| 专利名称： | 一种发动机分体冷却系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Split cooling system for an engine | ||
| 专利号： | CN201520704734.8 | 申请时间： | 20150911 |
| 公开号： | CN205172709U | 公开时间： | 20160420 |
| 申请人： | 中国第一汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 130011 吉林省长春市西新经济技术开发区东风大街2259号 | ||
| 发明人： | 张强; 杜维明; 王亚娟; 吴乃鹏; 王诗萌; 李金成; 曹礼军; 侯福建 | ||
| 分类号： | F01P3/20; F01P7/16 | 主分类号： | F01P3/20 |
| 代理机构： | 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 | 代理人： | 朱世林 |
| 摘要： | 本实用新型涉及一种发动机分体冷却系统，属于发动机冷却系统技术领域；包括散热器、水泵、气缸体水套、气缸盖水套、节温器，各个部件使用软管连接，其特征在于：从水泵流出的冷却水分为两路，一路流入气缸体水套并经过节温器流回水泵或者散热器；一路流入气缸盖水套并经过节温器流回水泵或者散热器；本实用新型具有如下优点：采用发动机分体冷却系统，分别对气缸体水套、气缸盖水套进行冷却，并且分别通过一个节温器对冷却水的流经路径进行控制，减少了发动机在冷起动过程中的热量损失，提高了发动机的燃油经济性；有利于发动机起动时快速暖机，减少气缸和活塞环之间的磨损；通过合理设定节温器开启温度，对冷却水温度进行精确控制，实现了节能。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model relates to a split cooling system of the engine, which belongs to the technical field of cooling system of the engine; which comprises a radiator, water pump, the water jacket of the cylinder block, cylinder head water jacket, thermostat, each part of the hose is connected, characterized in that the cooling water flows out from the water pump is the two-way, one path and flows into the cylinder water-jacket the holiday thermostat flows back to the water pump or radiator; one way flow into the cylinder head water jacket, and flows back to the water pump or the radiator thermostat.; this utility model has the following advantages : the split cooling system of the engine, respectively to the water jacket of the cylinder block, cylinder head water jacket for cooling, and respectively through a thermostat for cooling water flow through the control path, in cold starting the engine is reduced and the heat loss in the process, the fuel economy of the engine is improved; when starting to rapid warming-up of the engine, reduce the abrasion between the cylinder and the piston; through the reasonable setting the thermostat opening temperature, accurately control the temperature of the cooling water, the energy-saving. | ||
1.一种发动机分体冷却系统，包括散热器、水泵、气缸体水套、气缸盖水套、节温器， 各个部件使用软管连接，其特征在于：从水泵流出的冷却水分为两路，一路流入气缸体水套 并经过节温器流回水泵或者散热器；一路流入气缸盖水套并经过节温器流回水泵或者散热器。
2.如权利要求1所述的发动机分体冷却系统，其特征在于，所述的节温器采用蜡式节温 器，或者安装于气缸盖和气缸体的出水管路中，或者安装于气缸盖和气缸体的进水管路中。
1.一种发动机分体冷却系统，包括散热器、水泵、气缸体水套、气缸盖水套、节温器， 各个部件使用软管连接，其特征在于：从水泵流出的冷却水分为两路，一路流入气缸体水套 并经过节温器流回水泵或者散热器；一路流入气缸盖水套并经过节温器流回水泵或者散热器。
2.如权利要求1所述的发动机分体冷却系统，其特征在于，所述的节温器采用蜡式节温 器，或者安装于气缸盖和气缸体的出水管路中，或者安装于气缸盖和气缸体的进水管路中。
翻译：技术领域
本实用新型属于发动机冷却系统技术领域，更具体地说，涉及一种发动机分体冷却系统。
背景技术
发动机工作时，燃料燃烧产生大量的热量，除部分转变为机械功外其余的热量必须被某 种介质带走，传递给大气，否则将使燃烧室周围的零件温度升得很高，不能维持发动机正常 工作，所以发动机必须采用某种冷却方式进行冷却。
根据冷却方式的不同将发动机分为两种：一种是风冷发动机，另一种是水冷发动机。风 冷发动机是通过风扇和导流罩等装置将高温零件的热量直接散入大气中，这种发动机结构简 单，使用和保养方便，但是冷却强度不足，消耗功率大和噪声大,所以风冷发动机在现代汽车 上应用得很不普遍。水冷发动机是先将高温零件的热量传递给冷却水，然后通过冷却水的循 环运动，把热量散发到大气中。水冷方式虽然结构复杂，但是冷却效果好，冷却强度可以自 动控制，所以水冷发动机应用得非常普遍。
如图6所示，水冷发动机的冷却系统主要由散热器、水泵、节温器及软管组成，其工作 过程如下：发动机工作时，曲轴通过皮带轮、皮带带动水泵及风扇旋转。水泵将散热器中的 冷却水从散热器下部的储水室抽出，并以一定的压力送入气缸体水套中，冷却水沿着气缸体 水套上升，经通水孔进入气缸盖水套中，在此过程中，水吸收一部分热量温度升高，然后经 节温器及管路回到散热器的上水室，再沿着散热器的散热管向下水室流动，此时，水把热量 传递给散热片，在空气流的吹拂下，热量散入大气中，水温下降。之后，水泵再把水打入气 缸体水套中，进行第二次循环，在发动机工作的过程中，冷却水不断地循环流动，使发动机 维持在正常温度下工作。
冷却水得到热量的多少与发动机工况有关，同时，自然环境温度高低，也直接影响冷却 水温度，为了把冷却水温度控制在一定的范围内(如87℃-95℃之间)，必须使用一个节温器 来进行自动控制。节温器对冷却水的流经路径进行选择(选择的路径如如图6、图7所示)， 这就形成了冷却水的大小循环。图6描述的冷却系统的工作过程是大循环，即当冷却水温度 达到一定的温度(如87℃)时节温器的主阀门开始开启，气缸体水套、气缸盖水套中的冷却 水经过节温器、软管等进入散热器，大量的冷却水在散热器和气缸体水套、气缸盖水套之间 循环，使发动机降温。图7中描述的冷却系统的工作过程是小循环，即当冷却水温度低于一 定的温度(如87℃)时节温器的主阀门开始关闭，通往散热器的冷却水路径被堵死，冷却水 只能通过节温器的副阀门在水泵和气缸体水套、气缸盖水套之间循环，不经过散热器散热， 这是发动机的保温过程，也就是冷却系统的小循环。
图6、图7中从水泵流出的冷却水是先流入气缸体水套，接着再流入气缸盖水套，这种 串联的冷却系统可以称为“整体式冷却系统”。“整体式冷却系统”的不足是：发动机在冷起 动过程中，由于发动机机体温度过低，需要一段时间损失发动机燃烧热量来提高发动机机体 的温度，“整体式冷却系统”致使发动机热量损失较大，导致发动机的燃油经济性降低，并且 气缸体水套、气缸盖水套串联到一起通过一个节温器对冷却水的流经路径进行控制的方式对 发动机的冷却效果差异比较大。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种发动机分体冷却系统，分别对气缸体水套、 气缸盖水套进行冷却，并且分别通过一个节温器对冷却水的流经路径进行控制，减少发动机 在冷起动过程中的热量损失，提高发动机的燃油经济性。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种发动机分体冷却系统，包括散热器、水泵、 气缸体水套、气缸盖水套、节温器，各个部件使用软管连接，其特征在于：从水泵流出的冷 却水分为两路，一路流入气缸体水套并经过节温器流回水泵或者散热器；一路流入气缸盖水 套并经过节温器流回水泵或者散热器。
优选地，所述的节温器采用蜡式节温器，或者安装于气缸盖和气缸体的出水管路中，或 者安装于气缸盖和气缸体的进水管路中。
本实用新型具有如下优点：(1)采用发动机分体冷却系统，分别对气缸体水套、气缸盖 水套进行冷却，并且分别通过一个节温器对冷却水的流经路径进行控制，减少了发动机在冷 起动过程中的热量损失，提高了发动机的燃油经济性；(2)采用发动机分体冷却系统，有利 于发动机起动时快速暖机，减少气缸和活塞环之间的磨损；(3)可以选择合理的节温器开启 温度，对气缸体水套、气缸盖水套的冷却水温度进行精确控制，可以更好地实现节能。
附图说明
图1为蜡式节温器内部结构示意图。
图2a为蜡式节温器的主阀门关闭副阀门打开时的示意图。
图2b为蜡式节温器的主阀门打开副阀门关闭时的示意图。
图3为蜡式节温器的外观结构示意图。
图4为蜡式节温器的安装位置示意图。
图5为蜡式节温器的原理符号图。
图6为现有技术的发动机冷却系统的大循环原理示意图。
图7为现有技术的发动机冷却系统的小循环原理示意图。
图8为本实用新型的发动机分体冷却系统的原理示意图。
图9为本实用新型的发动机分体冷却系统的小循环原理示意图。
图10为本实用新型的发动机分体冷却系统的大循环原理示意图。
图11为本实用新型的发动机分体冷却系统的一个支路是大循环另一个支路是小循环的 原理示意图。
图12为本实用新型的发动机分体冷却系统的气缸盖上水套位置示意图。
其中附图标记汇总表示为：1-支架；2-主阀门；3-推杆；4-石蜡；5-胶 管；6-副阀门；7-节温器外壳；8-弹簧；21-气缸盖上水水道、气缸体上水水道；22-气缸 盖出水水套；23-气缸体出水水套；24-节温器；25-节温器；①-节温器进水口；②-节温器散 热器方向出水口；③-节温器水泵方向出水口。
具体实施方案
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方案。
实施例：
如图8所示，一种发动机分体冷却系统，包括散热器、水泵、气缸体水套、气缸盖水套、 节温器，各个部件使用软管连接，其特征在于：从水泵流出的冷却水分为两路，一路流入气 缸体水套并经过节温器25流回水泵或者散热器；一路流入气缸盖水套并经过节温器24流回 水泵或者散热器。
本实施例涉及节温器的结构、功能和工作原理的知识，说明如下：
节温器又名调温器，其作用是控制发动机冷却循环水流量，从而达到调节发动机冷却水 温度的目的，使发动机经常处于最佳温度下运转。
节温器按照温度感应元件的不同分为三类：双金属片式、波纹管式、蜡式，我国现在使 用的节温器有波纹管式和蜡式两种。双金属片式由于灵敏度较差、材料贵重等缺点很少采用。 目前国内外几乎都使用蜡式节温器，它是利用石蜡在相变时体积急剧变化的特性工作的，与 其他两种节温器比较，它具有以下优点：节温器温度特性不受系统压力变化的影响、强度高、 制造容易、成本低、使用寿命长。
在中华人民共和国汽车行业标准QC/T515-2000中规定了《汽车发动机用调温器型式与尺 寸》，本实施例采用其中的底通型的第二种型式：底通15型，其内部结构示意图如图1所示。
如图1所示，为蜡式节温器内部结构示意图，包括支架1、主阀门2、推杆3、石蜡4、 胶管5、副阀门6、节温器外壳7和弹簧8，各部分的装配关系属于现有技术。
蜡式节温器的工作原理：
如图2a所示，冷却液温度低时(低于给定的开启温度)，节温器是一个密封壳状物,内部 封满石蜡；当冷却液温度很低时,节温器内的石蜡未膨胀,节温器的主阀门2完全关闭,所 以关闭通向散热器的水路,副阀门6开启，冷却液通过小循环的底通管路,参加小循环的冷 却液容量很小，这有助于消除冷却液中的气泡并迅速给冷却液加压，同时使冷却液的温度迅 速上升；如图2b所示，冷却液温度过高时(超过给定开启温度)，由于冷却液温度较高，节温 器内的石蜡4逐渐变成液态，体积随之增大膨胀，从而对推杆3下部锥面产生向上的推力； 由于推杆3的上端固定，故推杆3对感应体产生向下的反推力，克服弹簧张力使主阀门2逐 渐打开，主阀门2开启从而打开通向散热器的水路，并关闭副阀门6也就关闭了小循环的底 通管路。冷却液被输送到散热器内进行冷却，然后再循环回发动机。这时冷却液大部分通过 散热器。主阀门2和副阀门6的交替打开和关闭实现了冷却系统的大小循环。
蜡式节温器的外形实物图如图3所示。
蜡式节温器在冷却系统中的安装结构示意图如图4所示。当主阀门2关闭和副阀门6打 开时，冷却水由节温器的①口进③口出，实现的是冷却系统的小循环；当主阀门2打开和副 阀门6关闭时，冷却水由节温器的①口进②口出，实现的是冷却系统的大循环。
图5所示为本实施例采用的底通15型蜡式节温器的原理符号图。
目前节温器在冷却系统中的布置方式有两种：
(1)出口水温控制方式，出口水温控制方式的特点是把节温器布置在气缸盖出水管路中。 这种方式结构简单,容易排除气泡。但出水口面积不稳定,节温器工作时易产生振荡现象。
(2)进口水温控制方式，进口水温控制方式的特点是把节温器布置在缸体进水管路中。 这种方式的优点比较多,可以大幅降低节温器的振荡,而且控制比较精细,适用于寒冷地区 的车辆,特别适用于常在冬季高速行驶的车辆。
以上是蜡式节温器的相关知识介绍。
本实施例的发动机分体冷却系统在某四缸汽油机上的应用如下：发动机分体冷却系统各 部分连接关系如图8所示，水泵的进水口连接散热器下部的储水室，水泵的出水口分为两路， 一路连接气缸盖上水水道21，冷却水流入气缸盖水套并通过节温器进水口①进入节温器24， 根据冷却水温度的不同，节温器24选择流向水泵或者流向散热器；另一路连接气缸体上水水 道21，冷却水流入气缸体水套并通过节温器进水口①进入节温器25，根据冷却水温度的不同， 节温器25选择流向水泵或者流向散热器。
本实施例的发动机分体冷却系统工作过程如下：
理想的内燃机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。本实施例中设定节 温器24的开启温度为87℃，设定节温器25的开启温度为95℃。
如图9所示，在发动机冷起动过程中，发动机机体内部冷却液温度过低，两个节温器都 处于关闭状态，节温器24和节温器25的主阀门2关闭，副阀门6打开，冷却水流向水泵， 这时发动机分体冷却系统处于小循环。
如图11所示，当发动机冷却液温度达到87℃时，控制气缸盖水温的节温器24开启，冷 却液经水泵通过气缸盖上水水道21流入气缸盖水套22，此时只有发动机气缸盖水套22内冷 却液开始循环；控制气缸体水温的节温器25处于关闭状态，使缸体快速升温。
如图10所示，当气缸体冷却液水温达到95摄氏度时，控制气缸体水温的节温器25开启， 气缸体水套23内的冷却液开始流动，这时节温器24和节温器25的主阀门2打开，副阀门6 关闭，冷却水流向散热器，这时发动机分体冷却系统处于大循环。
实现本实施例的发动机分体冷却系统，应通过CFD计算，优化水套布置。本实施例的四 缸汽油机的水套布置如图12所示。节温器24和节温器25的主阀门2的开启温度应通过计算 和实际验证确定。
蜡式节温器失效时主阀门处于关闭状态，堵住了冷却水的流通会造成发动机过热。这一 缺点可以通过提高工作可靠性、耐久性或定期更换的办法来解决。另一个解决方案是双节温 器设计，既可以提高可靠性，也具有很好的流量特性。
本实施例的发动机分体冷却系统使用的蜡式节温器应满足一定的技术条件，在中华人民 共和国汽车行业标准QC/29061-92中规定了《汽车发动机用蜡式调温器技术条件》。
本实用新型具有如下优点：
现有技术的“整体式冷却系统”是“串联的冷却系统”，而本实用新型提供的是“并联 的冷却系统”。
采用发动机分体冷却系统，分别对气缸体水套、气缸盖水套进行冷却，并且分别通过一 个节温器对冷却水的流经路径进行控制，减少了发动机在冷起动过程中的热量损失，提高了 发动机的燃油经济性；采用发动机分体冷却系统，有利于发动机起动时快速暖机，减少气缸 和活塞环之间的磨损；通过选择合理的节温器开启温度，对气缸体水套、气缸盖水套的冷却 水温度进行精确控制，可以更好地实现节能。
