CN214741621U - 一种发动机及其冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机及其冷却系统，发动机冷却系统包括低温水循环冷却系统和高温水循环冷却系统；发动机冷却系统还包括调温阀和高低温冷却水混合单元。调温阀包括执行器和感温元件，感温元件通过转轴连接在执行器上；执行器串联在低温冷却水循环管路中，感温元件插设在高温冷却水循环管路中，高低温冷却水混合单元同时串联在低温冷却水循环管路与高温冷却水循环管路中。本实用新型的发动机冷却系统能够将低温冷却水循环系统中富余的压力提供给高温冷却水循环系统，高温冷却水循环系统中高温水泵轴功率保持不变的前提下，高温水泵的出水压力升高，进入发动机本体中的高温冷却水压力升高，提高发动机的可靠性和经济性。

Description

一种发动机及其冷却系统

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机及其冷却系统。

背景技术

柴油机，特别是大型船用柴油机的冷却系统分为低温冷却水循环系统和高温冷却水循环系统。低温冷却水循环将中冷器、机油冷却器、高温冷却水冷却器等的废热吸收并与外部系统进行热交换；高温冷却水循环将柴油机本体的废热吸收并与高温冷却水冷却器热交换。一般来说低温冷却水循环交换的热量比较大、循环水温低，故低温冷却水循环水流量大。低温水循环则仅考虑循环流量即可，系统压力仅需克服流动阻力。高温冷却水循环中为克服系统内局部沸腾避免发生汽蚀、穴蚀，系统需保持较高水压。整体来说，低温冷却水循环中流量(流速)优先级高于压力；高温冷却水循环压力优先级高于流量(流速)。虽然设计水泵时可以通过改变蜗壳及叶轮的结构来调整流量和压力的关系，但调整空间十分有限。水泵设计时流量、压力以及效率是相互影响，相对独立的两种水泵各自工作存在能量的浪费，且柴油机低温水循环考虑机舱管路布置、进水口水位、是否串联齿轮箱等需冷却器设备的因素，水泵扬程储备都很大，试航阶段采用在循环管路加节流板的方式控制循环管路压损，最终控制低温水泵的流量在设计范围内，循环管路中因节流板消耗的压损白白浪费。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型所解决的第一个技术问题是，提供一种发动机冷却系统，能够将低温冷却水循环系统中富余的压力提供给高温冷却水循环系统，高温冷却水循环系统中高温水泵轴功率保持不变的前提下，高温水泵的出水压力升高，进入发动机本体中的高温冷却水压力升高，提高发动机的可靠性和经济性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种发动机冷却系统，所述发动机冷却系统包括低温水循环冷却系统和高温水循环冷却系统；所述低温水循环冷却系统包括低温冷却水循环管路，所述低温冷却水循环管路上设置有低温水泵，所述低温冷却水循环管路中的低温冷却水通过所述低温水泵泵出，依次流经设置于所述低温冷却水循环管路上的节流板、中冷器、以及热交换器，并回流至所述低温水泵；所述高温水循环冷却系统包括高温冷却水循环管路，所述高温冷却水循环管路上设置有高温水泵；所述发动机冷却系统还包括调温阀和高低温冷却水混合单元，所述调温阀包括执行器和感温元件，所述感温元件通过转轴连接于所述执行器；所述执行器串联于所述低温冷却水循环管路，所述感温元件插设于所述高温冷却水循环管路中，所述高低温冷却水混合单元同时串联于所述低温冷却水循环管路与所述高温冷却水循环管路。

进一步的，所述执行器包括执行器进口和执行器出口，所述执行器进口与所述中冷器的出水侧连通，所述执行器出口与所述高低温冷却水混合单元的进水侧连通；所述感温元件设置于所述高低温冷却水混合单元的进水侧。

进一步的，所述高低温冷却水混合单元包括壳体，所述壳体上设置有高温冷却水进口、低温冷却水进口、混合冷却水出口一、以及混合冷却水出口二；所述中冷器的出水侧与所述低温冷却水进口连通，所述感温元件设置于与所述高温冷却水进口连通的所述高温冷却水循环管路中，所述混合冷却水出口一与所述热交换器的进水侧连通，所述混合冷却水出口二与所述高温水泵的进水侧连通。

进一步的，所述壳体内部设置有用于将高温冷却水和低温冷却水充分混合的挡板。

进一步的，所述挡板包括上挡板和下挡板，所述上挡板的顶部固定连接于所述壳体的顶壁，所述下挡板的底部固定连接于所述壳体的底壁，所述上挡板与所述下挡板交替布置。

进一步的，所述执行器还包括执行器旁通口，所述执行器旁通口通过旁通管路与所述热交换器的进水侧连通。

进一步的，所述低温水循环冷却系统还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的补水口通过补水管路与所述热交换器的出水侧连通，所述膨胀水箱的出水口与所述低温水泵的进水侧连通。

基于一个总的发明构思，本实用新型所解决的第二个技术问题是，提供一种发动机，能够将低温冷却水循环系统中富余的压力提供给高温冷却水循环系统，高温冷却水循环系统中高温水泵轴功率保持不变的前提下，高温水泵的出水压力升高，进入发动机本体中的高温冷却水压力升高，提高发动机的可靠性和经济性。

一种发动机，所述发动机包括发动机本体，所述发动机本体串联于上述的高温冷却水循环管路中。

进一步的，所述发动机为六缸发动机。

进一步的，所述发动机为八缸发动机。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是，发动机冷却系统包括低温水循环冷却系统和高温水循环冷却系统；发动机冷却系统还包括调温阀和高低温冷却水混合单元，调温阀包括执行器和感温元件，感温元件通过转轴连接在执行器上；执行器串联在低温冷却水循环管路中，感温元件插设在高温冷却水循环管路中，高低温冷却水混合单元同时串联在低温冷却水循环管路与高温冷却水循环管路中。本实用新型的发动机冷却系统能够将低温冷却水循环系统中富余的压力提供给高温冷却水循环系统，高温冷却水循环系统中高温水泵轴功率保持不变的前提下，高温水泵的出水压力升高，进入发动机本体中的高温冷却水压力升高，提高发动机的可靠性和经济性。

调温阀的感温元件与执行器分别安装在高、低温冷却水循环管路中，感温元件感知高温冷却水的出水情况，驱动执行器调节高低温冷却水混合单元内的低温冷却水占比来实现温控。感温元件仅串联在高温冷却水循环管路中，高温冷却水循环管路无分流，高温冷却水循环系统结构简单，系统压力可实现更高的精确化管理。

高温水循环冷却系统的压力升高却几乎不增加功率消耗，且高温水循环冷却系统的温度调控过程无大、小循环之分，避免传统温控过程因大、小循环切换的循环阻力变化、循环流向激变、局部压损失衡等情况发生。各系统元件因始终浸润在较高的系统压力内，气蚀风险低，对高温水泵的保护尤为突出。

附图说明

图1是本实用新型的发动机冷却系统的结构示意图；

图2是图1中的感温元件检测到高温冷却水温度高于85℃时的低温冷却水的流动状态的局部的结构示意图；

图3是图1中的感温元件检测到高温冷却水温度低于75℃时的低温冷却水的流动状态的局部的结构示意图；

图4是图1中的感温元件检测到高温冷却水温度高于75℃且低于85℃时的低温冷却水的流动状态的局部的结构示意图；

图5是图1中高低温冷却水混合单元的放大的结构示意图；

图中，实线表示高温冷却水流动的管路；

图中，虚线表示低温冷却水流动的管路；

图中，箭头的方向表示流体的流动方向；

图中，1-高温水泵、2-高低温冷却水混合单元、21-壳体、211-高温冷却水进口、212-低温冷却水进口、213-混合冷却水出口一、214-混合冷却水出口二、22-上隔板、23-下隔板、31-执行器、311-执行器进口、312-执行器出口、313-执行器旁通口、32-转轴、33-感温元件、4-低温水泵、5-节流板、6-中冷器、7-发动机本体、8-膨胀水箱、9-高温冷却水循环管路、10-低温冷却水循环管路、11-补水管路、12-热交换器、13-旁通管路。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

结合图1所示，一种发动机，它包括发动机本体7以及对发动机本体7进行冷却的发动机冷却系统。发动机可以为六缸发动机；或者，发动机为八缸发动机。

发动机冷却系统包括低温水循环冷却系统和高温水循环冷却系统。发动机冷却系统还包括调温阀和高低温冷却水混合单元2。调温阀为现有技术中的常见零部件，对于其具体结构和工作原理在此不再赘述。

低温水循环冷却系统包括低温冷却水循环管路10，在低温冷却水循环管路10上设置有低温水泵4，低温冷却水循环管路10中的低温冷却水通过低温水泵4泵出，依次流经设置在低温冷却水循环管路10上的节流板5、中冷器6、以及热交换器12，并回流至低温水泵4。低温水循环冷却系统还包括膨胀水箱8，膨胀水箱8的补水口通过补水管路11与热交换器12的出水侧连通，膨胀水箱8的出水口与低温水泵4的进水侧连通。

高温水循环冷却系统包括高温冷却水循环管路9，发动机本体7串联在高温冷却水循环管路9中。在高温冷却水循环管路9上设置有高温水泵1，高温冷却水循环管路9中的高温冷却水通过高温水泵1泵出，进入发动机本体7内部，带走发动机本体7内部产生的热量后流出发动机本体7，升温后的高温冷却水重新流回到高温冷却水管路9中。

调温阀包括执行器31和感温元件33，感温元件33通过转轴32连接在执行器31上；执行器31串联在低温冷却水循环管路10中，感温元件33插设在高温冷却水循环管路9中，通过插入到高温冷却水循环管路9中的感温元件33检测升温后的高温冷却水的温度高低并使得执行器31作出相应的动作进行调节。

执行器31包括执行器进口311和执行器出口312，执行器进口311与中冷器6的出水侧连通，执行器出口312与高低温冷却水混合单元2的进水侧连通；感温元件33设置在高低温冷却水混合单元2的进水侧。执行器31还包括执行器旁通口313，执行器旁通口313通过旁通管路13与热交换器12的进水侧连通。

结合图1以及图5共同所示，高低温冷却水混合单元2同时串联在低温冷却水循环管路9与高温冷却水循环管路10中。高低温冷却水混合单元2包括壳体21，在壳体21上设置有高温冷却水进口211、低温冷却水进口212、混合冷却水出口一213、以及混合冷却水出口二214。中冷器6的出水侧与低温冷却水进口212连通，感温元件33设置在与高温冷却水进口211连通的高温冷却水循环管路9中，混合冷却水出口一213与热交换器12的进水侧连通，混合冷却水出口二214与高温水泵1的进水侧连通。

壳体21内部设置有所述壳体内部设置有用于将高温冷却水和低温冷却水充分混合的挡板。挡板包括上挡板22和下挡板23，上挡板22的顶部固定连接在壳体21的顶壁，下挡板23的底部固定连接在壳体21的底壁，上挡板22与下挡板23交替布置。挡板22和下挡板23的布置延长了高温冷却水和低温冷却水混合之后的混合水在壳体21内部的流经路径，有利于高温冷却水和低温冷却水的充分混合。

结合图1以及图2共同所示，当感温元件33检测到高温冷却水温度高于85℃时，执行器进口311常通，感温元件33驱动执行器出口312开启，低温冷却水从执行器进口311经执行器出口312流入高低温冷却水混合单元2中与高温冷却水进行热量的交换，降低高温冷却水的温度。

结合图1以及图3共同所示，当感温元件33检测到高温冷却水温度低于75℃时，执行器进口311常通，感温元件33驱动执行器旁通口313开启，执行器出口312关闭，低温冷却水从执行器进口311经执行器旁通口313流出，通过旁通管路13进入到低温冷却水循环管路10中，低温冷却水与高温冷却水相通但不进行热量交换。

结合图1以及图4共同所示，当感温元件33检测到高温冷却水温度高于75℃且低于85℃时，执行器进口311常通，驱动执行器出口312、执行器旁通口313同时开启，低温冷却水从执行器进口311经驱动执行器出口312部分流入高低温冷却水混合单元2与高温冷却水进行热量的交换，部分低温冷却水经执行器旁通口313旁通掉。

本说明书中涉及到的带有序号命名的技术特征(如混合冷却水出口一、混合冷却水出口二等)，仅仅是为了区别各技术特征，并不代表各技术特征之间的位置关系、安装顺序及工作顺序等。

在本说明书的描述中，需要理解的是，“顶壁”、“底壁”、“内部”、“上挡板”、“下挡板”等描述的方位或者位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机冷却系统，所述发动机冷却系统包括低温水循环冷却系统和高温水循环冷却系统；

所述低温水循环冷却系统包括低温冷却水循环管路，所述低温冷却水循环管路上设置有低温水泵，所述低温冷却水循环管路中的低温冷却水通过所述低温水泵泵出，依次流经设置于所述低温冷却水循环管路上的节流板、中冷器、以及热交换器，并回流至所述低温水泵；

所述高温水循环冷却系统包括高温冷却水循环管路，所述高温冷却水循环管路上设置有高温水泵；其特征在于，

所述发动机冷却系统还包括调温阀和高低温冷却水混合单元，所述调温阀包括执行器和感温元件，所述感温元件通过转轴连接于所述执行器；所述执行器串联于所述低温冷却水循环管路，所述感温元件插设于所述高温冷却水循环管路中，所述高低温冷却水混合单元同时串联于所述低温冷却水循环管路与所述高温冷却水循环管路。

2.如权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述执行器包括执行器进口和执行器出口，所述执行器进口与所述中冷器的出水侧连通，所述执行器出口与所述高低温冷却水混合单元的进水侧连通；所述感温元件设置于所述高低温冷却水混合单元的进水侧。

3.如权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述高低温冷却水混合单元包括壳体，所述壳体上设置有高温冷却水进口、低温冷却水进口、混合冷却水出口一、以及混合冷却水出口二；所述中冷器的出水侧与所述低温冷却水进口连通，所述感温元件设置于与所述高温冷却水进口连通的所述高温冷却水循环管路中，所述混合冷却水出口一与所述热交换器的进水侧连通，所述混合冷却水出口二与所述高温水泵的进水侧连通。

4.如权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述壳体内部设置有用于将高温冷却水和低温冷却水充分混合的挡板。

5.如权利要求4所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述挡板包括上挡板和下挡板，所述上挡板的顶部固定连接于所述壳体的顶壁，所述下挡板的底部固定连接于所述壳体的底壁，所述上挡板与所述下挡板交替布置。

6.如权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述执行器还包括执行器旁通口，所述执行器旁通口通过旁通管路与所述热交换器的进水侧连通。

7.如权利要求6所述的发动机冷却系统，其特征在于，所述低温水循环冷却系统还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的补水口通过补水管路与所述热交换器的出水侧连通，所述膨胀水箱的出水口与所述低温水泵的进水侧连通。

8.一种发动机，所述发动机包括发动机本体，其特征在于，所述发动机本体串联于如权利要求1至7任一项所述的高温冷却水循环管路中。

9.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述发动机为六缸发动机。

10.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述发动机为八缸发动机。

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