一种船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略技术方案

本发明专利技术公开了一种船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略，包括内循环管路和外循环管路；所述内循环管路包括热交换器、淡水泵、热交换器出水管、小循环管、机油冷却器、机油冷却管、旁通管、机体进水管、机体、机体出水管和大循环管，所述热交换器通过热交换器出水管与淡水泵连接，淡水泵的出口分别连接机油冷却管和旁通管，机油冷却管与机油冷却器连接，旁通管上设置有电磁调压阀Ⅰ，机油冷却器和旁通管均与机体进水管连接，机体进水管与机体连接，本船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略有利于提高中间冷却器和热交换器冷却水合理分配，提高暖机效率和热平衡性，有效的提升了柴油机的使用性能。的使用性能。的使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略


[0001]本专利技术涉及柴油机
，具体为一种船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略。

技术介绍

[0002]随着柴油机功率越来越高，强化系数不断增加，部分高速大功率柴油机的功率已经达到了4400kW，柴油机的功率跨越范围达到数千千瓦，造成空气中间冷却器和热交换器很难与柴油机运行功率时时匹配，可能造成部分零件因过冷却导致热效率降低，也会使部分零部件因冷热不良，造成部分区域温度过高，导致零部件热负荷过大，引起零部件失效或损坏，影响柴油机的稳定性和可靠性。
[0003]传统方法为了达到设计目的，只匹配额定工况下，中冷器、热交换器和机油冷器达到较好的匹配，其它工况不做相应匹配，但是根据柴油机实际运行工况，大部分时间在低于额定工况运行，特别对于跨越功率范围广的双循环柴油机，不易保证空气中间冷却器和热交换器冷却水合理分配，因此需要设计一种适应船用柴油机双循环冷却方法和控制策略以满足上述要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种船用柴油机双循环冷却系统及其控制策略，有利于提高中间冷却器和热交换器冷却水合理分配，提高暖机效率和热平衡性，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种船用柴油机双循环冷却系统，包括内循环管路和外循环管路；
[0006]所述内循环管路包括热交换器、淡水泵、热交换器出水管、小循环管、机油冷却器、机油冷却管、旁通管、机体进水管、机体、机体出水管和大循环管，所述热交换器通过热交换器出水管与淡水泵连接，淡水泵的出口分别连接机油冷却管和旁通管，机油冷却管与机油冷却器连接，旁通管上设置有电磁调压阀Ⅰ，机油冷却器和旁通管均与机体进水管连接，机体进水管与机体连接，机体出水管上设置有节温器，节温器的出口分别连接大循环管和小循环管，大循环管和小循环管与淡水泵的输入端连接；
[0007]所述外循环管路包括海水进口、海水进口管、A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管、热交换器海水管、海水出口管，所述海水进口管与海水泵连接，海水泵的输出端分别连接A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管和热交换器海水管，A列空气冷却海水管上设置有A列空气中间冷却器，B列空气冷却海水管上设置有B列空气中间冷却器，A列空气冷却海水管和B列空气冷却海水管均与海水出口管连接，热交换器海水管与热交换器连接。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述机油冷却器的的输出端设置有温度传感器Ⅰ。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述海水出口管处设置有温度传感器Ⅱ和电磁
调压阀Ⅱ。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述热交换器海水管与热交换器之间设置有电磁调压阀Ⅲ。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述大循环管上设置有温度传感器Ⅲ。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述内循环管路的工作过程为：淡水从热交换器进入淡水泵，出淡水泵的机油冷却管、旁通管分别进入机油冷却器和电磁调压阀Ⅰ，随后汇入机体进水管，然后进入机体的冷却水腔，如果出机体淡水低于节温器设定温度，节温器关闭，淡水通过小循环管进入淡水泵进口，如果机体中淡水温度高于节温器设定温度，淡水通过大循环管进入热交换器进行冷却，完成淡水系统内循环。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述外循环管路的工作过程为：海水从海水进口管进入，经过海水泵加压后分三路分别进入A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管和热交换器海水管，海水出A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器汇合后从海水出口管流出。
[0014]一种船用柴油机双循环冷却系统的控制策略，根据温度传感器和发动机运行工况，ECU向电磁调压阀发送指以控制调压阀的开度，其操作布置如下：
[0015]a、柴油机处于冷启动工况时，提高暖机效率的三种工作模式：
[0016]柴油机在冷启动状态时，淡水温度低，电磁调压阀Ⅱ关闭或开度极小，海水带走A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器的空气能量少，进入燃烧室温度空气较高，便于快速暖机；
[0017]关闭电磁调压阀Ⅲ，海水不能流进热交换器，外循环不能带走内循环热量，便于快速暖机；
[0018]完全打开电磁调压阀Ⅰ，内循环较多淡水通过电磁调压阀Ⅰ，较少淡水流过机油冷却器，便于快速暖机。
[0019]b、柴油机处于低负荷工况时，其工作模式为：
[0020]柴油机在低负荷时，将电磁调压阀Ⅱ适当幅度的打开，海水带走A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器的空气能量，降低空气温度，增加进气量，内循环淡水需要部分外循环海水进行冷却，需要适当打开电磁调压阀Ⅲ，海水流进热交换器，外循环带走部分内循环热量，适当打开电磁调压阀Ⅰ，内循环适量淡水通过电磁调压阀Ⅰ，部分淡水流过机油冷却器，稳定滑油温度。
[0021]c、发动机处于高负荷时，发动机工作模式为：
[0022]柴油机在高负荷时，将电磁调压阀Ⅱ大幅度的打开，海水带走A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器的大量空气能量；
[0023]如果温度传感器Ⅱ测量出A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器的海水温度低于设定值，说明空气过冷却，减小电磁调压阀Ⅱ的开度，直到达到设定值，如果温度传感器Ⅱ测量出A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器的海水温度高于设定值，需要加大电磁调压阀Ⅱ的开度，增加海水流量，直到海水温度低于设定值，对于进入热交换器的海水；
[0024]如果内循环温度传感器Ⅲ测量淡水温度高于设定值，说明外循环对内循环冷却不足，需要加大电磁调压阀Ⅲ的开度，直到淡水温度降低到设定值，如果内循环温度传感器Ⅲ测量淡水温度低于设定值，说明外循环对内循环冷却过渡，需要减少电磁调压阀Ⅲ的开度，
直到淡水温度增加到设定值。
[0025]对于内循环机油冷却器，如果温度传感器Ⅰ高于设定值，说明淡水对机油冷却器冷却不足，逐步减小电磁调压阀Ⅰ的开度，直到温度传感器Ⅱ的测量淡水温度降到设定值；
[0026]如果温度传感器Ⅱ低于设定值，说明淡水对机油冷却器冷却过量，逐步增大电磁调压阀Ⅰ的开度，直到温度传感器Ⅱ的测量淡水温度到达设定值，提高柴油机热平衡状态。
[0027]d、发动机处于安保状态时，发动机工作模式为：
[0028]如果海水进口温度大于限定值或柴油机燃烧恶化等其它恶劣条件，造成温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅲ温度高于限定值，减少电磁调压阀Ⅱ的开度，增加电磁调压阀Ⅲ开度，使得更多外循环的海水进入热交换器，带走内循环更多的热量；
[0029]如果电磁调压阀Ⅲ全部打开，温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅲ温度还是高于限定值，ECU发出指令，降低柴油机功率和转速，减少燃烧能量，并发出报警，如果温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅲ温度仍高于限定值，发出报警并紧急停车。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)具有快速暖机的特性，通过三种方式提高暖机效率，提高了进气温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：包括内循环管路和外循环管路；所述内循环管路包括热交换器、淡水泵、热交换器出水管、小循环管、机油冷却器、机油冷却管、旁通管、机体进水管、机体、机体出水管和大循环管，所述热交换器通过热交换器出水管与淡水泵连接，淡水泵的出口分别连接机油冷却管和旁通管，机油冷却管与机油冷却器连接，旁通管上设置有电磁调压阀Ⅰ，机油冷却器和旁通管均与机体进水管连接，机体进水管与机体连接，机体出水管上设置有节温器，节温器的出口分别连接大循环管和小循环管，大循环管和小循环管与淡水泵的输入端连接；所述外循环管路包括海水进口、海水进口管、A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管、热交换器海水管、海水出口管，所述海水进口管与海水泵连接，海水泵的输出端分别连接A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管和热交换器海水管，A列空气冷却海水管上设置有A列空气中间冷却器，B列空气冷却海水管上设置有B列空气中间冷却器，A列空气冷却海水管和B列空气冷却海水管均与海水出口管连接，热交换器海水管与热交换器连接。2.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述机油冷却器的的输出端设置有温度传感器Ⅰ。3.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述海水出口管处设置有温度传感器Ⅱ和电磁调压阀Ⅱ。4.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述热交换器海水管与热交换器之间设置有电磁调压阀Ⅲ。5.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述大循环管上设置有温度传感器Ⅲ。6.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述内循环管路的工作过程为：淡水从热交换器进入淡水泵，出淡水泵的机油冷却管、旁通管分别进入机油冷却器和电磁调压阀Ⅰ，随后汇入机体进水管，然后进入机体的冷却水腔，如果出机体淡水低于节温器设定温度，节温器关闭，淡水通过小循环管进入淡水泵进口，如果机体中淡水温度高于节温器设定温度，淡水通过大循环管进入热交换器进行冷却，完成淡水系统内循环。7.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统，其特征在于：所述外循环管路的工作过程为：海水从海水进口管进入，经过海水泵加压后分三路分别进入A列空气冷却海水管、B列空气冷却海水管和热交换器海水管，海水出A列空气中间冷却器和B列空气中间冷却器汇合后从海水出口管流出。8.根据权利要求1所述的一种船用柴油机双循环冷却系统的控制策略，其特征在于：根据温度传感器和发动机运行工况，ECU向电磁调压阀发送指以控制调压阀的开度，其操作布置如下：a、柴油机处于冷启动工况时，提高暖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志磊，牛晓晓，包方芳，石园园，
申请(专利权)人：河南柴油机重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：