入口位于所述支撑主体靠近所述中冷器部分的位置，所述冷却介质流出口位于所述支撑主体靠近所述热交换器部分的位置；所述支撑主体上还设有供所述冷却介质按照目标流量流出所述介质通道的旁通通道和控制阀，所述旁通通道的一端与所述介质通道联通，另一端与所述控制阀连接。
优选地，所述支撑主体内设有用于放置所述中冷器部分的中冷器容纳部和用于放置所述热交换器部分的热交换器容纳部，所述中冷器容纳部与所述热交换器容纳部之间通过隔板分隔。
优选地，所述中冷器容纳部上还设有供压缩空气流入至所述中冷器部分的压缩空气入口，以及供所述压缩空气从所述中冷器部分流出的压缩空气出口。
优选地，所述压缩空气入口与所述压缩空气出口分别位于所述中冷器容纳部左右两侧。
优选地，所述热交换器容纳部的顶部还设有供冷却液流入至所述热交换器部分的冷却液入口，以及供所述冷却液从所述热交换器部分流出的冷却液出口。
优选地，所述冷却液入口和所述冷却液出口分别位于所述热交换器容纳部的顶部左右两侧。
优选地，所述旁通通道和所述控制阀位于所述热交换器容纳部上靠近所述中冷器容纳部的一侧。
优选地，所述支撑主体为一体铸造而成的支撑主体。
优选地，还包括用于检测流经所述中冷器部分后的压缩空气的温度的第一温度检测部件、用于检测流经所述热交换器部分后的冷却液的温度的第二温度检测部件以及控制器，所述控制器与所述控制阀连接，所述控制器用于根据所述第一温度检测部件和所述第二温度检测部件的检测结果控制所述控制阀的开度。
优选地，所述控制器用于：
实时获取所述第一温度检测部件的第一检测温度，并与压缩空气目标温度进行比较，计算出需要流经所述中冷器部分的冷却介质的第一流量；
实时获取所述第二温度检测部件的第二检测温度，并与冷却液目标温度进行比较，计算出需要流经所述热交换器部分的冷却介质的第二流量；
确定所述第一流量与所述第二流量的差值作为所述控制阀的目标流量，并根据所述控制阀的目标流量控制所述控制阀的开度。
本发明所提供的发动机冷却装置，包括支撑主体和安装在所述支撑主体内部的中冷器部分和热交换器部分，所述支撑主体上设有供冷却介质流动的介质通道以及与所述介质通道联通的冷却介质流入口和冷却介质流出口；所述冷却介质流入口位于所述支撑主体靠近所述中冷器部分的位置，所述冷却介质流出口位于所述支撑主体靠近所述热交换器部分的位置；所述支撑主体上还设有供所述冷却介质按照目标流量流出所述介质通道的旁通通道和控制阀，所述旁通通道的一端与所述介质通道联通，另一端与所述控制阀连接。本发明所提供的发动机冷却装置，通过将所述中冷器部分和所述热交换器部分集成在支撑主体上，可以有效减少现有技术中中冷器与热交换器之间外部管路的连接，降低漏液风险，精简发动机的布置，方便维修；并且，通过增加所述旁通通道和所述控制阀，根据发动机冷却需求，调整流经所述中冷器部分和所述热交换器部分的冷却介质流量，优化机体冷却，降低发动机油耗，最大化的释放发动机性能。
在一种优选实施方式中，还包括用于检测流经所述中冷器部分后的压缩空气的温度的第一温度检测部件、用于检测流经所述热交换器部分后的冷却液的温度的第二温度检测部件以及控制器，所述控制器与所述控制阀连接，所述控制器用于根据所述第一温度检测部件和所述第二温度检测部件的检测结果控制所述控制阀的开度。上述设置，可以利用所述第一温度检测部件、所述第二温度检测部件以及控制器，实现对所述冷却介质流量的动态控制，进一步满足发动机在实际使用时的冷却需求，保证冷却效果的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的发动机冷却装置一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示发动机冷却装置另一视角的结构示意图；
其中：中冷器部分-A；热交换器部分-B；控制阀-C；压缩空气入口-1；压缩空气出口-2；冷却液入口-3；冷却液出口-4；冷却介质流入口-5；冷却介质流出口-6；控制阀出口-7。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种发动机冷却装置，该发动机冷却装置方便维护，体积小，冷却效率高。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的发动机冷却装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示发动机冷却装置另一视角的结构示意图。
在该实施方式中，发动机冷却装置包括支撑主体和安装在支撑主体内部的中冷器部分A和热交换器部分B；
其中，支撑主体上设有供冷却介质流动的介质通道以及与介质通道联通的冷却介质流入口5和冷却介质流出口6，冷却介质可以为江水或者海水，介质通道、冷却介质流入口5和冷却介质流出口6均集成在支撑主体上，可以通过一体铸造成型，直接在支撑主体上铸造加工获得介质通道、冷却介质流入口5和冷却介质流出口6，避免了介质管路的单独设置，进而避免了漏液风险。
进一步，冷却介质流入口5位于支撑主体靠近中冷器部分A的位置，冷却介质流出口6位于支撑主体靠近热交换器部分B的位置，也就是说，冷却介质首先流经中冷器部分A，同时，增压后的压缩空气进入中冷器部分A，冷却介质首先对该部分的压缩空气进行冷却，然后，冷却介质流经热交换器部分B，同时，来自发动机的冷却液进入热交换器部分B，冷却介质对该部分的冷却液进行冷却，从而实现对中冷器部分A和热交换器部分B的冷却效果；支撑主体上还设有供冷却介质按照目标流量流出介质通道的旁通通道和控制阀C，旁通通道的一端与介质通道联通，另一端与控制阀C连接，也就是说，为了避免冷却液的温度太低，而将介质通道内的部分冷却介质通过旁通通道和控制阀C释放。
本发明所提供的发动机冷却装置，通过将中冷器部分A和热交换器部分B集成在支撑主体上，可以有效减少现有技术中中冷器与热交换器之间外部管路的连接，降低漏液风险，精简发动机的布置，方便维修；并且，通过增加旁通通道和控制阀C，根据发动机冷却需求，调整流经中冷器部分A和热交换器部分B的冷却介质流量，优化机体冷却，降低发动机油耗，最大化的释放发动机性能。
在一些实施方式中，支撑主体内设有用于放置中冷器部分A的中冷器容纳部和用于放置热交换器部分B的热交换器容纳部，中冷器容纳部与热交换器容纳部之间通过隔板分隔，隔板可以与支撑主体一体铸造成型，保证稳定性。
在一些实施方式中，中冷器容纳部上还设有供压缩空气流入至中冷器部分A的压缩空气入口1，以及供压缩空气从中冷器部分A流出的压缩空气出口2。
在一些实施方式中，压缩空气入口1与压缩空气出口2分别位于中冷器容纳部左右两侧。具体的，压缩空气入口1与压缩空气出口2均可以在支撑主体铸造加工时，一体成型。
在一些实施方式中，热交换器容纳部的顶部还设有供冷却液流入至热交换器部分B的冷却液入口3，以及供冷却液从热交换器部分B流出的冷却液出口4。
在一些实施方式中，冷却液入口3和冷却液出口4分别位于热交换器容纳部的顶部左右两侧。具体的，冷却液入口3和冷却液出口4同样可以在支撑主体铸造加工时，一体成型，保证支撑主体整体结构的稳定性和强度，方便安装和使用。
在一些实施方式中，旁通通道和控制阀C位于热交换器容纳部上靠近中冷器容纳部的一侧，具体的，旁通通道和控制阀C位于支撑主体的中间位置，方便冷却介质在流经中冷器部分A后，不会经过热交换器部分B，而是直接从旁通通道和控制阀C流出。
在一些实施方式中，支撑主体为一体铸造而成的支撑主体，支撑主体优选为金属件，强度高，传热快，加工方便，强度高。
在一些实施方式中，还包括用于检测流经中冷器部分A后的压缩空气的温度的第一温度检测部件、用于检测流经热交换器部分B后的冷却液的温度的第二温度检测部件以及控制器，控制器与控制阀C连接，控制器用于根据第一温度检测部件和第二温度检测部件的检测结果控制控制阀C的开度。上述设置，可以利用第一温度检测部件、第二温度检测部件以及控制器，实现对冷却介质流量的动态控制，进一步满足发动机在实际使用时的冷却需求，保证冷却效果的稳定性。
在一些实施方式中，控制器用于：
实时获取第一温度检测部件的第一检测温度，并与压缩空气目标温度进行比较，计算出需要流经中冷器部分A的冷却介质的第一流量；
实时获取第二温度检测部件的第二检测温度，并与冷却液目标温度进行比较，计算出需要流经热交换器部分B的冷却介质的第二流量；
确定第一流量与第二流量的差值作为控制阀C的目标流量，并根据控制阀C的目标流量控制控制阀C的开度。
上述过程，利用控制器对控制阀C的自动控制，可以动态调整流经中冷器部分A和热交换器部分B的冷却介质的流量，进而优化机体冷却，降低发动机油耗。当然，在中冷器部分A与热交换器部分B所需冷却介质的流量恒定的情况下，例如，流入中冷器部分A的高温压缩空气的温度恒定，而且流入热交换器部分B的冷却液的温度恒定的情况下，也可以采用手动调节控制阀C的方式实现，例如，控制阀C上设有若干流量档位，可以根据实际情况，手动将控制阀C调整在对应的档位上，满足中冷器部分A与热交换器部分B各自的冷却需求。
在一种具体实施例中，当发动机正常运行时，发动机增压器增压后的压缩空气由压缩空气入口1进入中冷器部分A，冷却介质自冷却介质流入口5流入，在中冷器部分A中对压缩空气进行冷却，冷却后的压缩空气自压缩空气出口2流出中冷器部分A，进入发动机进气管，冷却介质通过介质通道流入热交换器部分B，在热交换器部分B中，发动机中的冷却液自冷却液入口3流入热交换器部分B，冷却液的热量传递到冷却介质中，降温后的发动机冷却液从冷却液出口4中流出，经连接管路流回发动机，再次加热升温后的冷却介质从冷却介质流出口6排出到江水或大海中。
在运行过程中，发动机通过检测压缩空气出口2处的压缩空气的温度，以及由冷却液出口4流出的冷却液的温度，确定发动机冷却状态，当两者温度均超过或低于对应的目标温度时，调整机体水泵转速，对应增加或降低冷却介质的流量，调整冷却能力；然而，由于空气和水的传热效率要远低于水和水的传热效率，因此，会出现压缩空气出口2流出的压缩空气的温度超过压缩空气目标温度，但冷却液出口4流出的冷却液温度却达下限，因此不能继续增加流入热交换器部分B的冷却介质流量，此时，通过调整水泵转速，加大冷却介质流量，同时旁通通道处的控制阀C启动，将增加的冷却介质从控制阀出口7排出，保证发动机冷却液不会被进一步冷却，从而使发动机达到最优的冷却效果。
该实施例所提供的发动机冷却装置，集成中冷器部分A和热交换器部分B设计，减少外部管路连接，降低漏液风险；精简发动机布置，方便维修；增加冷却介质控制控制阀C，根据发动机冷却需求，动态调整冷却液流量，优化机体冷却，降低发动机油耗。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的发动机冷却装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个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 (7)

1.一种发动机冷却装置，其特征在于，包括支撑主体和安装在所述支撑主体内部的中冷器部分(A)和热交换器部分(B)，所述支撑主体上设有供冷却介质流动的介质通道以及与所述介质通道联通的冷却介质流入口(5)和冷却介质流出口(6)；所述冷却介质流入口(5)位于所述支撑主体靠近所述中冷器部分(A)的位置，所述冷却介质流出口(6)位于所述支撑主体靠近所述热交换器部分(B)的位置；所述支撑主体上还设有供所述冷却介质按照目标流量流出所述介质通道的旁通通道和控制阀(C)，所述旁通通道的一端与所述介质通道联通，另一端与所述控制阀(C)连接；
所述支撑主体内设有用于放置所述中冷器部分(A)的中冷器容纳部和用于放置所述热交换器部分(B)的热交换器容纳部，所述中冷器容纳部与所述热交换器容纳部之间通过隔板分隔；
所述中冷器容纳部上还设有供压缩空气流入至所述中冷器部分(A)的压缩空气入口(1)，以及供所述压缩空气从所述中冷器部分(A)流出的压缩空气出口(2)；
所述热交换器容纳部的顶部还设有供冷却液流入至所述热交换器部分(B)的冷却液入口(3)，以及供所述冷却液从所述热交换器部分(B)流出的冷却液出口(4)；
并且，在运行过程中，发动机通过检测所述压缩空气出口(2)处的压缩空气的温度，以及由所述冷却液出口(4)流出的冷却液的温度，确定所述发动机冷却状态；当两者温度均超过或低于对应的目标温度时，调整机体水泵转速，对应增加或降低冷却介质的流量；当所述压缩空气出口(2)流出的压缩空气的温度超过压缩空气目标温度，所述冷却液出口(4)流出的冷却液温度达到下限时，调整水泵转速，加大冷却介质流量，同时所述旁通通道处的所述控制阀(C)启动，将增加的冷却介质从控制阀出口(7)排出。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述压缩空气入口(1)与所述压缩空气出口(2)分别位于所述中冷器容纳部左右两侧。
3.根据权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述冷却液入口(3)和所述冷却液出口(4)分别位于所述热交换器容纳部的顶部左右两侧。
4.根据权利要求1所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述旁通通道和所述控制阀(C)位于所述热交换器容纳部上靠近所述中冷器容纳部的一侧。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述支撑主体为一体铸造而成的支撑主体。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的发动机冷却装置，其特征在于，还包括用于检测流经所述中冷器部分(A)后的压缩空气的温度的第一温度检测部件、用于检测流经所述热交换器部分(B)后的冷却液的温度的第二温度检测部件以及控制器，所述控制器与所述控制阀(C)连接，所述控制器用于根据所述第一温度检测部件和所述第二温度检测部件的检测结果控制所述控制阀(C)的开度。
7.根据权利要求6所述的发动机冷却装置，其特征在于，所述控制器用于：
实时获取所述第一温度检测部件的第一检测温度，并与压缩空气目标温度进行比较，计算出需要流经所述中冷器部分(A)的冷却介质的第一流量；
实时获取所述第二温度检测部件的第二检测温度，并与冷却液目标温度进行比较，计算出需要流经所述热交换器部分(B)的冷却介质的第二流量；
确定所述第一流量与所述第二流量的差值作为所述控制阀(C)的目标流量，并根据所述控制阀(C)的目标流量控制所述控制阀(C)的开度。
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基于Matlab/Simulink和AMESim的PEMFC冷却系统联合仿真;俞林炯;陈凤祥;贾骁;周苏;;佳木斯大学学报(自然科学版);20130515(第03期);全文 *

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