用于在内燃机中供给燃料的热管理系统的换热器技术方案

本发明专利技术的内燃机(M)设置有冷却水回路(23)，所述冷却水回路与水散热器(20)和润滑油回路(30)相联。换热器(HE)包括：水入口和水出口(41a，41b)，所述水入口和水出口通过冷却水导管(22)和冷却水回路(23)串联地连接至水散热器(20)的出口(20b)、并通过返回导管(24)和热水导管(21)串联连接到水散热器(20)的入口(20a)；燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴(42a，42b)，所述燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴选择性连接到发动机(M)的燃料供应装置；和润滑油入口和润滑油出口(43a，43b)，所述润滑油入口和润滑油出口通过相应的油导管(34，33)连接到润滑油回路(30)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种例如板型的换热器，所述换热器被开发成允许在待喷射到正常运转的内燃机中的燃料和由润滑油和水限定的两种冷却流体之间同时或者依序地进行三重热交互，以在用于给发动机供给不同燃料(每种燃料均具有相应的以及特定的闪点或汽化点)的热管理系统的控制下选择性地并且适当地加热燃料。
技术介绍
如在同一受让人名下的专利申请BR102013004382-6中描述的那样，可以通过用于在内燃机中供给燃料的热管理系统来提高能量效率、操控以及降低污染物的排放，所述热管理系统能够在将燃料供给到发动机时将燃料保持在更加适于燃烧的温度下。热管理系统包括换热器，所述换热器使用由发动机自身消散的热量作为热源，而不需要产生额外能量。由车辆散热器限定用于消散热能量的构件中的一种，所述车辆散热器包括换热器以冷却发动机，通过车辆散热器以及使用水作为中间流体将热量从发动机及其部件中交换到环境中来防止发动机过热。然而，从发动机传递到散热器水中的热量代表损耗乃至不需要的能量，因为如果该热量仍然存储在水中，则水损失了作为换热流体的效率。散热器水越凉，则它越能在更短的时间内从发动机吸收更多的热量。另一种用于从发动机消散热能量的已知构件是润滑油自身，所述润滑油除了润滑发动机的运动部件之外还允许将由发动机产生的热量携带到发动机之外并且消散到环境中。可以完全由发动机的润滑油冷却一些发动机部件，比如曲柄轴、轴承、凸轮轴、杆和活塞。当过热时，润滑油失去粘性并且可能退化，结果损失了期望的润滑特性以及冷却发动机的内部部件的能力，损害了发动机部件的正确运转，从而导致发动机的重大损坏或者甚至导致车辆发动机的全部损失。一些车辆(特别是重型车辆)设置有油散热器，所述油散热器采用通常为板型的换热器的形式、设置在发动机缸体和所需的滤油器之间(一般位于滤油器的下游处)或者通常在重型车辆的情况中与滤油器一起包含在单个缸体中，以便在润滑油和散热器水之间起换热器增强件的作用。然而，目前使用的油散热器不能在油和燃料之间交换热量。因此，如在所述先前专利BR102013004382-6中提及的那样，在低温环境中(在该环境中，燃料的温度降低到远低于闪点温度的值处(“冷燃料”))，燃烧供应到发动机的燃料的难度增大或者降低，所述难度在使用包含高闪点的燃料时更大。还应当注意到，在间接喷射的1.0L车辆中的燃料分配器内部的标称压力大约为4.2bar。在该条件下，燃料的汽化温度大于在环境压力下的汽化温度。对于设置有直接燃料喷射的车辆而言，这些值(压力和汽化温度)甚至更高。还已知的是，燃料温度的升高使得更易于获得微滴的喷雾，所述微滴的喷雾在与点火线圈的电火花接触时或者在被压缩至特定压力时(柴油机)更易于燃烧。尽管在由运转的发动机消散的热量和燃料之间的换热原则上足以用于适当地加热略微“冷”的燃料，但这不是具有最佳热能效率的工作条件，从而由于贫燃燃烧而造成发动机故障、震动、低加速响应乃至高污染物排放。在“灵活燃料车辆”中(供给呈任意混合比例的乙醇和/或汽油作燃料)，已知的是，发动机的产出不是最佳的。有效的燃料加热系统可以通过使燃料(例如，乙醇或者汽油)处于更好的燃烧条件(通过将燃料加热到更接近其汽化点的温度)来提供最佳的条件以及导致更好的发动机产出。由于上述事实，在先前专利申请BR102013004382-6中提出了一种用于燃料加热的管理系统，以便在整个发动机运转期间保持工作，以便不仅仅在“灵活燃料”车辆(两种或者三种燃料)中、而且还在设置有利用单种燃料(液体或者气体)运转的内燃机的车辆中实现发动机的高性能(能量优化)、在作用于加速踏板时具有快速响应的更好的车辆操控、具有最佳转矩和功率、以及低污染物排放。在所述先前专利申请中提出的解决方案中的一种(特别是在图3中示出的一种)包括用于供给燃料的管理系统，所述燃料能够通过普通换热器从冷却水流和发动机润滑油中吸收所需的热能。然而，所述先前专利申请没有将专利技术限制于一种类型的换热器，所述换热器可以应用于热管理系统，以便在需要时使用在发动机内部被加热的润滑油和冷却水流所消散的热量并且将其携带到相应的水和油散热器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种例如板型的换热器，所述换热器与用于在处于正常运转条件下的内燃机中供应燃料的热管理系统一起使用，以便同时或者依序地在燃料和由润滑油与水限定的两种冷却流体之间提供三重热交互，以便选择性地和充分地将燃料加热到更接近其汽化点的温度。本换热器应用于在内燃机中供应燃料的热管理系统，所述内燃机在内部设置有冷却水回路和润滑油回路，所述冷却水回路具有：入口，所述入口通过发动机外部的冷却水导管连接到水散热器的出口；和出口，所述出口通过发动机外部的热水导管连接到水散热器；所述润滑油回路也位于发动机内部并且具有入口和出口。根据本专利技术，换热器包括：水入口和水出口，所述水入口和水出口分别通过冷却水导管和冷却水回路串联地连接到水散热器的出口、并且通过返回导管和热水导管串联地连接到水散热器的入口；燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴，所述燃料入口喷嘴和所述燃料出口喷嘴选择性地并联连接到燃料供给管；以及润滑油入口和润滑油出口，所述润滑油入口和润滑油出口通过相应的油导管分别连接到润滑油回路的出口和入口。在优选实施例中，换热器由通过第一、第二和第三组重叠腔室形成的一组腔室限定，每两个毗邻的腔室均来自不同的组，每一组的腔室均具有相互间隔开的区域并且保持每个腔室与相应的导管流体连通，所述导管具有外端部以及通向相应组的外腔室的内端部。包含水的第一组腔室的导管的外端部通过换热器的水入口和水出口串联地连接到冷却水回路。包含燃料的第二组腔室的导管的外端部通过换热器的燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴选择性地并联连接到燃料供给管；并且包含润滑油的第三组腔室的导管的外端部选择性地连接到润滑油回路。因此，本专利技术提供了一种三重换热器，所述三重换热器具有紧凑的构造、可操作地与用于在运转状况下将燃料供应到内燃机的自动热管理系统相联，从而允许选择性地同时或者依序地在由润滑油、冷却水和燃料限定的三种流体之间进行热交换，所述润滑油在发动机内部循环，所述冷却水循环通过水散热器并且通过发动机的内部，而且所述燃料在用于使其在燃烧室内完全燃烧的适当温度下被喷射到发动机中。在三重换热器中的三种流体之间进行换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将燃料供给到内燃机(M)中的热管理系统的换热器，所述内燃机在内部设置有冷却水回路(23)和润滑油回路(30)，所述冷却水回路具有：入口(23a)，所述入口通过发动机(M)外部的冷却水导管(22)连接到水散热器(20)的出口(20b)；和出口(23b)，所述出口通过发动机(M)外部的热水导管(21)连接到所述水散热器(20)；所述润滑油回路具有入口(31)和出口(32)，所述换热器(HE)的特征在于其包括：水入口和水出口(41a，41b)，所述水入口和所述水出口分别通过冷却水导管(22)和冷却水环路(23)串联地连接到所述水散热器(20)的出口(20b)、并且通过返回导管(24)并经过所述热水导管(21)与所述水散热器(20)的入口(20a)串联地连接；燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴(42a，42b)，所述燃料入口喷嘴和所述燃料出口喷嘴选择性地并联连接到发动机(M)的燃料供应装置；和润滑油入口和润滑油出口(43a，43b)，所述润滑油入口和润滑油出口通过相应的油导管(34，33)分别连接到所述润滑油回路(30)的出口(32)和入口(31)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.02 BR BR10201301708601.一种用于将燃料供给到内燃机(M)中的热管理系统的换热器，
所述内燃机在内部设置有冷却水回路(23)和润滑油回路(30)，所述
冷却水回路具有：入口(23a)，所述入口通过发动机(M)外部的冷
却水导管(22)连接到水散热器(20)的出口(20b)；和出口(23b)，
所述出口通过发动机(M)外部的热水导管(21)连接到所述水散热
器(20)；所述润滑油回路具有入口(31)和出口(32)，所述换热器
(HE)的特征在于其包括：水入口和水出口(41a，41b)，所述水入
口和所述水出口分别通过冷却水导管(22)和冷却水环路(23)串联
地连接到所述水散热器(20)的出口(20b)、并且通过返回导管(24)
并经过所述热水导管(21)与所述水散热器(20)的入口(20a)串联
地连接；燃料入口喷嘴和燃料出口喷嘴(42a，42b)，所述燃料入口喷
嘴和所述燃料出口喷嘴选择性地并联连接到发动机(M)的燃料供应
装置；和润滑油入口和润滑油出口(43a，43b)，所述润滑油入口和润
滑油出口通过相应的油导管(34，33)分别连接到所述润滑油回路(30)
的出口(32)和入口(31)。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述燃料入口喷
嘴和燃料出口喷嘴(42a、42b)设置在换热器(HE)的一侧，该侧不
是换热器的设置有水入口和水出口(41a、41b)以及润滑油入口和润
滑油出口(43a，43b)的那一侧。
3.根据权利要求1或者2中的任意一项所述的换热器，其特征在
于，所述水入口和所述水出口(41a、41b)以及所述油入口和所述油
出口(43a，43b)抵靠着所述发动机(M)安放，其中，所述水入口
和所述水出口(41a、41b)分别通过发动机(M)内部的冷却水回路
(23)与冷却水导管(22)保持流体连通、并且通过返回导管(24)
与热水导管(21)保持流体连通，所述油入口和所述油出口(43a，43b)
直接通向所述润滑油回路(30)的所述出口和所述入口(32，31)。
4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述换热器安装

\t到用于固定到发动机(M)或者固定到用于安装发动机(M)的结构
上的支撑件(S)上、并且支撑件由凸缘(40)限定，换热器(HE)
抵靠着所述凸缘的一侧安放和固定，所述凸缘(40)具有通孔，所述
水入口和所述水出口(41a、41b)以及所述油入口和所述油出口(43a，
43b)分别限定在所述通孔中。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述返回导管(24)
限定在所述发动机(M)内部并且具有：入口端(24a)，所述入口端
通向所述水出口(41b)；和出口端(24b)，所述出口端通向所述热水
导管(21)，所述油导管(33，34)由所述凸缘(40)的限定所述换热
器(HE)的油入口和油出口(43a，43b)的相应通孔限定。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述凸缘(40)
具有抵靠着发动机(M)安放和固定的一侧，该侧与用于固定换热器
(HE)的那一侧相对，以便建立以下的直接流体连通：所述水入口
(41a)与所述冷却水回路(23)的出口(23b)的直接流体连通；所
述水出口(41b)与所述返回导管(24)的入口(24a)的直接流体连
通；和所述油入口和所述油出口(43a，43b)分别与所述润滑油回路
(30)的出口(32)和入口(31)的直接流体连通。
7.根据权利要求1或者2中的任意一项所述的换热器，其特征在
于，所述换热器安装到支撑件(S)上，所述支撑件(S)包括：凸缘
(40)，换热器(HE)抵靠着所述凸缘的一侧安放和固定；和间隔杆
(43)，所述间隔杆具有固定到所述凸缘(40)的一侧和固定到所述发
动机(M)的相对侧，所述凸缘(40)具有通孔，所述水入口和所述
水出口(41a，41b)以及所述油入口和所述油出口(43a，43b)分别
限定在所述通孔中。
8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，所述换热器(HE)
的水入口和水出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·M·阿马拉尔，R·R·布尔诺，E·V·德阿泽维多尤尼奥尔，F·J·约施诺，
申请(专利权)人：马勒金属立夫有限公司，
类型：发明
国别省市：巴西;BR