CN109424415A - 节流阀及使用该节流阀的发动机冷却系统、车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了节流阀及使用该节流阀的发动机冷却系统、车辆，属于发动机冷却系统技术领域，节流阀包括阀体和活动装配于阀体内腔的阀芯，阀体具有阀体出口和阀体进口，阀体进口设有用于限制阀芯离开阀体内腔的限位结构，所述限位结构上设有始终连通阀体内腔与节温器的除气通道，阀芯具有在发动机除气管内液体对阀芯的压力达到设定值时由发动机除气管内液体带动封堵阀体出口的节流位和处于阀体进口处的除气位。本发明能够自动实现节流和排气功能，减少发动机启动状态的热量损失，减少发动机的预热时间，解决热量的不必要散失造成的发动机预热时间过长的问题，并且结构简单，体积较小，安装方便，易于实现。
Description
技术领域
本发明属于发动机冷却系统技术领域，特别涉及节流阀及使用该节流阀的发动机冷却系统、车辆。
背景技术
重型车辆由于载重量较大，运输能力较强，广泛应用于公路运输及大型设备的输送作业中，正是由于重型车辆的负载较大，因此需要更大的发动机动力，同时也需要与大功率发动机匹配的冷却管路系统，目前重型车辆均安装膨胀水箱系统来提高整车的冷却性能，安装膨胀水箱的车辆，在发动机启动后,发动机冷却系统处于小循环工况，如图1所示，冷却液经过节温器4的泄水口回流到冷却液泵6中，再由冷却液泵6流出经由发动机5流回节流器4中实现小循环，当冷却液温度升高到超过发动机5正常工作的温度时，节温器4打开，冷却液进入冷却散热管路2，流经散热器实现冷却液降温。但是，在发动机5启动的初始阶段，发动机5没有达到发动机5正常工作时的温度，一部分加热后的冷却液通过发动机除气管1从节温器4的溢气出口进入膨胀水箱3致使冷却液的热量散失，使发动机5预热时间增长，不利于发动机5正常工作。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种发动机冷却系统，以解决热量的不必要散失造成的发动机预热时间过长的问题；另外，本发明的目的还在于提供用于发动机冷却系统的节流阀和使用该发动机冷却系统的车辆。
为实现上述目的，本发明的发动机冷却系统的第一种技术方案是：发动机冷却系统包括膨胀水箱和节温器，节温器上设有与膨胀水箱相连的用于排出冷却液中气体的发动机除气管，所述发动机除气管上设有节流阀，所述节流阀包括阀体和活动装配于阀体内腔的阀芯，所述阀体具有与膨胀水箱相连的阀体出口和与节温器相连的阀体进口，阀体进口处设有用于限制阀芯离开阀体内腔的限位结构，所述限位结构上设有始终连通阀体内腔与节温器的除气通道，所述阀芯具有在发动机除气管内液体对阀芯的压力达到设定值时由发动机除气管内液体带动封堵阀体出口的节流位和处于阀体进口处的除气位，在发动机预热阶段，冷却液经节温器溢气口流入节流阀内，流动的冷却液因阀芯的阻挡产生的压力推动阀芯，克服阀芯的重力将阀芯推入节流位，使冷却液无法从节温器流入膨胀水箱，实现节流的目的，减少热量的散失，随着发动机除气管中不产生流动或者因液体内混合气体流速降低到一定程度时，冷却液产生的压力小于阀芯重力，阀芯在重力的作用下回落到排气位，冷却液中的气体通过限位结构上的除气通道从阀体出口排出到膨胀水箱内，实现排气的目的，解决冷却液热量的不必要散失造成的发动机预热时间过长的问题，并且也能够保证发动机的正常排气作业。
本发明的发动机冷却系统的第二种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第一种技术方案的基础上，所述阀芯为球体，采用球体无需安装阀芯导向装置，结构简单有效。
本发明的发动机冷却系统的第三种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第二种技术方案的基础上，所述球体为实心球体，将阀芯重力作为阀体节流和排气的临界判断标准，通过更换不同重量的阀芯，实现不同的压力临界值的调节。
本发明的发动机冷却系统的第四种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第三种技术方案的基础上，所述实心球体为玻璃球，球度较好，硬度较高，密封效果更好。
本发明的发动机冷却系统的第五种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述阀体出口设有用于引导阀芯进入节流位的锥面。
本发明的发动机冷却系统的第六种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构与阀体可拆固定，便于安装和拆卸。
本发明的发动机冷却系统的第七种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构包括至少两个间隔设置在阀体内腔靠近阀体进口处的限位齿，相邻限位齿之间的间隔构成所述除气通道，便于排气。
本发明的发动机冷却系统的第八种技术方案是：在本发明的发动机冷却系统的第七种技术方案的基础上，所述限位齿为三角筋板，三角筋板均具有用于与阀芯挡止配合的挡止面，所述挡止面在有阀体进口至阀体出口方向上逐渐靠近阀体内腔的腔壁倾斜设置，起到将阀芯引导至排气位的作用。
本发明的节流阀的第一种技术方案是：节流阀包括阀体和活动装配于阀体内腔的阀芯，所述阀体具有用于与膨胀水箱相连的阀体出口和用于与节温器相连的阀体进口，阀体进口处设有用于限制阀芯离开阀体内腔的限位结构，所述限位结构上设有始终连通阀体内腔与阀体外部的除气通道，所述阀芯具有在通过阀体的流体对阀芯的压力达到设定值时由通过阀体的流体带动封堵阀体出口的节流位和处于阀体进口处的除气位，节流阀使用时装配在节温器溢气口和膨胀水箱之间，将阀体进口与节温器溢气口通过发动机除气管相连，阀体出口与膨胀水箱通过发动机除气管相连，在发动机预热阶段，冷却液经节温器溢气口流入节流阀内，流动的冷却液因阀芯的阻挡产生的压力推动阀芯，克服阀芯的重力将阀芯推入节流位，使冷却液无法从节温器流入膨胀水箱，实现节流的目的，减少热量的散失，随着发动机除气管中不产生流动或者因液体内混合气体流速降低到一定程度时，冷却液产生的压力小于阀芯重力，阀芯在重力的作用下回落到排气位，冷却液中的气体通过限位结构上的除气通道从阀体出口排出到膨胀水箱内，实现排气的目的，解决冷却液热量的不必要散失造成的发动机预热时间过长的问题，并且也能够保证发动机的正常排气作业。
本发明的节流阀的第二种技术方案是：在本发明的节流阀的第一种技术方案的基础上，所述阀芯为球体，采用球体无需安装阀芯导向装置，结构简单有效。
本发明的节流阀的第三种技术方案是：在本发明的节流阀的第二种技术方案的基础上，所述球体为实心球体，将阀芯重力作为阀体节流和排气的临界判断标准，通过更换不同重量的阀芯，实现不同的压力临界值的调节。
本发明的节流阀的第四种技术方案是：在本发明的节流阀的第三种技术方案的基础上，所述实心球体为玻璃球，球度较好，硬度较高，密封效果更好。
本发明的节流阀的第五种技术方案是：在本发明的节流阀的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述阀体出口设有用于引导阀芯进入节流位的锥面。
本发明的节流阀的第六种技术方案是：在本发明的节流阀的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构与阀体可拆固定，便于安装和拆卸。
本发明的节流阀的第七种技术方案是：在本发明的节流阀的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构包括至少两个间隔设置在阀体内腔靠近阀体进口处的限位齿，相邻限位齿之间的间隔构成所述除气通道，便于排气。
本发明的节流阀的第八种技术方案是：在本发明的节流阀的第七种技术方案的基础上，所述限位齿为三角筋板，三角筋板均具有用于与阀芯挡止配合的挡止面，所述挡止面在有阀体进口至阀体出口方向上逐渐靠近阀体内腔的腔壁倾斜设置，起到将阀芯引导至排气位的作用。
本发明的车辆的第一种技术方案是：车辆包括发动机冷却系统，发动机冷却系统膨胀水箱和节温器，节温器上设有与膨胀水箱相连的用于排出冷却液中气体的发动机除气管，所述发动机除气管上设有节流阀，所述节流阀包括阀体和活动装配于阀体内腔的阀芯，所述阀体具有与膨胀水箱相连的阀体出口和与节温器相连的阀体进口，阀体进口处设有用于限制阀芯离开阀体内腔的限位结构，所述限位结构上设有始终连通阀体内腔与节温器的除气通道，所述阀芯具有在发动机除气管内液体对阀芯的压力达到设定值时由发动机除气管内液体带动封堵阀体出口的节流位和处于阀体进口处的除气位，在发动机预热阶段，冷却液经节温器溢气口流入节流阀内，流动的冷却液因阀芯的阻挡产生的压力推动阀芯，克服阀芯的重力将阀芯推入节流位，使冷却液无法从节温器流入膨胀水箱，实现节流的目的，减少热量的散失，随着发动机除气管中不产生流动或者因液体内混合气体流速降低到一定程度时，冷却液产生的压力小于阀芯重力，阀芯在重力的作用下回落到排气位，冷却液中的气体通过限位结构上的除气通道从阀体出口排出到膨胀水箱内，实现排气的目的，解决冷却液热量的不必要散失造成的发动机预热时间过长的问题，并且也能够保证发动机的正常排气作业。
本发明的车辆的第二种技术方案是：在本发明的车辆的第一种技术方案的基础上，所述阀芯为球体，采用球体无需安装阀芯导向装置，结构简单有效。
本发明的车辆的第三种技术方案是：在本发明的车辆的第二种技术方案的基础上，所述球体为实心球体，将阀芯重力作为阀体节流和排气的临界判断标准，通过更换不同重量的阀芯，实现不同的压力临界值的调节。
本发明的车辆的第四种技术方案是：在本发明的车辆的第三种技术方案的基础上，所述实心球体为玻璃球，球度较好，硬度较高，密封效果更好。
本发明的车辆的第五种技术方案是：在本发明的车辆的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述阀体出口设有用于引导阀芯进入节流位的锥面。
本发明的车辆的第六种技术方案是：在本发明的车辆的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构与阀体可拆固定，便于安装和拆卸。
本发明的车辆的第七种技术方案是：在本发明的车辆的第一种至第四种技术方案中任一种技术方案的基础上，所述限位结构包括至少两个间隔设置在阀体内腔靠近阀体进口处的限位齿，相邻限位齿之间的间隔构成所述除气通道，便于排气。
本发明的车辆的第八种技术方案是：在本发明的车辆的第七种技术方案的基础上，所述限位齿为三角筋板，三角筋板均具有用于与阀芯挡止配合的挡止面，所述挡止面在有阀体进口至阀体出口方向上逐渐靠近阀体内腔的腔壁倾斜设置，起到将阀芯引导至排气位的作用。
附图说明
图1为现有技术中换热循环系统的示意图；
图2为本发明的车辆的具体实施例1的换热循环系统的示意图；
图3为本发明的车辆的具体实施例1的节流阀的节流状态的结构主视图；
图4为本发明的车辆的具体实施例1的节流阀的排气状态的结构主视图；
图5为本发明的车辆的具体实施例1的节流阀的排气状态结构俯视图；
图6为本发明的车辆的具体实施例3的节流阀的节流状态的结构主视图；
图7为本发明的车辆的具体实施例4的节流阀的节流状态的结构主视图；
图8为本发明的车辆的具体实施例5的节流阀的节流状态的结构主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明的车辆的具体实施例1，如图2所示，包括发动机5、用于冷却发动机5并为除霜系统和暖气系统提供热量的发动机冷却系统，发动机冷却系统包括为冷却液提供压力的冷却液泵6、储存冷却液及排出冷却液中气体的膨胀水箱3和节温器4，节温器4设有溢气口，节温器4的溢气口与膨胀水箱3之间通过发动机除气管1相连，发动机除气管1上设有节流阀7，如图3、图4和图5所示，节流阀7包括阀体10和活动装配于阀体内腔11中的阀芯9，阀体10上具有阀体出口8和阀体进口13，阀体出口8通过发动机除气管1与膨胀水箱3相连，阀体进口13通过发动机除气管1与节温器4相连。
阀体出口8处设有用于引导阀芯9堵塞阀体出口8的圆锥面，阀芯9为实心玻璃球体，阀芯9的直径小于阀体内腔11的直径大于阀体出口8的直径。
阀体进口13处设有挡止阀芯的限位齿12，限位齿12构成限制阀芯9离开阀体内腔11的限位结构。限位齿12为四个均匀布置的直角三角形筋板，直角三角形筋板的斜边朝向阀体内腔11，且斜边沿阀体进口13至阀体出口8方向上逐渐靠近阀体内腔11的腔壁倾斜设置。直角三角形筋板的直角边可拆固定于阀体内腔11的腔壁上，四个斜面构成阀芯9的挡止面，并且起到引导阀芯9的作用使阀芯9始终处于阀体10的中轴线上，且四个筋板之间的间隔构成始终连通阀体内腔11与节温器4的除气通道。
本实施例中，阀芯9具有在发动机除气管1内液体对阀芯9的压力达到设定值时由发动机除气管1内液体带动封堵阀体出口8的节流位和处于阀体进口13处的除气位。阀芯9的质量根据设定的压力值确定，当阀芯9受到发动机除气管1内的冷却液的单侧压力超过阀芯9的重力即压力设定值时，冷却液将阀体推入到阀体出口8处，封堵阀体出口8，此时阀芯9处于节流位；当阀芯9受到发动机除气管1内放入冷却液的单侧压力小于阀芯9的重力即压力设定值时，阀芯9在自身重力作用下落会到阀体进口13处的限位齿12上，此时阀芯9处于排气位。
当发动机1刚刚启动时，由于发动机1需要预热才能达到正常工作温度，因此无需冷却管路2参与作业，但仍需要冷却液流入发动机5的冷却腔内进行换热作业，冷却液从冷却液泵6中流入发动机5中，再通过节温器4流回冷却液泵6中，进行小循环，随着冷却液的流动，冷却液通过发动机除气管1进入节流阀7内，流动的冷却液由于阀芯9的阻塞产生的压力超过阀芯9的重力时，阀芯9被推入到节流位，即阀芯9封堵阀体出口8，阻止冷却液进入膨胀水箱3。
当发动机5超过正常的工作温度，节温器4打开，冷却管路2参与循环，流经发动机5的冷却液通过冷却管路2散热后通过冷却液泵6回到发动机5，进行大循环，同时除霜系统和取暖系统根据需要进入工作循环，冷却液通过发动机除气管1进入节流阀7内，由于冷却液的加热，冷却液中的液体蒸发使冷却液中混杂气体，此时的冷却液为气液两相流体，当气体的混合比例达到一定程度时，冷却液产生的压力小于阀芯9的重力时，阀芯9从阀体出口8离开落回到除气位即限位齿12上，冷却液中的气体通过相邻的限位齿12之间的间隔从发动机除气管1排到膨胀水箱2内。
当冷却液中的气体逐渐排出，冷却液对阀芯9的压力逐渐增加，当冷却液对阀芯9的压力大于阀芯9重力时，阀芯9被推入节流位，阻止冷却液流向膨胀水箱3中。阀芯9根据冷却液对阀芯的压力的变化在节流位和排气位之间转换，自动实现节流和排气两种模式的切换。
同时，节流阀7的设置，可以提高系统中其他换热元件（除霜器、冷却散热器等）及冷却液泵6中流进的冷却液的压力和流量，提高各换热元件的换热效率和冷却液泵6的扬程和流量，提高系统的换热效率。
本发明的车辆的具体实施例2，与本发明的车辆的具体实施例1的区别仅在于：阀芯为空心球体。
本发明的车辆的具体实施例3，与本发明的车辆的具体实施例1的区别仅在于：如图6所示，限位齿312为三角筋板，且用于限位阀芯39的一边为圆弧。
本发明的车辆的具体实施例4，与本发明的车辆的具体实施例1的区别仅在于：如图7所示，限位齿412的形状可以是矩形，限位齿412与阀芯49相接触的一角与阀芯49外周面相配合。
本发明的车辆的具体实施例5，与本发明的车辆的具体实施例1的区别仅在于：如图8所示，阀芯59为圆锥形，阀芯59底部设有用于导向阀芯59的推杆514，阀体510上设有导向推杆514的导向孔515，阀体进口513置于阀体510侧壁，阀体出口58为圆孔。
本发明的发动机冷却系统的具体实施例，所述的发动机冷却系统与本发明的车辆的具体实施例1-5中任意一个所述的发动机冷却系统相同，不再赘述。
本发明的节流阀的具体实施例，所述的节流阀与本发明的车辆的具体实施例1-5中任意一个所述的节流阀相同，不再赘述。
本发明的节流阀及使用该节流阀的发动机冷却系统、车辆的其他实施例，在保证阀芯球度的前提下，阀芯的材质是任意的。
以上内容是结合具体的一种实施方式对本发明所做出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.发动机冷却系统，包括膨胀水箱和节温器，节温器上设有与膨胀水箱相连的用于排出冷却液中气体的发动机除气管，其特征在于：所述发动机除气管上设有节流阀，所述节流阀包括阀体和活动装配于阀体内腔的阀芯，所述阀体具有与膨胀水箱相连的阀体出口和与节温器相连的阀体进口，阀体进口处设有用于限制阀芯离开阀体内腔的限位结构，所述限位结构上设有始终连通阀体内腔与节温器的除气通道，所述阀芯具有在发动机除气管内液体对阀芯的压力达到设定值时由发动机除气管内液体带动封堵阀体出口的节流位和处于阀体进口处的除气位。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述阀芯为球体。
3.根据权利要求2所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述球体为实心球体。
4.根据权利要求3所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述实心球体为玻璃球。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述阀体出口设有用于引导阀芯进入节流位的锥面。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述限位结构与阀体可拆固定。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述限位结构包括至少两个间隔设置在阀体内腔靠近阀体进口处的限位齿，相邻限位齿之间的间隔构成所述除气通道。
8.根据权利要求7所述的发动机冷却系统，其特征在于：所述限位齿为三角筋板，三角筋板均具有用于与阀芯挡止配合的挡止面，所述挡止面在有阀体进口至阀体出口方向上逐渐靠近阀体内腔的腔壁倾斜设置。
9.节流阀，其特征在于：所述节流阀为权利要求1-7任意一项所述的发动机冷却系统的节流阀。
10.车辆，包括发动机冷却系统，其特征在于：所述发动机冷却系统为权利要求1-7任意一项所述的发动机冷却系统。
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