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(kāi)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(rùn)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栽试S在用于給發(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]如在同一受讓人名下的專利申請(qǐng)BR 102013004382-6中描述的那樣，可以通過(guò)用于在內(nèi)燃機(jī)中供給燃料的熱管理系統(tǒng)來(lái)提高能量效率、操控以及降低污染物的排放，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)自身消散的熱能量作為熱源，而不需要產(chǎn)生額外會(huì)ti。
[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(guò)車輛散熱器以及使用水作為換熱流體將熱量從發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件中交換到環(huán)境中來(lái)防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。
[0004]然而，從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到散熱器水中的熱量代表?yè)p耗乃至不需要的能量，因?yàn)槿绻摕崃咳匀淮鎯?chǔ)在水中，則水作為換熱流體損失了效率。散熱器水越?jīng)?，則它越能在更短的時(shí)間內(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(rùn)滑油自身，所述潤(rùn)滑油除了潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件之外還允許將由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量攜帶到發(fā)動(dòng)機(jī)之外并且消散到環(huán)境中?？梢酝耆砂l(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油冷卻一些發(fā)動(dòng)機(jī)部件，比如曲柄軸、軸承、凸輪軸、桿和活塞。當(dāng)過(guò)熱時(shí)，潤(rùn)滑油失去粘性并且可能退化，結(jié)果損失了期望的潤(rùn)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)部件的正確運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的重大損壞或者甚至導(dǎo)致車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的全部損失。
[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)缸體和所需的濾油器之間(一般位于濾油器的下游處)或者通常在重型車輛的情況中與濾油器一起包含在單個(gè)缸體中，以便在潤(rùn)滑油和散熱器水之間起增強(qiáng)換熱的作用。然而，目前使用的油散熱器不能在油和燃料之間交換熱量。
[0007]因此，如在所述在先專利BR 102013004382-6中提及的那樣，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，所述難度在使用具有高閃點(diǎn)的燃料時(shí)更大。
[0008]還應(yīng)當(dāng)注意到，在間接噴射的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，燃料的汽化溫度大于在環(huán)境壓力下的汽化溫度。對(duì)于設(shè)置有直接燃料噴射的車輛而言，這些值(壓力和汽化溫度)甚至更高。
[0009]還已知的是，燃料溫度的升高使得更易于獲得微滴的噴霧，所述微滴的噴霧在與點(diǎn)火線圈的電火花接觸時(shí)或者在被壓縮至特定壓力時(shí)(柴油機(jī))更易于燃燒。
[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的換熱原則上足以用于適當(dāng)?shù)丶訜崧晕ⅰ袄洹钡娜剂?，但這不是具有最佳熱能狀態(tài)的工作條件，從而由于貧燃燃燒而造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障、震動(dòng)、低加速響應(yīng)乃至高污染物排放。
[0011 ]在“靈活燃料車輛”中(供給呈任意混合比例的乙醇和/或汽油作燃料)，已知的是，發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)出不是最佳的。有效的燃料加熱系統(tǒng)可以通過(guò)使燃料(例如，乙醇或者汽油)處于更好的燃燒條件(通過(guò)將燃料加熱到更接近其汽化點(diǎn)的溫度)來(lái)提供最佳的條件以及導(dǎo)致更好的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)出。
[0012]由于上述事實(shí)，在先前專利申請(qǐng)BR102013004382-6中提出了一種用于燃料加熱的管理系統(tǒng)，以便在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間保持工作，以便不僅僅在“靈活燃料”車輛(兩種或者三種燃料)中、而且還在設(shè)置有利用單種燃料(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?jī)?yōu)化)、在作用于加速踏板時(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、以及低污染物排放。
[0013]在所述先前專利申請(qǐng)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(guò)普通換熱器既從冷卻水流和又從發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中吸收所需的熱能。然而，所述先前專利申請(qǐng)沒(méi)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)利用在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部被加熱的潤(rùn)滑油流和冷卻水流所消散的熱量并且將其攜帶到相應(yīng)的水散熱器和油散熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供一種例如板型的換熱器，所述換熱器與用于在處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的內(nèi)燃機(jī)中供給燃料的熱管理系統(tǒng)一起使用，以便在燃料和由水與潤(rùn)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)獲得冷卻水和潤(rùn)滑油兩者的期望冷卻。
[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(rùn)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(rùn)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)，所述第一平臺(tái)和第二平臺(tái)中的每一個(gè)均具有水入口和水出口，所述第二平臺(tái)具有油入口和油出口，而所述第一平臺(tái)設(shè)置有燃料入口噴嘴和燃料出口噴嘴，所述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;所述第一平臺(tái)的水入口通過(guò)冷卻水回路連接到水散熱器出口、而所述第一平臺(tái)的水出口連接到第二平臺(tái)的水入口；所述第二平臺(tái)的水出口連接到水散熱器的入口，并且第二平臺(tái)中的油入口和油出口串聯(lián)連接到潤(rùn)滑油回路。
[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)狀況下將燃料供應(yīng)到內(nèi)燃機(jī)的自動(dòng)熱管理系統(tǒng)相聯(lián)，從而允許選擇性并且依序地在由潤(rùn)滑油、冷卻水和燃料限定的三種流體之間進(jìn)行熱交換，所述潤(rùn)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(guò)水散熱器并且通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，而且所述燃料在適于使其在燃燒室內(nèi)完全燃燒的溫度下被噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0018]利用在第一平臺(tái)中的燃料和水之間的換熱、以及之后的通過(guò)在第二平臺(tái)中的潤(rùn)滑油和由發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的水之間的第二次換熱，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單、有效以及容易安裝的構(gòu)造獲得同時(shí)冷卻潤(rùn)滑油和散熱器水的優(yōu)勢(shì)，其中，雙重能量用于加熱待供給到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。在兩個(gè)平臺(tái)中的換熱器的構(gòu)造允許以緊湊的方式或者分離地安裝換熱器，以更好地適應(yīng)應(yīng)用所述換熱器的發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造特征。
[0019]提出的換熱器在與自動(dòng)熱管理系統(tǒng)一起使用時(shí)允許加熱單種燃料或混合的燃料(所述燃料在用于其燃燒的更好的溫度條件下被攜帶到發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射系統(tǒng))，從而降低燃料消耗和對(duì)環(huán)境的破壞，并且提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和與所述發(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恰好由內(nèi)燃機(jī)消散的熱能獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面將參照附圖描述本發(fā)明，所述附圖以提出的換熱器的可能構(gòu)造的示例的方式給出，其中:
[0021]圖1是處于第一種組裝構(gòu)造中的用于將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)中的熱管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，所述系統(tǒng)設(shè)置有本發(fā)明的換熱器；
[0022]圖2是處于第二種組裝構(gòu)造中的用于將燃料供給到內(nèi)燃機(jī)中的熱管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，所述系統(tǒng)設(shè)置有本發(fā)明的換熱器；
[0023]圖3是用于提出的換熱器的可能構(gòu)造的透視圖，其包括用于將兩個(gè)平臺(tái)安放并且固定到發(fā)動(dòng)機(jī)上的凸緣；
[0024]圖4是當(dāng)從與包含有安裝凸緣的側(cè)部相反的一側(cè)觀察時(shí)的圖3的換熱器的透視圖；
[0025]圖5示出了根據(jù)兩個(gè)截面獲得的圖3和圖4的換熱器，所述兩個(gè)截面中的一個(gè)經(jīng)過(guò)第二平臺(tái)中的第四組潤(rùn)滑油腔室的導(dǎo)管的直徑，而另一個(gè)截面經(jīng)過(guò)第一平臺(tái)中的第二組燃料腔室的兩根導(dǎo)管的直徑；
[0026]圖6示出了根據(jù)兩個(gè)截面獲得的圖3和圖4的換熱器，所述兩個(gè)截面中的一個(gè)經(jīng)過(guò)第一平臺(tái)中的冷卻水的第一組腔室的兩根導(dǎo)管的直徑，而另一個(gè)截面經(jīng)過(guò)第二平臺(tái)中的冷卻水的第三組腔室的兩根導(dǎo)管的直徑。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如上文提及以及在