一種車用冷卻恆定器及冷卻系統的製作方法

2023-06-04 09:23:01

本發明屬於發動機冷卻系統技術領域，特別是指一種車用冷卻恆定器及冷卻系統。

背景技術：

據調查，全球50％以上的汽車發動機故障來源於冷卻系統。發動機在工作的時候會產生大量的熱，當發動機溫度過高之後，會導致它的效率降低，甚至是零件故障。汽車的冷卻系統通過發動機中的管道和通路進行液體的循環。當液體流經高溫發動機時會吸收熱量，降低發動機的溫度，提供適當的溫度以保證發動機處於一個合適的運轉溫度。液體流過發動機後，轉而流向熱交換器(散熱器)，液體中的熱量通過熱交換器散發到空氣中。但汽車使用一段時間後，經常出現油耗增加，水溫容易偏高，甚至報警「開鍋」，膨脹水壺模糊不清，看不清液位等問題，嚴重時發動機拉缸，尤其是柴油機車輛。導致此故障原因為汽車冷卻系統是閉式冷卻水熱交換工作系統，工作中不可避免產生的鐵鏽、水垢等危害物質無法及時排到系統外，堵塞管道，引起散熱系統散熱不良，造成發動機過熱，熱效率降低，油耗增大；冷卻液主要成分為乙二醇，高溫氧化會產生酸性物質，導致PH降低，腐蝕發動機，長時間運行勢必影響發動機壽命和用戶價值。

現有的液冷汽車冷卻系統如圖1所示，主要由散熱器01、護風罩02、膨脹水壺07、發動機進水管08、發動機出水管03、散熱器排氣水管04、發動機排氣水管05、發動機補水管06、支架附件組成。水泵從散熱器、膨脹水壺抽循環水到缸體缸蓋中冷卻發動機，再通過發動機出水管流向散熱器散熱，冷卻系統中的空氣水泡隨散熱器排氣水管和發動機排氣水管中的水流排到膨脹水壺中，系統壓力達到設定值時，洩壓閥開啟。

現有技術的缺點是：

鏽蝕：發動機水套內產生的鐵鏽在冷卻系統循環中無法排到系統外，堵塞散熱器管道，冷卻液不能正常流動，散熱效率降低，發動機水溫增高，甚至「開鍋」，油耗也會增加。

水垢：冷卻液中的鈣鎂離子在一定高溫後會慢慢形成水垢，堵塞散熱器管道和膨脹水壺洩壓閥，使散熱能力大大降低，油耗增加。

酸性腐蝕：為保護髮動機，冷卻液PH值一般控制在7.5～11，鹼性環境，但現有技術使用一段時間後乙二醇高溫氧化產生酸性物質破壞冷卻液酸鹼度，當PH值低於7時，便會迅速腐蝕金屬缸體，危害發動機壽命，嚴重時發動機拉缸。

零件故障：鐵鏽和水垢掛壁膨脹水壺內側，看不清實際液位；影響液位傳感器精度，甚至零件故障。尤其對發動機不了解的用戶為節約成本，加注自來水，更易發生以上四類故障。

氣泡：排空氣過程中的高溫高壓氣泡，由散熱器和發動機進入膨脹水壺，遇到低溫低壓環境，發生爆破，產生噪音，對零部件可靠性也有一定影響。

成本高：為維持冷卻系統和發動機性能，需花高昂的價格頻繁清洗水道，用戶用車成本很高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種車用冷卻恆定器及冷卻系統，以解決現冷卻系統存在的鏽蝕、水垢、酸性腐蝕、氣泡及維護成本高的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種車用冷卻恆定器，包括冷卻恆定器殼體、散熱器排氣水管接頭、發動機排氣水管接頭、洩壓閥、膨脹水管接頭及內置芯體；

所述恆定器殼體由兩個直徑不同的圓柱管連接而成，所述恆定器殼體的兩端封閉；

所述散熱器排水管接頭與所述發動機排氣水管接頭均設置於所述恆定器殼體的直徑小的端面上；

所述洩壓閥及所述膨脹水管接頭均設置於所述恆定器殼體的直徑大的端面上；

所述內置芯體為圓柱管形，所述內置芯體的軸向中線與所述恆定器殼體的軸向中線重合；

所述散熱器排氣水管接頭、所述發動機排氣水管接頭及所述洩壓閥均與所述內置芯體的外表面與所述恆定器殼體的內表面之間的腔體連通；

所述膨脹水管與所述內置芯體的腔體連通。

所述散熱器排氣水管接頭與所述發動機排氣水管接頭均靠近所述恆定器殼體的內表面，且所述散熱器排氣水管接頭與所述發動機排氣水管接頭以所述恆定器殼體的軸向中線對稱。

所述膨脹水管的中線與所述內置芯體的軸向中線重合。

所述膨脹水管的內徑為所述散熱器排氣水管接頭的內徑的1.5倍。

所述內置芯體自外至內依次為M型高分子複合濾紙層、陰離子樹脂層及陽離子樹脂層。

所述陽離子樹脂層的體積為冷卻系統加注冷卻液總容積的千分之三至千分之四；所述陰離子樹脂層的體積為陽離子樹脂層的體積的2倍。

一種冷卻系統，包括散熱器、發動機水套、散熱器排氣水管、發動機排氣水管、發動機進水管、發動機出水管、發動機補水管及膨脹水壺；

還包括上述任一項的車用冷卻恆定器；

所述發動機進水管的一端所述發動機水套的進水口連接，另一端與所述散熱器的出水口連接；

所述發動機出水管的一端與所述發動機水套的出水口連接，另一端與所述散熱器的進水口連接；

所述發動機補水管的一端與所述膨脹水壺的補水出口連接，另一端與發動機水泵補水口連接；

所述散熱器排氣水管的一端與所述散熱器的排氣出水口連接，另一端與所述車用冷卻恆定器的散熱器排氣水管接頭連接；

所述發動機排氣水管的一端與所述發動機水套的排氣出水口連接，另一端與所述車用冷卻恆定器的發動機排氣水管接頭連接；

所述車用冷卻恆定器的膨脹水管接頭與所述膨脹水壺的排氣水管接頭連接。

本發明的有益效果是：

本發明通過在膨脹水壺與散熱器之間增加車用冷卻恆定器，並且通過內置芯體通過一級物理吸收、隔離和二級、三級化學作用，吸收冷卻系統工作中產生的鐵鏽、水垢、氣泡並反應處理鈣鎂離子、鐵離子、酸性離子等潛在威脅，維持冷卻液PH值恆定，為系統輸出清潔、安全的冷卻液，從而確保冷卻系統安全持久高效運行，大大降低整車故障率和用戶用車成本。

通過處理掉鐵鏽、水垢及潛在的危害離子，確保冷卻系統安全持久高效運行，降低油耗和整車故障率；隔離氣泡，提升冷卻系統散熱性能；避免出現膨脹水壺液位模糊現象及零件故障；無需清洗冷卻水道及更換冷卻液，僅需要更換車用冷卻恆定器即可，操作簡單，降低用戶維護成本。

附圖說明

圖1為現有技術冷卻系統示意圖；

圖2為本發明冷卻系統示意圖；

圖3為本發明車用冷卻恆定器結構示意圖；

圖4為本發明車用冷卻恆定器內部結構示意圖；

圖5為內置芯體截剖面圖；

圖6為一級作用示意圖；

圖7為二級作用示意圖；

圖8為三級作用示意圖；

圖9為車用冷卻恆定器拆卸分解圖。

附圖標記說明

01散熱器，02護風罩，03發動機出水管，04散熱器排氣水管，05發動機排氣水管，06發動機補水管，07膨脹水壺，08發動機進水管，1散熱器，2發動機出水管，3散熱器水道最高點，4散熱器排氣水管，5發動機排氣水管，6車用冷卻恆定器，7膨脹水壺，8發動機水套最高點，9發動機補水管，10發動機進水管，11冷卻恆定器支架，12支架螺栓，13鋼帶型彈性環箍，14膨脹水壺連接管，61冷卻恆定器殼體，62散熱器排氣水管接頭，63發動機排氣水管接頭，64洩壓閥，65膨脹水管接頭，66內置芯體，661 M型高分子複合濾紙層，662陰離子樹脂層，663陽離子樹脂層。

具體實施方式

以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。

除鏽、除水垢：通過高分子複合濾紙層物理吸收冷卻系統中產生的鐵鏽、水垢，避免發生堵塞管道現象，保證散熱性能高效率發揮，同時降低油耗。

排除潛在風險：通過陰陽離子交換化學作用，在形成鐵鏽、水垢之前，去除冷卻液中的鈣鎂離子和鐵離子並形成系統所需的去離子水，避免後期形成鐵鏽、水垢的潛在風險，使系統工作一直處於安全高性能運行狀態。

除酸：通過陰離子交換化學作用，置換掉乙二醇高溫氧化產生的酸性離子，使冷卻液PH值一直維持在理想範圍，避免冷卻液酸化腐蝕發動機水套，排除發動機拉缸的風險。

避免零件故障：不會出現膨脹水壺水垢掛壁模糊不清問題和液位傳感器故障。

水氣分離，降噪並提升散熱性能：吸收排空氣過程中的高溫高壓氣泡，輸出平穩的水流，杜絕氣泡爆破，降低噪音，提升膨脹水壺可靠性和系統散熱性能，同時規避氣蝕風險。

降低成本，提升用戶滿意度：只需花很低的費用更換冷卻恆定器，而不用花大價錢清洗水道，還不徹底。大幅降低用戶用車成本，效果更好。

本申請提供一種車用冷卻恆定器，如圖3至圖8所示，包括冷卻恆定器殼體61、散熱器排氣水管接頭62、發動機排氣水管接頭63、洩壓閥64、膨脹水管接頭65及內置芯體66。

恆定器殼體由兩個直徑不同的圓柱管連接而成，恆定器殼體的兩端封閉；其中直徑大的圓柱管因直徑增大形成臺階結構，為氣泡屯留區。

散熱器排水管接頭與發動機排氣水管接頭均設置於恆定器殼體的直徑小的端面上；散熱器排氣水管接頭與發動機排氣水管接頭均靠近恆定器殼體的內表面，且散熱器排氣水管接頭與發動機排氣水管接頭以恆定器殼體的軸向中線對稱，且散熱器排氣水管接頭與發動機排氣水管接頭的尺寸相同。

洩壓閥及膨脹水管接頭均設置於恆定器殼體的直徑大的端面上；洩壓閥布置在最高點，當系統壓力達到設定值時，洩壓閥開啟，氣泡破裂排出，通過車用冷卻恆定器芯體隔離氣泡和冷卻液，使氣泡不參與冷卻系統循環，防止影響散熱性能。

內置芯體為圓柱管形，內置芯體的軸向中線與恆定器殼體的軸向中線重合。

散熱器排氣水管接頭、發動機排氣水管接頭及洩壓閥均與內置芯體的外表面與恆定器殼體的內表面之間的腔體連通。

膨脹水管與內置芯體的腔體連通。膨脹水管的中線與內置芯體的軸向中線重合。膨脹水管的內徑為散熱器排氣水管接頭的內徑的1.5倍，以便為冷卻系統輸出平穩水流。

內置芯體66自外至內依次為M型高分子複合濾紙層661、陰離子樹脂層662及陽離子樹脂層663。

冷卻液進入車用冷卻恆定器內部後，首先經過M型高分子複合濾紙層，完成鐵鏽、水垢吸收和氣泡隔離，再經過陰離子樹脂層，通過離子交換去除酸性離子，最後通過陽離子樹脂層，通過離子交換去除冷卻液中的鈣離子、鎂離子、鐵離子等有害離子。經過陰離子樹脂層和陽離子樹脂層的化學作用形成的氫氧離子和氫離子再反應形成對冷卻系統安全無害的去離子水，從而確保冷卻系統能安全持久高效運行。

陽離子樹脂層的體積為冷卻系統加注冷卻液總容積的千分之三至千分之四；陰離子樹脂層的體積為陽離子樹脂層的體積的2倍。

本申請還提供一種冷卻系統，如圖2所示，包括散熱器1、發動機水套、散熱器排氣水管4、發動機排氣水管5、發動機進水管10、發動機出水管2、發動機補水管9及膨脹水壺7。

還包括上述任一項的車用冷卻恆定器6。

發動機進水管的一端發動機水套的進水口連接，另一端與散熱器的出水口連接。

發動機出水管的一端與發動機水套的出水口連接，另一端與散熱器的進水口連接。

發動機補水管的一端與膨脹水壺的補水出口連接，另一端與發動機水泵補水口連接。

散熱器排氣水管的一端與散熱器的排氣出水口連接，另一端與車用冷卻恆定器的散熱器排氣水管接頭連接。

發動機排氣水管的一端與發動機水套的排氣出水口連接，另一端與車用冷卻恆定器的發動機排氣水管接頭連接。

車用冷卻恆定器的膨脹水管接頭與膨脹水壺的排氣水管接頭連接。

車用冷卻恆定器布置在散熱器排氣水管、發動機排氣水管和膨脹水壺之間，通過一級作用的物理吸收、隔離和二級化學作用、三級化學作用，吸收冷卻系統工作中產生的鐵鏽、水垢、氣泡並反應處理鈣鎂離子、鐵離子、酸性離子潛在威脅，使冷卻液PH值維持在合適的恆定範圍，為系統輸出清潔、安全的冷卻液。冷卻系統工作主要分水循環和排氣兩個部分，系統中產生的鐵鏽、水垢、鈣鎂離子、鐵離子、酸性離子和氣泡會通過水循環中到達散熱器水道最高點和發動機水套最高點，再隨系統排氣工作進入冷卻恆定器，冷卻恆定器完成處理危害物質後，輸出清潔、安全的冷卻液進入膨脹水壺再循環，保證冷卻系統安全高效持久工作。

車用冷卻恆定器要求布置在膨脹水壺之前，冷卻恆定器最低位置要高於散熱器水道最高點3和發動機水套最高點8。

車用冷卻恆定器需按要求定期保養更換，如圖9所示，拆除連接水管接頭的鋼帶型彈性環箍13，拔出散熱器排氣水管4、發動機排氣水管5、膨脹水壺連接管，拆除支架螺栓12，打開冷卻恆定器支架11，即可對冷卻恆定器保養更換。

以上僅是本發明的優選實施方式的描述，應當指出，由於文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。