[发明专利]基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统及方法

权利要求书

1.一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于设有冷却工质加入箱体（1）、冷却管路（2）、纳米流体盛装箱（11），冷却管路（2）的内壁设有疏水材料涂层，冷却管路（2）包括分别连接在冷却工质加入箱体（1）与纳米流体盛装箱（11）之间的出液管路段和回液管路段，泵（5）设置在冷却管路（2）上的出液管路段，冷却管路（2）的出液管路段经过内燃机（6）后与纳米流体盛装箱（11）相连，冷却管路（2）出液管路段经过内燃机（6）后设置温度传感器（3），冷却管路（2）出液管路段靠近纳米流体盛装箱（11）一端出口处设有外伸管嘴，且外伸管嘴距纳米流体盛装箱（11）的高度h与外伸管嘴的管径d的比值大于等于3；

冷却管路（2）的回液管路段由纳米流体盛装箱（11）连接节温器（7）后连接冷却工质加入箱体（1），节温器（7）控制冷却管路（2）回液管路段的散热支路流经散热器（4）；

所述纳米流体采用分层花状纳米颗粒与水配置而成，其中分层花状纳米颗粒的体积分数为2%-6%，分层花状纳米颗粒粒径大小为11nm-71nm，所述纳米流体中分层花状纳米颗粒采用ZnO纳米颗粒分布在聚苯乙烯微球上，并使得分布在聚苯乙烯微球上的ZnO纳米颗粒生长成为ZnO纳米棒，最终得到“分层花状纳米颗粒”的纳米流体。

2.根据权利要求1所述的一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于外伸管嘴距纳米流体盛装箱（11）的高度h与外伸管嘴的管径d的比值大于10。

3.根据权利要求1所述的一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于所述冷却管路（2）出液管路段具有管径渐缩结构；所述管径渐缩结构为沿流体输入方向管径逐渐减小，即与内燃机（6）输入端相连接的冷却管路至少具有第一管径段和第二管径段，第一管径段管径大于第二管径段的管径，且第一管径段与第二管径段的连接部呈锥筒状，使管壁具有渐缩的斜面，从而产生一个压力波动，以利于纳米流体中颗粒的分散，更有利于形成稳定的纳米流体悬浮液。

4.根据权利要求1所述的一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于所述纳米流体盛装箱（11）下面设有冷却水箱（10），冷却水箱（10）与散热器（4）经管路连通，且管路上设有冷却水循环泵（9），以加快冷却水的循环，冷却水箱（10）底部设有温度传感器（3），用于监控冷却水箱（10）内冷却水温度。

5.根据权利要求1所述的一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于所述冷却管路（2）出液管路段末端的外伸管嘴长度为纳米流体进入纳米流体盛装箱（11）的连接管的直径d的3倍，外伸管嘴不能太长主要考虑到沿程阻力；所述纳米流体盛装箱（11）中纳米流体的出口设置为喇叭形，减少局部阻力损失，且设置位置较低，使得纳米流体能够顺利流出箱体（14），在底部设有搅拌器（8），为了防止纳米流体在箱体（14）中沉淀。

6.根据权利要求4所述的一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统，其特征在于所述温度传感器分别连接控制器ECU，位于冷却水箱（10）处的温度传感器用于监控所述冷却水箱（10）中冷却水的温度不超过60℃，当温度超过此限制温度时，通过散热器（4）进行冷却，以提高系统的冷却能力。

7.一种基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却方法，其特征在于利用如权利要求1-6中任意一项所述基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统进行冷却，系统启动后，先进行小循环，小循环是指纳米流体沿冷却管路（2）依次在箱体（1）、泵（5）、内燃机（6）、节温器（7）、箱体（1）之间循环流转，在此过程中温度传感器（3）在ECU控制器的控制下，实时监测内燃机（6）出口处冷却介质的温度，当温度达到80-90℃，通过节温器（7）停止小循环，开启大循环，其中大循环是指工作介质沿着冷却管路（2）依次在箱体（1）、泵（5）、内燃机（6）、节温器（7）、散热器（4）、箱体（1）之间循环流转；在此过程中ECU控制器通过温度传感器（3）实时监控冷却水箱（10）中冷却水温度，当冷却水的温度高于60℃时，启用冷却水循环泵（9）进行冷却循环，使冷却水在冷却水箱（10）、冷却水循环泵（9）、散热器（4）、冷却水箱（10）之间循环。