CN110080872A - 发动机新型燃油冷却散热*** - Google Patents
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Abstract
一种发动机新型燃油冷却散热***，包括有发动机、燃油油箱以及燃油冷却***，燃油油箱内装载有燃油，在发动机上设置有冷却通道，燃油冷却***包括燃油泵，燃油泵的进口与燃油油箱连接，燃油泵的出口与冷却通道的入口连接，冷却通道的出口与燃油油箱连接、用于实现热交换后的高温燃油回流至燃油油箱中。通过上述结构设计，本发明由于使用燃油冷却散热方式直接冷却汽缸以及汽缸头等主要受热部件，相比于风冷散热效果更好，汽缸温度更低，发动机性能更好，寿命更长，各方面性能可以达到和水冷发动机相同的水平，相比于水冷发动机，本发明***构成更为简单，能够有效减低发动机故障，减轻整车质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及动力设备技术领域，具体涉及一种发动机新型燃油冷却散热***。
背景技术
现有技术以汽车使用的发动机为例，现有活塞式汽油发动机或者是柴油发动机的散热方式主要有风冷散热、水冷散热及油冷散热。
对于风冷散热方式，其是利用发动机行进中的自然风对发动机直接进行冷却，发动机主要受热部件外部需要设置大量的散热片来吸收发动机的热量，散热片与空气接触，实现散热。由于空气导热性差，故风冷散热方式散热效率较低，从而导致发动机存在易过热，寿命短等问题。而且，受发动机形式限制，比如直列四缸就很少用风冷散热方式，由于中间两缸不能有效的散热，所以风冷只适合两缸或单缸的小排量低性能发动机。
对于水冷散热方式，需要在汽缸及汽缸头周围布设冷却液通道，在冷却液通道内流通冷却液，利用冷却液吸收气缸及气缸头的热量。水冷散热***需要设置水泵、水箱以及散热风扇等部件，水泵与发动机齿轮或皮带传动直接连接，由发动机带动水泵运转，由冷却液吸收热量，然后再由散热风扇实现冷却液的散热。由于水冷散热***比风冷散热***多了水箱、水泵、风扇、水管、温控器等零部件，相比风冷散热方式，水冷散热***成本高，重量重，结构复杂，故障率高。
对于油冷散热方式，其安装有一个类似水冷车散热水箱的散热器，把发动机内的机油通过外循环来降低温度，一般无需配备散热风扇。当配合风冷散热方式时，相对于水冷散热方式来说，它的结构也相对简单，由于把润滑发动机部件的机油直接降温，可以降低发动机的故障率，机油温度低还可以减少机油高温粘稠度降低，散热效果也较好。但是，油冷散热方式也存在一定的缺陷，例如对发动机机油量要求有限制，机油散热器不能过大，如果机油散热器过大，机油都会涌入机油散热器导致发动机底部润滑不足。
发明内容
综上所述，如何提供一种结构简单，散热性能可靠的发动机，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明提供了一种发动机新型燃油冷却散热***，包括有发动机以及燃油油箱，所述发动机设置有喷油器，所述燃油油箱通过燃油输送管与所述喷油器连接、用于向所述发动机输送燃油。
本发明在所述发动机上设置有冷却通道；另外，本发明还设置了一套燃油冷却***。
具体地，所述燃油冷却***包括有能够对燃油提供流通动力的燃油泵，所述燃油泵的进口与所述燃油油箱连接、用于燃油油箱内的低温燃油输送到所述燃油泵内，所述燃油泵的出口与所述冷却通道的入口连接、用于燃油泵输出的低温燃油输送至所述冷却通道内，所述冷却通道的出口与所述燃油油箱连接、用于实现热交换后的高温燃油回流至所述燃油油箱中。
优选地，本发明还包括有控制***；所述控制***包括有用于发动机温度进行监测的第一温度传感器、具有信号处理以及控制功能的控制器模组，所述控制器模组与所述第一温度传感器信号连接、用于接收由所述第一温度传感器生成的监测信号，所述控制器模组与所述燃油泵控制连接、用于控制所述燃油泵的运行状态。
优选地，所述控制***还包括有用于对燃油油箱内燃油温度进行监测的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器模组信号连接。
优选地，所述燃油泵通过冷却进口管与所述燃油油箱连接，所述冷却通道与所述燃油油箱之间设置有冷却出口管；所述冷却进口管与所述油箱的底壁连通。
优选地，于所述燃油油箱的底壁上还开设有供油口，所述燃油输送管与所述供油口连接；于所述燃油油箱内、并位于所述供油口的周围形成有燃油优先进入所述燃油输送管的供油区，所述冷却出口管的一端与所述冷却通道的出口连接，所述冷却出口管的另一端***至所述燃油油箱中并设置于所述供油区内。
优选地，所述供油口为漏斗型结构。
优选地，所述冷却出口管***至所述燃油油箱中的一端自所述燃油油箱的底壁***、并采用弯头结构。
优选地，所述冷却进口管与所述燃油油箱的底壁连通，所述第二温度传感器设置于所述燃油油箱的底壁上并靠近所述冷却进口管设置。
优选地，于所述冷却出口管内设置有用于对燃油进行消泡的消泡装置。
本发明提供了一种发动机新型燃油冷却散热***，该散热***具体包括有发动机以及燃油油箱，燃油油箱内装载有燃油，在发动机上设置有冷却通道。本发明还提供了燃油冷却***，具体地，燃油冷却***包括有能够对燃油提供流通动力的燃油泵，燃油泵的进口与燃油油箱连接、用于燃油油箱内温度较低的燃油输送到燃油泵内，燃油泵的出口与冷却通道的入口连接、用于燃油泵输出的低温燃油输送至冷却通道内，冷却通道的出口与燃油油箱连接、用于实现热交换后的高温燃油回流至燃油油箱中。通过上述结构设计，本发明由于使用燃油冷却散热方式直接冷却汽缸以及汽缸头等主要受热部件，相比于风冷散热效果更好，汽缸温度更低，发动机性能更好，寿命更长，各方面性能可以达到和水冷发动机相同的水平，相比于水冷发动机，本发明***构成更为简单，能够有效减低发动机故障，减轻整车质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例中发动机新型燃油冷却散热***的结构示意简图；
在图1中，部件名称与附图标记的对应关系为：
发动机1、燃油油箱2、喷油器3、燃油泵4、第一温度传感器5、控制器模组6、第二温度传感器7；
供油区a。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
请参考图1，图1为本发明实施例中发动机新型燃油冷却散热***的结构示意简图。
本发明属于机械工程领域，直接应用于各种需要液体冷却散热***并使用液体作为燃料的发动机，如汽车发动机，摩托车发动机，二冲程发动机和四冲程发动机，其中最主要应用于对发动机轻量化与性能需求比较强烈的领域，如改装车，性能车，小型飞机及飞行器等。
对于本领域技术人员而言，水冷散热方式可以很好地对高功率高转速的发动机进行有效地温度控制，采用水冷散热方式的发动机在温度低的时候节流阀会关闭直到温度升高以达到最佳工作温度，在温度高时节流阀会全部开启水箱开始工作，在温度过高时风扇开启降温到发动机最佳工作温度。
基于上述发动机的水冷作业模式，本发明提供了一种发动机新型燃油冷却散热***，该发动机新型燃油冷却散热***包括有发动机1以及燃油油箱2。
发动机1具有发动机缸体以及发动机机头，缸体以及机头为主要的受热部件，因此，在水冷式发动机***中，在缸体以及机头上会开设冷却通道，以使得冷却液在流经冷却通道时，能够及时将热量带走实现冷却。本发明所使用的发动机1，其沿用了传统水冷式发动机的结构设计，在其缸体以及机头上开设冷却通道，用于实现冷却介质(本发明中冷却介质为燃油)的流通。
发动机设置有喷油器3或者喷油组件，燃油通过喷油器3或者喷油组件后才能够向发动机1气缸内喷射雾化燃油。燃油油箱2为本发明中装载燃油的装置，其通过燃油输送管与喷油器3连接、用于向发动机输送燃油。
由上述可知，本发明在发动机1上设置了冷却通道，基于该结构设计，本发明还提供了燃油冷却***，通过燃油冷却***能够以燃油为冷却介质，实现对发动机1的冷却。
具体地，燃油冷却***包括有能够对燃油提供流通动力的燃油泵4，燃油泵4为能够对燃油提供流通动力的泵类动力装置，在本发明中，燃油泵4采用无级变速电子泵，这样可以实现冷却用燃油(燃油油箱2内温度较低的燃油)输送量的无极调节。本发明所使用的燃油泵4为电子泵，具体是一种无级变速式泵，根据发动机1(主要是发动机1的气缸)温度(由第一温度传感器5获取)，以及油箱中的燃油温度(由第二温度传感器7获取)的温度，由控制器模组对电子泵进行调节，从而实现电子泵转速的自动调节，依据电子泵的转速调整油箱中常温燃油的流量流速，进而调节常温燃油与冷却通道中的高温燃油的比例，从而调节冷却通道中燃油的总体温度，依次调节发动机1汽缸及汽缸头温度。
设置燃油泵4后，通过管路连接，将燃油泵4的进口与燃油油箱2连接、用于燃油油箱2内温度较低的燃油输送到燃油泵4内，将燃油泵4的出口与冷却通道的入口连接、用于燃油泵4输送的温度较低的燃油输送至冷却通道内，冷却通道的出口与燃油油箱2连接、用于实现热交换后的高温燃油回流至燃油油箱2中。
在上述结构设计中，发动机1启动后，由燃油泵4提供动力将燃油油箱2内的燃油泵4送至发动机的冷却通道中，由低温燃油吸收发动机1的热量对发动机1进行冷却，之后变为高温的燃油再回流至油箱中。
为了对燃油泵4进行智能控制，本发明还提供了控制***，控制***具有控制参数采集、参数分析以及控制指令生成与发送的功能。具体地，控制***包括有用于发动机1温度进行监测的第一温度传感器5、具有信号处理以及控制功能的控制器模组6，控制器模组6与第一温度传感器5信号连接、用于接收由第一温度传感器5生成的监测信号，控制器模组6与燃油泵4控制连接、用于控制燃油泵4的运行状态。控制器模组6为工控级控制器，通过信号线与能够进行温度信号采集的温度传感器进行连接，由温度传感器获取温度信号后，将温度信号发送给控制器模组6，控制器模组6根据温度信号控制燃油泵4的启停以及燃油泵4的运行速度。
为了提高燃油泵4的控制精度，本发明中，控制***还包括有用于对燃油油箱2内燃油温度进行监测的第二温度传感器7，第二温度传感器7与控制器模组6信号连接。这样，结合燃油箱内燃油的温度以及发动机1(缸体以及机头)主要受热部件的温度两项温度参数，对燃油泵4进行控制，这样可以达到挺高燃油泵4控制精度的目的。
具体地，燃油泵4通过冷却进口管与燃油油箱2连接，冷却通道与燃油油箱2之间设置有冷却出口管，具体地，冷却进口管与油箱的底壁连通。冷却进口管与油箱底壁连接，可以直接抽取油箱底部的燃油作为冷却介质，此设计结构较为精简，而且能够避免冷却进口管空抽问题的出现。
在此限定：于燃油油箱2的底壁上还开设有供油口，燃油输送管与供油口连接；于燃油油箱2内、并位于供油口的周围形成有燃油优先进入燃油输送管的供油区a，冷却出口管的一端与冷却通道的出口连接，冷却出口管的另一端***至燃油油箱2中并设置于供油区a内。
具体地，供油口为漏斗型结构。冷却出口管***至燃油油箱2中的一端自燃油油箱2的底壁***、并采用弯头结构设计。
基于上述结构设计，流经发动机1的燃油吸收发动机1的热量后温度升高，然后通过冷却出口管回流至燃油油箱2中，冷却出口管设置在燃油油箱2内的一端为弯头结构，并且还位于供油区a内，这样回流的高温的燃油可以优先从供油口输出参与发动机1的燃烧作业，由于燃油温度较高，其能够减少发动机1积碳问题的发生。另外，回流的高温燃油优先参与燃烧，其对燃油油箱2内的燃油温度影响最大程度地降低，以使得燃油油箱2内绝大部分的燃油保持低温状态。
具体地，冷却进口管与燃油油箱2的底壁连通，第二温度传感器7设置于燃油油箱2的底壁上并靠近冷却进口管设置。
本发明还在冷却出口管内设置有用于对燃油进行消泡的消泡装置，以实现回流燃油的消泡。
本发明的改进构思借鉴了现有的水冷散热方式发动机1，并在其结构设计基础之上，弃用了发动机1自带的水泵、散热水箱、水箱节流器、风扇、冷却液存储罐等结构，同时弃用了冷却液作为冷却介质，而是直接将油箱中的常温汽油或柴油作为冷却介质，通过合理的结构布局设计，能够使得常温汽油或者柴油实现自燃油油箱2与发动机1之间的循环流通，在该循环流通过程中实现对发动机的冷却。
在本发明中，油箱中的燃油既是燃油又充当冷却液的作用，燃油由一个小型的燃油泵取代传统发动机1自带的齿轮或皮带传动的不可自由独立调速的水泵，燃油泵通过伸入油箱中的冷却进口管将燃油油箱2中的常温燃油输送至发动机1上的冷却通道中用于冷却发动机1的主要受热部件。
本发明的具体运行程序如下：当发动机1处于低温启动状态时，此时发动机1汽缸的温度比较低会导致燃油汽化不良和燃烧效率下降，此时电子泵停止燃油的循环流动，以此来停止热量交换工作以配合发动机1的迅速升温；当发动机1运行一段时间，汽缸温度传感器(第一温度传感器5)检测到汽缸温度达到90℃左右时，电子泵开始低速工作；当发动机1处于中速或高速运转时，发动机1汽缸的温度也以中速或高速上升，此时电子泵也以中速或高速进行转动来保证发动机的冷却效果，在此过程中，常温燃油与冷却通道中的高温燃油混合成温度适中的冷却用燃油，燃油往复循环，最后混合后的燃油被电子泵通过冷却出口管抽回燃油油箱2中，并与燃油油箱2中的常温燃油进行混合，随之被吸至发动机1的喷油器3中或发动机1的喷油组件中，最后在发动机1中进行燃烧，至此完成一个循环。
通过对冷却出口管的结构设计，能够使得冷却出口管中的高温燃油能够快速地从燃油油箱2中输出至燃油输送管中，这样可以使得燃油油箱2中其他部位燃油的温度基本保持常温，满足冷却要求。
在本发明中，只要油箱中有超过燃油最低保证线的油料，并且当油箱中的燃油消耗到燃油最低保证线时重新加入燃油，冷却循环就可以一直进行下去，即使出现燃油消耗到燃油最低保证线以下仍无法赶到最近的加油站的特殊情况，也可以将发动机1低速运转以降低发热量，从而继续行驶至最近加油站点。
本发明由于使用燃油冷却散热方式直接冷却汽缸以及汽缸头等主要受热部件，相比于风冷散热效果更好，汽缸温度更低，发动机1性能更好，寿命更长，各方面性能可以达到和水冷发动机相同的水平，零部件只比风冷散热方式发动机1多了一个小型的燃油泵和一个汽缸温度探测器和油箱温度探测器，在相同排量条件下可以做到和风冷散热方式发动机总体结构重量与成本近乎相同。由于燃油冷却散热方式和水冷散热方式结构设计与原理基本相同，无需重新设计研发且无需庞大的水箱、发动机重量大大降低，油耗大大降低，由此改装、设计研发和零部件采购及使用成本大幅下降。由于采用50℃以下的常温燃油作为冷却介质并通过电控式无级变速电子泵进行热量交换，相比现有水冷散热方式温度控制加更快速准确稳定。由于散热***零部件数量大幅减少，散热***故障率由此大幅减少，与此同时由于散热***故障引发的其他发动机故障亦不同程度的减少。又由于汽油柴油相比于传统冷却液具有极低的凝固点与极高的沸点，故使用燃油冷却散热方式的发动机1可以在各种高海拔，高温，高寒等恶劣气候条件使用，实用性、通用性以及对环境的适应性相比采用水冷散热***的发动机1大大提高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种发动机新型燃油冷却散热***，包括有发动机(1)以及燃油油箱(2)，所述发动机设置有喷油器(3)，所述燃油油箱通过燃油输送管与所述喷油器连接、用于向所述发动机输送燃油，其特征在于，
于所述发动机上设置有冷却通道；
还包括有燃油冷却***，所述燃油冷却***包括有能够对燃油提供流通动力的燃油泵(4)，所述燃油泵的进口与所述燃油油箱连接、用于燃油油箱内的低温燃油输送到所述燃油泵内，所述燃油泵的出口与所述冷却通道的入口连接、用于燃油泵输出的低温燃油输送至所述冷却通道内，所述冷却通道的出口与所述燃油油箱连接、用于实现热交换后的高温燃油回流至所述燃油油箱中。
2.根据权利要求1所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
还包括有控制***；
所述控制***包括有用于发动机温度进行监测的第一温度传感器(5)、具有信号处理以及控制功能的控制器模组(6)，所述控制器模组与所述第一温度传感器信号连接、用于接收由所述第一温度传感器生成的监测信号，所述控制器模组与所述燃油泵控制连接、用于控制所述燃油泵的运行状态。
3.根据权利要求2所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
所述控制***还包括有用于对燃油油箱内燃油温度进行监测的第二温度传感器(7)，所述第二温度传感器与所述控制器模组信号连接。
4.根据权利要求3所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
所述燃油泵通过冷却进口管与所述燃油油箱连接，所述冷却通道与所述燃油油箱之间设置有冷却出口管；
所述冷却进口管与所述油箱的底壁连通。
5.根据权利要求4所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
于所述燃油油箱的底壁上还开设有供油口，所述燃油输送管与所述供油口连接；
于所述燃油油箱内、并位于所述供油口的周围形成有燃油优先进入所述燃油输送管的供油区(a)，所述冷却出口管的一端与所述冷却通道的出口连接，所述冷却出口管的另一端***至所述燃油油箱中并设置于所述供油区内。
6.根据权利要求5所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
所述供油口为漏斗型结构。
7.根据权利要求6所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
所述冷却出口管***至所述燃油油箱中的一端自所述燃油油箱的底壁***、并采用弯头结构。
8.根据权利要求4所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
所述冷却进口管与所述燃油油箱的底壁连通，所述第二温度传感器设置于所述燃油油箱的底壁上并靠近所述冷却进口管设置。
9.根据权利要求4至8任一项所述的发动机新型燃油冷却散热***，其特征在于，
于所述冷却出口管内设置有用于对燃油进行消泡的消泡装置。
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