用于在內(nèi)燃機(jī)中供給燃料的換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如板型的換熱器，所述換熱器被開發(fā)成允許在待噴射到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)中的燃料和由潤滑油和水限定的兩種冷卻流體之間依序地進(jìn)行三重?zé)峤换ィ沟迷谟糜诮o發(fā)動(dòng)機(jī)供給不同燃料(每種燃料均具有相應(yīng)的以及特定的閃點(diǎn)或汽化點(diǎn))的熱管理系統(tǒng)的控制下選擇性地并且適當(dāng)?shù)丶訜崛剂稀?br>【背景技術(shù)】
[0002]如在本申請人名下的巴西專利申請BR 10 2013 004382-6中公開的那樣，可以通過用于在內(nèi)燃機(jī)中供給燃料的熱管理系統(tǒng)來獲得提高的能量效率、改善的工作性能以及降低的污染物排放，所述熱管理系統(tǒng)能夠在將燃料供給到發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)將燃料保持在更加適于燃燒的溫度下。熱管理系統(tǒng)包括換熱器，所述換熱器使用由發(fā)動(dòng)機(jī)消散的熱量作為熱源，而不需要產(chǎn)生額外能量。
[0003]用于消散熱能量的構(gòu)件中的一種是車輛散熱器，所述車輛散熱器包括換熱器以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，通過車輛散熱器以及使用水作為中間流體將熱量從發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件中交換到環(huán)境中來防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。
[0004]然而，從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到散熱器的水中的熱量代表損耗乃至不需要的能量，因?yàn)槿绻摕崃咳匀淮鎯?chǔ)在水中，則水損失了作為換熱流體的效率。散熱器水越?jīng)?，則它越能在更短的時(shí)間間隔內(nèi)從發(fā)動(dòng)機(jī)吸收更多的熱量。
[0005]另一種用于從發(fā)動(dòng)機(jī)消散熱能量的已知構(gòu)件是潤滑油自身，所述潤滑油除了潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)的可運(yùn)動(dòng)部件之外還允許將由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)之外并且消散到環(huán)境中?？梢詢H僅由發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑油冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的一些部件，比如曲柄軸、軸承、凸輪軸、桿和活塞。當(dāng)過熱時(shí)，潤滑油失去其粘性并且可能退化，結(jié)果損失了其期望的潤滑特性以及冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部部件的能力，損害了發(fā)動(dòng)機(jī)部件的適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而引起車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的重大損壞乃至損失。
[0006]—些車輛(特別是重型車輛)設(shè)置有油散熱器，所述油散熱器采用通常為板型的換熱器的形式、設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和必需的濾油器之間(一般位于濾油器的下游處)或者通常在重型車輛的情況中以單個(gè)缸體的形式結(jié)合至濾油器，以便在潤滑油和散熱器水之間操作為用于換熱的增強(qiáng)件。然而，目前使用的油散熱器不能在油和燃料之間執(zhí)行換熱。
[0007]因此，如在所述先前專利申請BR 10 2013 004382-6中討論的那樣，在低溫環(huán)境中(在該環(huán)境中，燃料的溫度降低到遠(yuǎn)低于其閃點(diǎn)溫度的值處(“冷燃料”))，燃燒供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的難度更大或者更小，所述難度在使用包含高閃點(diǎn)的燃料時(shí)更大。
[0008]還應(yīng)當(dāng)注意到，在具有間接噴射的1.0L車輛中的燃料分配器內(nèi)部的標(biāo)稱壓力大約為4.2bar。在該條件下，燃料的汽化溫度高于在環(huán)境壓力下的燃料汽化溫度。對于具有直接燃料噴射的車輛而言，這些值(壓力和汽化溫度)進(jìn)一步升高。
[0009]還已知的是，燃料溫度的升高有助于獲得微滴的燃料噴霧，所述微滴的燃料噴霧在與來自燃燒室中的點(diǎn)火線圈的電火花接觸時(shí)或者在它們被以特定壓力壓縮時(shí)(柴油機(jī))將更容易燃燒。
[0010]盡管在由運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)消散的熱量和燃料之間實(shí)施的換熱原則上足以充分地加熱略微“冷”的燃料，但這不是具有最佳熱能效率的工作條件，因?yàn)槠湓试S由于貧燃燃燒而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)故障、震動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)低加速響應(yīng)和污染物排放的發(fā)生。
[0011 ]在“靈活燃料車輛”中(由呈任意混合比例的乙醇和/或汽油驅(qū)動(dòng))，已知的是，發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)出不是最佳的。有效的加熱系統(tǒng)可以通過使燃料(例如，乙醇或者汽油)處于更好的燃燒條件(通過將燃料加熱到更接近其汽化點(diǎn)的溫度)來提供最佳的條件并導(dǎo)致更好的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)出。
[0012]根據(jù)上文，在先前專利申請BR10 2013 004382-6中提出了一種燃料加熱管理系統(tǒng)，以便在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間保持工作，以期不僅在“靈活燃料”類型的車輛(兩種或者三種燃料)中、而且還在設(shè)置有利用任何燃料(液體或者氣體)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)的車輛中實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能(能量優(yōu)化)、在壓下加速踏板時(shí)具有快速響應(yīng)的更好的車輛操控、具有最佳轉(zhuǎn)矩和功率、以及具有低污染物排放。
[0013]在所述先前專利申請中提出的解決方案中的一種(特別是在圖3中示出的一種)包括用于供給燃料的管理系統(tǒng)，所述燃料能夠通過普通換熱器從冷卻水流和發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油流中吸收期望的熱能。然而，所述先前專利申請沒有將發(fā)明限制于一種類型的換熱器，所述換熱器可以應(yīng)用于熱管理系統(tǒng)，以便在需要時(shí)使用在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部被加熱的潤滑油和冷卻水流所消散的熱量并且分別將熱量傳導(dǎo)至相應(yīng)的水和油散熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供一種例如具有板片的類型的換熱器，所述換熱器與用于在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)中的熱管理系統(tǒng)結(jié)合使用，以便在燃料和由水與潤滑油限定的兩種冷卻流體之間提供三重且順序的熱交互，以便選擇性地和充分地將燃料加熱到更接近其汽化點(diǎn)的溫度，同時(shí)通過緊湊和牢固的構(gòu)造來獲得冷卻水和潤滑油兩者的期望冷卻，所述構(gòu)造可以容易地并且快速地應(yīng)用于設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的冷卻水回路和潤滑油循環(huán)回路。
[0015]本換熱器應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)設(shè)置有冷卻水回路和潤滑油回路，所述冷卻水回路具有出口和連接到水散熱器的出口的入口 ；所述潤滑油回路設(shè)置有入口和出口。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，換熱器包括:第一平臺(tái)和第二平臺(tái)，每個(gè)第一平臺(tái)和第二平臺(tái)均具有設(shè)置有水入口和水出口的基部，第二平臺(tái)的基部具有油入口和油出口，第一平臺(tái)設(shè)置有燃料入口噴嘴和燃料出口噴嘴，燃料入口噴嘴和燃料出口噴嘴選擇性地并聯(lián)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置;連接塊，所述連接塊具有第一接合面和第二接合面以及安裝面，第一平臺(tái)的基部和第二平臺(tái)的基部分別抵靠著第一接合面和第二接合面安放和固定，安裝面被安放和固定到發(fā)動(dòng)機(jī)，所述連接塊限定:返回導(dǎo)管，所述返回導(dǎo)管使得冷卻水回路的出口與第一平臺(tái)中的水入口連通;互連導(dǎo)管，所述互連導(dǎo)管使得第一平臺(tái)的水出口與第二平臺(tái)的水入口連通；出口導(dǎo)管，所述出口導(dǎo)管使得第二平臺(tái)的水出口與水散熱器的入口連通;和兩根油導(dǎo)管，所述兩根油導(dǎo)管使得潤滑油回路的入口和出口分別與第二平臺(tái)的油入口和油出口連通。
[0017]因此，本發(fā)明提供了一種三重?fù)Q熱器，所述三重?fù)Q熱器可操作地與用于在運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)熱管理系統(tǒng)相聯(lián)，該換熱器提供了在由潤滑油、冷卻水和燃料限定的三種流體之間的選擇性的并且依序的熱交換，所述潤滑油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)，所述冷卻水循環(huán)通過水散熱器并且在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部循環(huán)，而且所述燃料在足以使其在燃燒室內(nèi)部完全燃燒的溫度下被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部。
[0018]利用在第一組合件或第一平臺(tái)中的燃料和水之間的換熱、以及之后的在第二組合件或第二平臺(tái)中的潤滑油和通過發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的水之間的第二次換熱，能夠通過簡單且有效的構(gòu)造以及牢固和緊湊的安裝獲得同時(shí)冷卻潤滑油和散熱器水的優(yōu)勢，其中，雙重能量用于待供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。在均固定到連接塊上的兩個(gè)平臺(tái)中的換熱器的構(gòu)造允許換熱器以緊湊的方式安裝、并通過發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的四個(gè)氣道連接到冷卻水回路和潤滑油回路。
[0019]這里提出的換熱器在與自動(dòng)熱管理系統(tǒng)一起使用時(shí)允許加熱單種或呈混合物形式的燃料(所述燃料在用于其燃燒的更好的溫度條件下被傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射系統(tǒng))，從而降低燃料消耗、降低對環(huán)境的破壞，并且提高發(fā)動(dòng)機(jī)和與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)的車輛的效率，用于選擇性地加熱燃料的熱能從由內(nèi)燃機(jī)消散的熱能獲得。
【附圖說明】
[0020]下面將參照附圖描述本發(fā)明，所述附圖以將被應(yīng)用于本換熱器的可能實(shí)施例的示例的方式給出，其中:
[0021]圖1是用于將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)的熱管理系統(tǒng)的簡圖，所述系統(tǒng)設(shè)置有本發(fā)明的換熱器；
[0022]圖2是用于本換熱器的可行構(gòu)造的透視圖，其中，兩個(gè)平臺(tái)固定到連接塊上；
[0023]圖3是圖2的換熱器的透視圖，其中，兩個(gè)換熱平臺(tái)與連接塊分開；
[0024]圖4是與圖3的透視圖類似的分解透視圖，但是示出了當(dāng)從連接塊的安裝面的那一側(cè)觀察時(shí)的兩個(gè)平臺(tái)和連接塊；
[0025]圖4A是當(dāng)由通過第一組腔室的兩根水導(dǎo)管的直徑的平面剖切時(shí)第一換熱平臺(tái)的透視圖；
[0026]圖4B是當(dāng)由通過第三組腔室的兩根水導(dǎo)管的直徑的平面剖切時(shí)第二換熱平臺(tái)的透視圖；
[0027]圖4C是當(dāng)由通過第四組腔室的兩根油導(dǎo)管的直徑的平面剖切時(shí)第二換熱平臺(tái)的透視圖；
[0028]圖5是與返回導(dǎo)管、互連導(dǎo)管和出口導(dǎo)管相聯(lián)的兩個(gè)換熱平臺(tái)的透視圖，所述返回導(dǎo)管、互連導(dǎo)管和出口導(dǎo)管設(shè)置在連接塊的內(nèi)部并且示意性示出；
[0029]圖6是圖2的換熱器，其中，第一平臺(tái)根據(jù)通過燃料入口噴嘴和燃料出口噴嘴的直徑的平面被剖切，第二平臺(tái)根據(jù)通過潤滑油入口和潤滑油出口的直徑的平面被剖切，并且連接塊根據(jù)通過第二平臺(tái)的水出口導(dǎo)管和油的直徑的平面被截?cái)?和
[0030]圖7是當(dāng)從與塊的截面相對的一側(cè)觀察時(shí)的圖6的換熱器，并且示出了根據(jù)通過第二平臺(tái)中的油入口導(dǎo)管的直徑的平面截?cái)鄷r(shí)獲得的塊的截面。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如已經(jīng)提及并且在附圖中示出的，本發(fā)明的換熱器HE應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)M中，所述內(nèi)燃機(jī)M使用單種燃料或者具有不同汽化溫度的燃料的各種混合物(比如在“靈活燃料”發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中那樣，所述“靈活燃料”發(fā)動(dòng)機(jī)使用例如汽油、乙醇或者其不同比例的混合物)。
[0032]本發(fā)明的換熱器HE被開發(fā)為與用于在車輛的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)期間供給燃料的熱管理系統(tǒng)TMS—起操作，以便將供給到發(fā)動(dòng)機(jī)M的燃料保持在