專(zhuān)利名稱：車(chē)輛中的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的、車(chē)輛中的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
供給增壓內(nèi)燃機(jī)的空氣量取決于空氣壓力，也取決于空氣溫度。因此，給內(nèi)燃機(jī)供應(yīng)最大可能數(shù)量的空氣，使得必須在壓縮空氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)前在充氣冷卻器(charge air cooler)中冷卻壓縮空氣。壓縮空氣通常由流過(guò)中冷器的環(huán)境空氣冷卻。因此，壓縮空氣能被冷卻到基本上與環(huán)境溫度一致的溫度。
如EGR(排氣再循環(huán))的已知技術(shù)是這樣一種已知的方法，其將從內(nèi)燃機(jī)的燃燒過(guò)程中返回的部分排氣通過(guò)回流管路引導(dǎo)至通向內(nèi)燃機(jī)的空氣供給入口管路。因此，空氣和排氣的混合物通過(guò)入口管路供給發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸，在此進(jìn)行燃燒。將排氣加入空氣導(dǎo)致較低的燃燒溫度，其中低燃燒溫度導(dǎo)致排氣中的氧化氮NOX的含量減少。該技術(shù)應(yīng)用于奧托(Otto)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。返回的排氣通常在所謂的EGR冷卻器中冷卻。在常規(guī)EGR冷卻器中，排氣被車(chē)輛冷卻系統(tǒng)中流通的冷卻劑冷卻，該冷卻系統(tǒng)冷卻內(nèi)燃機(jī)。因此，EGR冷卻器受到這樣的限制，即排氣不能冷卻到比冷卻劑更低的溫度，而冷卻劑溫度通常遠(yuǎn)比環(huán)境溫度高。
因此，當(dāng)冷卻排氣和冷卻壓縮空氣在內(nèi)燃機(jī)的入口管路中混合時(shí)，冷卻排氣通常比冷卻壓縮空氣溫度高。因此，被導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)的空氣和排氣的混合物的溫度比被導(dǎo)入不具有排氣再循環(huán)裝置的增壓內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的壓縮空氣的溫度高。因此，具有排氣再循環(huán)的增壓內(nèi)燃機(jī)的性能比不具有這種再循環(huán)的增壓內(nèi)燃機(jī)的性能稍差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種冷卻裝置，其占有相對(duì)小空間且易于在車(chē)輛中安裝，同時(shí)有可能將再循環(huán)排氣和壓縮空氣兩者冷卻到基本上與環(huán)境溫度一致的溫度。
該目的由在前言提及的這種冷卻裝置實(shí)現(xiàn)，其由權(quán)利要求1的特征部分表示的特征來(lái)表征。在這種情況下，排氣和壓縮空氣均由環(huán)境空氣冷卻。因此，排氣和壓縮空氣的混合物能被冷卻到基本上與環(huán)境溫度一致的溫度。因此，具有這種冷卻裝置的增壓內(nèi)燃機(jī)的性能與不具有排氣再循環(huán)布置的內(nèi)燃機(jī)的性能基本上一致。因?yàn)榈谝焕鋮s元件和第二冷卻元件具有共用管狀出口元件，所以，與具有單獨(dú)的管狀出口元件的兩個(gè)冷卻元件相比，冷卻裝置所包含的組成部件的數(shù)量要少。因此，冷卻裝置比兩個(gè)單獨(dú)的冷卻元件占有更少的空間。因?yàn)槔鋮s裝置具有用于第一冷卻元件和第二冷卻元件的共用管狀出口元件，所以冷卻裝置組成了組合單元。這種組合單元能做得緊湊，并且比兩個(gè)單獨(dú)的冷卻元件顯著地更易于安裝到車(chē)輛中。最后，排氣和壓縮空氣的有效混合已經(jīng)在管狀出口元件中取得，因此保證了將排氣和壓縮空氣的均勻混合物導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)氣缸。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一冷卻元件和第二冷卻元件采用平的冷卻器組形式，其中在一個(gè)平面內(nèi)每個(gè)都具有主要區(qū)域，借此，第一冷卻元件和第二冷卻元件相對(duì)彼此布置，以便它們具有在基本上共同平面的一個(gè)區(qū)域。由于具有冷卻元件的這種區(qū)域，冷卻元件能容易地安裝于車(chē)輛中的、出現(xiàn)冷卻空氣流以最優(yōu)方向流過(guò)兩個(gè)冷卻元件的空間。有利地，第一冷卻元件布置在車(chē)輛中安裝狀態(tài)的第二冷卻元件的上方或下方。另一種選擇，第一冷卻元件和第二冷卻元件可以并排布置在所述平面上。有利地，共用管狀出口元件具有基本上直線的部分，其沿著第一冷卻元件的側(cè)邊和第二冷卻元件的側(cè)邊延伸。由于具有這種管狀出口元件，冷卻裝置將在布置有出口元件的一側(cè)上具有緊湊的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一冷卻元件和第二冷卻元件接近已有的第三冷卻元件布置，第三冷卻元件的功能為在冷卻系統(tǒng)中冷卻冷卻劑，其也適于冷卻內(nèi)燃機(jī)。接近已有的冷卻元件處也已經(jīng)存在空氣流過(guò)的流動(dòng)區(qū)域。在已有的流動(dòng)區(qū)域中布置冷卻裝置，為提供了一種使空氣流過(guò)冷卻裝置的簡(jiǎn)單裝置。在大多數(shù)情況下，因此，可能使用已有的散熱風(fēng)扇提供通過(guò)冷卻裝置的強(qiáng)迫空氣流。在這些情況下，冷卻裝置的位置使冷卻空氣流在流過(guò)已有的第三冷卻元件之前，流過(guò)第一冷卻元件或第二冷卻元件。因此，第一冷卻元件和第二冷卻元件依靠環(huán)境溫度的空氣流來(lái)提供冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一冷卻元件具有管狀入口元件，其具有沿著第一冷卻元件的側(cè)邊延伸的基本上直線部分。這意味著，第一冷卻元件在布置入口元件的一側(cè)上具有緊湊設(shè)計(jì)。有利地，第二冷卻元件也包含管狀入口元件，其具有沿著第二冷卻元件的側(cè)邊延伸的基本上直線部分。因此，第二冷卻元件也在布置入口元件的一側(cè)上具有緊湊設(shè)計(jì)。出口元件和入口元件的這種布局導(dǎo)致冷卻裝置具有非常緊湊的設(shè)計(jì)，同時(shí)一個(gè)區(qū)域基本上在一個(gè)平面內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，共用管狀出口元件包含壁元件，其中，在排氣和壓縮氣體在共用管狀出口元件的第二部分中混合到一起之前，所述壁元件在共用管狀出口元件的第一部分中將排氣和壓縮氣體彼此分離。排氣通常含有腐蝕物質(zhì)，當(dāng)排氣冷卻下來(lái)時(shí)，腐蝕物質(zhì)可能也很好地冷凝。為了能抵擋這種物質(zhì)，用于冷卻排氣的第二冷卻元件通常有耐腐蝕材料制成。為此，第二冷卻元件可能由不銹鋼制成，其不僅具有耐抗性，而且具有相對(duì)好的換熱性。壓縮空氣基本上不含有腐蝕物質(zhì)。因此，第一冷卻元件可以有利地由鋁制成，其具有極好的換熱性。所述的壁元件的目的時(shí)防止來(lái)自排氣的腐蝕物質(zhì)流入第一冷卻元件，從而可能損壞第一冷卻元件。


以下根據(jù)參照附圖的示例描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1描述了增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)的布置結(jié)構(gòu)；圖2描述了根據(jù)第一實(shí)施例的冷卻裝置；圖3描述了根據(jù)第二實(shí)施例的冷卻裝置；和圖4描述了圖3的冷卻裝置沿著平面A-A的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地描述了增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)的布置結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)1可以是奧托發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。這種排氣的再循環(huán)稱為EGR(排氣再循環(huán))。將排氣加入到被導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的壓縮空氣中，會(huì)降低了燃燒溫度，因此也降低燃燒過(guò)程中形成的氧化氮(NOX)的含量。例如內(nèi)燃機(jī)1可以為重型車(chē)輛提供動(dòng)力。來(lái)自內(nèi)燃機(jī)1氣缸的排氣通過(guò)排氣歧管2導(dǎo)入排氣管路3。排氣管路3中高于大氣壓力的排氣被導(dǎo)入渦輪機(jī)4。因此，渦輪機(jī)4具有驅(qū)動(dòng)能量，其通過(guò)連接裝置傳遞到壓縮機(jī)5。壓縮機(jī)5壓縮空氣，該空氣通過(guò)入口管路6導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)1。第一冷卻元件7以充氣冷卻器的形式布置在入口管路6中。第一冷卻元件7的功能是在壓縮空氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)1之前冷卻壓縮空氣。被壓縮空氣在第一冷卻元件7中被環(huán)境空氣冷卻。
回流管路8用于提供來(lái)自排氣管路3的部分排氣的再循環(huán)?；亓鞴苈?包含EGR氣門(mén)9，通過(guò)該氣門(mén)必要時(shí)能夠切斷回流管路8中的排氣流。EGR氣門(mén)9可以用于控制通過(guò)回流管路8進(jìn)入入口管路6的排氣量?？刂茊卧?0基于內(nèi)燃機(jī)1當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的信息來(lái)控制EGR氣門(mén)9?？刂茊卧?0可以是具有適宜軟件的計(jì)算機(jī)單元?；亓鞴苈?包括常規(guī)EGR冷卻器11，其中作為第一步，排氣被內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)中流通的冷卻劑冷卻。回流管路8也包含了第二冷卻元件12，作為冷卻排氣的第二步。排氣在第二冷卻元件12中被環(huán)境空氣冷卻。因此，排氣能夠被冷卻到僅比環(huán)境溫度高幾度的溫度。因此，第一冷卻元件7和第二冷卻元件12組成了包含共用管狀出口元件13的一個(gè)組合冷卻裝置，其中在管狀出口元件13中，被冷卻排氣和被冷卻壓縮空氣最初混合。排氣和壓縮空氣在出口元件13和入口管路6的延續(xù)部分混合后，混合物通過(guò)歧管14導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)1的各個(gè)氣缸。
在內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行期間，排氣管路3中的排氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)4。因此，渦輪機(jī)4具有了驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)5的驅(qū)動(dòng)能量。壓縮機(jī)5壓縮進(jìn)入入口管路6中的空氣。在內(nèi)燃機(jī)1的大部分運(yùn)行狀態(tài)中，控制單元10保持EGR氣門(mén)9開(kāi)啟，以便排氣管路3中的部分排氣導(dǎo)入回流管路8。在這個(gè)階段，排氣的溫度大約為600-700℃。當(dāng)回流管路8中的排氣到達(dá)EGR冷卻器11，作為第一步它們經(jīng)過(guò)了冷卻系統(tǒng)的冷卻劑冷卻。在此排氣經(jīng)歷了它們主要的溫度下降?？墒?，EGR冷卻器11受到了這樣的限制，即最多僅能將排氣冷卻到基本上與冷卻劑一致的溫度。冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度可能變化，但是正常運(yùn)行時(shí)它通常在80-100℃的范圍內(nèi)。能供給柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1的壓縮空氣和排氣的量取決于空氣和排氣的壓力，并且取決于它們的溫度。因此，提供再循環(huán)排氣的、基本上最優(yōu)的冷卻是很重要的。因此，排氣被導(dǎo)入第二冷卻元件12，其中它們被環(huán)境空氣冷卻。使用環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，冷卻排氣使其下降到接近環(huán)境空氣的溫度變得可能。因此，排氣在第二冷卻元件12中被冷卻到基本上與第一冷卻元件7中的壓縮空氣相同的溫度。
圖2描述了包含優(yōu)選由鋁制成的第一冷卻元件7和優(yōu)選由不銹鋼制成的第二冷卻元件12的組合冷卻裝置。第一冷卻元件7和第二冷卻元件12包括了管道和冷卻凸緣，它們一起組成基本上平的冷卻器組，其具有在基本上一個(gè)平面中的區(qū)域。在這種情況下，第二冷卻元件12安裝在第一冷卻元件7之上，以便它們具有在基本上共同平面中的一個(gè)區(qū)域。在運(yùn)行期間，壓縮空氣通過(guò)第一管狀入口元件15導(dǎo)入第一冷卻元件7，第一管狀入口元件具有沿著第一冷卻元件的側(cè)邊7a的基本上直線區(qū)域。入口元件15具有接近所述側(cè)邊7a的內(nèi)部孔，以便壓縮空氣基本上均勻地導(dǎo)入第一冷卻元件7中的已有流道。冷卻壓縮空氣通過(guò)第一冷卻元件的側(cè)邊7b中的孔導(dǎo)出到共用管狀排氣部分13。入口元件15和出口元件13布置在第一冷卻元件的相對(duì)側(cè)邊7a、7b。
再循環(huán)排氣通過(guò)相對(duì)短的第二管狀入口元件16導(dǎo)入第二冷卻元件12，第二管狀入口元件具有沿著第二冷卻元件的側(cè)邊12a的直線區(qū)域。入口元件16具有孔，以便排氣基本上均勻地導(dǎo)入第二冷卻元件12中的已有流道。之后，冷卻排氣通過(guò)側(cè)邊12b導(dǎo)出到共用管狀排氣部分13中。入口元件16和出口元件13布置在第二冷卻元件的相對(duì)側(cè)邊12a、12b。壁元件17布置在管狀排氣部分13內(nèi)接近于管狀排氣部分13中的排氣出口位置。這意味著，來(lái)自第一冷卻元件7的壓縮空氣流和來(lái)自第二冷卻元件12的排氣流將不在管狀排氣部分13內(nèi)直接混合。當(dāng)排氣在第二冷卻元件12中冷卻下來(lái)時(shí)，冷凝在第二冷卻元件12的內(nèi)壁上的排氣中存在腐蝕物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。所述的壁元件17的目的是防止來(lái)自排氣的腐蝕物質(zhì)(特別是冷凝物的形式)在出口元件13中向下回流，并在第一冷卻元件7中累積，該第一冷卻元件可以由例如鋁的材料制成，鋁不能完全抵抗這種物質(zhì)。因此，共用管狀出口元件13包含了壁元件17，其將排氣和壓縮空氣在這樣一個(gè)區(qū)域內(nèi)在共用管狀出口元件的第一直線部分13a中彼此分離，其中該區(qū)域基本上延伸到第二冷卻元件12的上部邊緣。因此，排氣和壓縮空氣僅在共用管狀出口元件的彎曲第二部分13b內(nèi)混合在一起。這種組合冷卻裝置緊湊，并且在車(chē)輛中占有相對(duì)有限的安裝空間。
圖3描述了冷卻裝置的替換實(shí)施例。該實(shí)施例不同于圖2中的實(shí)施例之處在于，第一冷卻元件7改為布置在第二冷卻元件12上方。在這種情況下，壁元件17顯著地制得更長(zhǎng)，以防止管狀出口元件13中的排氣流入第一冷卻元件7。在這種情況下，壁元件17具有基本上一直到第一冷卻元件7的上部邊緣的區(qū)域。這里同樣，排氣和壓縮空氣因此僅在共用管狀出口元件的彎曲第二部分13b中開(kāi)始混合在一起。
圖4描述了圖3沿著面A-A的剖視圖。在這種情況下，冷卻裝置位于普通冷卻(散熱器)元件18前方的車(chē)輛前部中，用于冷卻冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑，該冷卻系統(tǒng)冷卻內(nèi)燃機(jī)1。這意味著，現(xiàn)有的散熱器風(fēng)扇19可用于通過(guò)本發(fā)明的冷卻裝置和普通冷卻元件18吸取空氣。第一冷卻元件7和第二冷卻元件12布置在距常規(guī)冷卻元件18的區(qū)域C的主平面一定距離的共用平面B中。第一冷卻元件7和第二冷卻元件12布置成使得，它們的共同平面區(qū)域B平行于常規(guī)冷卻元件18區(qū)域C的主平面。在這種情況下，環(huán)境空氣在流過(guò)常規(guī)冷卻器18之前流過(guò)第一冷卻元件7或第二冷卻元件12。向著冷卻元件7、12、18的空氣流在圖4中用箭頭表示。冷卻空氣流主要成直角地通過(guò)冷卻元件7、12、18的主平面區(qū)域B、C。
本發(fā)明決不局限于圖中描述的實(shí)施例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由改變。全文中將壁元件布置在出口元件中，以防止排氣導(dǎo)入第一冷卻元件；但這僅僅是舉例，而且是非必要的。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛中的冷卻裝置，所述冷卻裝置包括第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(12)，在第一冷卻元件中壓縮空氣由環(huán)境空氣冷卻，在第二冷卻元件中再循環(huán)排氣由環(huán)境空氣冷卻，在這之后被冷卻的再循環(huán)排氣和被冷卻的壓縮空氣適于在它們被導(dǎo)入車(chē)輛的增壓內(nèi)燃機(jī)(1)之前混合，其特征在于所述冷卻裝置包括用于第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(8)的共用管狀出口元件(13)，以使得所述冷卻元件(7，12)組成一個(gè)組合單元。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(12)采用平的冷卻器組形式，其中每個(gè)都具有一個(gè)區(qū)域在基本上一個(gè)平面內(nèi)，從而第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(12)以這樣一種方式彼此相對(duì)布置，即它們具有一個(gè)區(qū)域在基本上共同平面(B)中。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于在車(chē)輛中的裝配狀態(tài)下，第一冷卻元件(7)布置在第二元件(12)的上方或下方。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻裝置，其特征在于共用管狀出口元件(13)具有基本上直線的部分(13a)，該部分沿著第一冷卻元件的側(cè)邊(7b)和第二冷卻元件的側(cè)邊(12b)延伸。
5.如權(quán)利要求2至5中任意一個(gè)所述的冷卻裝置，其特征在于第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(12)布置成鄰近第三冷卻元件(18)，第三冷卻元件具有冷卻冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑的功能，該冷卻系統(tǒng)用于冷卻內(nèi)燃機(jī)(1)。
6.如前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于第一冷卻元件(7)包含管狀入口元件(15)，該入口元件具有沿著第一冷卻元件的側(cè)邊(7a)延伸的基本上直線部分。
7.如前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于第二冷卻元件(12)包含管狀入口元件(15)，該入口元件具有沿著第二冷卻元件的側(cè)邊(12a)延伸的基本上直線部分。
8.如前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于共用管狀出口元件(13)包含壁元件(17)，其中在排氣和壓縮空氣在共用管狀出口元件的第二部分(13b)中混合在一起之前，所述壁元件在共用管狀出口元件的第一部分(13a)中將它們彼此分離。
9.如前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于第一冷卻元件(7)大體上由不銹鋼制成。
10.如前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的冷卻裝置，其特征在于第二冷卻元件(12)大體上由鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車(chē)輛中的冷卻裝置。該冷卻裝置包含第一冷卻元件(7)，其中壓縮空氣被環(huán)境空氣冷卻；和第二冷卻元件(12)，其中再循環(huán)排氣被環(huán)境空氣冷卻。被冷卻的再循環(huán)排氣和被冷卻的壓縮空氣適于在它們被導(dǎo)入車(chē)輛的增壓內(nèi)燃機(jī)(1)之前混合。冷卻裝置包括用于第一冷卻元件(7)和第二冷卻元件(12)的共用管狀出口元件(13)，以便所述冷卻元件(7、12)組成一個(gè)組合單元。
文檔編號(hào)B60K13/00GK101061295SQ200580039275
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者佐爾坦·卡多斯 申請(qǐng)人:斯堪尼亞有限公司