发动机汽液混合循环冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发动机循环冷却系统，特别是涉及一种发动机汽液混合循环冷却系统。
【背景技术】
[0002]传统的闭式水冷发动机冷却系统(如图1)，是通过循环水将热量带到散热器，通过流动空气散热冷却。基本结构由:(发动机缸体和缸盖内)水套1、冷却液、水泵5、节温器2、大循环管7、小循环管6、散热器4、风扇及温控系统组成。
[0003]工作时冷却液在水泵5的驱动下流经(发动机缸体和缸盖内)水套1、节温器2，高于一定温度时，节温器2开启大循环的同时关闭小循环，冷却液进入散热器4，降低温度后返回水泵上游；低于一定温度时，节温器2关闭大循环开启小循环，冷却液经小循环管6直接返回水泵上游。
[0004]如果产生了气体，需要排出，为了水路排气又不减少冷却液，同时也可以补水水路中还设置了膨胀箱3。
[0005]由于这样的系统水泵流量、散热器散热量和发动机的发热量并不能完全匹配，当发动机负荷较低而冷却液温度超过一定温度比如95°C时，发动机温控系统会启动风扇吹拂散热器，直至将冷却液温度降低到某一特定温度比如88°C风扇停止，水温会在这一范围内脉动；发动机加热过程，由于节温器的存在，使得节温器开启时，大量的低温冷却液介入，冷却液由节温器开启温度上升到风扇开启温度是一个缓慢的过程。考虑到急加速需要，冷却液此时并不能及时将发动机发热量带走而是会继续使冷却液温度上升，所以风扇开启的温度设定值比发动机低负荷适宜的温度值(比如109°C )要低，使发动机低负荷的经济性得不到充分发挥。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能明显提升发动机的经济性和热响应速度更快的发动机汽液混合循环冷却系统。
[0007]为了解决上述技术问题，本提供的发动机汽液混合循环冷却系统，包括水套、水泵和散热器，所述的水套的出口连接有蒸发箱，冷却液在所述的蒸发箱内形成有汽相端和液相端，所述的蒸发箱的液相端通过所述的水泵与所述的水套的进口连接，所述的散热器的进口端与所述的蒸发箱的汽相端连接，所述的散热器的出口端通过回水管与所述的蒸发箱连接，所述的散热器上设有与大气连通的通大气阀门。
[0008]所述的回水管上设有回水泵。
[0009]还包括一个膨胀箱，所述的通大气阀门的出口端与所述的膨胀箱的汽相端连接，所述的膨胀箱的液相端通过单向阀与所述的蒸发箱连接。
[0010]采用上述技术方案的发动机汽液混合循环冷却系统，采用了不同于现有发动机水冷系统的方法:冷却液在发动机内部的水套的循环与水冷系统一致，冷却液流出发动机出水口进入蒸发箱后分成两部分，一部分为液体，直接回到水泵的上游，另一部分则成为蒸汽进入散热器冷却并凝结成水后再回到(利用重力流回或者通过回水泵泵回)蒸发箱与发动机流出的液体混合并降低温度后进入水泵上游。
[0011 ] 这种方法由于冷凝水回到蒸发箱中与冷却液接触时，水先会吸收热量，达到水的沸点时，水会沸腾，这样使发动机进水能够稳定在水的沸点(如100°c )和冷却液的名义沸点(如50% -50%乙二醇沸点为107°C )之间。
[0012]低负荷运转时，发动机发热量小，冷却液的蒸发量少，回水量也少，进水温度接近冷却液沸点(比如107°C );急加速时，发动机发热量增加，发动机出水的蒸发量增大，通过关闭通大气阀门，散热器积水室压力降低，使更多蒸汽进入，加大散热量，冷凝的回水也相应增加，回水量的增加能够有效降低发动机进水温度，此时发动机进水温度更靠近水的沸点(比如100°C )，加之乙二醇在50%浓度左右蒸发量的变化对沸点的影响较小(10%的浓度变化，沸点变化不足2°C )所以能够快速降低进水到合适的温度而使出水温度变化很小(比如2V)。
[0013]实际中，由于水套的压力高于蒸发箱的压力，液体沸点较高，所以当蒸发箱的液体沸腾时，水套的液体并不会沸腾；由于水的分离，发动机循环水的浓度会升高，能够减少水套中冷却液沸腾的可能性，有效地提高低负荷时的运行工作温度，提高发动机热效率。
[0014]这样就可以将保证发动机的低负荷工作温度稳定在发动机出水进入蒸发箱时处于沸腾的状态。
[0015]发动机低温启动时，由于蒸发箱上部主要是空气，热阻很大，热量通过蒸汽冷却的热量较少，所以实际上冷却液升温速度不低于节温器时的速度，可以不再设置节温器；没有节温器将冷却液分隔成两部分顺序加热，冷却液的加热速度不会出现因节温器开启突然变慢的现象。
[0016]也能通过通大气阀门的开闭，降低冷却系统在高负荷时蒸发箱内压力，以降低冷却液的沸点，使冷却液达到比较低的温度，以适应高负荷较低的冷却液温度可以获得较高的散热能力的需要，进一步提升高负荷的经济性。
[0017]单向阀保障了蒸发箱内压力变化时，液体不会流到膨胀箱而导致实际冷却液量的不足或者溢出。
[0018]综上所述，本实用新型是一种能明显提升发动机的经济性和热响应速度更快的发动机汽液混合循环冷却系统。
【附图说明】
[0019]图1是传统的闭式水冷发动机冷却系统示意图。
[0020]图2是本实用新型提供的发动机冷却系统示意图。
[0021]图3是本实用新型提供的发动机冷却系统改进示意图。
[0022]图4是本实用新型提供的发动机冷却系统进一步改进示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0024]参见图2，水套I的出口连接有蒸发箱8，冷却液在蒸发箱8内形成有汽相端和液相端，蒸发箱8的液相端通过水泵5与水套I的进口连接，散热器4的进口端与蒸发箱8的汽相端连接，散热器4的出口端通过回水管12与蒸发箱8连接，散热器4上设有与大气连通的通大气阀门9。
[0025]参见图3，水套I的出口连接有蒸发箱8，冷却液在蒸发箱8内形成有汽相端和液相端，蒸发箱8的液相端通过水泵5与水套I的进口连接，散热器4的进口端与蒸发箱8的汽相端连接，散热器4的出口端通过回水管12与蒸发箱8连接，回水管12上设有回水泵11，散热器4上设有与大气连通的通大气阀门9。
[0026]参见图4，水套I的出口连接有蒸发箱8，冷却液在蒸发箱8内形成有汽相端和液相端，蒸发箱8的液相端通过水泵5与水套I的进口连接，散热器4的进口端与蒸发箱8的汽相端连接，散热器4的出口端通过回水管12与蒸发箱8连接，回水管12上设有回水泵11，散热器4上设有通大气阀门9，还包括一个膨胀箱3，通大气阀门9的出口端与膨胀箱3的汽相端连接，膨胀箱3的液相端通过单向阀10与所述的蒸发箱8连接。
[0027]参见图，2、图3和图4，本实用新型采用了不同于现有发动机水冷系统的方法:在发动机内部的循环的水套I与水冷系统一致，冷却液流出发动机出水口即水套I进入蒸发箱8后分成两部分，一部分液体，直接回到水泵5的上游，另一部分则成为蒸汽进入散热器4冷却并凝结成水后再回到(利用重力流回或者通过回水泵11泵回)蒸发箱8与发动机流出的液体混合并降低温度后进入水泵上游。
[0028]这种方法由于冷凝水回到蒸发箱8中与冷却液接触时，水先会吸收热量，达到水的沸点时，水会沸腾，这样使发动机进水能够稳定在水的沸点(如100°c )和冷却液的名义沸点(如50% -50%乙二醇沸点为107°C )之间。
[0029]低负荷运转时，发动机发热量小，冷却液的蒸发量少，回水量也少，进水温度接近冷却液沸点(比如107°C );急加速时，发动机发热量增加，发动机出水的蒸发量增大，通过关闭通大气阀门9，散热器4积水室压力降低，使更多蒸汽进入，加大散热量，冷凝的回水也相应增加，回水量的增加能够有效降低发动机进水温度，此时发动机进水温度更靠近水的沸点(比如100°C )，加之乙二醇在50%浓度左右蒸发量的变化对沸点的影响较小(10%的浓度变化，沸点变化不足2°C )所以能够快速降低进水到合适的温度而使出水温度变化很小(比如2°C )。
[0030]实际中，由于水套I的压力高于蒸发箱8的压力，液体沸点较高，所以当蒸发箱8的液体沸腾时，水套I的液体并不会沸腾；由于水的分离，发动机循环水的浓度会升高，能够减少水套I中冷却液沸腾的可能性，有效地提高低负荷时的运行工作温度，提高发动机热效率。
[0031]这样就可以将保证发动机的低负荷工作温度稳定在发动机出水进入蒸发箱8时处于沸腾的状态。
[0032]发动机低温启动时，由于蒸发箱8上部主要是空气，热阻很大，热量通过蒸汽冷却的热量较少，所以实际上冷却液升温速度不低于节温器时的速度，可以不再设置节温器2 ;没有节温器2将冷却液分隔成两部分顺序加热，冷却液的加热速度不会出现因节温器2开启突然变慢的现象。
[0033]也能通过通大气阀门9的开闭，降低冷却系统在高负荷时蒸发箱8内压力，以降低冷却液的沸点，使冷却液达到比较低的温度，以适应高负荷较低的冷却液温度可以获得较高的散热能力的需要，进一步提升高负荷的经济性。
[0034]单向阀10保障了蒸发箱8内压力变化时，液体不会流到膨胀箱3而导致实际冷却液量的不足或者溢出。
【主权项】
1.一种发动机汽液混合循环冷却系统，包括水套(1)、水泵(5)和散热器(4)，其特征是:所述的水套(I)的出口连接有蒸发箱(8)，冷却液在所述的蒸发箱(8)内形成有汽相端和液相端，所述的蒸发箱(8)的液相端通过所述的水泵(5)与所述的水套(I)的进口连接，所述的散热器⑷的进口端与所述的蒸发箱⑶的汽相端连接，所述的散热器⑷的出口端通过回水管(12)与所述的蒸发箱(8)连接，所述的散热器(4)上设有与大气连通的通大气阀门(9)。
2.根据权利要求1所述的发动机汽液混合循环冷却系统，其特征是:所述的回水管(12)上设有回水泵(11)。
3.根据权利要求1或2所述的发动机汽液混合循环冷却系统，其特征是:还包括一个膨胀箱(3)，所述的通大气阀门(9)的出口端与所述的膨胀箱(3)的汽相端连接，所述的膨胀箱(3)的液相端通过单向阀(10)与所述的蒸发箱(8)连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机汽液混合循环冷却系统，包括水套(1)、水泵(5)和散热器(4)，所述的水套(1)的出口连接有蒸发箱(8)，冷却液在所述的蒸发箱(8)内形成有汽相端和液相端，所述的蒸发箱(8)的液相端通过所述的水泵(5)与所述的水套(1)的进口连接，所述的散热器(4)的进口端与所述的蒸发箱(8)的汽相端连接，所述的散热器(4)的出口端通过回水管(12)与所述的蒸发箱(8)连接，所述的散热器(4)上设有与大气连通的通大气阀门(9)。本实用新型是一种能明显提升发动机的经济性和热响应速度更快的发动机汽液混合循环冷却系统。
【IPC分类】F01P3-18, F01P3-22, F01P5-10
【公开号】CN204610003
【申请号】CN201520158689
【发明人】李建新, 章卫群, 刘小华, 胡可培, 彭江, 黄友文
【申请人】长丰集团有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月19日