CN109184893B - 发动机冷却系统和用于其中的箱体以及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机冷却系统和用于其中的箱体以及作业机械。所述箱体包括壳体和隔板，隔板将壳体分隔成相对于彼此密封的排气箱和膨胀箱。排气箱包括：第一连接管，适于流体连接到发动机冷却系统的发动机缸套以将冷却液引入到排气箱中；及第二连接管，适于流体连接到发动机冷却系统的热交换器以将冷却液排出到热交换器中。膨胀箱包括适于流体连接到发动机冷却系统中的第三连接管。箱体还包括导气管，导气管的第一端与排气箱连通，导气管的第二端设置在膨胀箱中，以使得流经排气箱的冷却液中包含的气体经由导气管导出到膨胀箱中。排气箱使得冷却液中的气体在进入热交换器前预先得以分离，减少了对热交换器造成的热应力冲击。

Description

发动机冷却系统和用于其中的箱体以及作业机械

技术领域

本发明涉及一种用于发动机冷却系统中的箱体，还涉及一种包括该箱体的发动机冷却系统以及作业机械。

背景技术

作业机械采用发动机冷却系统来防止发动机过热工作，这在发动机压缩比高、发热量大的重型机械(例如装载机)中显得尤为重要。

发动机冷却系统使用冷却液泵来驱动冷却液在冷却系统中的流动。在发动机缸体外设置有发动机缸套，冷却液在冷却液泵的作用下流经发动机缸套，以带走发动机在工作中产生的热量，之后高温的冷却液进入热交换器中以对冷却液进行降温冷却，降温之后的冷却液再次经由冷却液泵进入到发动机缸套中，实现冷却系统的循环。

在发动机的冷却系统中通常设置有膨胀水箱/膨胀箱，其主要用于吸收和补偿发动机冷却系统工作时的冷却液和水气，使得冷却系统内的冷却液在受热膨胀时有释放的空间，解决冷却液循环过程中可能产生的溢流问题；而在冷却液收缩、冷却液量减少时，冷却系统内的冷却液可从膨胀水箱得到补偿。该膨胀水箱可连接到热交换器的水箱，或是连接到冷却液泵的吸液口处。

在发动机工作过程中，由于发动机燃烧室内的高压燃烧气体窜入发动机缸套中从而形成气泡。在通过膨胀水箱加注冷却液的过程中也常夹杂入气泡。这些气泡混合在冷却液中，会对热交换器的冷却管产生热应力冲击，造成热交换性能的降低。同时，这些气泡会使发动机冷却系统产生局部真空，损害冷却系统的泵的供水能力，使得发动机在工作中产生的热量无法及时被冷却液带走而变得过热。

因此，如何有效地去除冷却液中的气泡，尤其是冷却液从发动机缸套流出之后，在流入到热交换器之前去除气泡以减少对热交换器的热应力冲击，是本领域亟待解决的问题。

本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题和/或其它问题。

发明内容

本发明提供了一种用于发动机冷却系统中的箱体，所述箱体包括：壳体；和隔板，所述隔板将所述壳体分隔成相对于彼此密封的排气箱和膨胀箱。其中，所述排气箱包括：第一连接管，适于流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套，以将冷却液引入到所述排气箱中；以及第二连接管，适于流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器，以将冷却液排出到热交换器中；其中所述膨胀箱包括适于流体连接到所述发动机冷却系统中的第三连接管。所述箱体还包括导气管，所述导气管的第一端与所述排气箱连通，所述导气管的第二端设置在所述膨胀箱中，以使得流经所述排气箱的冷却液中包含的气体经由所述导气管导出到所述膨胀箱中。

本发明还提供了一种用于发动机冷却系统中的排气箱，所述排气箱包括：外壳，供冷却液从其流过；设置在所述外壳上的第一连接管，适于流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套，以将冷却液引入到所述排气箱中；设置在所述外壳上的第二连接管，适于流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器，以将冷却液排出到热交换器中；以及导气管，所述导气管的第一端与所述排气箱连通，所述导气管的第二端适于连接到所述发动机冷却系统的膨胀箱中，以使得流经所述排气箱的冷却液中包含的气体经由所述导气管导出到所述膨胀箱中。

本发明还提供了一种发动机冷却系统，其包括如上所述的箱体或排气箱。

本发明进一步提供了一种作业机械，其包括如上所述的发动机冷却系统。

本发明的有益效果至少在于，通过在发动机缸套和热交换器之间设置排气箱，使得冷却液中的气体在进入热交换器前预先得以分离，减少由于冷却液中夹杂气体而对热交换器造成的冲击，避免影响散热效果。进一步地，可将排气箱集成到发动机冷却系统的膨胀水箱上，将两者集成为一体便于安装、运输和储存等。更进一步地，通过将排气箱设置在发动机冷却系统的循环回路中，能够循环地从冷却液除去气体，使得冷却液中的气体越来越少，实现冷却液的净化。再进一步地，通过在排气箱中设置突出部，减缓冷却液的流动，使得气体更好地从冷却液中分离出来；此外，通过在排气箱外侧设置辅助冷却管，降低冷却液的温度，更好地实现冷却液的热交换，并减少高温的冷却液对于热交换器的冲击。

附图说明

图1示出根据本发明的一个示例性实施例的箱体的立体示意图；

图2示出图1所示的箱体的另一立体示意图；

图3示出图2所示的箱体沿线A-A截取的剖视立体示意图；

图4示出图2所示的箱体沿线B-B截取的剖视立体示意图；

图5示出图2所示的箱体沿线B-B截取的剖视平面示意图；

图6示出图2所示的箱体沿线C-C截取的剖视立体示意图；

图7示出图2所示的箱体沿线C-C截取的剖视平面示意图；

图8示出图2所示的箱体沿线D-D截取的剖视立体示意图；

图9示出图2所示的箱体沿线D-D截取的剖视平面示意图；

图10示出根据本发明的一个示例性实施例的排气箱的剖视立体示意图；以及

图11示出根据本发明的一个示例性实施例的发动机冷却系统的原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对所披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图11示出了一种示例性的发动机冷却系统的原理示意图。发动机冷却系统通过泵300的作用实现冷却液在其中的循环流动。冷却液被泵送到发动机缸套200中，与高温的发动机缸体进行热交换，使得冷却液温度升高，高温的冷却液进一步流入到热交换器400中，在热交换器中冷却液得以冷却降温，降温之后的冷却液再次被泵送到发动机缸套中，实现冷却系统的循环。根据本发明的一个示例性实施例，在冷却系统中设置了排气箱3，该排气箱3的位置设置在高温的冷却液从发动机缸套流出之后和进入热交换器400之前。冷却液流入排气箱3，在排气箱3中，冷却液中的气体得以从冷却液中分离，并且排气箱3还可对于冷却液起到一定的冷却作用，从而减少了由于冷却液夹杂气体而对热交换器的管组件造成的热应力冲击，避免了由于气泡的存在而造成的热循环效果的降低。

本领域技术人员可以理解，只要该排气箱3设置在发动机缸套200和热交换器400之间，均可以实现上述排气和降温功能。该排气箱3可以与发动机冷却系统的膨胀水箱4集成为一体(如图1-9所示的实施例示出)，或者作为单独的箱体(即，与膨胀水箱分立)设置在冷却系统的回路中(如图10所示的实施例示出)。

作为一个示例，首先对图1-9中示出的实施例进行描述，其中该排气箱3集成到膨胀水箱中，形成用于发动机冷却系统中的箱体100。图1和图2为该箱体100的外部立体示意图。图3-9分别示出了沿着图2中的线A-A、B-B、C-C、D-D剖开之后的立体示意图和/或平面示意图，以更好地示出箱体100的内部结构。该箱体100包括外部壳体1、隔板2以及导气管5。该隔板将所述壳体1的内部空间如图1-9所示分隔成排气箱3和膨胀箱4。其中所述排气箱3包括第一连接管31和第二连接管32。该第一连接管31流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套200，以将冷却液引入到所述排气箱3中；第二连接管32流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器400，以将冷却液排出到热交换器400中。冷却液经由第一连接管31进入排气箱3，在排气箱3的流动期间，冷却液中掺杂的部分气体从冷却液中分离溢出，并从导气管5排出。如图4、5所示，所述导气管5的下端朝向所述排气箱3中开口，所述导气管的上端位于所述膨胀箱4中，以将从流经所述排气箱3的冷却液中排出的气体导出到所述膨胀箱4中。由于该气体为包含冷却液分子的气体，因此可在进入膨胀箱之后，在膨胀箱中再次冷凝成为冷却液，实现冷却液的回收，同时避免污染大气。其中的膨胀箱4如常见的膨胀水箱一样，包括流体连接到所述发动机冷却系统中的第三连接管41，用于容纳或补充冷却系统的冷却液。顺便指出，如图11所示，在热交换器的例如右水箱和膨胀箱4之间也设有连接管401，用于将热交换器中的气体通过该连接管401排到膨胀箱4中；这样，气体聚集在膨胀箱4中，被冷凝成冷却液回收，或者当膨胀箱4中压力过大时通过膨胀箱的排气装置(如膨胀箱盖子)排出到外界环境中。

作为示例，图1-9的实施例示出了隔板为L形隔板，其将壳体1的内腔分隔开为相对于彼此密封的两个腔室，即膨胀箱4和排气箱3。所述L形隔板的水平支臂21固定到所述壳体1的侧壁上，所述隔板2的竖直支臂22固定到所述壳体1的底壁上，从而形成了封闭的排气箱3。然而本领域技术人员可以理解，可采用各种形状的隔板，只要其将箱体分为膨胀箱4和排气箱3，使得能够通过导气管将排气箱3中的气体排出到膨胀箱4中即可。可选地，排气箱3位于膨胀箱4的下方，所述第一连接管31设置在所述壳体1的侧壁上，方便冷却液注入到排气箱3中，所述第二连接管32设置在所述壳体1的底壁11上，以便彻底地排出冷却液。本领域技术人员可以理解，排气箱和膨胀箱两者也可以水平地并列设置，导气管可以设置在两者的上部，实现将排气箱中的气体排出到膨胀箱中即可。

图示的导气管5为立管，以更好地排出气体。作为示例，该导气管5的第一端即下端连接到隔板2的水平支臂21上，在水平支臂21上形成有出气孔23，所述出气孔23与所述导气管5的下端相连通。经由该方式，使得排气箱3中的气体能够最大限度地经由导气管5排出。导气管的第二端例如上端伸入到膨胀箱4中，位于冷却液液面上方。可选地，作为立管的导气管5的下端也可以伸入到排气箱3中、位于排气箱3的冷却液液面上方。本领域技术人员可以理解，导气管5也可以设置为倾斜的甚至水平的，只要能够实现从排气箱3到膨胀箱4的排气即可。

如图3-9所示，作为示例，所述排气箱3形成在所述壳体1的下部，所述排气箱3的底壁11即为壳体1的底壁，该底壁11包括朝向所述排气箱3的内侧突出的突出部111，以对所述冷却液在所述排气箱3中的流动进行缓冲。首先，该突出部111供冷却液进行撞击，例如从第一连接管31进入的冷却液可撞击到突出部111上，使得冷却液中的气泡易于破碎，更方便气体的溢出。其次，排气箱3中的冷却液在从第一连接管31流向第二连接管32的过程中途经突出部111，该突出部111对冷却液的流动进行阻碍，降低冷却液的流速，在相对低的流速下，更多的冷却液中的气体能够从冷却液中分离。

作为示例，为了进一步实现对冷却液的降温，减少对热交换器的热应力冲击，该排气箱上还可设置有辅助冷却管6。具体地，如图3所示，所述突出部111包括从所述底壁11朝向所述排气箱3内侧延伸的两个侧突出壁112以及连接所述两个侧突出壁112的顶突出壁113。两个侧突出壁112和顶突出壁113限定出位于箱体100外侧的空间。至少一个辅助冷却管6设置在该空间内。其中每个所述辅助冷却管6的两端分别设置在所述两个侧突出壁112上并在所述两端分别朝向所述排气箱3中开口。因此，冷却液还可以经由辅助冷却管6中从第一连接管31处流向第二连接管32处。由于辅助冷却管与空气充分接触，所以能更好地实现散热，降低冷却液的温度。

如图3-9示出，在箱体100内设置有纵向和/或横向的至少一个加强支承件7，设置在所述壳体的相对的两壁之间以支承壳体的壁，增强箱体的强度。

在上文中描述的技术方案中，将排气箱3和膨胀箱4集成为一个箱体，使得冷却系统的安装方便，且方便地实现排气箱中的气体向膨胀水箱的输送，避免了额外的输送管路。该箱体例如可以设置在常规的膨胀水箱的设置位置，例如热交换器的上方。

然而本领域技术人员可以理解，该排气箱并非必须集成到膨胀水箱上。下文将结合图10针对排气箱3’作为一个独立的箱体设置在发动机冷却系统中的方案进行描述。该排气箱3’例如可以放置在热交换器的水箱上，以方便与热交换器水箱的连接。

类似于图1-9所示的第一实施例，该排气箱3’的结构与排气箱3基本相同。因此仅通过图10示意性地示出该实施例，旨在表明该排气箱3’为一独立箱体。其包括独立的外壳1’，冷却液从外壳1’限定的腔体中流过。排气箱3’还包括设置在所述外壳上的第一连接管31’、第二连接管32’以及导气管5’，第一连接管31’适于流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套200，以将冷却液引入到所述排气箱3’中；第二连接管32’适于流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器400，以将冷却液排出到热交换器400中；所述导气管5’的一端朝向所述排气箱3’中开口，所述导气管的另一端直接或间接地连接到发动机冷却系统的膨胀箱中，以将从流经所述排气箱的冷却液中排出的气体导出到所述膨胀箱中。该排气箱3’的底壁11’同样包括朝向所述排气箱的内侧突出并由两个侧突出壁112’和顶突出壁113’构成的突出部，其结构和作用方式与图1-9所示的第一实施例中相同，在此不作赘述。

本发明还涉及一种发动机冷却系统，其包括如上所述的排气箱3’或是包含排气箱3的箱体100。

进一步地，本发明还涉及一种作业机械，其包括如上所述的发动机冷却系统，由此该作业机械能在运行过程中实现发动机缸体的更好的散热，提高发动机的效率，延长使用寿命。

工业实用性

以下将描述根据本发明的排气箱的作用过程。当发动机运行时，作为示例，冷却液被泵送到发动机缸套200中，与高温的发动机缸体进行热交换，冷却液温度升高，如图1-2所示，高温的冷却液进一步通过第一连接管31注入到排气箱3中。如图3所示，所注入的冷却液与突出部111的侧突出壁112或顶突出壁113相撞击，使得其中气泡破碎，方便气体从冷却液的分离；冷却液的一部分越过顶突出壁113流动到第二连接管32处，在流动的过程中由于突出部111的阻挡而减缓流速，便于气体的分离；冷却液的另一部分通过辅助冷却管6流动到第二连接管32处，由于辅助冷却管6位于箱体的外侧，更好地与空气接触，能进一步实现对冷却液的冷却。之后，冷却液经第二连接管32流出排气箱3，并如图11所示进入到热交换器400的例如右水箱中，然后冷却液流经热交换器，在其中进行充分散热降温，降温之后的冷却液通过例如左水箱流出到冷却液泵300的入口处，并在泵300的作用下循环回到发动机缸套200。冷却液中气体的分离还有利于冷却液泵的工作，避免冷却液泵中出现的气蚀等影响泵送效率的现象。

在排气箱3处，导气管5将排气箱3中的气体导出到膨胀箱4中，由于膨胀箱中温度相对较低，从而对导出的气体进行冷凝以回收冷却液。

由于排气箱设置在冷却系统内，参与冷却液的每次循环，故而冷却液每流动一圈，其中的气体都经由排气箱进行气液分离，使得冷却液中的气体越来越少，实现冷却液的净化。

同时，膨胀箱4的设置使得当冷却系统中冷却液的温度过高而膨胀时，冷却液可以溢流到膨胀箱中，当冷却液体积变少时从膨胀箱补充冷却液到冷却系统，实现冷却系统的有效运行。

对于将排气箱3’作为与膨胀箱分立的箱体设置在发动机冷却系统中的方案，其作用过程与上述过程基本相同，在此不再赘述。

本发明通过在发动机缸套和热交换器之间设置排气箱，使得冷却液中的气体在进入热交换器前预先得以分离，减少由于冷却液中夹杂气体而对热交换器造成的冲击，避免影响散热效果。进一步地，还可以将排气箱集成到发动机冷却系统的膨胀水箱上，将两者集成为一体能减少零部件的数量并便于安装、运输和储存等。更进一步地，通过将排气箱设置在发动机冷却系统的循环回路中，能循环地从冷却液除去气体，使得冷却液中的气体越来越少，实现冷却液的净化；再进一步地，通过在排气箱中设置突出部，减缓冷却液的流动，使得气体更好地从冷却液中分离出来；此外，通过在排气箱外侧设置辅助冷却管，能降低冷却液的温度，更好地实现冷却液的热交换，并减少高温的冷却液对于热交换器的冲击。

根据本发明的排气箱以及发动机冷却系统可应用于各种作业机械(如推土机、装载机、挖掘机等)中，但不限于此，显然它能用在任何需要发动机冷却系统的场合并能够相应地获得分离冷却液中的气体、减少热冲击、提高散热性能等有益效果。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本发明的实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书及其公开的示例应被认为只是例示性的，本发明的真正范围由所附权利要求及其等同物指定。

Claims (15)

1.一种用于发动机冷却系统中的箱体(100)，所述箱体包括：

壳体(1)；

隔板(2)，所述隔板将所述壳体分隔成相对于彼此密封的排气箱(3)和膨胀箱(4)，其中所述排气箱(3)包括：

第一连接管(31)，适于流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套(200)，以将冷却液引入到所述排气箱(3)中；以及

第二连接管(32)，适于流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器(400)，以将冷却液排出到热交换器(400)中；

其中所述膨胀箱(4)包括适于流体连接到所述发动机冷却系统中的第三连接管(41)；

所述箱体还包括：

导气管(5)，所述导气管的第一端与所述排气箱(3)连通，所述导气管的第二端设置在所述膨胀箱(4)中，以使得流经所述排气箱(3)的冷却液中包含的气体经由所述导气管导出到所述膨胀箱(4)中。

2.根据权利要求1所述的箱体(100)，其中，

所述排气箱(3)的底壁(11)包括朝向所述排气箱(3)的内侧突出的突出部(111)。

3.根据权利要求2所述的箱体(100)，其中，

所述突出部(111)包括：

从所述底壁(11)朝向所述排气箱(3)的内侧延伸的两个侧突出壁(112)；以及

连接所述两个侧突出壁(112)的顶突出壁(113)；

其中所述箱体还包括设置在所述壳体(1)的外侧的至少一个辅助冷却管(6)，每个所述辅助冷却管(6)的两端分别设置在所述两个侧突出壁(112)上并在所述两端分别朝向所述排气箱(3)中开口。

4.根据权利要求1所述的箱体(100)，其中，

所述隔板(2)为L形隔板，所述L形隔板的水平支臂(21)连接在所述壳体(1)的侧壁上，所述L形隔板的竖直支臂(22)连接在所述壳体(1)的底壁上。

5.根据权利要求4所述的箱体(100)，其中，

所述水平支臂(21)上形成有出气孔(23)，所述导气管(5)的第一端连接到所述水平支臂(21)上并与所述出气孔(23)相连通。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的箱体(100)，其中，

所述第一连接管(31)设置在所述壳体(1)的侧壁上，所述第二连接管(32)设置在所述壳体(1)的底壁(11)上。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的箱体(100),进一步包括：

至少一个加强支撑件(7)，每个所述加强支撑件(7)支撑在所述壳体的彼此相对的两个壁之间。

8.一种发动机冷却系统，包括：

发动机缸套(200)；

冷却液泵(300)，用于泵送冷却液流经所述发动机缸套(200)；

根据权利要求1-7中任一项所述的箱体(100)；以及

热交换器(400)，

其中，所述冷却液泵(300)使冷却液经所述发动机缸套(200)、所述箱体(100)和所述热交换器(400)循环流动。

9.一种用于发动机冷却系统中的排气箱(3’)，所述排气箱(3’)包括：

外壳(1’)，供冷却液从其流过；

设置在所述外壳上的第一连接管(31’)，适于流体连接到所述发动机冷却系统的发动机缸套(200)，以将冷却液引入到所述排气箱(3’)中；

设置在所述外壳上的第二连接管(32’)，适于流体连接到所述发动机冷却系统的热交换器(400)，以将冷却液排出到热交换器(400)中；以及

导气管(5’)，所述导气管(5’)的第一端与所述排气箱连通，所述导气管的第二端适于连接到所述发动机冷却系统的膨胀箱中，以使得流经所述排气箱的冷却液中包含的气体经由所述导气管导出到所述膨胀箱中。

10.根据权利要求9所述的排气箱(3’)，其中，

所述排气箱(3’)的底壁(11’)包括朝向所述排气箱(3’)的内侧突出的突出部。

11.根据权利要求10所述的排气箱(3’)，其中，

所述突出部包括：

从所述底壁(11’)朝向所述排气箱(3’)的内侧延伸的两个侧突出壁(112’)；以及

连接所述两个侧突出壁(112’)的顶突出壁(113’)；

其中所述排气箱还包括设置在所述外壳(1’)的外侧的至少一个辅助冷却管(6’)，每个所述辅助冷却管(6’)的两端分别设置在所述两个侧突出壁(112’)上并在所述两端分别朝向所述排气箱(3’)中开口。

12.一种发动机冷却系统，包括：

发动机缸套(200)；

冷却液泵(300)，用于泵送冷却液流经所述发动机缸套(200)；

根据权利要求9-11中任一项所述的排气箱(3’)；

膨胀箱，所述膨胀箱流体连接到所述发动机冷却系统；以及

热交换器(400)，

其中，所述冷却液泵(300)使冷却液经所述发动机缸套(200)、所述排气箱(3’)和所述热交换器(400)循环流动。

13.根据权利要求12所述的发动机冷却系统，其中，

所述排气箱(3’)与所述膨胀箱为彼此分立的部件。

14.根据权利要求12所述的发动机冷却系统，其中，

所述排气箱(3’)与所述膨胀箱集成为一体。

15.一种作业机械，包括根据权利要求8和12-14中任一项所述的发动机冷却系统。

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