CN212583793U - 一种船用柴油机外循环冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船用柴油机外循环冷却系统，包括中冷器、热交换器和海水泵，进气温度传感器，进水温度传感器，旁通控制机构及主控单元，进气温度传感器设在柴油机进气管上，采集进气温度；进水温度传感器设在热交换器的出水口侧，采集进水温度；旁通控制机构设在海水泵和中冷器的连接管上；主控单元分别与进气温度传感器、进水温度传感器和旁通控制机构电连接，主控单元用于根据进气温度和进水温度，来控制旁通控制机构的打开和闭合，以调整海水进水量，进而调整海水携带的冷量，使海水量恰好合适。可见，本系统可避免因进气和缸套水过冷导致的燃烧恶化，摩擦消耗增加，降低了油耗，提高了可靠性。

Description

一种船用柴油机外循环冷却系统

技术领域

本实用新型涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种船用柴油机外循环冷却系统。

背景技术

目前的船用柴油机基本上都是通过外循环冷却系统来冷却增压后的空气和内循环冷却液。外循环冷却介质一般是海水或者河水，通过海水泵将冷却介质先后输送至中冷器和热交换器对中冷后空气和冷却液进行冷却。海水泵匹配时往往只计算最大功率时的冷却需求，并不能保证低功率机型以及同机型不同工况下进气温度和缸套进水温度都恒定在最佳温度，较多情况下低功率机型和部分工况外循环冷却能力是过剩的，造成部分工况中冷后空气以及冷却液的过冷。增加了柴油机燃油消耗以及零件的摩擦消耗。

现有船用柴油机外循环水的流量匹配基本都是按照柴油机最大功率时的流量需求进行匹配的，并不能很好的将柴油机不同机型、不同工况的外循环水需求流量与海水泵的特性曲线进行匹配，也不能使中冷后温度以及缸套进水温度保持恒定，柴油机低速低负荷甚至低负荷状态下中冷后空气、缸套进水都是过冷的。过冷的空气造成了能量的损失以及燃烧的恶化导致燃油消耗率增加；过冷的缸套进水导致燃烧室温度降低造成燃烧恶化，零件的摩擦损失增加，进而导致燃油消耗率的增加及可靠性的降低。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种船用柴油机外循环冷却系统，该系统根据实时进气温度和水温度，来调整旁通控制机构以调整海水量，避免因进气和缸套谁过冷导致的燃烧恶化，摩擦消耗增加，降低了油耗，提高了可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种船用柴油机外循环冷却系统，包括中冷器、热交换器和海水泵，还包括：进气温度传感器，所述进气温度传感器设在柴油机进气管上；进水温度传感器，所述进水温度传感器设在所述热交换器的出水口侧；用于调节外部海水进水量的旁通控制机构，所述旁通控制机构设在所述海水泵和所述中冷器的连接管上；主控单元，所述主控单元分别与所述进气温度传感器、所述进水温度传感器和所述旁通控制机构电连接，所述主控单元用于根据所述进气温度传感器采集的进气温度及所述进水温度传感器采集的进水温度，来控制所述旁通控制机构的打开和闭合。

优选方式为，所述旁通控制机构包括与所述主控单元电连接的电动阀，所述电动阀的进水口与所述海水泵出水口连接，所述电动阀的出水口与所述中冷器的进水口连接。

优选方式为，所述旁通控制机构包括与所述主控单元电连接的电磁三通阀及旁通管，所述电磁三通阀的进水口与所述海水泵出水口连接，所述电磁三通阀的第一出水口与所述中冷器的进水口连接，所述电磁三通阀的第二出水口与所述旁通管的进水口连接，所述旁通管的出水口接外界。

优选方式为，所述主控单元集成在柴油机的电控单元上。

优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的比较电路，所述比较电路具有第一阈值和第二阈值；所述电压比较电路用于将所述进气温度传感器采集的实时进气温度对应的电压与所述第一阈值进行比较，并传输比较结果对应的进气电信号给所述电控单元，所述电控单元用于将所述进水温度传感器采集的实时进水温度对应的电压与所述第二阈值进行比较，并传输比较结果对应的进水电信号给所述电控单元；所述电控单元用于根据进气电信号和进水电信号，控制所述旁通控制机构打开或闭合。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的船用柴油机外循环冷却系统，包括中冷器、热交换器和海水泵，进气温度传感器，进水温度传感器，旁通控制机构及主控单元，其中进气温度传感器设在柴油机进气管上，以采集进气温度；其中进水温度传感器设在热交换器的出水口侧，以采集进水温度；其中旁通控制机构设在海水泵和中冷器的连接管上；其中主控单元分别与进气温度传感器、进水温度传感器和旁通控制机构电连接，主控单元用于根据进气温度传感器采集的进气温度和进水温度传感器采集的进水温度，来控制旁通控制机构的打开和闭合，以调整海水进水量，进而调整海水携带的冷量，使海水量恰好合适。可见，本系统避免了因进气和缸套水过冷导致的燃烧恶化，摩擦消耗增加，降低了油耗，提高了可靠性。

由于旁通控制机构包括与主控单元电连接的电磁三通阀及旁通管，电磁三通阀的进水口与海水泵出水口连接，电磁三通阀的第一出水口与中冷器的进水口连接，电磁三通阀的第二出水口与旁通管的进水口连接，旁通管的出水口接外界，结构简单，海水量调整更加及时。

由于主控单元集成在柴油机的电控单元上，优化结构，降低成本。

附图说明

图1是实用新型船用柴油机外循环冷却系统的示意图；

图2本实用新型船用柴油机外循环冷却系统的原理框图；

图中：1-进气温度传感器，2-进水温度传感器，3-旁通控制机构，4-节温器，5-淡水泵，6-柴油机本体，7-中冷器，8-热交换器，9-海水泵。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图2所示，一种船用柴油机外循环冷却系统，包括中冷器7、热交换器8和海水泵9，其中：海水泵9、中冷器7和热交换器8形成外循环，其中热交换器8用于形成内循环，内循环又分为大循环和小循环，小循环由柴油机本体6、节温器4和淡水泵5形成，热交换器8的进水口与节温器4出水口连接，热交换器8的出水口与海水泵9的一个进水口连接，柴油机本体6、节温器4、热交换器8和淡水泵5形成大循环。

本实用新型还包括进气温度传感器1，进水温度传感器2，旁通控制机构3和控制单元；其中进气温度传感器1设在柴油机进气管上，以采集进水温度；其中进水温度传感器2设在热交换器8的出水口侧，以采集进水温度；其中旁通控制机构3设在海水泵9和中冷器7的连接管上，以调节海水进水量；其中主控单元分别与进气温度传感器1、进水温度传感器2和旁通控制机构3电连接，主控单元用于根据进气温度和进水温度，来控制旁通控制机构3的打开和闭合，以调整海水进水量，进而调整海水携带的冷量，使海水量恰好合适。可见，本系统避免经过外循环被降温后的进气温度过低，及避免经过大循环冷却后的缸套水过冷，进而避免燃烧恶化，摩擦消耗增加，降低了油耗，提高了可靠性。

如图1所示，旁通控制机构3包括与主控单元电连接的电磁三通阀及旁通管，电磁三通阀的进水口与海水泵9出水口连接，电磁三通阀的第一出水口与中冷器7的进水口连接，电磁三通阀的第二出水口与旁通管的进水口连接，旁通管的出水口接外界。当进气温度和进水温度过低时，主控单元控制电磁三通阀的第一出水口关闭，打开第二出水口，使海水泵9吸入的海水从旁通管排出，以降低海水的进水量，以调整外循环和大循环的冷量；当进气温度和进水温度不过低时，主控单元控制电磁三通阀的第一出水口打开，关闭第二出水口，让海水进入循环，以加大外循环和大循环的冷量。

另外，旁通控制机构3还包括与主控单元电连接的电动阀，电动阀的进水口与海水泵9出水口连接，电动阀的出水口与中冷器7的进水口连接。当进气温度和进水温度过低时，主控单元控制电动阀关闭，降低海水进水量，以调整外循环和大循环的冷量；当进气温度和进水温度不过低时，主控单元控制电动阀打开，让海水进入循环，以加大外循环和大循环的冷量。

本例中主控单元集成在柴油机的电控单元上，优化结构，降低成本。

如图2所示，本系统还包括与电控单元电连接的比较电路，比较电路具有第一阈值和第二阈值；电压比较电路用于将进气温度传感器1采集的实时进气温度对应的电压与第一阈值进行比较，并传输比较结果对应的进气电信号给电控单元，电控单元用于将进水温度传感器2采集的实时进水温度对应的电压与第二阈值进行比较，并传输比较结果对应的进水电信号给电控单元；电控单元用于根据进气电信号和进水电信号，控制旁通控制机构3(本例中电磁三通阀)打开或闭合。其中比较电路可选用运算放大器构成的电压比较电路，电压比较电路为现有技术，在此不再详细描述。

如图1至图2所示，本例中比较电路集成在电控单元上，工作过程中如下，定义实时进气温度为T1，定义实时进水温度为T2，第一阈值t1，进气温度允许变化量Δt1，第二阈值t2，进水温度允许变化量Δt2。

当T1≥t1+Δt1或T2≥t2+Δt2时，电磁三通阀的第二出水口关闭，使旁通管被关闭，此时海水泵9正常通过电磁三通阀向中冷器7供水、热交换器8输送外循环冷却水。

当t1≤T1＜t1+Δt1，t2≤T2＜t2+Δt2时，电磁三通阀的第二出水口关闭，使旁通管被关闭，海水泵9正常通过电磁三通阀向中冷器7、热交换器8输送外循环冷却水。

当t1＜T1＜t1+Δt1，T2＜t2时，电磁三通阀的第二出水口打开，使旁通管被打开，外循环水旁通回船舷外，不再向中冷器7、热交换器8输送外循环冷却水。

当T1＜t1，t2＜T2＜t2+Δt2时，电磁三通阀的第二出水口打开，使旁通管被打开，外循环水旁通回船舷外，不再向中冷器7、热交换器8输送外循环冷却水。

当T1＜t1，T2＜t2时，电磁三通阀的第二出水口打开，使旁通管被打开，外循环水旁通回船舷外，不再向中冷器7、热交换器8输送外循环冷却水。

综上所述，本实用新型通过进气温度和进水温度，实时调整旁通控制机构打开和关闭，以调整外部海水的进水量，进而调整外循环、大循环的冷量，实现中冷后温度、缸套进水温度的调节，使海水进水量在不同工况下保持在一定范围，从而达到降油耗、提高可靠性的目的。

以上所述本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种船用柴油机外循环冷却系统的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船用柴油机外循环冷却系统，包括中冷器、热交换器和海水泵，其特征在于，还包括：

进气温度传感器，所述进气温度传感器设在柴油机进气管上；

进水温度传感器，所述进水温度传感器设在所述热交换器的出水口侧；

用于调节外部海水进水量的旁通控制机构，所述旁通控制机构设在所述海水泵和所述中冷器的连接管上；

主控单元，所述主控单元分别与所述进气温度传感器、所述进水温度传感器和所述旁通控制机构电连接，所述主控单元用于根据所述进气温度传感器采集的进气温度及所述进水温度传感器采集的进水温度，来控制所述旁通控制机构的打开和闭合。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机外循环冷却系统，其特征在于，所述旁通控制机构包括与所述主控单元电连接的电动阀，所述电动阀的进水口与所述海水泵出水口连接，所述电动阀的出水口与所述中冷器的进水口连接。

3.根据权利要求1所述的船用柴油机外循环冷却系统，其特征在于，所述旁通控制机构包括与所述主控单元电连接的电磁三通阀及旁通管，所述电磁三通阀的进水口与所述海水泵出水口连接，所述电磁三通阀的第一出水口与所述中冷器的进水口连接，所述电磁三通阀的第二出水口与所述旁通管的进水口连接，所述旁通管的出水口接外界。

4.根据权利要求1至3任一项所述的船用柴油机外循环冷却系统，其特征在于，所述主控单元集成在柴油机的电控单元上。

5.根据权利要求4所述的船用柴油机外循环冷却系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接的电压比较电路，所述电压比较电路具有第一阈值和第二阈值；

所述电压比较电路用于将所述进气温度传感器采集的实时进气温度对应的电压与所述第一阈值进行比较，并传输比较结果对应的进气电信号给所述电控单元，

所述电控单元用于将所述进水温度传感器采集的实时进水温度对应的电压与所述第二阈值进行比较，并传输比较结果对应的进水电信号给所述电控单元；

所述电控单元用于根据进气电信号和进水电信号，控制所述旁通控制机构打开或闭合。

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