發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機循環(huán)冷卻系統(tǒng)，特別是涉及一種發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的閉式水冷發(fā)動機冷卻系統(tǒng)(如圖1)，是通過循環(huán)水將熱量帶到散熱器，通過流動空氣散熱冷卻?；窘Y構由:(發(fā)動機缸體和缸蓋內)水套1、冷卻液、水泵5、節(jié)溫器2、大循環(huán)管7、小循環(huán)管6、散熱器4、風扇及溫控系統(tǒng)組成。
[0003]工作時冷卻液在水泵5的驅動下流經(jīng)(發(fā)動機缸體和缸蓋內)水套1、節(jié)溫器2，高于一定溫度時，節(jié)溫器2開啟大循環(huán)的同時關閉小循環(huán)，冷卻液進入散熱器4，降低溫度后返回水泵上游；低于一定溫度時，節(jié)溫器2關閉大循環(huán)開啟小循環(huán)，冷卻液經(jīng)小循環(huán)管6直接返回水泵上游。
[0004]如果產(chǎn)生了氣體，需要排出，為了水路排氣又不減少冷卻液，同時也可以補水水路中還設置了膨脹箱3。
[0005]由于這樣的系統(tǒng)水泵流量、散熱器散熱量和發(fā)動機的發(fā)熱量并不能完全匹配，當發(fā)動機負荷較低而冷卻液溫度超過一定溫度比如95°C時，發(fā)動機溫控系統(tǒng)會啟動風扇吹拂散熱器，直至將冷卻液溫度降低到某一特定溫度比如88°C風扇停止，水溫會在這一范圍內脈動；發(fā)動機加熱過程，由于節(jié)溫器的存在，使得節(jié)溫器開啟時，大量的低溫冷卻液介入，冷卻液由節(jié)溫器開啟溫度上升到風扇開啟溫度是一個緩慢的過程?？紤]到急加速需要，冷卻液此時并不能及時將發(fā)動機發(fā)熱量帶走而是會繼續(xù)使冷卻液溫度上升，所以風扇開啟的溫度設定值比發(fā)動機低負荷適宜的溫度值(比如109°C )要低，使發(fā)動機低負荷的經(jīng)濟性得不到充分發(fā)揮。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能明顯提升發(fā)動機的經(jīng)濟性和熱響應速度更快的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述技術問題，本提供的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括水套、水泵和散熱器，所述的水套的出口連接有蒸發(fā)箱，冷卻液在所述的蒸發(fā)箱內形成有汽相端和液相端，所述的蒸發(fā)箱的液相端通過所述的水泵與所述的水套的進口連接，所述的散熱器的進口端與所述的蒸發(fā)箱的汽相端連接，所述的散熱器的出口端通過回水管與所述的蒸發(fā)箱連接，所述的散熱器上設有與大氣連通的通大氣閥門。
[0008]所述的回水管上設有回水泵。
[0009]還包括一個膨脹箱，所述的通大氣閥門的出口端與所述的膨脹箱的汽相端連接，所述的膨脹箱的液相端通過單向閥與所述的蒸發(fā)箱連接。
[0010]采用上述技術方案的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，采用了不同于現(xiàn)有發(fā)動機水冷系統(tǒng)的方法:冷卻液在發(fā)動機內部的水套的循環(huán)與水冷系統(tǒng)一致，冷卻液流出發(fā)動機出水口進入蒸發(fā)箱后分成兩部分，一部分為液體，直接回到水泵的上游，另一部分則成為蒸汽進入散熱器冷卻并凝結成水后再回到(利用重力流回或者通過回水泵泵回)蒸發(fā)箱與發(fā)動機流出的液體混合并降低溫度后進入水泵上游。
[0011 ] 這種方法由于冷凝水回到蒸發(fā)箱中與冷卻液接觸時，水先會吸收熱量，達到水的沸點時，水會沸騰，這樣使發(fā)動機進水能夠穩(wěn)定在水的沸點(如100°c )和冷卻液的名義沸點(如50% -50%乙二醇沸點為107°C )之間。
[0012]低負荷運轉時，發(fā)動機發(fā)熱量小，冷卻液的蒸發(fā)量少，回水量也少，進水溫度接近冷卻液沸點(比如107°C );急加速時，發(fā)動機發(fā)熱量增加，發(fā)動機出水的蒸發(fā)量增大，通過關閉通大氣閥門，散熱器積水室壓力降低，使更多蒸汽進入，加大散熱量，冷凝的回水也相應增加，回水量的增加能夠有效降低發(fā)動機進水溫度，此時發(fā)動機進水溫度更靠近水的沸點(比如100°C )，加之乙二醇在50%濃度左右蒸發(fā)量的變化對沸點的影響較小(10%的濃度變化，沸點變化不足2°C )所以能夠快速降低進水到合適的溫度而使出水溫度變化很小(比如2V)。
[0013]實際中，由于水套的壓力高于蒸發(fā)箱的壓力，液體沸點較高，所以當蒸發(fā)箱的液體沸騰時，水套的液體并不會沸騰；由于水的分離，發(fā)動機循環(huán)水的濃度會升高，能夠減少水套中冷卻液沸騰的可能性，有效地提高低負荷時的運行工作溫度，提高發(fā)動機熱效率。
[0014]這樣就可以將保證發(fā)動機的低負荷工作溫度穩(wěn)定在發(fā)動機出水進入蒸發(fā)箱時處于沸騰的狀態(tài)。
[0015]發(fā)動機低溫啟動時，由于蒸發(fā)箱上部主要是空氣，熱阻很大，熱量通過蒸汽冷卻的熱量較少，所以實際上冷卻液升溫速度不低于節(jié)溫器時的速度，可以不再設置節(jié)溫器；沒有節(jié)溫器將冷卻液分隔成兩部分順序加熱，冷卻液的加熱速度不會出現(xiàn)因節(jié)溫器開啟突然變慢的現(xiàn)象。
[0016]也能通過通大氣閥門的開閉，降低冷卻系統(tǒng)在高負荷時蒸發(fā)箱內壓力，以降低冷卻液的沸點，使冷卻液達到比較低的溫度，以適應高負荷較低的冷卻液溫度可以獲得較高的散熱能力的需要，進一步提升高負荷的經(jīng)濟性。
[0017]單向閥保障了蒸發(fā)箱內壓力變化時，液體不會流到膨脹箱而導致實際冷卻液量的不足或者溢出。
[0018]綜上所述，本實用新型是一種能明顯提升發(fā)動機的經(jīng)濟性和熱響應速度更快的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]圖1是傳統(tǒng)的閉式水冷發(fā)動機冷卻系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖2是本實用新型提供的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)示意圖。
[0021]圖3是本實用新型提供的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)改進示意圖。
[0022]圖4是本實用新型提供的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)進一步改進示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0024]參見圖2，水套I的出口連接有蒸發(fā)箱8，冷卻液在蒸發(fā)箱8內形成有汽相端和液相端，蒸發(fā)箱8的液相端通過水泵5與水套I的進口連接，散熱器4的進口端與蒸發(fā)箱8的汽相端連接，散熱器4的出口端通過回水管12與蒸發(fā)箱8連接，散熱器4上設有與大氣連通的通大氣閥門9。
[0025]參見圖3，水套I的出口連接有蒸發(fā)箱8，冷卻液在蒸發(fā)箱8內形成有汽相端和液相端，蒸發(fā)箱8的液相端通過水泵5與水套I的進口連接，散熱器4的進口端與蒸發(fā)箱8的汽相端連接，散熱器4的出口端通過回水管12與蒸發(fā)箱8連接，回水管12上設有回水泵11，散熱器4上設有與大氣連通的通大氣閥門9。
[0026]參見圖4，水套I的出口連接有蒸發(fā)箱8，冷卻液在蒸發(fā)箱8內形成有汽相端和液相端，蒸發(fā)箱8的液相端通過水泵5與水套I的進口連接，散熱器4的進口端與蒸發(fā)箱8的汽相端連接，散熱器4的出口端通過回水管12與蒸發(fā)箱8連接，回水管12上設有回水泵11，散熱器4上設有通大氣閥門9，還包括一個膨脹箱3，通大氣閥門9的出口端與膨脹箱3的汽相端連接，膨脹箱3的液相端通過單向閥10與所述的蒸發(fā)箱8連接。
[0027]參見圖，2、圖3和圖4，本實用新型采用了不同于現(xiàn)有發(fā)動機水冷系統(tǒng)的方法:在發(fā)動機內部的循環(huán)的水套I與水冷系統(tǒng)一致，冷卻液流出發(fā)動機出水口即水套I進入蒸發(fā)箱8后分成兩部分，一部分液體，直接回到水泵5的上游，另一部分則成為蒸汽進入散熱器4冷卻并凝結成水后再回到(利用重力流回或者通過回水泵11泵回)蒸發(fā)箱8與發(fā)動機流出的液體混合并降低溫度后進入水泵上游。
[0028]這種方法由于冷凝水回到蒸發(fā)箱8中與冷卻液接觸時，水先會吸收熱量，達到水的沸點時，水會沸騰，這樣使發(fā)動機進水能夠穩(wěn)定在水的沸點(如100°c )和冷卻液的名義沸點(如50% -50%乙二醇沸點為107°C )之間。
[0029]低負荷運轉時，發(fā)動機發(fā)熱量小，冷卻液的蒸發(fā)量少，回水量也少，進水溫度接近冷卻液沸點(比如107°C );急加速時，發(fā)動機發(fā)熱量增加，發(fā)動機出水的蒸發(fā)量增大，通過關閉通大氣閥門9，散熱器4積水室壓力降低，使更多蒸汽進入，加大散熱量，冷凝的回水也相應增加，回水量的增加能夠有效降低發(fā)動機進水溫度，此時發(fā)動機進水溫度更靠近水的沸點(比如100°C )，加之乙二醇在50%濃度左右蒸發(fā)量的變化對沸點的影響較小(10%的濃度變化，沸點變化不足2°C )所以能夠快速降低進水到合適的溫度而使出水溫度變化很小(比如2°C )。
[0030]實際中，由于水套I的壓力高于蒸發(fā)箱8的壓力，液體沸點較高，所以當蒸發(fā)箱8的液體沸騰時，水套I的液體并不會沸騰；由于水的分離，發(fā)動機循環(huán)水的濃度會升高，能夠減少水套I中冷卻液沸騰的可能性，有效地提高低負荷時的運行工作溫度，提高發(fā)動機熱效率。
[0031]這樣就可以將保證發(fā)動機的低負荷工作溫度穩(wěn)定在發(fā)動機出水進入蒸發(fā)箱8時處于沸騰的狀態(tài)。
[0032]發(fā)動機低溫啟動時，由于蒸發(fā)箱8上部主要是空氣，熱阻很大，熱量通過蒸汽冷卻的熱量較少，所以實際上冷卻液升溫速度不低于節(jié)溫器時的速度，可以不再設置節(jié)溫器2 ;沒有節(jié)溫器2將冷卻液分隔成兩部分順序加熱，冷卻液的加熱速度不會出現(xiàn)因節(jié)溫器2開啟突然變慢的現(xiàn)象。
[0033]也能通過通大氣閥門9的開閉，降低冷卻系統(tǒng)在高負荷時蒸發(fā)箱8內壓力，以降低冷卻液的沸點，使冷卻液達到比較低的溫度，以適應高負荷較低的冷卻液溫度可以獲得較高的散熱能力的需要，進一步提升高負荷的經(jīng)濟性。
[0034]單向閥10保障了蒸發(fā)箱8內壓力變化時，液體不會流到膨脹箱3而導致實際冷卻液量的不足或者溢出。
【主權項】
1.一種發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括水套(1)、水泵(5)和散熱器(4)，其特征是:所述的水套(I)的出口連接有蒸發(fā)箱(8)，冷卻液在所述的蒸發(fā)箱(8)內形成有汽相端和液相端，所述的蒸發(fā)箱(8)的液相端通過所述的水泵(5)與所述的水套(I)的進口連接，所述的散熱器⑷的進口端與所述的蒸發(fā)箱⑶的汽相端連接，所述的散熱器⑷的出口端通過回水管(12)與所述的蒸發(fā)箱(8)連接，所述的散熱器(4)上設有與大氣連通的通大氣閥門(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征是:所述的回水管(12)上設有回水泵(11)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征是:還包括一個膨脹箱(3)，所述的通大氣閥門(9)的出口端與所述的膨脹箱(3)的汽相端連接，所述的膨脹箱(3)的液相端通過單向閥(10)與所述的蒸發(fā)箱(8)連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括水套(1)、水泵(5)和散熱器(4)，所述的水套(1)的出口連接有蒸發(fā)箱(8)，冷卻液在所述的蒸發(fā)箱(8)內形成有汽相端和液相端，所述的蒸發(fā)箱(8)的液相端通過所述的水泵(5)與所述的水套(1)的進口連接，所述的散熱器(4)的進口端與所述的蒸發(fā)箱(8)的汽相端連接，所述的散熱器(4)的出口端通過回水管(12)與所述的蒸發(fā)箱(8)連接，所述的散熱器(4)上設有與大氣連通的通大氣閥門(9)。本實用新型是一種能明顯提升發(fā)動機的經(jīng)濟性和熱響應速度更快的發(fā)動機汽液混合循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
【IPC分類】F01P3-18, F01P3-22, F01P5-10
【公開號】CN204610003
【申請?zhí)枴緾N201520158689
【發(fā)明人】李建新, 章衛(wèi)群, 劉小華, 胡可培, 彭江, 黃友文
【申請人】長豐集團有限責任公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月19日