CN105201622A - 船用柴油机冷却及润滑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用柴油机冷却及润滑系统，包括淡水泵、海水泵及机油泵，淡水泵、海水泵及机油泵分别由交流电机独立驱动，淡水泵和海水泵的转速及功率输出根据船用柴油机冷却水的温度调整，机油泵的转速及功率输出根据船用柴油机的机油压力调整。该系统可以大幅降低整机的功率消耗，提高柴油机燃油经济性，又可以延长柴油机使用寿命。

Description

船用柴油机冷却及润滑系统

技术领域

本发明涉及船用柴油机领域，特别涉及一种船用柴油机冷却及润滑系统。

背景技术

众所周知，船用柴油机的冷却系统及润滑系统中的淡水泵、海水泵及机油泵等附件通常利用柴油机自身的功率，采用齿轮或皮带带动淡水泵、海水泵及机油泵等附件工作，其影响柴油机的功率输出。

然而，无论如何优化提升传动系统效率，淡水泵、海水泵及机油泵始终消耗柴油机自身的功率，并且传动系统故障率也较高，影响了柴油机的使用寿命。并且，柴油机在全转速范围内，冷却系统及润滑系统也很难提供合适强度的冷却及润滑要求，特别是对于船用推进的柴油机，经常运行于中低转速工况下，而在设计上为了满足中低速运行时的冷却及润滑功能需求，淡水泵、海水泵及机油泵的流量通常选取的较大，而在高速段运行时，冷却及润滑系统将耗费多余的功率，发动机的燃油消耗也随之增加。此外，当船用柴油机停机后，因为淡水泵、海水泵及机油泵也随之停止工作，柴油机产生的热量短时间内无法被及时循环带走，高温对活塞、曲轴及连杆轴瓦、增压器轴承、缸盖及机体水套等部位影响非常大，影响柴油机的使用寿命。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用柴油机冷却及润滑系统，既可以大幅降低整机的功率消耗，提高柴油机燃油经济性，又可以延长柴油机使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了一种船用柴油机冷却及润滑系统，包括淡水泵、海水泵及机油泵，淡水泵、海水泵及机油泵分别由交流电机独立驱动，淡水泵和海水泵的转速及功率输出根据船用柴油机冷却水的温度调整，机油泵的转速及功率输出根据船用柴油机的机油压力调整。

优选地，还包括太阳能光伏发电装置，其为驱动淡水泵、海水泵及机油泵的交流电机供电。

优选地，还包括船用发电辅机装置以及蓄电池组，太阳能光伏发电装置产生的电能不足时利用船用发电辅机装置供电，太阳能光伏发电装置产生的电能多余时将该多余的电能储存于蓄电池组。

优选地，船用柴油机由电启动马达启动，电启动马达由太阳能光伏发电装置或蓄电池组供电。

优选地，还包括控制器，当船用柴油机开机前，控制器控制机油泵提前运转；当船用柴油机关机后，控制器控制淡水泵、海水泵及机油泵继续运转预定时间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.淡水泵、海水泵、机油泵及电启动马达等附件消耗的电能大部分由太阳能光伏发电装置提供，所以可以显著降低船用推进柴油机的燃料消耗费用；

2、由于淡水泵、海水泵及机油泵分别由交流电机独立驱动，其中淡水泵和海水泵的转速及功率输出根据船用柴油机冷却水的温度调整，机油泵的转速及功率输出根据船用柴油机的机油压力调整，使得柴油机的冷却水温度及机油压力可以长期稳定在设定范围内，改善柴油机零部件的热负荷冲击及热应力影响，并提高柴油机的燃油经济性；

3、在柴油机启动前，可以控制机油泵提前运行，使得柴油机的曲轴、连杆、活塞、增压器、齿轮副等运动件提前获得足够强度的润滑，消除启动瞬间对上述运动件造成的磨损和冲击，延长柴油机使用寿命，当船用推进主机停机后，可以控制交流电机驱动的机油泵、淡水泵及海水泵继续工作预定时间，及时带走高温部件产生的热量，延长推进主机的使用寿命；

4、电启动马达可以直接用太阳能光伏发电的电能驱动来启动柴油机，也可以用蓄电池中的电能驱动来启动柴油机，所以电启动马达通常也不消耗柴油机的电能，可以进一步降低柴油机的燃油消耗；

5、由于淡水泵、海水泵及机油泵分别采用交流电机驱动，所以消除了以柴油机齿轮或皮带传动带来的诸多故障隐患，并且安装位置更加灵活，普及范围广。

附图说明

图1是根据本发明的船用柴油机冷却及润滑系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种船用柴油机冷却及润滑系统1，包括淡水泵3、海水泵4及机油泵2，核心在于淡水泵3、海水泵4及机油泵2分别由交流电机独立驱动，其中淡水泵3和海水泵4的转速及功率输出根据船用柴油机冷却水的温度调整，机油泵2的转速及功率输出根据船用柴油机的机油压力调整。

上述方案中，淡水泵3、海水泵4及机油泵2分别采用交流电机独立驱动，区别于常规的采用柴油机的齿轮或皮带传动，使得淡水泵3、海水泵4及机油泵2的流量特性不受柴油机转速高低的影响，可以根据冷却系统及润滑系统的需要，实时调节交流电机的转速和功率输出。具体地，当柴油机在中低转速大负荷工况运行时，水温通常较高，而机油压力通常较低，此时，可以通过适当提高淡水泵3、海水泵4及机油泵2的转速和功率输出，满足冷却或润滑强度要求。当柴油机在水温较低，或机油压力较高的工况下运行时，则适当降低淡水泵3、海水泵4及机油泵2驱动电机的转速来降低冷却或润滑强度，使发动机在合适强度的冷却及润滑下运行，让柴油机处于最佳的燃油消耗范围。

作为一种优选实施例，还包括太阳能光伏发电装置7，其为驱动淡水泵3、海水泵4及机油泵2的交流电机供电。在本实施例中，太阳能光伏发电装置7包括太阳能光伏发电板和逆变器。太阳能光伏发电板安装在船体上，通过逆变器将太阳能光伏发电板发出的直流电进行整流输出交流电，用于对交流电机独立驱动的淡水泵3、海水泵4及机油泵2等附件提供驱动电源。

作为一种优选实施例，还包括船用发电辅机装置8以及蓄电池组15，太阳能光伏发电装置7产生的电能不足时利用船用发电辅机装置8供电，太阳能光伏发电装置7产生的电能多余时将该多余的电能储存于蓄电池组15。

作为一种优选实施例，船用柴油机由电启动马达5启动，电启动马达5由太阳能光伏发电装置7或蓄电池组15供电。本实施例中，太阳能光伏发电板发出的电能既可以用于柴油机启动，驱动电启动马达5，多余的太阳能光伏发电的电能可以存储到蓄电池组15中。

作为一种优选实施例，还包括控制器6，当船用柴油机开机前，控制器6控制机油泵2提前运转。当船用柴油机关机后，控制器6控制淡水泵3、海水泵4及机油泵2继续运转预定时间。本实施例中，在船用推进主机启动之前，可以控制交流电机驱动的机油泵2提前运转，保证整个柴油机的润滑系统在启动之前就建立足够的机油压力，提前对关键的运动件例如曲轴、连杆、活塞、增压器、齿轮副等发动机各运动副10进行润滑。当船用推进主机停机后，可以控制交流电机驱动的机油泵2、淡水泵3及海水泵4继续工作预定时间，及时带走高温部件产生的热量，延长推进主机的使用寿命。

上述的优选实施例中，在白天光照正常情况下，淡水泵3、海水泵4、机油泵2及电启动马达5等附件的驱动由太阳能光伏发电提供电能。当日照强度不足及夜间航行时，船舶自带的船用发电辅机装置8则可以对淡水泵3、海水泵4、机油泵2及电启动马达5等附件提供电能。太阳能光伏发电装置7与船用发电辅机装置8之间的切换由控制器6根据太阳能光伏发电输出功率大小进行调节，当太阳能光伏发电的输出功率不足以驱动这些附件时，则控制器6自动切换为发电辅机电源，夜间或恶劣天气无光照时，则淡水泵3、海水泵4、机油泵2及电启动马达5等附件的电能全部由船用发电辅机装置8提供。

另外，本实施例的船用柴油机冷却及润滑系统中，海水通过海水泵4抽取进入水空中冷器14后与海水淡水换热器16进行热交换流出。淡水流经机油冷却器13与机油换热，同时进入气缸体、气缸盖的冷却水套11后与调温器12连通。机油通过机油泵2在油底壳9和发动机各运动副10之间循环。

综上，本实施例的船用柴油机冷却及润滑系统1具有节能减排，延长柴油机使用寿命，结构紧凑，实用性强，便于安装和推广使用的优点。具体地，淡水泵3、海水泵4、机油泵2及电启动马达5等附件消耗的电能大部分由太阳能光伏发电装置7提供，7可以显著降低船用推进柴油机的燃料消耗费用。由于淡水泵3、海水泵4及机油泵2分别由交流电机独立驱动，其中淡水泵3和海水泵4的转速及功率输出根据船用柴油机冷却水的温度调整，机油泵2的转速及功率输出根据船用柴油机的机油压力调整，使得柴油机的冷却水温度及机油压力可以长期稳定在设定范围内，改善柴油机零部件的热负荷冲击及热应力影响，并提高柴油机的燃油经济性。同时消除了以柴油机齿轮或皮带传动带来的诸多故障隐患，并且安装位置更加灵活，普及范围广。特别是，在柴油机启动前，可以控制机油泵提前运行，使得柴油机的曲轴、连杆、活塞、增压器、齿轮副等运动件提前获得足够强度的润滑，消除启动瞬间对上述运动件造成的磨损和冲击，延长柴油机使用寿命。当船用推进主机停机后，可以控制交流电机驱动的机油泵2、淡水泵3及海水泵4继续工作预定时间，及时带走高温部件产生的热量，延长推进主机的使用寿命。另外，电启动马达可以直接用太阳能光伏发电的电能驱动来启动柴油机，也可以用蓄电池中的电能驱动来启动柴油机，所以电启动马达通常也不消耗柴油机的电能，可以进一步降低柴油机的燃油消耗。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种船用柴油机冷却及润滑系统，包括淡水泵、海水泵及机油泵，其特征在于，所述淡水泵、所述海水泵及所述机油泵分别由交流电机独立驱动，所述淡水泵和所述海水泵的转速及功率输出根据所述船用柴油机冷却水的温度调整，所述机油泵的转速及功率输出根据所述船用柴油机的机油压力调整。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机冷却及润滑系统，其特征在于，还包括太阳能光伏发电装置，其为驱动所述淡水泵、所述海水泵及所述机油泵的交流电机供电。

3.根据权利要求2所述的船用柴油机冷却及润滑系统，其特征在于，还包括船用发电辅机装置以及蓄电池组，所述太阳能光伏发电装置产生的电能不足时利用所述船用发电辅机装置供电，所述太阳能光伏发电装置产生的电能多余时将该多余的电能储存于所述蓄电池组。

4.根据权利要求3所述的船用柴油机冷却及润滑系统，其特征在于，所述船用柴油机由电启动马达启动，所述电启动马达由所述太阳能光伏发电装置或所述蓄电池组供电。

5.根据权利要求1所述的船用柴油机冷却及润滑系统，其特征在于，还包括控制器，当所述船用柴油机开机前，所述控制器控制所述机油泵提前运转；

当所述船用柴油机关机后，所述控制器控制所述淡水泵、所述海水泵及所述机油泵继续运转预定时间。