[发明专利]用于内燃发动机的冷却系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于内燃发动机的冷却系统。本发明还涉及一种根据另一项独立权利要求的前序部分所述的、用于冷却内燃发动机的高温冷却回路的冷却介质的方法。

背景技术

诸如船舶或发电厂发动机的大型内燃发动机通常设有两个分开的冷却回路，即高温(HT)回路和低温(LT)回路。HT回路用于控制气缸套和气缸盖的温度。HT回路也连接至双级中冷器(double-stage charge air cooler)的高温部。LT回路用作中冷器的低温部和润滑油冷却器。基于发动机类型，HT回路中的温度通常约为70℃至102℃，LT回路中的温度通常约为38℃至50℃。为了确保也在低负荷时低质量的重质燃料的安全点火和燃烧、为了使气缸的部件中的温度波动最小以及为了防止可能因过度冷却引起的腐蚀，期望HT回路中具有相对较高的温度。

尤其在现代四冲程发动机中，主要因为更有效且更有力的涡轮增压器，业已实现了改善的性能。高增压空气压力导致在中冷器之前的高增压空气温度。其直接结果是HT回路中的冷却介质的温度升高。如果冷却介质的温度升高至高于100℃，则HT回路的低压部中的冷却介质有沸腾的风险。HT回路中的冷却介质的升高温度对于已经用更有效涡轮增压器升级的发动机来说尤其是问题。可以通过增加HT回路中的流速来降低冷却介质的温度，但这通常是不经济的并且在许多情况下因为冷却系统的部件的尺寸甚至是不可行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的用于内燃发动机的冷却系统。在权利要求1的特征部分中给出了根据本发明的冷却系统的特征部分的特征。本发明的另一目的是提供一种用于降低内燃发动机的高温冷却回路的冷却介质的温度的改进方法。在另一项独立权利要求的特征部分中给出了该方法的特征部分的特征。

根据本发明的冷却系统包括高温冷却回路和低温冷却回路。所述冷却系统设置有热交换器，该热交换器用于从所述高温冷却回路向所述低温冷却回路传递热。

在根据本发明的方法中，高温冷却回路的冷却介质被引导经过热交换器，所述热交换器中的热被从所述高温冷却回路的冷却介质传递给低温冷却回路的冷却介质。

通过所述冷却系统和冷却方法，可以在不改变冷却系统的外部部件的情况下，将所述高温冷却回路中的冷却介质的温度保持在期望温度极限内。所述冷却系统可以被容易地应用于用更有效的涡轮增压系统升级的现有发动机。

根据本发明的实施方式，所述高温冷却回路的冷却介质和所述低温冷却回路的冷却介质均能被布置成流经所述热交换器。根据本发明的另一实施方式，所述热交换器被布置在所述低温冷却回路中，并且所述高温冷却回路设置有用于选择性地将冷却介质引导经过所述热交换器的部件。用于选择性将冷却介质引导经过热交换器的所述部件可以包括选择阀，该选择阀允许绕过所述热交换器。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1示意性地示出了内燃发动机的冷却系统。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了内燃发动机1的冷却系统。发动机1是大型内燃发动机，诸如船舶的主发动机或辅助发动机或者在用于发电的发电厂使用的发动机。发动机1的冷却系统包括两个分开的冷却回路2、3。冷却回路2、3均是闭合回路。冷却回路2、3中的一个是高温冷却回路2，另一个是低温冷却回路3，低温冷却回路3中的冷却介质的温度低于高温冷却回路2中的冷却介质的温度。高温冷却回路2中的温度通常约为70℃至105℃，并且低温冷却回路中的温度通常约为35℃至55℃。冷却回路2、3中的冷却介质可以例如是水。冷却介质也可以包含添加剂，例如用于防腐。各冷却介质回路2、3均设有用于使冷却介质循环的泵8、9。在附图的实施方式中，冷却系统还设有外部冷却回路13，其中热从高温冷却回路2和低温冷却回路3被传递给外部冷却回路13。但是，也可以为高温冷却回路2和低温冷却回路3设置热交换器，在该热交换器中热被传递给冷却空气或水，在这种情况下就不需要外部冷却回路13。外部冷却回路13设置有用于使该回路13中的冷却介质循环的泵12。外部冷却回路13还包括：低温热交换器15，用于将热从低温冷却回路3传递给外部冷却回路13；以及高温热交换器16，用于将热从高温冷却回路2传递给外部冷却回路13。高温热交换器16在外部冷却回路13的冷却介质的流动方向上被布置在低温热交换器15之后。外部冷却回路13可以是开放回路也可以是闭合回路。外部冷却回路13可以包括一个或多个附加的热交换器，用于将热传递离开外部冷却回路13的冷却介质。