CN110030055B - 一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统，通过利用发动机冷却系统中的高温冷却液经过温控阀门控制流入加热器中对金属出气管进行加热去冰；通过添加钴、镍、锗元素制备的铁氧体安装在温控阀门内，利用该材料的低居里温度点的特性，在温度降到接近摄氏零度时铁氧体的导磁能力迅速增强，并与磁钢相吸有效克服弹簧的弹性力，促使阀门打开，在温度升高超过零度后导磁能力迅速减弱，与磁钢的吸力下降并不足以克服弹簧的弹性力，阀门关闭，本发明省去了通常的电加热器及其控制回路，成本低，结构简单,安全可靠,实用性强,效果好。

Description

一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统。
背景技术
在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。
为防止曲轴箱压力过高，延长机油使用期限，减少零件磨损和腐蚀，防止发动机漏油，必须实行曲轴箱通风。此外，为满足日益严格的排放要求和提高经济性，在汽车发动机设计过程中也必须进行曲轴箱通风系统设计。但是在极寒条件，冷热空气将在出气管出口处汇合，热空气遇到冷空气会有水凝结，进而不断汇聚形成冰块，长时间运行后冰不断增多，最终堵塞出气管，导致很高的曲轴箱正压，目前常用的方法是在出气管出口处加装加热电阻丝，通过温度传感器以及汽车ECU的相互作用实现去冰，这无疑加重了ECU的负担，使得汽车电路更加复杂，不利于后续的维护，而且在出气管外侧加装电阻丝也存在安全隐患。
发明内容
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统，包括发动机（1），所述发动机（1）曲轴箱通过废气管（3）与金属出气管（4）一端固定连接，所述金属出气管（4）另一端伸入进气管（2）内并与其内壁螺纹连接，所述进气管（2）入口与空气滤清器固定连接，出口与发动机（1）气缸入口连接，发动机（1）外壁固定安装有水泵（6），所述水泵（6）入口与发动机内冷却管路连接，出口通过管路与温控阀门（7）入口相连接，所述温控阀门（7）出口通过管道与加热器（5）入口连接，所述加热器（5）出口通过管道与发动机冷却系统连接，所述加热器（5）螺旋缠绕在金属出气管（4）外壁，且加热器（5）材质为铜管,所述温控阀门（7）包括阀座（19）和固定罩（26），所述阀座（19）通过联接螺钉（23）配合垫片（12）固定安装在固定罩（26）上，阀座（19）左侧设置有进水管（11），右侧设置有出水管（21），顶端中间位置设置有排气孔（8），右上端设置有固定螺孔（9），温控阀门（7）通过螺栓配合固定螺孔（9）固定安装在发动机舱内，所述固定罩（26）底端通过压板螺钉（29）固定安装有压板（18）和永久磁钢固定座（28），所述永久磁钢固定座（28）内设置有永久磁钢（17），所述永久磁钢（17）顶部通过弹簧（27）与铁氧体（16）下端连接，所述铁氧体（16）顶端固定安装有滑柱（24），所述滑柱（24）外侧套设有导套（15），所述导套（15）通过导套固定螺钉（25）与固定罩（26）内壁固定连接，所述滑柱（24）顶端固定安装有阀芯（14），所述阀芯（14）横穿固定罩（26）延伸至阀座（19）的进水管（11）和出水管（21）口位置，所述阀芯（14）从上往下依次设置有第一密封圈（20）、第二密封圈（22）以及密封圈（13），所述第一密封圈（20）和第二密封圈（22）之间设置有通水槽（10）。
其中，所述铁氧体（16）制备方法如下：
1）磁性流体的制备；
2）磁性微粒的制备；
3）铁氧体的制备。
其中，所述步骤1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为3-4:5-7:1.5-2.5：1-1.5：0.2-0.3混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至10-15nm。
其中，磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为2-3:10-15:0.2-0.5混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至270-300℃，控制容器内的压强为2-2.5Mpa，保持3-4h。
其中，步骤2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌30-50min，用稀盐酸调节PH8-10，加入戊二醛反应6-8h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应2-3h,烘干既得磁性微粒。
其中，步骤3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入0.5-1g的明胶，再加入15-20ml的醋酸溶液，在室温下膨胀40-60min,置于60-65℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.3-0.6gTween,搅拌冷却至室温，超声分散10-20min,在摇床上固化2-3h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体（16）。
本发明的技术效果和优点：通过利用发动机冷却系统中的高温冷却液经过温控阀门控制流入加热器中对金属出气管进行加热去冰；通过添加钴、镍、锗元素制备的铁氧体安装在温控阀门内，利用该材料的低居里温度点的特性，在温度降到接近摄氏零度时铁氧体的导磁能力迅速增强，并与磁钢相吸有效克服弹簧的弹性力，促使阀门打开，在温度升高超过零度后导磁能力迅速减弱，与磁钢的吸力下降并不足以克服弹簧的弹性力，阀门关闭，本发明省去了通常的电加热器及其控制回路，成本低，结构简单,安全可靠,实用性强,效果好。
附图说明
图1为本发明的系统图。
图2为本发明的温控阀门的主视图。
图中：1发动机、2进气管、3废气管、4金属出气管、5加热器、6水泵、7温控阀门、8排气孔、9固定螺孔、10通水槽、11进水管、12垫片、13密封圈、14阀芯、15导套、16铁氧体、17永久磁钢、18压板、19阀座、20第一密封圈、21出水管、22第二密封圈、23联接螺钉、24滑柱、25导套固定螺钉、26固定罩、27弹簧、28永久磁钢固定座、29压板螺钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1和图2，一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统，包括发动机1，其特征在于：所述发动机1曲轴箱通过废气管3与金属出气管4一端固定连接，所述金属出气管4另一端伸入进气管2内并与其内壁螺纹连接，所述进气管2入口与空气滤清器固定连接，出口与发动机1气缸连接，发动机1外壁固定安装有水泵6，所述水泵6入口与发动机内冷却管路连接，出口通过管路与温控阀门7入口相连接，所述温控阀门7出口通过管道与加热器5入口连接，所述加热器5出口通过管道与发动机冷却系统连接；所述加热器5螺旋缠绕在金属出气管4外壁，且加热器5材质为铜管；所述温控阀门7包括阀座19和固定罩26，所述阀座19通过联接螺钉23配合垫片12固定安装在固定罩26上，阀座19左侧设置有进水管11，右侧设置有出水管21，顶端中间位置设置有排气孔8，右上端设置有固定螺孔9，温控阀门7通过螺栓配合固定螺孔9固定安装在发动机舱内，所述固定罩26底端通过压板螺钉29固定安装有压板18和永久磁钢固定座28，所述永久磁钢固定座28内设置有永久磁钢17，所述永久磁钢17顶部通过弹簧27与铁氧体16下端连接，所述铁氧体16顶端固定安装有滑柱24，所述滑柱24外侧套设有导套15，所述导套15通过导套固定螺钉25与固定罩26内壁固定连接，所述滑柱24顶端固定安装有阀芯14，所述阀芯14横穿固定罩26延伸至阀座19的进水管11和出水管21口位置，所述阀芯14从上往下依次设置有第一密封圈20、第二密封圈22以及密封圈13，所述第一密封圈20和第二密封圈22之间设置有通水槽10。
所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为3.5:6:2：1.25：0.25混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至12nm。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为2.5:13:0.3混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至285℃，控制容器内的压强为2.25Mpa，保持3.5h。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤（1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌40min，用稀盐酸调节PH9，加入戊二醛反应7h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应2.5h,烘干既得磁性微粒。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤（2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入0.8g的明胶，再加入18ml的醋酸溶液，在室温下膨胀50min,置于63℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.4gTween,搅拌冷却至室温，超声分散15min,在摇床上固化2.5h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体。
实施例2
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为3:5:1.5：1：0.2混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至10nm。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为2:10:0.2混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至270℃，控制容器内的压强为2Mpa，保持3h。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤（1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌30min，用稀盐酸调节PH8，加入戊二醛反应6h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应2h,烘干既得磁性微粒。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤（2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入0.5g的明胶，再加入15ml的醋酸溶液，在室温下膨胀40min,置于60℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.3gTween,搅拌冷却至室温，超声分散10min,在摇床上固化2h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体。
其余同实施例1
实施例3
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为4:7:2.5：1.5：0.3混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至15nm。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为3:15:0.5混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至300℃，控制容器内的压强为2.5Mpa，保持4h。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤（1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌50min，用稀盐酸调节PH8-10，加入戊二醛反应8h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应3h,烘干既得磁性微粒。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤（2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入1g的明胶，再加入20ml的醋酸溶液，在室温下膨胀60min,置于65℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.6gTween,搅拌冷却至室温，超声分散20min,在摇床上固化3h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体。
其余同实施例1
实施例4
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为5:8:3：0.5：0.1混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至20nm。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为4:20:0.6混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至250℃，控制容器内的压强为1.5Mpa，保持2h。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤（1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌20min，用稀盐酸调节PH7，加入戊二醛反应9h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应4h,烘干既得磁性微粒。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：步骤（3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤（2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入1.5g的明胶，再加入25ml的醋酸溶液，在室温下膨胀65min,置于70℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.2gTween,搅拌冷却至室温，超声分散25min,在摇床上固化1.5h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体。
其余同实施例1
实施例5
所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍按照重量份比例为3.5:6:2：1.25混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至12nm。
其余同实施例1。
实施例6
所述铁氧体16制备方法如下：
（1）磁性流体的制备；
（2）磁性微粒的制备；
（3）铁氧体的制备。
一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统：所述步骤（1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁按照重量份比例为3.5:6混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至12nm。
其余同实施例1
将实施例1-6制得的铁氧体测试在-3℃、-2℃、-1℃、0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃时的磁性强度（A/m)。结果见表1。
表1
从上表可以看出在采用本发明工艺的实施例1-3在0℃及以下时磁性强度足以将弹簧吸住，在1℃时磁性减弱释放弹簧，而后随着温度的升高磁性强度降低，随着温度的降低磁性强度升高，在本发明工艺范围之外的实施例4无法实现在0℃产生较强磁性强度的作用，未添加着锗元素实施例5制备的铁氧体在0℃时也无法产生较强的磁场强度，未添加钴、镍、锗元素实施例6制备的铁氧体也无法在0℃时将弹簧吸住。所以本发明制备的铁氧体实用程度高，效果好。
本发明的工作原理为：当外界温度低于0℃时，温控阀门7内的铁氧体16磁性增强，铁氧体16与永久磁钢17的磁力大于弹簧27的弹性力，此时铁氧体16往永久磁钢17一侧移动，弹簧27被压缩，铁氧体16带动滑柱24移动，滑柱24带动阀芯14移动，此时阀芯14上的通水槽10连通进水管11和出水管21，发动机冷却系统中的高温冷却液通过水泵6泵入加热器5中，由于加热器5的导热特性对易结冰的金属出气管4进行加热，避免结冰；当外界温度大于0℃时，温控阀门7内的铁氧体16磁性减弱，铁氧体16与永久磁钢17的磁力小于弹簧27的弹性力，此时铁氧体16由弹簧的作用力往永久磁钢17反向移动，铁氧体16带动滑柱24移动，滑柱24带动阀芯14移动，此时进水管11和出水管21被阀芯14阻挡，发动机冷却系统中的高温冷却液被阻挡在温控阀门7的进水管11处，无需对金属出气管4加热。

Claims (1)

1.一种防止发动机曲轴箱通风管出口结冰的温控系统，包括发动机（1），其特征在于：所述发动机（1）曲轴箱通过废气管（3）与金属出气管（4）一端固定连接，所述金属出气管（4）另一端伸入进气管（2）内并与其内壁螺纹连接，所述进气管（2）入口与空气滤清器固定连接，出口与发动机（1）气缸入口连接，发动机（1）外壁固定安装有水泵（6），所述水泵（6）入口与发动机内冷却管路连接，出口通过管路与温控阀门（7）入口相连接，所述温控阀门（7）出口通过管道与加热器（5）入口连接，所述加热器（5）出口通过管道与发动机冷却系统连接，所述加热器（5）螺旋缠绕在金属出气管（4）外壁，且加热器（5）材质为铜管,所述温控阀门（7）包括阀座（19）和固定罩（26），所述阀座（19）通过联接螺钉（23）配合垫片（12）固定安装在固定罩（26）上，阀座（19）左侧设置有进水管（11），右侧设置有出水管（21），顶端中间位置设置有排气孔（8），右上端设置有固定螺孔（9），温控阀门（7）通过螺栓配合固定螺孔（9）固定安装在发动机舱内，所述固定罩（26）底端通过压板螺钉（29）固定安装有压板（18）和永久磁钢固定座（28），所述永久磁钢固定座（28）内设置有永久磁钢（17），所述永久磁钢（17）顶部通过弹簧（27）与铁氧体（16）下端连接，所述铁氧体（16）顶端固定安装有滑柱（24），所述滑柱（24）外侧套设有导套（15），所述导套（15）通过导套固定螺钉（25）与固定罩（26）内壁固定连接，所述滑柱（24）顶端固定安装有阀芯（14），所述阀芯（14）横穿固定罩（26）延伸至阀座（19）的进水管（11）和出水管（21）口位置，所述阀芯（14）从上往下依次设置有第一密封圈（20）、第二密封圈（22）以及密封圈（13），所述第一密封圈（20）和第二密封圈（22）之间设置有通水槽（10）；所述铁氧体（16）制备方法如下：
1）磁性流体的制备；
2）磁性微粒的制备；
3）铁氧体的制备；
所述步骤1）中磁性流体的制备方法如下：磁性粒子由氧化三铁：铁：钴：镍:锗按照重量份比例为3-4:5-7:1.5-2.5：1-1.5：0.2-0.3混合而成；基液为汞；表面活性剂为氟醚酸；磁性粒子的直径用球磨机磨至10-15nm；
磁性流体的制备方法为：磁性粒子：汞：氟醚酸按照重量比为2-3:10-15:0.2-0.5混合制备，所述磁性流体的具体制备方法为：将磁性粒子、汞、氟醚酸混合置于密闭容器中加热至270-300℃，控制容器内的压强为2-2.5Mpa，保持3-4h；步骤2）磁性微粒的具体制备方法为：向步骤1）的磁流体中加入6mol/L的氢氧化钠，搅拌30min，再加入壳聚糖溶液，搅拌30-50min，用稀盐酸调节PH8-10，加入戊二醛反应6-8h,过滤，用水冲洗2次，得到过滤物后再加入6mol/L的氢氧化钠反应2-3h,烘干既得磁性微粒；步骤3）中铁氧体的制备方法为：将20g步骤2）中制得的磁性微粒放在50ml的烧杯中，向烧杯中加入0.5-1g的明胶，再加入15-20ml的醋酸溶液，在室温下膨胀40-60min,置于60-65℃的热水浴中搅拌溶解，加入0.3-0.6gTween,搅拌冷却至室温，超声分散10-20min,在摇床上固化2-3h,得到的悬浮液用异丙醇洗3次，放入60℃的烘箱中烘干，既得铁氧体（16）。
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