CN108350793A - 排气箱以及包括此类箱体的机动车辆 - Google Patents

Abstract

根据独创性的用于机动车辆的冷却系统的排气箱(1)，该排气箱(1)包括限定该排气箱的内部排气体积(V)的主壁(3)，该主壁包括彼此相对的底部(5)和盖(7)、用于将热传递流体在内部排气体积中排气的入口装置(45，47，49，51，53)以及用于将已排气的热传递流体排放到内部排气体积外部的排放装置(55，57)。排气箱(1)还包括热传递流体管道(19)，该热传递流体管道穿过盖(7)和底部(5)并且包括在内部排气体积(V)内从盖(7)延伸到底部(5)的内部段(29)，并且内部段的内部体积(V29)与内部排气体积隔开。

Description

排气箱以及包括此类箱体的机动车辆

本发明涉及适合于装配至机动车辆的冷却系统的排气箱。本发明还涉及配备有包括此类排气箱的冷却系统的机动车辆。

传统上，车辆冷却系统包括由各种管(也称为软管)形成的热传递流体回路，其在机动车辆的发动机和散热器的附近延伸。该系统还包括排气箱，也称为膨胀箱，界定了用来容纳待脱气的热传递流体的内部体积。在排气箱中循环的热传递流体的流量可以达到约8升/分种(l/min)。

实际中，该排气箱具有两个主要功能。第一个是通过在箱体中的最大液位上方添加一定体积的空气来允许实现热传递流体的热膨胀。第二个是使热传递回路脱气。实际上，如果在车辆的首次启动之前该回路不含气体，则当车辆运转时存在回路气化的风险，例如，由于在到水泵的入口处的可能轻微泄露、汽缸盖垫片上的磨损，或者发动机中任何热点的原因。因此，通过将热传递流体转移至排气箱，可以将其脱气。

在适合于车辆的其他部分的特定冷却系统的情况下，其工作温度低于发动机自身温度，例如电池，排气箱的体积被减小以便将该较低的操作温度考虑在内。热传递流体可以通过电动泵循环，以使得在冷却系统中循环的热传递流体的流量可以超过15l/min。

在这种情形下，如果热传递流体的全部流量通过排气箱，由于排气箱的低体积以及由高流率所引起的湍流的原因，在排气箱的出口处很可能会出现将热传递流体气化的不良效果。此外，这种构造容易产生噪声，特别是在高冷却需求导致热传递流体的流量较高的情况下。因此此类系统相对聒噪并且其排气箱低效，特别是在具有电驱动的机动车辆的情况下当安装至内燃机的辅助低温冷却回路或电动马达的供电电池的冷却回路时。

为了纠正这些缺点，可以为热传递流体提供旁通软管，其被安装成从排气箱分支，使得仅一部分流量通过排气箱。然而，安装这样的软管导致生产和安装软管的额外成本，并且增加了冷却系统所需的空间。而且，这样的构造在旁通软管及其连接装置可能遭受泄漏的情况下可能增大故障的奉献。

因此本发明的旨在纠正以上提及的缺点并且其目的是提供一种新的排气箱，其可靠、紧凑、安静和有效，并且还易于生产和安装。

本发明的目的是提供一种用于机动车辆的冷却系统的排气箱，该排气箱包括限定该排气箱的内部排气体积的主壁，该主壁包括彼此相对的底部和盖、用于将热传递流体在内部排气体积脱气的入口装置以及用于将脱气的热传递流体排放到内部排气体积外部的装置。根据本发明，排气箱进一步包括热传递流体管道，其穿过盖和底部并且包括在内部排气体积内从盖延伸到底部的内部段，并且其体积与内部排气体积分隔开。

由于本发明，热传递流体的仅一部分流量被引导到排气箱的内部排气体积内以被脱气，其他部分通过内部段而没有被脱气。内部段因此在箱体内构成了“一体化旁路”以减少进入到后者的内部排气体积内的流体的流量，从而避免了任何不良的气化效果并降低了噪声，然而却没有使安装和生产复杂化或者占据过大的空间。而且，内部段设置在本身密封的排气箱内并且因此不会构成额外的泄露风险，使得该箱体特别可靠。

根据独立或结合采用的本发明的其他有利特征：

-内部段具有管状形状并且具有限定了外周的横截面，内部段在至少四分之三的外周上与主壁分隔开。

-内部段包括：

○上管，上管包括第一端部，该上管在内部排气体积内从盖延伸到第一端部；以及

○下管，下管包括第二端部，该下管在内部排气体积内从底部延伸到第二端部，上管和下借助于第一端部和第二端部互相连接。

-上管与盖成为一体且下管与底部一体，从而盖被附接至底部。

-内部段包括在第一端部和第二端部之间的紧密连接装置。

-入口装置包括：

○传递孔，其设置在盖附近的内部段中；

○分配孔，其在底部附近的内部排气体积中开口；

○供应管道，其将传递孔连接至分配孔。

-供应管道包括：

○中间肘管，其定位在盖附近；

○传递管，其将传递孔连接至中间肘管并且其横截面的直径小于内部段的横截面；以及

○柱塞管，其从中间肘管延伸到分配孔。

-排放装置包括：

○排放孔，其位于底部中；以及

○排放管道，其将排放孔连接到内部排气体积外侧的管道。

-排气箱包括在内部排气体积中的插入在入口装置和排放装置之间的隔板。

本发明还涉及包括冷却系统的机动车辆，该冷却系统用于车辆的一个或多个元件，所述系统依次包括热传递流体回路和用于热传递流体的排气箱，如上所述。

通过阅读以下仅作为非限制性和非穷尽性示例的描述并参考附图可以更好地理解本发明，其中：

-图1是根据本发明的排气箱的顶视图，

-图2是图1的排气箱的侧视图，

-图3是沿图2的剖面线III-III的剖面图，以及

-图4是沿图1的剖面线IV-IV的剖面图。

图1至图4中所示的排气箱1被设计为集成在机动车辆的热传递流体网络中。具体地，该排气箱1可以集成在一个或多个元件的热传递回路中，该一个或多个元件的工作温度低于机动车辆的内燃机的工作温度。例如，箱体1适合于装配到电池或另一元件的冷却系统，比如车辆热交换器，该冷却系统本身包括靠近所涉及电池或元件并靠近车辆的散热器设置的热传递流体回路。所涉及的电池可以与车辆的内燃机相关联的常规电池，或者在车辆是混合动力车辆或所谓的电动车辆(即，由电动马达而并不由内燃机驱动的车辆)的情况下用于车辆的电动马达的主供电电池。替代地，箱体1可以装配到内燃机的冷却系统，并且特别是辅助低温回路。本文所涉及的车辆可以是，例如汽车、巴士、客车或卡车，即陆基载具。替代地，车辆可以是摩托艇类型的海运载具、机动化飞行器类型的飞行器或者轨道车辆。在冷却系统和箱体1中使用的热传递流体是例如乙醇酸水型的冷却液。取决于排气箱1的应用，可以使用任何已知的合适的热传递流体。

箱体1包括主壁3，其形成了容器并限定了箱体1的内部排气体积V，用于将热传递流体脱气。壁3优选地由模制的塑性材料制成并且包括两个接合在一起的主要部分，即：

-底部5，其形成了主壁3的下部分并且界定了内部排气体积V的底部；以及

-盖7，其形成了壁3的上部分并且界定了内部排气体积V的上部。

为了简洁起见，本说明书相对于图2定向，其中术语“上”和“顶部”对应于指向图2的顶部部分的轴向方向，并且在该情况下朝盖7的方向，而术语“下”和“底部”对应于相反的轴向方向，在该情况下定向为朝向底部5。实际上，在操作中，箱体1被设计为根据图2的定向设置，即，盖7位于底部5上方并与之对准，使得在图2上重力的方向基本上是从顶部到底部。盖7和底部5由此在箱体1内彼此相对设置。

底部5形成了具有上边缘9的袋状物，其界定了围绕内部排气体积V的一部分的底部5的上部分。上边缘9在一个平面中延伸。按照同样的方式，盖7包括下边缘11，其具有对应于上边缘9的形状并围绕内部排气体积V的形状。盖7也采用了袋状物的形式，其覆盖并封闭底部5，使得底部5和盖7包含内部排气体积V。盖7优选地焊接到底部5，边缘9被焊接到边缘11。可以考虑将盖7接合到底部5的其他方法，只要盖7和底部5一起形成能够包含冷却系统的热传递流体的密封壁3，内部排气体积V是其中热传递流体被脱气的区域。

常规上，内部排气体积V用来容纳停留在底部5上的一定量的热传递流体。如果热传递流体达到图2中可见的标称液位N，位于标称液位N上方的内部排气体积V的部分构成了由气体占据的膨胀体积，该气体通过对位于标称液位N下方的内部排气体积V的部分中的热传递流体和空气脱气而形成。标称液位N通过例如设置在壁3上的刻度来指示并且并未示出。热传递流体在压力下包含在体积V中以便促进其脱气，并且在车辆的运行期间至少顺序地循环。

箱体1还包括设置在盖7上的颈部13，其限定了穿过盖7到内部排气体积V的接入孔15。颈部13在主壁3的外侧延伸并沿基本上和边缘9和11正交的轴线Z13向上突出。颈部13被设置为接收脱气阀(未示出)，其可以例如拧到颈部13的外螺纹17上。接入孔15相对于重力位于盖7的最高部分中。

箱体1包括热传递流体管道19，其为管状形式并且弯曲，有利地具有在管道19的整个长度上基本保持不变的圆形横截面。

管道19包括入口段21，其沿和边缘9和11的延伸平面平行的轴线X21延伸。入口段21在内部排气体积V和主壁3的外侧延伸并且通过盖7连接到后者。入口段21具有开口联接端25，其设计为连接到向箱体1供应热传递流体的软管(未示出)。管道19还包括横向段23，其与入口段21同轴地延伸入口段21。横向段23穿过盖7，因此其部分包含在内部排气体积V中。在该情况下，横向段23的上部分在壁3的外侧延伸，而下部分在壁3的内侧延伸。管道19随后包括肘管27，其限定了与横向段23的90°的角度。

管道19的内部段29沿轴线X29从肘管27延伸，使得内部段29垂直于入口段21并垂直于横向段23。内部段29在内部排气体积V内从盖7延伸到底部5，如图4中可以看到的。内部段的内部体积V29与内部排气体积V分隔开。

管道19还包括第二肘管31，其将段29从底部5延伸到内部排气体积V和臂3的外侧。肘管31限定了钝角。因此管道19还在内部段29的下游和肘管31的上游穿过底部5。

管道19最后包括排放段33，其沿与轴线X29相交的轴线X33延伸到主壁3的外侧。该排放段33从肘管31延伸。管道19还包括终止排放段33的开口联接端35，以便允许连接用于从箱体1排出热传递流体的软管，该软管在图中未示出。排放段33沿底部5相对于边缘9和边缘11所限定的平面稍微倾斜地定向。轴线X21、X29和X33实际上共面地定向，入口段21和排放段33基本上按照相同的方向引导，倾斜并接近以上提及的排放段33。在实践中，如图3所示，段21和端23从内段29彼此稍微分开。通常，可以认为管道19具有U形的轮廓。

在实践中，箱体1经由其联接端25和35连接到冷却系统的热传递流体回路。如图4中所示，热传递流体沿箭头F1在管道19内循环。在这种情况下，热传递流体进入入口段21，并且在内部段29中随后在排放段33中循环。

内部段29具有直线轮廓。段29的横截面，即相对于轴线X29正交限定的截面，由此限定了基本上圆形的外周。内部段29在该外周的至少四分之三上或者可能在后者的全部上与主壁3隔开。在实践中，内部段29形成了管，其横截面基本上和端21和端33的横截面相同，它们形成了直线管。具体地，段21、29和33具有相同的直径。内部段29从顶部到底部横跨内部排气体积V，靠近边缘9和11经过。

箱体1包括上管37，其本身包括第一端部39，该上管37在内部排气体积V内从盖7延伸到第一端部39。上管37由此形成了内部段29的第一部分。类似地，箱体1包括下管41，其自身包括第二端部43，使得该下管41在内部排气体积V内从底部5延伸到第二端部43。管37和41与轴线X29共轴并且经由它们相应的端部39和43相互连接。如图4中所示，上管37被引导到下管41内。在这种情况下，上管37的外圆周从第一端部39被减小以使得后者可以插入到下管41的第二端部43内，下管41的内径本身被增大使得第一端部39可以容纳在下管41中。第一端部39和第二端部43由此在管37和41之间形成了连接。端部39的外径和第二端43的内径被优选地调整为使得上管37按照密封样式连接到下管41。端部39和端部43由此将一个套在另一个内，从而在管37和管41之间形成了紧密连接，使得热传递流体不会通过该连接吸入空气。作为一种变型，可以设置密封装置来在防止该连接点处泄露的任何风险。具体地，上管37可以焊接到下管41，以便密封第一端部39和第二端部43之间的连接。

优选地，上管37和入口段21、横向段23、肘管27以及联接端25和盖7一起一体形成并形成箱体1的上组件，其可以通过模制或注塑生产。类似地，下管41和肘管31、排放段33以及联接端35和底部5一起一体形成，以便形成箱体1的下组件，其也可以通过模制或注塑生产。因此箱体1特别简单并且生产廉价。这种按照上组件和下组件生产的方法限制了泄露的风险，使得箱体1特别可靠和坚固。

箱体1还包括在图4上可见并且设置在内部段29中的传递孔45，具体地在管37中靠近盖7。箱体1还包括传递管47，其与轴线X21共轴地从传递孔45延伸。该传递管47的横截面的直径小于内部段29的横截面的直径，并且更通常地小于管道19的直径。传递管47的直径使得在内部段29中循环的热传递流体的流量与在传递管47中循环的不同。段29和管47的尺寸设计允许对内部段29和箱体1之间的相对流量进行调整。传递管47有利地沿盖7延伸。

箱体1随后包括抵靠盖7设置的中间肘管49，或者至少靠近盖7。中间肘管49将传递管47延伸，使得后者将传递孔45连接至中间肘管49。中间肘管49形成了直角。

箱体1还包括柱塞管51，其沿正交于轴线21且平行于轴线29的轴线X51延伸。柱塞管51朝底部5的方向延伸肘管49。柱塞管51的横截面的直径优选地大于传递管47的直径，但是虽然如此仍小于内部段29的直径。柱塞管51在箱体1的分配孔53中终止，该分配孔向内部排气体积V开口，靠近并与底部5隔开。柱塞管51由此从中间肘管49延伸到分配孔53，使得柱塞管51的下部分位于标称液位N下方，从而其可以浸没在实际的热传递流体中。因此，柱塞管51从盖7至少延伸超过边缘9和11所限定的平面(即，在下方)，且超过箱体1的标称液位N(即，在下方)。分配孔53由此浸没在内部排气体积V所包含的热传递流体中。

最终，中间肘管49、传递管47以及柱塞管51形成了将传递孔45连接到分配孔53的供应管道。优选地，供应管道47、49和51与盖7一起一体形成，使得其形成以上提到的上部件的一部分。传递孔45、供应管道47、49和51以及分配孔53形成了入口装置，以用于热传递流体在内部排气体积V内脱气。在实践中，经由联接端25被吸入管道19的热传递流体的一部分在传递管47处被提取，以便转移到入口管47、49和51，以为了向箱体1的内部排气体积V供应热传递流体以使后者脱气。该部分的热传递流体由此沿图4中所示的箭头F2在入口管47、49和51中前进并且被排放到内部排气体积V的底部。

用于将热传递流体排放到内部排气体积V外面的孔55位于底部5中。既在图3中又在图4中显示的该排放孔55相对于柱塞管51的轴线X51偏移并且因此不放置在分配孔53的对面。排放孔55有利地放置在底部5的最低部分，以便借助于重力利用包含在内部排气体积V中的热传递流体的排放。优选地，孔55设置在底部5中在轴线X51和轴线X29之间。排放管道57将排放孔55连接到内部排气体积V外侧的管道19的排放段33。排放管道57由此在底部5下方并在壁3和内部排气体积V的外侧延伸。管道57形成了图2和图4中所示的肘管。热传递流体由此沿图4中所示的箭头F3从内部排放体积V排出并返回到肘管31和排放段33处的管道19。一旦该流体已经被脱气，排放孔55和排放管道57形成将热传递流体排放到内部排气体积V外面的装置。脱气的热传递流体随后返回到冷却系统的热传递流体回路。

应当理解的是，在这种构造中，内部段29构成了用于被吸入箱体1的热传递流体的一部分的旁路。该部分的值主要是传递管47和内部段29的横截面积之比的函数。

优选地，内部段29被尺寸设计为使得尽可能少地占用内部排气体积V内的空间，从而内部排气体积V尽可能地大。为此目的，内部段29优选地为直线，尽管可以考虑其他形状。

最后箱体1包括隔板59，其从底部5向上突出，介于分配孔53和排放孔55之间。隔板59由中央部件61和两个侧部件63形成，部件61和63沿平行于轴线X51的方向从底部5突出。部件63相对于部件61倾斜，以便形成平底V形，其在平行于轴线X51测量的柱塞管51的至少大部分长度上包围该柱塞管并与其隔开。隔板59优选地上升到标称液位N上方，或者边缘9和11所限定的平面上方。在这种情况下，中央部件61设置在柱塞管51和排放孔55之间并与柱塞管51相接触。侧部件63本身按照V形弯曲，在距离柱塞管51的一定距离处包围该柱塞管。隔板59由此形成了弯曲表面，迫使热传递流体绕过该弯曲表面以便从分配孔53循环到排放孔55。热传递流体由此被迫使为遵照图3中所示箭头F4所指示的弯道，这促进了对内部排气体积V内的热传递流体的良好脱气。

一般而言，冷却系统被设计为冷却车辆的一个或多个元件。作为变型，冷却系统冷却车辆的内燃机，该内燃机用作驱动车辆的示例。

以上所述的实施例和变型可以进行组合以形成新的实施例。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的冷却系统的排气箱(1)，所述排气箱(1)包括：

主壁(3)，所述主壁限定了所述排气箱的内部排气体积(V)，所述主壁包括彼此相对的底部(5)和盖(7)；

入口装置(45，47，49，51，53)，所述入口装置用于在所述内部排气体积内将热传递流体排气；以及

排放装置(55，57)，所述排放装置用于将已排气的热传递流体排放到所述内部排气体积的外面；

所述排气箱(1)的特征为，其进一步包括热传递流体管道(19)，所述热传递流体管道(19)穿过所述盖(7)和所述底部(5)并且包括在所述内部排气体积(V)内从所述盖(7)延伸到所述底部(5)的内部段(29)，并且所述内部段的内部体积(V29)与所述内部排气体积隔开。

2.根据权利要求1所述的排气箱(1)，其特征在于，所述内部段(29)具有管状形状并且具有限定了外周的横截面，所述内部段在所述外周的至少四分之三上与所述主壁(3)隔开。

3.根据前述权利要求中任一项所述的排气箱(1)，其特征在于所述内部段(29)包括：

上管(37)，所述上管包括第一端部(39)，所述上管在所述内部排气体积(V)内从所述盖(7)延伸到所述第一端部；以及

下管(41)，所述下管包括第二端部(43)，所述下管在所述内部排气体积内从所述底部(5)延伸到所述第二端部；

所述上管和所述下管借助于所述第一端部和所述第二端部相互连接。

4.根据权利要求3所述的排气箱(1)，其特征在于，所述上管(37)与所述盖(7)成为一体且所述下管与所述底部(5)成为一体，所述盖被附接至到所述底部上。

5.根据权利要求3或权利要求4中任一项所述的排气箱(1)，其特征在于所述内部段(29)包括在所述第一端部(39)和所述第二端部(41)之间的紧密连接装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的排气箱(1)，其特征在于所述入口装置(45，47，49，51，53)包括：

传递孔(45)，所述传递孔设置在所述盖(7)附近的所述内部段(29)中；

分配孔(53)，所述分配孔在所述底部(5)附近并与其隔开浸没在所述内部排气体积(V)中；

供应管道(47，49，51)，所述供应管道将所述传递孔连接至所述分配孔。

7.根据权利要求6所述的排气箱(1)，其特征在于所述供应管道(47，49，51)包括：

中间肘管(49)，所述中间肘管定位在所述盖(7)附近；

传递管(47)，所述传递管将所述传递孔(45)连接至所述中间肘管并且其横截面的直径小于所述内部段(29)的横截面；以及

柱塞管(51)，所述柱塞管从所述中间肘管延伸到所述分配孔(53)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的排气箱(1)，其特征在于所述排放装置(55，57)包括：

排放孔(55)，所述排放孔位于所述底部(5)中；以及

排放管道(57)，所述排放管道将所述排放孔连接到所述内部排气体积(V)外侧的管道(19)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的排气箱(1)，其特征在于，其包括隔板(59)，所述隔板在所示内部排气体积(V)中插入在所述入口装置(45，47，49，51，53)和所述排放装置(55，57)之间。

10.一种机动车辆，包括用于所述车辆的一个或多个构件的冷却系统，所述系统依次包括热传递流体回路和根据前述权利要求中任一项所述的用于所述热传递流体的排气箱(1)。