CN1178172A - 一种带有一用于内燃机的冷却装置的车辆 - Google Patents

Abstract

用于一车辆内燃机的冷却装置,其被做成,一方面,可以保证针对排放与燃油消耗而言,该内燃机以最佳工作温度工作,另一方面,可以冷却至少另一个生热部件并同时保持其最佳工作温度。由于内燃机和一与该内燃面机械驱动相连的发电机串连地设置在冷却环路中,因此可以去掉用于发电机的附加冷却装置。再有,离开发电机的冷却介质的温度水平与以最少排放和最经济燃油消耗为目的的内燃机输入温度水平很一致。内燃机和发电机的这种串连设置可使两部件有一种简单的操作,这种操作可被毫无问题地控制,并对损坏不敏感,在各种情况下都在其各自的最佳工作温度,而无需提供另外的温度调节装置。

Description

一种带有一用于内燃机的冷却装置的车辆

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的车辆。

基本上是出于成本的原因，提供一种单冷却装置用于冷却所有部件是可以理解的。但是，各部附可能仅在某一温度范围内最佳工作，此范围通常保持在很窄的限度内，而会聚各冷却环路必然需要一很高的技术成本，因而，总之，很难现实成本节约。

在这些部件，如一内燃机，其针对排放与燃油消耗的最佳工况可能仅指某一工作温度。冷却装置相应地要保证将一指定剂量的热带走。

尤其应注意的是，采用一混合驱动，特别是采用一系列混合驱动的车辆，对于这样的车辆，通常可以假设至少有四个部件要冷却。就此而论，如果是一内燃机，一连接在其曲轴上的电力机械，动力电子仪器，及至少另一个与车轮有一驱动连接的电力机械。

因此本发明的目的是提供一种车辆，该车辆带有一简单的，便宜的用于冷却一内燃机冷却装置，采用该冷却装置后：

一方面，对于排放及燃油消耗而言，可保证内燃机处于一最佳工作温度工作，及

另一方面，还可冷却至少另一个生热部件并同时保持在其最佳工作温度。

本发明目的之解决方案可以从权利要求1的特征部分导出。

在从属权利要求中具体描述了最佳实施例的形式。

由于本发明之车辆装有一个用于内燃机的冷却装置，该冷却装置包括一个电力机械，该电力机械与内燃机驱动连接在同一冷却环路内，因此可以省去附加的昂贵的冷却装置。内燃机与电力机械的这种串连设置允许两部件在其各自的最佳工作温度下以简单的、控制上不存在任何问题的、不易受影响的方式工作，而不需提供其它的温度调节装置。同时，离开电力机械的冷却介质的温度水平与以最少排放和最低燃油消耗为目标的内燃机输入温度水平十分一致。

由于只有一简单的附加部件装入冷却环路内，因此勿需用另一个功率更大的冷却泵来代替通常已固装在内燃机中的冷却泵。

本发明解决方案的另一优点来自内燃机与电力机械的相邻布置。有时，此两部件，包括冷却介质泵都可以以一单一组件的形式提供。

本发明车辆的一比较好的形式来自于这样的技术方案，即冷却装置通过一三向恒温器分成两条冷却环路，其中只有一条冷却环路包括一冷却器，而另一条利用电力机械和内燃机的余热来更加快速地加热冷却介质，而不是将热释放到环境中，因此内燃机在冷起动后能够尽可能很快地在最佳工作温度工作。

本发明车辆的另一比较好的形式提供了一个热收集装置，该热收集装置布置在加热环路内，于车辆正在进行使用时将热量从冷却介质中带走。期间储存的热量在以后内燃机起动时用来预热冷却介质，这又促成了在一很短的时间内达到最佳工作温度。这里的最佳工作温度同时还包括电力机械的工作温度，因为其效率只在某一温度下最大。

由于该热收集装置还包括一加热元件，因此预热阶段可以进一步缩短。

再有，对于一个带有一混合驱动装置的车辆，由于各温度水平非常适于统一冷却环路，因此可以再提供一个冷却装置，以冷却电动马达和动力电子仪器或位于动力电子仪器附近的控制环路。例如，对于动力电子仪器，鉴于大多数带有一混合驱动的车辆在其布置中还装有一个电能储存装置，也即一个可充电池，因此该控制环路可以是一个DC/AC转换装置。

对于带有一系列混合驱动装置和发电机的车辆，驱动马达也是电力机械，因此它同时也可用来代替发电机，从而将驱动马达加入到内燃机的冷却环路中。在这种情况下，它可能涉及到轮毂异步马达。但是，总体来说发电机的工作温度要处于一个比电力驱动马达的工作温度高的水平。这是由于与车轮驱动连接的驱动马达的轴承要承受较大的机械力而且要经受更多的负载急速变动。还要加上的一点，即驱动马达的最大转速通常是发电机最大转速的两倍。这两个因素导致如果想要使两部件的工作寿命相当，驱动马达轴承的温度就应保持在比发电机轴承温度低的水平。

对于本发明车辆，如果其不是带有一混合驱动装置的车辆，而是一通常车辆时，根据本发明，与内燃机驱动连接的交流发电机应合并入内燃机的冷却环路中，由此带来那些上述优点。

在全文中，经常提到一发电机和驱动马达来代替电力机械。但是，需指出的是，在“发电机”下，一电力机械应被理解为，当必要时，该电力机械也可以用作一电力马达以起动内燃机或用于帮助该内燃机产生一未定的转速增加，以提供改善的运转工况。与此相类似，“驱动马达”应被理解为一种电力机械，该电力机械用于接收能量或用于所谓的回收，同时也用作一个将车辆的动能转化为电能的发电机。

至于冷却介质，例如可以用一种水和乙二醇的混合物，但是采用本发明解决方案后，使用其它的冷却介质也可取得同样的好处。

附图中示出了本发明实施例，在随后的描述中将对这些实施例作更详细的解释。

图1是本发明车辆之冷却装置的第一实施例的示意图，及

图2是本发明车辆之冷却装置的第二实施例的示意图，

在以下描述中，为了清楚起见，一些措词以简化形式列出。了解了这以后就可以理解“输入连接装置”和“输出连接装置”下的一“冷却介质的输入连接装置”和“冷却介质的输出连接装置”，也可以理解“管”和“管部”下的一“冷却介质管”和“冷却介质管部”。

图1中所示的冷却装置10包括一个电子机械11，该电子机械可被用作一个发动机，该电子机械有一输入连接装置11a和一输出连接装置11b。一管部12从输出连接装置11b通向一冷却介质泵13的输入连接装置13a，另一管部14经该冷却介质泵13的输出连接装置13b进一步通向一内燃机15的输入连接装置15a。在内燃机15与发电机11之间有一机械驱动连接装置，该连接装置未在图1中示出。一管部16将内燃机15的输出连接装置15b与一个三向恒温器17的输入连接装置17a相连，至于该三向恒温器17在其布置中有两个输出连接装置17b和17c。

两输出连接装置中的第一个输出连接装置17b经一管部18通往一集合点19，该集合点19又经一管部20通回到发电机11的输入连接装置11a。

另一方面，三向恒温器17的两输出连接装置17b和17c中的第二个输出连接装置17c经一管部21通向一冷却器22的输入连接装置22a，另一管部23与该冷却器的输出连接装置22b相连，并且同时通回到集合点19，进而通向发电机11的输入连接装置11a。

从集合点19出发，发电机11、冷却介质泵13和内燃机15，直至三向恒温器17形成的串接线路构成了冷却装置10的第一冷却路径24。根据三向恒温器17开关位置的不同，要不一第二冷却路径25从该恒温器的输出连接装置17b经管部18通往集合点19完成循环，要不一第三冷却路径26经冷却器22将第二输出连接装置17c与集合点19相连完成循环。

两冷却路径24与25共同构成了一第一冷却介质环路27，该环路也被称为主环路27，同时冷却路径24与冷却路径26一起构成了一第二冷却介质环路28，该环路28出被称为一副环路28。

在下面描述图1所示冷却装置10的工作方式时，先假设冷却介质的初始温度为20℃，以此作为一内燃机工作前存在的例子。内燃机及发电机11的最佳工作温度只能逐步达到，其中，达到过程中的这些温度值与在不同环境使用机器有关，而且可以证明由于型号不同这些温度值或多或小会有所差别。下面详细列举了针对一具体内燃机和一具体发电机进行的测量中得到的温度值，相应地，这些温度也只在一例证的意义上用来举例说明冷却装置10的工作方式。

图1中在各处所加的箭头示出了冷却介质的流向。

由于发电机11仅导致温度升高约1度，因此输入连接装置11a处与输出连接装置11b处的冷却介质的温度差别很小。

冷却介质泵13的连接不会使冷却介质的温度有明显上升，因此，内燃机15的输入连接装置15a处的温度不会比发电机11的输入连接装置11a处的温度高很多。

但是，就内燃机自己而言就会使冷却介质的温度升高5℃至7℃。

三向恒温器17在一约90℃的临界温度自动工作，该温度与内燃机15的输出连接装置15b处的最佳温度相对应。如果输入连接装置处17a处的冷却介质的温度保持在85℃至90℃下时，这是此处所描述的热车阶段所处情形，而后，冷却介质经第一冷却路径25传热，也即，冷却介质流过主环路27，同时，副环路28被堵塞或者由冷却器22切断。由于主冷却环路27不包括一冷却器，因此，冷却介质温度会一直上升直至达到90℃临界温度。

这时，在该温度下自动切换的三向恒温器17关闭主环路27，并使冷却介质经开启的冷却路径26或经冷却器22在副冷却环路28中传热。该冷却器设计成在其输出连接装置22b处的冷却介质的温度约在75℃到85℃之间。在此运转状况下，如前所述，可以假设内燃机15之输入连接装置15a与输出连接装置15b间的温度差为5℃到7℃。

当内燃机15输出一侧冷却介质的温度超过95℃时，另外一通风装置(图中未示)开始工作，以增加冷却器22的散热量。

图2示出了冷却装置的另一实施例，图中用图标30代表该冷却装置。图2中与图1中相同的部件以相同图标表示。与图1不同，在发电机11与内燃机15之间还有一个热收集装置31，该热收集装置31居中将二者相连。更准确地说，发电机11的输出连接装置11b经一管部32与该热收集装置31的输入部分31a相连，同时，该热收集装置31的输出连接装置31b经一管部33与冷却介质泵13的输入连接装置13a相连。

图2中，从集合点19起，直通到三向恒温器17，热收集装置31与冷却介质泵13和内燃机15形成的串连线路对应着一条第四冷却路径36。

两冷却路径36和25一同构成了一第三冷却介质环路37，该第三冷却介质环路37也被称作主环路37，同时，冷却路径36与冷却路径26一起形成一条第四冷却介质环路38，该第四冷却介质环路38也被称作一副环路38。

同样，在各处添加的箭头示出了冷却介质流动的方向。

与图1不同，图2冷却装置30包括一热收集装置31。该热收集装置31用于在起动内燃机之前和/或之后在一给定时间内加热冷却介质。这在冷却介质开始时非常冷的情况下，如在冬天，尤其有好处。

鉴于热收集装置31，也即一个与外界绝热的蒸发器，在各种情况下，从内燃机15的在前运转中贮存热量，并在一在后起动尤其是在一冷起动时，又将这些热量反回给主环路37，因此主环路37的使用时间可以被缩短，同时也可以比较快地达到发电机11及内燃机15的最佳工作温度。

因此热收集装置31连接在发电机11与内燃机15之间，而不是连接在后者输出一侧，但是，无论如何，相对与内燃机15散失的热量只有其中的一少部分热量被贮存起来。

当然，在图1与图2间，也可以想出其它很多种结合形式。

实际上，冷却介质泵13安排在冷却装置的那一位置并不十分重要。比较有利地是，设置在冷却路径24或36上，也就是实施例所述的发电机11的输入一侧。如果布置在三向恒温器17输出一侧，则需要有两个泵，也即，分别用于主环路27或37和副环路28或38。

同样，热收集装置31也可以安排在冷却装置的不同位置，只是不能直接设置在冷却器22输出一侧。

如果图2中所示的热收集装置31还包括一个电热元件(图中未示)，那么预热阶段可以进一步缩短。当车辆中还装有一催化转化装置时，该催化转化装置可以与该电热元件一起由同一装置同时打开和关闭。其实该电热元件也可置于热收集装置之外，但是必须与主环路37导热连接。

热收集装置31也可以设计为，其或者储存一部分冷却介质，或者经一热交换器将其热量传递给另一流体，该流体与冷却介质相隔离。

再有，在冷却器22上装一个平衡容器和/或一个补充冷却器和/或一油冷却器可能会有好处。

而且，可以是一涡轮增压器的补充冷却器可作为一通用装置装在冷却器22上。

迄今为止，内燃机一直被援引作为一种热量源。但是就此而论，它其实也可以是一燃气轮机或一燃料电池或其它能量源，条件是其工作温度与发电机的工作温度允许以一简单的方式统一冷却系统。

当然，也可以在冷却环路中另装一第三部件，只要其不会对最佳工况有害，尤其是对内燃机的最佳工况有害。就此第三部件而言，它可能涉及，例如一控制内燃机及内燃机与发电机之间协作关系的马达控制装置。

Claims (7)

1.一种带有一用于一内燃机(15)的冷却装置(10、30)的车辆，该内燃机(15)与一电力机械(11)有一机械驱动连接，该电力机械(11)可被用作一个发电机，其特征在于：所述冷却装置(10、30)包括一冷却环路(27、28；37、38)，一冷却介质在该环路中流动，所述电力机械(11)及所述内燃机串连布置在该环路中。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：在所述冷却环路(27、28；37、38)内有一输出装置(13)，该输出装置(13)决定所述冷却介质流动的方向，所述电力机械(11)相对于所述冷却介质的流动方向布置在所述内燃机(15)的前面。

3.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于：所述车辆有一混合驱动装置。

4.如上述权利要求中任何一项所述的车辆，其特征在于：所述冷却环路(27、28；37、38)包括一部分区域(24；36)，该部分区域(24；36)有一冷却介质输入位置(19)，所述冷却介质输出位置(16、35)通往一三向开关元件(17)，该三向开关元件(17)有两个冷却介质出口(17b、17c)，所述两冷却介质输出口的第一个(17b)必要地直接通向所述冷却介质输入位置(19)，第二个(17c)经一冷却器(22)也通回到所述冷却介质输入位置(19)。

5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于：所述三向开关构件(17)被做成一个三向恒温器，该三向恒温器在给定的冷却介质温度时自动地转换。

6.如上述权利要求中任何一项所述的车辆，其特征在于：一热收集装置(31)与所述电力机械(11)和所述内燃机(15)串连设置。

7.如上述权利要求中任何一项所述的车辆，其特征在于：一电热元件与所述电力机械(11)和所述内燃机(15)串连设置。

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