[其他]汽車發(fā)動機或類似裝置的冷卻系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86103731
• 申請日: 1986-06-03
• 公開（公告）號: CN86103731A
• 公開（公告）日: 1987-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林義正
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動車株式會社
• 主分類號: F01P3/22
• 分類號: F01P3/22
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 薛明祖

本發(fā)明普遍地涉及到內(nèi)燃機的蒸發(fā)型冷卻系統(tǒng)，其中液體冷卻劑可以沸騰，而蒸汽作為一種載體將熱量從其中帶走。本發(fā)明特別涉及到這樣一種系統(tǒng)，它不需要復(fù)雜的電磁閥和用于操作該閥的控制電路，并能始終保持該系統(tǒng)的冷卻回路不混雜空氣和類似的非冷凝物質(zhì)。

在目前使用的“水冷”式內(nèi)燃機中，冷卻液是經(jīng)過由發(fā)動機冷卻水套和風(fēng)冷式水箱組成的冷卻回路、依靠水泵來進行強制循環(huán)的。這種系統(tǒng)是有缺點的，即為了帶走所要帶走的熱量，要求大量的冷卻水在水箱和冷卻水套之間進行循環(huán)。

此外，由于固有地要求大量的水，使發(fā)動機暖機性能變得緩慢而不符合需要。例如，若冷卻水套進、出口處的溫差是4℃，那么在此情況下一公斤水從發(fā)動機中實際可帶走的熱量是4千卡。因此，一臺排量為1.8升的發(fā)動機（作為一個例子）在節(jié)流閥全開運轉(zhuǎn)時，要求該冷卻系統(tǒng)大約帶走4000千卡/小時。為了做到這一點，水泵必須提供167升/分的流量。這當(dāng)然要消耗一些不希望消耗的馬力。

圖2表示日本專利申請第二次臨時版昭和57-57608號中公開的方案。該方案試圖使某種冷卻劑蒸發(fā)，并利用其氣體形態(tài)來作為帶走發(fā)動機熱量的載體。在該系統(tǒng)中，水箱1和冷卻水套2是恒壓的，并經(jīng)水管3、4自由連通，因此在水箱1中冷凝的冷卻液在重力的作用下漸漸流回到冷卻水套2中去。這一方案盡管省去了損害上述方案的消耗功率的冷卻液循環(huán)泵，但還是具有這樣的缺點，即由于水箱和發(fā)動機本身相對位置的關(guān)系，水箱中往往至少部分地盛積液態(tài)冷卻劑。這就大大地減少了冷凝表面積，借助于該冷凝表面積，氣態(tài)冷卻劑（譬如水蒸汽）本來能有效地釋放其汽化潛熱并隨后冷凝的，因而冷卻效率沒有明顯的改善。此外，就該系統(tǒng)來說，為了將冷卻水套和水箱中的壓力保持在大氣壓力，如圖所示安裝了一個可透氣的瀉水過濾器5，以允許空氣出入該系統(tǒng)。

然而，這種過濾器能使氣態(tài)冷卻劑很容易地從該系統(tǒng)中逸出，這就需要經(jīng)常補充加足冷卻液。該系統(tǒng)另一個問題是，在發(fā)動機冷卻時，被吸入到冷卻系的一些空氣，往往溶解于冷卻水，因此，發(fā)動機一起動時，被溶的空氣往往就從溶液中逸出，并在水箱中產(chǎn)生許多小氣泡，它們附著于水箱壁上，形成一隔熱層。而且這些非溶氣泡往往集中于水箱的上部，從而阻止蒸汽從汽缸體到水箱作對流方式的循環(huán)。這當(dāng)然進一步使該裝置的性能惡化。

1982年9月8日出版的歐洲專利申請臨時期刊第0059423號公開了另一種方案，發(fā)動機冷卻水套中的液體冷卻劑并非在其中強烈地循環(huán)，而是能吸收熱量到達其沸點。如此產(chǎn)生的氣態(tài)冷卻劑在壓縮機內(nèi)被絕熱壓縮，以便提高其溫度和壓力，隨后被輸入到某一熱交換器（水箱）中去。冷凝后，該冷凝劑暫時被貯存于水箱中，而后經(jīng)一流量控制閥再循環(huán)返回到冷卻水套中。這一方案的缺點是，當(dāng)發(fā)動機仃止運轉(zhuǎn)而冷卻時，該冷卻液蒸汽便冷凝，從而處于低于大氣壓力的狀態(tài)，往往使空氣漏入該冷卻系統(tǒng)中去，這些空氣往往跟氣態(tài)冷卻劑一起，被壓縮機壓入水箱內(nèi)。

由于比重的不同，上述空氣往往在熱的環(huán)境里上升，而已經(jīng)冷凝了的冷卻劑則向下移動。這些空氣，由于上升這一固有傾向，往往形成空氣囊，在水箱中造成一種“氣栓”，大大地削弱其熱交換能力。就這一方案而言，裝備壓縮機使冷卻回路內(nèi)普遍采用的壓力控制變得困難。

1983年1月11日公布的、以伊文斯（Evans）各義申請的美國專利4，367，699（參看附圖3）公開了一種發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，其中冷卻液是沸騰的，從而通過蒸汽來帶走發(fā)動機的熱量。該方案的特點是有一獨立的水箱6，其中氣態(tài)和液態(tài)冷卻劑最初就是分離的。液態(tài)冷卻劑在重力作用下反饋到汽缸體7內(nèi)，而相對干燥的氣態(tài)冷卻劑（如水蒸汽）則在用風(fēng)扇冷卻的水箱8中冷凝。

水箱溫度是通過風(fēng)扇9選擇性地通電來控制的，該風(fēng)扇使水箱內(nèi)保持足夠的冷凝率，在該裝置底部設(shè)有一液體密封口。經(jīng)上述液體密封口來自水箱的冷凝液，被收集在一個貯水器狀的小裝置10內(nèi)，并借助于一恒通電的小泵11將其泵回到獨立水箱中去。

該方案雖能借助于所設(shè)置的裝置，一開始就將該系統(tǒng)中的空氣清除到某種程度，因為該裝置的特點能將上述最初的非冷凝物質(zhì)驅(qū)逐出該系統(tǒng)，然而在比較高的海拔高度運轉(zhuǎn)時，往往很快損失冷卻液。此外，一當(dāng)發(fā)動機冷卻下來，空氣就很容易地回入到該系統(tǒng)中來。裝備龐大的獨立水箱6也使發(fā)動機設(shè)計變得困難。

日本專利申請第一次臨時版第56-32026號（參看附圖4）公開了一種方案，其中形成汽缸蓋和汽缸套的結(jié)構(gòu)被一層多孔性的陶瓷材料12所覆蓋，其冷卻液是從汽缸蓋14上方的噴頭狀裝置13中噴入汽缸體的。在發(fā)動機內(nèi)所形成的冷卻水套中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，基本上全部充以氣態(tài)冷卻劑，其時，液態(tài)冷卻劑噴于陶瓷層12上。