專(zhuān)利名稱(chēng)：水陸兩用車(chē)的排氣冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水陸兩用車(chē)的排氣冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域已知的專(zhuān)用的陸用車(chē)輛和水上船只的情況下，用于冷卻排氣系統(tǒng)的方法和裝置沿用已久。在陸用車(chē)輛的情況下，排氣系統(tǒng)一般懸掛在車(chē)輛的地板之下以使得其暴露在周?chē)拇髿庵?，周?chē)拇髿庠谂艢庀到y(tǒng)的外表面經(jīng)過(guò)并且將其冷卻。由于很大程度上依賴(lài)諸如車(chē)輛速度和大氣條件等因素，所實(shí)現(xiàn)的冷卻效果自然是可變的但是令人滿(mǎn)意的。在水上船只的情況下，通常用水來(lái)冷卻排氣系統(tǒng)。這通常使用在船只外的充足的生水資源，將該生水吸入并使其繞一圍繞排氣系統(tǒng)的水套循環(huán)，然后將其排放回生水源中。當(dāng)水上船只在水中時(shí)這種排氣冷卻系統(tǒng)是非常高效的，但是當(dāng)船在陸地上，沒(méi)有生水源時(shí)不起作用。但是，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)即使在陸上也很少在陸地運(yùn)行(一般僅因?yàn)榫S護(hù)的原因，此時(shí)可通過(guò)例如軟管來(lái)提供人工生水源)的水上船只來(lái)說(shuō)，這不是非常重要的。
也可從雪鐵龍(Citroen)的US 3,884,194知道提供了一種在陸用車(chē)輛中使用的氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管的水套來(lái)回收熱能。具體而言，US 3,884,194公開(kāi)一種用于加熱裝備有氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛的乘客車(chē)廂的蒸汽發(fā)生器。
在Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha的US 4,991,546中，公開(kāi)了一種水上船只的基于水套的冷卻系統(tǒng)，用于冷卻內(nèi)燃機(jī)和排氣歧管。該發(fā)明涉及防止由于冷卻過(guò)程而在排氣歧管內(nèi)形成冷凝。使用了生水，該生水從船只之外引入并且在繞不同系統(tǒng)的水套循環(huán)之后被排回。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用了一個(gè)附加的散熱器，不過(guò)僅僅為了給發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣歧管和一部分排氣彎管提供密封冷卻水套的目的，以使得冷卻劑而不是純水可在封閉的系統(tǒng)中使用，并且保持與生水分離。仍然需要將生水引入、循環(huán)并排回到船只外的水體中。同樣的，這一系統(tǒng)也不能用于陸用車(chē)輛。
然而，在水陸兩用車(chē)的情況下，排氣系統(tǒng)的冷卻問(wèn)題表現(xiàn)出非常特殊的問(wèn)題和考慮的事項(xiàng)。水陸兩用車(chē)廣泛用于陸地和水中，并且它的排氣系統(tǒng)易于在至少與任意其他道路車(chē)輛那樣熱的狀態(tài)下運(yùn)行。陸用車(chē)輛依靠周?chē)諝鈦?lái)保持它們的排氣系統(tǒng)冷卻，特別是在熱的以致于點(diǎn)燃在?？寇?chē)輛下的草的狀態(tài)下工作(～900℃)的催化轉(zhuǎn)換器，而水陸兩用車(chē)的下側(cè)是密封的以確保在水中的浮力和流體動(dòng)力特性。由于將排氣系統(tǒng)密封在殼體(hull)內(nèi)側(cè)實(shí)際上將其與外部冷卻作用隔離，因此這增加了提供足夠冷卻的問(wèn)題的困難。此外，當(dāng)在陸用模式運(yùn)行的完全加熱的排氣系統(tǒng)進(jìn)入水中以使得車(chē)輛在水用模式工作時(shí)，存在驟冷的熱沖擊效應(yīng)的潛在損害，因此理想的是密封水陸兩用車(chē)輛的排氣系統(tǒng)。同樣，催化轉(zhuǎn)換器也是非常敏感的部件，其必須被保持在最佳的操作溫度下以防止損害催化劑。因此，顯然水陸兩用車(chē)輛存在相沖突的需求，并且專(zhuān)用的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不適于水陸兩用車(chē)輛的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種可以在陸用和水用模式運(yùn)行的水陸兩用車(chē)的排氣冷卻系統(tǒng)，該排氣冷卻系統(tǒng)包括所要冷卻的排氣系統(tǒng)；至少一個(gè)空氣-液體換熱器；至少一個(gè)液體-液體換熱器；以及與該排氣系統(tǒng)和該至少一個(gè)空氣-液體換熱器和/或該至少一個(gè)液體-液體換熱器進(jìn)行熱交換的冷卻液，其中當(dāng)水陸兩用車(chē)輛以陸用模式運(yùn)行時(shí)，該冷卻液被該排氣系統(tǒng)加熱并且被該至少一個(gè)空氣-液體換熱器冷卻；以及當(dāng)水陸兩用車(chē)輛以水用模式運(yùn)行時(shí)，該冷卻液被該排氣系統(tǒng)加熱并且被該至少一個(gè)液體-液體換熱器冷卻。


現(xiàn)在將參照附圖，僅通過(guò)實(shí)施例描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的安裝在一水陸兩用車(chē)輛的跑車(chē)變體內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的示意性平面圖；圖2是圖1中的水陸兩用車(chē)輛的示意性側(cè)視圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的安裝在一水陸兩用車(chē)輛的沙灘車(chē)變體內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的示意性平面圖；以及圖4是圖3中的水陸兩用車(chē)輛的示意性側(cè)視圖；具體實(shí)施方式
首先參照?qǐng)D1和2，其中示出了安裝在水陸兩用車(chē)輛10內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的冷卻系統(tǒng)的示意圖。當(dāng)在陸用和水用模式中運(yùn)行時(shí)，原動(dòng)機(jī)40提供推進(jìn)水陸兩用車(chē)輛10的動(dòng)力。在陸用模式時(shí)，動(dòng)力被傳送到諸如車(chē)輪20的陸用推進(jìn)裝置。在水用模式時(shí)，動(dòng)力被傳送到諸如噴射驅(qū)動(dòng)器30的水用推進(jìn)裝置。在此優(yōu)選實(shí)施方案中，原動(dòng)機(jī)40是內(nèi)燃機(jī)，燃燒產(chǎn)物從該內(nèi)燃機(jī)40經(jīng)由排氣系統(tǒng)50離開(kāi)。
排氣系統(tǒng)50包括催化轉(zhuǎn)換器51和消音器52，每一個(gè)均封閉在水套53內(nèi)。水套53在排氣系統(tǒng)50的第一遠(yuǎn)端具有液體入口54并在第二近端具有液體出口55。
提供了常規(guī)散熱器形式的空氣-水換熱器60，并且其具有液體入口61和液體出口62。冷卻液的細(xì)長(zhǎng)管道將液體入口61和液體出口62連接并且以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式封裝以使得在液體入口61和液體出口62之間的流程長(zhǎng)度最大化。該管道設(shè)有散熱片的矩陣，該矩陣被布置為與它的外表面熱接觸，從而使得對(duì)于通過(guò)的空氣具有大的表面面積，以使得有效熱通道以及在通過(guò)矩陣的冷卻空氣和通過(guò)管道的冷卻液之間的可能的熱交換最大化。
也提供了水-水換熱器70，并且該水-水換熱器70具有兩個(gè)液體入口71、73和兩個(gè)液體出口72、74。用于冷卻液的第一管道將液體入口71和液體出口72連接，并且以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式封裝，也是為了使得在液體入口71和液體出口72之間的流程長(zhǎng)度最大。用于生水的第二管道將液體入口73和液體出口74連接，并且同樣以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式封裝，從而使得在液體入口73和液體出口74之間的流程長(zhǎng)度最大。這些管道彼此相對(duì)布置，以便最大化在兩個(gè)管道之間的有效熱通道以及最大化在通過(guò)第二管道的冷卻生水和通過(guò)第一管道的冷卻液之間的可能的熱量傳遞。
通過(guò)排氣系統(tǒng)50的水套53、空氣-水換熱器60和使用適宜的液體管道的水-水換熱器70的第一管道的串聯(lián)來(lái)形成閉合的冷卻液回路80。開(kāi)放生水回路90使用適當(dāng)?shù)囊后w管道形成；并且在水用模式時(shí)，生水經(jīng)由篩濾器或過(guò)濾器(未示出)從水陸兩用車(chē)輛10外側(cè)進(jìn)入或泵入，通過(guò)該水-水換熱器70的第二管道，然后返回外部的水源。生水也可以例如從噴射驅(qū)動(dòng)器30的加壓側(cè)引入，以避免需要單獨(dú)的泵。
在運(yùn)行中，可以?xún)H僅圍繞閉合的冷卻液回路80泵送冷卻液或者在恒溫下和/或在如本領(lǐng)域已知的控制方式下泵送(例如在依據(jù)于車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)的電子控制單元(ECU)的控制下)。當(dāng)以陸用模式運(yùn)行水陸兩用車(chē)輛時(shí)，在第一冷卻溫度的冷卻液經(jīng)由液體入口54進(jìn)入排氣系統(tǒng)50并沿著包含排氣系統(tǒng)50的水套53流動(dòng)，從在車(chē)輛10后部排氣系統(tǒng)50的的較冷端流到靠近排氣歧管的較熱端(從而避免排氣系統(tǒng)的驟冷以及防止冷啟動(dòng)后在排氣歧管內(nèi)形成冷凝)。在排氣系統(tǒng)50中的熱量經(jīng)由已設(shè)立的熱傳遞路徑被傳遞到冷卻液，加熱冷卻液并冷卻排氣系統(tǒng)50。在第二升高溫度的冷卻液經(jīng)由液體出口55離開(kāi)水套53。該冷卻液然后通過(guò)連接管道經(jīng)由液體入口61進(jìn)入到空氣-水換熱器60。當(dāng)冷卻液在換熱器60內(nèi)沿著管道流動(dòng)時(shí)，在被布置為與管道熱接觸的散熱片矩陣上通過(guò)的空氣從處于第二升高溫度的冷卻液中提取熱量，從而將冷卻液冷卻到低于第二升高溫度的溫度。在散熱片矩陣上通過(guò)的空氣可以是自由流動(dòng)的(沖壓效應(yīng))、經(jīng)由管道裝置(以提高沖壓效應(yīng))的和/或通過(guò)諸如輔助風(fēng)扇(未示出)來(lái)壓入或補(bǔ)充。然后該冷卻液經(jīng)由液體出口62離開(kāi)換熱器60并且經(jīng)由連接管道流動(dòng)并經(jīng)由液體入口71進(jìn)入并傳送到該水-水換熱器70。在此陸用模式，由于沒(méi)有經(jīng)由開(kāi)放生水回路90的可用生水供應(yīng)，該水-水換熱器70提供較小的作用或者不提供作用。因此，冷卻液經(jīng)由液體出口72以與其進(jìn)入時(shí)基本相同的溫度離開(kāi)。最后，管道將冷卻液從液體出口72傳輸?shù)脚艢庀到y(tǒng)的液體入口54，并且重復(fù)上述過(guò)程，冷卻液被再循環(huán)。
當(dāng)水陸兩用車(chē)輛10以水用模式運(yùn)行時(shí)，除了由空氣-水換熱器60所提供的冷卻步驟被冷卻液通過(guò)水-水換熱器70所產(chǎn)生的冷卻步驟補(bǔ)充或替代之外，在以上描述的過(guò)程是相同的。在此水上模式，冷卻液以相對(duì)于該第一冷卻溫度升高的溫度(在此情況下該空氣-水換熱器60在一定程度上是有效的)或者以第二升高的溫度(在此情況下該空氣-水換熱器60是無(wú)效的)進(jìn)入該水-水換熱器70，并且在換熱器70內(nèi)沿著第一管道通過(guò)。同時(shí)，具有外部環(huán)境水溫的生水經(jīng)由生水液體入口73從水陸兩用車(chē)輛10外部泵入。該生水在水-水換熱器70內(nèi)通過(guò)第二管道并且經(jīng)由生水液體出口74離開(kāi)并且被排回到外部水體。該第一和第二管道的布置(彼此相對(duì)反向流動(dòng))使得在該兩個(gè)管道之間的有效熱通道和可能的總的熱量傳遞最大化，從而使得冷卻液隨著生水被加熱到一定程度而被冷卻，在該程度下冷卻液以低于第二升高溫度的溫度經(jīng)由液體出口72離開(kāi)。冷卻液接著被再循環(huán)。
應(yīng)該理解的是，以上描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案僅僅是根據(jù)本發(fā)明的許多可能的不同設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例。具體而言，所述的優(yōu)選實(shí)施方案采取了一種適用于水陸兩用車(chē)輛10的中置發(fā)動(dòng)機(jī)的賽車(chē)型式的設(shè)計(jì)。在此型式的水陸兩用車(chē)輛10中，優(yōu)選具有根據(jù)本發(fā)明的排氣冷卻系統(tǒng)，該排氣冷卻系統(tǒng)如圖所示地封裝。但是，根據(jù)本發(fā)明的排氣冷卻系統(tǒng)是非常靈活的并且適于封裝到完全不同類(lèi)型的水陸兩用車(chē)輛中，例如三輪車(chē)、沙灘車(chē)或越野用途的車(chē)輛。
為了舉例說(shuō)明這一點(diǎn)，圖3和4示出了安裝在沙灘車(chē)形式的水陸兩用車(chē)輛110內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的冷卻系統(tǒng)的示意圖。這是一種具有前后排列的前座113和后座116的“跨騎式”車(chē)輛。如同上述的第一實(shí)施方案，原動(dòng)機(jī)140提供在陸用和水用模式下運(yùn)行時(shí)推進(jìn)水陸兩用車(chē)輛110的動(dòng)力。在陸用模式時(shí)，動(dòng)力被傳送到諸如車(chē)輪120的陸用推進(jìn)裝置。在水用模式時(shí)，動(dòng)力被傳送到諸如噴射驅(qū)動(dòng)器130的水用推進(jìn)裝置。在此優(yōu)選實(shí)施方案中，原動(dòng)機(jī)140是內(nèi)燃機(jī)，燃燒產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)150從該內(nèi)燃機(jī)離開(kāi)。排氣系統(tǒng)150包括催化轉(zhuǎn)換器151和消音器152，每一個(gè)均封閉在水套153內(nèi)。水套153在排氣系統(tǒng)150的第一遠(yuǎn)端具有液體入口154并在第二近端具有液體出口155。
提供了常規(guī)散熱器形式(因封裝原因有不同尺寸)的兩個(gè)空氣-水換熱器160、165，它們分別具有液體入口161、166和液體出口162、167。用于冷卻液的細(xì)長(zhǎng)管道將相應(yīng)的液體入口161、166和相應(yīng)的液體出口162、167連接，并且每一個(gè)均以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式被封裝以使得在液體入口161、166和液體出口162、167之間的流程長(zhǎng)度最大化。這些管道設(shè)有散熱片的矩陣，該矩陣被布置為與管道外表面熱接觸，從而使得對(duì)于通過(guò)的空氣具有大的表面面積，以使得有效熱通道以及在通過(guò)矩陣的冷卻空氣和通過(guò)管道的冷卻液之間的可能的熱交換最大化。這兩個(gè)空氣-水換熱器160、165在圖中并聯(lián)，但是應(yīng)該理解替代地，它們也可以串聯(lián)。
還提供水-水換熱器170并且該換熱器170具有兩個(gè)液體入口171、173和兩個(gè)液體出口172、174。用于冷卻液的第一管道將液體入口171和液體出口172連接，并且同樣以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式封裝，為了使得在液體入口171和液體出口172之間的流程長(zhǎng)度最大化。用于生水的第二管道將液體入口172和液體出口174連接，并且同樣以螺旋狀、迷宮狀或者其他像這樣彎曲的形式封裝，從而使得在液體入口172和液體出口174之間的流程長(zhǎng)度最大化。這些管道彼此相對(duì)布置，以便最大化在兩個(gè)管道之間的有效熱通道以及最大化在通過(guò)第二管道的冷卻生水和通過(guò)第一管道的冷卻液之間的可能的熱量傳遞。
通過(guò)排氣系統(tǒng)150的水套153、空氣-水換熱器160、165和使用適宜的液體管道的水-水換熱器70的第一管道的串聯(lián)來(lái)形成閉合的冷卻液回路180。在圖示的實(shí)施方案中，該空氣-水換熱器160、165本身是彼此并聯(lián)的，但是替代地可以是串聯(lián)連接的。使用適當(dāng)?shù)囊后w管道形成開(kāi)放生水回路190；并且在水用模式時(shí)，生水經(jīng)由篩濾器或過(guò)濾器(未示出)從水陸兩用車(chē)輛110外部泵入，通過(guò)該水-水換熱器170的第二管道，然后返回外部的水源。
除了冷卻液通過(guò)并聯(lián)的兩個(gè)空氣-水換熱器160、165之外，該排氣冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行與上文的第一實(shí)施方案的描述相同。
在上述兩個(gè)實(shí)施方案中，可以提供一種諸如鉸接的或滑動(dòng)的擋板的封閉裝置使水陸兩用車(chē)輛在運(yùn)行時(shí)免受水、風(fēng)浪的沖擊以及免于碰撞到失事船只殘骸或棄物。該封閉裝置可以提供空氣-液體換熱器的選擇性的或者整體性的防護(hù)，并且這可以根據(jù)必要的操作條件自動(dòng)控制(例如通過(guò)ECU)或者手動(dòng)控制。該封閉裝置可以用于保護(hù)換熱器不受損害和/或來(lái)控制或優(yōu)化冷卻方式。
應(yīng)該理解的是，盡管在上述優(yōu)選實(shí)施方案中時(shí)，組合部件和冷卻液流動(dòng)路徑是以具體的設(shè)計(jì)布置的，但是許多不同的設(shè)計(jì)也是可能的。例如，在一個(gè)替代實(shí)施方案中，本發(fā)明可以利用已經(jīng)存在的空氣-水換熱器用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。替代地，除了為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置的空氣-水換熱器之外，也可以提供在優(yōu)選實(shí)施方案中所描述的空氣-水換熱器。實(shí)際上，由于封裝或其他原因可以提供多個(gè)空氣-水換熱器(例如較小的單元)并且圍繞車(chē)輛分布。同樣地，可以提供多個(gè)水-水換熱器并且相應(yīng)地分布。雖然，在優(yōu)選實(shí)施方案中示出的回路的部件被串聯(lián)布置并且冷卻液被圍繞該回路串聯(lián)泵送，應(yīng)該理解的是這些部件可以附加于現(xiàn)有布置之外或替代現(xiàn)有布置地并聯(lián)布置。此外，每一個(gè)換熱器(無(wú)論空氣-水類(lèi)型或水-水類(lèi)型)可以在具有專(zhuān)有的或共享的冷卻液的單獨(dú)的回路來(lái)提供。在這種情況下，每一個(gè)回路可以設(shè)有其專(zhuān)有的獨(dú)立的水套，可以通入公共水套的一部分或在公共水套內(nèi)的子回路，或者可以在流體控制系統(tǒng)的控制下通入單個(gè)公共水套。同樣，當(dāng)然也可以加入用于控制冷卻液流動(dòng)的控制閥，并且該閥可以通過(guò)電動(dòng)操作的或自動(dòng)調(diào)溫控制的流量閥以及相關(guān)的電子處理/控制裝置來(lái)控制，相關(guān)的電子處理/控制裝置諸如作為水陸兩用車(chē)輛10的已有ECU的一部分或者附加部分來(lái)提供的電子控制單元(ECU)。這提供了在回路或每一回路的內(nèi)部或外部切換獨(dú)立部件的便利，以?xún)?yōu)化系統(tǒng)的性能?？蛇x地，可以為每一個(gè)部件提供旁通管。
雖然上述的空氣-水和水-水換熱器60、160、165和70、170是常規(guī)設(shè)計(jì)，應(yīng)該理解可以有利地使用替代的或定制的設(shè)計(jì)。例如，申請(qǐng)人已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種定制的水-水換熱器，該換熱器包括在其一種水陸兩用車(chē)輛的設(shè)計(jì)的殼體中。所述的水陸兩用車(chē)輛包括用良好的導(dǎo)熱材料鋁制成的殼體。該殼體的一個(gè)縱剖面是封閉的以形成一封閉的容積，該殼體形成此封閉容積的一側(cè)。冷卻液可以泵送通過(guò)該封閉的容積，并且當(dāng)該水陸兩用車(chē)輛以水用模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)該冷卻液通過(guò)與殼體表面直接接觸的外面的生水來(lái)冷卻。這一設(shè)計(jì)消除了從車(chē)輛外部來(lái)引入生水的需要，因此不再需要在上述的優(yōu)選實(shí)施方案中的生水回路90。已經(jīng)證明此水-水換熱器是如此有效，使得必須計(jì)量通過(guò)該封閉容積內(nèi)的冷卻液的流動(dòng)速度以使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在有效的工作溫度。因此，可能優(yōu)選安裝一個(gè)旁路回路到該水-水換熱器以允許例如在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱時(shí)斷開(kāi)該水-水換熱器。可以手動(dòng)地、自動(dòng)調(diào)溫地、通過(guò)定時(shí)開(kāi)關(guān)或者通過(guò)其他任何適合的控制裝置(例如ECU)來(lái)控制這一旁路。對(duì)于上述替代地或附加地，在車(chē)輛的現(xiàn)有設(shè)備中可以實(shí)現(xiàn)水-水換熱器，例如在噴射驅(qū)動(dòng)器30。冷卻液可以在噴射驅(qū)動(dòng)器30的部件和/或該噴射驅(qū)動(dòng)器30的沙石防護(hù)網(wǎng)的齒間內(nèi)或者圍繞它們循環(huán)。處于環(huán)境溫度的大量的生水通過(guò)這些部件，這些部件由導(dǎo)熱良好的金屬材料制成。此外，通過(guò)將生水直接噴入通過(guò)并且離開(kāi)排氣系統(tǒng)的排氣的排出氣流可以提供附加的冷卻。
應(yīng)該理解到，雖然在優(yōu)選實(shí)施方案中，原動(dòng)機(jī)40、140采取內(nèi)燃機(jī)的形式，原動(dòng)機(jī)40、140可以替代地采取燃料電池、雙制發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或者它們的任意組合的形式。此外，雖然該冷卻系統(tǒng)被描述為一種用于冷卻排氣系統(tǒng)的系統(tǒng)，它也可以附加地用于冷卻其它發(fā)熱源，例如水用推進(jìn)裝置30、130，原動(dòng)機(jī)40、140和/或制動(dòng)部件。
此外，如圖1和2中所示以及如在申請(qǐng)人的公開(kāi)為WO 02/07999的共同未決申請(qǐng)中所描述的，原動(dòng)機(jī)40、140可以橫向安裝；或者當(dāng)覺(jué)得方便時(shí)縱向安裝。在申請(qǐng)人的公開(kāi)為WO 02/12005的共同未決申請(qǐng)中可以找到包括縱向安裝的原動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系的實(shí)施例。
如上所述，冷卻液圍繞閉合的回路80、180循環(huán)，而生水在可用時(shí)(即在水用模式時(shí))被泵入及泵出開(kāi)放回路90、190。由于冷卻液與生水分離并且總是保持在閉合回路80、180內(nèi)，在冷卻液中可以使用防凍劑或者它相應(yīng)的緩蝕劑以保護(hù)系統(tǒng)部件抵抗低溫以及抵抗腐蝕作用。由于環(huán)境的原因，這在已知的水上船只的排氣冷卻系統(tǒng)的情況下是不可能的，該排氣冷卻系統(tǒng)將所有的冷卻液泵送回生水源中。但是，如果期望以陸用模式運(yùn)行車(chē)輛10、110時(shí)提供附加的冷卻，當(dāng)車(chē)輛在陸地上被驅(qū)動(dòng)時(shí)可以將該系統(tǒng)設(shè)置為在開(kāi)放回路90、190和/或閉合回路80、180中保持生水。例如，就提供壓艙物而言，這樣的系統(tǒng)可以具有附加的優(yōu)點(diǎn)，例如該壓艙物可以圍繞車(chē)輛可控制地分布以進(jìn)一步優(yōu)化性能。在此情況下，可以提供安全裝置來(lái)防止系統(tǒng)在低溫大氣條件下生水突然保持的情況受到霜凍的損害。例如，可以設(shè)置防暴片來(lái)消除在化學(xué)處理工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中已知的過(guò)度壓力。
應(yīng)該理解的是，閉合的回路80、180在冷卻液中不需要存在防凍劑和其相關(guān)的緩蝕劑的情況下，不一定必須是閉合的回路。在此情況下，生水可以改為被吸入、繞所謂的閉合回路80、180循環(huán)以及被保留用于進(jìn)一步的循環(huán)或者被分配回生水源。在生水被保留用作進(jìn)一步的循環(huán)的情況下(例如用于車(chē)輛的的陸用模式運(yùn)行)，為了如上所述的安全原因，可以在閉合回路中使用防暴片或其他犧牲管段。在又一實(shí)施方案中，優(yōu)選地當(dāng)車(chē)輛以水用模式運(yùn)行時(shí)，生水可以被吸入并且只有在被分配回到生水源之前直接經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)50、150的水套53、153。這提供了排氣系統(tǒng)50、150的冷卻并且無(wú)需冷卻液圍繞閉合回路80、180的其他部分循環(huán)。這一布置可以通過(guò)例如使用流體控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。
盡管在上述優(yōu)選實(shí)施方案中使用直接流經(jīng)水套53，153的冷卻液來(lái)實(shí)現(xiàn)排氣系統(tǒng)50、150的冷卻，其中該水套封閉排氣系統(tǒng)50、150的部件，但是應(yīng)該理解的是，用于產(chǎn)生這一熱量傳遞及其控制效果的裝置可以采取任意適宜的形式。例如，水套53、153不需要封閉排氣系統(tǒng)的所有部件。替代的，只有選定的部件或部件的選擇被封閉。實(shí)際上，可以有利地使用多個(gè)獨(dú)立的水套，每一個(gè)水套獨(dú)立地封閉一個(gè)或多個(gè)部件。每一個(gè)水套可以使用控制閥或者其他流體控制裝置來(lái)選擇性地被泵入及泵出一個(gè)回路。而且，該水套或每一個(gè)水套可以與排氣系統(tǒng)的部件一定程度的熱隔絕和/或被設(shè)計(jì)為防止冷卻液與它們直接接觸。這可以例如通過(guò)提供直接在水套和排氣部件之間的空氣、氣體或液體填充的間隙(例如使用肋、散熱片或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)獲得它們之間的固定的(線(xiàn)性的或逐級(jí)的)空間關(guān)系)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些空氣、氣體或液體填充的間隙可以此外或替代地部分或完全用絕熱材料填充或包裹。這些替代方案的每一個(gè)可以獨(dú)自或者組合使用來(lái)優(yōu)化車(chē)輛的排氣冷卻方式。也應(yīng)該理解的是，在優(yōu)化冷卻方式中對(duì)冷卻液的流動(dòng)的控制是必不可少的，并且尤其是對(duì)于在諸如陸用模式、水用模式、車(chē)輛啟動(dòng)、正常行駛以及車(chē)輛停止等的不同模式中在排氣系統(tǒng)中的每一個(gè)獨(dú)立部件的最適宜的冷卻。催化轉(zhuǎn)換器是這樣一種部件，其最佳工作參數(shù)是關(guān)鍵性的?？刂婆艢馄绻艿睦鋮s來(lái)防止冷凝和形成沉淀物也是重要的。此外，必須考慮排氣部件的熱沖擊效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的排氣冷卻系統(tǒng)可以被尤其有利地施用到一滑行式水陸兩用車(chē)輛；并且還被施用到這樣一種車(chē)輛，其具有當(dāng)以水用模式在水上被驅(qū)動(dòng)時(shí)可收縮的輪子。排氣冷卻系統(tǒng)的控制方式可以被連接到車(chē)輛控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)提供了陸用模式和截然不同的水上模式。以可控的方式來(lái)冷卻排氣歧管以防止在冷啟動(dòng)之后在排氣歧管內(nèi)形成冷凝對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的排氣冷卻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是特別有利的。
盡管在本說(shuō)明書(shū)中所描述的換熱器被稱(chēng)之為“空氣-水”和“水-水”換熱器，應(yīng)該理解的是術(shù)語(yǔ)“水”表示使用任意適宜的液體，例如具有防凍劑和相關(guān)的緩蝕劑的水。
權(quán)利要求
1.一種可以在陸用和水用模式運(yùn)行的水陸兩用車(chē)的排氣冷卻系統(tǒng)，該排氣冷卻系統(tǒng)包括所要冷卻的排氣系統(tǒng)；至少一個(gè)空氣-液體換熱器；至少一個(gè)液體-液體換熱器；以及與該排氣系統(tǒng)和該至少一個(gè)空氣-液體換熱器和/或該至少一個(gè)液體-液體換熱器進(jìn)行熱交換的冷卻液，其中當(dāng)水陸兩用車(chē)輛以陸用模式運(yùn)行時(shí)該冷卻液被該排氣系統(tǒng)加熱并且被該至少一個(gè)空氣-液體換熱器冷卻；以及當(dāng)水陸兩用車(chē)輛以水用模式運(yùn)行時(shí)該冷卻液被該排氣系統(tǒng)加熱并且被該至少一個(gè)液體-液體換熱器冷卻。
2.一種如權(quán)利要求1所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中當(dāng)水陸兩用車(chē)輛以水用模式運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)該至少一個(gè)空氣-液體換熱器的可控使用來(lái)附加地冷卻該冷卻液。
3.一種如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中所要冷卻的排氣系統(tǒng)包括至少一個(gè)排氣歧管和至少一個(gè)消音器。
4.一種如權(quán)利要求3所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該排氣系統(tǒng)還包括至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)換器。
5.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)空氣-液體換熱器位于設(shè)置在車(chē)輛車(chē)身內(nèi)的管道內(nèi)。
6.一種如權(quán)利要求5所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該管道具有一空氣入口和一空氣出口并且該空氣入口至少位于所述水陸兩用車(chē)輛的靜態(tài)吃水線(xiàn)之上。
7.一種如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該管道還包括一用于選擇性地和可控地封閉空氣入口和/或空氣出口的封閉裝置。
8.一種如權(quán)利要求7所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該封閉裝置包括可自動(dòng)操作和/或手動(dòng)操作的一個(gè)或多個(gè)鉸接的擋板或者滑動(dòng)的構(gòu)件。
9.一種如權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該管道與至少一個(gè)設(shè)置在車(chē)輛內(nèi)其他的內(nèi)廂密封。
10.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，還包括設(shè)置用于提高到達(dá)一個(gè)或多個(gè)空氣-液體換熱器的有效空氣流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇。
11.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中至少一個(gè)空氣-液體換熱器設(shè)置在車(chē)輛的前部。
12.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中至少一個(gè)空氣-液體換熱器設(shè)置在車(chē)輛的后部。
13.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中所要冷卻的排氣系統(tǒng)、至少一個(gè)空氣-液體換熱器和至少一個(gè)液體-液體換熱器使用管道串聯(lián)連接，其中冷卻液通過(guò)該管道循環(huán)。
14.一種如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中冷卻液容納在由所要冷卻的排氣系統(tǒng)、至少一個(gè)空氣-液體換熱器和至少一個(gè)液體-液體換熱器串聯(lián)連接所形成的閉合回路內(nèi)并且圍繞該回路再循環(huán)。
15.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該液體-液體換熱器使用來(lái)自車(chē)輛外部的生水被冷卻。
16.一種如權(quán)利要求15所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該生水被引自外部的生水源并且在使用之后排回到車(chē)輛外的生水源。
17.一種如權(quán)利要求15或16所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該生水被泵入、通過(guò)和泵出該液體-液體換熱器。
18.一種如權(quán)利要求15至17中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中自設(shè)置在水路兩用車(chē)輛的噴射驅(qū)動(dòng)水用推進(jìn)裝置的加壓側(cè)引入生水。
19.一種如權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中至少一個(gè)液體-液體換熱器至少部分地使用該水陸兩用車(chē)輛的外殼體表面形成。
20.一種如權(quán)利要求19所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中在液體-液體換熱器中使用的水陸兩用車(chē)輛的外殼體表面由導(dǎo)熱良好的材料制成。
21.一種如權(quán)利要求20所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該水陸兩用車(chē)輛的外殼體表面包括鋁。
22.一種如權(quán)利要求19至21中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中當(dāng)該車(chē)輛以水用模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該冷卻液接觸殼體的內(nèi)表面并且被殼體的外表面存在的外部的生水冷卻。
23.一種如權(quán)利要求19至22中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中所需要的并且用于冷卻該液體-液體換熱器的生水源保持在該車(chē)輛之外。
24.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中可以將一個(gè)或多個(gè)液體-液體換熱器設(shè)為旁路。
25.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中至少部分使用該水用推進(jìn)裝置的部件來(lái)形成至少一個(gè)液體-液體換熱器。
26.一種如權(quán)利要求25或26所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該水用推進(jìn)裝置包括噴氣驅(qū)動(dòng)器。
27.一種如權(quán)利要求25所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中至少一個(gè)液體-液體換熱器使用在該水上推進(jìn)裝置上面流過(guò)和/或通過(guò)該水上推進(jìn)裝置的生水來(lái)冷卻。
28.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中通過(guò)將生水直接噴入通過(guò)并且離開(kāi)排氣系統(tǒng)的排氣的排出氣流可以提供排氣系統(tǒng)的附加冷卻。
29.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還附加地應(yīng)用于冷卻其他發(fā)熱源。
30.一種如權(quán)利要求29所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中其他發(fā)熱源包括水用推進(jìn)裝置、原動(dòng)機(jī)和/或制動(dòng)部件。
31.一種如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中每一個(gè)換熱器設(shè)置在具有共享冷卻液的公共管道內(nèi)。
32.一種如權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)，其中每一個(gè)換熱器被設(shè)置在單獨(dú)的回路內(nèi)。
33.在滑行式水陸兩用車(chē)輛中對(duì)如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)的使用。
34.在具有一個(gè)或多個(gè)可收縮輪的滑行式水陸兩用車(chē)輛中對(duì)權(quán)利要求1至32中的任一項(xiàng)所述的排氣冷卻系統(tǒng)的使用。
35.一種基本如上文參照附圖所描述的或者如附圖所示的排氣冷卻系統(tǒng)。
36.一種基本如上文參照附圖所描述的或者如附圖所示的排氣冷卻系統(tǒng)的使用。
全文摘要
參照?qǐng)D3，一種可以陸用和水用模式運(yùn)行的水陸兩用車(chē)(110)的排氣冷卻系統(tǒng)，該排氣冷卻系統(tǒng)包括所要冷卻的排氣系統(tǒng)(150)；至少一個(gè)空氣－液體換熱器(160、165)；至少一個(gè)液體－液體換熱器(170)；以及與所要冷卻的排氣系統(tǒng)、該氣體－液體換熱器和/或該液體－液體換熱器進(jìn)行熱交換并且被該排氣冷卻系統(tǒng)(150)加熱的冷卻液。當(dāng)水陸兩用車(chē)輛(110)以陸用模式運(yùn)行時(shí)該冷卻液被該空氣－液體換熱器冷卻。當(dāng)該車(chē)輛以水用模式運(yùn)行時(shí)該冷卻液被該液體－液體換熱器冷卻。也可以在水上使用該空氣－液體換熱器。該車(chē)輛可以滑行，并且具有可收縮車(chē)輪(120)。該空氣－液體換熱器可以被安裝在車(chē)輛的前部、后部或者其他部位。
文檔編號(hào)F01N13/02GK101065257SQ200580040625
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者A·T·吉布斯 申請(qǐng)人:吉布斯技術(shù)有限公司