[发明专利]发动机安全运行的冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机安全运行的冷却系统，特别是汽车发动机，冷却系统对于保障发动机安全正常工作具有重要作用。具体来说，冷却系统的结构和冷却水循环过程以及温度的检测控制是冷却系统达到高效性能指标的关键。也是发动机安全运行实现高效率、减少摩擦损耗、延长寿命、节约能源和降低排放的重要保障。

背景技术

近年来汽车发动机虽有了很大改进，电子化程度有很大提高，但就冷却系统尚未被重视，至今还是靠散热器、水泵、水、节温器和风扇来为发动机散热维持其运行的。

发动机工作过程中它的燃烧系统和传动系统保障了将燃料能转变为机械能来驱动汽车行驶。而其冷却系统的任务是散去燃烧作功产生的大量热，目的使发动机在一个安全正常的环境和最合适的温度运行，使它发挥最好的效率、减少磨损、延长寿命、节约能源和降低排放。由于现有技术的不足，冷却系统存在以下缺陷。

1.一直以来发动机冷却系统都是按照全部负荷运行的散热要求设计的。这是考虑在高速行驶及路况不好和炎热夏天，如果冷却系统不能满足散热要求将导致发动机过热而报废。然而在部分负荷运行时，比如在市区行驶或怠速状态等，它所提供的冷却量会过剩，存在着冷却系统功率损失。

2.发动机冷启动，以及在低温环境启动，缺乏有效的预热措施。因冷态启动时燃烧不充分，热效率低，产生排放物多，油耗大；再者因温度低润滑油粘度高，尚未到达润滑的部位，会产生干摩擦，产生污物多。所以要求尽量减少冷启动时间，就是因为没有有效的预热手段。

3.检测调节手段不完善。发动机工作中温度变化比较快而冷却水通过发动机水套吸热有个导热过程，存在反应滞后；另外采用节温器调节冷却水也比较粗糙，难以实现精确控制和最佳运行。

4.现有的冷却系统体积大，维护量大，效率低。发动机的热量靠冷却水吸收，冷却水的热量靠散热器吸收，散热器的热量靠风扇吹，风就是冷源，显然系统也存在滞后。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种发动机安全运行的冷却系统。它具有创新的系统结构设计思想和控制理念。系统采用最新的散热材料和制冷技术，结合专门的工艺，通过计算机控制，使发动机在一个安全环境工作，以实现最佳运行。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的。根据发动机运行中的高温分布特征，设计一种专门组件，它包括制冷模块，冷却室和散热壁。该专门组件具有的特性是：可作为冷源，将水冷却，满足发动机运行中产生大量热的降温要求；又可作为热源，在发动机冷启动，或在寒冷环境启动时为发动机预热暖机。

本发明要解决的技术问题可以通过以下技术方案进一步实现。所述的专门组件，其含有的制冷模块采用高效半导体制冷器件，加电后它两端产生的温差达90-100度。将其冷端置于冷却室的水里，而将热端置于冷却室外，并且紧贴所述散热壁。冷却室密封良好，使热端的热量不能向室内的水扩散和传导。通常降温时冷却室的水被冷却经由水泵向发动机输送，水吸热后由发动机流出，再经过阀门2或阀门3或阀门4进行循环。至于流经哪一个循环回路，与发动机流出口水温有关。如果水温低，例如低于80度，则阀门3、4和9关闭，阀门2打开，使发动机快速升温。如果水温高于80度而低于90度，则阀门2、4关闭，阀门3、9打开，让水流入冷却室再被冷却。如果水温高于90度，表明发动机负荷大，升温快温度高，此时打开阀门3和4，关闭阀门2，让高温的水一部分流经散热壁，再流回冷却室冷却，并打开风扇帮助快速散热。因为在冷却室内，水冷却的速度取决于所述半导体制冷器件的效率，与其热端散热条件有关。

当汽车处于寒冷环境时发动机启动需进行预热暖机。这只要改变半导体制冷器件两端电压的极性，就能把原来的冷端变为热端，而原来热端变为冷端。从而冷却室的水被加热，由水泵输送给发动机和润滑油调温器进行预热，为启动发动机做准备。这时系统中阀门2和9打开而3和4关闭。当发动机出口水温升到80度时，再改变半导体制冷器件两端电压极性恢复制冷水的工作状态，又进入冷却循环过程。

同样地，当发动机不是处于寒冷环境，在平时冷启动也最好执行预热程序，尽量减少冷态启动的时间，以减少发动机摩擦损耗，节约能源，降低排放。