CN220929548U - 船用柴油机增压空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船用柴油机增压空气冷却系统，包括增压空气冷却器、第一四通阀、第二四通阀、水泵和控制气缸；增压空气冷却器的排气口分别与柴油机的进气口和控制气缸的进气口连通，控制气缸的两个压缩空气出口分别与第一四通阀的空气进口和第二四通阀的空气进口连通；第一四通阀的上接口与第一冷却器的进口连通，内侧接口与第二冷却器的出口连通，外侧接口与柴油机冷却水系统连通；第二四通阀的两个上接口分别与第一冷却器的出口和第二冷却器的进口连通，两个下接口分别与冷却水出口管和冷却水进口管连通；本实用新型可以实现对柴油机不同负荷下增压空气的温度进行调节，结构简单，安装方便。

Description

船用柴油机增压空气冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种船用柴油机增压空气冷却系统，尤其是一种使用冷却水调节增压空气温度的系统，属于内燃机冷却设备技术领域。

背景技术

目前在用的柴油机均为涡轮增压柴油机，其原理是利用废气中剩余的能量，将空气压缩后成为增压空气，进入柴油机燃烧，提高进气密度，进而提升柴油机的动力性和经济性。涡轮增压器对空气进行压缩后，增压空气的温度会升高，一般涡轮增压柴油机会配合增压空气冷却器使用，将增压空气进行冷却后进入柴油机燃烧。现有的柴油机增压空气冷却系统，通常为采用低温冷却水(25 36℃)通过空气冷却器对增压空气进行冷却，这种系统在柴油机高负荷(80％100％)区间内可以对增压空气进行充分的冷却，为柴油机燃烧提供足够的空气，但在柴油机低负荷区间(0 25％)，无法提高增压空气的温度，由于此时柴油机热负荷较低，因此缸内温度较低，缸套与活塞环之间的间隙增大，压缩压力低，造成燃烧不良，过低的增压空气温度会使缸内温度进一步降低，不利于燃烧。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、可通过冷却水调节增压空气温度的船用柴油机增压空气冷却系统。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种船用柴油机增压空气冷却系统，包括增压空气冷却器、第一四通阀、第二四通阀、水泵和控制气缸；增压空气冷却器的进气口通过管路与柴油机涡轮增压器的排气口连通，增压空气冷却器的排气口通过管路分两路分别与柴油机的进气口和控制气缸的进气口连通，控制气缸的下侧设有压缩空气进口，控制气缸上侧的第一压缩空气出口通过管路与第一四通阀的空气进口连通，控制气缸上侧的第二压缩空气出口通过管路与和第二四通阀的空气进口连通；第一四通阀的下接口与冷却水出口管连通，第一四通阀的上接口通过管路与增压空气冷却器内第一冷却器的进口连通，第一四通阀的内侧接口通过管路与增压空气冷却器内第二冷却器的出口连通，第一四通阀的外侧接口通过管路与柴油机冷却水系统的出口连通；第二四通阀的第一上接口与增压空气冷却器内第一冷却器的出口连通，第二四通阀的第二上接口与增压空气冷却器内第二冷却器的进口连通，第二四通阀的第一下接口与冷却水出口管连通，第二四通阀的第二下接口与冷却水进口管连通；水泵进口与冷却水进口管连通，水泵出口与柴油机冷却水系统的进口连通。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的船用柴油机增压空气冷却系统，其中所述的控制气缸包括缸体、设置在缸体内的活塞和弹簧，所述活塞两端分别设有活塞环，活塞中部设有横向贯通活塞的压缩空气通道，弹簧两端分别与活塞一端和缸体一端固连。

前述的船用柴油机增压空气冷却系统，其中所述的第一四通阀和第二四通阀均为单作用气动蝶阀。

前述的船用柴油机增压空气冷却系统，其中所述的第一四通阀的外侧接口与柴油机冷却水系统出口之间的管路上还设有恒温阀。

前述的船用柴油机增压空气冷却系统，其中所述的恒温阀为蜡式机械恒温阀，温控范围为80℃～85℃。

本实用新型结构简单，安装方便，易于维护，可以实现对柴油机不同负荷下增压空气的温度进行调节，满足柴油机低负荷运行增压空气温度高，高负荷运行增压空气温度低的实际使用需求，且增压空气温度的调节通过机械装置完成，成本低，可靠性高。当柴油机低负荷运行时通过来自柴油机的冷却水在增压空气冷却器中对增压空气进行加热升温，优化燃烧；当柴油机中负荷运行时，通过来自柴油机的冷却水以及低温冷却水在增压空气冷却器中对增压空气进行冷却，满足柴油机使用要求；当柴油机高负荷运行时，实现柴油机低温冷却水在增压空气冷却器中两次对增压空气进行冷却，提高进气密度，提升柴油机的动力性和经济性。本实用新型使用冷却水调节增压空气的温度，可有效保证柴油机在不同的工况下能正常运转。

本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是柴油机低负荷运行时本实用新型的结构示意图；

图2是柴油机中负荷运行时本实用新型的结构示意图；

图3是柴油机高负荷运行时本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括增压空气冷却器1、第一四通阀2、第二四通阀3、水泵4和控制气缸5。增压空气冷却器1的进气口11通过管路与柴油机涡轮增压器6的排气口61连通，增压空气冷却器1的排气口12通过管路分两路分别与柴油机7的进气口71和控制气缸5的进气口51连通。控制气缸5包括缸体52、设置在缸体52内的活塞53和弹簧54，活塞53的两端分别设有活塞环55，与缸体52的内壁形成密封，活塞53的中部设有横向贯通活塞的压缩空气通道56，弹簧54的两端分别与活塞53的一端和缸体52的一端固连，控制气缸5的下侧设有压缩空气进口57，控制气缸5上侧的第一压缩空气出口581通过管路与第一四通阀2的空气进口21连通，其上侧的第二压缩空气出口582通过管路与和第二四通阀3的空气进口31连通。由于增压空气的压力随柴油机负荷的升高而升高，因此可通过增压空气的压力变化来改变控制气缸5内活塞53的位置，从而实现两个四通阀的阀板位置转换。

第一四通阀2和第二四通阀3均为单作用气动蝶阀。第一四通阀2的下接口22与冷却水出口管8连通，第一四通阀2的上接口23通过管路与增压空气冷却器1内第一冷却器13的进口131连通，第一四通阀2的内侧接口24通过管路与增压空气冷却器1内第二冷却器14的出口141连通，第一四通阀2的外侧接口25通过管路与柴油机冷却水系统的出口10连通，第一四通阀2的外侧接口25与柴油机冷却水系统出口10之间的管路上还设有恒温阀9，恒温阀9为蜡式机械恒温阀，温控范围为80℃～85℃。

第二四通阀3的第一上接口32与增压空气冷却器1内第一冷却器13的出口132连通，其第二上接口33与增压空气冷却器1内第二冷却器14的进口142连通，第二四通阀3的第一下接口34与冷却水出口管8连通，其第二下接口35与冷却水进口管20连通；水泵4的进口与冷却水进口管20连通，其出口与柴油机冷却水系统的进口30连通。

如图1所示，在自然状态下，第一四通阀2的外侧接口25与其上接口23相通，第一四通阀2的内侧接口24与其下接口22相通，第二四通阀3的第一上接口32和第二上接口33相通，其第一下接口34和第二下接口35相通。当柴油机在0～25％负荷即低负荷运行时，增压空气压力较低，控制气缸5内的活塞53位于图1中所示位置，压缩空气通道56与控制气缸5的第一压缩空气出口581和第二压缩空气出口582均不通，此时第一四通阀2和第二四通阀3均不得气，冷却水(25℃～36℃)分为两路，一路从冷却水进口管20经由第二四通阀3的第一下接口35和第二下接口34直接通向冷却水出口管8，另一路经由水泵4进入柴油机7冷却各零部件后达到85℃，经由恒温阀9进入第一四通阀2的外侧接口25，进而经过第一四通阀2的上侧接口23进入增压空气冷却器1的第一冷却器13，对增压空气进行加热，之后再经由第二四通阀3的第一上接口32和第二上接口33进入第二冷却器14对增压空气再次进行加热后，经由第二冷却器14的出口141和第一四通阀2的内侧接口24进入第一四通阀2，最后通过第一四通阀2的下接口22进入冷却水出口管8排出。此模式下柴油机增压空气进入增压空气冷却器1之前的温度约为50℃～100℃，经过第一冷却器13和第二冷却器14加热后，增压空气的温度可达到65℃～75℃，提升柴油机低负荷的燃烧性能，可降低油耗10～15g/kWh。

如图2所示，当柴油机在25％～75％负荷即中负荷运行时，增压空气的压力增大，增压空气推动控制气缸5内的活塞53向右移动至图中所示位置之间,此时压缩空气通道56与控制气缸5的第二压缩空气出口582连通，第一四通阀2不得气，第一四通阀2的外侧接口25与其上接口23相通，第一四通阀2的内侧接口24与其下接口22相通，第二四通阀3得气，第二四通阀3的第一上接口32与第一下接口34相通，第二上接口33与第二下接口35相通。冷却水分为两路，一路经由第二四通阀3的第二下接口35和第二上接口33进入第二冷却器14，对增压空气进行冷却后，经由第一四通阀2的内侧接口24和下接口22，进入冷却水出口管8，另一路经由水泵4进入柴油机7冷却各零部件后达到85℃，经由恒温阀9进入第一四通阀2，进而进入第一冷却器13，由于柴油机25％负荷以上时增压空气的温度已达到100℃以上，因此可以对增压空气进行冷却，进而经由第二四通阀3的第一上接口32和第一下接口34，进入冷却水出口管8。此模式下柴油机增压空气进入增压空气冷却器1之前的温度约为100℃～200℃，经过第一冷却器13和第二冷却器14冷却后，增压空气的温度可降至35℃～45℃，满足柴油机使用要求。

如图3所示，当柴油机在75％～100％负荷即高负荷运行时，增压空气的压力进一步增大，增压空气推动控制气缸5内的活塞53继续右移至图中所示位置,此时压缩空气通道56与控制气缸5上侧的第一压缩空气出口581和第二压缩空气出口582均连通，第一四通阀2和第二四通阀3均得气，第一四通阀2的外侧接口25与下接口22相通，其上接口23与内侧接口24相通，第二四通阀3的第一上接口32与第一下接口34相通，第二上接口33与第二下接口35相通。冷却水分为两路，一路经由第二四通阀3进入第二冷却器14，对增压空气进行冷却，冷却后水温上升至29℃～40℃，经由第一四通阀2，进入第一冷却器13，再次对增压空气进行冷却，最后经由第二四通阀3流向冷却水出口管8；另一路经由水泵4进入柴油机7冷却各零部件后达到85℃，经由恒温阀9进入第一四通阀2，直接进入冷却水出口管8。此模式下柴油机增压空气进入增压空气冷却器1之前的温度为200℃以上，所需的冷却量较大，经过第一冷却器13和第二冷却器14冷却后，增压空气的温度可降至35℃～45℃，满足柴油机使用要求。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种船用柴油机增压空气冷却系统，其特征在于：包括增压空气冷却器、第一四通阀、第二四通阀、水泵和控制气缸；增压空气冷却器的进气口通过管路与柴油机涡轮增压器的排气口连通，增压空气冷却器的排气口通过管路分两路分别与柴油机的进气口和控制气缸的进气口连通，控制气缸的下侧设有压缩空气进口，控制气缸上侧的第一压缩空气出口通过管路与第一四通阀的空气进口连通，控制气缸上侧的第二压缩空气出口通过管路与和第二四通阀的空气进口连通；第一四通阀的下接口与冷却水出口管连通，第一四通阀的上接口通过管路与增压空气冷却器内第一冷却器的进口连通，第一四通阀的内侧接口通过管路与增压空气冷却器内第二冷却器的出口连通，第一四通阀的外侧接口通过管路与柴油机冷却水系统的出口连通；第二四通阀的第一上接口与增压空气冷却器内第一冷却器的出口连通，第二四通阀的第二上接口与增压空气冷却器内第二冷却器的进口连通，第二四通阀的第一下接口与冷却水出口管连通，第二四通阀的第二下接口与冷却水进口管连通；水泵进口与冷却水进口管连通，水泵出口与柴油机冷却水系统的进口连通。

2.如权利要求1所述的船用柴油机增压空气冷却系统，其特征在于：所述控制气缸包括缸体、设置在缸体内的活塞和弹簧，所述活塞两端分别设有活塞环，活塞中部设有横向贯通活塞的压缩空气通道，弹簧两端分别与活塞一端和缸体一端固连。

3.如权利要求1所述的船用柴油机增压空气冷却系统，其特征在于：所述第一四通阀和第二四通阀均为单作用气动蝶阀。

4.如权利要求1所述的船用柴油机增压空气冷却系统，其特征在于：所述第一四通阀的外侧接口与柴油机冷却水系统出口之间的管路上还设有恒温阀。

5.如权利要求4所述的船用柴油机增压空气冷却系统，其特征在于：所述恒温阀为蜡式机械恒温阀，温控范围为80℃～85℃。