專利名稱：用于汽車的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分的用于汽車的冷卻系統(tǒng)。
技術(shù)背景現(xiàn)代的汽車由于其提高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率和增加的輔助總成的數(shù)量已經(jīng) 具有高的熱的總功率，為此借助于熱交換器必需有大的冷卻功率用于散 發(fā)熱量。在此現(xiàn)在充分利用經(jīng)常受到限制的用于一個(gè)設(shè)置在行車風(fēng)內(nèi)的 熱交換器或熱交換器復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間。環(huán)境空氣中的可能的氣流一 般通過(guò)功率能力越來(lái)越大的風(fēng)扇改進(jìn)，所述風(fēng)扇大多數(shù)設(shè)置在主冷卻器 的吸氣側(cè)?？傊?，通過(guò)設(shè)置在行車風(fēng)內(nèi)或汽車正面的熱交換器或熱交換 器組盡可能實(shí)現(xiàn)最大的冷卻功率。這種情況碰到越來(lái)越嚴(yán)格的廢氣排放法規(guī)，所述廢氣排放法規(guī)在最 近幾年主要在歐洲和美國(guó)實(shí)施。為了尤其在柴油機(jī)然而原則上也在汽油機(jī)和新型發(fā)動(dòng)機(jī)方案如HCCI中滿足所述廢氣排放法規(guī)，經(jīng)常建議，在 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒沖程中通過(guò)至少部分的廢氣再循環(huán)降低尤其是氮氧化物的排 放。所述廢氣再循環(huán)只有在廢氣事先冷卻的情況下才有意義。為此到目 前為止基本上建議液體冷卻的熱交換器，其中冷卻劑液體大多數(shù)連接到 內(nèi)燃機(jī)的主冷卻循環(huán)上。因此借助于廢氣再循環(huán)，大的熱功率進(jìn)入到內(nèi) 燃機(jī)的主冷卻循環(huán)中，所述功率在商用車中可以直到超過(guò)100kW。此外在廢氣再循環(huán)中原則性的問(wèn)題在于，吸氣側(cè)的氣體越冷，發(fā)動(dòng) 機(jī)的功率和有害物質(zhì)排放越好。在此借助于液體熱交換器冷卻再循環(huán)廢 氣碰到由原理決定的極限，因?yàn)橹辽僭谑褂弥靼l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑時(shí)發(fā)生冷卻 的次級(jí)介質(zhì)的溫度在100 。C范圍內(nèi)。除了冷卻再循環(huán)廢氣的問(wèn)題外也出現(xiàn)冷卻增壓的新鮮空氣的增加的 問(wèn)題。期間開發(fā)多級(jí)增壓系統(tǒng)，其中通過(guò)高的廢氣增壓原則上改善內(nèi)燃機(jī)的效率和單位功率重量。然而必須冷卻在廢氣增壓中出現(xiàn)的高的新鮮 氣體溫度。在將增壓空氣冷卻器按已知方式設(shè)置在車輛的帶有設(shè)置在行 車風(fēng)中的主冷卻器的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)時(shí)，由通過(guò)使用從環(huán)境空氣中來(lái)的相同 的空氣流決定地限制可達(dá)到的冷卻功率。最后這受到必要時(shí)由造型決定 的汽車正面或空氣入口橫截面的邊界的限制。DE 102 03 003 Al描述了一種用于汽車的冷卻系統(tǒng)，其中內(nèi)燃機(jī)的 廢氣的一部分導(dǎo)入到增壓的新鮮空氣流中，其中再循環(huán)的廢氣事先通過(guò) 一個(gè)設(shè)有旁通管的液體熱交換器冷卻。液體熱交換器在此連接到內(nèi)燃機(jī) 的主冷卻循環(huán)上。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，用于內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)在其熱的總功率能力方面 得以改進(jìn)。所述目的對(duì)于開頭所述的冷卻系統(tǒng)按本發(fā)明用權(quán)利要求1的特征部 分的特征解決。用于汽車的冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)基本上設(shè)置在汽車前部的第 一熱交換 器，該第一熱交換器尤其構(gòu)成為主冷卻器，用于通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的 空氣流冷卻內(nèi)燃機(jī)的尤其是液體和/或氣體的冷卻劑，以及需要時(shí)包括附 加的用于冷卻或加熱其他介質(zhì)的熱交換器和包括一個(gè)第二冷卻器，該第 二冷卻器可以通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流冷卻。第二冷卻器與主冷卻 器空間分離地設(shè)置，其中用于第二冷卻器的空氣流和用于主冷卻器的空 氣流空間互相分離地從環(huán)境中獲得。通過(guò)將附加冷卻器與主冷卻器空間分離地設(shè)置，能利用用于散發(fā)內(nèi) 燃機(jī)的熱量的其他空氣流，其中第二冷卻器有利地直接冷卻氣體、尤其 是廢氣和/或增壓空氣。在一種有利的實(shí)施方式中，冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)空氣輸送裝置，借助 于該空氣輸送裝置可以用從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流可以流過(guò)第二冷卻 器，其中空氣輸送裝置尤其是一個(gè)相對(duì)第 一熱交換器的主風(fēng)扇單獨(dú)的空 氣輸送裝置。因此尤其當(dāng)?shù)诙鋮s器在其空間結(jié)構(gòu)內(nèi)只能不利地通過(guò)行車風(fēng)流過(guò)時(shí)尤其在小的行駛速度時(shí)明顯改進(jìn)第二冷卻器的可能的交換器 功率。在一種有利的實(shí)施方式中，空氣輸送裝置是一個(gè)離心式風(fēng)扇。離心的。因此離心式風(fēng)扇在本發(fā)明的意義中完全特別適用于供給第二冷卻器， 當(dāng)?shù)诙鋮s器和/或吸氣區(qū)域設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的一個(gè)不利的位置上的情況下，尤其是當(dāng)在空氣輸送裝置區(qū)域內(nèi)需要一個(gè)彎曲的空氣導(dǎo)引的情 況下。此外離心式風(fēng)扇在受限制的結(jié)構(gòu)空間和相對(duì)小的噪聲擴(kuò)展時(shí)產(chǎn)生 高的輸送功率。然而為此可選地也可以使用 一個(gè)軸流式風(fēng)扇作為空氣輸送裝置。 獨(dú)立于空氣輸送裝置的類型，空氣輸送裝置優(yōu)選可以設(shè)置在第二冷卻器前面(壓力運(yùn)行)，但是也可以設(shè)置在第二冷卻器后面(抽吸運(yùn)行)。此外空氣輸送裝置也可以設(shè)置在兩個(gè)冷卻器之間。優(yōu)選空氣輸送裝置可以通過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。然而可選地且在適當(dāng)?shù)目晒┦褂玫慕Y(jié)構(gòu)空間時(shí)，空氣輸送裝置也可以機(jī)械地尤其是通過(guò)一個(gè)耦合件與內(nèi)燃機(jī)耦合。原則上可以有任何類型的傳遞到空氣輸送裝置上的力傳遞，例如也可以是流體靜力的驅(qū)動(dòng)。特別優(yōu)選空氣輸送裝置構(gòu)成為可以通過(guò)一個(gè)廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)。在此可 以涉及一個(gè)單獨(dú)的只配屬于空氣輸送裝置驅(qū)動(dòng)的廢氣渦輪。在特別優(yōu)選 的實(shí)施方式中空氣輸送裝置可以通過(guò)用于空氣增壓的廢氣渦輪增壓器的 一根軸驅(qū)動(dòng)。在此空氣輸送裝置尤其可以是一個(gè)裝在廢氣渦輪增壓器軸 的凸出的軸頸上的葉輪，其中為廢氣渦輪增壓器增加一個(gè)相應(yīng)的另外的 外殼件。在此廢氣渦輪增壓器可以模塊化地建立，以便在相應(yīng)的汽車中 沒(méi)有附加的空氣輸送裝置的情況下它也可以作為部件使用，其中一種修 改的帶有附加的空氣輸送裝置模塊的方案可以用在其他的帶有例如較高 的廢氣排放極限值或較高的功率的發(fā)動(dòng)機(jī)中。原則上優(yōu)選地規(guī)定，空氣輸送裝置的驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成為可選擇地可調(diào) 節(jié)的，尤其是可接通和切斷的。因此根據(jù)行駛狀況當(dāng)不需要驅(qū)動(dòng)第二冷 卻器的空氣輸送裝置時(shí)可以降低能量消耗。在按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的此外優(yōu)選的實(shí)施方式中設(shè)有 一個(gè)第三冷卻 器，可輸入到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的氣體流過(guò)該第三冷卻器，其中氣體在第三冷卻 器內(nèi)可以借助于一種液體介質(zhì)尤其是內(nèi)燃機(jī)的冷卻劑冷卻。因此總共實(shí) 現(xiàn)氣態(tài)的初級(jí)介質(zhì)的兩級(jí)或多級(jí)的冷卻，其中尤其優(yōu)選通過(guò)液體驅(qū)動(dòng)的 第三冷卻器產(chǎn)生第一冷卻級(jí)，并且通過(guò)被空氣環(huán)流的第二冷卻器產(chǎn)生第二冷卻級(jí)。通過(guò)冷卻劑溫度的適配(在第一級(jí)中液體一般在100。C范圍內(nèi)， 在第二級(jí)中環(huán)境空氣典型地在20C范圍內(nèi))能特別有效地冷卻氣體，此 外通過(guò)空氣冷卻的級(jí)，氣體的熱能的很大一部分不是進(jìn)入到內(nèi)燃機(jī)的冷 卻系統(tǒng)內(nèi)，而是直接排出到環(huán)境中(通過(guò)第二級(jí)直接冷卻)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，再循環(huán)到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的廢氣流流過(guò)第二冷 卻器。根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第二冷卻器可以是一個(gè)低壓廢氣冷卻器， 其中在冷卻器內(nèi)導(dǎo)引的廢氣在廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的最后一級(jí)后面獲得。然而從增壓的新鮮空氣中來(lái)的導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的氣流也可以流過(guò)第二冷卻器，或者在另 一種可選的實(shí)施方式中由導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的增壓的新鮮空氣和廢氣構(gòu)成的混合氣可以流過(guò)第二冷卻器。在第二冷卻器的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方式方面，第二冷卻器有利地是一個(gè)平行流動(dòng)冷卻器，尤其是一個(gè)對(duì)流冷卻器。通過(guò)平行流動(dòng)結(jié)構(gòu)考慮下述狀 況，即在大多數(shù)情況下第二冷卻器裝在受限制的并且必要時(shí)不利地形成 的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。對(duì)流結(jié)構(gòu)在冷卻功率方面是特別有利的。對(duì)于第二冷卻 器的結(jié)構(gòu)方式也可以涉及三流冷卻器，其中設(shè)有用于發(fā)生冷卻的次級(jí)介 質(zhì)的三個(gè)接頭，這導(dǎo)致特別好地組合冷卻功率和在冷卻器材料內(nèi)的溫度 分布。第二冷卻器一般也可以是一個(gè)至少雙路徑的冷卻器，由此在已知 的冷卻器尺寸和足夠可供使用的冷卻空氣流時(shí)可以改進(jìn)冷卻功率。然而在適當(dāng)?shù)臈l件下尤其在結(jié)構(gòu)空間方面第二冷卻器也可以是一個(gè) 交叉流動(dòng)冷卻器。在按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，設(shè)有另一個(gè)空氣 冷卻的冷卻器，其中第二冷卻器構(gòu)成為用于冷卻廢氣或新鮮增壓空氣兩 者中的一個(gè)，并且另 一個(gè)冷卻器構(gòu)成為用于冷卻相應(yīng)兩者中的另 一個(gè)。 在此兩個(gè)空氣冷卻的冷卻器尤其可以與車輛的主冷卻器是空間分離的，但是也可以兩個(gè)空氣冷卻的冷卻器中只有一個(gè)與主冷卻器空間分離地設(shè) 置。在此在優(yōu)選的進(jìn)一步拓展中，從環(huán)境空氣中來(lái)的氣流可以通過(guò)一個(gè) 共同的空氣輸送裝置既輸送給第二冷卻器又輸送給另一個(gè)冷卻器。這例 如可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)，即第二冷卻器和另一個(gè)冷卻器相鄰地設(shè)置。 然而也可以涉及包括相應(yīng)分盆的空氣導(dǎo)引通道的不相鄰的結(jié)構(gòu)，其中共 同的空氣輸送裝置在壓力運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)環(huán)境空氣通過(guò)兩個(gè)空氣通道。一般優(yōu)選可以規(guī)定，配屬于第二冷卻器的空氣流可以通過(guò)一個(gè)閥件 尤其是一個(gè)可調(diào)節(jié)的閥瓣改變其大小。因此第二冷卻器的冷卻功率可以 用簡(jiǎn)單的方式適配相應(yīng)的要求，其中當(dāng)空氣流由行車風(fēng)決定時(shí)在可調(diào)節(jié) 的閥瓣中也能適配。優(yōu)選在需要冷卻的氣體的導(dǎo)引件內(nèi)在第二冷卻器前面設(shè)有一根可改 變的支管，尤其是一根旁通管。因此考慮，尤其是空氣冷卻的氣體冷卻 器在低的外界溫度時(shí)可能結(jié)冰，其中導(dǎo)引的氣體尤其是在導(dǎo)引廢氣的情 況下結(jié)冰的冷凝水可以減少或妨礙初級(jí)介質(zhì)流過(guò)冷卻器?？筛淖兊闹Ч?既可以是一根旁通管，也可以簡(jiǎn)單的是一個(gè)開口，借此堵住的廢氣可以 吹入到環(huán)境中。支管的可改變性在此可以在于一個(gè)超壓閥瓣，或者也可 以在于一個(gè)可調(diào)節(jié)的閥瓣。有利的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為使通過(guò)氣體的吹出或旁通 加熱熱交換器，以便融化結(jié)水的冷凝水。一般在有利的實(shí)施方式中規(guī)定，第二冷卻器的流出的冷卻空氣可以 至少部分輸入到汽車內(nèi)部空間內(nèi)以用于供暖。為此例如可以將從第二冷 卻器流出的冷卻空氣通過(guò)一個(gè)通道輸入到汽車通風(fēng)或空調(diào)設(shè)備的入口區(qū) 域內(nèi)。輸入加^l的排出的空氣例如可以通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)閥瓣調(diào)節(jié)。這樣使 用加熱的冷卻空氣的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)汽車供暖 的特別快的響應(yīng)。此外第二冷卻器經(jīng)常設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的側(cè)面或后面的 區(qū)域內(nèi)，由此產(chǎn)生與主冷卻器相比更好的排出空氣流的到通風(fēng)設(shè)備上的 連接可能性。為了確保用于第二冷卻器的足夠低的冷卻空氣溫度， 一般有利地規(guī) 定，用于冷卻第二冷卻器的環(huán)境空氣的抽吸在發(fā)動(dòng)機(jī)艙外進(jìn)行。尤其在 此抽吸可以設(shè)置在車輪罩區(qū)域內(nèi)。其他優(yōu)點(diǎn)和特征由下面描述的實(shí)施例以及從屬權(quán)利要求給出。


下面描述按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的四種優(yōu)選實(shí)施例，并且借助于附圖詳細(xì)解釋。其中圖1按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的第 一實(shí)施例的示意圖。圖2按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。圖3按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意圖。圖4按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意圖。圖5對(duì)流運(yùn)行的平行流動(dòng)的熱交換器的示意圖。圖6三流冷卻器的示意圖。圖7雙路徑冷卻器的示意圖。圖8交叉流動(dòng)冷卻器的示意圖。
具體實(shí)施方式
按本發(fā)明的按圖1的冷卻系統(tǒng)(第一實(shí)施例)包括內(nèi)燃機(jī)2的一個(gè) 主冷卻器l,該主冷卻器通過(guò)液體冷卻劑在封閉的冷卻循環(huán)3中以本身已 知的方式冷卻內(nèi)燃機(jī)2。主冷卻器l在此設(shè)置在汽車的正面區(qū)域內(nèi)，并且 至少大部分被行車風(fēng)流過(guò)。此外一個(gè)主風(fēng)扇4在吸氣結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)在主冷卻 器1上，借助于該主風(fēng)扇即使在低速時(shí)也保證主冷卻器的足夠的空氣穿 流。內(nèi)燃機(jī)2借助于廢氣渦輪增壓器5增壓其輸入的新鮮氣體6,其中增 壓的新鮮空氣6在輸入到內(nèi)燃機(jī)2之前由于在廢氣渦輪增壓器5中產(chǎn)生 的加熱必須被冷卻。為此設(shè)有一個(gè)與主冷卻器1空間分離的增壓空氣冷 卻器7,該增壓空氣冷卻器在本發(fā)明的意義內(nèi)是一個(gè)第二冷卻器。增壓 空氣冷卻器7借助于一個(gè)構(gòu)成為電風(fēng)扇的空氣輸送裝置8用環(huán)境空氣9 流過(guò)，由此在一個(gè)敞開的冷卻循環(huán)中直接冷卻增壓空氣6。此外由于在 圖1中的部件的空間結(jié)構(gòu)使增壓空氣冷卻器7和空氣輸送裝置8不是設(shè) 置在汽車的正面區(qū)域內(nèi)，而是設(shè)置在側(cè)面的發(fā)動(dòng)機(jī)搶區(qū)域內(nèi)。由于沒(méi)有設(shè)置在行車風(fēng)區(qū)域內(nèi)空氣輸送裝置8 —般當(dāng)增壓空氣冷卻器7必須用足 夠的冷卻功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外通過(guò)一根支管10在內(nèi)燃機(jī)2的排氣管內(nèi)設(shè)有一個(gè)部分的廢氣再 循環(huán)，其中在一個(gè)可以通過(guò)閥門(未示出)調(diào)節(jié)的接口 11內(nèi)，廢氣與增 壓的新鮮空氣匯集在一起。再循環(huán)的廢氣在匯集前在區(qū)域IO內(nèi)在一個(gè)第 三冷卻器12內(nèi)冷卻。第三冷卻器12與內(nèi)燃機(jī)2平行地設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)2 的主冷卻循環(huán)內(nèi)，以便廢氣散發(fā)的熱量通過(guò)液體冷卻的第三冷卻器12最 后iiA到內(nèi)燃機(jī)2的主冷卻劑內(nèi)。
對(duì)于帶有增加的發(fā)動(dòng)機(jī)功率或較高的廢氣再循環(huán)率的發(fā)動(dòng)機(jī)方案，
在考慮熱平衡的情況下在內(nèi)燃機(jī)2的冷卻系統(tǒng)內(nèi)熱流呈現(xiàn)為使得取決于 廢氣再循環(huán)較少的熱能通過(guò)廢氣向外排出或者在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)較多的熱能進(jìn) 入到冷卻劑中。由此附加地進(jìn)入到冷卻劑中的熱能通過(guò)大于通常設(shè)計(jì)的 主冷卻器散發(fā)。通過(guò)較大地設(shè)計(jì)主冷卻器1，沒(méi)有本身已知的將主冷卻 器與一個(gè)增壓空氣冷卻器組合成一個(gè)組件是可能的或者從冷卻功率角度 看是有意義的。因此增壓空氣冷卻器7單獨(dú)設(shè)置，并且用環(huán)境空氣供給， 該環(huán)境空氣由一個(gè)空氣輸送裝置8供給。因此在一種非常粗略的考慮中 可以確定，在給定的最大地利用冷卻能力時(shí)，在汽車正面區(qū)域內(nèi)按按本 發(fā)明的實(shí)施例的熱平衡呈現(xiàn)為使得這些由廢氣排出的熱量基本上通過(guò)增 壓空氣冷卻器7附加地排出到環(huán)境空氣中。
按圖2的第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別主要在于，設(shè)有另一個(gè)由 環(huán)境空氣環(huán)流的并且與主冷卻器1空間分離的廢氣冷卻器13，該廢氣冷 卻器沿著再循環(huán)廢氣的流動(dòng)方向串聯(lián)在液體冷卻的第一廢氣冷卻器(或 者第三冷卻器)12后面，這在冷卻廢氣方面是有意義的，因?yàn)榄h(huán)境空氣 溫度一般小于冷卻劑溫度。
關(guān)于用環(huán)境空氣供給附加的廢氣冷卻器13，在新鮮空氣流9內(nèi)設(shè)有 一根支管14，該支管設(shè)置在按加壓結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的空氣輸送裝置8后面。在 具體的實(shí)施中在此根據(jù)要求可以規(guī)定，廢氣冷卻器13和增壓空氣冷卻器 7直接相鄰地設(shè)置，并且由相同的新鮮空氣流環(huán)流，或者它們空間分離 地設(shè)置，為此設(shè)有至少?gòu)闹Ч?4開始分離的用于將新鮮空氣引入到相應(yīng)冷卻器7、 13內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)通道。
在按第二實(shí)施例的冷卻器的熱平衡方面必須確定，主冷卻器1同樣
如在第一實(shí)施例中設(shè)計(jì)為特別大的，以便歉&附加的熱量，該附加的熱 量通過(guò)液體冷卻的廢氣冷卻器12進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)2的循環(huán)中，其中此外空氣 環(huán)流的增壓空氣冷卻器307和空氣環(huán)流的廢氣冷卻器13的熱量直接散發(fā) 到環(huán)境中。
按第三優(yōu)選實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)(圖3)具有一個(gè)增壓空氣冷卻器307， 該增壓空氣冷卻器與第一和笫二實(shí)施例的區(qū)別在于與主冷卻器1不是空 間分離地設(shè)置，而是與該主冷卻器用本身已知的方式組合成一個(gè)組件。 因此增壓空氣冷卻器307同樣如主冷卻器1那樣由行車風(fēng)環(huán)流并且從而 降低主冷卻器1的可能的冷卻功率。
同樣如在第二實(shí)施例的情況中存在再循環(huán)廢氣的兩級(jí)冷卻，其中第 一級(jí)同樣通過(guò)一個(gè)第三冷卻器12獲得并且第二級(jí)通過(guò)一個(gè)空氣冷卻的熱 交換器13獲得。熱交換器13由抽吸的新鮮空氣環(huán)流，其中設(shè)有用于環(huán) 境空氣或新鮮空氣的輸送裝置308。
一個(gè)特點(diǎn)存在于輸送裝置308中，該輸送裝置當(dāng)前具有一個(gè)單獨(dú)的 廢氣渦輪308a作為驅(qū)動(dòng)裝置，該廢氣渦輪可以通過(guò)一個(gè)耦合裝置308b 構(gòu)成為能夠與風(fēng)扇葉輪308c可松開地連接。然而在優(yōu)選變型中，風(fēng)扇葉 輪308c也可以直接裝在廢氣渦輪增壓器5的軸上，以便節(jié)省構(gòu)件和結(jié)構(gòu) 空間。為此廢氣渦輪增壓器具有一個(gè)模塊化的附加的用于構(gòu)成空氣輸送
裝置的外殼件(未示出)。
按第四優(yōu)選的實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)(圖4)類似于第三實(shí)施例。然而不 同之處在于內(nèi)燃機(jī)2的兩級(jí)增壓，包括一個(gè)第一廢氣渦輪增壓器5a和一 個(gè)第二廢氣渦輪增壓器5b，兩廢氣渦輪增壓器連續(xù)地串聯(lián)設(shè)置。在新鮮 空氣通過(guò)第二廢氣渦輪增壓器5b的第一增壓級(jí)后面設(shè)有一個(gè)空氣環(huán)流 的中間冷卻器415，該中間冷卻器冷卻預(yù)增壓的增壓空氣，這是在它們進(jìn) 入到第一廢氣渦輪增壓器5a的壓縮級(jí)，并且在那兒被最終壓縮之前。中 間冷卻器415在此可以按本發(fā)明的意義用作為"第二冷卻器"或者也可 以用作為"附加的冷卻器"。在最終壓縮后，壓縮的增壓空氣流過(guò)原則上由第三實(shí)施例已知的且與主冷卻器1統(tǒng)一成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的主增壓空
氣冷卻器407，由此在一個(gè)接口 11上向最終壓縮且冷卻的增壓空氣輸送 再循環(huán)廢氣。再循環(huán)廢氣同樣如在第三實(shí)施例中兩級(jí)地通過(guò)一個(gè)液體冷 卻的第二冷卻器12和一個(gè)空氣冷卻的冷卻器13冷卻。因此在第四實(shí)施 例中總共有兩個(gè)空氣冷卻的氣體冷卻器415、 13，它們與主冷卻器l或主 增壓空氣冷卻器407空間分離地設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)。為了用冷的環(huán)境空 氣供給所述兩個(gè)冷卻器415、 13,設(shè)有一個(gè)電驅(qū)動(dòng)的且構(gòu)成為離心式風(fēng)扇 的空氣輸送裝置8，該空氣輸送裝置按加壓結(jié)構(gòu)通過(guò)一根支管414加壓空 氣，通過(guò)該支管冷卻空氣分配到兩個(gè)冷卻器13、 415上。此外在冷卻器 13的輸入通道中設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)的閥門或一個(gè)調(diào)節(jié)閥瓣416。通過(guò)所述 調(diào)節(jié)閥瓣416的調(diào)節(jié)可以有調(diào)節(jié)地將冷卻空氣流分配到兩個(gè)冷卻器13、 415上。因此能根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)。因此在第四實(shí)施例中總共設(shè) 有四個(gè)冷卻器l、 13、 407、 415，這些冷卻器直接地敞開地用環(huán)境空氣冷 卻，并且從而將由內(nèi)燃機(jī)2產(chǎn)生的熱量排出到環(huán)境中。
與按圖l至圖4的實(shí)施例無(wú)關(guān)，圖5至圖8示出熱交換器的示例性 的示意的實(shí)施方式，所述熱交換器由于其結(jié)構(gòu)類型特別適用于按本發(fā)明 的第二冷卻器或者也特別適用于其它冷卻器。
在此，圖5示出一種平行流動(dòng)的對(duì)流運(yùn)行的熱交換器501，初級(jí)介質(zhì) 20沿著一個(gè)方向流過(guò)該熱交換器，并且在一個(gè)與初級(jí)介質(zhì)分離的腔內(nèi)冷 卻空氣流21 (次級(jí)介質(zhì))沿著相反方向流過(guò)該熱交換器。
圖6示出三流冷卻器601，需要冷卻的初級(jí)介質(zhì)20沿著一個(gè)方向流 過(guò)該冷卻器。在總共三個(gè)管接頭602、 603、 604中在兩個(gè)端側(cè)接頭602、 604上導(dǎo)入冷卻空氣，并且通過(guò)中間接頭603導(dǎo)出。因此在三流冷卻器 601的 一個(gè)第 一段內(nèi)冷卻空氣與初級(jí)介質(zhì)方向相同地流動(dòng)，并且在緊接著 的第二段內(nèi)與初級(jí)介質(zhì)方向相反地流動(dòng)。因此在足夠可供使用的冷卻空 氣21的量時(shí)并且在給定的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)能特別地?cái)U(kuò)大冷卻功率，其中此外 均勻地加熱冷卻器。
與三流冷卻器類似，冷卻功率可以通過(guò)一個(gè)雙路徑冷卻器701 (見(jiàn)圖 7)優(yōu)化，其中冷卻空氣21通過(guò)相應(yīng)四個(gè)設(shè)置在冷卻器上的接頭702、703、704、 705進(jìn)入和排出，其中順序地沿著初級(jí)介質(zhì)20的路徑設(shè)有兩個(gè)與流 動(dòng)方向相反運(yùn)行的冷卻路徑。
圖8示出一種交叉流動(dòng)冷卻器，其中初級(jí)介質(zhì)20和冷卻空氣21基 本上成直角地互相流動(dòng)。交叉流動(dòng)冷卻器801可以簡(jiǎn)單地制造，并且當(dāng) 必需的結(jié)構(gòu)空間時(shí)有效的可供使用。
按本發(fā)明意義的第二冷卻器從結(jié)構(gòu)上看可以具有一種管束結(jié)構(gòu)方 式，尤其帶有空氣冷卻的散熱片。也可以涉及一種帶有軸向流過(guò)初級(jí)氣 體的片狀結(jié)構(gòu)，尤其帶有兩側(cè)的散熱片，尤其帶有一個(gè)包圍的外殼?？?選地第二冷卻器可以具有一個(gè)片狀結(jié)構(gòu)方式，其中初級(jí)介質(zhì)橫向流過(guò)盤 片；在此也可以設(shè)有散熱片。不僅初級(jí)側(cè)而且次級(jí)側(cè)可以相應(yīng)裝備有渦 流發(fā)生器(翼狀物)或者也可以裝備有內(nèi)散熱片。
非常 一般地在每個(gè)描述的實(shí)施例中可以規(guī)定，由于冷卻過(guò)程加熱的 新鮮空氣不或僅僅部分排出到環(huán)境中，并且用作汽車內(nèi)部空間的供暖。 這可以通過(guò)混合或借助于熱交換器實(shí)現(xiàn)。為此可以用簡(jiǎn)單的方式利用未 示出的冷卻空氣通道和調(diào)節(jié)閥瓣。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)熱交換器從汽車前部移開，必要時(shí)釋 放的結(jié)構(gòu)空間也可以特別有意義地適用于除了主冷卻劑循環(huán)外實(shí)現(xiàn)一個(gè) 附加的低溫冷卻劑循環(huán)，包括一個(gè)盡可能設(shè)置在主冷卻劑冷卻器前在汽 車正面上的第二冷卻劑冷卻器。類似地代替一個(gè)低溫冷卻劑循環(huán)也可以 設(shè)有一個(gè)致冷劑循環(huán)，其中代替第二冷卻劑冷卻器盡可能在冷卻劑冷卻 器前面設(shè)置一個(gè)冷凝器。
所有尤其也在實(shí)施例中提到的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)可以以任何形式組合。這 尤其適用于熱交換器、空氣輸送元件、耦合元件、閥門、旁通管和冷卻 空氣到環(huán)境中的排出口的類型和結(jié)構(gòu)方式，它們可以分別以不同的結(jié)構(gòu) 和數(shù)量集成到冷卻系統(tǒng)內(nèi)。
因?yàn)榭梢詮?qiáng)烈地加熱冷卻空氣，在冷卻空氣到環(huán)境中的排出口上可 以規(guī)定措施，以便排除不允許地加熱其他汽車部件或者使人員遭受危險(xiǎn) 尤其是行人。這可以通過(guò)適當(dāng)?shù)囟ㄎ慌懦隹谟绕涫抢缭隈{駛室上面來(lái) 實(shí)現(xiàn)。有利地也可以通過(guò)排氣管排出冷卻空氣。在另一種有利的實(shí)施方式中冷卻空氣在排出口上與環(huán)境空氣混合，并且從而被冷卻。在此特別 有意義地可以在出口處使冷卻空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，尤其在此稱為用強(qiáng) 烈的渦旋加載，這特別有效地導(dǎo)致打散出來(lái)的氣體射流，并且從而導(dǎo)致 有效地與環(huán)境空氣通混。
權(quán)利要求
1.用于汽車的冷卻系統(tǒng)，包括一個(gè)基本上設(shè)置在汽車前部的第一熱交換器(1)，該第一熱交換器尤其構(gòu)成為主冷卻器，用于通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流冷卻內(nèi)燃機(jī)(2)的冷卻劑(3)，以及需要時(shí)包括附加的用于冷卻或加熱其他介質(zhì)的熱交換器；包括一個(gè)第二冷卻器(7、13、407、415)，該第二冷卻器可以通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流冷卻；其特征在于第二冷卻器(7、13、407、415)與主冷卻器(1)空間分離地設(shè)置，其中用于第二冷卻器(7、13、407、415)的空氣流和用于熱交換器(1)的空氣流空間互相分離地從環(huán)境中獲得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二冷卻器(7、 13、 407、 415)用于冷卻可輸入到內(nèi)燃機(jī)(2)內(nèi)的氣體、尤其是廢氣和 /或增壓空氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于可輸入到內(nèi) 燃機(jī)(2)內(nèi)的氣體可以在第二冷卻器(7、 13、 407、 415)和/或在至少 一個(gè)附加的熱交換器內(nèi)至少兩級(jí)地冷卻，尤其是附加的熱交換器可以預(yù) 冷卻或后冷卻，其中附加的熱交換器尤其是冷卻劑冷卻的和/或空氣冷卻 的，和/或尤其如第二冷卻器可以設(shè)置在一個(gè)按本發(fā)明構(gòu)成的冷卻空氣循 環(huán)中。
4. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有 一個(gè)空氣輸送裝置(8)，借助于該空氣輸送裝置可以用從環(huán)境空氣中來(lái) 的空氣流流過(guò)第二冷卻器(7、 13、 407、 415)，其中空氣輸送裝置(8) 尤其是一個(gè)相對(duì)第一熱交換器(1)的主風(fēng)扇(4)單獨(dú)的空氣輸送裝置。
5. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(8)是一個(gè)離心式風(fēng)扇。
6. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣輸送裝置(8)是一個(gè)軸流式風(fēng)扇。
7. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(8)可以通過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
8. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(8 )可以機(jī)械地與內(nèi)燃機(jī)耦合。
9. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(308)可以通過(guò)一個(gè)廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)。
10. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(308c)可以通過(guò)用于空氣增壓的廢氣渦輪增壓器的一根軸驅(qū) 動(dòng)。
11. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于空氣 輸送裝置(8、 308)的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置是可選擇地可調(diào)節(jié)的，尤其是 可接通和切斷的。
12. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有 一個(gè)第三冷卻器(12)，可輸入給內(nèi)燃機(jī)的氣體流過(guò)該第三冷卻器，其 中氣體在第三冷卻器(12)內(nèi)可以借助于液體介質(zhì)、尤其是內(nèi)燃機(jī)(2) 的冷卻劑(3)冷卻。
13. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于再循 環(huán)到內(nèi)燃機(jī)(2)內(nèi)的廢氣流可以流過(guò)第二冷卻器(7、 13、 407、 415)。
14. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二 冷卻器(7、 13、 407、 415)在單級(jí)或多級(jí)廢氣冷卻器方案中是低壓廢氣 冷卻器，其中導(dǎo)入到冷卻器內(nèi)的廢氣可以在廢氣渦輪增壓系統(tǒng)(5、 5a、 5b)的最后一級(jí)后面尤其是在用于廢氣后處理的部件的下游獲得。
15. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于從增 壓的新鮮空氣(6)中來(lái)的導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)(2)內(nèi)的氣流流過(guò)第二冷卻器(7、 13、 407、 415)。
16. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二 冷卻器(7、 13、 407、 415)可以由導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)(2)內(nèi)的增壓的新鮮氣體(6)和廢氣構(gòu)成的混合氣流過(guò)。
17. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于笫二 冷卻器(7、 13、 407、 415)是平行流動(dòng)冷卻器(501、 601、 701)、尤其是對(duì)流冷卻器。
18. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二 冷卻器(7、 13、 407、 415)是三流冷卻器(601)。
19. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二 冷卻器是一個(gè)至少雙路徑的冷卻器(701)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至17任何一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于 第二冷卻器(7、 13、 407、 415)是一個(gè)交叉流動(dòng)冷卻器(801)。
21. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有 另一個(gè)空氣冷卻的冷卻器(7、 13、 307、 407、 415)，其中第二冷卻器(7、 13、 407、 415)構(gòu)成為用于冷卻廢氣或新鮮空氣兩者中的一個(gè)，并 且另 一個(gè)冷卻器構(gòu)成為用于相應(yīng)冷卻兩者中的另 一個(gè)。
22. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于從環(huán) 境空氣中來(lái)的氣流可以通過(guò)一個(gè)共同的空氣輸送裝置(8)既輸送給第二 冷卻器(7、 13、 407、 415)又輸送給另一個(gè)冷卻器(7、 13、 407、 415)。
23. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于配屬 于第二冷卻器(7、 13、 407、 415)和/或另一個(gè)冷卻器的空氣流可以通 過(guò)一個(gè)閥件(416)、尤其是可調(diào)節(jié)的閥瓣改變大小。
24. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于在需 要冷卻的氣體的導(dǎo)引件內(nèi)設(shè)有一根繞過(guò)第二冷卻器(7、 13、 407、 415) 或另一個(gè)冷卻器的可改變的支管、尤其是旁通管。
25. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于第二 冷卻器(7、 13、 407、 415)的流出的冷卻空氣可以至少部分輸入到汽車 內(nèi)部空間內(nèi)以用于供暖。
26. 根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于用于 冷卻第二冷卻器的環(huán)境空氣的抽吸在發(fā)動(dòng)機(jī)艙外進(jìn)行。27.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于用于 冷卻第二冷卻器的環(huán)境空氣的抽吸布置在車輪罩區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車的冷卻系統(tǒng)，包括一個(gè)尤其構(gòu)成為主冷卻器的第一熱交換器(1)，該第一熱交換器用于通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流冷卻內(nèi)燃機(jī)(2)的冷卻劑；并且包括一個(gè)用于冷卻可輸入到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的氣體、尤其是廢氣和/或增壓空氣的第二冷卻器(7、13、407、415)，其中第二冷卻器(7、13、407、415)可以通過(guò)從環(huán)境空氣中來(lái)的空氣流冷卻，并且第二冷卻器(7、13、407、415)與主冷卻器(1)空間分離地設(shè)置。
文檔編號(hào)F01P3/18GK101263285SQ200680032586
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者K·伊姆勒, U·毛赫爾 申請(qǐng)人:貝洱有限及兩合公司