一种船用柴油机预加热装置

技术领域

本发明属于柴油机领域，具体涉及一种船用柴油机预加热装置。

背景技术

柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射到汽缸内与空气混合，燃烧得到热能转变为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。

在船舶上使用的柴油机，受到海上低温环境影响，柴油机气缸内部在常态下启动比较困难，因为气缸内部的温度较低，这样的话就降低了柴油机的工作效率。而现有技术中常采用节温器控制冷却系统中冷却水的温度进行柴油机的预热启动，节温器是发动机冷车启动时关闭使冷却水不通过水箱冷却，使发动机温度很快升高，当水温升高到超过发动机合适温度节温器就打开，水温越高打开越大，保证发动机在合适的温度下运转。但是当气温较低时，利用节温器对柴油机气缸的预热速度就较慢，导致柴油机工作效率受到影响。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种船用柴油机预加热装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种船用柴油机预加热装置，包括：

气缸盖冷却流道，其设置于气缸盖内且输入端与气缸进气管道相连通，气缸进气管道输出的压缩冷空气流经气缸盖冷却流道将气缸盖冷却；

预热流道，其设置于气缸套壁厚内并与气缸套冷却流道交错分布；

换热器，其冷流道两端分别连接气缸盖冷却流道和预热流道，热流道两端均连接气缸出气管道；

换热器利用气缸出气管道内输出的高温废气将与气缸盖换热后的压缩冷空气加热，加热后的压缩冷空气输入所述预热流道内将气缸套预加热。

作为本发明的进一步优化方案，所述气缸盖冷却流道和预热流道均通过一号管道与换热器的冷流道连接，所述气缸出气管道通过二号管道与换热器的热流道连接，所述一号管道和二号管道的输入端均设置有气体流量控制阀，所述气缸盖冷却流道与换热器连接的一号管道上还连接有放气管，所述放气管上设置有电磁阀。

作为本发明的进一步优化方案，所述气缸套冷却流道和预热流道并排呈螺旋状分布。

作为本发明的进一步优化方案，所述气缸套冷却流道和预热流道均包括两个半螺旋槽，其中一个半螺旋槽设置于气缸套外壁，另一个半螺旋槽设置于气缸套外部的水套内壁。

作为本发明的进一步优化方案，所述水套包括两个半环形护套，两个半环形护套卡接于气缸套外部且通过螺钉与气缸套连接。

作为本发明的进一步优化方案，其中一个半环形护套上安装有温度传感器，所述温度传感器的探头延伸至气缸套表面。

作为本发明的进一步优化方案，所述温度传感器连接外部的中央控制器，所述中央控制器通过继电器控制气体流量控制阀和报警器，中央控制器基于温度传感器实时监测的气缸套冷却流道内冷却水的温度，判断节温器是否故障，若故障则控制报警器报警。

作为本发明的进一步优化方案，所述换热器包括壳体、以及设置于壳体内的热流道、冷流道，所述冷流道设置于热流道外侧。

作为本发明的进一步优化方案，所述换热器还包括电加热层，所述电加热层设置于冷流道外侧对应的壳体内壁上，所述电加热层包括加热丝。

本发明的有益效果在于：

1)本发明利用压缩冷空气与高温废气换热所得到的较高温度的压缩冷空气输入值预热流道内，给气缸套预热，且压缩冷空气在流入换热器之前经过气缸盖内的气缸盖冷却流道，能够将气缸盖冷却，因此能够同时实现气缸盖的降温和气缸套的升温，创造理想的发动机温度分布，大大提高柴油机高效的工作效率；

2)本发明通过温度传感器的设置，能够根据检测的温度判定冷却水进入气缸套冷却流道内的温度，以此来判断节温器是否发生故障，故障时进行报警，再配合气体流量控制阀使用，代替节温器进行气缸套的预加热工作，

3)本发明整个预加热装置在节温器控制的冷却水达不到预期温度时，辅助节温器进行气缸套的加热工作，在节温器故障时，能够检测节温器故障并报警，还能够代替节温器对气缸套进行加热。

附图说明

图1是本发明的整体剖面结构示意图。

图2是本发明的换热器剖面结构示意图。

图3是本发明的系统框图。

图中：1、气缸盖冷却流道；2、气缸盖；3、气缸进气管道；4、预热流道；5、气缸套；6、气缸套冷却流道；7、换热器；71、壳体；72、热流道；73、冷流道；74、电加热层；8、气缸出气管道；9、一号管道；10、气体流量控制阀；11、放气管；12、电磁阀；13、水套；14、温度传感器；15、中央控制器；16、报警器；17、二号管道。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1-2所示，一种船用柴油机预加热装置，包括：

气缸盖冷却流道1，其设置于气缸盖2内且输入端与气缸进气管道3相连通，所述气缸进气管道3输入端依次连接压缩机、中冷器和空气过滤器，能够将空气压缩并冷却至一定密度，并在净化后经气缸进气管道3输出至气缸盖冷却流道1内将气缸盖2冷却；

预热流道4，其设置于气缸套5壁厚内并与气缸套冷却流道6交错分布，所述气缸套冷却流道6和预热流道4并排呈螺旋状分布；

换热器7，其冷流道73两端分别连接气缸盖冷却流道1和预热流道4，热流道72两端均连接气缸出气管道8；所述换热器7包括壳体71、以及设置于壳体71内的热流道72、冷流道73，所述冷流道73设置于热流道72外侧；

换热器7利用气缸出气管道8内输出的高温废气将与气缸盖2换热后的压缩冷空气加热，加热后的压缩冷空气输入所述预热流道4内将气缸套5预加热。

所述气缸套冷却流道6和预热流道4均包括两个半螺旋槽，其中一个半螺旋槽设置于气缸套5外壁，另一个半螺旋槽设置于气缸套5外部的水套13内壁，所述水套13包括两个半环形护套，两个半环形护套卡接于气缸套5外部且通过螺钉与气缸套5连接。

需要说明的是，在柴油机启动时，节温器控制下的冷却水输送至气缸套冷却流道6内给气缸套5进行预加热，而受到环境温度以及节温器调整冷却水温度时间的影响，柴油机启动缓慢，后续使用过程中也存在效率较差的问题；

为此，本发明利用压缩冷空气与高温废气换热所得到的较高温度的压缩冷空气输入值预热流道4内，通过气缸套5将热量传导至气缸套5内以及气缸套冷却流道6内的冷却水中，以此实现气缸套5的加热，且压缩冷空气在流入换热器7之前经过气缸盖2内的气缸盖冷却流道1，能够将气缸盖2冷却，从而能够创造理想的发动机温度分布：理想的发动机热工作状态是气缸盖2温度较低而气缸套5温度相对较高，气缸盖2温度较低可提高充气效率，增大进气量，气缸套5温度高能够提高活塞工作效率等。

而本发明的压缩冷空气低温进入气缸套5内，气缸盖2保持较低温度，气缸套5保持较高温度，因此，压缩冷空气密度大，在进入温度高的气缸套5内后，柴油机的增压效果更好，柴油机功率得到很大的提高，其中压缩冷空气温度越低，柴油机功率就会越高，因此本发明不改变原本压缩冷空气温度，只对气缸盖2降温，气缸套5升温。

如图1-3所示，所述气缸盖冷却流道1和预热流道4均通过一号管道9与换热器7的冷流道73连接，所述气缸出气管道8通过二号管道17与换热器7的热流道72连接，所述一号管道9和二号管道17的输入端均设置有气体流量控制阀10，所述气缸盖冷却流道1与换热器7连接的一号管道9上还连接有放气管11，所述放气管11上设置有电磁阀12。

其中一个半环形护套上安装有温度传感器14，所述温度传感器14的探头延伸至气缸套5表面，并采用表面热电偶温度计。

所述温度传感器14连接外部的中央控制器15，所述中央控制器15通过继电器控制气体流量控制阀10和报警器16，中央控制器15基于温度传感器14实时监测的气缸套5温度，即冷却流道内冷却水对气缸套5的加热温度，判断节温器是否故障，若故障则控制报警器16报警。

需要说明的是，在柴油机启动过程中，由温度传感器14实时监测气缸套5表面温度，当气缸套5温度达到预设温度时，中央控制器15控制两个一号管道9上的气体流量控制阀10都关闭，放气管11上的电磁阀12开启，将与气缸盖2换热后的压缩冷空气排出；

当气缸套5温度未达到预设温度时，中央控制器15开启一号管道9和二号管道17上的气体流量控制阀10，关闭放气管11上的电磁阀12，此时与气缸盖2换热后的压缩冷空气通入换热器7冷流道73内，气缸出气管道8输出的高温废气通入换热器7热流道72内，压缩冷空气被高温废气加热，然后输入预热流道4内将气缸套5预加热，并将冷却水加热，最终的气缸套5温度可通过温度传感器14检测到；且同时中央控制器15根据检测温度判断出节温器故障导致冷却水温度未达到预设温度，通过报警器16报警，提醒工作人员检查节温器或冷却系统中各电器；

另外，通过温度传感器14检测的温度，可以由中央控制器15控制两个气体流量控制阀10，能够实现对一号管道9和二号管道17内流量大小的控制，以此来控制压缩冷空气输入至换热器7和预热流道4内的容量，以及参与换热的高温废气的容量，实现压缩冷空气加热温度的调节，实现气缸套5预加热温度的控制，形成合适的发动机温度分布。

如图2所示，所述换热器7还包括电加热层74，所述电加热层74设置于冷流道73外侧对应的壳体71内壁上，所述电加热层74包括加热丝。

需要说明的是，在柴油机启动时，当气缸套5温度未达到预设温度，还可以首先启动电加热层74，直接给压缩冷空气加热，再通入预热流道4给气缸套5加热，加热温度达到合适温度后，再启动点火器等，气缸再开启运行，避免燃油与空气无法充分燃烧导致的燃油浪费、气缸套5污染等各种问题；

在柴油机正常运行后，可以关闭电加热层74，只通过高温废气进行预加热，补充低温环境导致的冷却水温度不足而影响柴油机效率的问题，直至气缸套5温度超出预设温度，停止预加热操作，即关闭气体流量控制阀10，利用冷却水给气缸套5降温。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。