CN116641786B - 一种发动机冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机冷却系统，属于发动机冷却系统技术领域，包括设置在发动机一侧的水箱散热器，发动机通过冷却液进管与水箱散热器连通，水箱散热器上设置有水箱风扇，水箱散热器上设置有第一辅助冷却装置，第一辅助冷却装置通过第一辅助冷却装置冷却空气进管连通有冷空气发生器，冷空气发生器通过第二辅助冷却装置冷空气进管连通有若干个第二辅助冷却装置；第一辅助冷却装置包括第一辅助冷却装置安装框架，第一辅助冷却装置安装框架内设置有两个并排设置的喇叭形空气收集器，该发动机冷却系统可对发动机进行冷却，冷却效果好，功耗较低。

Description

一种发动机冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，更确切地说涉及一种发动机冷却系统。
背景技术
发动机在工作过程中，由于产生持续的工作，活塞不断做功，发动机的温度会随着工作时间的延长不断的增高，特别是在需要动力时，由于发动机转速的提高，发动机的热量会大量的积累。
现有技术，专利申请号为2019104050888，名称为一种发动机联合散热装置及其工作方法的发明专利，公开了以下内容，一种发动机联合散热装置，包括辅助散热系统；所述辅助散热系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和冰蓄冷器；所述冰蓄冷器的一端与压缩机连接，另一端与膨胀阀连接；所述压缩机和膨胀阀同时与冷凝器连接；所述冰蓄冷器分别连接发动机内水套的出水口和进水口。
所述方法包括如下步骤： 判断发动机温度； 当发动机温度在80度到90度之间时，发动机冷却液经过水泵回流到发动机内水套中进 行暖机； 当发动机温度过在90度到100度，打开节温器，冷却液经过散热器流入到水泵，由水泵 流入发动机内；当发动机温度过大于100时，温控阀将检测到的冷却液温度反馈给控制单元，所述控制单元打开温控阀，所述冷却液依次经过散热器、冰蓄冷器流入水泵，由水泵流入发动机内，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明通过沙漠昼夜温差大的特点来为辅助散热系统收集冷量，通过辅助散热系统收 集冷量给发动机降温，解决了目前只能通过冷却风扇的问题，很好的解决了高温地区发动机的散热不足导致停机的问题。
该发明采用压缩机和膨胀阀同时与冷凝器连接，通过辅助散热装置，也就是制冷机构的辅助制冷，从而起到对发动机系统降温的作用，但是采用此种方式，所述辅助散热系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和冰蓄冷器；所述冰蓄冷器的一端与压缩机连接，另一端与膨胀阀连接；所述压缩机和膨胀阀同时与冷凝器连接；所述冰蓄冷器分别连接发动机内水套的出水口和进水口，结构复杂，需要大量的构件如压缩机、冷凝器和膨胀阀等，其相互连接比较复杂，而且冷却直接采用压缩机制冷冷却，功耗较大。
现有技术，专利申请号2021109576613，名称为一种高效一体化水冷混合动力汽车热管理系统的发明专利，公开了以下特征，该系统包括高温水散热系统、低温水散热系统、空调系统、电池热管理系统；高温水散热系统包括高温散热器、发动机、风扇、水加热器、第一电子水泵、第一三通电磁阀、板式换热器，低温水散热系统包括低温散热器、第二电子水泵、第二三通电磁阀、电机组件、水冷冷凝器、水冷中冷器，空调系统包括电动压缩机、热力膨胀阀、蒸发器、电子膨胀阀、电池冷却器，电池热管理系统包括动力电池、第三电子水泵，本发明实现了四个系统能够相互耦合换热，充分利用系统能量，最大范围的降低能耗，且整个热管理系统只通过发动机前端高温、低温散热器与环境进行散热，便于系统的集成及前端模块的布置。
该专利四个系统能够相互耦合换热，充分利用系统能量，在满足各个零部件工作温度需求的情况下最大范围的降低能耗，但是结构复杂，电子元器件较多，在多种电子元气件的组合下，系统容易发生损坏，给系统的稳定性带来了挑战。
现有技术，国际申请号为PCT/TR2014/000345，名称为AN ENGINE COOLING SYSTEM的PCT专利公开以下特征: 本发明的发动机冷却系统包括风扇和风扇电机及设置在一侧的制冷器，在风扇电机所在位置放置空气放大器，并通过该空气放大器进行冷却过程，冷却后的压缩空气从旁通出口输送到空气放大器，从这里供应的空气由空气放大器吹向或吸入散热器。
该专利虽然采用了空气放大器，但是由于空气率先流过制冷器，然后通过空气放大器吹到散热器上，采用空气放大器仅仅是用来加速经过预冷过的空气，这样虽然制冷效果比较好，但是其功耗比较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述技术方案的不足，提供一种发动机冷却系统，该发动机冷却系统可对发动机进行冷却，冷却效果好，功耗较低。
为解决上述技术问题本发明的技术方案为：
一种发动机冷却系统，包括设置在发动机一侧的水箱散热器，发动机通过冷却液进管与水箱散热器连通，水箱散热器上设置有水箱风扇，水箱散热器上设置有第一辅助冷却装置，第一辅助冷却装置通过第一辅助冷却装置冷却空气进管连通有冷空气发生器，冷空气发生器通过第二辅助冷却装置冷空气进管连通有若干个第二辅助冷却装置；
第一辅助冷却装置包括第一辅助冷却装置安装框架，第一辅助冷却装置安装框架内设置有两个并排设置的喇叭形空气收集器，喇叭形空气收集器的截面为锥形，喇叭形空气收集器的小径端为喇叭内口，第一辅助冷却装置安装框架内设置有两个并排设置的第一辅助冷却装置空气放大器，第一辅助冷却装置空气放大器上设置有第一辅助冷却装置冷却空气进口，第一辅助冷却装置冷却空气进口通过第一辅助冷却装置冷却空气进管连通冷空气发生器。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
第二辅助冷却装置包括第二辅助冷却装置空气收集碗，第二辅助冷却装置空气收集碗连通有第二辅助冷却装置空气弯头，第二辅助冷却装置空气弯头具有第二辅助冷却装置空气进管和第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁与第二辅助冷却装置空气收集碗固定连接，第二辅助冷却装置空气进管连通有二级空气放大器，二级空气放大器上设置有第二辅助冷却装置冷空气进口，第二辅助冷却装置冷空气进口通过第二辅助冷却装置冷空气进管连通冷空气发生器。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
喇叭内口与第一辅助冷却装置空气放大器连通。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
第一辅助冷却装置空气放大器包括第一空气放大器壳体，第一空气放大器壳体为管状结构，第一空气放大器壳体内设置有圆柱形的进气腔室和圆锥状的出气腔室，进气腔室和出气腔室之间具有环形腔室，环形腔室与第一辅助冷却装置冷却空气进口连通，环形腔室在出气腔室内具有冷却空气开口，冷却空气开口通过环形腔室与第一辅助冷却装置冷却空气进口连通。
出气腔室的小径端与进气腔室连通，冷却空气开口设置在出气腔室内靠近出气腔室小径端的位置上。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
冷却空气开口在出气腔室的锥形表面上，冷却空气开口成环形设置在出气腔室的锥形表面上。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
出气腔室的开口正对水箱散热器。
第二辅助冷却装置空气收集碗为碗状结构，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的截面为锥形，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的直径由第二辅助冷却装置空气收集碗向靠近第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的方向逐渐减小，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的大径端处设置有第二辅助冷却装置空气喇叭口。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
第二辅助冷却装置空气弯头具有空气弯头壳壁，空气弯头壳壁外具有空气弯头壳壁把握凹槽，空气弯头壳壁内具有连接通道，连接通道连通第二辅助冷却装置空气收集碗；第二辅助冷却装置空气进管设置在空气弯头壳壁上，第二辅助冷却装置空气进管与连接通道连通，空气弯头壳壁螺纹连接有空气弯头连接筒体，空气弯头连接筒体螺纹连接有圆柱状的封堵头；第二辅助冷却装置空气进管内设置有第二辅助冷却装置空气通道，第二辅助冷却装置空气通道具有螺纹用于连接二级空气放大器。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
二级空气放大器包括二级空气放大器壳体，二级空气放大器壳体内设置有第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室，第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室通过第二辅助冷却装置空气放大器通道连通第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室；第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室与第二辅助冷却装置空气放大器通道之间设置有第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室，第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室连通第二辅助冷却装置冷空气进口。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
在常规工作时，第一辅助冷却装置冷却空气进口内泵入冷却空气，冷却空气呈小股进入到出气腔室内，由于水箱风扇的引风作用，常温空气穿过第一辅助冷却装置空气放大器的进气腔室，由进气腔室进入到出气腔室的小径端，由于空气的附壁效应，冷却空气在从冷却空气开口出来后沿着进气腔室的壳壁从小径端到大径端运动，从而引领普通空气沿着进气腔室的壳壁从小径端到大径端运动，仅需要一小股冷却空气既能达到大股冷却空气的冷却效果。
利用在第一辅助冷却装置空气放大器引入小股冷却空气，即可在较低的能耗下完成对水箱散热器的降温，喇叭形空气收集器的截面为锥形，喇叭形空气收集器可在空气流经时，加速空气的流动，喇叭形空气收集器的直径向靠近第一辅助冷却装置空气放大器的方向逐渐变小。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明水箱散热器的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为第一辅助却冷装置结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为第一辅助冷却装置中空气放大器的结构示意图；
图7为图6的左视图；
图8为图6的A-A向剖视图；
图9为图7的B-B向剖视图；
图10为第二辅助冷却装置的结构示意图；
图11为第二辅助冷却装置空气弯头的结构示意图；
图12为图11中C-C向剖视图；
图13为图11中D-D向剖视图的结构示意图；
图14为二级空气放大器的结构示意图；
图15为图14的左视图；
图16为图14的E-E向剖视图；
图17为图15的F-F向剖视图；
图18为二级空气放大器的立体图；
图19为实施例2中发动机顶部引流构件的结构示意图；
图20为实施例2中发动机顶部引流构件的俯视结构示意图。
图中：
1、第一辅助冷却装置；2、水箱散热器；3、第一辅助冷却装置冷却空气进管；4、水箱风扇；5、第二辅助冷却装置空气收集碗；6、二级空气放大器；7、第二辅助冷却装置冷空气进管；8、冷空气发生器；9、冷却液进管；10、发动机顶部引流构件；11、发动机；12、第二辅助冷却装置空气弯头；13、第二辅助冷却装置；21、水箱安装框架；61、第二辅助冷却装置冷空气进口；62、第二辅助冷却装置空气放大器通道；63、第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室；64、第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室；65、第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室；66、第二辅助冷却装置空气放大器进气管；67、二级空气放大器壳体；101、喇叭形空气收集器；102、喇叭内口；103、封板；104、第一辅助冷却装置安装框架；105、第一辅助冷却装置空气放大器；1001、分流凸起；1002、分流叶片；1003、分流弧形台；1051、第一辅助冷却装置冷却空气进口；1052、进气腔室；1053、出气腔室；1054、环形腔室；1055、冷却空气开口；1056、第一空气放大器壳体；1201、第二辅助冷却装置空气进管；1202、第二辅助冷却装置空气喇叭口；1203、第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁；1204、连接通道；1205、空气弯头壳壁；1207、空气弯头壳壁把握凹槽；1208、空气弯头连接筒体；1209、封堵头；1211、第二辅助冷却装置空气通道。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，一种发动机冷却系统，包括设置在发动机11一侧的水箱散热器2，发动机11通过冷却液进管9与水箱散热器2连通，水箱散热器2上设置有水箱风扇4，水箱散热器2上设置有第一辅助冷却装置1，第一辅助冷却装置1通过第一辅助冷却装置冷却空气进管3连通有冷空气发生器8，冷空气发生器8通过第二辅助冷却装置冷空气进管7连通有若干个第二辅助冷却装置13。
如图2-9所示，水箱散热器2的两侧设置有水箱安装框架21；第一辅助冷却装置1包括第一辅助冷却装置安装框架104，第一辅助冷却装置安装框架104内设置有两个并排设置的喇叭形空气收集器101，喇叭形空气收集器101的截面为锥形，喇叭形空气收集器101的小径端为喇叭内口102，第一辅助冷却装置安装框架104内设置有两个并排设置的第一辅助冷却装置空气放大器105，第一辅助冷却装置空气放大器105上设置有第一辅助冷却装置冷却空气进口1051，第一辅助冷却装置冷却空气进口1051通过第一辅助冷却装置冷却空气进管3连通冷空气发生器8。
喇叭内口102与第一辅助冷却装置空气放大器105连通。
第一辅助冷却装置空气放大器105包括第一空气放大器壳体1056，第一空气放大器壳体1056为管状结构，第一空气放大器壳体1056内设置有圆柱形的进气腔室1052和圆锥状的出气腔室1053，进气腔室1052和出气腔室1053之间具有环形腔室1054，环形腔室1054与第一辅助冷却装置冷却空气进口1051连通，环形腔室1054在出气腔室1053内具有冷却空气开口1055，冷却空气开口1055通过环形腔室1054与第一辅助冷却装置冷却空气进口1051连通。
出气腔室1053的小径端与进气腔室1052连通，冷却空气开口1055设置在出气腔室1053内靠近出气腔室1053小径端的位置上。
冷却空气开口1055在出气腔室1053的锥形表面上，冷却空气开口1055可以设置多个，冷却空气开口1055也可以成环形设置在出气腔室1053的锥形表面上。
出气腔室1053的开口正对水箱散热器2。
在常规工作时，第一辅助冷却装置冷却空气进口1051内泵入冷却空气，冷却空气呈小股进入到出气腔室1053内，由于水箱风扇4的引风作用，常温空气穿过第一辅助冷却装置空气放大器105的进气腔室1052，由进气腔室1052进入到出气腔室1053的小径端，由于空气的附壁效应，冷却空气在从冷却空气开口1055出来后沿着进气腔室1052的壳壁从小径端到大径端运动，从而引领普通空气沿着进气腔室1052的壳壁从小径端到大径端运动，仅需要一小股冷却空气既能达到大股冷却空气的冷却效果。
利用在第一辅助冷却装置空气放大器105引入小股冷却空气，即可在较低的能耗下完成对水箱散热器2的降温，喇叭形空气收集器101的截面为锥形，喇叭形空气收集器101可在空气流经时，加速空气的流动，喇叭形空气收集器101的直径向靠近第一辅助冷却装置空气放大器105的方向逐渐变小。
如附图10-图13所示，第二辅助冷却装置13包括第二辅助冷却装置空气收集碗5，第二辅助冷却装置空气收集碗5连通有第二辅助冷却装置空气弯头12，第二辅助冷却装置空气弯头12具有第二辅助冷却装置空气进管1201和第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203与第二辅助冷却装置空气收集碗5固定连接，第二辅助冷却装置空气进管1201连通有二级空气放大器6，二级空气放大器6上设置有第二辅助冷却装置冷空气进口61，第二辅助冷却装置冷空气进口61通过第二辅助冷却装置冷空气进管7连通冷空气发生器8。
第二辅助冷却装置空气收集碗5为碗状结构，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203的截面为锥形，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203的直径由第二辅助冷却装置空气收集碗5向靠近第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203的方向逐渐减小，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁1203的大径端处设置有第二辅助冷却装置空气喇叭口1202。
第二辅助冷却装置空气弯头12具有空气弯头壳壁1205，空气弯头壳壁1205外具有空气弯头壳壁把握凹槽1207，空气弯头壳壁1205内具有连接通道1204，连接通道1204连通第二辅助冷却装置空气收集碗5。
第二辅助冷却装置空气进管1201设置在空气弯头壳壁1205上，第二辅助冷却装置空气进管1201与连接通道1204连通，空气弯头壳壁1205螺纹连接有空气弯头连接筒体1208，空气弯头连接筒体1208螺纹连接有圆柱状的封堵头1209。
第二辅助冷却装置空气进管1201内设置有第二辅助冷却装置空气通道1211，第二辅助冷却装置空气通道1211具有螺纹用于连接二级空气放大器6。
如附图14-图18所示，二级空气放大器6包括二级空气放大器壳体67，二级空气放大器壳体67内设置有第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室64，第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室64通过第二辅助冷却装置空气放大器通道62连通第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室63。
第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室63与第二辅助冷却装置空气放大器通道62之间设置有第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室65，第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室65连通第二辅助冷却装置冷空气进口61。
第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室65在第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室63内具有开口，开口呈环形设置在第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室65上。
第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室65的开口对准发动机。
实际使用时，将第二辅助冷却装置空气收集碗5固定在引擎盖或者其它固定件上，第二辅助冷却装置空气收集碗5漏出引擎盖一部分，当车辆行驶时，外界空气通过第二辅助冷却装置空气收集碗5被收入到二级空气放大器6，第二辅助冷却装置冷空气进口61进入冷却空气，冷却空气在附壁现象的作用下引导外界空气对发动机降温，第二辅助冷却装置空气收集碗5的作用对外界空气进行加速，在通过二级空气放大器6对发动机进行自上而下的降温。
实施例2，如附图19-20所示，上述实施例中，发动机11的顶部可以设置有发动机顶部引流构件10，第二辅助冷却装置13设置在发动机11的上方，发动机顶部引流构件10包括呈弧形的分流弧形台1003，分流弧形台1003的中心位置处设置有半球形的分流凸起1001，分流凸起1001的外圆周上设置有若干分流叶片1002，分流叶片1002以分流弧形台1003的中心为圆心，均匀设置在同一外圆周上。
通过二级空气放大器6的空气，对发动机11进行进一步的吹风散热，由于发动机顶部引流构件10和分流叶片1002设置可以将冷却空气更好的分流到发动壳体外部直接进行降温，冷空气在通过半球形的分流凸起1001顺着分流叶片1002进行依据附壁作用进行降温，带走热量。

Claims (8)

1.一种发动机冷却系统，包括设置在发动机一侧的水箱散热器，发动机通过冷却液进管与水箱散热器连通，水箱散热器上设置有水箱风扇，其特征在于：水箱散热器上设置有第一辅助冷却装置，第一辅助冷却装置通过第一辅助冷却装置冷却空气进管连通有冷空气发生器，冷空气发生器通过第二辅助冷却装置冷空气进管连通有若干个第二辅助冷却装置；
第一辅助冷却装置包括第一辅助冷却装置安装框架，第一辅助冷却装置安装框架内设置有两个并排设置的喇叭形空气收集器，喇叭形空气收集器的截面为锥形，喇叭形空气收集器的小径端为喇叭内口，第一辅助冷却装置安装框架内设置有两个并排设置的第一辅助冷却装置空气放大器，第一辅助冷却装置空气放大器上设置有第一辅助冷却装置冷却空气进口，第一辅助冷却装置冷却空气进口通过第一辅助冷却装置冷却空气进管连通冷空气发生器；
第二辅助冷却装置包括第二辅助冷却装置空气收集碗，第二辅助冷却装置空气收集碗连通有第二辅助冷却装置空气弯头，第二辅助冷却装置空气弯头具有第二辅助冷却装置空气进管和第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁与第二辅助冷却装置空气收集碗固定连接，第二辅助冷却装置空气进管连通有二级空气放大器，二级空气放大器上设置有第二辅助冷却装置冷空气进口，第二辅助冷却装置冷空气进口通过第二辅助冷却装置冷空气进管连通冷空气发生器；
第二辅助冷却装置空气弯头具有空气弯头壳壁，空气弯头壳壁外具有空气弯头壳壁把握凹槽，空气弯头壳壁内具有连接通道，连接通道连通第二辅助冷却装置空气收集碗；第二辅助冷却装置空气进管设置在空气弯头壳壁上，第二辅助冷却装置空气进管与连接通道连通，空气弯头壳壁螺纹连接有空气弯头连接筒体，空气弯头连接筒体螺纹连接有圆柱状的封堵头；第二辅助冷却装置空气进管内设置有第二辅助冷却装置空气通道，第二辅助冷却装置空气通道具有螺纹用于连接二级空气放大器。
2.如权利要求1所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：喇叭内口与第一辅助冷却装置空气放大器连通。
3.如权利要求2所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：第一辅助冷却装置空气放大器包括第一空气放大器壳体，第一空气放大器壳体为管状结构，第一空气放大器壳体内设置有圆柱形的进气腔室和圆锥状的出气腔室，进气腔室和出气腔室之间具有环形腔室，环形腔室与第一辅助冷却装置冷却空气进口连通，环形腔室在出气腔室内具有冷却空气开口，冷却空气开口通过环形腔室与第一辅助冷却装置冷却空气进口连通。
4.如权利要求3所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：出气腔室的小径端与进气腔室连通，冷却空气开口设置在出气腔室内靠近出气腔室小径端的位置上。
5.如权利要求4所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：冷却空气开口在出气腔室的锥形表面上，冷却空气开口成环形设置在出气腔室的锥形表面上。
6.如权利要求5所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：出气腔室的开口正对水箱散热器。
7.如权利要求1所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：第二辅助冷却装置空气收集碗为碗状结构，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的截面为锥形，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的直径由第二辅助冷却装置空气收集碗向靠近第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的方向逐渐减小，第二辅助冷却装置空气喇叭口壳壁的大径端处设置有第二辅助冷却装置空气喇叭口。
8.如权利要求7所述的一种发动机冷却系统，其特征在于：二级空气放大器包括二级空气放大器壳体，二级空气放大器壳体内设置有第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室，第二辅助冷却装置空气放大器进气腔室通过第二辅助冷却装置空气放大器通道连通第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室；第二辅助冷却装置空气放大器放大腔室与第二辅助冷却装置空气放大器通道之间设置有第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室，第二辅助冷却装置空气放大器环形腔室连通第二辅助冷却装置冷空气进口。
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