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水冷式发动机快速降温机构与方法
申请号	CN201610220561.1	申请日	2016-04-07	公开(公告)号	CN107269376A	公开(公告)日	2017-10-20
申请人	姬慧勇;			发明人	姬慧勇; 史长根; 安立周; 高立;
摘要	“ 水冷式发动机快速降温机构与方法”属于机械类技术领域。利用发动机冷却系原有的部件，在皮带轮上加装一单向轴承，将冷却系从发动机中“剥离”出来，极大地减少了发动机停机状态下使用外力驱动冷却系工作的阻力。在节温器座上设计一带有阀门的旁通管，当节温器关闭大循环时，冷却水通过旁通管继续保持大循环状态。解决发动机由运转状态转入停机状态时机体温度高，不便于发动机的修理，红外暴露强度大和暴露时间长的缺点。在降温方法上：直接采用外力驱动冷却系工作；或先发动机怠速降温后，再使用外力驱动冷却系工作；或向发动机散热器洒冷水的方法来对以上两种降温方式实施辅助降温。
权利要求	1.水冷式发动机快速降温机构与方法，其特征是该降温机构充分利用原机的散热器、风扇、水泵、水套和管路等，通过在皮带轮上(风扇和水泵的皮带轮或曲轴上的皮带轮)加装一单向轴承；在节温器座上增加冷却水大循环旁通管和旁通管阀门，使发动机的冷却系统与曲轴连杆机构、配气机构、燃料系统、润滑系统等机构自动分离，实现发动机在热机停机状态下使用人力(或电力)驱动冷却系工作，对发动机机体实施快速降温目的。 2.根据权利要求1所述的单向轴承和外力驱动接口，其安装位置视外力运动空间的几何干涉情况灵活设置。可以在风扇和水泵的皮带轮或曲轴上的皮带轮上，也可以通过简单的杆件传动引到合适的位置(如装甲车辆)。 3.根据权利要求1所述的节温器，其特征是在节温器座上并联一带开关的旁通管，当机体温度降至节温器关闭大循环时(此时机体温度仍然较高，约80℃左右)，通过人工打开旁通管开关使大循环保持畅通，实现快速降温目的。
说明书全文	水冷式发动机快速降温机构与方法一、技术领域 [0001] “水冷式发动机快速降温机构与方法”属于机械类技术领域。二、背景技术 [0002] 发动机的机体温度过高或过低都会影响其动力性、经济性和使用寿命。因此，在发动机设计时专门为其设置了冷却系统，简称冷却系。其作用是调节发动机机体温度保持在规定的工作范围内(通常在80℃～95℃)。冷却系的风扇和水泵驱动力来自发动机的曲轴12(图1)，通过皮带轮13和皮带传递动力，当发动机停止运转时冷却系随之停止工作。由于驱动水泵和风扇的驱动力来自曲轴，由发动机曲轴发出，此驱动方式称之为内力驱动。 [0003] 在当今信息化战场上，战场态势瞬息万变，短短的几秒种往往决定了一场局部战争的胜败。处于热机状态下的发动机因发生故障停机后，其机体温度较高，实施战场抢修时易烫伤维修人员，使得维修作业无从下手。在常温状态下依靠发动机自然冷却存在等待时间长，约需30分钟。对装甲类车辆，因发动机所处的空间小，自然冷却时间更长达50分钟左右，严重阻碍了发动机抢修作业，降低了发动机抢修效率。 [0004] 针对水冷式发动机停止运转后，其冷却系随之停止工作，机体温度较高情况下，发明了一种水冷式发动机快速降温机构与方法。与发动机自然冷却相比，可实现发动机在热机停机状态下快速降温，为发动机故障检测、排除提供可实施的作业环境。更为重要的是，机体快速降温还可降低发动机红外暴露强度、缩短暴露时间，为武器装备，尤其是以内燃式发动机为动力的机动式武器装备，如各种导弹运载车，在野战环境下防敌红外侦查和打击提供良好的伪装条件。三、发明内容 [0005] 图1所示是在某型号发动机冷却系统基础上设计有快速降温机构的冷却系结构简图。图中A、B、C分别表示节温器4工作时出现的三种不同状态的局部放大图。发动机运转时，冷却系的水泵3驱动冷却水在散热器10和机体之间循环，风扇1驱动空气带走散热器10的热量。水泵和风扇的驱动力均来自曲轴12，通过皮带轮13传递动力。发动机停机时，曲轴停止转动，风扇和水泵失去驱动力，冷却系停止工作。 [0006] 当发动机运转中机体温度较高时，节温器4受热膨胀(图1中A)，主阀门19打开、副阀门20关闭，冷却水从气缸盖流出，流经散热器散热后在水泵驱动下流回发动机机体。冷却水循环路经4→11→9→10→8→3→7→6→5→4。此循环称为大循环。 [0007] 当发动机运转中机体温度较低时，节温器4受冷收缩(图1中C)，主阀门19关闭、副阀门20打开。冷却水不经散热器散热，直接经小循环管路2后流回机体。冷却水循环路经是4→2→3→7→6→5→4。此循环称为小循环。 [0008] 当发动机运转中机体温度处于上述两个温度范围内时，节温器的主、副阀门处于半开半关状态，大、小循环都部分开通(图1中B)。 [0009] 从以上分析可知：发动机停止运转后，依靠曲轴驱动的水泵、风扇随之停止工作。对于发动机的冷却系，只要风扇和水泵工作，则冷却系处于工作状态。由于水泵与曲轴之间无正时关系，采用皮带轮和皮带的驱动关系，若在曲轴12和皮带轮13之间增设单向轴承(又称超越离合器)，便可将风扇和水泵从发动机的曲轴连杆机构、配气机构、润滑系、燃料系中“剥离”出来。极大地减小了发动机停机状态下驱动冷却系工作的阻力，从而可用较小的外力驱动风扇和水泵旋转，使冷却系处于工作状态。 [0010] 本发明有以下几个特点： [0011] 1、风扇和水泵外力驱动与曲轴内力驱动自动转换 [0012] 在曲轴12与皮带轮13之间设置超越离合器，其组成与驱动关系见图2。超越离合器的内圈2固定在曲轴12上，其外圈6上安装有皮带轮13，外力接口1位于皮带轮13上，两者固定在一起。 [0013] 发动机运转时，曲轴12作顺时针转动，滚珠7在超越离合器内圈2的摩擦力作用下，将弹簧8压缩，直至滚珠卡死在超越离合器的内外圈之间，从而带动外圈6和皮带轮13转动，超越离合器为结合状态。 [0014] 发动机停机时，曲轴12处于静止状态，此时通过外力接口1顺时针方向转动皮带轮13并带动超越离合器外圈6顺时针旋转。由于超越离合器外圈6的转速超越了内圈2的转速(此时内圈2因发动机的阻力作用下处于静止状态)，滚珠7在超越离合器内圈2产生的摩擦力和弹簧力8作用下使滚珠回到分离状态，超越离合器处于分离状态。实现了水泵和风扇的内力驱动与曲轴外力驱动的自动转换。 [0015] 2、外力形式和位置多样 [0016] (1)外力驱动方式多样，可以是人力，也可以是电力等。 [0017] ①人力驱动。由安装在曲轴皮带轮上的外力驱动接口1与带“一”字销头的手摇杆配合，驱动冷却系工作。 [0018] ②电力驱动。在配有工程修理车或移动电站条件下，为提高降温效率，可使用手枪钻电力驱动。也可以用随车蓄电池供电，但不提倡，以防蓄电池电量下降影响启动。 [0019] (2)外力驱动接口位置 [0020] 当外力驱动的作业空间与其它部件存在几何干涉时，可根据发动机具体状况，灵活设置驱动接口的位置，如图2所示，外力驱动接口1设置在曲轴的皮带轮13上。或在压紧轮上、或通过简单的杆件传动设置在易于操作的位置(装甲车)。 [0021] 3、成本低 [0022] 充分利用发动机原有的冷却系统，只需将曲轴与皮带轮之间，或水泵和风扇的普通轴承改为单向轴承(超越离合器)，增设节温器壳大循环旁通管便可实现发动机停机后冷却系继续工作。 [0023] 4、冷却方法灵活 [0024] (1)在使用人力或电力冷却时，其冷却效率比发动机内力驱动小。当发动机处于高温状态时，如90℃左右，可先将发动机处于怠速运转状态进行散热。待冷却系大循环关闭后，再使用外力降温。 [0025] (2)发动机冷却时可以根据具体情况实施快速降温。如当取水方便时，可采用向冷却系的散热器洒冷水的辅助方法来提高冷却效率。附图说明 [0026] 图1是水冷式发动机快速降温机构结构图。A-大循环开，小循环关；B-大小循环半开半关；C-大循环关，小循环开；1-风扇；2-小循环管路；3-水泵；4-节温器；5-气缸盖水套；6-机体水套；7-分水管；8-下水管；9-上水管；10-散热器；11-节温器座；12-曲轴；13-皮带轮；14-旁通管；15-旁通阀；16-水泵和风扇轴承；17-水泵轴；18-皮带轮外力接口；19-主阀门；20-副阀门。 [0027] 图2是水冷式发动机内力和外力驱动自动转换机构图(超越离合器)。1-皮带轮外力接口；2-超越离合器内圈；3-风扇；4-水泵和风扇轴；5-固定架；6-超越离合器外圈；7-滚珠；8-弹簧；9-水泵和风扇轴承；12-曲轴；13-皮带轮。

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